FI92300B - Menetelmä polypropeenivaahtotuotteiden valmistamiseksi muotissa - Google Patents

Description

92300

Menetelmä polyoropeenivaahtotuotteiden valmistamiseksi muotissa

Esillä olevan keksinnön kohteena on vaahtomuovi-5 tuotteiden (joita tämän jälkeen kutsutaan 'vaahtotuotteik-si’) valmistus polypropyleenihartsista, jolloin näitä tuotteita voidaan käyttää lämpöeristiminä, iskuja vaimentavina pakkausmateriaaleina, uudelleenkäytettävinä säiliöinä, puskurien ydinmateriaaleina jne.

10 Polypropyleenistä valmistetuilla vaahtotuotteilla on erinomainen kestävyys kemikaalien ja lämmön vaikutusta vastaan, hyvä palautumiskyky puristuksen jälkeen jne. verrattuina polystyreenistä tehtyihin vaahtotuotteisiin. Lisäksi näillä vaahtotuotteilla on myös erinomainen lämmön-15 ja puristuskestävyys jne. myös polyetyleenistä valmistettuihin vaahtotuotteisiin verrattuna, niin että niitä voidaan käyttää laajalti iskuja vaimentavina pakkausmateriaaleina, uudelleenkäytettävinä säiliöinä, puskurien ydinmateriaaleina jne. Tällaisten polypropyleenivaahtotuotteiden 20 valmistamista varten tunnetaan seuraavat menetelmät.

(A) Menetelmä käsittäen esilaajennettujen polyole-fiinirakeiden käsittelyn paineenalaisella epäorgaanisella kaasulla rakeiden kyllästämiseksi tällä epäorgaanisella kaasulla, paineen vähittäisen keventämisen, rakeiden täy- 25 tön muottiin, joka kykenee sulkemaan mutta ei tiivistämään, rakeiden sisäisen paineen ollessa pidettynä arvossa 1,18 ik tai sitä suuremmassa arvossa, sen jälkeen tapahtuvan termisen sulatuksen höyryn tms. avulla muotin muotoa vastaavan muovatun tuotteen valmistamiseksi (US-patentti-30 julkaisu nro 3 953 558).

(B) Menetelmä käsittäen esilaajennettujen polyole-fiinirakeiden täytön muottiin, joka kykenee sulkemaan mutta ei tiivistämään, rakeiden termisen sulatuksen höyryn tms. avulla, muovatun tuotteen poistamisen muotista ja 35 lämpökovetuksen, muovatun tuotteen tilavuuden ollessa 70- 92300 2 110 % muotin tilavuudesta, muotin muotoa vastaavan muovatun tuotteen valmistamiseksi (US-patenttijulkaisu nro 4 631 159).

(C) Menetelmä käsittäen esilaajennettujen verkko-5 polyolefiinirakeiden puristamisen 80 prosenttiin tai vä hemmäksi raakarakeiden näennäisestä massatilavuudesta kaa-supaineen avulla, puristettujen rakeiden täyttämisen pu-ristusmuottiin ja termisen sulatuksen muotin muotoa vastaavan muovatun tuotteen valmistamiseksi (tarkastettu ja 10 julkaistu japanilainen patenttihakemus nro 33996/1978).

Edellä selostettu menetelmä (A) sisältää kuitenkin sen haitan, että alkuperäiset investointikustannukset tulevat suuriksi, koska epäorgaanisen kaasun avulla toimivan puristuskäsittelylaitteiston asennus on suurimittainen 15 toimenpide. Menetelmä (B) sisältää myös sen haitan, että muodoltaan monimutkaiset tuotteet tulevat ulkonäöltään huonommiksi painumien, pintaominaisuuksien jne. johdosta. Myöskään menetelmän (C) avulla valmistetut tuotteet eivät ole pintaominaisuuksiltaan ja mittatarkkuudeltaan tyydyt-20 täviä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota käyttöön menetelmä polypropyleenistä tehtyjen vaahtotuot-teiden valmistamiseksi, joilla on hyvä mittatarkkuus ja erinomainen sulatusteho, hyvät pintaominaisuudet ja korkea ‘ 25 tuottavuus.

Esillä olevan keksinnön muut tarkoitukset ja edut käyvät ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta selostuksesta.

Esillä olevan keksinnön tekijät ovat tällaisten käytännön tilanteiden laajojen tutkimusten perusteella 30 havainneet, että säätämällä huippusulatuslämmön arvo QH

(huippusulatusalueelta määritetty lämpömäärä) propyleeni-hartsin esilaajennettujen rakeiden kahden sulatuspiste-huipun lämpötilahuipussa olevan sulatuspisteen mittauksen perusteella differentiaalisen pyyhkäisykalorimetrian 35 avulla (jota tämän jälkeen kutsutaan DSC-menetelmäksi) n 3 92500 tietylle alueelle, sekä säätämällä myös esilaajennettujen rakeiden puristusnopeus tietylle alueelle, voitaisiin edellä mainitut ongelmat välttää esillä olevan keksinnön mukaisella tavalla.

