Способы формирования заготовки из сложного полиэфира и устройство инжекционного формования.

Номер патента: 662

Опубликовано: 29.12.1999

Авторы: Накадзима Хисаси, Кода Хидеаки

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ формования заготовки из сложного полиэфира литьем под давлением, включающий стадии сжатия формовочного материала, представляющего собой сложный полиэфир, состоящий из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, путем вращения шнека в нагреваемом цилиндре, плавления, дозирования и впрыска формовочного материала в форму для ее заполнения с целью формования заданной заготовки, отличающийся тем, что стадия плавления состоит из последовательных операций плавления, релаксации расплава, смешивания и релаксации пластиката.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что релаксация расплава и пластиката осуществляют путем подачи формовочного материала в участки расширения, образованные между нагреваемым цилиндром и валом шнека устройства получения формовочного материала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата содержит от 90 до 10 вес.% полиэтилентерефталата и от 10 до 90 вес.% - полиэтиленнафталата.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что полиэтиленнафталат является композицией сополимера, содержащей 8,0 мол.% терефталата и 92 мол.% 2,6-нафталиндикарбоксилата.

5. Устройство инжекционного формования для формования заготовки из сложного полиэфира, состоящего из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, включающее нагреваемый корпус с бункером и соплом и установленный в нем с возможностью вращения и продольного перемещения шнек с двумя раздельными спиральными участками, отличающееся тем, что шнек включает зону загрузки материала, зону сжатия, зону пластикации и зону дозирования, причем зона пластикации включает секцию плавления, секцию релаксации расплава, секцию смешивания и секцию релаксации пластиката, при этом диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката выполнен меньшим, чем диаметр вала шнека в остальных зонах, и зона релаксации расплава имеет участок, выполненный без спирали.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что шнек является инжекционным шнеком инжекционного устройства, имеющего шнек, расположенный в линию.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что шнек является пластикационным шнеком инжекционного устройства, являющегося пластикатором со шнеком-плунжером.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что шнек является пластикационным шнеком и инжекционным шнеком инжекционного устройства, являющегося предпластикатором с двумя шнеками.

9. Устройство по любому из пп.5-8, отличающееся тем, что спираль шнека на участках от зоны релаксации расплава до зоны релаксации пластиката выполнена двухзаходной, причем шаг секции с двухзаходной спиралью меньше шага другой секции шнека со спиралью.

10. Устройство по любому из пп.5-9, отличающееся тем, что диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката составляет 70-80% от диаметра вала шнека секции плавления.

11. Способ формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой, включающий стадии формования заготовки, отделения заготовки от полой и стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы на ранней стадии, на которой заготовка не полностью охладилась и еще находится при высокой температуре, а конфигурация заготовки сохраняется благодаря тонкому слою, образовавшемуся на поверхности при охлаждении, подачи заготовки в выдувную форму и вытяжки заготовки в осевом направлении в выдувной форме до того, как температура заготовки повысится за счет внутреннего тепла и достигнет максимума, и одновременного вдувания воздуха для формования полого формованного изделия, такого как тонкостенный сосуд, отличающийся тем, что сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования по любому из пп.1-4.

12. Способ формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой, включающий стадии формования заготовки, охлаждения заготовки до тех пор, пока конфигурация заготовки полностью сохраняется, освобождение заготовки из полой и стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы, подачи заготовки к участку доведения до требуемой температуры для доведения температуры заготовки до температуры плавления, подачи заготовки в дутьевую форму и формования заготовки дутьем с вытяжкой в полое формованное изделие, такое как тонкостенный сосуд, отличающийся тем, что сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования по любому из пп.1-4.

