HU201698B

HU201698B - Method for manufacturing plastic plugs by injection moulding

Info

Publication number: HU201698B
Application number: HU813192A
Authority: HU
Inventors: Gary V Paisley; J George Altschuler; Joseph Rommler
Original assignee: Coca Cola Company Corp Of Dela
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1990-12-28
Also published as: PT73896A; EP0156957B1; BG50383A3; BR8106897A; CS241490B2; ES276981Y; DE3172058D1; EP0051277B1; IL64141A0; US4363849A; ES8306665A1; ES506677A0; PT73896B; JPS57103826A; CS799881A2; AU552342B2; EP0156957A3; CA1177600A; NZ198810A; PL233643A1

Description

Habosított hőrelágyuló (termoplasztikus) műanyagokból, például poliuretánból, polisztirolból, vagy poliolefinből régóta gyártanak különböző termékeket. Ezek a hőrelágyuló műanyagok (ún. fröccsanyagok) granulát állapotból expandálhatok porózus, habszerű szerkezetűvé különböző habosítószerek hozzáadása révén. A habosítószerek általában gázok, vagy szobahőmérsékleten folyadékok, a műanyagban jól oldódnak. Hő hatására a fröccsanyag a habosítószemek köszönhetően expandál, eközben a hőrelágyuló műanyag eléri a habosodási hőmérsékletet, amelyen az megfelelően meglágyul. Ebben az állapotban az expandáló habosítószer elősegíti, hogy a műanyag a kívánt habosított szerkezetűre expandálódjék.

Habosított hőrelágyuló műanyagok olyan extrudálása is ismert, amelynél a termék felületét a természetes fához hasonló felületi mintázattal látnak el. Az ilyen dekorációt olyan szerszámmal érik el, amelynek megfelelő számú nyílása van. Ezeken a nyílásokon át a fröccsanyag pászmaként halad át, ezeket a pászmákat azután egyesítik. Ezek a kész terméken párhuzamos erezetet képezhetnek, amelyek ezután jól láthatók a terméken, és a természetes fa illúzióját keltik.

Hőrelágyuló műanyagok olyan fröccsöntése is ismert, amelynél az expandálni képes hőrelágyuló műanyag előre meghatározott mennyiségét zárt szerszámüregbe fecskendezik úgy, hogy az nem expandált állapotában ne töltse ki teljesen a szerszámüreget, erre csak a fröccsanyag expandálásakor kerüljön sor. Az expanzió során a lágyított fröccsanyag habosítószer révén kapcsolatba kerül a szerszámüreg viszonylag hideg falaival, következésképpen a műanyag egy része megszilárdul és tömör külső héjat képez. Ez a külső réteg védőpalástként működik, mivel megakadályozza, hogy a termékből a gáznemű habosítószer megszökjék és egyúttal lehetővé teszi, hogy a termék belső részében is gázbuborékok képződjenek. Az így fröccsöntött termékek porózus, habszerű belső maggal és tömör külső héjjal rendelkeznek, külső méretük megegyezik a szerszámüreg méretével és alakjával. A külső héj a legtöbb esetben lényegében vízzáró réteg.

Ha erősen lágy termoplasztikus anyagokat, például poliolefin kopolimert, etilén-vinil-acetát kopolimert és hasonlókat alkalmazunk a fentiekben leírt fföcscsöntési eljárásokhoz, az így előállított habosított termékek elasztikus tulajdonsága más természetes vagy szintetikus elasztomerekből gyártott termékéhez hasonló. Ez a rugalmasság a lényegében vízzáró külső héjjal, helyes mérettel és alakkal gyártott dugó esetében kielégítően alkalmazható, mivel a dugó palackba való bedugása után a nyílást kitölti és kerülete mentén folytonos zárást, illetve tömítést biztosít.

A fentiek alapján az ilyen termékek elméletileg alkalmasak arra, hogy dugóként a régebben használatos anyagokat, így a természetes parafát helyettesítsék például a gyógyászatban, borászatban és más alkoholt tároló palackoknál. A gyakorlatban azonban a parafának fröccsöntött műanyagdugóval való helyettesítése főleg boros palackoknál nem vált be. Ez elsősorban azzal magyarázható, hogy ezek esztétikai megjelenése a fogyasztó számára nem kielégítő. Továbbá, a tömör külső héj és a porózus belső mag közötti kapcsolat megszakadhat és ezzel a termék 2 tömítése funkciója - például szivárgó csatornák képződése miatt - nem lesz tökéletes.

