HU224335B1 - Eljárás sajtoló szerszámon elasztomer bevonat kialakítására,eszköz műanyag kezelésére,valamint az eljárás és az eszköz alkalmazása detergens rudacska előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás sajtolószerszámon elasztomer bevonatkialakítására, melynek során – a sajtolószerszámot (1) kémiaiés/vagy mechanikai eszközökkel kezelik, és az elasztomer bevonat (6–9)számára kötő felületet alakítanak ki; – a kötési felületen egyelső, megválasztott körülmények között kiválasztott összetételűelasztomer bevonatot (6, 8) szilárdítanak meg; és – az elsőmegszilárdított elasztomer bevonaton (6, 8) legalább egy második, azelsőtől külön kiválasztott összetételű, megszilárdított elasztomerbevonatot (7, 9) alakítanak ki külön megválasztott körülmények között.A találmány tárgya továbbá eszköz műanyag kezelésére, mely tartalmazegy, a műanyaggal érintkező érintkezési felületet, az érintkezésifelületnek elasztomer rétege van, mely legalább két elasztomerbevonatot (6–9) tartalmaz, és az elasztomer bevonatok (6–9) közüllegalább kettő különböző összetételű és/vagy tulajdonságú. A találmánytárgya továbbá az eljárás alkalmazása detergens rudacska sajtolásáhozvagy kezeléséhez használatos eszközön elasztomer bevonat (6–9)kialakítására, valamint az eszköz alkalmazása detergens rudacskakezelésére vagy sajtolására.

Description

A találmány tárgya eljárás sajtolószerszámon elasztomer bevonat kialakítására, melynek során

- a sajtolószerszámot (1) kémiai és/vagy mechanikai eszközökkel kezelik, és az elasztomer bevonat (6-9) számára kötő felületet alakítanak ki;

- a kötési felületen egy első, megválasztott körülmények között kiválasztott összetételű elasztomer bevonatot (6, 8) szilárdítanak meg; és

- az első megszilárdított elasztomer bevonaton (6, 8) legalább egy második, az elsőtől külön kiválasztott összetételű, megszilárdított elasztomer bevonatot (7, 9) alakítanak ki külön megválasztott körülmények között.

A találmány tárgya továbbá eszköz műanyag kezelésére, mely tartalmaz egy, a műanyaggal érintkező érintkezési felületet, az érintkezési felületnek elasztomer rétege van, mely legalább két elasztomer bevonatot (6-9) tartalmaz, és az elasztomer bevonatok (6-9) közül legalább kettő különböző összetételű és/vagy tulajdonságú.

A találmány tárgya továbbá az eljárás alkalmazása detergens rudacska sajtolásához vagy kezeléséhez használatos eszközön elasztomer bevonat (6-9) kialakítására, valamint az eszköz alkalmazása detergens rudacska kezelésére vagy sajtolására.

A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 224 335 Β1

A találmány tárgya eljárás sajtolószerszámon elasztomer bevonat kialakítására, eszköz műanyag kezelésére, valamint az eljárás és az eszköz alkalmazása detergens rudacska előállítására.

A „detergens rudacska kifejezés alatt egy tablettát, korongot, pogácsát vagy rudacskát értünk, amelyben a felületi aktív anyagot tartalmazó rész aránya a rudacskához viszonyítva legalább 20 tömeg%, ahol a felületi aktív anyag szappant, szintetikus detergens aktív anyagot vagy azok keverékét tartalmazza.

A detergens rudacskák gyártása során egy, a rudacska összes összetevőjét tartalmazó előformázott kompozíciót tipikusan egy fúvókán keresztül extrudálnak, és egy folytonos „rudat” alakítanak ki, melyet azután előre meghatározott hosszúságú kisebb darabokra vágnak fel, melyeket általában „tömböknek” neveznek. A „tömböket” azután egy sajtolóberendezésbe rakják, vagy pedig egy lenyomatat alakítanak ki annak egy vagy több felületén, és a lenyomat készítéséhez például egy, a tömb vagy rudacska méreteivel megegyező méretű bélyeget használnak, mellyel a rudacska felületére a szükséges erővel ráütnek, vagy pedig egy görgő alakú bélyeggel nyomják bele a kívánt lenyomatat.

A sajtolóberendezések tipikusan egy két szerszámfélből álló sajtolószerszámból állnak, a szerszámfeleknek a felülete a sajtolási művelet során érintkezik a tömbbel. Ezeket a felületeket úgy alakítják ki, hogy egy előre beállított távolság legyen a felületek és a szerszám között, majd a tömböt a két szerszámfél közé besajtolva a rudacska megkapja végső alakját és külső megjelenését, majd a szerszámfeleket szétválasztva onnan eltávolítják. A többlet-anyagmennyiséget a szerszámfelekből kipréselik, miközben azok összezáródnak. A kipréselt anyagot közönségesen „sorjának” nevezik. A sorját azután választják le, hogy a rudat egy „lesorjázólemezben” lévő nyíláson vezetik keresztül.

