HU222153B1

HU222153B1 - Eljárás és berendezés több műanyagáram együttes extrudálására

Info

Publication number: HU222153B1
Application number: HU9904276A
Authority: HU
Inventors: Paul Swenson
Original assignee: Kortec Inc.
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2003-04-28
Also published as: CZ292815B6; CA2266381A1; CA2266381C; CZ105999A3; CN1234763A; IL129069A; WO1998013187A1; AU719376B2; HUP9904276A2; EP0929390A1; US6187241B1; IL129069A0; DK0929390T3; KR20000048647A; PL332507A1; BR9612791A; US5914138A; RU2175288C2; PL182365B1; CN1082875C

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés műanyagáram együttesextrudálására fröccssajtolt termék előállítására. Az eljárás során azanyagokat egyesítik, majd egy gátrészen (G) át, egy elkeskenyedőrészen át a szerszámüregébe befecskendezik, majd fröccssajtolássalkésztermékké alakítják. A műanyagfolyam egyesítését legalább egy, azeredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagárammalés ezen anyagáramot további, takaró műanyag rétegként szolgáló külsőés belső anyagárammal végzik, az egyesített anyagáramot koncentrikusgyűrű alakú áramlási utakon áramoltatva egy hosszirányban kiterjedő,cső alakú folyási csatornán – extrudálófúvókán (E) – belül és ennekmentén a szerszámüreg (M) gátrészéhez (G) történő vezetésévelszűkítik, majd az extrudálófúvóka (E) tengelyére merőleges iránybanszétválasztva a szerszámüregbe (M) befecskendezik. A találmányszerinti berendezésnek az anyagáramokat egyesítő eszköze (C), egy, azegyesített anyagáramot befogadó, elkeskenyedő végű extrudálófúvókája(E) és egy gátrészen (G) át az extrudálófúvókához (E) csatlakozófröccssajtoló szerszáma (M) van. ŕ

Description

KIVONAT

A találmány tárgya eljárás és berendezés műanyagáram együttes extrudálására fröccssajtolt termék előállítására.

Az eljárás során az anyagokat egyesítik, majd egy gátrészen (G) át, egy elkeskenyedő részen át a szerszámüregébe befecskendezik, majd fröccssajtolással késztermékké alakítják.

A műanyagfolyam egyesítését legalább egy, az eredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagárammal és ezen anyagáramot további, takaró műanyag rétegként szolgáló külső és belső anyagárammal végzik, az egyesített anyagáramot koncentrikus gyűrű alakú áramlási utakon áramoltatva egy hosszirányban kiterjedő, cső alakú folyási csatornán - extrudálófüvókán (E) - belül és ennek mentén a szerszámüreg (M) gátrészéhez (G) történő vezetésével szűkítik, majd az extrudálófúvóka (E) tengelyére merőleges irányban szétválasztva a szerszámüregbe (M) befecskendezik.

A találmány szerinti berendezésnek az anyagáramokat egyesítő eszköze (C), egy, az egyesített anyagáramot befogadó, elkeskenyedő végű extrudálófúvókája (E) és egy gátrészen (G) át az extrudálófúvókához (E) csatlakozó fröccssajtoló szerszáma (M) van.

HU 222 153 B1

A leírás terjedelme 36 oldal (ezen belül 24 lap ábra)

HU 222 153 Β1

A találmány tárgya eljárás és berendezés több műanyag együttes extrudálására és fröccssajtolt termék előállítására, amelynek során az anyagot egyesítjük, majd egy gátrészen (G) át, egy elkeskenyedő részen át a szerszámüregébe befecskendezzük, majd fröccssajtolással késztermékké alakítjuk.

A találmány - különös tekintettel a legalább két anyagot együtt befecskendező fröccssajtoló rendszerekre - tökéletesített eljárást és berendezést javasol a különböző anyagáramok egyesítésére, és ennek során az ömledékszolgáltató rendszerben lévő egyesített áram sebességprofilja hasonló a fröccssajtoló szerszámüregében lévő egyesített áraméhoz, ami biztosítja az egyenletességet a kapott fröccssajtolt tárgyban.

A többanyagos fröccssajtolás területén közismert probléma, hogy a magréteg elülső élét a vastagság tekintetében olyan egyenletesen kell tartani, mint a szerszámüregébe belépő magréteg hátul lévő részeit. Kúpos elülső él esetén a fröccssajtolt alkatrész tulajdonságai nem egyenletesek a belső réteg legtávolabbi behatolási helyének közelében.

A magréteg elülső éle rendszerint kúpossá válik, amikor átfolyik a technika állása szerinti fiivóka egyesítő része után elhelyezett többanyagos fröccsölőfúvókák henger alakú központi csatornáján és amikor átfolyik a szerszámüreg henger alakú gátrészén (bekötőcsatornájánál). Tipikusak például az US 4,895,504 és 4,892,699 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi iratban leírt ilyen fúvókák.

A kúposság mértéke az elülső él sugárirányban legbelső része és sugárirányban legkülső része között sebességgradienst létrehozó egyesített áram sebességprofiljától függ. A kúposság mértéke függ továbbá a henger alakú áramnak az egyesítési terület és a henger alakú gát (bekötőcsatorna) üregoldali vége közötti teljes tengelyirányú távolságától is.

Az elülső él kúposságának minimalizálása végett a technika állása szerinti ilyen fúvókákat úgy alakították ki, hogy az egyesítési terület és a henger alakú gát üregoldali vége közötti teljes tengelyirányú távolság rövid legyen. Az áramnak ez a tengelyirányú távolsága jellegzetesen kb. 5 mm és 25 mm. Az elülső él eredő kúphossza az áram rövidebb tengelyirányú távolsága esetén kb. 1,8 mm, a hosszabb tengelyirányú távolsága esetén 9 mm. A rövid tengelyirányú távolság szükségessé teszi, hogy az egyesítőeszköz a fúvóka részét képezze.

Az ismert megoldások további problémája az, hogy a többanyagos fúvóka legkülső átmérője a gát közelében nagyobb, mint az egyanyagos fröccssajtoláskor használt fúvókák átmérője. A nagyobb méret a szerszámban nagy játékkal rendelkező furatot igényel, ami nehézzé teszi a szerszámüreg hűtését a gát közelében. Egyes ismert megoldások szerint olyan egyesítőeszközt használnak, amelynek kúp vagy csonka kúp alakú része van, hogy a legkülső átmérő a gát közelében minimális legyen. A fúvóka átmérője a gát közelében azonban még ekkor is kétszer akkora lehet, mint egy egyanyagos fúvókáé.

A találmány célkitűzése olyan új és tökéletesített eljárás és berendezés többanyagos extrudálásra, amely mentes a technika állása szerinti fenti és egyéb hátrányoktól, hanem ellenkezőleg, a fúvókát gyökeresen különböző, fojtószeleppel vezérelt extruderré átalakítva jelentősen javítja, egyenletesebbé és rugalmasabbá teszi a működést.

A találmány további célkitűzése olyan újszerű extrudálóberendezés, amelyben az előállított egyesített áram sebességprofiljának sebességgradiense az extrudált anyagok egyesítési területén belül és ez után a magréteg elülső élére merőlegesen lényegében nulla, és ez a sebességprofil lehetővé teszi, hogy a magréteg elülső éle a technika állása szerinti fúvókáktól eltérően ne váljon kúpossá, amikor az egyesítési területtől a szerszámgát üregoldali végéhez folyik.

A találmány másik célkitűzése olyan újszerű berendezés, amelyben az egyesítőeszköz távol van a fúvóka gátrészétől, úgyhogy nem befolyásolja a szerszám kialakítását és a szerszám hűtését.

További olyan új eredmények elérése a technika állása szerinti henger alakú fúvókás felépítéseknek fojtó vagy szűkítő tűket, rudakat vagy szárakat tartalmazó extrudálószerkezetté való átalakításával, amelyek révén gyűrű alakú extrudálás valósul meg, továbbá belsőmagos sajtolás esetén koncentrikus külső és belső áramok létrehozása, ahol a magképző gyűrű alakú áramot gyűrű alakú, együtt extrudált külső és belső áramrétegek veszik körül.

