Przedmiotem wynalazku jest sposób formowa¬ nia wtryskowego przedmiotów z piankowego two¬ rzywa sztucznego.Znany sposób formowania wtryskowego przed¬ miotów z piankowego tworzywa sztucznego pole¬ ga na tym, ze tworzywo topi sie i miesza ze srod¬ kiem porotwórczym przy temperaturze odpowied¬ niej do spowodowania pienienia mieszaniny. Cis¬ nienie jednak stosuje sie wyzsze od cisnienia, przy którym moze odbywac sie spienianie, wskutek czego tworzywo pozostaje niespienione. Cisnienie to jest utrzymywane az do chwili gdy mieszanina zostanie wprowadzona do gniazda formy, gdzie eks¬ panduje i wypelnia dokladnie forme.Niedogodnoscia znanego sposobu jest to, ze du¬ ze trudnosci sprawia w praktyce utrzymanie stale¬ go cisnienia o odpowiedniej wielkosci w celu za¬ bezpieczenia przed spienianiem, gdy mieszanina osiagnie juz temperature pienienia. W zwiazku z tym rozprezanie tworzywa zachodzi zwykle tuz przed wprowadzeniem go do formy. Wskutek tego wyprodukowane przedmioty nie charakteryzuja sie dobra jakoscia, struktura wewnetrzna jest nie¬ jednolita, zwlaszcza w miejscach o stosunkowo malych przekrojach. Znany sposób nie nadaje sie przy tym do wytwarzania przedmiotów o zew¬ netrznej powierzchni majacej zwarta budowe i gladka stala powloke, a strukture wewnetrzna porowata o malej zwartosci.Inny znany sposób formowania wtryskowego przedmiotów z tworzyw sztucznych polega na to¬ pieniu i mieszaniu tworzywa ze srodkiem poro¬ twórczym w temperaturze nizszej od temperatury pienienia i pod cisnieniem równym lub nieco niz¬ szym od cisnienia pienienia. Mieszanine wprowa¬ dza sie do formy i wtedy zwieksza sie jej tempe¬ rature do temperatury pienienia lub powyzej tej temperatury. Sposób ten jest bardziej korzystny niz pierwszy, poniewaz mieszanie odbywa sie przy cisnieniu równym lub nizszym od cisnienia pie¬ nienia- Stwierdzono jednakze, ze wystepuje pienie¬ nie chociaz mieszanina nie osiaga jeszcze tempe¬ ratury pienienia- Wystepuje to prawdopodobnie wskutek powstawania wezlów cieplnych podczas mieszania w plastykatorze.Stosowane sa liczne modyfikacje dwóch opisa¬ nych wyzej znanych sposobów, wszystkie one jed- nak w ogólnym zarysie charakteryzuja sie tymi samymi niedogodnosciami. Wiekszosc z tych zna¬ nych sposobów polega na ogrzewaniu zywicy i srodka porotwórczego do temperatury równej co najmniej temperaturze pienienia srodka porotwór- czego i nastepnie wprowadzaniu tej mieszaniny do rozszerzalnej formy- Forma jest zaopatrzona w elementy chlodzace do chlodzenia mieszaniny.W wyniku scisniecia mieszaniny w zredukowanej objetosci gniazda formy i chlodzenia scianek for- so my, temperatura w tych czesciach mieszaniny, 84 4753 które stykaja sie z ochlodzonymi sciankami for¬ my, zostaje obnizona ponizej punktu miekniecia zywicy.Pozostala czesc mieszaniny, która nie styka sie ze sciankami formy ma temperature wyzsza od 5 temperatury miekniecia. W ten sposób wytwarza sie gladka powloke z niespienionego% tworzywa, po czym objetosc formy zostaje zwiekszana i wew¬ netrzna czesc mieszaniny zostaje spieniona- Inna znana metoda polega na tym, ze mieszani- 10 ne spienialnej zywicy i srodka porotwórczego ogrzewa