Hagyományosan a sajtológépek egy olyan gépet foglalnak magukban, melyben a sajtolószerszámok egymáson felütköznek, amelyben egy pár egymással szemben elrendezett sajtoló szerszámfél a sajtolási lépés során találkozik, vagy egy olyan gépet, melyben a sajtoló szerszámfelek nem ütköznek fel egymáson, amelyben az egymással szemben elhelyezkedő sajtoló szerszámfelek egy doboz alakú átmenőnyílás belsejében tartott rudat sajtolnak, de egymással nem érintkeznek, és a sajtolószerszám belsejében lévő rúd palástfelületét a dobozváz tartja fogva.

Gyakran mind a két szerszámfél el van látva egy kilökőbetéttel. Ezeket a kilökőbetéteket a sajtolási művelet időtartama alatt a sajtoló szerszámfelek belsejében bezárva tartják, de sűrített levegő vagy mechanikai eszközök segítségével azokat ki lehet nyitni és a kilökőszerszámokat ki lehet nyomni, mellyel a rúd eltávolítását a sajtolószerszámból elősegítik. A sajtoló szerszámfelek összezárása során vákuumot lehet alkalmazni a detergens rudacska és a sajtolószerszám felülete között lévő üregbe beszorult levegő eltávolítására, és forgó sajtolószerszámok esetében ez a vákuum elősegíti a rudacskáknak a forgatás során megfelelő helyzetben való tartását.

Egy sajtolószerszám alkalmazásával detergens rudacskák sajtolását úgy hajtják végre, hogy olyan rudacskákat kapjanak, melyeknek alakja reprodukálható, felülete sima, és/vagy hogy abba egy mintát, például valamilyen feliratot, márkajelet vagy hasonlót nyomjanak be legalább a rudacska felületének egy részébe.

A sajtolószerszámhoz való tapadás eredményeképp azonban bizonyos mennyiségű detergens marad a szerszámfeleken, mely maradványok a sajtolószerszámok folytatólagos használata során egymásra rakódnak, és ennek következtében a rudacskákat gyakran úgy alakítják ki, hogy azok felületén látható hibák vannak, vagy pedig azokat nem lehet eltávolítani a sajtolószerszám felületétől.

Ezekre a problémákra számos megoldást javasoltak. Az egyik megoldás abból áll, hogy a sajtoló szerszámfeleket a sajtolási művelet alatt hűtik.

Egy másik megoldást írnak le a GB-A-746,769 számú szabadalmi leírásban, melyben egy olyan sajtoló szerszámkészletet ismertetnek, mely magában foglal egy olyan sajtoló szerszámpárt, melyek nem ütköznek fel egymáson, valamint egy pár további sajtoló szerszámtagot, melyek műanyagból készülnek, és speciális rugalmassági modulusú polimereket tartalmaznak. Ennek a rendszernek az egyik hátránya, hogy a sajtolószerszámokon tapadásgátló anyagot kell alkalmazni annak megakadályozására, hogy a detergens ne tapadjon hozzá, és ne rakódjanak egymásra a detergens anyagmaradékok a sajtolószerszám felületén, melyek a később sajtolt rudak felületét karcossá teszik és megrongálják.

Az EP-276,971 számú szabadalmi leírásban egy olyan további megoldást javasolnak, mely két sajtoló szerszámtag alkalmazását foglalja magában, melyek mindegyike egy nem elasztomer és egy elasztomer részt tartalmaz. Az elasztomer rész, mely a szappanrudacskával érintkezik a sajtolási eljárás folyamán, tartalmaz egy meghatározott tartományon belüli nagyságú rugalmassági modulusszal rendelkező elasztomer bevonatot.

A W096/00278 számú nemzetközi szabadalmi bejelentésben egy eljárást és berendezést írnak le detergens rúd sajtolására, amelyben a sajtoló szerszámtagok egy nem elasztomer részt és egy 200 mikronnál kisebb vastagságú elasztomer részt tartalmaznak. Azt tapasztalták, hogy különösen könnyű tartani ezt a vastagságot, mivel a vékony elasztomer réteg könnyen felvihető és cserélhető.

Problémák merültek fel azonban a nem elasztomer sajtolószerszámra felvitt elasztomer bevonatokkal kapcsolatban, amikor azt hosszú időtartamon keresztül használták. Azt tapasztalták, hogy bizonyos elasztomer rétegek hajlamosak elválni a nem elasztomer sajtolószerszámtól. Azt tapasztalták, hogy bonyolult egy olyan elasztomer réteget kialakítani, mely jól tapad a nem elasztomer sajtolószerszámhoz, és ugyanakkor jók a tapadásgátló tulajdonságai is.

A találmány célja a fenti problémák közül legalább bizonyos problémáknak a kiküszöbölése.

Egy olyan változat szerint kialakított eszközt alakítottunk ki, mely olyan rudacskák gyártására használha2

HU 224 335 Β1 tó, amelyeknek a felületi díszítését könnyen reprodukálható módon meg lehet valósítani.

A továbbiakban a „felületi díszítés kifejezés alatt egy egységes alakot, sima felületet és egy mintázatot, például egy feliratot, márkajelet vagy hasonlót értünk.

A feltalálók arra a meglepő felfedezésre jutottak, hogy több külön kialakított és polimerizált elasztomer réteget lehet alkalmazni a nem elasztomer sajtolószerszámhoz vagy hasonló szerkezeti elemhez való tapadás és a detergenssel érintkező réteg tapadásgátló tulajdonságainak az optimalizálására.