A találmány célkitűzése továbbá olyan újszerű extruder kialakítása, amely a fröccssajtolt alkatrészben olyan kicsi gátnyomokat hagy, mint amekkorákat egyanyagos fröccssajtolási rendszerekben lehet kapni.

A találmány járulékos célkitűzése olyan újszerű többanyagos extrudálási eljárás és berendezés, amelyekben az egyesített műanyagáram sebességprofilja az egyesítési terület után lényegében ugyanolyanná válik, mint a szerszámüregben lévő egyesített áram sebességprofilja. Ez lehetővé teszi az alkatrészek jobb minőségét és a ciklusidők javítását.

A találmány célkitűzéseit olyan több műanyag együttes extrudálására és fröccssajtolt termék előállítására szolgáló eljárással valósítjuk meg, amelynek során az anyagot egyesítjük, majd egy gátrészen át egy elkeskenyedő részen át a szerszámüregébe befecskendezzük, majd fröccssajtolással késztermékké alakítjuk, és amelyet az jellemez, hogy az a műanyagfolyam egyesítését legalább egy, az eredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagárammal és ezen anyagáramot további, takaró műanyag rétegként szolgáló külső és belső anyagárammal végezzük, az egyesített anyagáramot egy koncentrikus gyűrű alakú áramlási utakon áramoltatva egy hosszirányban kiteijedő, cső alakú folyási csatornán - extrudálófúvókán - belül és ennek mentén a szerszámüreg gátrészéhez történő vezetésével szűkítjük, miközben a belső gyűrű alakú réteget körülveszik a takaró belső és külső gyűrű alakú rétegek a gátrésznél, a koncentrikus gyűrű alakú anyagáramokat egymással ellentétes, az extrudálófúvóka tengelyére merőleges irányban szétválasztva a szerszámüregbe befecskendezzük.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módja során a szűkítést az extruder fúvóka hosszirányában központosán elhelyezett és a gátrész távolabbi

HU 222 153 Β1 végnyílásához terjedő fojtócsappal végezzük, és helyhez rögzített vagy az extrudálófúvóka hosszirányában a gátrész nyílásában helyzetváltoztatásra alkalmas állítható fojtócsapot alkalmazunk.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös megvalósítási módja során az anyagáramlás beállítását úgy végezzük, hogy a gyűrű alakú belső magrétegnek az extrudálófúvókára keresztirányú áramlási sebességprofilja nulla gradiensű, míg egy másik lehetséges megoldás esetén az anyagáramlást a gátrészben és a szerszámüregében a belső gyűrű alakú réteg útján a benne lévő keresztirányú áramlási sebességprofil nulla gradiensen tartásával végezzük.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös megvalósítási módja során a belső gyűrű alakú réteg és a további belső és külső gyűrű alakú réteg hőmérsékletét a szerszámüregen belül azonos értékre állítjuk be, míg egy másik megvalósítási mód során különböző értékre, a magréteg hőmérsékletét pedig a külső és belső műanyagfolyam hőmérsékleténél alacsonyabb értékre állítjuk be.

A találmány szerinti eljárás egy célszerű kiviteli alakja során az anyagáramlás egyesítését párhuzamos síkok között egymás utáni átáramoltatással végezzük, elvékonyított végű fojtócsapot alkalmazunk. Az anyagáramot úgy állítjuk be, hogy a belső gyűrű alakú réteg a külső gyűrű alakú réteghez képest kisebb vagy nagyobb legyen, és a gyűrű alakú anyagáramokat az extrudálófúvóka mentén koncentrikus, henger alakú héjakkal határoljuk.

A találmány szerinti célkitűzést továbbá olyan több műanyag együttes extrudálására, fröccssajtolt termék előállítására alkalmas berendezéssel valósítjuk meg, amelynek egy, az anyagáramokat egyesítő eszköze, egy, az egyesített anyagáramot befogadó, elkeskenyedő végű extrudálófúvókája, egy gátrészen át az extrudálófüvókához csatlakozó fröccssajtoló szerszáma van, és amelyet az jellemez, hogy az egyesítőeszközhöz csatlakozó, az egymással kombinált anyagáramot tápláló anyagforrásai hosszirányban kiterjedő, az eredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagáramot, a belső anyagáramot körülvevő, takaró rétegeket kialakító rétegeket befogadó, az egyesítőeszközhöz csatlakozó extrudálófúvókája és az extrudálófúvókán belül elhelyezett, az egyesített anyagáramot, koncentrikus gyűrű alakú áramlási utakon, az üreges extrudálófuvóka mentén a szerszámüreg gátrészéhez kényszerítő, a késztermék belső maganyagját képező, a belső gyűrű alakú réteget körülvevő takaró, belső és külső gyűrű alakú réteget alkotó, a gátrésznél a koncentrikus gyűrű alakú anyagáramokat egymással ellentétes - az extrudálófuvóka - tengelyére merőleges irányban - szétválasztó és a szerszámba befecskendező áramlásszűkítő eszköze - fojtócsapja - van.

A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjának áramlásszűkítő eszköze - fojtócsapja - az extruder fúvókában azzal központosán, annak hosszirányában a gátrésznél lévő távolabbi végnyílásához terjedően van elrendezve, és helyhez rögzített fojtócsapja van. Míg egy másik kiviteli alak estén fojtócsapja hosszirányban mozgathatóan állítható távolabbi végének és az extruder fúvóka gátrésze nyílásának helyzetét változtatható módon van kialakítva.

A találmány szerinti berendezés egy másik előnyös kiviteli alakjának gátrészén át és a szerszámüreg belsejében történő áramlást szabályozó, a gyűrű alakú belső magrétegnek az extruder fúvókára keresztirányú áramlási sebességprofilját nulla gradiensűvé tevő eszköze van. Míg egy másik lehetséges kiviteli alak esetén a gátrészen átmenő és a szerszámüregben lévő anyagáramlást beállító, a belső gyűrű alakú réteg útját, a benne kialakuló keresztirányú áramlási sebességprofilt nulla gradiensen tartó eszköze van.

A találmány szerinti berendezés egy további előnyös kiviteli alakjánál a belső gyűrű alakú réteg és más belső anyagáramok hőmérsékletét a szerszámüregen belül azonos értéken tartóan van kialakítva, míg egy másik lehetséges kiviteli alak esetén különböző értéken tartóan van kialakítva.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjának a maganyag hőmérséklete a külső és belső gyűrű alakú rétegek hőmérsékleténél - hőmérsékleteinél - alacsonyabb értékre van beállítva, az egyesítendő anyagáramok párhuzamos síkok közötti egymás utáni átáramoltatását biztosító módon van kialakítva.

A találmány szerinti berendezés egy másik célszerű kiviteli alakjának fojtócsapja, távolabbi, a szerszámüreg felőli vége elvékonyodóan van kialakítva, a belső gyűrű alakú réteg anyagárama és a külső gyűrű alakú réteg anyagáramához képest kisebb vagy nagyobb értékre van beállítva, és a külső és belső gyűrű alakú anyagáramokat az extruder fúvóka mentén koncentrikusan határoló henger alakú héjai vannak.

