HU217771B

HU217771B - Eljárás műanyag tárolóedény előállítására és hőkiegyenlítésére

Info

Publication number: HU217771B
Application number: HU9500830A
Authority: HU
Inventors: John Cahill; Christopher Mero
Original assignee: Pepsico Inc.
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 2000-04-28
Also published as: ATE190002T1; BR9307087A; WO1994006617A1; CZ292613B6; EP0746457B1; PL172400B1; HU9500830D0; EP0746457A4; DE69327975D1; US5505612A; GEP19981349B; HUT70706A; CZ71595A3; US5411698A; PL308178A1; AU4931593A; EP0746457A1

Abstract

A találmány tárgya eljárás hőre lágyuló műanyagból kialakított,átlátszó, biaxiálisan fúvott műanyag tárolóedény előállítására. Egyelőmelegített, előforma alakú, hőre lágyuló műanyagot egy,szabályozott hőmérsékletű, nevezetesen 95 °C testrészhőmérsékletalatti, 60–70 °C nyak-váll rész hőmérsékletű és 80 °C fenék-sarokhőmérsékletű szelvényeket (90, 92, 96) tartalmazó – ahol a testrész,nyak-váll rész és fenék-sarok rész hőmérsékletek egymástól eltérnek –szerszámba töltenek és felfújnak; a hőre lágyuló műanyagot a szerszámoldalfalával szoros érintkezésbe hozzák; a hőre lágyuló műanyagot aszerszám falával legfeljebb 25 másodpercig érintkeztetik, a nyak-vállrész és a testrész egyidejű hőkiegyenlítését ezáltal lefolytatják;majd a hőkiegyenlített tárolóedényt a szerszámból eltávolítják. Atalálmány tárgyát képezi továbbá az eljárás megvalósítására alkalmasberendezés. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás hőre lágyuló műanyagból kialakított, átlátszó, biaxiálisan fuvott, műanyag tárolóedények előállítására és hőkiegyenlítésére, közelebbről, főként mosásnak és újrafelhasználásnak alávethető polietilén-tereftalát flakonok hőkiegyenlítésére.

Az újratölthető műanyag flakonok csökkentik a rendelkezésre álló műanyag flakonok, közelebbről polietilén-tereftalátból vagy PET-ből készült flakonok környezetszennyezési és újrafelhasználási problémáit.

Az újratölthető műanyag flakonnak esztétikusán tetszetősnek és működőképesnek kell maradnia sok mosás és újratöltés után is, amint ezt a 4 755 404, a 4 725 464 és az 5 066 528 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások tárgyalják. A repedéseket, színváltozásokat, térfogat- vagy szerkezeti változásokat minimálisra kell csökkenteni.

A 4 385 089 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás kitanítást ad arra vonatkozóan, hogy miként lehet közbenső termékekből, mint lemezekből vagy egyéb alakzatokból, hőformázással vagy fröccsöntött, fröccsfüvott vagy extrúzióval füvott termékekből üreges, biaxiálisan orientált tárgyakat kiképezni. Az előfonnák előállítás után azonnal, forrón használhatók fel vagy pedig tárolhatók, és később hevíthetők fel olyan hőfokra, amelyen elegendő mértékben rugalmasak ahhoz, hogy hűtött szerszámban húzással vagy Alvással végső formájú flakonná vagy egyéb alakúvá legyenek alakíthatók. Az előformát ezután gyakran jóval a hőre lágyuló műanyag másodrendű átalakulási hőmérséklete felett végzett hőkezelésnek vetik alá azért, hogy szilárdságát és gázáteresztéssel szembeni ellenállását javítsák. A hőkezelés a flakon újrafelhasználása, ezen belül a lúgos mosása alatt deformációját is megakadályozza.

A 4 233 022 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás azt a kitanítást adja, hogy a flakon kiképzésére és biaxiális orientálására egy első, hűtött füvószerszámot, valamint ebből történő átvitel után egy második, szigetelőelemekkel elválasztott szelvényekből álló második szerszámot használnak, amelyben a flakont 150-220 °C-on hőkezelik.

Az 5 085 822 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás azt fejti ki, hogy idejét múlta a 130 °C-os szerszámban történő füvás, majd 100 °C-ra történő hűtés azért, hogy szerszámból történő kivétel után a flakon deformálódását elkerüljük. Az edény a fúvószerszámban tartható, s a feszültség kiegyenlítésére ott melegíthető, majd megszilárdítás céljából egy másik, hűtött szerszámba vihető át. A füvott flakon egy előre meghatározott ideig hőkezelhető, majd ezután abba hűtőfolyadék tölthető. A leírás kitanitása szerint a füvott flakon egy külön szerszámban is hőkezelhető.

A 4 505 664 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a füvóüreget (szerszámot) egy második gépállásba viszik át, ahol a tárgyon egy közeget áramoltatnak át.

A 4 988 279 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a tárgyat biaxiálisan orientálják, majd ez után hőkezelik.

Az 5 080 855 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan füvott tárgyakat ismertet, amelyek egy második szerszámban hőkezelhetők. Lásd még a 4 485 134, a 4 871 507 és a 4 463 121 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokat, amelyek biaxiálisan orientált flakonok hőkezelését tárgyalják.

A 4 572 811 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan, nem orientált PÉT hőkezeléséről ad kitanítást, amelynek opak a fala, és ez az újrafelhasználás folyamán feszültségrepedéshez vezet.

A 4 588 620 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan előformákat ismertet, melyeknek vékonyabb a fenékfala, ami a váll- és oldalfalrészek hosszabb vagy mélyebb nyújtását teszi lehetővé.

