PL75403B1 - - Google Patents

Description

Sposób wytwarzania przedmiotów wydrazonych ze stabilizowanych polimerów chlorku winylu prawem Hooke'a, ich podatnosc na odksztalcenie wzra¬ sta miedzy innymi ze wzrostem temperatury.W stanie termoelastycznym, w którym tworzywa wie¬ lkoczasteczkowe zachowuja sie w mniejszym lub wiek- 5 szym stopniu jak elastomery, maksymalne wydluzenie, to znaczy rozciagliwosc do momentu rozerwania, wzra¬ sta w wiekszym lub mniejszym stopniu zaleznie od typu tworzywa wielkoczasteczkowego, w miare jak ros¬ nie temperatura, a nastepnie maleje przy dalszym 10 wzroscie temperatury.Przy dalszym podwyzszaniu temperatury i po prze¬ kroczeniu strefy przejsciowej, osiaga sie stan plastycz¬ nosci, w którym substancje wielkoczasteczkowe przybie¬ raja wlasnosci wysokolepkiej cieczy i w którym roz- 15 ciagliwosc znowu znacznie wzrasta w miare dalszego wzrostu temperatury. Stopien lepkosci w danej tempe¬ raturze jest w duzym stopniu zalezny od typu i cha¬ rakteru tworzywa wielkoczasteczkowego, zas dla danego tworzywa wielkoczasteczkowego jest w duzym stopniu 20 zalezny od temperatury.Odksztalcenie po rozciagnieciu materialu w stanie termoplastycznosci, a zwlaszcza szczególnie w stanie termoelastycznosci, utrwalone przez ochlodzenie moze ulec calkowitemu cofnieciu przez ogrzanie do tempe- 25 ratury rozciagania,^ Znane metody wytwarzania wydrazonych wyrobów o polepszonych przez dwuosiowe rozprezanie lub roz¬ ciaganie wlasnosciach polegaja glównie na przeprowa¬ dzeniu procesu odksztalcania w obszarze temperatury 30 plastycznosci. Doswiadczenie wykazalo, ze w obszarze Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wy¬ drazonych przedmiotów z polichlorku winylu o po¬ lepszonych wlasnosciach. Wiadomo, ze przez rozcia¬ ganie folii z tworzyw sztucznych w podwyzszonej tem¬ peraturze polepsza sie ich wlasnosci mechaniczne, w szczególnosci wytrzymalosc na naprezenia zgodne z kierunkiem rozciagania. Równoczesnie rozciaganie to zmienia i inne wlasnosci fizyczne folii pierwotnej, na przyklad wlasnosci elektryczne.Wiadomo tez, ze te ceche tworzywa wykorzystuje sie równiez przy dwukierunkowym rozciaganiu, tak zwanym rozciaganiu dwuosiowym, gdzie ta droga uzys¬ kuje sie wzrost wytrzymalosci na rozciaganie w dwu kierunkach. Ponadto znany jest sposób polepszania wlasnosci wyrobów wydrazonych, na przyklad butelek, przez rozdmuchiwanie ich w trakcie wytwarzania i sto¬ sowania tego rodzaju wydrazonych wyrobów o po¬ lepszonych wlasnosciach jako pojemników do napojów gazowanych takich, jak piwo.Jest równiez rzecza dobrze znana, ze wszystkie wie¬ lkoczasteczkowe mieszaniny, obejmujace równiez i two¬ rzywa sztuczne przechodza w trakcie ogrzewania kolej¬ no przez stan twardosprezysty, termoelastyczny i pla¬ styczny.W stanie twardosprezystym substancje zachowuja sie zasadniczo jak ciala stale o pewnej sprezystosci, to jest zasadniczo tak, jak znane z zycia codziennego materialy, na przyklad drewno, stal, ceramika. Ich wlasnosci sprezyste sa w szerokim zakresie okreslone 7540375403 tym stosunkowo latwo jest przeprowadzic proces od¬ ksztalcenia, o ile podatnosc tworzyw na rozciaganie jest na ogól duza i stosunkowo nie podlega wahaniom w przypadku niedokladnej regulacji temperatury.Rozciaganie w stanie termoplastycznym umozliwia 5 osiagniecie w pewnej mierze orientacji makroczaste¬ czek, w szczególnosci.w nizszych temperaturach stanu termoplastycznosci i zwiazanego z nia polepszenia wlas¬ nosci mechanicznych. Polepszenie to na ogól jest wy- ' raznie ograniczone. W