Mivel a korábbi műszaki szinthez tartozó műanyagdugókat összenyomva kell a palack nyílásába helyezni, eközben a dugónak külső rétege redeződik, és ennek következtében a habosított termék külső felületén hosszirányú csatornák képződnek. Az ilyen csatornák a palackban tárolt folyadék számára szivárgó járatokként szolgálhatnak, vagy lehetővé teszik, hogy káros anyagok jussanak be a palackba, például orvosságok, vagy élelmiszerek esetében külső környezeti levegő jusson a palack belsejébe. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatták, hogy ezek a csatornák elsősorban azért jönnek létre, mivel a gyártás során külső héj és a porózus belső mag között viszonylag nagy belső üregek képződnek a fröccsöntés közben. Mivel a külső héj az összenyomással szemben lényegesen nagyobb ellenállású, azaz merevebb, mint a habosított belső mag, így a héj a műanyagdugó bedugásakor igyekszik a habos magba gyűrődve deformálódni. Ezáltal viszont a műanyagdugó peremén kis csatornák, illetve hosszirányú járatok képződnek a műanyagdugó szélén, amelyeken keresztül nemkívánatos módon közlekedhet a külső légtér a palack belső terével.

Ismert továbbá például a 167 065 és a 179 384 számú magyar szabadalmi leírásból olyan fröccsöntési eljárás, amellyel habosított műanyagból készítenek tárgyakat, így például dugókat. Az ezek szerinti eljárással gyártott műanyagdugónak folyadékzáró külső héja és habosított magja van. Alapanyagként a második nyomtatvány szerint etilén-vinilacetát kopolimert alkalmaznak. Lényegében hasonló eljárást ismertet a 353 471 számú osztrák szabadalmi leírás is, amelynél a folyadékzáró kéreg kialakulásához hűtést alkalmaznak, azonban ezt megelőzően a cellás mag kialakulásához járulékosan fűtik a befecskendező fúvókát.

A fent ismertetett technológiákkal gyártható műanyagdugók közös hiányossága, hogy azok egyrészt a zárás követelményében, másrész külső megjelenésükben sem felelnek meg a korszerű követelményeknek. így a gyakorlati tapasztalatok szerint az ismert műanyagdugók alkalmatlanok arra, hogy valóban helyettesíthessék a természetes parafából készült dugókat, amire pedig komoly igény lenne. Ismert továbbá, hogy a természetes parafa beszerzése egyre nehézkesebb, a parafadugó pedig a használat közben könnyen megsérül.

A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan műanyagdugó gyártási eljárás létrehozása, amellyel a természetes parafát imitáló külső megjelentésű termék gazdaságosabban, termelékenyebben és javított minőségben gyártható.

A kitűzött feladatot olyan eljárással oldottuk meg, amelynél a fröccsanyagként szereplő polimer keverék hőrelágyuló polimerből - előnyösen 9-25 tömeg % vinilacetátot tartalmazó etilén- vinilacetát 2-8 közötti olvadási indexű kopolimerjéből -, habosítószerből előnyösen azodikarbonamidból -, továbbá adott esetben keménységmódosító adalékból - előnyösen etilénmetakrilsav kopolimerből - és színezőanyagból előnyösen természetes parafát imitáló színezőanyagból -, valamint adott esetben fotostabilizátorból áll. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a lágyított,

HU 201698 Β előnyösen 180-210 ’C hőmérsékletű polimerkeveréket ciklusonként legfeljebb 2,0 mm-es átmérőjű beadagoló nyíláson keresztül - előnyösen 100-120 MPa nyomással - folytonos anyagpászmaként fecskendezzük be az előnyösen 21-32 ’C közötti hőmérsékletű szerszámüregbe, mégpedig a szerszámüreg térfogatánál kisebb, előnyösen egyharmadnyi térfogatmenynyiségben, továbbá a befecskendezés befejezéséig a polimerkeverék expanzióját visszatartó, legalább 30 KPa értékű nyomást tartunk fenn a szerszámüregben, továbbá a befecskendezés befejezése után a beadagoló nyílást lezárjuk és a szerszámüreg szabályzott fokozatos kilevegőztetése mellett a polimerkeverék folyamatos anyagpászmájából a befecskendezés során képződött rendezetlen tekercseket a szerszámüreg teljes kitöltéséig expandáltatjuk.

A találmány szerinti eljárás célszerű foganatosítási módjánál színezőanyagként legalább 5 %-ban 40-60 mikron közötti szemcseméretű festékport, előnyösen porított alumíniumoxidot alkalmazunk.

Előnyös továbbá, ha a formázáshoz a polimerkeveréket 187-204 ‘C közötti hőmérsékleten tartjuk. A szerszámüreg falát célszerű 23-30 ’C hőmérsékleten tartani. Továbbá, a polimerkeverék befecskendezési nyomását előnyösen 110 MPa-ra választjuk.