A találmány olyan eljárást szolgáltat, amely szerint egy előformából olyan hőfokon fújunk tárolóedényt, amelyen ez az előfonna elég rugalmas a biaxiális nyújtásra. Az előformát nem hűtött vagy hűtött szerszámban fújjuk üregesen és egyenlítjük ki termikusán. A flakont addig tartjuk a füvószerszámban, amíg az termikusán kiegyenlítődik, és ez olyan hőfokon történik, ahol a flakonfal egy második szerszámban rátapadás vagy deformálódás nélkül újraformázható. A meleg, hőkiegyenlített flakont azután deformálódás nélkül egy második szerszámba visszük át, ahol a flakonfal egyes részeit 95 °C alatti hőfokon kezeljük a biaxiálisan fuvott edény hevítése és dekoratív vagy szerkezeti felületének kialakítása céljából. A tárolóedényt azután hűtőfolyadék, általában víz beleinjektálásával lehűtjük, és kivesszük a szerszámból.

A forró PÉT esetében 90-110 °C-os előformát gyorsan expandáltatjuk a meleg fúvószerszám belső falához, és belső nyomás segítségével ezen tartjuk egészen addig, amíg a formázott tárolóedény eléri a fal hőkezelési hőfokát a flakon nyak-váll részein és testén. A fenék- és vállrészt, melyek viszonylag vastagok és amorfak, amilyen gyorsan csak lehet lehűtjük, hogy a fenék hőmérsékletét a testfal hőkezelési hőfoka alá hűtsük. A hőkezelés hőfoka például 95 °C lehet.

A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy egy előmelegített, előfonna alakú, hőre lágyuló műanyagot egy, szabályozott hőmérsékletű, nevezetesen 95 °C testrészhőmérséklet alatti, 60-70 °C nyak-váll rész hőmérsékletű és 80 °C fenék-sarok hőmérsékletű szelvényeket tartalmazó - ahol a testrész, nyak-váll rész és fenék-sarok rész hőmérsékletek egymástól eltérnek - szerszámba töltünk és felfújunk;

a hőre lágyuló műanyagot a szerszám oldalfalával szoros érintkezésbe hozzuk;

a hőre lágyuló műanyagot a szerszám falával legfeljebb 25 másodpercig érintkeztetjük, a nyak-váll rész és a testrész egyidejű hőkiegyenlítését ezáltal lefolytatjuk; majd a hőkiegyenlített tárolóedényt a szerszámból eltávolítjuk.

A találmány szerinti eljárás kivitelezéséhez alkalmas előfonna készítésére szolgáló füvószerszámszelvények csatornákkal vannak ellátva, a falhőmérséklet szabályozása és a füvott tárgy falhőmérsékletének sza2

HU 217 771 Β bályozása céljából. A tárolóedény részletei, mint oldalfal-dekorációk, címke vagy egyéb szerkezeti felületi részletek, mint redők és hasonlók, nincsenek kiképezve a fúvó- és hőkezelő szerszámban.

Hőkezelés után a flakont deformálódás nélkül egy második, nagyobb szerszámba visszük át, ahol a találmány szerinti eljárást végezzük, és ahol a flakonfalnak legalább egy részét 95 °C körüli hőfokon kezeljük, és kiképezzük a dekoratív vagy egyéb falfelületi jelöléseket. A második szerszám nagyobb térfogatú, magasabb és nagyobb átmérőjű (10%-kal lehet nagyobb), és el van látva minden, a kész tárolóedényhez szükséges dekoratív és egyéb felületi elemmel. A tárolóedényt nyomás alá helyezzük, és a második szerszám falához nyomjuk. Falait a hőkezelés hőfokára melegítjük.

A fúvó- és hőkezelő szerszám és a találmány tárgyát képező eljárás lefolytatására szolgáló második hőkezelő szerszám úgy tervezhető, hogy a tárolóedény hőmérsékletét ne csak az oldalfalak testrészén, de a nyakváll régióban, a fenék- és vállrégióban és a nyakrégióban is szabályozza.

A hőfokszabályozott szerszám mindegyik része össze van illesztve a szomszédos szerszámrészekkel úgy, hogy mindegyik szelvény széle egy fokozatos hőfokprofilt vesz fel, és elkerüli az éles hőfokkülönbségeket, amelyek a flakonban feszültségeket hoznának létre, és a flakon újrafelhasználása során annak károsodásához vezetnének.

A hőkezelés után a hőkezelt tárolóedénybe vizet injektálunk, ami a latens párolgási hő révén a hőmennyiség nagy részét eltávolítja. A tárolóedényt ezután kivesszük a második szerszámból.

Az ábrák rövid leírása

Az 1. ábra egy, a jelen találmány szerinti eljárás alkalmazása előtti előformát ábrázol.

A 2. ábra egy, az előfonna készítéséhez alkalmas, felületi dizájn- és szerkezetelemek nélküli fúvó- és hőkezelő szerszámot mutat, és a szerszám hőszabályozott részeit szemlélteti.

A 3. ábra egy, a találmány szerinti eljáráshoz alkalmas, második hőkezelő szerszámot ábrázol, amelynek felületi dizájnelemei és hasonló hőfokszabályozott részei vannak.

A 4. ábra a találmány szerinti eljárás különböző lépéseit és a berendezés különböző elemeit szemlélteti.