szczególnosci nie wszystkie two- 10 rzywa termoplastyczne dadza sie obrabiac ta droga, chociaz tworzywa typu polistyrenu, odznaczajac sie w tym obszarze temperatur i warunkach szczególnie do¬ brymi wlasnosciami pod wzgledem rozciagliwosci, moga byc obrabiane stosunkowo latwo. Polichlorek winylu, ]5 jak wiadomo, przedstawia w szczególnosci stosunkowo trudny material do obróbki, nie tylko z powodu jego termicznej wrazliwosci podczas przerobu, lecz równiez z powodu jego sklonnosci do pekania podczas rozcia¬ gania w obszarze termoplastycznosci, a szczególnie 2o osobliwie w nizszych temperaturach obszaru plastycz¬ nosci.Sa znane równiez odrebne propozycje dotyczace spo¬ sobu orientacji makroczasteczek przez dwuosiowe roz¬ ciaganie w temperaturze stanu twardosprezystego. Nie- 25 korzystna strona tej metody jest nie tylko fakt wyste¬ powania bardzo duzych sil i naprezen odksztalcaja¬ cych niezbednych do przeprowadzenia procesu formo¬ wania, co jest w niektórych przypadkach niepozadane z punktu widzenia ekonomicznego, lecz równiez z po- 30 wodu wzrostu sklonnosci do pekania materialu i otrzy¬ manych z niego wydrazonych wyrobów. W szczegól¬ nosci otrzymuje sie wyroby wydrazonel ze sciankami o nierównej grubosci oraz o zwiekszonych naprezeniach wewnetrznych, co wplywa na wzrost wystepowania rys 35 naprezeniowych, brak odpornosci na temperature oraz kruchosc — sklonnosc do pekania.Jakkolwiek, co sie tyczy obróbki folii z polichlorku winylu, wiadomo juz od dawna, ze mozna ja rozciagac w stanie termoplastycznosci, to, jesli chodzi o produk- 40 cje wydrazonych wyrobów z polimerów chlorku wi¬ nylu, nie bylo dotychczas stosowane rozciaganie two¬ rzywa w tymze obszarze.Niniejszy wynalazek opiera sie na zaskakujacym spostrzezeniu, ze stabilizowane polimery chlorku winy- 45 lu, zaleznie od ich skladu i wlasnosci, posiadaja w obszarze temperatur termoelastycznosci okreslona strefe temperatury, w szczególnosci w granicach 90—140°C, w której wykazuja ostro zarysowane maksimum wy¬ dluzenia i w której przy stosunkowo niskiej wytrzy- 50 malosci na rozciaganie odznaczaja sie nadzwyczaj dob¬ ra rozciagliwoscia. Ta wysoka rozciagliwosc utrzymuje sie w mniejszym lub wiekszym stopniu, jesli na przy¬ klad przeprowadzic wieloosiowe -rozciaganie z takimi samymi duzymi predkosciami, jakie maja miejsce w 55 normalnej produkcji butelek z innych tworzyw sztucz¬ nych metoda rozdmuchiwania. Stanowi to podstawowy warunek dla ekonomicznego wykorzystania niniejszego wynalazku w produkcji wydrazonych wyrobów z poli¬ chlorku winylu o polepszonych wlasnosciach. 6Q Nieoczekiwanie ta wysoka rozciagliwosc przy wyso¬ kich predkosciach jest podobnie ograniczona do wspomnianej wyzej strefy temperatury, która znowu ealezy od skladu i wlasnosci uzytych polimerów chlor¬ kuwinylu. ' ¦ ,_ Oj Jesli wystapia jakiekolwiek odchylenia poza ta waska optymalna strefe temperatury, wystepuja natychmiast pekniecia i przeprowadzenie dalszego wieloosiowego ksztaltowania staje sie niemozliwe. Scisle zachowanie wyzej wymienionych temperatur jest stad warunkiem procesu dwuosiowego rozciagania wydrazonych wyro¬ bów z polichlorku winylu.Wedlug wynalazku, utrzymanie temperatury w tym waskim zakresie podczas dwuosiowego rozciagania, przy uzyciu stosunkowo niskich naprezen ksztaltuja¬ cych, na przyklad naprezen maksymalnych rzedu 200 kg/cm2 umozliwia uzyskanie zadowalajacego efektu ksztaltowania materialu oraz osiagniecie wysokiej orientacji w przyblizeniu 100%, a stad znacznego wzrostu wytrzymalosci produkowanych wydrazonych