5 Piirustuksissa kuvio 1 esittää graafisesti esillä olevan keksinnön mukaisten propyleenihartsista valmistettujen rakeiden käyrää, joka on saatu esimerkin 2 yhteydessä DSC-menetelmän avulla suoritetun mittauksen välityksellä, tämän käyrän esittäessä korkean lämpötilan puolella 10 olevaan sulamispisteeseen perustuvan huippusulatuslämpö- määrän määrittämisen. Kuvio 2 esittää DSC-käyrää esillä olevan keksinnön mukaisesti DSC-menetelmän yhteydessä käytetyn propyleenihartsin sulamispisteen TM mittaus-esimerkistä. Kuvio 3 esittää kaavamaisesti esillä olevan 15 keksinnön toteuttamista varten tarkoitetun laitteen sovel-lutusmuotoa.

Esillä oleva keksintö kohdistuu polypropyleenihart-sista tehtyjen vaahtotuotteiden valmistusprosessiin, joka käsittää esilaajennettujen polypropyleenihartsirakeiden 20 puristamisen kaasupaineen alaisina, puristettujen rakeiden täytön muottiin, joka kykenee sulkemaan mutta ei tiivistämään, muotin kaasunpoiston ja rakeiden kuumennuksen ja sulatuksen höyryllä, jolloin saadaan tulokseksi muotin muotoa vastaava muotitettu tuote, esillä olevan keksinnön ol-25 lessa tunnettu siitä, että polypropyleenihartsista tehdyillä esilaajennetuilla rakeilla on kaksi sulamispistettä differentiaalisen pyyhkäisykalorimetrian avulla mitattuna ja että kahden sulamispistehuipun korkean lämpötilan huipussa olevaan sulamispisteeseen perustuva huippusulatus-30 lämpömäärä QH on 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g), ja että esilaajennettujen rakeiden puristusaste välittömästi ennen höyrykuumennusta on 10-60 % alkuperäisiin esilaajennettui-hin rakeisiin verrattuna.

Esimerkkeinä esillä olevan keksinnön yhteydessä 35 käyttöön soveltuvista propyleenihartseista voidaan mainita 92300 4 propyleenihomopolymeeri, etyleenipropyleeni-satunnaisko-polymeeri, etyleenipropyleeni-segmenttikopolymeeri, pro-pyleenivinyylikloridikopolymeeri, propyleenibuteenikopoly-meeri, propyleenimaleiinianhydridikopolymeeri jne. Suosi-5 teltavimpia ovat stereosäännöllisen polymerisaation avulla valmistetut hartsit. Näitä polymeerejä voidaan käyttää yksittäin tai kahden tai useamman polymeerien yhdistelmänä.

On suositeltavaa, että nämä propyleenihartsit ovat 10 silloittamattomassa tilassa, mutta ne voivat olla myös silloitettuja peroksidien tai säteilyjen jne., vaikutuksesta. Näitä hartseja voidaan lisäksi käyttää seoksena muiden lämpökovettuvien hartsien kanssa, joita voidaan sekoittaa ja käyttää, kuten esimerkiksi tiheydeltään al-15 haisen polyetyleenin, suoraketjuisen tiheydeltään alhaisen polyetyleenin, polystyreenin, polybuteenin, ionomeerien jne. kanssa siinä määrin, etteivät propyleenihartsin ominaisuudet vahingoitu. Jos esimerkiksi tiheydeltään alhaista polyetyleeniä, suoraketjuista tiheydeltään alhaista 20 polyetyleeniä, polybuteenia, ionomerejä jne. käytetään yhdistelmässä, on suositeltavana määränä 5-20 paino-osaa, ja polystyreeniä käytettäessä yhdistelmässä, suositeltavan määränä on 5-10 paino-osaa propyleenihartsin 100 paino-osaan verrattuna.

25 Hyvää esilaajennuksen käyttöä varten nämä propy leenihartsit yleensä sulatetaan ja valmistetaan sopivaan raemuotoon, kuten lieriömäisiksi, soikeiden lieriöiden muotoisiksi, pallomaisiksi, kuutiomaisiksi, suorakulmaisiksi jne. rakeiksi käyttäen suulakepuristinta, vatkain-30 ta, Banbury-sekoitinta, telaa jne. siten, että keskimääräiseksi raeläpimitaksi tulee 0,1-10 mm, sopivimmin 0,7-5 mm.

Esillä olevan keksinnön mukaiset esilaajennetut rakeet ovat esilaajennettuja polypropyleenirakeita, joilla 35 on kaksi sulamispistettä DSC-menetelmän avulla mitattuna, 92300 5 joiden pisteiden välillä korkean lämpötilan puolella olevaan sulamispisteeseen perustuvan huippusulatuslämmön QH määrä on 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g), sopivimmin 0,5-3,0 kal/g (2,09-12,56 I/g).