Az eljárás tehát magában foglalja egy meleg, fuvott, hőre lágyuló műanyag tárolóedénynek egy második szerszámban történő hőkezelését. Ahelyett, hogy egyetlen forró szerszámot használnánk a hőkezelésre, ahol a kezelendő tárgy beragadhat, vagy hideg szerszámot a füvott tárgy gyors lehűtésére, ahol feszültségek fejlődnek ki, a füvott tárolóedényt egy első szerszámban melegen temperáljuk, hogy csökkentsük és kiegyenlítsük azokat a feszültségeket, amelyek az előfonna tárolóedénnyé történő füvása során képződnek. Bár az így kapott flakon termikusán ki van egyenlítve, a fal hőmérséklete elég hideg ahhoz, hogy ki lehessen venni a fúvó- és hőkezelő szerszámból, és egy második hőkezelő szerszámban újra lehessen fújni. A második hőkezelő szerszámba átvitt tárolóedény hőmérséklete olyan, hogy az említett második szerszámban újraalakítható, de nem olyan forró, hogy deformálódjon, ami lehetetlenné tenné, hogy egy második szerszámban a kívánt alakúra legyen fújható. így hőmérséklete alacsonyabb, mint a PÉT deformálódási hőfoka, körülbelül 95 °C vagy ennél alacsonyabb, de nem annyira alacsony, hogy megfelelő felületi részletek vagy jelzések ne lennének a második szerszámban kialakíthatók. A flakont melegen, de nem deformált állapotban visszük át egy második szerszámba, amely 10%-kal nagyobb magasságú és átmérőjű, előnyösen 5%-kal nagyobb magasságú és átmérőjű lehet, ahol a meleg tárolóedényt megfelelő hőmérsékletre melegítjük a tárolóedényfal hőkezelése céljából. A második szerszám úgy van tervezve, hogy a végtermék flakon minden szükséges díszítő- és használati felületi elemével el van látva. A szerszámhőfok hőközlőfolyadék-csatomákkal és egy hőközlő folyadékkal vagy előnyös módon elektromosellenállás-elemekkel szabályozható.

Amint a hőkezelendő tárolóedényfal falhőmérsékletét a kívánt hőkezelési hőfokra emeltük, az azonnal lehűthető, vagy rövid, 25 másodpercig terjedő ideig itt tartható, hogy a falrész kristályosságát növeljük. A szokásos módszerekkel végzett hőkristályosítás opacitást vagy gyöngyházfényhatást idéz elő, míg a jelen találmány szerinti eljárás képes arra, hogy növelje a fal kristályosodását, és opacitás kialakulása nélkül csökkentse a zsugorodást. A kristályosság mértékét a szakterületen dolgozó egyszerű munkás is jól meg tudja határozni.

Az itt leírt flakon egy 1,5 literes szénsavasüdítőital-flakon, amely azután tovább kezelhető, lehűthető és termékkel tölthető meg. A flakon forró, lúgos vízzel tisztítható és újra felhasználható. Az előfonna és a szerszámok méretének megfelelő változtatásával különböző mértékű flakonok előállítása lehetséges.

Az 1. ábrára utalva, ez olyan nézet, melynél az előfonna egynegyed részét kimetszettük a papírsíkra merőleges A-A síkban, ami azt mutatja, hogy a 3 jelű negyednek egy viszonylag vékony 5 csavaros kupakrésze van, amelyből a 2. ábra 63 nyakrésze lesz, egy, az

1. ábra szerinti 7 és 13 vékonyodó falrésze, mely utóbb flakonná húzás és fiivás alatt a 2. ábra szerinti szerszám 22 nyak-váll rész 27 lassan szűkülő flakonfelületét alakítja ki. Van egy viszonylag hosszú 9 oldalfal, amelyet a szerszám 28 felületével érintkező, a 2. ábra 20 flakontestrészén látható flakonfallá húzunk és füvünk. A 11 előformafenék eredetileg kevesebb hőre lágyuló műanyagot tartalmazhat, mint a 9 oldalfal, de flakonná fűvás után viszonylag vastagabb, mint az oldalfalak, azoknál nehezebben hűthető, és a 2. ábra szerinti szerszám 24 fenék-váll rész 29 falával fog érintkezni. Az 1. ábra szerinti előfonna 13 vékonyodó oldalfal belső és 7 vékonyodó oldalfal külső felületének elvékonyodása nagyfokú és elegendő ahhoz, hogy a falvastagság a nyaktól a testig legalább kétszeresére nőjön.

A 1,5 literes flakon esetében az 1. ábra szerinti 2 nyak vagy kupak tetejének vastagsága 2,1 mm, és a

HU 217 771 Β nyak hossza az elkeskenyedő rész kezdetéig 28 mm. Az elkeskenyedő rész 4 elejénél a vastagság 2,75 mm és a 6 helyen, vagyis a falnál a vastagság 6,9 mm. Az elkeskenyedő rész 20 mm hosszú és az állandó kerületű testrész 94 mm hosszú. A falvastagság az előfonna fenekének legkeskenyebb pontján 4 mm.

A 2. ábrán négy, 20, 22, 24 és 60 elemeknek megfelelő szerszámszelvényből álló 21 szerszámrész látható, e szerszámszelvények mindegyike legalább egy másik szelvénnyel működik össze és van közvetlen szomszédságban, és ez a szerszámrész egy negatív szerszám felét képezi, amely a másik szerszámféllel összezárt állapotban a 25, 27, 28 és 29 elemeknek megfelelő vonal menti alakzatot képezi, amely a 60,42, 26 és 52 részek által határolt üregfelületet alakítja ki. Az üreget szokásos körülmények között úgy képezzük ki, hogy olyan flakon alakú szerszámszelvényt alakítunk ki, mintha a flakont a B-B tengely mentén két egyforma térfogatú félre vágnánk szét. Természetesen több szelvény is használható, abban az esetben, ha azok zárt formában a kívánt flakon formáját alakítják ki.

A fúvószerszámban nem kell felületi díszítőelemeknek vagy speciális erősítő felületi elemeknek vagy címkeelemeknek lenniük, mert azok a második, hőkezelő szerszámban alakíthatók ki.