A találmány szerinti berendezés egy további célszerű kiviteli alakja a magrétegnek közvetlenül a gátrész előtt és a gátrészen nulla gradiensű sebességprofilú anyagáramlást biztosító módon van kialakítva, a fojtócsap szerszámüreg felőli oldala előtt végződően van kialakítva, és az anyagáramlást beállító, a nulla gradiensű sebességprofilú anyagáramlástól eltérő anyagáramlást nulla gradiensű sebességprofilú áramlássá korrigáló eszköze van.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán a csatolt ábrák segítségével részletesebben ismertetjük, ahol az

1. ábra anyagforrásból, anyagelosztó és anyagegyesítő rendszerből és szerszámüregből álló teljes rendszer keresztmetszete, a

2. ábra az anyagegyesítési területről a szerszámüreghez folyó áram keresztmetszete, amelyen látható, hogy a magréteg a találmány szerinti módszernek és felépítésnek megfelelően a sebességprofil nulla gradiense mentén folyik, a

3. ábra a fenti szerkezetű gyűrű alakú áramlási csatorna keresztmetszete, amelyen a sebességprofil nulla gradiense mentén lévő magréteg is látható, a

4. ábra a 3. ábra szerinti gyűrű alakú áramlási csatorna keresztmetszete, de rosszul elosztott

HU 222 153 Bl külső és belső gyűrű alakú anyagáramréteggel, aminek következtében a magréteg eltolódik a gyűrűátmérők középvonalától, az

5. ábra a technika állása szerinti henger alakú anyagáram keresztmetszete, amelyen a magréteg találmány szerinti, a 3. és 4. ábrán látható feltételekkel ellentétben egy nagy sebességgradiensű területen van, a

6. ábra az 5. ábrának megfelelően a technika állása szerinti olyan henger alakú anyagárammal, amelyben a külső és belső réteg rosszul van elosztva, a

7. ábra magréteg sebességprofiljainak keresztmetszete a gyűrű alakú fúvóka területén, a gyűrű alakú gát területén és a szerszámüregben, a

8. ábra a 7. ábra szerinti magréteg sebességprofiljainak keresztmetszetét mutatja hasonló, a rosszul elosztott külső és belső rétegáram hatását a magréteg elülső élének a szerszámüregben elfoglalt viszonylagos helyzetére, a

9. és 10. ábra a 7. és 8. ábrákon bemutatott magréteg, de a technika állása szerinti henger alakú anyagáramát mutatja a fúvókagátban és szerszámüregben, a

11. ábra a találmány szerinti felépítéssel kialakított fröccssajtolt alkatrész keresztmetszete, amelyen látható az elülső él kúposságának mértéke, melyet a 8. ábra szerint az egyesítési területről a gát üreg felőli oldalához folyó 75 mm hosszú gyűrű alakú anyagáram idéz elő, amikor a belső és külső eloszlási hiba értéke 10%, a

12. ábra all. ábra szerinti fröccssajtolt alkatrész keresztmetszete, amely a technika állását szemléltető és a 10. ábra szerinti kialakítás az elülső él 10% belső és külső eloszlási hibájú, henger alakú anyagáram által előidézett kúposságának mértékét mutatja, a

13. ábra a találmány szerint felépített, módosított extruder keresztmetszete, amelyben az anyagáram a sokágú csőtől álló fojtószeleppel ellátott, lapos tárcsák által képzett egyesítőeszközön, a gyűrű alakú fúvókán és a gáton át áramlik a szerszámüregbe, a

14. ábra egy további módosított változat keresztmetszet, amely tengelyirányú egyesítőeszközt tartalmaz, amely magának a fúvókának a részeként álló fojtócsappal van ellátva, a

15. ábra a 14. ábra szerinti, álló fojtószeleppel ellátott tengelyirányú egyesítőeszköz teljesebb keresztmetszete, ami egy, az egyesítési területen, a különálló fúvókán és a gáton át a szerszámba kiteijedő, központi álló fojtószelep körül lévő három koncentrikus tengelyirányú hengerből álló fésű keresztmetszete, a

16. ábra a 13. ábra szerinti extruder keresztmetszete mozgó fojtószeleppel, a

17. ábra az egyesítőeszköz és a 16. ábra szerinti mozgó fojtószelep nagyított keresztmetszete, a

18. és 19. ábra a 17. ábrához képest gyűrűsen ábrázolja a szelepet semleges helyzetben, a belső réteg csökkentett, illetőleg megnövelt áramlási sebességével, a

20. ábra a fúvókavég és a szerszámüregbe vezető gát viszonylagos helyzete kinagyítva, amikor a fojtószelep fenntartja a szerszámüregbe irányuló, kívánt gyűrű alakú anyagáramot, a

21. ábra hasonló a 20. ábra szerinti fúvókavég és a szerszámüregbe vezető kúpos, de a kúpos gátnak megfelelő kúpos szeleppel, ami a fröccssajtolt alkatrészen kisebb gátnyomot hagy, a

22. ábra ugyancsak a 20. ábra szerinti fúvókavég és a szerszámüregbe vezető gát viszonylagos helyzete, ahol a fojtószelep a gát előtt végződik, hogy lehetővé tegye nyitott gátat igénylő műanyag fröccssajtolását, a

23. ábra a 20. és 22. ábrák szerinti metszet, ahol a fojtószelep úgy van beállítva, hogy zárószelepként működjön, és nyitott helyzetben látható, a

24. ábra megegyezik a 23. ábrával, de a szelep itt zárt helyzetben látható, a

25. ábra a találmány szerinti fúvóka, a gát és egy részben megtöltött szerszámüreg keresztmetszete, amelyen a külső rétegek és a magréteg hőmérséklete azonos, a

26. ábra a találmány szerinti fúvóka, a gát és egy részben megtöltött szerszámüreg keresztmetszete, amelyen a külső rétegek jóval magasabb hőmérsékleten vannak befecskendezve, mint a magréteg, a

27a-d. ábra a töltési folyamat a fröccssajtolt alkatrészben egyenletesen elosztott magréteg esetében, a

28a-d. ábra a 27a-d. ábra szerinti, a töltési folyamat magréteg olyan esetében, amelynél a mag maximális mennyiségét álló fojtószeleppel fecskendezzük be a fröccssajtolt alkatrészbe, a

29a-d. ábra a 27. és 28. ábra szerinti töltési folyamata, olyan magréteg esetén, amelynél a mag maximális mennyiségét egyesítőeszközzel fecskendezzük be a fröccssajtolt alkatrészbe, ami úgy van kialakítva, hogy a belső gyűrű alakú réteghez képest nagyobb sebességű külső rétegáramot állít elő, hogy a fröccssajtolt alkatrész gátoldalán vastagabb külső réteg legyen, a

30. ábra a 29. ábrához képest fordított esetet szemléltet, a

31. ábra a gát és a szerszámüreg területének keresztmetszete, amely szerint a töltési folyamatban mozgó fojtószelepet használunk, megnöveljük a belső gyűrű alakú rétegáramot a külső gyűrű alakú réteghez képest a

HU 222 153 Bl

31b. ábrán látható áramlás alatt, és ezáltal több magréteg anyagát fecskendezzük a fröccssajtolt alkatrész gát felőli oldalába, a

32. ábra a gát és a szerszámüreg területének keresztmetszete, amely szerint a töltési folyamatban a fojtószelep úgy mozog, hogy csökkenti a belső gyűrű alakú rétegáramot a külső gyűrű alakú réteghez képest (tehát a 31. ábrához képest fordítva) a 32b. ábrán látható áramlás alatt, és ezáltal több magréteganyagot fecskendezünk a fröccssajtolt alkatrésznek gáttal szemben lévő oldalába, a

33. ábra az átlagos sebességhez viszonyított sebesség és az áramlási frakció függvénye, a

34. ábra az átlagos sebességhez viszonyított sebesség és az áramlási frakció függvénye a technika állása szerinti henger alakú csatornában a 33. ábrán látható eredményekkel való összehasonlítás végett.

Az 1. ábrán látható - a találmányt példaképpen műanyag (így polietilén-tereftalát, etilén-vinil-alkohol-polimer, polikarbonátok és hasonlók) esetében alkalmazva - többanyagos fföccssajtoló rendszer legalább két anyagot fecskendez be egy szerszámüregbe. A rendszer az egyes anyagok számára tartalmaz egy S_b és egy S₂anyagforrást; eszközt, így egy D csőelágazást, amely az anyagfolyamokat a szerszám gátja előtt lévő C egyesítőeszközhöz juttatja, valamint egy újszerű fojtószelepes extrudervezérlő E extrudálófúvókát, amely az egyesített anyagfolyamot a gáthoz és egy M szerszámba juttatja. Az S] és S₂ anyagforrást ide-oda mozgó csigás befecskendezőegységek képezik. Az anyagfolyamokat bejuttató eszköz egy csőelágazó tömb különálló C] és C₂ áramlási csatornával az egyes anyagok számára, úgyhogy az áramlások kiegyensúlyozottak és egymással egyenlőek. A C egyesítőeszköz belső, együtt kiteijedő T fojtócsappal, az E extrudálófúvóka előtt van elhelyezve. A T fojtócsap az egyesített anyagfolyamot az M szerszám egyes G gátrészeihez juttatja. A 2. ábrán látható kiviteli alakban a fröccssajtolt tennék egyes L rétegeit képező anyagfolyamok a C egyesítőeszköz A gyűrű alakú csatornájában egyesülnek úgy, hogy az I magréteg elülső éle az egyesített anyagfolyam nulla sebességgradiensű O részében van, amint ezt később részletesebben kifejtjük. A hosszirányban kiterjedő E extrudálófúvóka a középső hosszirányú T fojtócsapjával vagy más áramlásszűkítőjével a C egyesítőeszköz után létrehozza az egyesítőeszközben képzett gyűrű alakú anyagáram megszakítás nélküli folytatását.