5 Edellä selostetun kahden sulamispisteen välillä ei ole mitään erityistä rajoitusta, mutta on kuitenkin suositeltavaa, että näiden kahden sulamispisteen välinen ero on 15-25°C sen johdosta, että sulatus tapahtuu helposti valmistuksen ollessa suoritettuna kuumennuksen alaisena. Mo-10 lempien sulamispisteiden välinen ero on vaihteleva riippuen hartsin molekyylirakenteesta, hartsin lämpöhysteree-sistä, paisutusaineen määrästä, laajennuspaineesta jne., laajennuksen korkean lämpötilan puolella kuitenkin lisätessä näiden sulamispisteiden välistä eroa. Sulamispiste 15 matalan lämpötilan puolella on lisäksi yleensä alueella 125-155°C ja korkean lämpötilan puolella yleensä alueella 145-175°C, näiden arvojen vaihdellessa käytetyn propylee-nihartsin laadusta riippuen.

Esilaajennettujen propyleenihartsirakeiden valmis-20 tuksessa, näiden rakeiden huippusulatuslämpömäärän QH ollessa 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g) edellä selostetulla tavalla, ei ole mitään erityistä rajoitusta itse prosessin suhteen; esimerkiksi voidaan käyttää prosessia, joka käsittää haihtuvan paisutusaineen yhdistämisen propyleeni-25 hartsirakeisiin paineastiassa, rakeiden hajottamisen vedessä samalla hämmentäen, tämän dispersion kuumentamisen määrättyyn laajennuslämpötilaan paineen alaisena ja vesipitoisen dispersion tämän jälkeen tapahtuvan tyhjentämisen matalapaineiselle tai vastaavalle alueelle. Huippusulatus-30 lämmön määrä QH vaihtelee hartsin molekyylirakenteesta jne. riippuen, mutta korkea laajennuslämpötila johtaa kuitenkin yleensä pieneen lämpömäärään QH.

Kun propyleenihartsirakeiden sulamispiste asetetaan arvoon TM °C tässä prosessissa, voidaan esillä olevan kek-35 sinnön esilaajennetut rakeet helposti valmistaa säätämällä laajennuslämpötila yleensä alueelle (TM - 4) - (TM + 10)°C.

6

9ζόϋ O

Syynä siihen, miksi laajennuslämpötila asetetaan kuvatunlaiselle alueelle, on se, että lämpötila voidaan valita sopivalla tavalla propyleenihartsin laadusta, käytetyn paisutusaineen määrästä, esilaajennettujen rakeiden 5 laajennussuurennuksesta jne. riippuen.

Esimerkkeinä haihtuvista paisutusaineista, jotka voidaan yhdistää esillä olevan voidaan mainita alifaatti-set hiilivedyt, kuten propaani, butaani, pentaani, heksaa-ni jne.; alisykliset hiilivedyt, kuten syklopentaani, syk-10 lobutaani jne.; halogenoidut hiilivedyt, kuten trikloo- rimonofluorimetaani, dikloridifluorimetaani, diklooritet-rafluorietaani, triklooritrifluorietaani, metyylikloridi, etyylikloridi jne. Näitä paisutusaineita voidaan käyttää erikseen tai kahden tai useamman aineen yhdistelmänä. Ei 15 ole olemassa mitään rajoituksia käytettävän määrän suhteen, mutta paisutusaineen sopiva käyttö riippuu kuitenkin esilaajennettujen propyleenirakeiden halutusta määrästä, paisutusaineen määrän ollessa yleensä 5-50 paino-osaa propyleenihartsin 100 paino-osaan verrattuna.

20 Kuvatunlaista vesipitoista dispersiota valmistet taessa voidaan käyttää dispersioaineita, kuten esimerkiksi kalsiumtertiaarifosfaattia, emäksistä magnesiumkarbonaattia, emäksistä sinkkikarbonaattia, kalsiumkarbonaattia jne., pientä määrää pinta-aktiivisia aineita, esimerkiksi 25 natriumdodekyylibentseenisulfonaattia, natrium n-parafii-nisulfonaattia, natrium α-olefiinisulfonaattia jne.

Tällaisen dispersioaineen tai pinta-aktiivisen aineen määrä riippuu sen laadusta, esilaajennettujen rakeiden laadusta ja niiden käyttömäärästä jne. ollen kuitenkin 30 yleensä 0,2-3 paino-osaa dispersioaineen yhteydessä ja 0,1 paino-osaa pinta-aktiivisen aineen yhteydessä 100 paino-osaan vettä verrattuna.

Edelleen on suositeltavaa, että haihtuvaa paisutus-ainetta sisältävää propyleenihartsia lisätään yleensä 20-35 100 paino-osaa 100 paino-osaan vettä veden dispersiokyvyn pitämiseksi hyvänä.