A találmány szerint olyan eljárást dolgoztunk ki sajtolószerszámon elasztomer bevonat kialakítására, melynek során

- a sajtolószerszámot kémiai és/vagy mechanikai eszközökkel kezeljük, és az elasztomer bevonat számára kötő felületet alakítunk ki;

- a kötési felületen egy első, megválasztott körülmények között kiválasztott összetételű elasztomer bevonatot szilárdítunk meg; és

- az első megszilárdított elasztomer bevonaton legalább egy második, az elsőtől külön kiválasztott összetételű, megszilárdított elasztomer bevonatot alakítunk ki külön megválasztott körülmények között.

A találmány szerinti megoldással minden egyes elasztomer bevonat tulajdonságait és összetételét a kívánt tulajdonságoknak megfelelően lehet kialakítani. Például az első megszilárdított elasztomer bevonatot úgy lehet kialakítani, hogy jól tapadjon az összekötő felületre, és jó legyen az ellenállása a sajtolással és a sajtolt munkadarab eltávolításával együtt járó erőkkel szemben. Ebből az következik, hogy a tapadási tulajdonságainak gyengéknek kell lennie. A megszilárdított elasztomer bevonatnak azonban, mely a műanyaggal érintkezik, az alatta elhelyezkedő elasztomer bevonathoz való tapadási tulajdonságát jónak lehet megválasztani (itt könnyebb egy jó tapadást létrehozni, mint az összekötő felülettel való tapadás esetében), és a sajtolt munkadarabtól való elválási tulajdonságai jók lehetnek.

Szükség esetén több, fokozatosan változó összetételű és/vagy tulajdonságú megszilárdított elasztomer bevonatot lehet alkalmazni (a tulajdonságok közé tartozhatnak a keménység vagy tapadóképesség), és mindegyik réteg az alatta lévő elasztomer bevonathoz a kívánt jó mértékű tapadással rendelkezhet, az utolsó elasztomer bevonatnak pedig a műanyaghoz való tapadásgátló tulajdonságai lehetnek jók.

A találmány szerint továbbá olyan eszközt alakítottunk ki műanyag kezelésére, mely tartalmaz egy, a műanyaggal érintkező érintkezési felületet, az érintkezési felületnek elasztomer rétege van, mely legalább két elasztomer bevonatot tartalmaz, és az elasztomer bevonatok közül legalább kettő különböző összetételű és/vagy tulajdonságú.

Mindegyik elasztomer bevonatnak képesnek kell lennie azon körülmények elviselésére, mely körülmények között az azt követő bevonatokat szilárdítjuk.

A találmány szerint „elasztomer” alatt olyan anyagot értünk, mint amit az ISO (Nemzetközi Szabvány

Szervezet) 1382 számú szabványában „elasztomer” vagy „gumi” címszó alatt meghatároznak. Az „elasztomer” anyagok meghatározásába beleértjük a találmány szerint a hőre lágyuló elasztomereket és kopolimereket, valamint az elasztomerek, hőre lágyuló elasztomerek és gumik keverékeit is.

Az elasztomereket úgy definiálják, mint hosszú hajlékony láncokkal rendelkező polimereket, melyeknél a nyersanyagban a láncok függetlenek, és vulkanizálással vagy térhálósító szerekkel átalakítják, melyek keresztkötéseket visznek az anyagba, és egy keresztkötésekkel rendelkező hálózatszerkezetet alakítanak ki. A hálózatszerkezet megtartja a makromolekuláris láncmolekulák mozgását, és ennek eredményeképp gyorsan visszatér megközelítőleg kiindulási méreteihez és alakjához, miután azt erővel deformálják és az erőhatást megszüntetik.

Növekvő hőmérséklettel egy elasztomer meglágyulás után egy gumiszerű fázison megy keresztül, és megtartja rugalmasságát és rugalmassági modulusát egészen addig, amíg a bomlás hőmérsékletét el nem érik.

A hőre lágyuló elasztomerek egy amorf és egy kristályos fázisból állnak. Az amorf fázisnak a lágyulási hőmérséklete a környezeti hőmérséklet alatt van, és így mint egy rugalmas rugó hat, miközben a kristályos szegmensek, melyeknek lágyulási tartománya a környezeti hőmérséklet felett van, keresztkötési helyekként hatnak.

Azoknak az anyagoknak az összetételét, amelyekből az elasztomer bevonatokat készítjük, külön-külön lehet az egyes bevonatokhoz ellenőrizni. A bevonatokat habosított formában is ki lehet alakítani. Választhatunk például különböző kiindulási anyagokat vagy a kiindulási anyagok különböző keverékeit. Előnyösen változó mennyiségű hálósító adalékot alkalmazunk.

Más megoldás szerint azokat a körülményeket, melyek mellett az egyes elasztomer bevonatokat szilárdítjuk, szabályozni lehet. Például az egyes elasztomer bevonatok esetében külön-külön lehet változtatni a hőmérsékletet, nyomást (szükség esetén vákuumot lehet alkalmazni) és/vagy a katalizátor-rendszert. A besugárzás vagy ultraibolya fény alkalmazását szintén változó módon lehet alkalmazni, ha kívánjuk.