sie w komorze . zbiorczej do temperatury co najmniej równej temperaturze pienienia, przy czym stosuje sie bardzo wysokie cisnienie- Komo¬ re zbiorcza laczy sie z rozszerzalna forma. Wew- 15 natrz formy panuje cisnienie równe lub nizsze od atmosferycznego i scianki formy sa ochlodzone.Po dokonaniu polaczenia pomiedzy wylotem ko¬ mory, w której panuje wysokie cisnienie, a gniaz¬ dem formy, goraca mieszanina jest wtryskiwana 2o do formy, gdzie gwaltownie sie rozpreza i uderza o scianki formy. W tych czesciach mieszaniny, które zetkna sie ze sciankami formy, efekt pienie¬ nia zostaje zahamowany. Gwaltowne rozprezanie sie mieszaniny jest wynikiem naglej zmiany cis- 25 nienia w gniezdzie formy. Ta czesc mieszaniny, która nie, styka sie ze sciankami formy zostaje spieniona. Dzieki temu otrzymuje sie przedmioty porowate wewnatrz o gladkiej niespienionej po¬ wierzchni. 30 Wszystkie opisane powyzej znane sposoby maja te niedogodnosc, ze nie zapewniaja najwyzszej ja¬ kosci produktu, który powinien miec gladka jed¬ nolita o duzej gestosci powloke i porowate o ma¬ lej gestosci wnetrze. W pewnych przypadkach, gdy ,B wtryskiwana mieszanina ma temperature równa lub wyzsza od temperatury pienienia, moze wysta¬ pic przedwczesne wytwarzanie gazu przez srodek porotwórczy przed, w czasie, lub tez natychmiast po wtrysku do formy. W wyniku tego otrzymuje A sie niejednolita strukture komórkowa, zawieraja¬ ca duze pecherze i skupienia masy.W innych przypadkach gdy goraca mieszanina jest wprowadzana do ochlodzonej fprmy o zredu¬ kowanej pojemnosci, wtedy czesc tej mieszaniny w poblizu zimnych scianek formy zestala sie osia¬ gajac temperature nizsza od punktu miekniecia zywicy- Wskutek tego wnetrze zostaje spienione nierównomiernie i powstaje niejednolita struktura wewnetrzna o zbyt wysokiej gestosci- Ponadto re¬ dukowanie objetosci formy w celu zestalenia po¬ wloki zewnetrznej kazdorazowo wytwarzanego produktu powoduje wydluzenie czasu produkcji, a tym samym i zwiekszenie kosztów. Dalsza wada -znanych sposobów jest to, ze zestalanie warstwy powierzchniowej wystepuje przed calkowitym 55 spienieniem tworzywa, wskutek czego wnetrze for¬ my nie moze byc calkowicie i dokladnie wypel¬ nione. Wyprodukowane przedmioty maja odchyle¬ nia od zadanego ksztaltu- Znane sposoby formowania wtryskowego, przed- 60 miotów ze spienionego tworzywa sztucznego, pole¬ gaja wiec na mieszaniu zywicy ze srodkiem poro¬ twórczym i ogrzewaniu tej mieszaniny do tempe¬ ratury pienienia, przy jednoczesnym zapobieganiu pienienia sie tworzywa. Nastepnie mieszanine 65 4 wtryskuje sie do formy chlodzonej i przewaznie rozszerzalnej. Czesc mieszaniny zestala sie i po¬ zostaje niespieniona, a po rozszerzeniu formy, po¬ zostala czesc mieszaniny pieni sie. Tak wiec mie¬ szanina przed wprowadzeniem do formy jest za¬ bezpieczana przed pienieniem mimo, ze zostala ogrzana do temperatury pienienia- Wymaga to stosowania skomplikowanych i kosztownych urza¬ dzen, a tym samym powoduje duze koszty pro¬ dukcji- Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedo¬ godnosci znanych sposobów, przez opracowanie sposobu umozliwiajacego wytwarzanie