CZ2006730A3 - Dvoubarevné vstrikování plastu a zarízení pro jeho provádení - Google Patents

Abstract

Pri zpusobu dvoubarevného vstrikování termoplastuse druhá cást (12) vstrikovaného výrobku (1) spojí s vystríknutou první cástí (11) výrobku (1) rychlým vstríknutím taveniny do dutiny formy (2) druhécásti (12) ješte dríve, než tavenina první cásti (11) stací ve forme (2) zcela ztuhnout, takže proud taveniny druhé cásti (12) pronikne svým hydrodynamickým tlakem v míste styku s první cástí (11) dovnitr pod jeho povrch a tam se spojí s ješte neztuhlou taveninou první cásti (11) výrobku (1). Forma(2) s dutinou pro první cást (11) výrobku (1) a sdutinou pro druhou cást (12) výrobku (1) sestává z trávníku (21), trávnice (22), posuvné vložky (24) tvorící odstranitelnou prepážku mezi dvema dutinami, ve své jedné krajní poloze tesne uzavírající dutinu pro první cást (11) výrobku (1) a ve své druhé krajní poloze uzavírající prostor vzniklý spojením obou dutin, obsahuje též dutiny vtokové soustavy a chladící kanály (25), umístené v bezprostrední blízkosti rozhraní dutin urcených pro vstrik první cásti (11) a druhé cásti (12) výrobku (1).

Description

Dvoubarevné vstřikování plastů a zařízení pro jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká vstřikování termoplastů.

Dosavadní stav techniky

Typickými výrobky, pro něž se používá tzv. dvoubarevné a vícebarevné vstřikování termoplastů, jsou podrážky sportovní obuvi, různé elektrosoučásti a součásti přístrojové techniky, vnitřní panely motorových vozidel, osvětlovací tělesa. Jedná se o aplikace, u nichž různé části plastového výrobku musí mít z nějakého důvodu různé barvy nebo odlišné vlastnosti, takže je nezbytné vstřikovat tyto části ze dvou nebo více materiálů, lišících se barvou či požadovanými vlastnostmi. Přitom je žádoucí, aby rozhraní vzájemného styku použitých materiálů bylo čisté, přesně ohraničené a aby se tam oba sousedící materiály navzájem kvalitně spojily.

Ke dvoubarevnému vstřikování lze použít v zásadě dvou postupů:

1. Lze vystříknout první část výrobku jedné barvy v separátní dutině formy, nechat ji ztuhnout, pak formu otevřít, výstřik vyjmout a přemístit jej do jiné dutiny většího objemu, kde se po opětném uzavření formy může vystříknout druhá část výrobku druhé barvy. Po ztuhnutí materiálu druhé části se forma opět otevře a hotový výrobek vyjme.

Tento postup je málo produktivní a spojení obou materiálů nebývá pevné, přičemž rozhraní barev není jednoznačné a dobře reprodukovatelné.

2. Lze použít formy se dvěma spojenými dutinami, které ale lze navzájem oddělit odstranitelnou přepážkou. Po uzavření formy a vložení přepážky mezi obě dutiny dojde vystříknutí první části výrobku jedné barvy a k jejímu zatuhnutí. Pak se bez otevírání • · · · • · · · • · • · · « ♦· ·· • · · · · • « · ··· • ♦ · · · · • · · · ·

-2formy přepážka mezi oběma dutinami odstraní a dojde k vystříknutí druhé části výrobku odlišné barvy. Po jejím ztuhnutí se forma může otevřít a hotový výrobek vyjmout.

Tento postup je produktivnější než postup první, přičemž spojení obou materiálů je lepší a rozhraní barev lépe reprodukovatené.

