CZ101295A3 - Process for producing shaped parts from plastics, that can be formed in hot state - Google Patents

Description

Oblast techniky ?.=

Vynález se týká způsobu výroby tvarových součástí z umělých hmot, které je možno v teplém stavu tvářet, zejména z polyolefinů, jako polyetylén a polypropylen, při kterém je umělohmotný materiál zahřát na, popř. nad svoji tvářecí teplotu, v tomto stavu tvářen na tvarovou součást a na to ochlazen pod teplotu tváření za tepla.

Dosavadní stav techniky

Mnoho umělohmotných součástí, které byly vyrobeny z umělohmotného materiálu, který je možno tvářet v zahřátém stavu vstřikovacím litím, vytlačováním, lisování nebo jiným tvářecím postupem z ohřátého materiálu, má v průběhu času, resp. při překročení mezních teplot, které leží hluboko pod tvářecími teplotami, sklon k tvarovým změnám, především ke •v smršťování, tedy ke zmenšování vnějších rozměrů oproti původním konečným rozměrům. Například trubky, které byly a vyrobeny z černého polyetylénu a byly uloženy v přírodě, vykazují po jisté době uložení určité měřítko smrštění, které může ležet řádově v rozpětí od 1 do několika milimetrů, resp. procent vnějšího průměru. I když obvyklé výrobní teploty, resp. tvářecí teploty pro koncové objímky leží v oblasti mezi 120 až 200° C, resp. u čistých tvářecích postupů 110° C, a prostřednictvím slunečního záření je u černých trubek dosažena teplota nejvýše přibližně 70° C, dochází opravdu v praxi k těmto smršťovacím procesům. Toto

2*. ívV.fc* Λ.·. '·.·.*·».·.«..:· V '. I .Λ. ,·1 ζίΛ · ?.·<. t. .......a .'ι .' · ,' . ..

• · <

je nežádoucí jak z hlediska průtokového množství, tak nanejvýš také z hlediska trubkových spojů, které je třeba vytvořit, protože při vzniku odpovídajících smrštění nemohou již být obvyklá objímková spojení vyrobena bez překážek odpovídajícím způsobem, resp. na takovéto trubky naformované koncové objímky zaujímají při smršťování menší světlostní průměr než odpovídá vnějšímu průměru trubky, která má .být připojena. Obvyklé výrobní tolerance pro světlosti koncových objímek jsou + 0,5 mm. Tyto tolerance jsou při uvedených smršťovacích procesech značně překročeny. Podobné nevýhody vznikají u velkého množství jiných umělohmotných součástí, např. armatur, které byly vyrobeny tepelným postupen z polyolefinu.

Aby se získaly nesrážlivé objímky, bylo až dosud nutné použití nákladných výrobních způsobů. Podle jednoho z těchto známých způsobů jsou objímky odděleně vyráběny v zařízení na vstřikovací lití a potom za pomoci vlastního přístroje navařeny na vytlačenou trubku. Tento způsob je velice nákladný, vyžaduje zajištěný svar na připojovacím místě, kterým může být díky oxidaci materiálu způsobeno zvýšené nebezpečí netěsnosti nebo dokonce uvolnění objímky na připojovacím místě, protože i při vstřikovacím pochodu vyrobená objímka může být při odpovídajícím materiálu, např. za působení slunečního záření, vystavena smršťování, a neposkytuje dostatečnou bezpečnost. Stejné nevýhody má jiný známý způsob, při kterém jsou ve vlastním stroji na konci trubky prostřednictvím zařízení na vstřikovací lití nastřikovány objímky'. Tím je dána ještě větší technická nákladnost díky drahému stroji a trubka a objímka nepředstavují homogenní těleso.