Az elasztomer bevonatok a keményítős előtt különböző előkezeléseknek vethetők alá, például különböző mennyiségű oldószer alkalmazásával végzett hígításnak.

Az első megszilárdított elasztomer bevonatot előnyösen olyan anyagból alakítjuk ki, melynek a kötő felülethez jó a tapadóképessége. Ezt viszonylag nagy nyomás és hőmérséklet mellett lehet kialakítani. A nyomás például 10-100, előnyösen 20-60, még előnyösebben körülbelül 40 bar nagyságú lehet (10⁶—10⁷, előnyösen 2*10⁶-6*10⁶, még előnyösebben körülbelül 4*10⁶ Pa). A hőmérséklet 200 °C körül lehet.

A műanyaggal érintkező elasztomer bevonatot alacsonyabb nyomás és/vagy hőmérsékleti körülmények között lehet keményíteni, előnyösen légköri nyomás mellett. Ha ezen két bevonat között elasztomer bevonatok vannak, azokat az előbbi két bevonat kialakítása

HU 224 335 Β1 során alkalmazott körülmények közé eső hőmérsékleti és/vagy nyomáskörülmények között lehet keményíteni.

A találmány szerinti elasztomer bevonatokat előnyösen az American Society fór Testing and Materials D1418 leírt osztályokból lehet kiválasztani, melyek magukban foglalják:

1. a telítetlen szénlánc elasztomereket (R osztály), beleértve a természetes gumikat, például szabványos malaysiai gumit; butadiént, például a „BUNA” TM típusú, a Bunawerke Huls gyártmányú butadiént; és a butadién-akrilonitrid kopolimert, például a Bayer cég „Perbunan márkajelű termékét;

2. telített szénlánc elasztomereket (M osztály), beleértve az etilén-propilén típusokat, például a DuPont cég „Nordel” márkajelű termékét, és a fluort tartalmazó típusokat, például a DuPont cég „Vitron” márkajelű termékét;

3. helyettesített szilikonelasztomereket (Q osztály), beleértve a folyékony szilikongumikat, például a Dow Corning cég Silactic 9050/50 P (A+B) típusú termékét;

4. a polimer láncban szenet, nitrogént és oxigént tartalmazó elasztomereket (U osztály), beleértve a poliuretánokat, például a Belzona cég poliuretánjait.

Megfelelő elasztomer bevonatokat kaphatunk olyan anyagokból, mint például a folyékony szilikongumik, például a (Dow Corning cég által gyártott) Silastic 9050/50 P (A+B), melynek a keményítős után a rugalmassági modulusa körülbelül 2-3 MPa; és a poliuretánok, például a Belzona cég PU2221 típusú terméke, mint azt majd az alábbiakban meghatározzuk, melynek keményítés után a rugalmassági modulusa körülbelül 9 MPa, és a Belzona 2131 (MP Fluid Elastomer, folyékony elasztomer), mely egy olyan kétrészes termék, amely egy difenil-metán-4,4’-diizocianát (MDI) rendszerre alapul, fenil-higany-neodekanoát katalizátorral.

Az „elasztomer” anyagot, mint azt a fentiekben meghatároztuk, előkezelésnek lehet alávetni, például egy kereskedelmi forgalomban kapható elasztomer oldatát lehet képezni, mielőtt azt a sajtolószerszám felületére bevonat formájában felvinnénk. Az elasztomereket, gumikat, kopolimereket és azok keverékeit a helyszínen keményítjük vagy térhálósítjuk. Például az alap elasztomer anyagot, térhálósító szert és más anyagokat, például gyorsítókat magukban foglaló összetevőket a bevonat formájában történő alkalmazás előtt lehet összekeverni. Miután a keveréket felvittük a sajtolószerszámra, a bevonatokat a helyszínen keményítjük. Ezt hő- vagy más gyorsítóeljárások, például nyomás, sugárzás vagy ultraibolya fény segítségével elő lehet segíteni.

Bizonyos esetekben az anyagokat megfelelő oldószerrel lehet hígítani, melyet a sajtolószerszámra viszünk fel, és ezt követően az oldószert elpárologtatjuk.

Hőre lágyuló anyagok esetében azokat melegítéssel olvadt állapotba lehet hozni és ilyen formában felvinni a sajtolószerszámra, majd lehűtjük és szilárdítjuk.

A találmány szerinti elasztomer bevonatok formájában alkalmazható anyagok rugalmassági modulusa előnyösen a 0,1-50 MPa tartományban, még előnyösebben az 1-35 MPa tartományban van.

Előnyösen a külső környezet felé néző felülethez közelebb lévő elasztomer bevonatoknak nagyobb lesz a rugalmassági modulusa, mint a felülethez közeli bevonatoké.

Az egyedi elasztomer bevonatokat tartalmazó elasztomer réteg rugalmassági modulusa előnyösen a 0,1-50 MPa tartományban van.