Pro vytvoření příslušného spoje obou materiálů se v obou případech využívá adheze taveniny materiálu druhé části na povrch již ztuhlé první části výrobku. Používané spoje obou materiálů jsou z hlediska svého uspořádání trojího druhu:

a) Velkoplošné obstříknutí první části výrobku materiálem druhé části výrobku

b) Spoj profilovaný, tvořící mechanický zámek, jako např. v přihlášce JP2005119105

c) Tupý spoj obou částí, jako např. v patentu JP6000843

U prvních dvou druhů spojů kvalita vzájemné adheze obou materiálů nebývá většinou pro integritu a funkci výrobku kritická, protože plocha styku obou materiálů je relativně velká, ale u tupých spojů, vyznačujících se malou plochou styku, kvalita vzájemné adheze obou materiálů velmi silně určuje únosnost spoje.

Potřebné výrobní zařízení pro dvoubarevné vstřikování je tvořeno formou s dutinami pro jednotlivé části výrobku a vstřikovacím strojem vybaveným více vstřikovacími jednotkami.

Tvar, rozměry a umístění odstranitelné přepážky ve formě jsou pro daný výrobek vždy zcela individuální, podle potřeb kontrolovaného toku taveniny. Zhotovování čistých rozhraní dvou materiálů ve výrobku se dosahuje tvarem a vnitřními hranami dutiny formy a spolupracující odstranitené přepážky.

Podstatnou nevýhodou dosud používaných postupů dvoubarevného vstřikování termoplastů a to zejména u tupých spojů však je, že tavenina materiálu druhé části výrobku se musí spojit s již ztuhlým materiálem na povrchu první části výrobku, čímž nemůže vzniknout dokonale pevný spoj. Z tohoto důvodu je velmi

-3·· *· « · · · • ♦ • · · • · · · ·

• · ·· • · · nevhodné, aby druhá část výrobku byla kolmá na část první, jako je tomu třeba u desky vyztužené žebry.

Odstranění uvedených problémů přináší předmět tohoto vynálezu.

Podstata vynálezu

Vynález se týká dvoubarevného vstřikování termoplastů nebo vstřikování výrobku ze dvou materiálů, které se mohou lišit barvou nebo jinými vlastnostmi.

Podstata vynálezu metody dvoubarevného vstřikování termoplastů spočívá v tom, že druhá část vstřikovaného výrobku je připojena k vystříknuté první části výrobku rychlým vstříknutím taveniny materiálu druhé části do dutiny formy druhé části dříve, než tavenina materiálu první části stačí ve své dutině formy zcela ztuhnout, čímž proud taveniny materiálu druhé části pronikne svým hydrodynamickým tlakem pod povrch první části a uvnitř ní se spojí s ještě neztuhlou taveninou materiálu první části výrobku.

Vstřikování výrobku metodou dle vynálezu tedy začíná tím, že nejdříve je do uzavřené formy, přesněji do její dutiny pro první část výrobku, vstříknut z jedné vstřikovací jednotky materiál první části výrobku. Tato dutina je přitom od dutiny formy pro druhou část výrobku oddělena odstranitelnou přepážkou.

V bezprostředním okolí rozhraní obou dutin je třeba formu intenzivně chladit, aby místo první části výrobku, kde se k ní má připojit druhá část výrobku, bylo přivedeno do stavu, kdy uvnitř na povrchu již mírně ztuhlého materiálu zbývá ještě neztuhlá tavenina. Po dosažení tohoto stavu se odstraní přepážka mezí oběma dutinami formy a z druhé vstřikovací jednotky se do dutiny pro druhou část výrobku, která je dosud prázdná, vstříkne materiál druhé části výrobku tak prudce, že její proud prorazí zatuhlý povrch první části a pronikne až k tavenině zbývající uvnitř. Po úplném ztuhnutí obou částí výrobku je možné formu otevřít a hotový výrobek z formy vyjmout.

-4• · · · • · · · • · • · · ·· ·· • 9 9

9 999

9 9 9 · • 9 9 9

99 99

Tvar a rozměry výrobku v místě spoje obou částí musí tedy umožnit proniknutí druhého materiálu do materiálu prvního a zajistit přitom, aby materiál první části mohl v místě spoje druhý materiál zcela obklopovat. To lze dosáhnout dostatečným dimenzováním první části výrobku v místě spoje.