przedmio¬ tów z tworzywa piankowego o duzej gestosci ma¬ jacych niespieniona warstwe zewnetrzna i jedno¬ licie spienione wnetrze.Sposób wedlug wynalazku formowania wtrysko¬ wego przedmiotów z tworzywa piankowego polega na tym, ze tworzywo topi sie i miesza ze srodkiem porotwórczym w temperaturze nizszej od tempe¬ ratury pienienia, po czym temperature zwieksza sie do temperatury co najmniej równej tempera¬ turze pienienia, bezposrednio przed wprowadze¬ niem mieszaniny do formy.Temperature zwieksza sie, na przyklad przez wymuszony przeplyw przez kanalki doprowadza¬ jace mieszanine do ochlodzonej rozszerzalnej for¬ my. Podczas stopniowego napelniania gniazda for¬ my, nastepuje aktywizacja srodka porotwórczego, z wyjatkiem tej czesci srodka porotwórczego, który znajduje sie w tworzywie stykajacym sie bezposrednio z chlodnymi sciankami wewnetrzny¬ mi formy. Nastepnie zwieksza sie pojemnosc for¬ my i nastepuje rozprezanie tej czesci mieszaniny, która nie styka sie ze sciankami formy.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest przedsta¬ wione przykladowo na podstawie rysunku, na któ¬ rym pokazane jest czesciowo w rzucie „pionowym i czesciowo w przekroju, urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wyna¬ lazku zawiera plastykator 2 do zmiekczania ma¬ terialu wraz ze srodkiem porotwórczym oraz ze¬ staw form 4, do formowania przedmiotów z two¬ rzywa piankowego. Plastykator 2 zawiera komore 8 otoczona obudowa 6, w której jest osadzony sli¬ mak plastyfikujacy 10. Plastykator ma wlot 12, polaczony z lejem zasilajacym 14 oraz wylot 16 z zaworem regulacyjnym 18.Obudowa 6 jest wyposazona w elementy 20 do regulacji temperatury, które sa osadzone w kanal- kach 22, wykonanych w tej obudowie 6 i sluza do przenoszenia plynu kontrolujacego temperature, w celu regulacji temperatury w komorze 8, wsku¬ tek czego w komorze 8 jest utrzymana temperatu¬ ra wymagana do prawidlowego przebiegu procesu plastyfikacji.Jeden koniec obudowy 6 jest polaczony z cylin¬ drem 24, w którym znajduje sie tlok 26, do które¬ go przymocowany jest slimak 10- Cisnienie wywie¬ rane na tylna powierzchnie 28 tloka 26 powoduje osiowe przesuwanie slimaka 10 w komorze 8 w kie¬ runku wylotu 16, a tym samym wymuszony prze¬ plyw materialu przez komore 8 w kierunku wylo¬ tu i w kierunku formy 4. f5 Slimak plastyfikujacy 10 jest polaczony z ele¬ mentem 30, który z kolei jest polaczony ze zród¬ lem mocy, takim jak silnik elektryczny 31, sluza¬ cy do wprawiania w ruch obrotowy slimaka 10 wewnatrz komory 8 plastykatora. Obroty slima- 5 ka 10 w komorze 8 zapewniaja dokladne wymie¬ szanie i plastyfikacje materialu i srodka poro- twórczego doprowadzanego lejem zasilajacym 14.Po splastyfikowaniu material jest przesuwany w kierunku wylotu 16, to znaczy zgodnie z rysun- io * kiem, w lewo. Gdy zawór regulacyjny 18 jest zamkniety, splastyfikowany material gromadzi sie w przestrzeni 32 przed slimakiem 10, co powoduje cofanie sie slimaka i ruch powrotny tloka 26 w cylindrze24. 