HU217581B - Eljárás melegen alakítható műanyag alkatrészek előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás meleg állapőtban alakítható műanyagból,különösen pőliőlefinekből, mint pőlietilénből és pőliprőpilénbőlkészített alkatrészek előállítására, amelynek sőrán a műanyagőtmaradandó alakváltőzást lehetővé tevő melegalakítási hőmérsékletrevagy azt meghaladó alakítási hőmérsékletre melegítik, majd ilyenállapőtban az alkatrészt a kívánt végmérethez képest az anyagtól, azanyag melegalakítási hőmérséklet alatti szakadástól vagy repedéstőlmentesen történő tömöríthetőségétől függő mértékben nagyőbb méretűközbülső termékké alakítják, majd a melegalakítási hőmérséklet alátörténő lehűtés űtán anyagőt tömörítő préselési eljárással a kívántvégméretre hőzzák. A kívánt végméret a hideg préselést követő rűgalmastágűlás űtán alakűl ki, és az alkatrész ezt a méretet megtartja. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás meleg állapotban alakítható műanyagból készített alkatrészek előállítására, különösen poliolefmekből, például polietilénből és polipropilénből, amely eljárás során a műanyagot maradandó alakváltozást lehetővé tevő melegalakítási hőmérsékletre vagy azt meghaladó alakítási hőmérsékletre melegítjük, majd ilyen állapotban a kívánt alkatrészt kialakítjuk, majd a melegalakítási hőmérséklet alá hűtjük.

Jelen leírás során melegalakítási hőmérséklet elnevezéssel jelöljük azt a hőmérsékletet, amelyen az alakított anyag falvastagságától és az éppen megvalósítani kívánt alakítástól függően olyannyira meglágyul, hogy károsodás nélkül maradandó alakváltoztatásnak vethető alá.

A bevezetőben hivatkozott megoldásnak műanyag csövek végein karmantyúk kialakítására történő alkalmazását ismertetik például a DE 22 32 479 A, DE 27 33 643 C és AT 318 231 jelű dokumentumok.

Meleg állapotban alakítható műanyagból, például fröccsöntés, extrudálás, préselés vagy más alakítási módszerrel készített alkatrészek az idő elteltével, illetve határhőmérsékletek - amelyek jóval kisebbek, mint az alakítási hőmérséklet - túllépésekor alakváltozást, mindenekelőtt méretcsökkenést, zsugorodást mutatnak, vagyis külső méretük az eredeti gyártási mérethez képest lecsökken. így például a fekete polietilénből előállított és a szabadban tárolt csövek egy bizonyos tárolás után egy meghatározott mértékű zsugorodást mutatnak, amely nagyságrendileg egy vagy néhány mm, illetve az eredeti átmérő egy vagy néhány százaléka lehet. Ha a csatlakozókarmantyúk szokásos előállítási, illetve alakítási hőmérséklete is 120-200 °C, illetve tiszta alakítási folyamat esetén 110 °C hőmérsékleten történik, és a napsugárzás miatt a fekete csövek legfeljebb 70 °C hőmérsékletet érnek el, akkor ezek a zsugorodási folyamatok a gyakorlatban ténylegesen fellépnek. Ez egyrészt hátrányos a lehetséges áteresztési mennyiség szempontjából, másrészt az előállítandó csőkötések miatt is különösen kellemetlen, mivel az ennek megfelelő mértékű zsugorodás fellépésekor a szokásos karmantyús kötések már nem állíthatók elő hibátlanul, illetve az ilyen csövekhez alakított zárókarmantyúk zsugorodásakor kisebbé válhat a belső átmérő, mint amely a csatlakoztatandó cső külső átmérőjéhez szükséges. A zárókarmantyúk belső átmérőjének gyártási tűréstartománya szokásosan ±0,5 mm. Az említett zsugorodási folyamatok során a fellépő zsugorodás ezt a tűréstartományt jócskán túllépi. Ugyanezen hiányosság tapasztalható igen sok másféle, poliolefinből előállított műanyag alkatrészek, például armatúrák alakításakor.

Zsugorodásmentes karmantyúk előállításához mostanáig igen drága előállítási módszerekre volt szükség. Ezek között van egy olyan ismert eljárás, amelynek során a karmantyúkat fröccsöntéssel állítják elő, majd ezután egy saját berendezés segítségével extrudált csőhöz hegesztik hozzá. Ez az eljárás igen költséges, a csatlakozási helyen látható hegesztési varrat képződik, és az anyag oxidációja miatt nagyobb a tömítetlenség veszélye, de fennáll az a veszély is, hogy a hegesztésnél a karmantyú leválik, és nem ad kellő biztonságot, mivel a fröccsöntéssel megfelelő anyagból előállított karmantyú például napsugárzás hatására ugyancsak zsugorodást szenvedhet. Ugyanezen hiányosságokat mutatja egy másik ismert eljárás, amelynek során egy saját géppel egy cső végére fröccsöntő berendezéssel felöntik a karmantyút. Ez a megoldás műszakilag még bonyolultabb, költséges az alkalmazandó berendezés, és ugyanakkor a cső és a karmantyú nem képez homogén testet.