A bevonaton lévő elasztomer réteg rugalmassági modulusát azzal az erővel lehet mérni, mely ahhoz szükséges, hogy a bevonaton bemélyedést hozzunk létre, a bemélyedés mélységének függvényében. Általában egy gömb alakú csúccsal rendelkező keménységmérő benyomódó testet lehet alkalmazni, és a 3/2 erőhöz viszonyított benyomódási mélység függvényében az erő s differenciálhányadosát határozzuk meg. A benyomódási mélység az az elmozdulás, melyet a keménységmérő benyomódó teste tesz meg a bevonatban azután, hogy először érintkezésbe lép a bevonat felületével. Általában a mért benyomódási mélységet korrigálni kell a mérőberendezés inverz merevségére vonatkozóan. Vagyis a d tényleges benyomódási mélységet a d’ mért látszólagos értékhez viszonyítva a következő összefüggéssel határozzuk meg:

d=d’-(F.C), ahol F a benyomóerő. A C inverz merevséget úgy határozzuk meg, hogy a keménységmérő benyomódó testét egy merev felülethez nyomjuk, és feljegyezzük a látszólagos elmozdulást az alkalmazott erő függvényében, melynek a differenciálhányadosa C-vel egyenlő. Az E rugalmassági modulust a következő összefüggésből számítjuk ki:

E=3/4 s jR.(1-b²), ahol s=F/d^3/2, R a keménységmérő benyomódó teste gömb alakú csúcsának a sugara, és b a bevonat Poisson-féle tényezője, mely elasztomerek esetében körülbelül 0,5-del egyenlő.

Bizonyos körülmények között, melyeket az alábbiakban ismertetünk, a fenti benyomódásméréses eljárás tévesen nagy értékeket eredményezhet annak az anyagnak a merevsége hatására, melyre a bevonat fel van vive. Annak érdekében, hogy ezt a problémát biztonságosan elkerüljük, biztosítani kell, hogy a keménységmérő benyomódó testének a bevonattal érintkező sugara nem nagyobb, mint a bevonat vastagságának körülbelül az 1/10-e. Az a érintkezési sugarat a benyomódási mélység függvényében a következő összefüggéssel fejezhetjük ki:

a=>/d JR

200 μπη-nél kisebb vastagságú bevonatok esetében ajánlatos egy nano-benyomódásmérőt alkalmazni, mely alkalmas kis benyomódási mélységeknél szükséges benyomóerők mérésére, és olyan keménységmérő benyomódó testeket használ, melyeknek csúcsai kicsiny sugarúak. Egy példa egy ilyen berendezésre a „Nanolndenter II” TM (Nano-instruments). Egy másik lehetőség az, hogy vastag mérőbevonatokat készítünk (200 gm-nél nagyobbat), úgy, hogy hagyományosabb mérőberendezéseket, például egy Instron testért (például 5566 modellt) lehet alkalmazni.

HU 224 335 Β1

Előnyösen a teljes elasztomer bevonat vastagsága kicsiny, előnyösen 200 pm-nél kisebb, hasonlóan a WO 96/00278 számú iratban ismertetetthez.

A vékony elasztomer bevonatok előnye az, hogy azokat egy gyárban könnyen fel lehet vinni egy hagyományos sajtolószerszámra, egy beépített felirattal együtt. Ezeket például fel lehet vinni ecsetelő- vagy permetezőeljárásokkal, például levegőáramos kisegítéssel vagy levegő nélkül, vagy elektrosztatikus permetezéssel. Szükség esetén az eljárások kombinációját is lehet alkalmazni. Ez úgy történhet, hogy ahol szükséges, a sajtolószerszám különböző részein különböző vastagságú bevonatokat alkalmazunk. Például ha egy speciális vastagságra van szükség egy finoman részletezett tartományban a sajtolószerszámon, például a feliratozás helyén, ott permetezéses eljárást lehet alkalmazni oly módon, hogy a feliratot kilövellő szerszámot eltávolítjuk a sajtolószerszám főtestéből.

A bevonatokat a sajtolószerszámon környezeti hőmérsékleten vagy az elasztomer anyag típusától és a kívánt tulajdonságoktól függően megemelt hőmérsékleten lehet kikeményíteni. Magasabb hőmérsékleteket lehet alkalmazni oldószerből kialakult elasztomereknél az oldószer elpárologtatására. Más eljárások, például ultraibolya fénnyel történő keményítési eljárás is alkalmazható a keményítési eljárás felgyorsítására.

Az elasztomer bevonatokat hagyományos sajtolószerszámoknál lehet alkalmazni. Vastag bevonatokat alkalmazhatunk akkor, ha az elasztomer rész kopik vagy megsérül a használat során, ami például azt eredményezi, hogy a szerszám nyomot hagy a sajtolt detergens rudacskán, és a bevonatot el kell távolítani; a présszerszámot megtisztítjuk, és az új bevonatot elkészítjük, és azt a sajtolószerszám felületére speciális berendezés alkalmazásával ismét felvisszük és ahhoz rögzítjük. Ezzel ellentétben ez az elasztomer bevonat könnyen újra bevonható a helyszínen egyszerűen úgy, hogy például mechanikai eszközök segítségével eltávolítjuk valamilyen megfelelő kémiai kezelés segítségével a régi bevonatokat (például szilikonbevonatok esetében etanol és toluol keverékben lévő kálium-hidroxid-oldat alkalmazásával, és poliuretánbevonatok esetében pedig etanol és/vagy metanol keverékben lévő kálium-hidroxid alkalmazásával), a sajtolószerszám felületét kezeljük, és a régi bevonatokat új anyaggal helyettesítjük. Ez jelentős megtakarítást eredményez mind a gyártási idő veszteségek, mind pedig az új bevonat költségei tekintetében.