Il 92300 7 Tällä tavoin valmistettua vesipitoista dispersiota kuumennetaan paineenalaisena, minkä jälkeen se tyhjennetään läpimitaltaan 2-10 mm olevan aukon kautta matalapai-neiselle alueelle esi laajennettujen propyleenihartsirakei-5 den esilaajentamiseksi, jolloin saadaan tulokseksi esillä olevan keksinnön mukaiset esilaajennetut propyleenihartsi-rakeet.

Kuvtatunlainen vesipitoinen dispersio kuumennetaan laajennuslämpötilaan paineenalaisessa astiassa edellä se-10 lostetulla tavalla, jolloin kuumennuslämpötilaa ei kuitenkaan voida ensisijaisesti määrittää, koska se vaihtelee käytetyn propyleenihartsin laadusta riippuen, jolloin haluttujen esilaajennettujen propyleenihartsirakeiden huip-pusulatuslämpömäärän QH arvo DSC-menetelmän mukaisesti 15 mitattuna sulamispisteeseen korkean lämpötilan puolella perustuen valitaan rajoissa 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g); jolloin kuitenkin edellä selostetulla tavalla kun käytettyjen esilaajennettujen propyleenihartsirakeiden DSC-menetelmän avulla mitattu sulamispiste asetetaan ar-20 voon TM°C, valitaan kuumennuslämpötila lähes alueelta (TM - 4) - (TM + 10)°C. Toisaalta paine valitaan pääasiassa määritetyn laajennussuurennoksen perusteella, kuitenkin yleensä arvoon 10-50 kg/cm2-G.

Ei ole olemassa mitään erityistä rajoitusta kuva-25 tunlaisen paineastian suhteen, vaan mitä tahansa astiaa voidaan käyttää, kunhan se vain kestää edellä selostettua painetta ja lämpötilaa. Erityisenä esimerkkinä tällaisesta paineastiasta voidaan mainita autoklaavityyppinen paineastia.

30 Esillä olevan keksinnön mukaista DSC-menetelmää selostetaan seuraavassa.

Mittauslaitteina voidaan mainita tavalliset differentiaaliset pyyhkäisykalorimetrit, esimerkiksi Malli DSC-2, valmistajana Perkin-Elmer Co., Ltd., Malli TAS-100, 35 valmistajana Rigaku Denki K.K. jne.

92300 8

Propyleenihartsirakeiden sulamispiste TM°C ja niiden korkean lämpötilan puolella olevaan sulamispisteeseen perustuva huippusulatuslämpömäärä QH mitataan lämpötilan kohoamisnopeudella 10°C/min käyttäen kuvatunlaista mittaus-5 laitetta 1-10 mg propyleenihartsiraenäytteissä.

Kuvio 2 esittää esimerkkiä, jossa TM mitataan pro-pyleenietyleeni-hajakopolymerin yhteydessä, jonka etylee-nipitoisuus on 3,3 %. Kuvio 1 esittää esimerkkiä korkean lämpötilan puoleiseen sulamispisteeseen perustuvasta esi-10 laajennettujen rakeiden huippusulatuslämpömäärän QH mit tausmenetelmästä esimerkin 2 yhteydessä saatuihin esilaa-jennettuihin propyleenihartsirakeisiin verrattuna käyttäen kuvion 2 mukaista propyleenihartsia. Suora linja lämpömäärän QH määritystä varten saadaan vetämällä tangentti sii-15 tä kohdasta, jossa käyrän dervaatti saa arvon 0 matalan lämpötilan puoleisen huipun ja korkean lämpötilan puoleisen huipun välissä kohtaan asti, jossa korkean lämpötilan puoleinen huippu päättyy.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä käytettyjen esi-20 laajennettujen propyleenihartsirakeiden huippusulatusläm pömäärä QH on suuruudeltaan 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g), sopivimmin 0,5-3,0 kal/g (2,09-12,56 I/g). Arvon ollessa alle 0,3 kal/g (1,26 I/g) tulee muovatun tuotteen mittakutistuma (painuma) suureksi. Lisäksi lämpömäärän QH 25 ylittäessä arvon 3,5 kal/g (14,65 I/g) huononevat muotite-tun tuotteen pinta-ominaisuudet ja samalla sisäinen sula-tettavuus huononee, jolloin kuumennuslämpötilaa on nostettava, mikä johtaa pitkään muotitusaikaan.

Tällä tavoin valmistetut esilaajennetut rakeet ase-30 tetaan paineastiaan ja puristetaan kaasupaineen avulla.