A meleg vizes hűtőcsatomák, például a 30 hűtőcsatoma, az üreg test 26 részén egymástól egyforma távolságra vannak elhelyezve. Ezek a 30 hűtőcsatomák egy melegvíz-forrással állnak összeköttetésben, amely a flakontestnek megfelelő 20 szerszámszelvény fémtestén át meleg vizet cirkuláltat. A 30 hűtőcsatomák sorosan vagy párhuzamosan lehetnek egymáshoz kapcsolva, és a szerszámüreg 26 részének felületét a művelet alatt a hőkezelési hőfokon tartják, amikor is a fal kissé forróbb, mint a hőforrás hőfoka, minthogy az a forróbb fuvóelőformával érintkezik. A forró vizet a 32 helyen és a 30 hűtőcsatomán át a 34 helynél egy másik (nem jelzett) csatornába vezetjük soros kapcsolás esetén, és párhuzamos kapcsolás esetén egy (ugyancsak nem jelzett) elosztóba. A 30 hűtőcsatomák méretét az eltávolítandó hőmennyiség és a szerszám hőátadási jellemzői szabják meg, s azokat szakember könnyen meghatározza.

A 22 nyak-váll résznek megfelelő szerszámszelvényt, beleértve a 42 felső falfelületének megfelelő részt is, körülbelül a meleg hűtővíz hőfokán tartjuk. 70 °C és általában körülbelül 60 °C hőmérsékletű vizet vezetünk át a hűtőcsatomákon, melyeket a 40 szaggatott vonal jelez. A 44 bemenet és 46 kimenet kívánság szerint sorosan vagy párhuzamosan köthető. A 22 nyakváll részt normális körülmények között körülbelül 60 °C-ra hűtjük, ami lehetővé teszi a flakonok deformálódás nélküli kivételét a szerszámból.

A szerszám 24 fenék- és vállrészét szintén hűtjük oly módon, hogy az 50 csatornákon át a szerszám egyéb sarokrészeihez hasonlóan hideg vizet vezetünk. A hideg vizet arra a célra használjuk, hogy az 52 részfelületével érintkező flakonfalat, amilyen gyorsan csak lehetséges, 80 °C alá, előnyösen 70 °C alá hűtsük.

Egy negyedik szerszámszelvénynek megfelelő 60 rész látható az előfonna nyakrésze körül, amelyet általában nem fűtünk vagy hűtünk, és amely hűvös és amorf marad. Kívánt esetben ez is fütő- vagy hűtőcsatomákkal vagy ezzel egyenértékű fűtő- vagy hűtőelemekkel látható el.

A 21 szerszámrész 60, 20, 22 és 24 elemeknek megfelelő részei természetesen egy olyan külső hidraulikus szerszámrendszerben foglalhatnak helyet, amely a 21 szerszámrész 70 külső falának legalább egy részét veszi körül. Kívánt esetben a szerszám 60, 20, 22 és 24 elemeknek megfelelő szelvényén lévő csatornákon kívül a külső szerszámrendszer is szerszámfalhőfok-szabályozásra szolgáló csatornákkal lehet ellátva.

A szerszámrészek általában egymáshoz vannak erősítve vagy azokat a szakterületen jól ismert, itt nem jelzett külső szerszámrendszer rögzíti egymáshoz. A szerszámrészek általában a 74, 76 és 78 helyen találkoznak és érintkeznek egymással szigetelés nélkül, ami lehetővé teszi, hogy az egymás melletti szerszámszelvények fémanyaga elérje a 74, 76 és 78 helyek felületeinek fokozatosan változó hőfokát, és megakadályozza a 20, 22, 24 és 60 elemeknek megfelelő szelvények hőfokkülönbsége okozta feszültségeket.

Bár, mint leírtuk, általában vizet használunk hűtőfolyadékként, de bármilyen megfelelő olaj vagy egyéb folyadék is használható. A hőközlő folyadék helyett vagy azzal együtt egyéb, a szakterületen ismert, megfelelő fűtő- vagy hűtőeszközök is alkalmazhatók. Ellenállásfütés alkalmazható például a nyakterületen. Hűtőcsatornák bármilyen alakúak és konfigurációjúak lehetnek, de általában kör keresztmetszetűek, és a szerszámszelvényen hatolnak át. Ha a csatorna a szerszám más szelvényeit is érinti, akkor annak más alakja is lehet, mint ez a 2. ábrán az 50 csatornáknál látható.

Működés folyamán a hőkezelési művelet rotációs vagy lineáris füvási eljárás része lehet. Egy előnyös gyakorlatnál stacioner (álló) szerszámok lineáris elrendezését használjuk, mert a hőközlő folyadékot könnyebb álló csővezetéken át betáplálni, és a gyártás alatt lévő flakonok korlátozott száma esetén egyszerűbb az esetleges mechanikai meghibásodás kezelése. Kívánt esetben azonban rotációs hőkezelő konfigurációk is alkalmazhatók, amelyek adott gyárcsamokterületen nagy flakongyártási teljesítményt tudnak biztosítani.

A 4. ábrára utalva, ezen négy, 90, 92, 95 és 96 szerszámszelvényből álló 81 szerszámmetszetet mutatunk, amelyek együtt működnek, mindegyik ilyen szelvény legalább egy másik szelvénnyel van szomszédos helyzetben, és ezek együttesen egy, a 81 szerszámmetszetnek megfelelő üreges szerszámfelet képeznek, amely a másik féllel zárt formában azt a flakont alakítja ki, melynek alakját a 98, 100, 102 és 104 üreg 91, 93, 95 és 97 körvonalai jelzik. Az üregeket általában úgy alakítjuk ki, hogy a flakon alakjának megfelelő olyan szerszámot állítunk elő, mely a tengelye mentén két egyenlő fél térfogatú részre vágott flakonnak felel meg. Kívánt esetben több szerszámszelvény is alkalmazható, feltéve, hogy ezek összezárt állapotban a kívánt tárgy alakjának megfelelő üreget képeznek.