A találmány szerinti eljárás foganatosításánál a főbb szempontok a következők:

1) A szárszámüregek mindegyikében minimális értéken tartjuk a kilevegőztetést, ezáltal a befecskendezési nyomást és sebességet maximális értéken tartjuk. Ez azzal az eredménnyel jár, hogy a befecskendezés közben minden szerszámüregnek az expanzióra képes fröccsanyag gyors behatolása révén fellépő átmeneti nyomásnövekedésével egyidejűleg a levegő kiszorítását lelasítjuk, ezáltal megakadályozzuk a hórelágyuló gyanta expanzióját, következésképpen meggátoljuk, hogy a dugó külső héja megszilárduljon addig, amíg minden szerszámüregben a befecskendezés be nem fejeződött.

2) Csatorna nélküli fröccsöntési tecnológia esetében minden szerszámüregben egyetlen kis beömlőnyílást alkalmazhatunk, amelyen át a fröccsanyag bejut minden töltőtérbe. Ezen túlmenően elzáróegységről gondoskodtunk, amely a fröccsanyagnak a szerszámüregbe történő beáramlását szabályozza. így a gát lezárásakor a fröccsanyag be van zárva a szerszámüregbe.

3) A szerszámüreggel társított elzáróegység nyitja és zárja a fröccsanyag útját, így annak beadagolása közvetlenül a beömlőnyílásnál szabályozható.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a hasonló részleteket azonos hivatkozási számokkal jelöltük. A rajzon:

- az 1. ábra műanyagdugó gyártására való fröccsöntő szerszám keresztmetszete;

- a 2. ábrán a találmány szerinti műanyagdugó gyártására való fröccsöntőszerszám példakénti kiviteli alakjának keresztmetszete látható;

- a 3. ábra a találmány szerinti műanyagdugó első példakénti kiviteli alakjának perspektivikus képe;

- a 4. ábra a találmány szerinti műanyagdugó második példakénti kiviteli alakjának perspektivikus képe;

- az 5. ábra a találmány szerinti műanyagdugó további példakénti kiviteli alakjának perspektivikus képe;

- a 6. ábrán a találmány szerinti műanyagdugó ismét további példakénti kiviteli alakja perspektivikus képben látható;

- a 7. ábrán az 1. ábra szerinti fröccsöntőszerszámban készített műanyagdugó keresztmetszete látható;

- a 8. ábra a 2. ábra szerinti fröccsöntőszerszámban készített találmány szerinti műanyagdugó keresztmetszete.

Annak érdekében, hogy folyadékpalackokhoz a természetes parafát megnyugtatóan helyettesíteni képes, például gyógyszerekhez, élelmiszerekhez, vagy borokhoz és tömény alkoholokhoz egyaránt használható műanyagdugót gyárthassunk, szükséges a termék méretét, alakját, felületi simaságát, rugalmasságát, sűrűségeloszlását és esztétikai megjelenését szabályozni, illetve különös gonddal megválasztani. Ezek a tényezők különösen fontosak a kívánt eredmények elérése céljából, beleértve a hőrelágyuló műanyagok fajtáját, a fröccsanyagkeverékek összetételét, a habosítószer típusát és mennyiségét, az eljárási (üzemi) hőmérsékleteket, a befecskendezés nyomását és sebességét, valamint a szerszám kialakítását és hőmérsékletét.

A találmány szerint a fröccsanyaghoz alapanyagként előnyösen poliolefin kopolimerjét alkalmazunk, amely jó rugalmassági tulajdonságokkal rendelkezik, így például etilén-vinil-acetát kopolimert (ÉVA). A végtermék előirányzott tulajdonságainak elérése céljából olyan etilén-vinil-acetátot kopolimert választottunk, amelynek az olvadási indexe 2 és 8 közötti értékű, és amely 9-25 tömeg % vinil-acetátot tartalmaz. A végtermék tulajdonságainak javítása érdekében az alapanyaghoz kis mennyiségben keménységet módosító adalékot is adhatunk, így például polietilén homopolimert, vagy ionosán keresztkötésű etilén-metakrilsav kopolimereket. Ezek képesek arra, hogy a végtermék keménységét és szilárdságát módosítsák.

Az alapanyagként szereplő műanyaghoz, illetve a polimerek keverékéhez megfelelő habosítószert adhatunk, hogy az segítse a műgyanta expanzióját. Habosítószeiként a jelen esetben azodikarbonamidot alkalmaztunk, amely viszonylag nagy gázfejlődést idéz elő. Természetesen bármely más megfelelő habosítószer is alkalmazható.

