SK52595A3 - Process for manufacturing formed parts made of hot-formable plastics - Google Patents

Description

SPÔSOB VÝROBY TVAROVÝCH SÚČASTÍ Z UMELÝCH HMÔT, KTORÉ JE MOŽNÉ V TEPLOM STAVE TVAROVAŤ

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby tvarových súčastí z umelých hmôt, ktoré je možné v teplom stave tvarovať, hlavne z polyolefínov, ako polyetylén a polypropylén, pri ktorom je materiál z umelej hmoty zahriaty na, prípadne nad svoju tvarovaciu teplotu, v tomto stave tvarovaný na tvarovú súčasť a nato ochladený pod teplotu tvarovania za tepla.

Doterajší stav techniky

Veía súčastí z umelej hmoty ktoré boli vyrobené z umelohmotného materiálu, ktorý je možné tvarovať v zahriatom stave vstrekovacím liatím, vytláčaním, lisovaním alebo iným tvarovacím postupom z ohriateho materiálu, má v priebehu času, resp. pri prekročení medzných teplôt, ktoré ležia hlboko pod tvarovacími teplotami, sklon k tvarovým zmenám, predovšetkým k zmršťovaniu, teda k zmenšovaniu vonkajších rozmerov oproti pôvodným konečným rozmerom. Napríklad rúrky, ktoré boli vyrobené z čierneho polyetylénu a boli uložené v prírode, vykazujú po istej dobe uloženia určitú mieru zmrštenia, ktorá môže ležať rádovo v rozpätí od 1 do niekoíkých milimetrov, resp. percent vonkajšieho priemeru. I keď zvyčajné výrobné teploty, resp. tvarovacie teploty pre koncové objímky ležia v oblasti medzi 120 až 200 ’C, resp. u čistých tvarovacích postupov 110 °C, a prostredníctvom slnečného žiarenia je u čiernych rúrok dosiahnutá teplota najviac približne 70 'C, dochádza naozaj týmto zmršťovacím procesom. Toto je nežiaduce ako prietokového množstva, tak nanajvýš tiež z híadiska rúrkových spojov, ktoré je potrebné vytvoriť, pretože pri vzniku zodpovedajúcich zmrštení nemôžu už byť zvyčajné objímkové spojenia vyrobené bez prekážok zodpovedajúcim spôsobom, resp. na takéto rúrky naformované koncové objímky zaujímajú pri zmršťovaní v praxi k z hladiska menší svetlostný priemer ako zodpovedá vonkajšiemu priemeru rúrky, ktorá má byť pripojená. Zvyčajné výrobné tolerancie pre svetlosti koncových objímok sú ± 0,5 mm. Tieto tolerancie sú pri uvedených zmrštovacích procesoch dosť prekročené. Podobné nevýhody vznikajú u veľkého množstva iných umelohmotných súčastí, napr. armatúr, ktoré boli vyrobené tepelným postupom z polyolefínu.

známych spôsobov sú vstrekovacie liatie

Aby sa získali nezrážajúce sa objímky, boli až doteraz nevyhnutné nákladné výrobné spôsoby. Podľa jedného z týchto objímky oddelene vyrábané v zariadení na a potom s pomocou vlastného prístroja navarené na vytlačenú rúrku. Tento spôsob je veľmi nákladný, vyžaduje zaistený zvar na pripojovacom mieste, ktorým môže byt vďaka oxidácii materiálu spôsobené zvýšené nebezpečenstvo netesnosti alebo dokonca uvoľnenie objímky na pripojovacom mieste, pretože i pri vstrekovačom procese vyrobená objímka môže byť pri zodpovedajúcom materiáli, napr. za pôsobenia slnečného žiarenia, vystavená zmršťovaniu a neposkytuje dostatočnú bezpečnosť. Rovnaké nevýhody má iný známy spôsob, pri ktorom sú vo vlastnom stroji na konci rúrky prostredníctvom zariadenia na vstrekovacie liatie nastrekované objímky. Tým je daná ešte väčšia technická nákladnosť v dôsledku drahého stroja a rúrka a objímka nepredstavujú homogénne teleso.