A 4. ábrának a nyak-váll részen és test felületén 105 dekoratív elemei vannak és 107, valamint 109 jel4

HU 217 771 Β zett vízszintes gerincei. A szerszámban lévő levegő eltávolítására szolgáló apró 113 lyukak vannak, melyek a végső flakonfelületen nem feltétlenül vehetők észre. A hőkiegyenlítési lépésből származó előfúvott flakont a szerszámba helyezzük, az egyik szerszámfél a 4. ábrán látható. Ez a szerszám 10%-kal nagyobb térfogatú lehet, előnyösen 1-5%-kal nagyobb, gyakori esetben körülbelül 2%-kal nagyobb térfogatú. A hőkiegyenlítő szerszámból kapott tárolóedény elég lágy ahhoz, hogy a hőkezelő szerszámban tovább legyen alakítható, hogy a flakon falain a hőkezelés alatt felületi dekorációs elemeket hozzon létre, mimellett a hőkezelés növeli a kristályosságot és szilárdságot, javítja a feszültségrepedezéssel szembeni ellenállást, nagyobb ellenállást biztosít az újrafelhasználás, ezen belül a forró, lúgos mosás során.

A 130 forró vizes csatornák az üreg körül egymástól egyenletes távolságban vannak elhelyezve. A 130 forró vizes csatornák egy forró folyadékot, olajat vagy vizet tartalmazó forrással vannak összekötve, a forró folyadékot a 94 fém szerszámtesten át cirkuláltatunk. Mindegyik 130 forró vizes csatorna egymáshoz kapcsolható sorosan vagy párhuzamosan, és a szerszámüreg felületének hőmérsékletét működés közben a megfelelő hőmérsékleten tudja tartani.

A 132 betáplálónyíláson át forró vizet vagy forró hőközlő folyadékot vezetünk be a 130 forró vizes csatornán át és a 134 nyíláson keresztül egy másik (nem jelzett) csatornába, soros vagy párhuzamos csatolással (utóbbit egy szintén nem jelzett elosztó segítségével).

Hasonló módon hőközlő folyadékot vezetünk a szaggatott vonallal jelzett 140 fütőcsatomákon át. A nyakváll részek megfelelő 92 szerszámrész, beleértve a 93 körvonalnak megfelelő felső falszakaszt is, alacsonyabb hőmérsékletű, mint a testrésznek megfelelő 95 szerszámrész. A 144 betápláló- és 146 kivezetőnyílások sorosan vagy párhuzamosan köthetők.

A 81 szerszámmetszet fenék- és vállrészének megfelelő 96 szerszámszelvények általában a 150 csatornákon, a többi szelvényhez hasonló módon átvezetett vízzel hűtjük.

Egy negyedik, a flakon nyakrészét tartalmazó 90 szerszámszelvényt általában nem fűtünk vagy hűtünk, az a hőre lágyuló műanyag másodrendű átalakulási hőmérséklete alatt hűvös és amorf marad.

Bár a 4. ábra íutőcsatomákat mutat, előnyösen elektromos ellenállás fűtőelemeket használunk a tárolóedényfal test- és nyak-váll részének hőkezelésére. Az elektromos ellenállás fűtés segítségével ugyanis egyszerűbben szabályozható módon és olcsóbban tudjuk a tárolóedény hőre lágyuló műanyag falát megfelelően hőkezelni, mint a hőközlő folyadékokkal. Az elektromos fűtőelem lehet egy egyszerű, a szerszám külsejére tekert ellenállásszalag, vagy állhat a szerszámtestbe ágyazott ellenálláselemekből.

A hőkezelés mértéke függhet a szerszámszelvény méreteitől. A flakont 25 másodpercig terjedő, előnyösen 1-10 másodperc közötti ideig tartjuk a fűtött szerszámban.

A hőkezelés mértékét a nyak-váll részen alacsonyabb hőmérsékletre szabályozzuk, mint a flakon testrészén, de 60 °C és 70 °C közötti hőfokra 25 másodperc, előnyösen 1-10 másodperc időre.

A fenék- és vállrészen a hőkezelés mértékét 70 °C vagy ez alatti hőfokra szabályozzuk 25 másodpercig, előnyösen 1-10 másodpercig tartó időre hideg vagy meleg vízzel.

A nyakrészt általában nem hőkezeljük, és a másodrendű átalakulási hőmérséklet alatt tartjuk. A nyak 65-85 °C közötti hőmérsékleten 25 másodpercig, előnyösen 1-10 másodpercig tartó ideig hőkezelhető.

A hőkezelési lépés után a flakont víznek vagy egyéb, elpárologtatható folyadéknak a flakonba injektálásával hűtjük. A víz elpárologtatásához szükséges hő nagy hőmennyiséget von el gyorsan, és lehűti a tárolóedényt. Amikor a flakon falhőmérséklete annyira lecsökken, hogy a flakon már nem deformálódik, a szerszámszelvényeket kinyitjuk, a flakont kivesszük, és kívánt esetben tovább hűtjük.