Az alkalmazott habosítószer mennyisége mindig attól függ, hogy a terméknél milyen sűrűségeloszlást, továbbá milyen üzemi hőmérsékletet, valamint alapanyagot választunk. Például kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a habosítószer minimális részarányával és az üzemi hőmérséklet alacsony értéken tartásával olyan termékeket kaptunk, amelyek kevésbé sűrű külső héjjal és kevésbé porózus belső maggal rendelkeznek. Ezáltal tehát a sűrűségeloszlás a termékben egységesebb, ami pedig előnyös abból a szempontból, hogy kiküszöböljük, illetve megakadályozzuk, a szivárgó járatok képződését a fröccsöntött termék kerülete mentén.

A fentieken túlmenően a fröccsanyaghoz színezőanyagokat adagolhatunk annak érdeklében, hogy a fröccsöntött termék parafaszerű színű legyen. Ezen túlmenően természetesen más anyagok is adagolhatók, például habosítószer aktivátorok, valamint fénystabilizátorok. Ezek mind javíthatják a termelékenységet és/vagy a termék minőségét, illetve tartósságát.

HU 201698 Β

A keménységszabályozó adalékként alkalmazott polietilén homopolimer lehet előnyösen olyan nagysűrűségű és nagymolekulájú polietilén, amelynek sűrűsége 0,93-0,94 g/cm³ közötti értékű.

A találmány szerinti műanyagdugó gyártásához a fröccsöntést megelőzően az alábbi anyagokat kevertük össze példaként, ahol a fröccskeverék összetétele a következő volt:

- etilénvinil-acetát kopolimer (9-25 tömeg % vinil-acetát tartalmú és 2,0-8,0 olvadási indexű) 80 tömeg %

- polietilén homopolimer (keménységszabályzó) 19 tömeg %

- azodikarbonamid (habosítószer) 0,5 tömeg %

- színezőanyag 0,5 tömeg %

100 tömeg %

Ezzel a keverékkel 750 ml-es szabványos borospalackokhoz 24 mm-es átmérőjű és 44 mm hosszúságú 12 műanyagdugókat gyártottunk, amint azt a 3. és

4. ábrán feltüntettük. Gyártási hőmérsékletet 187-204 °C közötti tartományban választottunk.

A fenti méretű és sűrűségeloszlású műanyagdugók a vizsgálatok szerint lényegesen jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a természetes parafából készült dugók, vagy a korábbi műszaki szint szerint gyártott különböző sűrűségeloszlású műanyagdugók. Más kialakítású műanyagdugók is gyárthatók a fenti keverékekkel, hasonló eredménnyel.

Amint az 5. ábrán látható, a 12 műanyagdugónak kiszélesedő 12A vége van, amely fogattyúként szolgál.

A 6. ábrán viszont a találmány szerinti műanyagdugó olyan változata látható, amely két részből áll, nevezetesen S nyakrészből és ehhez például ragasztással rögzített 13 sapkából. A 13 sapka készíthető például fémből, műanyagból, vagy akár fából is.

A fröccsöntött termék hűtési idejének csökkentése céljából a legelőnyösebb fröccsöntési szerszámhőmérsékletet a 21-32 °C közötti tartományban találtuk. A fröccsöntés után a műanyagdugókat a formázóterekből vízbe, vagy más hűtött környezetbe lökjük ki hűtés céljából.

A természetes parafára emlékeztető szín és megjelenés elérése érdekében a találmány szerint durva szemcséjű porított színezőanyagot alkalmazunk. Ez olyan foltokat képez a műanyagdugó felületén, amelyek a kész terméknél parafaszerű hatást keltenek. Célszerűen porított alumíniumoxid sárgás és vöröses színárnyalatú keverékét alkalmazzuk, amely a parafa barnás árnyalatát imitálja. Ennél a szemcseméret előnyösen 40-60 mikron közötti tartományban választottuk.

A találmány szerinti műanyagdugó gyártásához speciális fröccsöntőszerszám kialakítása is szükségszerű, amely a meglágyított műanyag egyetlen folytonos anyagpászmaként való befecskendezését teszi lehetővé. Ezt azáltal érjük el, hogy a több szerszámüreggel rendelkező szerszámot rendkívül kis méretű beömlőtorokkal (nyílással) látjuk el. A parafadugószerű felületi mintázat a műanyagdugónál változtatható e nyílás méretének megválasztásával. Esztétikai szempontból legfeljebb 2 mm-es, de 0,76 és 1,4 mm közötti átmérőjű beömlőtorok bizonyult a legmegfelelőbbnek.