Egyes műanyagok esetében, különösen poliolefineknél, ez a zsugorodási folyamat a következőkkel magyarázható.

A poliolefinek szerkezete kristályos, és kétféle halmazállapotban, nevezetesen szilárd és folyékony állapotban szállítják. A műanyag felhevítésekor az eredeti molekula egy része szilárdan megmarad, míg egy másik része folyékonnyá válik, és így együttesen tekintve egy képlékenyen alakítható testet alkotnak, amely alakítható és formázható. A nem folyékony, vagyis szilárdan maradó molekulák hozzák létre az úgynevezett memóriaeffektust (emlékezőképességet), nevezetesen egy kiinduló munkadarabból előállított alkatrész hajlamos arra, hogy eredeti alakját vegye fel, amikor a korábban folyékony állapotba hozott molekulák, amelyek az alkatrészt az alakításnak megfelelő állapotban tartják, a felhevítés vagy hosszú idejű kúszás miatt lehetővé teszik a visszaalakulást. Természetszerűen a memóriahatásban szerepet játszik az esetlegesen alkalmazott töltőanyagok mennyisége és minősége. Ez a memóriaeffektus fellép extrudálással előállított csöveknél és különösen jelentős mértékben a bővítés útján kialakított csatlakozókarmantyúk esetében, és ez tekinthető azon fő oknak, amely a csövek és zárókarmantyúk zsugorodását okozza. A hivatkozott többi műanyagból készített alkatrészeknél fellépő zsugorodásnak is ugyanez az oka.

A találmánnyal célunk olyan egyszerű eljárás kidolgozása, amelynek alkalmazása révén a műanyagból készített alkatrészek méretének az előírt mérettől való nem kívánatos eltérése megakadályozható. Egy különösen érdekes részfeladatot képez az, hogy az eljárás alkalmazható legyen műanyag csövekhez és a műanyag csövekből feltágítás útján kialakított zárókarmantyúk előállítására.

A találmány szerint a fenti cél elérésére kidolgozott eljárás során az alkatrészeket a lehűtés előtti meleg állapotban a kívánt végmérethez képest az anyagtól, az anyag melegalakítási hőmérséklet alatti szakadástól vagy repedéstől mentesen történő tömöríthetőségétől függő mértékben nagyobb méretű közbülső termékké alakítjuk, majd a melegalakítási hőmérséklet alá történő lehűtés után anyagot tömörítő préselési eljárással a kívánt végméretre hozzuk.

Ezen egyszerű intézkedés révén a kitűzött cél kielégítő mértékben elérhető. Ennek során természetszerűleg az egyes eljárási lépéseket hozzá kell igazítani a használt műanyaghoz és a feldolgozási körülményekhez. A feldolgozási körülmények közé tartoznak többek között a feldolgozási hőmérséklet, amely meghatározza a megmaradó és memóriaeffektust létrehozó molekulák mennyiségét, továbbá az anyag fajtája és az anyag vastagsága, például a cső falvastagsága. Arra is

HU 217 581 Β tekintettel kell lenni továbbá, hogy a préselési művelet során a vonatkozó alkatrész ugyan összenyomódik, de az anyagban nem szabad szakadásoknak vagy töréseknek kialakulniuk. Mivel a műanyag alkatrészek szokásosan tömegtermékek, ezért a mindenkori technológiai körülmények néhány kísérlet után pontosan meghatározhatók minden egyes munkadarabhoz.

A találmány szerinti eljárás révén alapvetően elérhető, hogy a készre alakított alkatrészben már nem csupán két különféle fajtájú műanyag molekula van, hanem háromféle fajta, nevezetesen olyan molekulák, amelyek a memóriaeffektus következtében az alkatrész eredeti alakjára emlékeznek, olyan molekulák, amelyek az alakítás során folyékony állapotban voltak, és ezért a meleg végalakítás után az alkatrész nagyobb méreteire emlékeznek, és végül olyan molekulák, amelyek a préselési művelet során előállított munkadarab legkisebb alakjára emlékeznek, és a préselési művelet során történik az alak kívánt méretre való beállítása. A molekulák fent említett csoportjai közötti erők kiegyenlítése révén elérhető, hogy a kialakított alkatrész mérettartó legyen, és alakításkor a kívánt végső alakját vegye fel.