Sen jälkeen kun esilaajennetut rakeet on täytetty muottiin, joka voidaan sulkea mutta ei tiivistää, kaasun liikemäärä poistetaan muotista. Tässä tapauksessa esilaajen-nettujen rakeiden puristusmäärä on suuruusluokkaa 10-60 %. 35 Vaikka ei ole olemassa rajoituksia muotin täyttömenetelmän li 92300 9 suhteen esilaajennettujen rakeiden muovatusta varten, helpottaa seuraavassa selostettu menetelmä ulkonäöltään jne. korkealaatuisten vaahtotuotteiden valmistusta.

Menetelmä käsittää paineastiaan puristettujen esi-5 laajennettujen rakeiden, paineastian paineen ollessa pääasiassa sama kuin muovatusta varten tarkoitetussa muotissa (yhtäläisten paineolosuhteiden alaisena), johtamisen muottiin käyttämällä yhteistä syöttölaitetta rakeiden muovatusta varten. Kun muotti on täytetty esilaajennetuil-10 la rakeilla, täyttökaasun (tavallisesti ilman) virtaus lopetetaan muottiin ja syöttölaitteessa olevat ylimääräiset esilaajennetut rakeet palautetaan paineastiaan (tätä vaihetta kutsutaan ("takaisinpuhallukseksi" ). Siten muotti on sopivalla tavalla täytetty puristetuilla esilaajenne-15 tuilla rakeilla, joita ei ole liikaa tai liian vähän. Täytön jälkeen syöttölaitteen mäntä suljetaan ja ylimääräinen kaasu poistetaan muotista. Tämän jälkeen esilaajennetut rakeet kuumennetaan ja sulatetaan höyryn avulla muotin muotoa vastaavan tuotteen valmistamiseksi. Muovattu tuote 20 otetaan pois muotista ja kovetetaan ja lämmitetään tavanomaiseen tapaan polypropyleenistä tehdyn vaahtotuotteen aikaansaamiseksi.

Seuraavassa selostetaan esillä olevan keksinnön erästä sovellutusmuotoa kuvioon 3 viitaten.

25 Ensiksi esilaajennetujen rakeiden syöttölinjasta (14) tulevat esilaajennetut propyleenihartsirakeet syötetään paineastiaan (12) ja paineilmaa johdetaan painejoh-dosta (13) paineastian (12) paineen nostamiseksi ennalta määrätylle tasolle. Sen jälkeen ontelon (1) ja sydämen (2) 30 sisältävä muotti (3), joka kykenee sulkemaan mutta ei tiivistämään, täytetään puristetuilla esilaajennetuilla rakeilla syöttölaitteen (7) välityksellä.

Muotti (3) ja paineastia (12) liitetään sitten pai-neentasausjohtoon (15), jolloin niissä molemmissa oleva 35 paine pidetään samana, joskin epätarkasti.

10 *ζ5ΰ0

Tapa, jolla muotti täytetään esilaajennetuilla rakeilla syöttölaitetta (7) käyttäen on periaatteeltaan sama kuin tavallisen raemuovatusmenetelmän yhteydessä ja, kuten kuviosta näkyy, kun mäntä (8) on avoinna, täyttöilma (10) 5 syötetään muottiin (3) ilmasuuttimen (9) kautta, jolloin paineletkussa (11) oleva paine alenee edellä mainitun täyttöilmavirtauksen johdosta alle ilmakehäpaineen, ja esilaajennetut rakeet alkavat virrata muottiin (3) ilma-suuttimesta (9) suihkutetun ilmavirran kuljettamina. Muo-10 tin (3) seinissä on useita pieniä reikiä (4), jotka läpäisevät ilmaa tai höyryä, mutta eivät esilaajennettuja rakeita, joten täyttöilmaa johdetaan paineentasausjohtoon (15) näiden pienten reikien (4) kautta. Jos ilman paine on paineensäätöventtiilin (16) säätämän tason yläpuolella, 15 johdetaan ylimääräinen ilma pois paineentasausjohdossa (15) olevan sulkuventtiilin (17) kautta, jolloin paine pidetään täytön aikana ennalta määrätyllä tasolla järjestelmässä. Kun muotti (3) täytetään esilaajennetuilla rakeilla loppuun asti, lakkaa täyttöilman (10) virtaus ja 20 ilma alkaa virrata takaisin kohti paineastiaa (12) yhdessä ylimääräisten esilaajennettujen rakeiden kanssa. Siten muotti täytetään sopivasti esilaajennetuilla rakeilla, joita ei ole liikaa eikä liian vähän. Muotin (3) ollessa täytettynä esilaajennetuilla rakeilla, mäntä (8) sulkeu-25 tuu, liikapaine poistetaan (tavallisesti tyhjennysventtii-lit (5) ja (6) avataan paineen saattamiseksi ilmakehäpai-neeseen), ja samalla tavoin kuin raemuovatusmenetelmän yhteydessä yleensä, höyryä johdetaan muottiin (3) höyry-johdon (18) kautta esilaajennettujen rakeiden kuumentami-30 seksi, esilaajennettujen rakeiden annetaan vaahtoutua ja sulaa yhteen ja vaahtotuote otetaan pois muotista (3) jäähdytysvesijohdon (ei näy) avulla suoritetun vesijäähdytyksen jälkeen.