A fecskendezőegységből kikerülő megolvadt polimerkeveréket a beömlőtorkon át a szerszámüregbe ⁴ fecskendezzük, a megolvadt műgyanta tehát egyetlen folytonos pászmaként jut a szerszámüregbe. A szerszámüreg falai viszont a folytonos műanyagpászma rendezetlenül elhelyezkedő tekercseit határolják, amelyek azután expandálva kitöltik a szerszámüreget. Az expanzió közben ezeknek a tekercseknek az egyesítése szabálytalan mintázatot eredményez, amely tisztán felismerhető a termék külső felületén. Ez a mindtázat imitálja a természetes parafa mintázatát.

Az 1. ábrán az alkalmazható fröccsöntőszerszám első példakénti kiviteli metszetben látható. Mivel a fröccsöntött dugó tömítőképessége javul a felületi simasággal, célszerű, ha a szerszám nincs osztva ezen a felületen. Következésképpen a szerszámot úgy kell kialakítani, hogy osztás csak a termék külső palástfelületén formázó részen kívül legyen.

Az 1. ábra szerinti fröccsöntőszerszámnak a fröccsöntőanyag számára beömlőrendszere van, amely a jelen esetben S beömlőtorokból, ehhez kapcsolódó EA csatornákból és azok végein kiképzett OG gátakból áll, amelyek közlekednek a szerszám C szerszámüregeivel. Továbbá, a szerszámnak A, X-l, X-2 és B lapjai vannak, amelyek a kilőkési művelet közben viszonylagosan eltávolodnak egymástól. Az A lap az S beömlőtorkot magában foglaló SBU torokperselyt rögzíti, amely olyan egységgel van ellátva, amely a kilökés során a fröccsöntött terméktől eltávolítja a megszilárdult és visszamaradó fröccsanyagot, amely az S beömlőtorokban és az EA beömlőcsatomákban marad vissza. (Az 1. ábrán ezt 10 hivatkozási számmal jelöltük).

Az A lap alatti X-l lapnak az a rendeltetése, hogy a megszilárdult fröccsanyagot leválassza az SBU torokperselyről.

Az X-2 lap az 1. ábrán a beömlőrendszer alsó részét képezi, és az EA csatornákat foglalja magában, továbbá az OC gátakat, amelyeken keresztül a fröccs anyagot a C szerszámüregekbe fecskendezzük.

A B lap a dugókat formázó C szerszámüregeket foglalja magában.

Jóllehet négy lapot (beleértve az A lapot is) szemléltettük az 1. ábrán, az X-l, X-2 és B lapok önmagukban hagyományos elrendezésű háromlapos fröccsöntőszerszámot képeznek. Abban az esetben, ha az A lapot is alkalamzzuk, ez a fröccsöntőgép présasztalához csavarozható (nem ábrázoltuk).

A befecskendező NI füvóka tájolására szolgál az LR tájológyűrű. Továbbá, EH kilökőház az ugyancsak nem ábrázolt elmozdítható présasztalhoz van csavarozva. A szerszám tehát úgy működik, hogy a mozgó présasztal menesztésével a szerszám a következőképpen nyitható, illetve zárható:

Az 1. ábrán feltüntetett teljesen zárt helyzetből a mozgó présasztal a szerszámnyitáshoz elkezdi lefelé széthúzni a szerszámot, miközben a lapok a négy GP vezetőcsapon elcsúsznak. A szerszám elvileg Pl vagy P2 osztásvonalnál osztható. A Pl osztásvonalnál történő szerszámosztásnál az EH kilökőház és a B lap (amelyek ez esetben össze vannak csavarozva), valamint az X-2 lap lefelé mindaddig elmozdulnak, amíg azt az SB2 lehúzócsapok engedig. Eközben megszakad a kapcsolat a fröccsöntött 12 dugótest és a megszilárdult visszamaradó 10 fröccsanyag között az OG gátaknál. Ez után a mozgó présasztal lefelé folyamatosan továbbhaladva széthúzza a szer-41

HU 201698 Β számrészeket P2 osztásvonalnál. Eközben a B lap tovább eltávolodik az X-2 laptól mindaddig, amíg SB1 lehúzócsapok ezt engedik. Ezen elmozdulás közben az EP kilőkölap kapcsolatba kerül egy olyan külön nem ábrázolt ütközővel, amely az EJ kilökőcsapokat helyzetükben megtartja mindaddig, amíg a B lap lefelé elmozdulása tart. Ezzel a fröccsöntött 12 dugótest a C szerszámüregből automatikusan eltávolítjuk.