A találmány szerinti eljárás általánosan azzal a feltétellel alkalmazható műanyag csövek előállításához, hogy a például extrudálóállomásként kiképzett alakmeghatározó állomással a cső kívánt végméreténél 0,5-5% mértékkel nagyobb átmérőre alakítja ki az alkalmazott anyagtól függően, és az itt előállított csöveket lehűtés után préselőállomáson folyamatosan átvezetve rövid ideig megint csak az alkalmazott anyagtól függően a kívánt végső átmérőhöz képest 0,5-5% mértékkel kisebb átmérőre kell préselni oly módon, hogy a cső átmérője a préselési művelet után megegyezzen a kívánt végső átmérővel.

A préselőállomásban alkalmazhatók alternálva meghajtott préselővályúk vagy olyan hengerek, amelyekben egy-egy csőfelet befogadó palásthorony van kiképezve. Nagyobb csőátmérőknél adott esetben nem két, egy-egy fél palástot befogadó préselővályú, hanem három vagy több, a cső palástjának megfelelő törtrészét lefedő préspofa alkalmazható.

A találmány szerinti eljárás csatlakozókarmantyúk műanyag csőből való kialakítására oly módon alkalmazható, hogy a csővéget ismert módon felhevítjük, és olyan átmérőre feltágítjuk, amely anyagtól függően 0,5-5% mértékig nagyobb, mint a kívánt végső átmérő, majd az ily módon kialakított karmantyút lehűtés után a kívánt végső átmérőnél kisebbre összepréseljük oly módon, hogy a préselőszerszámból való kiszabadítás után rugalmasan kitágulva felveszi a kívánt végső átmérőt.

Példa

Karmantyú kialakítása 2 mm falvastagságú és 125 mm külső átmérőjű polietiléncső végén a következőképpen hajtható végre a találmány szerinti eljárással.

A cső végét 120 °C hőmérsékletre hevítjük, majd tágítótüskével 131 mm külső átmérőre feltágítjuk. Lehűtés után a tágítótüskét eltávolítjuk, és a tágítással előállított karmantyút két csésze alakú préspofa közé préseljük, amelyek együttesen 123 mm csőátmérőt fognak körül. A préspofák szétengedése után a karmantyú külső átmérője 126 mm. Ez az átmérő 90 °C hőmérsékletig maradandóan megmarad.

Amint korábban említettük, a találmány szerinti eljárás nem csupán karmantyúk és extrudált csövek esetében alkalmazható, hanem más, műanyagból készített, zsugorodásra hajlamos alkatrészekhez is, amelyeket fröccsöntéssel, extrudálással, préseléssel vagy más alakítási művelettel felmelegített anyagból állítanak elő, azonban az eljárás alkalmazásához a préselőszerszám alakját és méreteit az előállított alkatrészhez kell hozzáigazítani.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás meleg állapotban alakítható műanyagból, különösen poliolefmekből, például polietilénből és polipropilénből készített alkatrészek előállítására, amelynek során a műanyagot maradandó alakváltozást lehetővé tevő melegalakítási hőmérsékletre vagy azt meghaladó alakítási hőmérsékletre melegítjük, majd ilyen állapotban a kívánt alkatrészt kialakítjuk, majd a melegalakítási hőmérséklet alá hűtjük, azzal jellemezve, hogy az alkatrészeket a lehűtés előtti meleg állapotban a kívánt végmérethez képest az anyagtól, az anyag melegalakítási hőmérséklet alatti szakadástól vagy repedéstől mentesen történő tömöríthetőségétől függő mértékben nagyobb méretű közbülső termékké alakítjuk, majd a melegalakítási hőmérséklet alá történő lehűtés után anyagot tömörítő préselési eljárással a kívánt végméretre hozzuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyag cső előállításához adott esetben extrudálóállomásként kialakított alakmeghatározó állomáson a cső kívánt végső átmérőjéhez képest anyagtól függő 0,5-5% mértékkel nagyobb átmérőjű, a közbülső terméket képező csövet készítünk, amelyet lehűtés után préselőállomáson való átvezetés közben rövid ideig a kívánt végső átmérőhöz képest ugyancsak az anyagtól függő 0,5-5% mértékkel kisebb átmérőre összepréselve a kívánt végátmérőjű csövet előállítjuk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyag csövek végén karmantyú kialakításához a cső végét felhevítjük, és a karmantyú kívánt végátmérőjéhez képest anyagtól függő 0,5-5% mértékig nagyobb átmérőre feltágítva a karmantyút kialakítjuk, amelyet lehűtés után rövid ideig a kívánt végső átmérőnél kisebb átmérőre összepréselve és a préselőszerszámot kiengedése útján a kívánt végső átmérőjű karmantyút kiképezzük.