15 Do elementu 30 jest przymocowane urzadzenie uruchamiajace 34, przystosowane do laczenia sie z przelacznikiem 36 przy skrajnym przednim polo¬ zeniu slimaka 10, w celu uruchomienia silnika 31 i spowodowania ruchu obrotowego slimaka- Urza- 20 dzenie uruchamiajace 34 jest ponadto przystoso¬ wane do laczenia sie z przelacznikiem 38, przy skrajnym tylnym polozeniu slimaka w celu wyla¬ czenia silnika 31 i zatrzymania slimaka 10. Prze¬ lacznik 38, gdy znajduje sie w polozeniu takim, 25 jak pokazano na rysunku, uruchamia dwukierun¬ kowy zawór 40 laczacy cylinder 24 z przewodem cisnieniowym 42, wskutek czego na scianke 28 tloka 26 wywierane jest cisnienie i slimak posuwa sie naprzód w komorze8. 30 Zespól form 4 sklada sie z elementu 50 osadzo¬ nego na zamocowanej na stale plycie 52, oraz z elementu 54 przymocowanego do ruchomej plyty dociskowej 56. Plyta 56 jest uruchamiana za po¬ moca cylindra 58 i wskutek tego element 54 formy 35 moze zajmowac zadane polozenie w stosunku do pierwszego elementu formy 50. Jeden z formy 50 lub 54 jest zaopatrzony w kanal wlewo¬ wy 60, który laczy gniazdo formy 62 z zaworem 18- Zespól form 4 jest zaopatrzony w kanalki 64 *° do regulacji temperatury, przenoszace plyn kon¬ trolny- Proces formowania wtryskowego przedmiotów z tworzywa piankowego przy zastosowaniu sposo¬ bu wedlug wynalazku, jest opisany ponizej. 45 Po uruchomieniu silnika 31, slimak 10 zaczyna sie obracac w komorze 8. Wyjsciowe polozenie sli¬ maka 10 jest takie, jak pokazano na rysunku. Two¬ rzywo w postaci stalej wprowadza sie do komory 8 lejem zasilajacym 14 poprzez wlot 12. Srodek po- 50 rotwórczy jest doprowadzany w ten sam sposób lub przez oddzielne doprowadzenie, nie pokazane na rysunku. Doprowadzane tworzywo moze byc w postaci, na przyklad granulek polipropylenu osypanych azodwukarbonamidem, który stanowi 55 srodek porotwórczy- Slimak 10 obracajac sie plastyfikuje tworzywo i srodek porotwórczy i przesuwa uplastyczniona mieszanine w kierunku wylotu 16. Zawór 18 jest zamkniety, wskutek czego tworzywo gromadzi sie 60 w przestrzeni 32- Takie nagromadzenie sie two¬ rzywa powoduje napór na slimak 10. Ruchowi sli¬ maka 10 do tylu przeciwdziala cisnienie plynu na powierzchnie 28 tloka 26. Do cylindra 24 jest przy¬ laczony przewód cisnieniowy 70 poprzez zawór 40. 65 6 Przewód 70 ma zawór wylotowy 72, sluzacy do utrzymywania zaplanowanego cisnienia w przewo¬ dzie 70 i w cylindrze24. . * Gdy cisnienie wywierane przez zgromadzone tworzywo na slimak 10 przekroczy cisnienie w przewodzie 70, wtedy slimak zaczyna cofac sie do tylu i kontynuuje ten ruch dotad az pozostala czesc tworzywa przejdzie do przedniej czesci ko¬ mory. Cisnienie za slimakiem jest tak dobrane, ze nacisk wywierany na tworzywo w komorze plasty¬ katora jest wiekszy niz cisnienie, przy którym tworzywo to moze sie pienic- Tak wiec cisnienie wywierane na slimak 10 zapobiega spienianiu two¬ rzywa w komorze 8 podczas procesu plastyfikacji.Elementy 20 do regulacji temperatury w komo¬ rze 8 utrzymuja w tej komorze temperature niz¬ sza od temperatury, w której srodek porotwórczy zaczyna byc aktywny. Tak wiec tworzywo w ko¬ morze 8 plastykatora jest utrzymywane w tem¬ peraturze zbyt niskiej i pod cisnieniem zbyt wy¬ sokim, aby moglo wystapic pienienie podczas pro¬ cesu plastyfikacji.Slimak 