Miután az SB1 és SB2 lehúzócsapok vállai is felütköznek, az X-l lap lefelé eltávolodik az A laptól. Az X-l lapot eredetileg helyzetében megtartja az S beömlőtorokban és az EA csatornákban levő megszilárdult fröccsanyag, és ezt az alakzáró kapcsolatot csak segíti az S beömlőtorokban kiképzett BU kiöblösödés. Ez megtartja a megszilárdult 10 fröccsanyagot az SBU torokperselyben, amikor az X-2 lap lefelé kezd elmozdulni, aminek hatására az OG gátaknál a fröccsanyag elszakad. Mihelyt az X-l lap viszonylag elmozdulása megkezdődik, a megszilárdult fröccsanyag eltávozik, azaz kihúzódik az EA csatornákból. Az X-l lap külön nem ábrázolt áttörésekkel van ellátva, úgyhogy az EA csatornákból kihúzott fröccsanyag áteshet ezeken és távozhat a szerszámból. Eután a szerszámot alaphelyzetbe zárjuk, és a fenti műveletsort ciklikusan ismételjük.

A fröccsöntés megkezdéséhez NI fúvókát az 1. ábrán lefelé süllyesztve kapcsolatba hozzuk az SBU torokpersellyel és az LR tájológyűrűvel. Eztuán az NI fúvókát a Pl csappal axiálisan felfelé elmozdításával nyitjuk, és a fröccsanyagot az S beömlőtorokba fecskendezzük (amely az SBU torokperselyben van kiképezve). A befecskendezett fröccsanyag itt elkezd expandálni. A folyamatos befecskendezés során a fröccsanyag kitölti és és egyúttal nyomás alatt tartja az EA csatornákat, ezáltal a műanyagot eredeti állapotában tartja. Előírt értékű nyomás elérésekor a fröccsanyag az OG gát nyílásán keresztül beáramlik a C szerszámüregbe, ahol expandálni kezd. Mielőtt a C szerszámüregek mind teljesen megtelnének, az NI fúvókát zárjuk és ezzel a beömlőcsatomába eddig folytonos pászmaként nyomott fröccsanyag-áramot megszakítjuk. A fröccsanyag azonban az EA beömlőcsatomákból tovább áramlik csökkentett mennyiségben a C szerszámüregekbe mindaddig, amíg a közöttük meglévő nyomáskülönbség ki nem egyenlítődik. Egy bizonyos kiegyenlítődés után - mely a fröccsanyag kezdeti hőmérsékletétől és viszkozitásától, a fröccsöntési hőmérséklettől és az OG gátnyílás méretétől függ - a fröccsanyag az OG gátban megáll és kikeményedik, ezáltal megakadályozza, hogy további anyag jusson a C szerszámüregbe. Ezzel egyidejűleg azonban a C szerszámüregben lévő fröccsanyag is expandálni kezd. Az expanzió mértéke az anyagkeveréknek, az anyag hőmérsékletének, a szerszám kialakításának - különös tekintettel a C szerszámüregek kilevegőztetésére - és a befecskendezett fröccsanyag teljes mennyiségének függvénye. A kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a fröccsanyagként alkalmazott polimerkeverék, vagy a hőmérsékletek változtatása jelentősen befolyásolta, hogy mennyi fröccsanyag jut a C szerszám üregbe.

A fröccsanyagnak a szerszámba való gyors befecskendezése igen fontos a fröccsöntött termék (jelen esetben dugó) megjelenése, azaz külső felületkiképzése szempontjából. Ha a befecskendezés túl lassú, akkor az először a C serszámüregbe jutó fröccsanyagnak van elegendő ideje az expanzióhoz, kapcsolatba kerül a C szerszámüreg viszonylag hideg falaival, következésképpen merev és sűrű külső réteg alakulhat ki még a további fföccsanyagmennyiség belépése előtt. A fentiek viszont azzal a következménnyel járhatnak, hogy a terméken belül „nyírási határréteg” alakul ki a még lágy belső mag és a merev külső héj között, ami pedig kifejezetten hátrányos lehet. Az expandáló gáz ugyanis összegyűlik a rétegfelületen és közvetlenül a külső héj alatt belső zárványok képződhetnek (amint azt a 7. ábrán feltüntettük). A fröccsöntött 12 dugótestek foíyadékpalackokhoz történő felhasználása során az egymást követő összenyomások közben ezek a belső V zárványok olyan terekként működnek, amelyekbe a külső héj a dugó összenyomásakor begyűrődhet. Eközben a dugó felületén hosszirányú csatornák képződhetnek. Ezek a hosszirányú csatornák pedig gyakran szivárgó járatokká válnak a műanyagdugó és a palacknyak között, amelyeken át a palackban lévő anyag kijuthat, illetve a külső környezeti anyag, például levegő juthat a palck belsejébe. Az ilyen szivárgások elkerülése céljából a V zárványok kiküszöbölendők, mégpedig a fröccsanyagnak a C szerszámüregbe fecskendezésének tökéletesítésével, azaz meg kell akadályozni, hogy az expanzió előtt merev és sűrű külső réteg kialakulhasson.