Smršťovací pochod u určitých umělých hmot, zejména polyolefinu, je možno vysvětlit následujícím způsobem:

Polyolefiny mají kristalovou liniovou strukturu a existují pouze ve dvou skupenstvích, totiž v pevném a tekutém stavu. Při ohřevu umělé hmoty zůstává část původních molekul pevná, naproti tomu druhá část se dostane do tekutého stavu, takže z celkového pohledu existuje těleso, které je možno plasticky přetvarovávat, které tedy může být tvářeno a přetvářeno. Nezkapalněné molekuly, tedy molekuly, které zůstaly pevné, podmiňují tak zvaný paměťový efekt, totiž snažení tvarované součásti vyrobené z polotovaru vrátit se do výchozího tvaru, jakmile dříve zkapalněné molekuly, které tvarovou součást drží v současném stavu, díky ohřátí nebo prostřednictvím dlouhodobého působení tečení, umožní odpovídající zpětné formování. Samozřejmě hraje u parně ťovéhé efektu roli i množství a povaha případných plnicích látek. Paměťový efekt má vliv i u trubek vyrobených vytlačovacími postupy a zejména ve velkém měřítku u koncových objímek, které byly vyrobeny rozšířením a může být považován za hlavní důvod smršťování trubek. Úplně stejné příčiny má objevující se smršťování i u jiných umělohmotných součástí z uvedených materiálů.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je poskytnout jednoduchý způsob, kterým by byly vyloučeny' nežádoucí odchylky konečných rozměrů dokončených umělohmotných součástí od požadovaných rozměrů. Zvláště zajímavý dílčí úkol spočívá v tom, aby se vytvořil způsob, který by byl použitelný pro umělohmotné trubky a rozšířené koncové objímky umělohmotných trubek.

j»i>m&iú>Ji««4mI^·.'· í^·..iUu u&KÚ4_»4a„u.ú'...-.t«'..ti- ·.-. « i·.·./,.·....

- 4 Způsob podle vynálezu se v podstatě vyznačuje tím, že tvarové součásti jsou v teplém stavu tvářeny na meziprodukt s nepatrným přesahem proti požadovaným konečným rozměrům a teprve po ochlazení jsou přivedeny v lisovací operaci stlačování materiálu na požadované konečné rozměry.

Prostřednictvím tohoto jednoduchého opatření je zadaný hlavní úkol uspokojivě vyřešen. Při tom je samozřejmě nezbytné odpovídající přizpůsobení jednotlivých způsobových operací na materiál a podmínky zpracování. Tyto podmínky zpracování mimo jiné představuje teplota zpracování, která určuje množství zbývajících molekul, jež vytvářejí paměťový efekt, druh materiálu a také tloušťka materiálu, např. tloušťka stěny u trubek. Dále je třeba věnovat pozornost tomu, aby při lisovacím postupu sice došlo ke stlačení výlisků, ale aby nevznikly v materiálu žádné trhliny nebo zlomy. Protože umělohmotné součásti jsou obyčejně velkosériovými výrobky, je možno dané pracovní podmíky pro každý výlisek přesně stavnovit několika vlastními pokusy.

V zásadě je prostřednictvím způsobu podle vynálezu dosaženo toho, že v dohotovených tvarových součástech neexistují již jenom dva rozdílné druhy molekul umělé hmoty, nýbrž tři druhy, totiž molekuly, které se na základě paměťového efektu pamatují na původní tvar tvarované součásti, molekuly které byly při formování tekuté a pamatují se proto po tepelném konečném tváření na větší rozměry tvarované součásti a konečně molekuly, které si pamatují nejmenší tvar výlisku, který byl vytvořen při lisovacím pochodu, přičemž při lisovacím pochodu se uskutečňuje přetváření pod požadovaný konečný rozměr.

Prostřednictvím vyrovnání sil mezi těmito třemi uvedenými skupinami molekul je dosaženo toho, že výlisek zaujme rozměrově stabilně požadovaný konečný tvar.

Použití obecného způsobu při výrobě umělohmotných trub se uskuteční tak,_ že např. jako vytlačovací lis vytvořená formovací stanice je dimenzována na průměr trubky, který je v závislosti na materiálu o 0,5 až 5 % nad požadovaným konečným průměrem trubky, a v ní vyrobené trubky jsou po ochlazení v lisovací stanici v průběžném postupu krátkodobě stlačeny na průměr, který je opět v závislosti na materiálu o 0,5 až 5% menší než požadovaný konečný průměr, takže po lisovací operaci mají požadovaný konečný průměr.