wyrobów. Na przyklad przy naprezeniu ksztaltujacym tylko okolo 100 kg/cm2 mozna material rozciagac do co najmniej 400%, chociaz tego samego rzedu wydlu¬ zenia mozna osiagnac stosujac naprezenie ksztaltujace rzedu zaledwie 50 kg/cm2.Zgodnie z wynalazkiem wytwarza sie najpierw ksztalt¬ ke wstepna w stanie termoplastycznosci z wolnego od emulgatora polimeru chlorku winylu, na przyklad me¬ toda odlewania lub wtrysku, która to ksztaltke wstep¬ na bezposrednio po wytworzeniu ochladza sie do stre¬ fy temperatury lezacej w obszarze termoelastycznosc: i mieszczacej sie w granicach 140—90 °C, najkorzyst¬ niej pomiedzy 130 a 10Ó°C, po czym ksztaltke wstepna rozciaga sie dwuosiowo w tym zakresie temperatury, to jest pomiedzy 90 a 140°C, w której to temperaturze uzyte tworzywo sztuczne wykazuje rozciagliwosc co najmniej 225%, najkorzystniej 300 do 400%. Równiez szczególnie korzystnie jest prowadzic dwuosiowe roz¬ ciaganie w temperaturze mieszczacej sie w wyzej wspomnianym zakresie, w której wytrzymalosc materia¬ lu na rozciaganie wynosi nie wiecej niz 200 kg/cm2, a. najkorzystniej nie wiecej niz 50—120 kg/cm2.Najlepsze wyniki przy dwuosiowym rozciaganiu uzys¬ kuje sie w przypadku polichlorku winylu o wartosci K okolo 60 i w zakresie temperatur od 110—120°C.Wydluzenia rzedu 400% otrzymuje sie bez trudu przy naprezeniu ksztaltujacym rzedu 60 kg/cm2.Czas rozdmuchiwania wydrazonego wyrobu po ochlo¬ dzeniu ksztaltki wstepnej do temperatury rozciagania zalezy od wymiarów wydrazonego wyrobu. Przy pro¬ dukcji butelek, tego rodzaju, jaki stosuje sie do napo¬ jów gazowanych, czas rozdmuchiwania wynosi 3 se¬ kundy, lecz najkorzystniej ponizej 1 sekundy.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie do obróbki polimerów chlorku winylu skladajacych sie z kopoli¬ merów chlorku winylu i/lub mieszanin zawierajacych glównie polichlorek winylu, najkorzystniej w ilosci co najmniej 70% polimerów chlorku winylu, zas najko¬ rzystniej stosuje sie do obróbki samego polichlorku winylu. Wartosc K wedlug DIN 53 726 uzywanych po¬ limerów chlorku winylu powinna wynosic 50—80, naj¬ korzystniej 55—65. Korzystnie jest, by polimery chlor¬ ku winylu byly zasadniczo pozbawione emulgatorów, stad zaleca sie polimery produkowane metoda polime¬ ryzacji perelkowej lub blokowej. Tworzywo powinno byc stabilizowane odpowiednimi stabilizatorami, na przyklad cynotioorganicznymi.Przyklad I. Ksztaltke wstepna w formie rury rozdmuchuje sie w stanie termoplastycznosci, przy oko¬ lo 190°C, w ksztalcie maczugowatej butelki, o pojem-75403 nosci 500 cm3 i ciezarze 39 g. Po ochlodzeniu i usta¬ leniu temperatury butelki na 100°C, rozdmuchuje sie ja pod cisnieniem 2 kg/cm2 w formie cylindrycznej do pojemnosci 1084 cm3, a nastepnie chlodzi do stwar¬ dnienia.W próbie zrzutu butelka napelniona rozdmuchiwana w stanie termoelastycznosci posiada zdecydowanie o wiele lepsza odpornosc na pekanie niz maczugowata K okolo 65 wytloczonej w stanie termoplastycznosci, w temperaturze okolo 190°C i ochlodzonej nastepnie do 120°C rozdmuchuje sie w formie butelke wywolu¬ jac dwuosiowe rozciaganie w okolicy dna rzedu 250%.Rozciagliwosc materialu w tej temperaturze wynosila okolo 300%, naprezenie odksztalcajace okolo 40 kg/cm2.Wytworzone w ten sposób butelki wykazaly srednia wartosc wysokosci zrzutu niszczacego powyzej 2 m.Stopien odksztalcenia butelki rozciaganej Zmiana grubosei scianki nierozcia- ganej rozciaganej Wytrzymalosc na rozciaganie kg/ /cm2 nierozciaganej rozciaganej Wydluzenie przy zerwaniu % nierozciaganej