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к области формования изделий из сложных полиэфиров, а в частности к способу формования заготовки из сложного полиэфира литьем под давлением,устройству инжекционного формования и способу формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой в полые изделия типа тонкостенных сосудов. Поскольку изделия из полиэтилентерефталата (далее сокращенно "ПЭТ"), изготовленные формованием дутьем с вытяжкой, характеризуются хорошей прозрачностью, высокой ударной вязкостью и относительно высокой газонепроницаемостью, они широко применяются в качестве бутылок для напитков. Что касается теплостойкости, то температура их термической деформации (температура стеклования) равна примерно 75 С, и поэтому, если они используются в качестве бутылок для напитков, то должны подвергаться термообработке типа термической усадки с целью повышения их теплостойкости, поскольку разлив соков и природных вод производится при высоких температурах(около 80 С). По этой причине бутылки из ПЭТ,называемые "теплостойкими бутылками", стоят дороже, чем обычно используемые необработанные бутылки из ПЭТ. Полиэтиленнафталат (далее сокращенно"ПЭН"), который является сложным полиэфиром типа ПЭТ, имеет температуру плавления около 270 С и температуру стеклования около 124 С, которые выше, чем температура плавления и температура стеклования ПЭТ, хотя оба они являются сложными полиэфирами. Более того, ПЭН характеризуется удовлетворительной теплостойкостью при использовании его в качестве тонкостенных сосудов и отличными газонепроницаемостью и прозрачностью, когда он подвергнут вытяжке, а также высокой прочностью. Таким образом, ПЭН более чем ПЭТ пригоден для использования в бутылках для напитков или в широкогорлых сосудах, которые требуют наполнения при высокой температуре и обеспечения газонепроницаемости, хотя оба являются сложными полиэфирами. Однако цена на ПЭН выше, чем на ПЭТ, поэтому бутылки из ПЭН стоят значительно дороже, чем бутылки из подвергнутого термической усадке ПЭТ, что делает затруднительным применение ПЭН в настоящее время. Для решения указанных проблем были предприняты попытки изготовления тонкостенных бутылок из сложных полиэфиров, обладающих отличными теплостойкостью и газонепроницаемостью, с использованием в качестве формовочного материала смеси ПЭТ и ПЭН. Что касается теплостойкости существующих материалов, то бутыль из ПЭТ в качестве основы, отформованная дутьем с вытяжкой, может выдерживать температуру порядка 83 С в случае смеси с 10% ПЭН, причем ее теплостой 000662 2 кость может быть повышена за счет увеличения в смеси количества ПЭН. Однако ПЭТ и ПЭН проявляют слабую совместимость. Если их расплавить и смешать, образуется полупрозрачная мутная смесь. По-видимому,эта мутность вызвана образованием двух фаз в расплаве ПЭТ и ПЭН и отличается от побеления, вызываемого кристаллизацией. Однако этой непрозрачности можно избежать, если осуществить обменную реакцию сложных эфиров в процессе пластикации формовочного материала, чтобы во время литья под давлением превратить материал в сополимер. Таким способом может быть отформовано прозрачное изделие, т.е. заготовка. Для осуществления и регулирования обменной реакции сложных эфиров в расплавленном состоянии Amoko chemical Co., США изготовила материал на основе ПЭН, являющийся сополимером, содержащим 8,0 мол.% терефталата и 92 мол.% 2,6-нафталиндикарбоксилата("НДК"). Указано, что такой состав сополимера позволяет понизить температуру плавления кристаллов ПЭН (267 С) до температуры плавления кристаллов ПЭТ (250 С), в результате чего увеличивается время контакта ПЭТ и ПЭН в смеси в расплавленном состоянии, и тем самым создается возможность получения заготовки, в которой осуществлена обменная реакция сложных эфиров. Однако при обычном литье под давлением, которое широко используется,трудно отформовать прозрачную заготовку. Для осуществления обменной реакции сложных эфиров в нагревательном цилиндре,чтобы отлить прозрачную заготовку, была сделана попытка проведения пластикации доведением температуры нагревательного цилиндра до 310C или выше при высоком уровне противодавления. Предполагалось, что поскольку плавление и пластикация осуществляются при такой