Megjegyezzük, hogy az 1. ábra szerinti fröccsöntő szerszám is alkalmas arra, hogy abban a találmány szerinti, külső megjelenésében a természetes parafadugóra emlékeztető műanyagdugót gyártsunk.

A 2. ábra szerinti fröccsöntő szerszámmal és az alábbiakban ismertetésre kerülő találmány szerinti eljárással a fent említett belső V zárványok és a fentemlített hiányosságok tökéletesebben kiküszöbölhetők. A hasonló részleteket itt is azonos hivatkozási jelekkel jelöltük.

A 2. ábra szerinti fröccsöntő szerszám működésmódja lényegében megegyezik az 1. ábra szerinti kivitelével. A különbség mindössze az, hogy ez lényegesen kevesebb alkatrészből áll, mivel itt nincs szükség a megszilárdult fröccsanyag kilökésére az S beömlőtorokból és az EA csatornából. Ehelyett itt HR elosztófejet és meleg HTB perselyt alkalmaztunk, amelyek külön nem ábrázolt fűtűegységkekkel vannak ellátva. A melegítéssel megakadályozzuk, hogy a fröccsanyag a beömlőrendszerben kikeményedjék. Ennél a kiviteli alaknál az A és B lapok között csupán a Pl osztásvonal látható (itt nincs szükség az X-l és X-2 lapra sem).

A belős V zárványok kiküszöbölése céljából célszerű a befecskendezési nyomást a lehető legnagyobbra választani, amelyet a kísérletek során 100-120 MPa, előnyösen 110 MPa-ra válaszoltunk. Továbbá, a befecskendezési nyomást a jelen esetben hidraulikus munkahengerrel állítjuk elő, így a befecskendezés közben mindvégig igen magas nyomást tarthatunk fenn. A C szerszámüregek szellőztetését viszont a minimumra kell csökkenteni, mégpedig az A és B lapok között a Pl osztóvonal menti hézag csökkentésével, amely A és B lapok egyébként a C szerszámüregeket határolják. Ezzel az időszakosan nyomás alatt lévő C szerszámüregekben azt érjük el, 5

HU 201698 Β hogy a fröccsanyag belépése és a levegő szabályozott lefuvatása révén a C szerszámüregben a fröccsanyag expanzióját korlátozó nyomást hosszabb ideig tartjuk fenn.

Ha az 1. ábra szerinti fröccsöntő szerszámot alkalmazzuk, még igen gyors befecskendezés és minimális kilevegőztetés esetén is nyírási határréteg károsodásokat okozhat - kedvezőtlenebb esetben - a fröccsöntött 12 dugótest belsejében.

A jelen találmányhoz tartozik az a felimerés is, hogy a fröccsanyag beadagolásának közvetlenebb vezérlése érdekében célszerű olyan szelepről gondoskodni, amely az OG gátban magában van elrendezve. Ez jól látható a 2. ábra szerinti fröccsöntő szerszámnál.

Továbbá, a 2. ábrán látható, hogy SP szeleprudak sajátosan úgy vannak kialakítva, hogy ezek a szerszám OG gátjainak nyílásában koaxiálisán helyezkednek el, és azt nyitni, illetve zárni egyaránt képesek.

Az SP szeleprudak az EA csatornákban axiálisan eltolhatóan vannak elrendezve és elmozdulás közben nyitják, illetve zárják az OG gátakat. Az SP szeleprudak hidraulikusan vagy pneumatikusan működtethetők, például a 2. ábra szerinti PN dugattyúval. Az OG gátaknál közvetlenül megoldott elzárás révén még hatásosabban megakadályozzuk a fröccsanyag idő előtti expanzióját.

A 2. ábra szerinti fröccsöntő szerszám működési elve lényegében megegyezik az 1. ábra szerinti szerszáméval, vagy is először az NI fúvókát az LR tájológyűrű révén kapcsolatba hozzuk a HR elosztófejjel, majd nyitjuk a Pl csapot, az SP szeleprudakat a PN dugattyúval felfelé mozdítjuk el és ezután a C szerszámüregekbe előre meghatározott mennyiségű fröccsanyagot fecskendezünk. (Ez lehet például a C szerszámüreg 1/3-ának megfelelő térfogatú).