rozciaganej Wycinek 1 | Wycinek 2 1:1,15 1,24:1 463 520 20 28 1:1,36 1,34:1 435 551 19 37 Wycinek 3 1:2 1,96:1 537 840 24 52 butelka wstepnie wytworzona w stanie termoplastycz¬ nosci. Srednia wysokosc zrzutu niszczacego wynosila 250 cm, podczas gdy butelka wstepnie ksztaltowana pekala przy zrzucie z wysokosci 115 cm.Wycinki pobrane z poszczególnych miejsc butelki rozciaganej w róznym stopniu w stosunku do wstepnie uksztaltowanej butelki maczugowatej byly poddane ba¬ daniom wytrzymalosciowym, a wyniki porównywane z odpowiednimi wycinkami butelki maczugowatej wstep¬ nie uksztaltowanej w stanie termoplastycznosci.Wynika stad, ze dzieki rozciaganiu w temperaturze 100°C przy stopniu odksztalcenia 1 :2, mimo zmniej¬ szenia grubosci scianek uzyskuje sie zasadniczy wzrost wytrzymalosci na rozciaganie i wydluzenia przy zer¬ waniu, co daje w efekcie wysoka odpornosc na peka¬ nie. Fakt, ze wydluzenie tworzywa rozciagnietego jest wyraznie lepsze niz tworzywa nierozciaganego jest za¬ skakujacy, gdyz normalnie wydluzenie przy zerwaniu spada ze wzrostem stopnia rozciagania. Wzrost war¬ tosci wydluzenia zachodzi na skutek zaniku wadliwych miejsc w trakcie rozprezania w temperaturze wedlug wynalazku, to znaczy, iz cienkie rysy na sciankach bu¬ telki powodujace przedwczesne pekanie butelek nie- rozprezanych zostaja wyrównane.Stwierdzono ponadto, ze gdy stopien odksztalcenia wzrasta to równiez zachowanie sie materialu podda¬ nego przez pewien czas dzialaniu sil odksztalcajacych ulega polepszeniu, to znaczy, ze w butelkach podda¬ nych dzialaniu cisnienia wewnetrznego wystepuje po pewnym czasie w mniejszym stopniu zjawisko plyniecia na zimno, zaleznie od wzrostu stopnia odksztalcenia.Przyklad II. W przyblizeniu te same wyniki otrzymano powtarzajac powyzsze doswiadczenie przy temperaturze rozdmuchiwania maczugowatej ksztaltki wstepnej 110°C i cisnieniu rozdmuchiwania 1,5 kg/cm2.Przyklad III. Z ksztaltki wstepnej w ksztalcie rury z suspensyjnego polichlorku winylu o wartosci 30 35 40 45 50 55 60 Dla porównania rozdmuchiwano w stanie termo¬ plastycznosci w temperaturze okolo 165°C butelki o takich samych wymiarach, przy czym w trakcie ope¬ racji rozdmuchiwania czesc z nich pekala, gdyz roz¬ ciagliwosc materialu wynosila srednio zaledwie 250%.O ile tylko butelki daly sie wyjac z formy w stanie nieuszkodzonym, ich wysokosc zrzutu niszczacego wy¬ nosila ponizej 1,4 m.W dalszej próbie porównawczej butelki rozdmuchi¬ wano w temperaturze 190°C. Chociaz butelki te po¬ siadaly wzglednie wysoka rozciagliwosc, wysokosc zrzu¬ tu niszczacego wynosila u nich ponizej 1,0 m.Przyklad IV. Przyklad III powtórzono z kopo¬ limerem polichlorku winylu zawierajacym 10% poli¬ octanu winylu. Wartosc K wynosila okolo 60. Ksztaltki wstepne rozdmuchiwano po ochlodzeniu do 95°C.W tej temperaturze rozciagliwosc materialu wynosila 350%, zas naprezenie odksztalcajace 70 kg/cm2. Roz¬ dmuchiwanie butelki i nastepnie jej ochlodzenie w for¬ mie trwalo okolo 5 sekund. Srednia wysokosc zrzutu niszczacego wynosila 2,1 m.Przyklad V. Ksztaltki wstepne o ciezarze 38 g i dlugosci 152 mm rozciagano w róznych temperatu¬ rach. Wytrzymalosc oznaczano w kierunkach podluz¬ nym i poprzecznym. Przy odksztalcaniu wynoszacym Tempera¬ tura roz¬ ciagania °C 100 110 120 nierozcia- gana Wytrzymalosc na roz¬ ciaganie kg/cm2 wzdluzna 610 630 630 430 poprzeczna 880 980 923 500 Cisnienie rozdmuchi¬ wania atm 4-5 3.-4 2,5 - 375403 7 8 w kierunku podluznym 1 : 1,4 i poprzecznym 1:2,5 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.