Potřebné vstřikovací teploty a tlaky mají přitom běžné hodnoty, v souladu s doporučeními výrobce použitých materiálů. Metoda dle vynálezu tedy nevyžaduje použití neobvyklých hodnot parametrů vstřikovacího procesu.

Pokud je k dispozici vstřikovací stroj s více než dvěma vstřikovacími jednotkami, lze tentýž postup opakovat u téhož výrobku postupně vícekrát a vyrábět tak vícebarevné výrobky, nebo výrobky z více materiálů.

Zařízením potřebné k provádění metody dle vynálezu je forma s dutinou pro první část výrobku a s dutinou pro druhou část výrobku, sestávající z tvárníku, tvárnice, odstranitelné přepážky mezi oběma dutinami, která může mít podobu např. posuvné vložky, ve své jedné krajní poloze těsně uzavírající dutinu pro první část výrobku a ve své druhé krajní poloze uzavírající prostor vzniklý spojením obou řečených dutin, obsahuje dále též dutiny vtokové soustavy a chladicí kanály, umístěné v bezprostřední blízkosti rozhraní dutin určených pro vstřik první části a druhé části výrobku.

Metoda ani potřebné zařízení, tzn. výše uvedená forma, nevyžaduje pro provádění metody dle vynálezu žádný speciální vstřikovací stroj. Dostačující je běžný vstřikovací stroj s více vstřikovacími jednotkami. Metoda dle vynálezu přináší podstatné zlepšení pevnosti spoje obou materiálů s definovaným rozhraním obou barev, aniž by bylo nutné používat mechanických zámků. Protože dochází k bezprostřednímu styku tavenin obou materiálů, spoj je mnohem pevnější, než u dosavadních spojů, kdy materiál druhé části se spojuje s již ztuhlým povrchem první části.

Metoda tak umožňuje zhotovovat dvoubarevné nebo vícebarevné i silově namáhané termoplastové výrobky, u nichž část z odlišného

-5·· ·· · · ·· ·· ···· ·· ·· ··· • · · · ····· • ·· · 9 9 9 9 9 9

9 · · ····

9999 9999 999 999 99 99 materiálu je pevně napojena na předchozí část šikmo nebo kolmo, což je typické např. pro výztužná žebra.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresů, znázorňujících jedno z jeho možných provedení:

Na obr. 1 je znázorněn dvoubarevný výrobek (1) ve stavu před odstraněním vtoků

Na obr. 2 je znázorněna forma (2)

Na obr. 3 je znázorněna posuvná vložka (24)

Na obr. 4 je znázorněn detail B z obr. 2 příčného řezu formou (2) s posuvnou vložkou (24) v zasunuté poloze

Na obr. 5 je znázorněn detail B z obr. 2 příčného řezu formou (2) s posuvnou vložkou (24) ve vysunuté poloze

Na obr. 6 je znázorněn detail výrobku (1) při pohledu z boku v místě spoje obou částí výrobku (1)

Příklad možného provedení vynálezu

Praktické použití vynálezu lze demonstrovat na výrobě dvoubarevného výrobku 1 ze dvou termoplastických materiálů na bázi polypropylénu, z nichž první je bílý a druhý je černý. Jak je zřejmé z obr. 1, kde je znázorněn výrobek 1 včetně vtoků, výrobek má podobu dvakrát zalomené desky tl. 3 mm, jejíž první část 11 je bílá a je spojena s černou druhou částí 12 právě v místě jednoho ze zalomení, které je znázorněno i na obr. 6. Zesílený okraj první části 11 výrobku 1 v místě spoje s druhou částí 12 má tloušťku 6 mm, tedy značně větší než zbytek výrobku. Tvar a rozměry výrobku 1 v místě spoje obou materiálů musí totiž umožnit nejen proniknutí druhého materiálu do materiálu první části výrobku, ale také zajistit, aby jej materiál první části 11 mohl v místě spoje zcela obklopovat.