Előnyösen a sajtolószerszám fémeket és azok ötvözeteiből kiválasztott merev anyagot tartalmaz, például sárgarezet, más rézötvözetet, acélokat, beleértve a széntartalmú és rozsdamentes acélt; továbbá más nem elasztomer anyagokat, például hőre keményedő és hőre lágyuló gyantákat, például poliésztert, epoxigyantákat, furángyantákat; kemény öntött poliuretánokat; kerámiákat; keverékeket és rétegelt szerkezeteket.

A sajtolószerszámnak képesnek kell lennie azon körülmények elviselésére, melyek között az elasztomer bevonatokat szilárdítjuk.

Az elasztomer anyaghoz, annak mechanikai és gyártási tulajdonságainak módosítása céljából további anyagokat, például töltőanyagokat lehet hozzáadni. A töltőanyag hozzáadásának hatásai az elasztomer anyag és a töltőanyag közötti mechanikai és kémiai kölcsönhatásoktól függnek.

Töltőanyagokat lehet alkalmazni az elasztomer anyag olyan módosítására, hogy annak kívánatos tulajdonságai legyenek, például nagyobb legyen a szakítószilárdsága. A megfelelő töltőanyagok magukban foglalják a kormokat; szilikákat; szilikátokat; valamint a szerves töltőanyagokat, például sztirol- vagy fenolgyantákat.

Más további adalék anyagok közé tartoznak a súrlódásmódosítók és antioxidiánsok.

Előnyösen az elasztomer bevonatok mindegyikének vastagsága az 1 és 200 mikron közé eső tartományban van, előnyösen legalább 10-150 mikron, és még előnyösebben 15-100 mikron. 1 mikronnál kisebb vastagság alatt nem lehet kialakítani a sajtolószerszám felületén elasztomer bevonatot egyenletes vastagsággal.

Az elasztomer réteg tulajdonságait a detergens rúd összetétel, gyártási eljárás és/vagy más gyártási paraméterek, például a sajtoló szerszámfelekben lévő üreg alakja, a sajtolóberendezés sebessége és a sajtoló szerszámfelek szétválasztási távolsága függvényében lehet változtatni annak érdekében, hogy a kívánt eredményt elérjük, mely kívánt eredmény például a detergens rudacskának a sajtolószerszámból való jó eltávolíthatósága. Azt tapasztaltuk, hogy egy adott rudacska-összetétel esetében egy egyszerű feliratozás, szabad sajtolószerszám, elasztomer rétegek a fentiekben meghatározott rétegvastagsági tartomány alsó végén, és a rugalmassági modulustartomány felső végében lévő rugalmassági modulus esetén elfogadható eredményeket érünk el a detergens rudacskának a sajtolószerszámból való kivehetőségével kapcsolatban.

Abban az esetben azonban, hogy ha ugyanazon összetétel esetén a sajtolószerszámmal egy bonyolult feliratot akarunk kialakítani, vagy a sajtolószerszám alakja összetett, a szerszámból való kivehetőséget úgy érjük el, ha az elasztomer réteg vastagsága a tartomány felső végéhez van közel, és a rugalmassági modulusa pedig az alsó végéhez. Hasonlóképpen olyan összetételű rudacskák esetében, melyeknek lényegéből fakad, hogy azok sajtolása bonyolult, elfogadható sajtolószerszámból való kivehetőséget érünk el olyan elasztomer réteggel, melynek vastagsága a tartomány felső végéhez van közel, a rugalmassági együtthatója pedig a kisebb modulusoknak felel meg.

A találmány szerinti eszköz olyan aktív anyag felületet tartalmazó detergens rudacska sajtolására használható, mely rudacska előnyösen lényegében szappant vagy szintetikus detergens anyagot vagy szappan és szintetikus detergens anyag keverékét tartalmazza. Speciális alkalmazást nyer lágy és/vagy ragadós detergens rudacskák sajtolásánál, melyek szintetikus felületaktív anyagokat tartalmaznak, áttetsző vagy átlátszó szappanrudakat, melyeknek csökkentett zsíranyagtartalma van, például a teljes rúdsúlyhoz viszonyítva 63-78 tömeg% tartományban, és amely rudacskák a

HU 224 335 Β1 bőrnek előnyös szereket tartalmaznak, például nedvesítőszereket, poliolokat, olajokat, zsírsavakat és zsíralkoholokat.

Előnyösen az első elasztomer bevonatot a sajtolószerszám sajtolófelületéhez mechanikus és/vagy kémiai eszközökkel kötjük hozzá, hogy növeljük a tapadást a sajtolószerszám és az első bevonat között.