A 2. ábrán látható kiviteli alakban, amelyben három rétegből egyesített anyagfolyam van, két anyagréteget használunk, mindegyiket a saját anyagforrásából. Az első L anyagréteg, amely a fröccssajtolt alkatrész OL, és IL, külső vagy takaró rétegét képezi, a középső fojtás - T fojtáscsap - jelenléte révén az A helyen egyesített gyűrű alakú anyagfolyam Ol külső és IL belső gyűrű alakú rétegét hozza létre. A második anyag, amely a fröccssajtolt alkatrész I| magrétegét képezi, az A gyűrű alakú anyagfolyam IA belső gyűrű alakú rétegét hozza létre. Az első L anyagréteget áramlási csatornáján át a C egyesítőeszközbe juttatjuk, ami egy anyagfolyamból két anyagfolyamra osztja. Ezek közül az egyik az egyesített gyűrű alakú anyagfolyam előbb említett IL belső gyűrű alakú rétegét, a másik az előbb említett OL külső gyűrű alakú rétegét hozza létre. A második anyag az áramlási csatornáján át a C egyesítőeszközbejut, ahol a koncentrikus gyűrű alakú egyesített anyagfolyamok IA belső gyűrű alakú rétegét hozza létre, ami a gyűrű alakú áramlási csatorna keresztmetszetében, a 3. ábrán is látható. Mint látható, a T fojtócsapnak előnyös módon egy csökkentett átmérője van az extrudemyílás távolabbi végén, az extrudálófúvókának a szerszámüreg G gátjába való befecskendezési végén. Az extrudálófúvókában így van egy belső furat, ami körülveszi a T fojtócsap csaptűjét és gyűrű alakú csatornát képez, amely az egyesített anyagfolyamot a gáthoz juttatja, és ugyanakkor fenntartja az előbb említett sebességprofilt. Azáltal, hogy az 1 magréteg anyaga egy VP! sebességprofil nulla gradiensű O részén van elhelyezve, az 1 magréteg elülső éle - tekintet nélkül az egyesítőeszköz és az üregbe vezető gát közötti tengelyirányú áramlási távolságra - nem válik kúpossá. Ennek megfelelően a technika állása szerinti extrudálóíúvókáktól eltérően az extrudálófúvóka tengelyirányú hossza olyan nagy lehet, mint amekkora a szerszám jó hűtéséhez szükséges. Az E extrudálófúvóka legkülső átmérője jellegzetesen nem nagyobb az egyanyagos fföccssajtoláshoz szükségesnél, és ezért nem befolyásolja hátrányosan a szerszám kialakítását vagy a szerszám hűtését. Ezenkívül ez a kialakítás könnyebbé teszi az egyanyagos fröccssajtoláshoz tervezett szerszám alkalmazását többanyagos befecskendezésre. Az átmérőszűkítő, mint például fojtótű, -rúd vagy más hasonló elem, távolabbi végével szomszédos G gátrészen a gyűrű alakú anyagfolyamokat oldalirányban szétválasztjuk, és az anyagáramot ellentétes irányokban, keresztirányban befecskendezzük a szerszámüreg megfelelő nyílásrészeibe, amint ezt a 2. ábrán nyilak mutatják.

Ebben és a később leírandó kiviteli alakokban, amelyekben a fröccssajtolt alkatrész magrétegét képező anyag az egyesített anyagfolyam középső rétegét képezi, az alkatrész könnyen fröccssajtolható úgy, hogy magrétege alacsonyabb lágyulásponton van, mint a fröccssajtolt alkatrész külső rétegei. Egyréteges fföccssajtoláskor viszont a forrásánál lévő anyag hőmérsékletének eléggé magasnak kell lennie ahhoz, hogy

- viszkozitása a befecskendezési üreg falai közötti áramlás megkönnyítése végett lecsökkenjen, és

- a fröccssajtolt alkatrész külső felületei mutatósak legyenek.

Mivel az egyrétegesen fröccssajtolt anyag egyetlen anyagforrásból származik, ezért belső rétegének hőmérséklete az üregben történő áramlás megkönnyítéséhez és a felületek mutatósságához szükséges hőmérséklet lesz, és a fröccssajtolt alkatrész belsejének lehűléséhez szükséges idő az anyagforrás által megszabott lágyulásponttól függ. A találmány alkalmazásakor viszont a magréteget a külső gyűrű alakú réteg anyagának hőmérsékletétől nagyon eltérő hőmérsékleten lehet bevinni.

HU 222 153 Bl

Ez több váratlan tökéletesítést eredményez az egyréteges fföccssajtoláshoz képest. Bár ezt a hatást egyes ismert rendszerekkel is el lehet érni, de a találmány szerinti eljárás és berendezés révén ezt különösen egyszerűen és hatékonyan lehet megvalósítani.

Azáltal, hogy a külső rétegeket a normális hőmérsékleten vagy a normálisnál magasabb hőmérsékleten és a magréteget ennek megfelelő alacsonyabb hőmérsékleten visszük be, többek között a következő tökéletesítések valósulnak meg:

- az üregtöltési nyomás kisebb lesz, mivel a külső réteg viszkozitása a normálisnál alacsonyabb,

- az alkatrész felületének külleme javul a külső réteg magasabb lágyuláspontja következtében,

- a hűtési idő és ezzel a ciklusidő csökken, ha a külső réteg lágyuláspontjának viszonylagos emelkedése kisebb a megfelelő magréteg lágyuláspontjának csökkenésénél, úgyhogy az egyesített anyagfolyam - ömledék - teljes hőtartalma kisebb az egyanyagos fröccssajtoláskor szokásos értéknél,

- a magréteg-anyagáram megnövekedett viszkozitása növeli a magréteg térfogatának a külső réteg csökkent térfogatához viszonyított arányát, ha ez a fröccssajtolt alkatrésznek kívánt tulajdonsága,

- olyan magréteget lehet használni, amelynek a hőtágulási együtthatója nagyobb, mint a külső gyűrű alakú rétegeké anélkül, hogy nem kívánt fföccssajtolási feszültségeket idéznénk elő.

Más tökéletesítések is megvalósíthatóak a magréteg és a külső gyűrű alakú rétegek anyagának különböző viszonylagos lágyuláspontja révén. így az egyik ok a rétegek közötti viszonylagos zsugorodás szabályozása, ha a magrétegnek más a hőtágulási tényezője, mint a külső gyűrű alakú rétegek anyagának. Egy másik ok olyan alkatrészek előállítása, amelyekben kevesebb a bele fröccssajtolt feszültség, mivel hőmérséklet-különbségeket alkalmazunk a magréteg és a külső gyűrű alakú rétegek közötti viszonylag zsugorodás csökkentésére anélkül, hogy ez hátrányosan befolyásolná az alkatrész felületének küllemét.

Visszatérve a 2. és 3. ábrán látható áramláseloszlásra, a találmány szerinti E extrudálófúvóka fel tud dolgozni rosszul elosztott vagy aszimmetrikus külső és belső, gyűrű alakú rétegeket. Ahogyan ez a 4. ábrán látható, az IA belső gyűrű alakú magréteget el tudja tolni a körülvevő IL belső és OL külső gyűrű alakú réteg gyűrűátmérőjének középvonalától. A 4. ábrán bemutatott VPj’ sebességprofilon látható, hogy a mag - eltolása ellenére - szorosan közel van a nulla gradiensű VP, sebességprofilhoz, és így még lehetségesek a jobb eredmények. Ezt össze kell vetni a technika állása szerinti, az 5. és 6. ábrán látható E’ extrudálófúvókákból származó henger alakú áramokkal szimmetrikus és aszimmetrikus feltételek esetén. Ekkor a magréteg a VP!” és VP!’” sebességprofilban nagy sebességgradiensű területeken van, ami a korábban taglalt korlátokkal és hátrányokkal jár.