• 4

-6«· 44 • 4 · · • 4 • 4 4 *4

4 4 4 4 4 4 4 4

4 4 4

4 4 4

Výrobek 1 je vyráběn metodou dle vynálezu tak, že nejdříve je do uzavřené formy 2, přesněji do dutiny pro první část 11 výrobku £ vstříknuta tavenina bílého materiálu. Tato dutina je přitom od dutiny pro druhou část 12 výrobku £ oddělena posuvnou přepážkou 24, která je zasunuta do své jedné krajní polohy, takže dosedá až na výstupek 26 tvárnice 22, vytvářející na výrobku 1 přechodovou drážku a dokonale dutinu utěsňuje.

V bezprostředním okolí budoucího spoje obou částí výrobku je třeba tvárník 21 i tvárnici 22 intenzivně chladit chladicími kanály 25, aby okraj bílé první části 11 výrobku £ byl přiveden do stavu, kdy uvnitř něho zbývá ještě neztuhlá tavenina. Po dosažení tohoto stavu se posuvná přepážka 24 mezi oběma dutinami formy 1 vysune, čímž se obě dutiny spojí, a do druhé dutiny se vstříkne černý materiál druhé části 12 výrobku 1 tak prudce, aby její proud prorazil zatuhlý povrch bílé první části 11 a pronikl tak až k tavenině zbývající uvnitř, kde se spojí s bílým materiálem. Po spolehlivém ztuhnutí obou částí výrobku 1 je možné formu 2_ otevřít a hotový výrobek 1 vyjmout.

Vstřikovací teploty a tlaky mají přitom následující typické hodnoty, ležící v rozsahu hodnot doporučených výrobcem vstřikovaných termoplastických materiálů:

Teplota taveniny bílého materiálu je 240 °C, teplota taveniny černého materiálu je 230 °C, čas plastifikace bílého materiálu je 3 s, čas plastifikace černého materiálu je 3 s, vstřikovací čas bílého materiálu je 1,5 s, vstřikovací čas černého materiálu je 1 s, vstřikovací tlak bílého materiálu je 240 bar, vstřikovací tlak černého materiálu je 250 bar, dotlak čas/tlak prvního materiálu jsou 3 s/200 bar, dotlak čas/tlak druhého materiálu jsou 4 s/230 bar, čas chlazení výrobku (1) je 5 s.

Zařízením potřebným k provádění metody dle vynálezu je forma 2, znázorněná v příčném řezu na obr. 2, s dutinou pro první část 11 výrobku las dutinou pro druhou část 12 výrobku 1, sestávající z tvárníku 21, tvárnice 22, odstranitelné přepážky mezi oběma dutinami, která může mít podobu např. posuvné vložky 24, ve své

·» ·· • * » • » «·» • · » · · • · · * • · · · · jedné krajní poloze těsně uzavírající dutinu pro první část 11 výrobku 1 a ve své druhé krajní poloze uzavírající prostor vzniklý spojením obou řečených dutin, obsahuje dále též dutiny vtokové soustavy a chladicí kanály 25, umístěné v bezprostřední blízkosti rozhraní dutin určených pro vstřik první části 11 a druhé části 12 výrobku 1.

Jak je zřejmé z obr. 2, 4 a 5, odstranitelná přepážka mezi oběma dutinami je realizována posuvnou vložkou 24. Ve své první krajní poloze, kdy uzavírá dutinu pro první část 11 výrobku 1, dosedá na výstupek 26 protilehlé stěny dutiny druhé části 12 výrobku 1, sloužící zároveň k vytvoření oddělovací drážky na pohledové straně výrobku 1.

Chladicí kanály 25 o průměru 15 mm se u této formy 2 nacházejí ve vzdálenosti min. 15 a 22 mm od stěny dutiny v místě zesíleného okraje první části 11 výrobku 1, tedy v místě, kde ve formě 2_ vzniká spoj obou částí výrobku. Tato vzdálenost se osvěčila jako optimální pro dosažení správné rychlosti chlazení v tomto místě.