10 posuwajac sie do tylu powoduje, ze urzadzenie uruchamiajace 34 styka sie z przelacz¬ nikiem 38, który zatrzymuje silnik 31 i ruch obro¬ towy slimaka 10 ustaje- W tym stadium procesu, zgromadzona ilosc tworzywa moze byc doprowa- dzona do gniazda formy- W tym celu zespól formy 4 jest polaczony z plastykatorem 2 poprzez kanal wlewowy 60 ustawiony w przyblizeniu w osi za¬ woru 18.Przez nacisniecie przycisku 44 lub przez elemen¬ ty automatyczne, uruchamiane przelacznikiem 38, zawór 40 zostaje ustawiony w polozeniu, pokaza¬ nym na rysunku, laczac cylinder 24 z przewodem cisnieniowym 42. Cisnienie w przewodzie 42 jest wyzsze niz cisnienie wywierane na przednia czesc slimaka 10 i dlatego tlok 26 i slimak 10 zaczynaja sie posuwac naprzód. Zawór 18 zostaje otwarty przez elementy automatyczne, nie pokazane na ry¬ sunku, i tworzywo zostaje przepychane poprzez zawór 18 i kanal wlewowy 60 do gniazda formy 62.Wylot 16 plastykatora zawiera kanal, którego dlugosc i srednica powoduja opory tarcia przy przeplywie tworzywa, wskutek czego jego tempe¬ ratura wzrasta. Zwiekszenie temperatury tworzywa jest tak duze, ze osiaga sie temperature pienienia srodka porotwórczego- Zgodnie z tym, po przejsciu przez kanal wylotowy tworzywo osiaga tempera¬ ture pienienia.Jednakze tworzywo wprowadza sie do formy w przedziale czasu krótszym niz to jest konieczne dla spienienia tworzywa- Czas pienienia zalezy od okresu aktywizacji srodka porotwórczego, która nastepuje po podwyzszeniu temperatury, gdy za¬ czyna wytwarzac sie gaz.Tak wiec aktywizacja srodka porotwórczego na¬ stepuje dopiero po napelnieniu formy niespienio- nym tworzywem. Po zetknieciu sie z zimnymi sciankami formy czesc tworzywa w poblizu tych scianek zostaje ochlodzona do temperatury nizszej niz temperatura aktywizacji srodka porotwórcze¬ go, lecz nie nizej niz temperatura miekniecia zy¬ wicy. Wskutek tego srodek porotwórczy w poblizu scianek formy jest nieaktywny, natomiast miesza¬ nina zostaje utrzymana w stanie plynnym.84 475 8 Przy koncu okresu aktywnosci czynnika poro¬ twórczego, czesc tworzywa, która nie styka sie z chlodnymi sciankami formy, zaczyna sie pienic i rozszerzac, przy czym zajmuje wieksza objetosc wewnatrz rozszerzajacej sie formy. W zwiazku z tym, ze tworzywo po okresie aktywnosci srodka porotwórczego w poblizu scianek formy, pozostaje nadal w calosci w stanie plynnym, podczas jego rozszerzania sie zostaja dokladnie wypelnione wszystkie wneki formy- Zapewnia to precyzyjne odtworzenie zadanego ksztaltu.Gdy forma zostanie napelniona, slimak 10 osia¬ gnie swe skrajne przednie polozenie, zawór 18 za¬ myka sie uszczelniajac gniazdo formy, wtedy prze¬ lacznik 36 styka sie z urzadzeniem uruchamiaja¬ cym 34 powodujac uruchomienie silnika 31, obroty slimaka 10 oraz przestawienie zaworu 40, wskutek czego cylinder 24 jest polaczony tylko z przewo¬ dem cisnieniowym 70.Jak wynika z powyzszego, przy stosowaniu spo¬ sobu wedlug wynalazku, czas formowania przed¬ miotów zostal znacznie skrócony, poniewaz wtrysk tworzywa i czesciowa deaktywacja srodka poro^ twórczego odbywaja sie jednoczesnie i nie jest juz konieczny proces zestalania