Utalva most a 3. ábrára, a szoba-hőmérsékletű, 81 szerszámmetszet szerinti alakkal rendelkező előformákat szállítószalaggal a 80 beadagolásnál az előforma-betápláló berendezésbe szállítjuk. Az előformákat a 82 szállítótüskékre helyezzük. Az előfonnák a 84 infravörös kvarc fűtőtestek között haladnak át, hogy az 1. ábra szerinti 7 vékonyodó falrészt, 9 oldalfalat, 11 előformafeneket, valamint a feneket a fúvásra megfelelő, PÉT esetében 90-110 °C hőmérsékletre melegítsük. Az előformákat a 86 kiegyenlítőzónában hőkiegyenlítődni hagyjuk, hogy a hő átjárja az előformát, annak magas felületi hőmérséklete csökkenjen, és falának teljes vastagsága mentén beálljon a megfelelő előforma-hőmérséklet. Innen az előformákat egy 88 fúvószerszám és hőkiegyenlítő állásba visszük át, ahol azokat nagynyomású levegővel vagy más gázzal két zárt félszerszámba, melyek közül egyik a 2. ábra szerinti 21 szerszámrész, felfújjuk. Tengelyirányban az előformákat általában mechanikus eszközzel, mint nyomótüskével is nyújtjuk, ami az előforma zárt fenekét a fúvószerszám aljára nyomja. A fuvott tárgyat nyomással nyomjuk a falhoz, és a 88 fuvószerszámban hőkiegyenlítjük 95 °C-on vagy ez alatti, előnyösen körülbelül 65 °C és 85 °C közötti hőmérsékleten, legelőnyösebben úgy, hogy a 2. ábra szerinti 20 flakontestet körülbelül 80 °C-on, a 22 nyak-váll részt 70 °C alatti, általában 60 °C hőmérsékleten, a 24 fenék- és vállrészen 70 °C alatti hőmérsékleten tartjuk. Általában 25 másodpercig, előnyösen 10 másodpercig terjedő idő szükséges ahhoz, hogy a kinyújtott hőre lágyuló műanyagot a szerszámfalon tartva, az megfelelően elérje a kívánt 95 °C vagy ez alatti hőmérsékletet.

A 89 flakonok elhagyják a füvóállást, és azokat a 3. ábrán ábrázolt, második 78 hőkezelő és formázószerszámba visszük át, ahol azokat a tárolóedényfal kristályossági fokának növelése céljából hőkezeljük. A második szerszámban a flakon testrészének falát 95 °C alattira, nyak-váll részét a testrésznél alacsonyabb, 70-80 °C hőmérsékletre, a fenék- és vállrészét 70 °C hőmérsékletre vagy ez alá szabályozzuk, csakúgy, mint a nyakrészt.

A hőkezelt flakonokat ezután víznek a hőkezelő szerszámban lévő falon való 77 befecskendezése útján

HU 217 771 Β lehűtjük, ami gyorsan lehűti a flakonfal hőmérsékletét, ennek következtében attól nagy mennyiségű latens párolgási hőt von el. A lehűtött flakont a 75 helyen kivesszük a szerszámból és tovább kezeljük. A 87 tüskéket a szállítórészre visszük vissza.

Rotációs rendszernél az előformákat egy töltőállomásba tápláljuk. A töltőállomáson az előformákat a szállítótüskékre helyezzük. Egy melegítőállomás fel van szerelve egy sor, a szállítótüskéket hordozó állással, amint azok a fűtőegységek előtt haladnak el. Az előfonnák saját tengelyük körül forgathatók, hogy biztosítsuk az egyenletes melegítésüket. Az infravörös kvarclámpákat külön-külön szabályozzuk, hogy mindegyik előfonna részére a kívánt hőfokprofílt állítsuk be. Míg PÉT esetében a test oldalfala túlnyomó részének 90-95 °C a hőmérséklete, a hőfok a legelőnyösebb fűvási viszonyok beállítása céljából állítható be.

Az előforma hőmérsékletét ezután oly módon egyenlítjük ki, hogy a tüskéket egy kiegyenlítő kerékbe visszük át, amely nyakhűtéssel lehet ellátva, hogy a nyakterületet a fuváshoz lehűtsük. A kiegyenlítőkeréken lévő tárgynak időt engedünk arra, hogy a hőfok a teljes falvastagságon át kiegyenlítődjék. A kiegyenlítőkerékből a melegített előformákat egy sor szerszám egy-egy szerszámjába visszük át. A szerszámfeleket pneumatikusan működtetve zárjuk és helyükre rögzítjük. Az előformát egy nyújtótüskével megnyújtjuk, miközben 27,6-41,3 bar nyomású, nagynyomású levegővel az előformát a felső szerszámfalra fújjuk fel. A füvott flakont a 2. ábra szerinti szerszámszelvényeken tartjuk 25 másodpercig terjedhető ideig, normális körülmények között 2-6 másodpercig, hogy a flakonok falának hőmérsékletét a kívánt kiegyenlítési hőfokra hozzuk. A flakont azután egy másik állásba visszük át, ahol azt egy második szerszámba helyezzük. Itt a flakont hőkezeljük és felületi díszítéssel látjuk el. A flakont 95 °C alatti falhőfokon tartjuk legfeljebb 25 másodpercig, hogy javítsuk szilárdságát, csökkentsük gázáteresztését és ellenállóbbá tegyük forró mosással szemben.

Az eljárás lineáris változatánál mind a fuvószerszám, mind a hőkezelő szerszámok állnak; az előformát besoroljuk a fuvószerszámba, melyet mechanikusan vagy pneumatikusan zárunk, és a füvott, kiegyenlített flakont besoroljuk a hőkezelő szerszámba, amely 10%-kal nagyobb térfogatú lehet, és amelyet szintén mechanikusan vagy hidraulikusan zárunk.