A 7. ábra szerinti fojtott vagy központosán szűkített többanyagos extruderben, amelyben az E extruder fúvóka gyűrű alakú G’ áramlási gáthoz és M’ szerszámüreghez van kötve, láthatóak az IA belső gyűrű alakú réteg sebességprofiljai, a gyűrű alakú E extrudálófúvóka területén (VP₂) és a gyűrű alakú G’ áramlási gát területén (VP₃), valamint az M’ szerszámüregben (VP₂). Látható, hogy a nulla gradiens fent van tartva a találmány szerinti egész áramlásban és a szerszámüregbe való befecskendezési folyamatban. Lényegében ugyanezek az előnyök valósulnak meg a külső és belső réteg áramának hibás fedése vagy rossz eloszlása esetén is (8. ábra). Itt ábrázoltuk a rosszul elosztott külső és belső rétegáram hatását a szerszámüregben lévő I_t magréteg elülső élének Al viszonylagos helyzetére.

A 9. és 10. ábrán láthatóak a találmány szerinti, a 7. és 8. ábrán látható extrudemek megfelelő, ismert henger alakú fúvókák. Itt ábrázoltuk a nemkívánatos nagy sebességgradienseket a magréteg áramára az E’ extrudálófúvókákat (VP₂’) és G’ áramlási gátnál (VP₃’), valamint a csak M’ szerszámüregben elért sebességprofilt (VP₄).

A 10. ábrán látható, hogyan alakul a mag elülső élének kúpossága, amit a rosszul elosztott magnak az E’ extrudálófúvóka átfolyó elülső élére merőleges sebességkülönbség idéz elő. Mivel az elülső él IA’l áramlási vonala IA’3 áramlási vonalnál nagyobb sebességgel folyik, ezért Δ1 kúposság jön létre, amikor a mag a G’ gáton át belép a szerszámüregbe. Annak ellenére, hogy az Ij magréteg a szerszámüreg áramlási középvonalától eltolva marad, a sebességkülönbség a szerszámüregben lévő kúpos elülső élre merőlegesen kicsi marad, úgyhogy Δ1 növekedése a szerszámüregben kicsi a technika állása szerinti E’ extrudálófúvókában létrejövő Δ1hez képest.

A technika állása szerinti henger alakú extrudálófúvókákhoz képest a találmány szerinti gyűrű alakú áramlási felépítéssel elérhető jelentősen javult fröccssajtolási eredmények és tűrések további összehasonlítása végett all. ábrán ábrázoltuk az elülső él kúposságának elfogadható minimális értékét egy fröccssajtolt alkatrészben, az áram 10%-os belső és külső eloszlási hibájának esetére, a találmány szerinti gyűrű alakú áramlással (8. ábra), ahol a gyűrű alakú áramlás hossza a C egyesítőeszköz és a G gát M’ szerszámüreg felőli oldala között 75 mm. A 12. ábrán viszont az elülső él jóval nagyobb kúpossága látható a fröccssajtolt alkatrészben, amit az adott szakterületen az ismert henger alakú fúvókák esetében el kellett fogadni. Az anyagáram belső és külső eloszlási hibája ugyancsak 10%, és a henger alakú áramlás hossza a C egyesítőeszköz és a G gát M’ szerszámüreg felőli oldala között szintén 75 mm (10. ábra).

Ahhoz, hogy a technika állása szerinti megoldásnál all. ábrán látható elülső él kúposságának elfogadható minimális értéke a (6±6 mm). Ez azt jelenti, hogy a központos csatornában az egyesített anyagáram hossza az egyesítési terület és a fröccssajtolt alkatrész felülete között nem haladhatja meg all mm-t, ha a belső és külső anyagáramnak a 6. és 34. ábra szerinti rossz eloszlása van. A technika állása szerint az elülső él kúposságának értéke b, amely 39 mm-nek felel meg. Ahhoz, hogy a szerszám hűtése a G gát közelében minimális legyen,

HU 222 153 Bl a technika állása szerinti központi csatorna kis hossza miatt a C egyesítőeszköznek kúp vagy csonka kúp alakúnak kell lennie. Ez az alak szükségessé teszi, hogy az E extrudálófuvóka távolabbi végén a külső átmérő közel kétszerese legyen az egyanyagos fiivókáénak. Ez veszélyezteti az alkatrész hűtését a G gát közelében.

A 13. ábrán a találmány egy másik kiviteli alakja látható. Ebben a háromréteges C egyesítőeszköz négy darab FD lapos tárcsából áll, amelyek egy központos rögzített, T-T’ álló fojtószeleptűt vesznek körül. Az álló T-T’ fojtószeleptű képezi a belső áramlási csatorna falát az egyesített anyagfolyam belső rétege számára. Az FD lapos tárcsák három érintkező sík felülete között Cj’, C₂’ áramlási csatornák vannak, hogy valamennyi áramlási réteg egyenletesen helyezkedjen el, és így az egyes áramlási csatornáktól a C egyesítési területre folyó anyagáram egyenletes legyen. Ily módon az egyesített anyagáram mindegyik rétege egyenletesen, gyűrű alakban helyezkedik el, amikor a C egyesítőeszköztől a szűkített vagy fojtott E extrudálófuvókán és a G gáton át az M’ szerszámüregbe folyik.

A csőelágazó C egyesítőeszköz ezenkívül lehet az extruder fuvókaszerkezetének része is. Éne a 14. ábrán látható példa, ahol tengelyirányú C₍”, C₂” stb. áramlási csatornák magának az E extrudálófuvókának a tetején varnak, és az E extrudálófuvóka mentén és azon belül egy álló T’ fojtócsap teljed ki.

A 15. ábrán egy további kiviteli alak látható, amely három koncentrikus S’_b S’₂, S’₃ héjat tartalmaz. Ezek az S’j, S’₂, S’₃ héjak egy központos T’ fojtócsapot vesznek körül, amely a belső A gyűrű alakú áramlási csatorna falát képezi az egyesített anyagáram belső rétege számára. Az S’j, S’₂, S’₃ héjak között, valamint a legbelső S’j héj és T fojtószelep csapja között létrehozott áramlási csatornák úgy vannak kialakítva, hogy az egyes áramlási csatornákból az egyesítési területre folyó anyagok áramlása egyenletes legyen, és így az egyesített anyagáram minden rétege egyenletesen, gyűrű alakban helyezkedjen el, amikor C az egyesítőeszköztől az E extrudálófuvókán át az M’ szerszámüregbe folyik. Ebben a kiviteli alakban a C egyesítőeszközt egy különálló, a továbbító D csőelágazás és az E extrudálófuvóka között szendvicsszerűen elhelyezett egység képezi. Ez lehetővé teszi, hogy az E extrudálófuvóka az egyanyagos fröccssajtolásnál használt fúvókéval azonos felépítésű legyen. A C egyesítőeszköz koaxiális az E extrudálófíívókájával, úgyhogy a T’ fojtócsap és az E extrudálófúvóka henger alakú fala a gyűrű alakú csatornával egyforma csatornát képez.

Az eddig leírt központos, hosszirányban kiteijedő szűkítők vagy fojtócsapok helyhez kötöttek voltak, mint például a 13. ábra szerinti kiviteli alakban, de mozgathatóan is kialakítható például aló. ábra szerinti megoldásnál egy D állítórúddal különböző beállítások valósíthatók meg. Ez fokozza a rugalmasságot, amivel a technika állása szerinti henger alakú fúvókák nem rendelkeznek ilyen állítóeszközzel.