высокой температуре и высоком противодавлении с увеличенной продолжительностью по времени, разделение фаз исключается и формовочный материал инжектируется в состоянии сополимера благодаря выполнению обменной реакции сложных эфиров, в результате чего станет возможным получение прозрачной заготовки. Однако поскольку время нахождения формовочного материала в нагревательном цилиндре неизбежно остается длительным, причем материал находится в нагревательном цилиндре при высокой температуре и высоком давлении,он перегревается и легко разлагается, частично даже с выделением газов. Такой избыток тепла оказывает вредное влияние на физические свойства сложных полиэфиров, вызывая изменение цвета, подвулканизацию, ухудшение качества и подобные нежелательные явления. Кроме того,соответственно увеличивается время дозирования и, естественно, всего цикла формования. В 3 смеси ПЭТ и ПЭН влиянию избытка тепла главным образом подвержен ПЭТ, т.к. его температура плавления ниже, чем у ПЭН; в результате чего увеличивается количество образующегося ацетальдегида. Для смеси ПЭТ и ПЭН, кроме непрозрачности, существует другая проблема, требующая решения. Эта проблема состоит в образовании гелеподобного гранулированного материала,называемого "рыбьим глазом". Хотя этот гранулированный материал не оказывает большого влияния на форму заготовки, он остается на тонкостенном корпусе готовой бутыли в виде трещин, приводя к получению бракованного изделия. Таким образом, чтобы получить тонкостенные бутылки из формовочного материала,представляющего собой смесь ПЭТ и ПЭН и обладающего повышенной теплостойкостью,путем формования дутьем с вытяжкой, необходимо предохранить заготовку в процессе литья под давлением от появления непрозрачности и"рыбьего глаза". Другими словами, невозможно получить полиэфирное полое отформованное изделие типа тонкостенных бутылок или широкогорлых сосудов, которое позволяет использовать физические свойства ПЭТ и ПЭН. Патент США 4836971 раскрывает способ изготовления термостойких сосудов из полиэтилентерефталата (ПЭТ-сосудов), который включает несколько специальных стадий, например, приготовление ПЭТ заготовки, кристаллизацию горлышка заготовки, нагревание корпуса заготовки, формование дутьем промежуточного сосуда, размеры которого превышают размеры окончательного сосуда, нагревание промежуточного сосуда для его усадки и последующее его формование в окончательный контейнер. Патент США 4105391 раскрывает установку для формования дутьем, включающим четыре стадии для формования окончательного сосуда: стадию инжекционного формования для инжекционного формования заготовки, стадию нагревания для нагревания сформованной заготовки, стадию вытягивания и формования дутьем нагретой заготовки в окончательный сосуд и стадию освобождения для освобождения окончательного сосуда. Японский справочник "Инжекционное формование" стр. 93, публ. 20.01.1968 раскрывает несколько примеров конструкций инжекционных шнеков. Однако в приведенных публикациях отсутствует описание, относящееся к инжекционному формованию дутьем заготовки из сложного полиэфира, состоящего из смеси полиэтилентерефталата (ПЭТ) и полиэтиленнафталата(ПЭН), особенно приготовленного особо определенным способом. Цель данного изобретения заключается в создании способа литья заготовки под давлени 000662 4 ем, который может предотвратить появление непрозрачности, вызванной помутнением, и"рыбьего глаза", без использования высокой температуры и высокого противодавления, как в ранее описанных способах, а также в создании инжекционного шнека и способа формования из заготовки дутьем с вытяжкой тонкостенных широкогорлых сосудов и узкогорлых сосудов типа бутылок. Данная цель достигается за счет того, что в способе формования заготовки из сложного полиэфира литьем под давлением, включающем стадии сжатия формовочного материала, представляющего собой сложный полиэфир, состоящий из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, путем вращения шнека в нагреваемом цилиндре, плавления, дозирования и впрыска формовочного материала в форму для ее заполнения с целью формования заданной заготовки, согласно изобретению, стадия плавления состоит из последовательных операций плавления, релаксации расплава, смешивания и релаксации пластиката. Релаксацию расплава и пластиката можно осуществлять путем подачи формовочного материала в участки расширения, образованные между нагреваемым цилиндром и валом шнека устройства получения формовочного материала. При этом смесь полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата может содержать от 90 до 10 вес.