A sajtolószerszám felületét számos előkezelési műveletnek vethetjük alá az elasztomer anyaggal való bevonás előtt, hogy javítsuk a kötésszilárdságot a sajtolószerszám felülete és az első bevonat között. Ezeknek az előkezelési műveleteknek a célja az, hogy eltávolítsuk a vékony felületi rétegeket, például vékony oxidokat a fémeken; hogy optimalizáljuk az érintkezés fokát a felület és a bevonat között, és/vagy hogy megváltoztassuk a felület topográfiáját oly módon, hogy megnöveljük a köthető felület területét, és hogy védjük a sajtolószerszám felületét a kötés előtt. A megfelelő eljárásokat három fő csoportba lehet osztani:

1. Mechanikus csiszolás - az eljárások magukban foglalják a drótkefés, csiszolópapíros, fúvatásos eljárásokat, például vizes, kvarchomokkő zúzalékos, homokés üvegszemcse-fúvatást, csiszolást, például gyémántcsiszolást és szikraforgácsolást.

2. Kémiai kezelés - beleértve az oldószeres tisztítást, maratást, például sav alkalmazásával, eloxálást, és primer vagy tapadó kötő vegyszerek, például szilán vagy szilikon alkalmazását.

3. Nagy energiájú felület-előkezelés: szélesebb körben alkalmazzák nemfémes rendszereknél, az eljárások magukban foglalják a koronakisüléses, plazmaés lézeres eljárásokat.

Továbbá a fenti eljárások különböző kombinációit is lehet alkalmazni a kötő felület előkezelésére.

A sajtolószerszámnak a rudacskát sajtoló felületére történő felvitelen kívül az elasztomer bevonatot előnyösen alkalmazhatjuk a sajtolószerszám vagy a szappangyártó sor gépezetének más részein is. Például ilyen bevonattal láthatjuk el a „sorjamentesítő lemezt”, mely a sajtolt rudacskákról az extrudált rúd összetétel felesleges anyagmennyiségét leválasztja, a kilökőszerkezeteken, fogószerszámokon, az alaplapon, amelyre a sajtolószerszám fel van szerelve, valamint a sajtolószerszámnak a nem sajtoló felületeire ís. A találmányt alkalmazhatjuk a szappanrudacska-gyártás során a félkész termékeket tárolótartályokon, például a gyártólánc tárolóedényein (például a csomagológépeknél, burkoló- és kötözőgépeknél stb.). A sajtolóeszköz bármilyen megfelelő ismert típusú sajtolóeszköz lehet, például az EP-276,971 számú szabadalmi leírásban bemutatott típusú.

A továbbiakban a találmány szerinti eljárást és eszközt a kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebben, ahol az ábrán egy találmány szerinti sajtolószerszám metszetének vázlatát mutatjuk be.

Az ábrán 1 sajtolószerszámot láthatunk, mely két szerszámfélből áll. A szerszámfeleknek 2, 3 merev tagjai vannak. Mindegyik szerszámfél a 4 és 5 sajtolófelületén el van látva két-két 6 és 7, 8 és 9 elasztomer bevonattal. A sajtoló szerszámfelek 2 és 3 merev tagjai általában azonosak. Szükség esetén egy (nem ábrázolt) felirat alakítható ki egyik vagy mindkét sajtolószerszám-sajtolófelületen.

A sajtoló szerszámfeleket egy (nem ábrázolt) detergens rudacska sajtolására lehet használni oly módon, hogy azokat egymás felé mozgatjuk az ábrán A-val jelzett nyilak irányában.

Példák

Egy detergens rudacska kezelő felületét egy első és egy második elasztomer bevonattal láttunk el a találmány szerint a következő módon.

1. példa

Legyártottunk egy detergensrudacska-sajtoló szerszámot, melyen a kötő felület sárgarézből, alumíniumból, rozsdamentes acélból lett kialakítva a vizsgálat céljára. A sajtolószerszám kívánt alakját mindenekelőtt marással, szikraforgácsolással és üvegfújással adtuk meg a szakterületen ismert módon.

Ugyanakkor kialakítottunk egy vörösréz tömböt is, melynek alakja és mérete megfelel a kialakítandó szappanrudacska alakjának. A vörösréz tömb a sajtolószerszám sajtolófelületei közé 0,05 mm-es hézaggal illeszkedett.

A sajtolószerszámot a Dow Corning cég primer F2260 termékével kezeltük.

Az első elasztomer bevonatot a Dow Corning cég WS27-60-29 típusú szilikonjából alakítottuk ki. Ez a termék szilikával töltött vinil VMQ (vinil-metil-polisziloxán)-ra alapul. Térhálósító szerként az alapanyag 1,8 rész/100 rész koncentrációjának megfelelő mennyiségben DHBP-t (2,5-bisz(terc-butil-peroxi)-2,5-dimetil-hexánt) használtunk.

Miután a szilikont kézzel bepréseltük a sajtolószerszámba, a pozitív vörösréz tömböt bepréseltük a sajtolószerszámba oly módon, hogy a szilikon pontosan a meghatározott rétegvastagsággal préselődött bele a sajtolószerszámba.