A mozgó T-T’ fojtószeleptű változtatni tudja a belső gyűrű alakú áramlási rétegben lévő IL] külső rétegek anyagának százalékarányát a C egyesítési terület után egyesített anyagáram külső gyűrű alakú áramlási rétegéhez képest. A külső rétegek egymáshoz viszonyított térfogatának változtatása a szerszámüregben lévő magréteg helyzetét eltolja, és így olyan alkatrészt állít elő, amelyben a külső réteg vastagsága a fröccssajtolt alkatrész mindkét felületén szabályozva van. Ha a külső réteg anyagáram egyformán van elosztva a belső gyűrű alakú áramlási réteg és a külső gyűrű alakú áramlási réteg között, akkor a külső réteg vastagsága a fröccssajtolt alkatrész két felületén hasonló lesz. Ha a külső réteg áramlása el van hajlítva a külső áramlási rétegek közül valamelyik belső felé, akkor a külső réteg vastagsága a fröccssajtolt alkatrészben hasonlóképpen el lesz hajlítva az elhajlított gyűrű alakú rétegekből fröccssajtolt megfelelő felületen. A belső gyűrű alakú áramlási rétegből származó anyag képezi a szerszámüregnek a szerszámüregbe vezető gáttal szemben lévő fala által fröccssajtolt alkatrész külső rétegét, és a külső gyűrű alakú áramlási rétegből származó anyag képezi a szerszámüregnek a gát melletti fala által fröccssajtolt alkatrész külső rétegét.

Mozgó T-T’ fojtószelep használata tipikusan azokban az esetekben célszerű, amelyekben minden befecskendezés alatt előnyös a belső gyűrű alakú áramlási rétegben lévő külső rétegek anyagának százalékarányát a külső gyűrű alakú áramlási réteghez képest változtatása. A mozgó fojtószelepet egyik rétegben sem használjuk az anyagáramnak sem az indítására, sem a leállítására. Ha a fröccssajtolt alkatrész két felületén lévő külső rétegek vastagságának egymáshoz viszonyított aránya állandó maradhat, akkor ebben a kiviteli alakban nem mozgó fojtószeleptűt használunk.

A 17., 18. és 19. ábrán nagyításban ábrázoltuk az R rúddal semleges helyzetbe pozícionált T fojtószelepet, amikor a Cf, C₂’ stb. áramlási csatorna FD lapos tárcsa helyzete folytán nyitott, akkor kiegyensúlyozza a belső réteg áramát a külső réteg áramához képest, míg alsó helyzetben csökkenti a belső réteg áramát a külső réteg áramához képest (18. ábra), megemelt helyzetben pedig növeli a belső réteg áramát a külső réteg áramához képest (19. ábra).

Rátérve most azoknak az E extrudálófúvókáknak a távolabbi vagy a G gát felőli végére, amelyekben a T’ fojtócsap helyzete állítható, a 20. ábrán látható helyzet lehetővé teszi, hogy a T’ fojtócsap fenntartsa a szerszámüregbe irányuló gyűrű alakú áramot, amint ezt korábban leírtuk. A gátnyom magasságának csökkentése végett T’ fojtócsap távolabbi T’ vége a kúposán tovább vékonyodik, amint közeledik a G gát üregoldali végéhez, ahogyan ez a 21. ábrán látható. Ennek a távolabbi T’ végnek a G gát hosszához viszonyított alakja, kúpossága és átmérője ugyanolyan jellegű, mint a gátnyom magasságának csökkentésére egyanyagos fröccssajtolt alkatrészeknél alkalmazottak, mivel a gátterületen lévő anyag minden ciklus megkezdésekor és befejezésekor csak a külső réteg anyaga.

Egyes fröccssajtolt anyagok, így a polietilén-tereftalát esetében a gátáramnak inkább henger alakúnak kell lennie, és nem gyűrű alakúnak. A 22. ábra szerinti, ilyen anyagokhoz beállított kiviteli alakban a T fojtó7

HU 222 153 Β1 csap az E extrudálófüvóka végénél végződik, úgyhogy a henger alakú áram csak a G gáton átjön létre. Ez minimálissá teszi a magréteg elülső élére esetleg gyakorolt káros hatást.

A gátnyom nulla magasságának létrehozása végett a mozgó T fojtócsap távolabbi T’ végének a G gát hosszához viszonyított alakja, kúpossága és átmérője hasonló lehet a gátnyom nulla magasságának létrehozására egyanyagos fröccssajtolt alkatrészeknél alkalmazottakhoz.

A T fojtócsap továbbá kívánt esetben kialakítható úgy, hogy zárócsapként szolgáljon a szerszámüregnél. Az így kialakított T fojtócsap nyitott helyzetben a

23. ábrán, zárt helyzetben a 24. ábrán látható.

Korábban említettük, hogy a találmány szerinti újszerű megoldások nagy rugalmasságot tesznek lehetővé megegyező vagy különböző hőmérsékletek használata terén. A korábban taglalt, 2. ábra szerintivel azonos, a 25. ábrán látható szerszámüregbe történő fföccssajtoláskor használt rendszert úgy működtetjük, hogy a vízszintesen áramló OL külső és IL belső gyűrű alakú réteg, amelyek körülveszik az IA belső gyűrű alakú réteget, ugyanazon a lágyulásponton, például 208 °C-on van akrilnitril-butadién-sztirol, azaz ABS-típusú műanyagok esetében a szerszámüregbe keresztirányban, ellentétes oldalirányokban történő szétválasztáskor, és a szerszámüreget az F maganyagot takaró vagy körülvevő OL, külső gyűrű alakú és IL, külső réteg ugyanazon a hőmérsékleten tölti meg. A 26. ábra szerint viszont a rendszer könnyen lehetővé teszi - a már kifejtett okok miatt - hidegebb, mondjuk 164 °C hőmérsékletű I’ maganyag extrudálását és íröccssajtolását melegebb, mondjuk 208 °C hőmérsékletű OL, külső gyűrű alakú és IL_X külső réteggel, és így tovább minden kívánt változatban a műanyag tulajdonságaitól és a kívánt fröccssajtolási hatásoktól függően.

A következőkben a gyűrű alakban extrudált anyag szerszámüregbe való töltési folyamatát vizsgáljuk belső I magréteg (például etilén-vinil-alkohol-polimer) esetében. Ez a folyamat a 27a-d. ábrán látható, és mutatja a találmány szerinti megoldásokkal elérhető rendkívül egyenletes eloszlást, amikor a koncentrikus gyűrű alakú műanyagáramokat a T’ fojtó vagy szűkítő elem - T’ fojtócsap - egymással szemben lévő oldalain szétválasztjuk és a szerszámüreg egymással szemben lévő oldalaiba befecskendezzük (a viszonylag vastag külső rétegek anyaga például polietilén-tereftalát). A 28a-d. ábrán ugyanezt a töltési folyamatot ábrázoltuk arra az esetre, amelyben maximális mennyiségű Γ maganyagot fecskendezünk be a fröccssajtolt (például polikarbonát) alkatrészbe. Ezt álló T’ fojtócsappal végezzük, amely az IL belső és OL külső gyűrű alakú réteg között egyenlően elosztott külső rétegáramot például újrahasznosított polikarbonát műanyag esetén hoz létre.

A találmány szerinti állítható füvóka rugalmasságát a 29a-d. ábrán is bemutatjuk. Itt a szerszámüreg megtöltésének folyamatát ismét arra az esetre ábrázoltuk, amelyben maximális mennyiségű belső maganyag van a fröccssajtolt alkatrészben, de a T fojtószelep olyan beállítását használtuk, amely az IL belső gyűrű alakú réteghez képest az OL külső réteg nagyobb sebességű anyagáramat hozta létre, hogy a fröccssajtolt alkatrész G gát felőli oldalán (29d. ábra) az OL külső gyűrű alakú réteg vastagabb legyen, mint az IL belső gyűrű alakú réteg. A 30a-d. ábrán látható műveletek ennek fordítottját hozzák létre: a fröccssajtolt alkatrész IL belső gyűrű alakú rétege vastagabb lesz, mint a G gát felőli oldalán lévő OL külső gyűrű alakú réteg (30d. ábra). Az R állítórúddal ellátott mozgó T’ fojtócsap 20. ábrán látható helyzete létrehozza a 29. ábra szerinti megnövelt OL külső gyűrű alakú réteget és az OL, külső réteget. Az R állítórúddal ellátott mozgó T’ fojtócsap 19. ábrán látható helyzete létrehozza a 30. ábra szerinti megnövelt IL belső gyűrű réteg és IL, külső réteget. Az álló fojtócsapot, például a 15. ábra szerinti T fojtócsapot tartalmazó kiviteli alakokban OL, és IL, külső réteg viszonylagos vastagságkülönbsége létrehozható a

13. ábra szerinti C,’ és C₃’, valamint a 14. és 15. ábra szerinti C,” áramlási csatorna megfelelő kialakítása útján.