% полиэтилентерефталата и от 10 до 90 вес.% полиэтиленнафталата. Полиэтиленнафталат может являться композицией сополимера, содержащей 8,0 мол.% терефталата и 92 мол.% 2,6-нафталиндикарбоксилата. Цель изобретения достигается также за счет того, что в устройстве инжекционного формования для формования заготовки из сложного полиэфира, состоящего из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата,включающем нагреваемый корпус с бункером и соплом, и установленный в нем с возможностью вращения и продольного перемещения шнек с двумя раздельными спиральными участками,согласно изобретению, шнек включает зону загрузки материала, зону сжатия, зону пластикации и зону дозирования, причем зона пластикации включает секцию плавления, секцию релаксации расплава, секцию смешивания и секцию релаксации пластиката, при этом диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката выполнен меньшим, чем диаметр вала шнека в остальных зонах, и зона релаксации расплава имеет участок, выполненный без спирали. Шнек может являться инжекционным шнеком инжекционного устройства, имеющего шнек, расположенный в линию, или пластикационным шнеком инжекционного устройства,являющегося пластикатором со шнекомплунжером, или пластикационным шнеком и 5 инжекционным шнеком инжекционного устройства, являющегося предпластикатором с двумя шнеками. При этом спираль шнека на участках от зоны релаксации расплава до зоны релаксации пластиката может быть выполнена двухзаходной, причем шаг секции с двухзаходной спиралью меньше шага другой секции шнека со спиралью. Диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката составляет 70-80% от диаметра вала шнека секции плавления. Цель изобретения достигается также за счет того, что в способе формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой, включающем стадии формования заготовки, отделения заготовки от полостной и стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы на ранней стадии, на которой заготовка не полностью охладилась и еще находится при высокой температуре, а конфигурация заготовки сохраняется благодаря тонкому слою, образовавшемуся на поверхности при охлаждении, подачи заготовки в выдувную форму и вытяжки заготовки в осевом направлении в выдувной форме до того, как температура заготовки повысится за счет внутреннего тепла и достигнет максимума, и одновременного вдувания воздуха для формования полого формованного изделия, такого как тонкостенный сосуд, согласно изобретению, сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования, раскрытым ранее. Кроме того, цель изобретения достигается за счет того, что в способе формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой,включающем стадии формования заготовки,охлаждения заготовки до тех пор, пока конфигурация заготовки полностью сохраняется, освобождение заготовки из полостной стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы, подачи заготовки к участку доведения до требуемой температуры для доведения температуры заготовки до температуры плавления, подачи заготовки в дутьевую форму и формования заготовки дутьем с вытяжкой в полое формованное изделие, такоекак тонкостенный сосуд, согласно изобретению, сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования, раскрытым ранее. Далее изобретение будет рассмотрено подробнее со ссылкой на чертеж, на котором схематически представлен вертикальный боковой вид инжекционного узла, способного отливать под давлением заготовку из сложного полиэфира согласно настоящему изобретению. 