warstwy zewnetrznej formowanych przedmiotów, który byl stosowany w dotychczas znanych sposobach.Ponadto pienienie czesci mieszaniny zawierajacej aktywny srodek porotwórczy, nie powoduje zwloki w tworzeniu sie zestalonej warstwy zewnetrznej.Cala mieszanina jest utrzymywana w stanie plyn¬ nym, wskutek czego rozszerzajac sie wypelnia do¬ kladnie cale gniazdo formy. Wytworzone przedmio¬ ty maja jednolita strukture wewnetrzna- Powyzszy opis stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku stanowi tylko jego przykladowe wyjas¬ nienie, nie ograniczajac zakresu wynalazku w ra¬ mach którego mozliwe jest stosowanie wielu in¬ nych modyfikacji tego sposobu nie wykraczaja¬ cych poza zakres ochrony.Przyklad. Tworzywo w ilosci 680 g zostalo wprowadzone do plastykatora o srednicy 4 cm i dlugosci 96 cm. Temperatura poczatkowa w plas- tykatorze wynosila 177°C. Temperatura pomiedzy czescia srodkowa i poczatkowa wynosila 182°C, w czesci srodkowej 187°C, a w poblizu dyszy wtryskowej 197°C- Slimak plastykujacy obracal sie z szybkoscia 50 obr./minute, a cisnienie wywiera¬ ne na slimak wynosilo 2 kg/cm2- Zastosowane two¬ rzywo stanowil polistyren, a srodek porotwórczy azodwukarbonamid.Czas aktywizacji srodka porotwórczego zalezny jest oczywiscie od rodzaju zastosowanego materia¬ lu oraz od temperatury. W niniejszym przykladzie czas ten wynosil w przyblizeniu 8 do 10 sekund.Spienieniu poddano tworzywo niezabarwione. Gdy tworzywo ma zólta barwe powierzchni wtedy sro¬ dek porotwórczy musial byc ochlodzony ponizej jego temperatury aktywnosci, przed wytwarza¬ niem gazu. Przyjeto temperature rozpadu srodka porotwórczego wynoszaca okolo 200°C- Forma jest plaska, ustawiona poziomo, a jej dwie glówne scianki podczas wtrysku mieszanki odlegle sa od siebie o 3,3 mm, a nastepnie w spo¬ sób kontrolowany rozsuwane sa do maksymalnej odleglosci wynoszacej 8 mm.. Temperatura formy io przed wtryskiem tworzywa wynosila 24°C. Gdy temperatura tworzywa zostaje zwiekszona wtedy slimak wypycha mieszanine z plastykatora w cza¬ sie okolo 1 sekundy. Tworzywo przeplywa w spo¬ sób wymuszony poprzez kanalki, wskutek czego jego temperatura zwieksza sie od 197°C do 221°C.Rozstaw formy wynoszacy 3,3 mm podczas wtrysku jest utrzymywany przez okolo 8,5 milisekund przed zakonczeniem suwu wtrysku- Cisnienie w formie podczas iniekcji wynosilo 73 kg/cm8. Nastepnie zwolniono zacisk i forma zwiekszyla swoja po¬ jemnosc przez rozsuniecie scianek na odleglosc 8 mm w czasie okolo 0,2 sekundy. Szczególnie istotne jest to, ze forma" zwieksza swa pojemnosc pod dzialaniem tloka lub innego elementu mecha- nicznego nie zas pod wplywem sily rozprezania tworzywa. Cisnienie w formie przy koncu etapu rozprezania wynosilo 7 kg/cm2.Temperatura powierzchni uformowanego przed¬ miotu mierzona w czasie okolo 1,5 sekund po cal- kowitym rozprezeniu, wynosila 143°C. W innym przypadku, przy stosowaniu tych samych para¬ metrów otrzymano temperature powierzchni wy¬ noszaca 154°C mierzona 1,9 sekund, po calkowi¬ tym rozprezeniu- Temperature mierzono bezpo- srednio po otwarciu formy- Gestosc uformowanego przedmiotu wynosila w przyblizeniu 0,5 g/cm3. 40 PL