A 31a-d. és 32a-d. ábra a szerszámüreg megtöltési folyamatának vázlatos keresztmetszete. Itt mozgó T’ fojtócsapelemet használunk, amely megnöveli az IL belső gyűrű alakú réteg áramát és a külső gyűrű alakú réteg áramát, hogy nagyobb mennyiségű I’ maganyagot fecskendezzen a fröccssajtolt alkatrész G gát felőli oldalába, illetőleg az ezzel szemben lévő oldalba.

Minden extrudálás közben állítjuk az OL külső gyűrű alakú réteg, valamint IA és IL belső gyűrű alakú réteg viszonylagos áramlási sebességét. A magréteg és a takaró - külső gyűrű alakú - rétegek egymáshoz viszonyított térfogatát és áramlási sebességét S, és S₂ anyagforrás szabályozza, míg a takaró rétegek egymáshoz viszonyított áramlási sebességét például a 17. ábra szerinti R állítórúd mozgó T’ fojtócsapot szabályozza. S, és S₂ és anyagforrást R állítórudat minden extrudáláskor szabályozzuk olyan Γ maganyag előállítása végett, amelynek az LE, elülső éle olyan V/W áramlási vonal mentén folyik, ami megakadályozza, hogy Γ maganyag LE, elülső éle áttörje a takaró rétegek FF áramlási frontját. Miután FF áramlási front a G gáttól távolodva tovább behatolt a szerszámüregbe, az IA belső gyűrű alakú réteg áramlási sebességét az OL külső gyűrű alakú réteg és IL belső gyűrű alakú réteg áramlásához képest megnöveljük, és OL külső gyűrű alakú réteg és IL belső gyűrű alakú réteg viszonylagos áramlási sebességét R állítórudat semleges helyzetéhez közelebb állítjuk, úgyhogy az I’ maganyag LE₂ elülső éle jön létre a szerszámüreg maximális sebességű áramlási vonala mentén. Minthogy I’ magasság, LE₂ elülső éle nagyobb sebességgel folyik, mint LE, elülső él, ezért sekélyebben, ugyanannyira vagy mélyebben hatol be a szerszámüregbe, mint LE, elülső él attól függően, hogyan van beállítva S, anyagforrás S₂ és R állítórúd időzítése az extrudálás alatt. A mozgó T’ fojtócsap lehetővé teszi I’ maganyag LE, elülső élének létrehozását, az LE₂ elülső él létrehozása előtt. így nagyobb térfogatú maganyagot lehet a szerszámüregbe befecskendezni, mint a technika állása szerint, ahol minden extrudálási ciklusban a maganyagnak csak egy elülső élét lehet létrehozni.

HU 222 153 Bl

Az áramlási frakció és a sebességprofil összehasonlítása a 33. és 34. ábrán a találmány szerinti fojtott, gyűrű alakú csatomaáramlás és a technika állása szerinti henger alakú csatorna között grafikusan igazolja a találmánnyal elért, jelentősen javított jellemzőket.

A 33. ábrán a fojtócsap és az extrudertest henger alakú fala közötti gyűrű alakú áramlás V_p - sebességprofilját W/W áramlási vonalát és áramlási frakcióját a diagram vízszintes tengelyén -50%-kal, illetőleg +50%kal ábrázoltuk. Az áramlás közepes átmérőjét a vízszintes tengelyen „0” jelöli. A sebességprofil és az áramlási frakció a nemnewtoni folyadékokra vonatkozó Power Lw modellen alapszik (lásd J. S. Brydson, Flow Properties OfPolymerMelts, második kiadás, George Godwin Limited közösen a Plastics and Rubber Institute-tal).

Ha a C egyesítőeszközben lévő, Cf, C₂’ stb. csatornák (lásd 13. ábra) kialakítása és felépítése a belső és külső gyűrű alakú rétegek tökéletesen gyűrű alakú áramlását hozza létre, akkor a maganyag elülső élének áramlási vonala az áramlás közepes átmérőjén központosul és így a V_m sebessége az egyesített gyűrű alakú áramlás W átlagsebességének az 1,44-szeresével egyenlő.

A berendezés konkrét konstrukciójában működéskor a belső és külső gyűrű alakú rétegek gyűrű alakú eloszlása nem tökéletes. 10% eloszlási hiba nem váratlan a csatorna gyártásának normális tűrése határain, a feldolgozás hőmérséklet-eloszlásán és az olvadt műanyag tulajdonságainak variációin belül. Ennek az eloszlási hibának a hatása a 4. ábrán látható, ahol a IA belső gyűrű alakú réteg elhajlik a gyűrű alakú csatorna közepes átmérőjétől. A 33. ábrán a három, IA1, IA2, IA3 áramlási vonal megfelel az IA belső gyűrű alakú rétegek 4. ábrán látható három, IA1, IA2, IA3 pontjának. A mag elülső élén lévő pontok között a maximális sebességkülönbség az IA1 és 1A2 áramlási vonal között van. Az elülső él kúpossága a következő képlettel számítható:

Al=AVxL, ahol Δ1 - az elülső él kúpossága,

AV - sebességkülönbség/W L - az egyesített áram teljes hossza.

Az előbb említett eloszlási hiba esetén AV=V_m-Vi=1,44 W-1,36 W=0,08 W L=75 mm, a 11. ábra szerinti példának megfelelően, és ezért

Δ1=6 mm, ahogyan ez a 11. ábrán látható.

Minthogy tökéletesen gyűrű alakú áramlás, mint már taglaltuk, gyakorlatilag nem lehetséges, ezért a 10% eloszlási hiba - ami a 6. ábrán látható, ahol a magréteg el van hajlítva az áramlás közepes átmérőjétől olyan áramlást eredményez, amelyben a maganyag elülső élének egy nagy és egy kis sebessége lesz, ami a

6. ábra szerinti és 34. ábra szerinti ΙΑΊ-nek és IA’3nak felel meg. Az előző számításokat alkalmazva, az elülső él nagy és kis sebessége közötti 0,53 W különbség a szerszámüregben 39,8 mm kúposságot fog előállítani, ahogyan ez a 12. ábrán látható, ha a henger alakú csatorna hossza az egyesítési terület és a gátnak a szerszámüreg felőli oldala között 75 mm. Ez az érték közel tízszer akkora, mint a legtöbb alkalmazásban elfogadható minimális kúposság.

Nyilvánvaló, hogy a technika állása szerint a szerszámüreg hűtését veszélyeztették az egyesített áram hosszának lerövidítése végett. Ugyanakkora 6 mm kúposság (11. ábra) létrehozásához a technika állása szerinti áramnak kb. 11 mm hosszúnak kell lennie 10% eloszlási hiba esetén. Nagyjából ezt a hosszt alkalmazták a meglévő fröccssajtoló rendszerekben.

Az elülső él 6 mm kúpossága az elfogadható maximális kúpossága annak a magrétegnek, amelyet polietilén-tereftalát edények előformáiban lévő gázzáró rétegként használnak. így az egyesítőeszköz utáni gyűrű alakú egyesített áram 75 mm-ig terjedő hosszt tesz lehetővé az egyesítési terület és a szerszámüregbe vezető gát között. Ez lehetővé teszi normális mennyiségű szerszámhűtés felépítését a szerszám gátterülete körül.