Az eljárás egy sor hőre lágyuló műanyagnál, mint amorf vagy csak kevéssé kristályos, olyan anyagnál használható, amelyek monoaxiális vagy biaxiális füvásnál lényegében nem kristályosodnak. Ilyenek a poliamidok vagy telített poliészterek, mint a kisebb molekulatömegű alkilénglikolok és a tereftálsav poliészterei, így az etilénglikol-tereftalát poliészter, vagy az olyan polimerek, amelyek füvás előtt amorfak és a biaxiális nyújtás alatt kristályosodnak, mint a telített poliészterek, így az aromás savak poliészterei, mint a tereftálsav, naftalin-dikarboxilsav vagy hidroxi-benzoesav diótokkal, mint kisebb molekulatömegű alkilénglikolokkal, így például etilénglikollal, propilénglikollal vagy hasonlókkal képezett észterei, ezek keverékei vagy kopolimerei.

Az eljárás különösen használható olyan polimerek esetében, amelyeket általában amorf kristályos állapotból fújunk, ilyenek az etilénglikol-tereftálsav-észterek, melyeket polietilén-tereftálként vagy PET-ként ismerünk, vagy ennek monokopolimerei és polikopolimerei.

A tárolóedények, különösen szénsavas itatok céljára használható flakonok biaxiális orientálását úgy végezzük, hogy a hőre lágyuló műanyagot, mint PET-et tengely és kerület irányában egyidejűén fújjuk a formázás alatt. A tengelyirányú nyújtást gyakran segítjük egy mechanikus tüskével, melyet arra használunk, hogy az előforma zárt fenekét a szerszám aljára nyomjuk, miközben az előformát nagy belső nyomással arra kényszerítjük, hogy az mind kerület-, mind tengelyirányba megnyúljon. Az előformát a belső szerszámfelületre kényszerítjük, hogy azt alakossá formázzuk, és körülbelül 95 °C vagy ennél alacsonyabb hőmérsékleten termikusán kiegyenlítsük, ami tovább növeli szilárdságát, és megakadályozza feszültségi repedezését, valamint az egyéb problémákat.

A találmány szerinti, egy első szerszámban végzett füvás és kiegyenlítés, amelyet azonnal egy második, nagyobb szerszámban a flakonfal egy részének hőkezelése követ, mely utóbbi alatt a flakont felületi díszítővágy hasonló elemekkel is ellátjuk, egy szilárdabb, gázimpermeábilisabb flakont eredményez, amelyet újra fel lehet használni, és amelyet sokszor lehet forró, lúgos vízben mosni anélkül, hogy szilárdsága, átlátszósága vagy gázimpermeabilitása csökkenne. A hőkezelést úgy végezzük, hogy a hőkiegyenlített flakont egy fűtött szerszámba helyezzük el, a szerszámot zárjuk, és a flakont nyomással az üreges szerszám belső falához nyomjuk. A flakonfalat a fűtött szerszámfelületen tartjuk, hogy szilárdságát és forró, lúgos mosással szembeni ellenállását tovább növeljük. Ezután a flakont lehűtjük és kivesszük a második szerszámból.

A hőkezelt flakonfalnak a hőkezelés okozta megnövelt kristályosság következtében növelt szilárdsága van. Ez a hőkezeléssel javított kristályosság forró, lúgos mosás alatt sem változik, mert ennek során a kristályosság növeléséhez szükséges magas hőfokot nem érjük el. A biaxiális nyújtás következtében elért kristályosság szintén nem változik, mert a füvott tárolóedényfalat gyorsan olyan hőfokon egyenlítjük ki, ami magasabb, mint a lúgos mosás hőfoka, de alacsonyabb, mint az a hőfok, ami a nyomás alatt nem álló tárgy deformálódását vagy összerogyását, és a molekuláris kristályosság csökkenését idézné elő, minthogy olyan hőfokokat alkalmazunk, amelyek magasabbak a másodrendű átalakulás hőmérsékleténél, amelyen a biaxiális kristályosodás csökken.

Ily módon a füvott flakonok találmány szerinti - a flakon felületétől függő - körülbelül 65-95 °C-on végzett hőkiegyenlítése lehetővé teszi a flakonok újrafelhasználását, ezen belül 60 °C-on végzett mosását anélkül, hogy a biaxiális nyújtással és hőkiegyenlítő kezeléssel elért szilárdságuk csökkenne. A kiegyenlítési mű6

HU 217 771 Β velet azon túlmenően, hogy csökkenti a termikus feszültséget és a biaxiális feszültségbeli különbségeket, növeli is a flakon szilárdságát, ellenállóbbá teszi azt feszültségi repedezéssel szemben, és javítja annak gáz-átnemeresztési tulajdonságait.

A találmány szerint a flakon ki is vehető a fúvó- és kiegyenlítő szerszámból 95 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten (különösen testhőmérsékleten), és a flakon a hőkezelő szerszámban fújható tovább, a flakon végső, dekoratív elemekkel ellátott formájának kialakítása végett. A flakon bármely apró alakváltozása az újrafuvásnál korrigálható. Előnyös azonban, ha a flakont úgy vesszük ki a füvószerszámból, hogy falának hőmérséklete 95 °C-nál alacsonyabb, nyak-váll rész falának hőmérséklete 80 °C-nál alacsonyabb, és fenék-, valamint vállfáiénak hőmérséklete alacsonyabb, mint 80 °C.

A második szerszám hőkezelési hőfokai segítik a flakon alakjának végső dekoratív elemekkel, így oldalcímkével, díszítő csavart vonalakkal, kerület menti bordákkal és hasonlókkal történő ellátását. Ilyeneket a

4. ábra mutat. A hőkezelés ezenkívül jelentősen növeli a kristályosság fokát anélkül, hogy befolyásolná az első szerszámban kiegyenlített biaxiális feszültséget. A kapott flakonnak kristályossága következtében nagyobb a szilárdsága, valamint a feszültségi és kezelési repedezéssel szembeni ellenállása, mely repedezést általában a biaxiális nyújtás okozta feszültségek idéznek elő.