6 Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Ниже со ссылкой на чертеж будет подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения. На чертеже показан инжекционный узел, используемый в процессе литья заготовки под давлением согласно настоящему изобретению. Этот инжекционный узел обычно содержит инжекционный шнек 2, находящийся внутри нагревательного цилиндра 1, снабженного с внешней стороны ленточным нагревателем(не показан). Шнек 2 способен вращаться и двигаться назад и вперед. Формовочный материал из загрузочного окна 3 в задней части нагревательного цилиндра сжимают путем вращения инжекционного шнека 2 для плавления и перемешивания (пластикации) и дозируют в передней части нагревательного цилиндра 1 при обратном движении шнека 2. Инжекционный узел выполняет функции пластикации и впрыскивания как обычный инжекционный узел так, что дозированный расплавленный материал впрыскивается в форму(не показана) и заполняет ее через сопло 4 в конце нагревательного цилиндра при поступательном движении шнека 2 для получения заготовки, имеющей дно. Упомянутый инжекционный шнек 2 имеет четыре операционные зоны: зону 11 загрузки материала, зову сжатия 12, зону пластикации 13 и зону дозирования 14. Зона пластикации 13 имеет следующие операционные секции между зоной сжатия 12 и зоной дозирования 14: секцию плавления 15, секцию 16 релаксации расплава, секцию пластикации 17 и секцию 18 релаксации пластиката. Упомянутые секции 16 и 18 релаксации образуются в результате расширения зазора между нагревательным цилиндром в зоне пластикации 13 и валом шнека 2 при частичном уменьшении диаметра вала шнека (например, до 70-80% диаметра вала в секции плавления). Расширение производится за счет конусности обеих концевых частей для предотвращения резкого расширения расплавленного материала,вызванного внезапным изменением зазора, или застоя, вызванного углом скоса. Спирали шнека 2 образованы вокруг вала и состоят из задних спиралей 5 для подачи и сжатия формовочного материала и передних спиралей 6 для пластикации, которые перемешивают расплавленный материал, с секцией 16 релаксации расплава в качестве границы между ними. Задние спирали 5 шнека имеют фиксированный шаг от конца вала зоны 11 загрузки материала до верхней части вала секции плавления 15 зоны пластикации 13. Передние спирали 6 шнека расположены от передней половины секции 16 релаксации расплава до верхнего конца вала зоны дозирования 14 с более узким шагом, чем шаг задних спиралей 5, вследствие сдвоенных спиралей. Таким образом, задняя половина сек 7 ции 16 релаксации расплава со стороны зоны сжатия не содержит спиралей, что обеспечивает плавление небольшого количества нерасплавленного материала, содержащегося в расплавленном материале, без воздействия передних и задних спиралей 5 и 6 шнека. Из перечисленных выше зон упомянутого инжекционного шнека 2 самой длинной выполнена зона 11 подачи материала, самой короткой- зона дозирования 14, при этом зона пластикации 13 выполнена длиннее зоны сжатия 12. В зоне пластикации 13 секция пластикации со стороны зоны дозирования выполнена длиннее секции плавления. Хотя отношение длины шнека к его диаметру (L/D) больше, чем у обычного инжекционного шнека, вследствие создания зоны пластикации 13, оно может быть ограничено определенным диапазоном, чтобы инжекционный шнек мог выполнять свои функции. Разбивка каждой зоны и длина каждой секции не фиксированы и могут произвольно изменяться в соответствии с пропускной способностью при инжекции. Если требуется машина для литья под давлением с большой пропускной способностью при инжекции для изготовления большого количества заготовок, и это требование удовлетворяется при помощи инжекционного узла типа предпластикатора со шнеком-плунжером,шнек 2 может быть использован в качестве пластикационного шнека. В этом случае шнек 2 модифицируют, чтобы он отвечал техническим требованиям, предъявляемым к шнеку для пластикации. Если используют машину для литья под давлением с инжекционным узлом типа предпластикатора со шнеком-шнеком, снабженным пластикатором на вершине задней части инжекционного узла, шнек для пластикации или шнек для пластикации и инжекционный шнек могут быть использованы при их модификации в соответствии с техническими условиями. Можно применить шнек для пластикации и инжекционный шнек для неравномерного литья заготовок под давлением путем деления вышеуказанных зон и установления вышеуказанных секций как для пластикационного шнека, так и для инжекционного шнека. Гранулированный формовочный материал,представляющий собой смесь ПЭТ и ПЭН (обозначаемую