Kuvatunlaisten esilaajennettujen rakeiden puristus-35 aste määritetään seuraavasti.

11

92'όίι O

Puristusaste merkitsee arvoa, joka saadaan jakamalla kuvatunlaiseen muottiin ilmakehäpaineen alaisena laajennetun styrolin jne. yhteydessä käytetyn syöttölaitteen avulla täytettyjen esilaajennettujen polypropyleenirakei-5 den paino sillä painolla, joka esilaajennetuilla rakeilla on ylimääräisen kaasun poistamisen jälkeen muotista kuvatunlaisen puristustäytön jälkeen, ja tämä aste saadaan seuraavasta yhtälöstä: 10 Puristusaste (%) = esilaajennettujen rakeiden paino ilmakehäpaineessa suoritetun täytön aikana 1 - - x 100 esilaajennettujen rakeiden paino 15 puristustäytön aikana

Jos mainittu puristusaste alittaa arvon 10 %, huononevat muovatun tuotteen pintaominaisuudet ja painumia tai kutistumia pyrkii tapahtumaan. Jos taas puristusaste 20 ylittää arvon 60 % sisäinen yhteensulatus huononee, jolloin muovatusaika pitenee ja samalla muovatuskoneen, muotin jne. painevoima kasvaa, mikä ei ole taloudellisesti edullista.

Esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa 25 yksityiskohtaisemmin oheisiin esimerkkeihin, vertailuesi- merkkeihin ja malliesimerkkeihin viitaten, joiden ei kuitenkaan katsota rajoittavan näitä esimerkkejä. Esimerkit 1-13, vertailuesimerkit 1-8 ja malliesimerkit 1 ja 2.

Paineastiaan täytettiin 100 osaa etyleenipropylee-30 ni-satunnaiskopolymeerirakeita (valmistaja Sumitomo Chemi cal Co., Ltd., tuotenimellä "NOBLEN", etyleenipitoisuus 3,3 painoprosenttia, yhden rakeen painon ollessa noin 1,8 mg, sulamispiste TM 143,5°C DSC-menetelmän mukaisesti mitattuna), 20-35 osaa diklooridifluorimetaania, 1,5 osaa 35 jauhemaista emäksistä kalsiumtertiaarifosfaattia ja 0,006 osaa natrium n-parafiinisulfonaattia dispergoivina aineina sekä 300 osaa vettä, minkä jälkeen suoritettiin kuumennus 92300 12 ennalta määrättyihin lämpötiloihin. Astiassa oli tässä tapauksessa noin 17-30 kg,/cm2-G paine. Astiassa olevan paineen ollessa pidettynä arvossa 17-31 kg,/cm2-G ja diklori-difluorimetaania puristettaessa avattiin paineastian ala-5 osassa olevan venttiili ja vesipitoinen dispersio poistettiin aukkolevyn kautta, jonka aukon lämpimitta oli 4 mm ilmakehäpaineessa esilaajennuksen suorittamiseksi, jolloin tulokseksi saatiin laajennussuuruudeltaan 9,5-50 kertaiset esilaajennetut rakeet.

10 Kunkin tällä tavoin saadun esilaajennetun rakeen huippusulatuslämpömäärä QH, joka perustuu korkean lämpötilan puoleiseen sulamispisteeseen ja on mitattu DSC-mene-telmän avulla, on esitetty taulukossa 1. Esimerkkien ja vertailuesimerkkien yhteydessä muovatut tuotteet on val-15 mistettu asettamalla esilaajennetut rakeet paineastiaan, puristamalla rakeita ilmanpaineen alaisina, täyttämällä rakeiden avulla lohkomuotti, jonka mitat ovat 290 x 270 x 50 mm, erilaisina puristusasteina ja kuumentamalla rakeet noin 6,0 - 2,0 kg/cm2-G höyrynpaineessa.

20 Tällä tavoin valmistettujen muovattujen tuotteiden fyysisten ominaisuuksien selvillesaamiseksi kunkin muovatun tuotteen sulatusaste, mittakutistuma ja pinnan laatu arvioitiin seuraavassa selostettujen menetelmien avulla. Tulokset on esitetty taulukossa 1. Taulukossa 1 on myös 25 esitetty höyrynpaine kuumennus- ja muovatusjaksoa varten muovatuksen yhteydessä.

Malliesimerkkien yhteydessä muovatut tuotteet valmistettiin asettamalla esilaajennetut rakeet paineastiaan, rakeita puristettiin 70°C x 9 kg/cm2-G olevan ilman 30 avulla 120 minuutin ajan sisäisen paineen aikaansaamiseksi esilaajennettuihin rakeisiin, minkä jälkeen rakeet otettiin pois ilmakehäpaineen alaisina ja täytettiin kuvatunlaiseen muottiin sekä kuumennettiin noin 3,5 ja 2,0 kg/cm2-G paineessa olevan höyryn avulla. Fyysiset ym. omi-35 naisuudet on esitetty taulukossa 1.