Zmršťovací proces u určitých umelých hmôt, hlavne polyolefínov, je možné vysvetliť nasledujúcim spôsobom:

Polyolefíny majú kryštálovú líniovú štruktúru a existujú iba v dvoch skupenstvách, totiž v pevnom a tekutom stave. Pri ohreve umelej hmoty zostáva časť pôvodných molekúl pevná, oproti tomu druhá časť sa dostane do tekutého stavu, takže z celkového pohľadu existuje teleso, ktoré je možné plasticky pretvarovávať, ktoré teda môže byť tvarované a pretvarované. Neskvapalnené molekuly, teda molekuly, ktoré zostali pevné, podmieňujú tzv. pamäťový efekt, totiž snahu tvarovanej súčasti vyrobenej z polotovaru vrátiť sa do východiskového tvaru, len čo prv skvapalnené molekuly, ktoré tvarovú súčasť držia v súčasnom stave, vďaka ohriatiu alebo prostredníctvom dlhodobého pôsobenia tečenia umožnia zodpovedajúce spätné formovanie. Samozrejme, hrá u pamäťového efektu úlohu i množstvo a povaha prípadných plniacich látok. Pamäťový efekt má vplyv i u rúrok vyrobených vytláčacími postupmi a hlavne vo velkej miere u koncových objímok, ktoré boli vyrobené rozšírením a môže byť pokladaný za zmršťovania rúrok. Úplne rovnaké príčiny má zmršťovanie i u iných umelohmotných súčastí hlavný dôvod objavujúce sa z uvedených materiálov.

Podstata vynálezu

Úlohou vynálezu je poskytnúť jednoduchý spôsob, ktorým by boli vylúčené nežiaduce odchýlky konečných rozmerov dokončených umelohmotných súčastí od požadovaných rozmerov. Obzvlášť zaujímavá dielčia úloha spočíva v tom, aby sa vytvoril spôsob, ktorý by bol použiteľný pre umelohmotné rúrky a rozšírené koncové objímky umelohmotných rúrok.

Spôsob podľa vynálezu sa v podstate vyznačuje tým, že tvarové súčasti sú v teplom stave tvarované na medziprodukt s nepatrným presahom voči požadovaným konečným rozmerom a až po ochladení sú privedené v lisovacej operácii stláčania materiálu na požadované konečné rozmery.

Prostredníctvom tohto jednoduchého opatrenia je zadaná hlavná úloha uspokojivo vyriešená. Pritom je samozrejme nevyhnutné zodpovedajúce prispôsobenie jednotlivých spôsobových operácií materiálu a podmienkam spracovania. Tieto podmienky spracovania okrem iného predstavuje teplota spracovania, ktorá určuje množstvo zvyšných molekúl, ktoré vytvárajú pamäťový efekt, druh materiálu a tiež hrúbka materiálu, napríklad hrúbka steny u rúrok. Ďalej je potrebné venovať pozornosť tomu, aby pri lisovacom postupe síce došlo k stlačeniu výliskov, ale aby nevznikli v materiáli žiadne trhliny alebo zlomy. Pretože umelohmotné súčasti sú obyčajne veľkosériové výrobky, je možné dané pracovné podmienky pre každý výlisok presne stanoviť niekolkými vlastnými pokusmi.

V zásade je prostredníctvom spôsobu podlá vynálezu dosiahnuté to, že v dohotovených tvarových súčastiach neexistujú už len dva rozdielne druhy molekúl umelej hmoty, ale tri druhy, totiž molekuly, ktoré sa na základe pamäťového efektu pamätajú na pôvodný tvar tvarovanej súčasti, molekuly, ktoré boli pri formovaní tekuté a pamätajú sa preto po tepelnom konečnom tvarovaní na väčšie rozmery tvarovanej súčasti a konečne molekuly, ktoré si pamätajú najmenší tvar výlisku, ktorý bol vytvorený pri lisovacom procese, pričom pri lisovacom procese sa uskutočňuje pretvarovanie pod požadovaný konečný rozmer. Prostredníctvom vyrovnania síl medzi týmito troma uvedenými skupinami molekúl je dosiahnuté to, že výlisok zaujme rozmerovo stabilne požadovaný konečný tvar.