ниже ПЭТ + ПЭН), подают в заднюю часть нагревательного цилиндра 1 через загрузочное окно 3 путем вращения инжекционного шнека 2 со скоростью вращения 80-100 об./мин и прилагаемом противодавлении 2-10 кг/см 2. Хотя температура ленточного нагревателя на внешней периферии нагревательного цилиндра находится в пределах 280-310 С, температура вокруг секции 16 релаксации расплава зоны пластикации 13 предпочтительно может быть ниже на 10-15 С, чем температура других зон. 8 ПЭТ + ПЭН в нагревательном цилиндре движется из зоны 11 загрузки материала к зоне сжатия 12 посредством задних спиралей 5 шнека. В течение этого периода ПЭТ + ПЭН нагревается от нагревательного цилиндра и размягчается, в зоне сжатия 12 ПЭТ+ ПЭН постепенно размельчается посредством перемещения через зауженный зазор между нагревательным цилиндром 1 и инжекционным шнеком 2 при уклоне вала шнека, причем в это же время ему сообщается усилие сдвига, вызванное вращением задних спиралей 5 шнека, при этом он генерирует тепло, и переходит в полурасплавленное состояние за счет внешнего обогрева и тепла, генерированного усилием сдвига. Этот полурасплавленный материал сжимается и подается задними спиралями 5 шнека 2 в секцию плавления 15 зоны пластикации 13, в которой зазор шнека сужается для увеличения степени сжатия, чтобы большая часть ПЭТ + ПЭН расплавилась и была подана в секцию 16 релаксации расплава. Секция 16 релаксации расплава имеет значительно большую площадь сечения зазора вокруг вала шнека, чем секция плавления 15, так, словно зазор представляет собой глубокий резервуар в потоке расплавленного материала. Таким образом, расплавленный материал, который находился в сжатом состоянии, в секции 16 релаксации расплава расширяется и вытягивается. При этом нерасплавившийся материал (ПЭН), остающийся в расплавленном материале в виде гранул, диспергируется в расплавленном материале и поток расплавленного материала замедляется. Поскольку передняя половина секции 16 релаксации расплава со стороны секции плавления свободна от шнека и расплавленный материал представляет собой вязкоупругую жидкость, расплавленный материал, которому инжекционным шнеком 2 сообщается сила вращения, вьется вокруг вала шнека. Из-за этого явления и замедления потока расплавленный материал застаивается. Хотя этот застой регулируют расплавленным материалом, вновь поступающим из секции плавления 15, во время застоя осуществляется обширный контакт между расплавленными ПЭТ и ПЭН, и нерасплавившиеся гранулы ПЭН полностью погружаются в расплав, так что происходящий теплообмен способствует плавлению нерасплавившегося гранулированного материала. Расплавленный материал из секции 16 релаксации расплава выдавливается в желоб передних спиралей 6 шнека концом передней половины спирали и направляется шнеком в секцию пластикации 17, в которой площадь сечения зазора вокруг вала шнека заужена аналогично секции плавления 15, благодаря чему материал снова сжимается. Можно предположить,что большая часть нерасплавившегося материала расплавляется в процессе продавливания концом спирали, и уже полностью расплавлен 9 ный материал перемешивается с материалом в секции пластикации 17. Пластицированный расплавленный материал расширяется в секции 18 релаксации пластиката, в которой обеспечена значительно большая площадь сечения зазора вокруг вала шнека, чем в секции пластикации 17, с перемешиванием материала передними спиралями 6 шнека. Нерасплавившийся материал почти полностью расплавляется до достижения им секции 18 релаксации пластиката, причем при расширении расплавленный материал равномерно пластифицируется с образованием гомогенного материала. Температура расплавленного материала,равномерно пластицированного в секции 18 релаксации пластиката, равномерно регулируется в зоне дозирования 14, и пластикат подают в переднюю часть нагревательного цилиндра. Расплавленный материал дозируют у конца шнека посредством обратного хода инжекционного шнека 2, вызванного давлением материала. Время дозирования может быть различным в зависимости от инжектируемого количества расплавленного материала, но обычно составляет 5-7 с для 25-80 г. После этого осуществляют инжектирование расплавленного материала и заполнение им формы для литья под