Mielőtt a C szerszámüregek teljesen megtelnének, az SP szeleprudakat a PN dugattyúk ellentétes vezérlésével lefelé elmozdítva az OG gátakat zárjuk, ezáltal lehetővé tesszük, hogy a fröccsanyag a C szerszámüregben expandálni kezdjen. Azonban, mivel a 2. ábra szerinti SP szeleprudak közvetlenül a C szerszámüregek OG gátjaival működnek együtt, az OG gátak fölötti fröccsanyag nem marad közvetlen kapcsolatban a C szerszámüregekbe fecskendezett fröccsanyaggal a hűtési és kikeményedési művelet során.

A fentiekben említett nagy befecskendezési nyomás és a minimális szerszámkilevegőztetés találmány szerinti alkalmazása révén lehetővé vált, hogy a fröccsanyagot a C szerszámüregekben az expanzió előtt hirtelen befecskendezzük. Ezáltal a 12 dugótestben a nem kívánatos belső V zárványokat teljesen kiküszöböljük.

A fröccsöntési ciklus további része teljesen megegyezik a hagyományos fröccsöntés műveleteivel, amint azt például az 1. ábra kapcsán ismertettük. A hűtési szakasz után a szerszámot nyitjuk - miközben a B lapot lefelé menesztjük - és a kikeményedett műanyagdugót az EJ kilökőcsap révén automatikusan vízbe, vagy hasonló más hűtőközegbe lökjük. Ezt követően a fröccsöntő szerszámot újból zárjuk és a fenti munkafolyamatot ciklikusan ismételjük.

A 2. ábra szerinti szerszámmal készített 12 dugótesteknél (8. ábra) egyetlen olyan belső V zárványt sem találtunk a kísérleteink során, mint amilyenekről 6 írtunk az ismert eljárások szerint gyártott műanyagdugóknál. Következésképpen, az így gyártott műanyagdugókkal a szivárgási probléma teljesen megoldottnak tekinthető. További előnye ennek a megoldásnak, hogy a beömlőtorok és az EA csatornák körzetében a fröccsöntőanyag kikeményedését teljesen kiküszöböltük, ezáltal az anyagveszteséget és a fröccsöntési költségeket jelentősen csökkentettük.

Végül megemlítjük, hogy a fröccsanyagnak a C szerszámüregbe fecskendezésekor a kísérleteink során a szerszámüregben uralkodó belső nyomás átmenetileg legalább 30, előnyösen 34,6 kPa (5 psi) és 41,3 kPa (6 psi) közötti értékűre nőtt. A szerszámüregek „szabályozott kilevegőztetése” mindenkor a szerszámüregek méretének és az alkalmazott fröccsanyagnak függvénye.

A találmány szerinti eljárásnak a fentiekben ismertetetteken kívül számos más foganatosítási módja is lehetséges, ezek azonban a szakmában jártas szakember számára a fentiek alapján nem igényelnek további kitanítást.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás műanyagdugó fröccsöntéssel történő gyártására, amelynél a fröccsanyagként szereplő polimerkeverék hőrelágyuló polimerből - előnyösen

9-25 tömeg % vinilacetátot tartalmazó etilén-vinilacetát 2-8 közötti olvadási indexű kopolimerjéből, -, habosítószerból - előnyösen azodikarbonamidból -, továbbá adott esetben keménységmódosító adalékból - előnyösen etilénmetakrilsav kopolimerből - és színezőanyagból - előnyösen természetes parafát imitáló színezőanyagból -, valamint adott esetben fotostabilizátorból áll, azzal jellemezve, hogy a lágyított, előnyösen 180-210 °C hőmérsékletű polimerkeveréket legfeljebb 2,0 mm-es átmérőjű beadagolónyíláson keresztül előnyösen 100-120 MPa nyomással - folytonos anyagpászmaként fecskendezzük be az előnyösen 21-32 ’C közötti hőmérsékletű szerszámüregbe (C), a szerszámüreg térfogatánál kisebb, előnyösen 1/3-nyi térfogatmennyiségben, továbbá a befecskendezés befejezéséig a szerszámüregben a polimerkeverék expanzióját visszatartó, legalább 30 KPa értékű belső nyomást tartunk fenn, továbbá a befecskendezés befejezése után a beadagolónyílást lezárjuk és a szerszámüreg fokozatos kilevegőztetése mellett a polimerkeverék folytonos anyagpászmájából a beadagolás során képződött rendezetlen tekercs-szerű képződményeket a szerszámüreg teljes kitöltéséig expandáljuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy színezőanyagként legalább 5 tömeg %-ban 40-60 mm közötti szemcseméretű festékport, előnyösen porított alumíniumoxidot alkalmazunk.
3. Az L, vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polimerkeverék formázási hőmérsékletét 187-204 °C közötti értékre választjuk.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polimerkeverék befecskendezési nyomásást 110 MPa értékűre választjuk.