V lisovací stanici mohou být použity přerušovaně poháněné lisovací čelisti nebo válce s prstencovými drážkami, ve kterých je upravena vždy polovina trubky. Při větších průměrech trubek se použijí popřípadě ne dvě lisovací čelisti, které tvoří vždy jednu poloskořepinu,

nýbrž tři odpovídáj ící	nebo více lisovacích lomové části.	čelistí	přiřazených
Použití	způsobu při výrobě	koncových	objímek na

umělohmotných trukách je vyznačeno tím, že trubkové konce jsou známým způsobem ohřátý a rozehnány na průměr, který je vzávislosti na materiálu o 0,5 až 5 % větší, než požadovaný konečný průměr, a že takto vytvořená objímka je po ochlazení stlačena pod požadovaný konečný průměr, takže po uvolnění lisovacího nástroje se částečně elasticky rozšíří a má požadovaný konečný průměr.

Příklad provedení vynálezu ^·»»»»\«· t*v

Výroba koncové objímky na polyetyléhové trubce s tloušťkou stěny 2 mm a vnějším průměrem 125 mm.

Konec trubky je zahřát na teplotu 120° C a potom rozšířen prostřednitvím rozháněcího trnu na vnější průměr 131 mm. Po ochlazení je rozháněcí trn oddálen a objímka je slisována mezi dvěmi miskovitými lisovacími čelistmi, které určují průměr trubky 123 mm. Po uvolnění lisovacích čelistí má objímka průměr 126 mm. Tento průměr se udrží stabilní až do teploty 90° C.

Jak již bylo dříve vysvětleno, je možno způsob podle vynálezu použít nejen při objímkách a vytlačovaných trubkách, ale rovněž při jiných tvarových součástech z umělé hmoty, které bez zpracování podléhají smrštění, které byly vyrobeny vstřikovým litím, vytlačovacím, lisovacím nebo podobným tvářecím způsobem z horkého materiálu, přičemž jak tvar, tak i rozměry lisovacího nástroje jsou upraveny na tvarovou součást.

Claims (3)

1. / - Ί - ř 1 ^,s-' t * ř .V- ~ _s 1 P ATÉN Z '* c· U TOVÉ NÁROKY cn σ c to. O Způsob výroby tvarových součástí z umělých hmot, možno v teplém stavu tvářet, zejména z polyolefinů,

   jako polyetylén a polypropylen, při kterém je umělohmotný materiál zahřát na, popř. nad svoji tvářecí teplotu, v tomto stavu tvářen na tvarovou součást a na to ochlazen pod teplotu tváření za tepla, vyznačující se tím, že tvarové součásti jsou v teplém stavu tvářeny na meziprodukt s nepatrným přesahem proti požadovaným konečným rozměrům a teprve po ochlazení jsou přivedeny v lisovací operaci stlačování materiálu na požadované konečné rozměry.
2. 2. Použití způsobu podle nároku 1 při výrobě umělohmotných trubek se uskuteční tak, že např. jako vytlačovací lis vytvořená formovací stanice je dimenzována na průměr trubky, který je v závislosti ha materiálu o 0,5 až 5 % nad požadovaným konečným průměrem trubky, a v ní vyrobené trubky jsou po ochlazení v lisovací stanici v průběžném postupu krátkodobě stlačeny na průměr, který je opět v závislosti na materiálu o 0,5 až 5% menší než požadovaný konečný průměr, takže po lisovací operaci mají požadovaný konečný průměr.
3. 3. Použití způsobu podle nároku 1 při výrobě koncových objímek na umělohmotných trukách, vyznačující se tím, že trubkové konce jsou -známým způsobem ohřátý a rozehnány na průměr, který je vzávislosti na materiálu o 0,5 až 5 § větší, než požadovaný konečný průměr, a že takto vytvořená objímka je po ochlazení krátkodobě stlačena až pod

   1<fiíŽ^Vl^ViížWiÍifii^>í^,i‘---**Ób'«?»i'f*jy‘iÍ 'r -'-· !·» i-.lj·. ^tV.· ÍiiJi Α.» »<«*?· -.«V požadovaný konečný průměr, takže po uvolnění lisovacího nástroje má požadovaný konečný průměr.