Jak je znázorněno na obrázcích 2, 4 a 5, je v tomto případě u tohoto místa se ve formě nalézá též pevná vložka 23 nožovitého tvaru, jejíž výměnou lze měnit rozměry a tvar zesíleného okraje první části výrobku.

Jak je zřejmé z obr. 6, černý materiál druhé části 12 výrobku, proniklý do zesíleného okraje první části 11 výrobku, tvoří v něm jakýsi kořen, zasahující hluboko do materiálu první části 11 výrobku. Druhá část 12 je tak vlastně pevně vetknuta do první části 11. Protože zde dochází k bezprostřednímu styku tavenin obou materiálů, spoj je mnohem pevnější, než tomu může být u dosavadních spojů. To je mimořádně výhodné právě u takovéhoto silově namáhaného výrobku, u nichž druhá část 12 černé barvy musí být napojena na první část 11 bílé barvy šikmo nebo kolmo.

-8*· « · 99

9 9 9 99 99 9 9 9

9 9 9 9 9 99* • 9 9 · 9 4 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9

9999 9999 999 999 99 ·9

Průmyslová využitelnost

Vynález je určen pro výrobu dvoubarevných a vícebarevných výrobků z termoplastů, u nichž spojení částí různých barev musí být pevné a přitom viditelné rozhraní barev musí být přesné.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Metoda dvoubarevného vstřikování termoplastů vyznačující se tím, že druhá část (12) vstřikovaného výrobku (1) je připojena k již vystříknuté první části (11) výrobku (1) rychlým vstříknutím taveniny materiálu druhé části (12) do dutiny formy (2) druhé části (12) ještě dříve, než tavenina materiálu první části (11) stačí ve své dutině formy (2) zcela ztuhnout, takže proud taveniny materiálu druhé části (12) pronikne svým hydrodynamickým tlakem pod povrch první části (11) a tam uvnitř se spojí s ještě neztuhlou taveninou materiálu první části (11) výrobku (1).
2. 2. Metoda dle nároku 1 vyznačující se tím, že zesílený okraj první části (11) výrobku (1) v místě spoje s druhou částí (12) výrobku (1) má tloušťku zhruba dvojnásobnou než zbytek první části (11).
3. 3. Zařízení pro provádění metody dle nároku 1 vyznačující se tím, že forma (2) s dutinou pro první část (11) výrobku (1) a s dutinou pro druhou část (12) výrobku (1), sestává z tvárníku (21), tvárnice (22), posuvné vložky (24) tvořící odstranitelnou přepážku mezi oběma dutinami, ve své jedné krajní poloze těsně uzavírající dutinu pro první část (11) výrobku (1) a ve své druhé krajní poloze uzavírající prostor vzniklý spojením obou řečených dutin, obsahuje též dutiny vtokové soustavy a chladicí kanály (25), umístěné v bezprostřední blízkosti rozhraní dutin určených pro vstřik první části (11) a druhé části (12) výrobku (1).
4. 4. Zařízení dle nároku 3 vyznačující se tím, že jeden chladicí kanál (25) je veden v tvárníku (21) podél rozhraní dutin určených pro vstřik první části (11) a druhé části (12) výrobku (1) ve vzdálenosti 15 až 30 mm od tohoto rozhraní.
5. 5. Zařízení dle nároku 3 vyznačující se tím, že jeden chladicí kanál (25) je veden v tvárnici (22) podél rozhraní dutin určených pro vstřik první části (11) a druhé části (12) výrobku (1) ve vzdálenosti 15 až 30 mm od tohoto rozhraní.

   _Λ · ·· ·· · ·· * ·· · · · • · ♦ · ·ζ · · ♦·« • * ····* • ·· 1 ϊ···· ,ϊ,. ..........

   -106. Zařízení dle nároku 3 vyznačující se tím, že na stěně dutiny pro druhou část (12) výrobku (1), nalézající se na tvárnici (22) těsně u okraje dutiny pro první část (11) výrobku (1) podél celé délky rozhraní obou dutin je výstupek (26), sloužící k vytvoření oddělovací drážky na pohledové straně výrobku (1).