Ezt a szilikonréteget azután nyomás és hő alkalmazásával keményítettük. A vörösréz modell bennmaradt a sajtolószerszámban az eljárás folyamán. A szilikont 200 °C hőmérsékleten és 750-1000 bar (7,5*10⁷-10⁸ Pa) nyomáson fél órán keresztül keményítettük. A kikeményített szilikon keménysége körülbelül 60-100 shore-t ér el, és a vastagsága megközelítőleg 50 mikron.

A sajtolószerszámot ezután a vörözréz tömbbel együtt lassan vagy hirtelen lehűtöttük.

Ezt követően a lehűtött sajtolószerszámot közvetlenül a második elasztomer bevonathoz szükséges szilikonnal vontuk be. A második elasztomer bevonat vastagsága 0,05 mm nagyságrendű.

Megfelelőnek találtunk egy pirogén szilikára alapuló merevítő töltőanyagú, viniltartalmú metil-polisziloxán polimert. A keményítőrendszer szilán és platina térhálósító szert tartalmazott (Dow Corning, szilasztik 9050-50P A és B részek). Ennek a szilikonnak a viszkozitása körülbelül 5000 mPa s volt.

HU 224 335 Β1

A sajtolószerszámot ezután légköri nyomáson 200 °C-ra melegítettük fel, és a keményítőst fél órán keresztül végeztük.

Azt tapasztaltuk, hogy az így kapott többrétegű elasztomer bevonat nagyon jól hozzátapad a sajtolószerszámhoz - azt nem lehet eltávolítani még késsel sem.

A fenti eljárással előállított sajtolószerszámot használtuk azután detergens rudacskák sajtolására. Egy Mazzoni STUF sajtológépet használtunk. Az eredményeket összehasonlítottuk egy ugyanebbe a gépbe beszerelt sajtolószerszámmal kapott eredménnyel, mely sajtolószerszám egyetlen szilikonréteggel volt bevonva.

Az így sajtolt detergens-összetétel a Unilever által gyártott és DOVE védjegy alatt árusított termék.

Fél óra elteltével azt tapasztaltuk, hogy a szappanrudacskák beleragadtak a sajtolószerszám bevonatába, amikor az egyetlen elasztomer rétegből állt, és az élek a sajtolószerszám bevonatánál megsérültek.

Repedezések és lepattogzások voltak találhatóak az egyetlen elasztomer réteggel bevont sajtolószerszám bevonatában, és a bevonat részben elvált a sajtolószerszámtól, különösen a szélső tartományokban.

A többrétegű eljárással bevont sajtolószerszámokon nem mutatkozott jele a kopásnak vagy a sajtolószerszám eltömődésének.

2. példa

Az 1. példa szerinti eljárást alkalmaztuk egy csomagológép gyártósorában szappanrudacskákhoz használt alumíniumhordozó kétrétegű elasztomer bevonatának a felvitelére.

Az összehasonlításhoz egy első mintapéldányt vettünk, mely egy kemény egyetlen rétegű elasztomer bevonattal bevont hordozót tartalmazott, és egy második összehasonlítandó mintapéldányt, melynek hordozója egy lágy egyetlen rétegű elasztomer bevonattal volt elkészítve, a WO 96/00278 számú közzétételi iratban ismertetett eljárás alkalmazásával. A csomagológépet ezután egy hónapig működtettük a találmány szerinti hordozóval és az összehasonlított mintapéldányokkal.

Egy hónap elteltével azt tapasztaltuk, hogy a lágy egyetlen rétegű elasztomer bevonat elkezdett leválni az alumíniumhordozóról. A kemény egyetlen rétegű elasztomer bevonaton nem mutatkozott károsodás jele, de sérüléseket kezdett okozni magukon a detergens rudacskákon. A találmány szerinti kettős rétegű elasztomer bevonat nem mutatta sérülés vagy károsodás jelét, és nem is okozott a detergens rudacskákban károsodást.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás sajtolószerszámon elasztomer bevonat kialakítására, azzal jellemezve, hogy

   - a sajtolószerszámot kémiai és/vagy mechanikai eszközökkel kezeljük, és az elasztomer bevonat számára kötő felületet alakítunk ki;

   - a kötési felületen egy első, megválasztott körülmények között kiválasztott összetételű elasztomer bevonatot szilárdítunk meg; és

   - az első megszilárdított elasztomer bevonaton legalább egy második, az elsőtől külön kiválasztott összetételű, megszilárdított elasztomer bevonatot alakítunk ki külön megválasztott körülmények között.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második elasztomer réteget különböző nyomás és/vagy hőmérsékleti körülmények között és/vagy különböző katalizátor-rendszerekkel szilárdítjuk meg.
3. 3. Eszköz műanyag kezelésére, azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy, a műanyaggal érintkező érintkezési felületet, az érintkezési felületnek elasztomer rétege van, mely legalább két elasztomer bevonatot tartalmaz, és az elasztomer bevonatok közül legalább kettő különböző összetételű és/vagy tulajdonságú.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eszköz, azzal jellemezve, hogy az elasztomer réteg rugalmassági modulusa a 0,1-50 MPa tartományban van.
5. 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás alkalmazása detergens rudacska sajtolásához vagy kezeléséhez használatos eszközön elasztomer bevonat kialakítására.
6. 6. A 3. vagy 4. igénypont szerinti eszköz alkalmazása detergens rudacska kezelésére vagy sajtolására.