A 34. ábrán a technika állása szerint az egyesítési terület és a szerszámüregbe vezető gát között alkalmazott kör alakú áramlási csatornák sebességprofilját és volumetrikus frakcióját ábrázoltuk. Az áramlási csatorna falát a vízszintes tengelyen -100%-kal, és +100%kal ábrázoltuk. Az áramlás közepes átmérője, vagyis a szállított mennyiség (áramlási térfogat) 50%-a ezen az átmérőn belül folyik, és 50%-a ezen átmérő és a csatorna fala között folyik. Ezt az 5. és 34. ábrán IA’ belső gyűrű alakú réteggel jelöltük. Olyan áramoknál, amelyeknél az IA’ belső gyűrű alakú réteg közötte és azon belső henger alakú IL’ belső gyűrű alakú réteg között folyik, amelyiknek ugyanakkora térfogat-áramlási sebessége van, mint az 5. ábra szerinti OL’ külső gyűrű alakú rétegnek, a maganyag elülső éle a közepes áramlási átmérőn lévő áramlási vonal mentén fog folyni. Ha az egyesítőeszköz által létrehozott áramlás tökéletesen gyűrű alakú, akkor a maganyag elülső élének nem lesz kúpossága, amikor az elülső él a gátból kilép és a szerszámüregbe belép.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás több műanyag együttes extrudálására és fröccssajtolt tennék előállítására, amelynek során az anyagot egyesítjük, majd egy gátrészen át, egy elkeskenyedő részen át a szerszámüregébe befecskendezzük, majd fröccssajtolással késztermékké alakítjuk, azzal jellemezve, hogy az a műanyagfolyam egyesítését legalább egy, az eredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagárammal (IA) és ezen anyagáramot (IA) további, takaró műanyag rétegként szolgáló külső és belső anyagárammal végezzük, az egyesített anyagáramot egy koncentrikus gyűrű alakú áramlási utakon áramoltatva egy hosszirányban kiteqedő, cső alakú folyási csatornán - extrudálófúvókán (E, E’) belül és ennek mentén a szerszámüreg (M) gátrészéhez (G) történő vezetésével szűkítjük, miközben a belső gyűrű alakú réteget (IA) körülveszik a takaró belső és külső gyűrű alakú rétegek (IL, OL) a gátrésznél (G), a koncentrikus gyűrű alakú anyagáramokat egymással ellentétes, az extrudálófúvóka (E, E’) tengelyére merőleges irányban szétválasztva a szerszámüregbe (M) befecskendezzük.

HU 222 153 Bl
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szűkítést az extruder fiivóka (E, E’) hosszirányában központosán elhelyezett és a gátrész (G) távolabbi végnyílásához teijedő fojtócsappal (T) végezzük.
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy helyhez rögzített fojtócsapot (T) alkalmazunk.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudálófüvóka (E, E’) hosszirányában a gátrész (G, G’) nyílásában helyzetváltoztatásra alkalmas állítható fojtócsapot (T) alkalmazunk.
5. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagáramlás beállítását úgy végezzük, hogy a gyűrű alakú belső magrétegnek (IA) az extrudálófúvókára (E, E’) keresztirányú áramlási sebességprofilja (VPj... VP₄) nulla gradiensű.
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagáramlást a gátrészben (G, G’) és a szerszám (M) üregében a belső gyűrű alakú réteg (IA) útján a benne lévő keresztirányú áramlási sebességprofil (VPj... VP₄) nulla gradiensen tartásával végezzük.
7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a belső gyűrű alakú réteg (IA) és a további belső (IL) és külső gyűrű alakú réteg (OL) hőmérsékletet a szerszámüregen (M’) belül azonos értékre állítjuk be.
8. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a belső gyűrű alakú réteg (IA) és a további belső (IL) és külső gyűrű alakú réteg (OL) hőmérsékletet a szerszámüregen (M’) belül különböző értékre állítjuk be.
9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a magréteg (I) hőmérsékletét a külső és belső műanyagfolyam hőmérsékleténél alacsonyabb értékre állítjuk be.
10. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagáramlás egyesítését párhuzamos síkok között egymás utáni átáramoltatással végezzük.
11. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy elvékonyított végű (Τ’) fojtócsapot (T) alkalmazunk.
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anyagáramot úgy állítjuk be, hogy a belső gyűrű alakú réteg (IL) a külső gyűrű alakú réteghez (OL) képest kisebb vagy nagyobb legyen.
13. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú anyagáramokat az extrudálófüvóka (E, E’) mentén koncentrikus, henger alakú héjakkal (S’_b S’₂, S’₃) határoljuk.
14. Berendezés több műanyag együttes extrudálására és fröccssajtolt termék előállítására, amelynek egy, az anyagáramokat egyesítő eszköze (C), egy, az egyesített anyagáramot befogadó, elkeskenyedő végű extrudálófiivókája (E, E’), egy gátrészen (G) át az extrudálófüvókához (E) csatlakozó fföccssajtoló szerszáma (M) van, azzal jellemezve, hogy az egyesítőeszközhöz (C) csatlakozó, az egymással kombinált anyagáramot tápláló anyagforrásai (S_b S₂) hosszirányban kiterjedő, az eredő fröccssajtolt termék belső magjaként szolgáló belső anyagáramot (IA), a belső anyagáramot (IA) körülvevő, takaró rétegeket kialakító rétegeket befogadó, az egyesítőeszközhöz (C) csatlakozó extrudálófúvókája (E, E’) és az extrudálófuvókán (E, E’) belül elhelyezett, az egyesített anyagáramot, koncentrikus gyűrű alakú áramlási utakon, az üreges extrudálófüvóka (E, E’) mentén a szerszámüreg (M’) gátrészéhez (G) kényszerítő, a késztermék belső maganyagját (Τ’) képező, a belső gyűrű alakú réteget (IA) körülvevő takaró, belső és külső gyűrű alakú réteget alkotó (IL, OL), a gátrésznél (G) a koncentrikus gyűrű alakú anyagáramokat egymással ellentétes - az extrudálófüvóka (E, E’) - tengelyére merőleges irányban - szétválasztó és a szerszámba befecskendező áramlásszűkítő eszköze - fojtócsapja (T) - van.
15. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az áramlásszűkítő eszköze - fojtócsapja (T) - az extruder füvókában (E, E’), azzal központosán, annak hosszirányában a gátrésznél (G) lévő távolabbi végnyílásához teijedően van elrendezve.
16. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy helyhez rögzített fojtócsapja (T) van.
17. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy fojtócsapja (T) hosszirányban mozgathatóan állítható távolabbi végének (Τ’) és az extruder füvóka (E, E’) gátrésze (G) nyílásának helyzetét változtatható módon van kialakítva.
18. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gátrészén (G) át és a szerszámüreg (M’) belsejében történő áramlást szabályozó, a gyűrű alakú belső magrétegnek az extruder fúvókéra (E, E’) keresztirányú áramlási sebességprofilját nulla grandiensűvé tevő eszköze van.
19. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gátrészen (G) átmenő és a szerszámüregben (M’) lévő anyagáramlást beállító, a belső gyűrű alakú réteg (IA) útját, a benne kialakuló keresztirányú áramlási sebességprofilt (VP!...VP₄) nulla gradiensen tartó eszköze van.
20. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a belső gyűrű alakú réteg és más belső anyagáramok hőmérsékletét a szerszámüregen (M’) belül azonos értéken tartóan van kialakítva.
21. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a belső gyűrű alakú réteg és más belső anyagáramok hőmérsékletét a szerszámüregen (M’) belül különböző értékeken tartóan van kialakítva.
22. A 21. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a maganyag (Γ) hőmérséklete a külső és belső gyűrű alakú rétegek (IA, IL) hőmérsékleténél - hőmérsékleteinél - alacsonyabb értékre van beállítva.
23. A 17. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az egyesítendő anyagáramok párhuzamos síkok közötti egymás utáni átáramoltatását biztosító módon van kialakítva.
24. A 14. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy fojtócsapja (T), távolabbi, a szerszámüreg (M’) felőli vége (Τ’) elvékonyodóan van kialakítva.
25. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a belső gyűrű alakú réteg (IL) anyagáram és a külső gyűrű alakú réteg (OL) anyagáramához képest kisebb vagy nagyobb értékre van beállítva.

HU 222 153 Β1
26. A 15. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a külső és belső gyűrű alakú anyagáramokat (IL, OL) az extruder fiivóka (E, E’) mentén koncentrikusan határoló henger alakú héjai (S’_b S’₂, S’₃) vannak.
27. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jelle- 5 mezve, hogy a magrétegnek (I) közvetlenül a gátrész (G) előtt és a gátrészen nulla gradiensű sebességprofilú anyagáramlást biztosító módon van kialakítva.
28. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fojtócsap (T) szerszámüreg (M’) felőli oldala előtt végződően van kialakítva.
29. A 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az anyagáramlást beállító, nulla gradiensű sebességprofilú anyagáramlástól eltérő anyagáramlást nulla gradiensű sebességprofilú áramlássá korrigáló eszköze van.