Použitie všeobecného spôsobu pri výrobe umelohmotných rúr sa uskutoční tak, že napr. ako vytláčací lis vytvorená formovacia stanica je dimenzovaná na priemer rúrky, ktorý je v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % nad požadovaným konečným priemerom rúrky a v nej vyrobené rúrky sú po ochladení v lisovacej stanici v priebežnom postupe krátkodobo stlačené na priemer, ktorý je opäť v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % menší ako požadovaný konečný priemer, takže po lisovacej operácii majú požadovaný konečný priemer.

V lisovacej stanici môžu byť použité prerušovane poháňané lisovacie čeluste alebo valce s prstencovými drážkami, v ktorých je upravená vždy polovica rúrky. Pri väčších priemeroch rúrok sa použijú prípadne nie dve lisovacie čeluste, ktoré tvoria vždy jednu pološkrupinu, ale tri alebo viac lisovacích, čelustí priradených zodpovedajúcej lomovej časti.

Použitie spôsobu pri výrobe koncových objímok na umelohmotných rúrkach sa vyznačuje tým, že rúrkové konce sú známym spôsobom ohriate a rozohnané na priemer, ktorý je v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % väčší ako požadovaný konečný priemer a že takto vytvorená objímka je po ochladení stlačená pod požadovaný konečný priemer, takže po uvolnení lisovacieho nástroja sa čiastočne elasticky rozšíri a má požadovaný konečný priemer.

Príklad vyhotovenia vynálezu

Výroba koncovej objímky na polyetylénovej rúrke s hrúbkou steny 2 mm a vonkajším priemerom 125 mm.

Koniec rúrky je zahriaty na teplotu 120 ’C a potom rozšírený prostredníctvom rozháňacieho trnú na vonkajší priemer 131 mm. Po ochladení je rozháňací trn oddialený a objímka je zlisovaná medzi dvoma miskovitými lisovacími čeľusťami, ktoré určujú priemer rúrky 123 mm. Po uvoľnení lisovacích čeľustí má objímka priemer 126 mm. Tento priemer sa udrží stabilný až do teploty 90 ’C.

Ako už bolo prv vysvetlené, je možné spôsob podľa vynálezu použiť nielen pri objímkach a vytláčaných rúrkach, ale tiež pri iných tvarových súčastiach z umelej hmoty, ktoré bez spracovania podliehajú zmršteniu, ktoré boli vyrobené vstrekovým liatím, vytláčacím, lisovacím alebo podobným tvarovacím spôsobom z horúceho materiálu, pričom ako tvar, tak i rozmery lisovacieho nástroja sú upravené na tvarovú súčasť.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby tvarových súčastí z umelých hmôt, ktoré je možné v teplom stave tvarovať, hlavne z polyolefxnov ako polyetylén a polypropylén, pri ktorom je umelohmotný materiál zahriaty na, prípadne nad svoju tvarovaciu teplotu, v tomto stave tvarovaný na tvarovú súčasť a nato ochladený pod teplotu tvarovania za tepla, vyznačujúci sa tým, že tvarové súčasti sú v teplom stave tvarované na medziprodukt s nepatrným presahom proti požadovaným konečným rozmerom a až po ochladení sú privedené v lisovacej operácii stláčania materiálu na požadované konečné rozmery.
2. 2. Spôsob podlá nároku 1 pri výrobe umelohmotných rúrok vyznačujúci sa tým, že ako vytláčací lis vytvorená formovacia stanica je dimenzovaná na priemer rúrky, ktorý je v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % nad požadovaným konečným priemerom rúrky a v nej vyrobené rúrky sú po ochladení v lisovacej stanici v priebežnom postupe krátkodobo stlačené na priemer, ktorý je opäť v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % menší ako požadovaný konečný priemer, takže po lisovacej operácii majú požadovaný konečný priemer.
3. 3. Spôsob podlá nároku 1 pri výrobe koncových objímok na umelohmotných rúrkach, vyznačujúci sa tým, že rúrkové konce sú známym spôsobom ohriate a rozohnané na priemer, ktorý je v závislosti od materiálu o 0,5 až 5 % väčší ako požadovaný konečný priemer a že takto vytvorená objímka je po ochladení krátkodobo stlačená až pod požadovaný konečný priemer, takže po uvolnení lisovacieho nástroja má požadovaný konečný priemer.