Il 13 92όϋΰ

Vertailun vuoksi taulukossa on myös annettu rakeiden sisäiset paineet ennen rakeiden täyttöä muottiin. Sulatusaste:

Sen jälkeen kun muovatun tuotteen pintaan on veit-5 sen avulla tehty noin 5 mm syvyinen halkeama, muovattu tuote rikotaan tätä halkeamaa pitkin, rikotun osan poikkileikkaus tutkitaan ja murtuneiden rakeiden määrän ja rakeiden kokonaismäärän välinen suhde määritetään.

©: 80 % tai suurempi sulatusaste 10 0: 60-80 % sulatusaste Δ: 50-60 % sulatusaste X: alle 50 % sulatusaste

Muovatun tuotteen normaali, tyydyttävä sulatusaste on vähintään 60 %.

15 Mittakutistuma:

Muovatun artikkelin koko mitataan työntömitan avulla ja kutistumisaste lasketaan kyseisen muotin koon perusteella.

©: alle 2 % kutistuma 20 O: 2-3 % kutistuma Δ: 3-5 % kutistuma X: yli 5 % kutistuma Pinnan laatu:

Muovattujen tuotteiden pinnan laatu arvioidaan seu-25 raavasti: O: Pinnassa ei ole havaittavissa epätasaisuuksia ja rakeiden välisiä rakoja voidaan tuskin huomata.

Δ: Pinnassa ei ole havaittavissa epätasaisuuksia, mutta rakeiden väliset raot ovat selvästi näkyvissä. 30 X: Pinnassa on havaittavissa epätasaisuuksia ja rakeiden väliset raot ovat erittäin suuria.

» 92300

C

S3 000000000<]000χ000000000

•H <13 di «H

®©©©00©@®0©®®<]00χ<]0®χ©® 3 3 tn in <n

E

00©<i©@©00©©00©xx®®xx®©0

4J -H

1 4-1 4J

•H 3 Z -*

φ φ ( LOOLOCOCnOOO^COO-tfOOCO^mOOiCO^OtOO

•h iiS "riT c^oococoloudcx)^-··—'CO^-incncncoLOLouS-TrodcoLO

0c03»i ~ ^ N-con·» - ~ ~ ^ 3 3 3 3 3 Ό 2 4-» 4-> Ui c ^ ^ t t < ( t t t I ^ t t t t « I « t t < Γ3 LOOOU^O'.OuOOOOOOLTJOOOOOOOlOOO .uS "tn --«^OLncoouOLO-^^-tfn—«co.—<«—« o co o co co o o O -* ~ 3 <Ö ' S “ ^ ^ '

COCOCOCsiCOCOC-OCNJC-JCOCOCQCOCOCOCO^COCOCOCO^CO

'~C --- >, u *“ >1 a» Ä * :0 c — O 1 _c -h t3 1 Λ£ I ro I Li^i^i^^<=?u-jU-5u-5C=>0>0>0^0>CDOOOOOO<r>UT)C3 3 lOLoaöoocjococococococococotoiöcvicD^^citoeoco

Zt C E υ 3 φ -H \ ro e w σ> E-* 3 _* jk: —· s <a w Φ

5C E 1C

•H Ή — - - w q - q; Cl, ^-s

JJ C

tn ai c .

tn <y ai * in — ^ c 3 dC <3 ·Η w 4-) ~ u :rc tn w u) co

*[J ooooooooooooooomcooomo^ «-J

3

JX COCOCO^H-^Tj-^^COCD^-tf-^COCO (O ^ t# I—I-H

. 3

1=2 J _ s s s s s s s s £ £ s s s s s s s s s s s s S

ra :£ ra-h >? ro oo (N co co m ra -h" co jo » c* <n (n o oo oo in o oo =o ® 50 3 g (C H ·—* *“· ^ iJ :0 ai :0 w

ro CL

fH E u £ X

3 :<0 O :<S O

tn h h l

4-1 I

a» -h i c m c c .* a> OJITJU uO LO lO U"3 U"3 o o o o o O O O LO LO tO UO O O O O LO o •ΓΊ U D <D .......................