A hőkezelő szerszám általában legfeljebb 5%-kal nagyobb magasságú és átmérőjű, mint a fúvószerszám, és tartalmazza az összes díszítő- és egyéb felületi elemet is. A szerszám előnyösen legfeljebb 2%-kal magasabb és nagyobb átmérőjű abban az esetben, ha csak minimális felületi (díszítő- stb.) elem van jelen.

Példa

Melegített előformából, melynek hőfokadatait az alábbiak tartalmazzák, egy szerszámban flakont fújunk.

A flakont vagy hideg szerszámban fújjuk hőkiegyen- 40 lítés nélkül [C) példa] vagy forró szerszámban [A) és B) példa], ahol a flakont körülbelül 95 °C-on hőkiegyenlítjük. Ezután a flakonokat egy hőkezelő szerszámba helyezzük, melynek falhőmérsékleteit és az érintkezési időket a következőkben tüntetjük fel. 45

Forró szerszám, A) példa (Az előfúvott flakont olyan melegen helyezzük a hőkezelő szerszámba, ahogy ez csak lehetséges)

Előfuvás: nyak 60 °C test 98 °C test 155 °C idő 10 másodperc kristályosság 17,3% zsugorodás 3,7 ml (1568 ml-ről 55

1564,3 ml-re)

Könnyen belátható, hogy a hőkiegyenlítés, majd a hőkezelés jelentősen növeli a flakon kristályossági fokát és abból eredő szilárdságát, miközben csökkenti a zsugorodást. 60

Nagy általánosságban a találmány szerinti eljárás és berendezés a következőket foglalja magában.

A hőre lágyuló műanyagot a másodrendű átalakulási hőmérséklete (T_g) közeli hőfokra melegítjük, az anyagot egy felületi jelző (dekorációs) elemek nélküli tárggyá extrudáljuk (fröccsönjük), és e művelet alatt hőmérsékletét 5-30 °C-kal másodrendű átalakulási hőmérséklete alatti, de 50 °C vagy e fölötti hőmérsékletre csökkentjük, a tárgyat kivesszük az első szerszámból, és olyan hőfokon, melyen az még felületileg alakítható, de amely alatti hőfokon már nem deformálható, egy másik, nagyobb szerszámba visszük át, amelyben a tárgyat végső felületi megjelenésű alakjára formáljuk, és ezzel egy időben a flakonfal testrészét a másodrendű átalakulási hőmérsékletnél 40-100 °C-kal magasabb hőmérsékleten, míg nyak-váll részét kevésbé, általában a másodrendű átalakulási hőmérsékletnél 0-40 °C-kal magasabb hőmérsékleten melegítjük, mindegyik esetben 25 másodpercnél rövidebb ideig, a tárgy kristályosságának és falszilárdságának növelése érdekében. A tárgyat azután egy folyadék befecskendezésével és elpárologtatásával lehűtjük és a szerszámból kivesszük. PÉT használata esetén az anyagot 90-110 °C-ra melegítjük, 65-95 °C-on fújjuk és hőkiegyenlítjük, egy második nagyobb szerszámban 95 °C alatti hőmérsékleten hőkezeljük, vízbefecskendezéssel hűtjük, és a szerszámból kivesszük.

A kapott tárgy szilárdabb, jobb a biaxiális és hőkristályossága, jobbak a gáz-átnemeresztési tulajdonságai és átlátszósága, jobb a méretstabilitása és kisebb feszültségi repedezést mutat. Az eljárás többrétegű, hőre lágyuló műanyag, különösen PET-tartalmú tárgyak esetében is használható.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás hőre lágyuló műanyagból kialakított, átlátszó, biaxiálisan fúvott műanyag tárolóedény előállítására, azzal jellemezve, hogy egy előmelegített, előfonna alakú, hőre lágyuló műanyagot egy, szabályozott hőmérsékletű, nevezetesen 95 °C testrészhőmérséklet alatti, 60-70 °C nyak-váll rész hőmérsékletű és 80 °C fenék-sarok hőmérsékletű szelvényeket (90, 92, 96) tartalmazó - ahol a testrész, nyak-váll rész és fenék-sarok rész hőmérsékletek egymástól eltérnek - szerszámba töltünk és felfújunk;

a hőre lágyuló műanyagot a szerszám oldalfalával szoros érintkezésbe hozzuk;

a hőre lágyuló műanyagot a szerszám falával legfeljebb 25 másodpercig érintkeztetjük, a nyak-váll rész és a testrész egyidejű hőkiegyenlítését ezáltal lefolytatjuk; majd a hőkiegyenlített tárolóedényt a szerszámból eltávolítjuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hőre lágyuló műanyagként PET-et használunk, és a testrész hőmérsékletét 65-85 °C hőmérséklet közötti hőfok alá csökkentjük.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a melegített előfonna hőmérséklete 90-110 °C.

HU 217 771 Β
4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a testrész hőmérsékletét 80 °C-ra csökkentjük és ezen a hőmérsékleten tartjuk.
5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tárolóedény nyakrészének hőmérsékletét változatlanul hagyjuk, a nyak-váll rész hőmérsékletét 60-70 °C-ra, a testrész hőmérsékletét 65-85 °C-ra állítjuk be, a váll és fenék hőmérsékletét pedig 70 °C-ra vagy ez alá csökkentjük.
6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hőre lágyuló műanyagként polietilén-tereftalátot használunk.
7. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, 5 hogy a kezelést 1-10 másodpercig végezzük.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelést 2-6 másodpercig végezzük.