TO 34J CncnoScr5oS<J)Cr)O^Cr>CnCOOOOCr>Cr>CDCT>Cr>CnC71Cr>CnCO

ro c tn tn h o ro -h—<,—<,—r—(Csjcocn »—«»—<»—« .—< co ·<-. c w tn 3 a> 3 U 4J TJ c —*coc3^ioaDr~oocn2!lH22i'~cv,co^,'loCi3t^co,“ ^

i-H

H -H I -H

^ ro v; .H -* I -id ^ I ί fH l -*

.HU U U f-T’·* H

tn <y Φ w ΛΙ a in i

W g > a; g__^ o E

15 9 23 ϋ ϋ

Taulukossa 1 ilmoitettujen tulosten perusteella on selvää, että polypropyleenistä tehtyjä vaahtotuotteitä, joilla on minimaalinen mittakutistuma (hyvä mittatarkkuus) ja erinomainen sulatusaste sekä pinnan laatu, voidaan val-5 mistaa korkealla tuottavuudella, kun niiden huippusulatus-lämpömäärä QH, joka perustuu korkean lämpötilan puoleiseen sulamispisteeseen ja on mitattu DSC-menetelmän avulla, on suuruusluokkaa 0,3-3,5 kal/g, esilaajennettujen rakeiden puristusasteen vaahdotusmuotin suhteen ollessa 10-60 %.

10 Esillä olevan keksinnön mukaisesti muotti täytetään esi-laajennetuilla rakeilla tavallisen raemuovatusmenetelmän tapaan, minkä jälkeen suoritetaan "takaisinpuhallus", joka mahdollistaa muotin asianmukaisen täytön, vaikka muotti olisikin muodoltaan erittäin monimutkainen, jolloin rakei-15 den määrä ei tule liian suureksi tai riittämättömäksi ja muovattu tuote on täysin tyydyttävä myös sen pinnan laadun suhteen syöttölaitteen läheisyydessä sekä myös sula-tettavuutensa osalta. Lisäksi, tavanomaisin prosesseihin verrattuna, joiden yhteydessä esilaajennettuja rakeita 20 käsitellään paineenalaisina sisäisen paineen aikaansaamiseksi rakeisiin vaahdotusta varten muotissa, voidaan kek sinnön mukaisen prosessin avulla säästää alkuperäisiä asennuskustannuksia ja tulokseksi saadun muovatun tuotteen laatu on verrattavissa tavanomaisen muovatun tuotteen laa-25 tuun.

Vaikka keksintöä on selostettu edellä yksityiskoh taisesti ja sen tiettyihin sovellutusmuotoihin viitaten, niin on selvää alaan perehtyneille henkilöille, että useita muutoksia ja muunnelmia voidaan tehdä keksinnön henges-30 tä ja suojapiiristä poikkeamatta.

Claims (8)

92300 16

1. Polypropyleenistä tehtyjen vaahtomuovi tuotteiden valmistusprosessi käsittäen esilaajennettujen propyleeni- 5 hartsirakeiden puristamisen kaasupaineen alaisina, puristettujen rakeiden täytön muottiin, joka kykenee sulkemaan mutta ei tiivistämään, kaasun poistamisen muotista ja rakeiden kuumennuksen ja yhteensulatuksen höyryn avulla, jolloin tulokseksi saadaan muotin muotoa vastaava muovattu 10 tuote, tunnettu siitä, että esilaajennetut poly-propyleenirakeet, joilla on kaksi sulamispistettä differentiaalisen pyyhkäisykalorimetrian avulla mitattuna ja joiden kahden sulamispisteen korkean lämpötilan puoleisessa huipussa olevaan sulamispisteeseen perustuva huippu-15 sulatuslämpömäärä QH on 0,3-3,5 kal/g (1,26-14,65 I/g), sellaisen, johdetaan puristuksen alaisina muottiin, että rakeiden puristusaste on 10-60 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että esilaajennetut rakeet vastaanotta- 20 van paineastian paine pidetään samana kuin muotin paine ja että muotti täytetään puristetuilla esilaajennetuilla po-lypropyleenirakeilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että huippusulatuslämpömäärä QH on 0,5- 25 3,0 kal/g (2,09-12,56 I/g).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kahden sulamispisteen välinen ero on 15-25°C.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, t u n -30 n e t t u siitä, että propyleenihartsi käsittää vähintään yhden seuraavasta ryhmästä valitun propyleenin: propylee-nihomopolymeeri, etyleenipropyleenihajakopolymeeri, ety-leenipropyleeni-kiintokopolymeeri, etyleenipropyleenibu-teeni-hajakopolymeeri, propyleenivinyylikloridikopolymee-35 ri, propyleenibuteenikopolymeeri ja propyleenimaleiinian- hydridikopolymeeri. il 92300 17

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että propyleenihartsia ei ole ristikyt-ketty.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen prosessi, 5 tunnettu siitä, että propyleenihartsia käytetään yhdessä muiden lämpömuovattavien hartsien kanssa, jotka voidaan sekoittaa siihen ja käyttää sen kanssa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että lämpömuovattavana hartsina on vä- 10 hintään yksi seuraavasta ryhmästä valittu hartsi: matala-tiheyksinen polyetyleeni, suoraketj uinen matalatiheyksinen polyetyleeni, polystyreeni, polybuteeni ja ionomeeri. 1 9 2 ό ϋ O 18