давлением через сопло 4 посредством поступательного движения инжекционного шнека 2 и отливают заготовку. Как описано выше, при пластикации ПЭТ+ПЭН, который подвергается повторному плавлению, релаксации, перемешиванию и релаксации, плавление нерасплавившегося гелеобразного гранулированного материала (ПЭН) осуществляют релаксацией расплава, в то же время перемешивание ПЭТ+ПЭН, проявляющего слабую совместимость, проводится непрерывно с целью получения гомогенного расплавленного материала. Предполагается, что обменная реакция сложных эфиров может происходить благодаря последовательности стадии релаксации расплава, пластикации и релаксации пластиката. Соответственно устраняется несовместимость, которая, по-видимому, является причиной мутности и непрозрачности, и становится возможным получение прозрачной заготовки без "рыбьего глаза". Пластикация ПЭТ+ПЭН может проводиться при температуре 310 С или ниже, противодавлении 2-10 кг/см 2 и скорости вращения шнека 80-100 об./мин. Хотя наблюдается застаивание расплавленного материала, которое не очень продолжительно, количество образующегося при пиролизе ацетальдегида незначительно, и значение остаточной степени собственной вязкости полимерного материала при гидролизе не уменьшается. Чтобы отлить несколько заготовок за один цикл инжекции и заполнения, обычно используют литник для выпуска горячего материала. 10 Этот литник установлен в блоке, который составляет часть формы и соединен с большим количеством сопел, установленных в блоке через определенные интервалы и с одним вертикальным литниковым каналом. В описанном выше инжекционном узле сопло соприкасается с вертикальным литниковым каналом таким образом, чтобы расплавленный материал, впрыскиваемый в вертикальный канал при поступательном движении инжекционного шнека,впрыскивался и заполнял каждую полость в форме для заготовки из каждого сопла через литник. Когда впрыснутый расплавленный материал доходит от сопла до полости через литник,блок литника, вертикальный литниковый канал и сопло нагреваются соответственно до 280330 С, 280 С и 290-310 С с целью предотвращения падения температуры расплавленного материала. Заготовку, отформованную литьем под давлением, освобождают из формы и вынимают в горячем состоянии до того, как она остынет и затвердеет, либо охлаждают, дают затвердеть и затем освобождают и вынимают. Способ формования дутьем с вытяжкой заготовки, которую извлекают на ранней стадии до ее охлаждения и затвердевания с получением тонкостенной бутылки с тонким корпусом и с тонким дном, называется "способом получения горячей заготовки" в противоположность "способу получения холодной заготовки", при котором охлажденную и затвердевшую заготовку снова нагревают до температуры плавления и затем подвергают формованию дутьем с вытяжкой. Упомянутый способ получения горячей заготовки бывает двух типов: (1) косвенное доведение температурного режима, при котором температура горячей заготовки доводится до необходимого уровня и затем производится дутье с вытяжкой, и (2) прямое доведение температурного режима, при котором температура заготовки доводится до необходимого уровня путем контроля распределения толщины во время литья под давлением, а вытяжка и дутье осуществляются после этого, как раскрыто в японском патенте 4-214322. Оба описанных выше типа применимы для формования заготовок, полученных литьем под давлением, в тонкостенные бутылки посредством дутья с вытяжкой. Ниже описан пример формования дутьем с вытяжкой в соответствии с упомянутым способом получения горячей заготовки. Для отливки заготовки используется форма для литья под давлением, состоящая из полой части для формования наружной стороны заготовки, и стержневой части для формования ее внутренней стороны, а также из краевой части для формования наружной стороны горловины заготовки. Полую и стержневую части формы охлаждают до 1116 С. Полость образована между полой частью 11 формы и стержневой частью, вставленной в полую часть через отверстие полой части и закрытой краевой частью формы. Сразу после продувки расплавленный материал с температурой полимера около 260 С впрыскивают через сопло по литнику для заполнения полости. Заготовку, полученную литьем под давлением, извлекают из формы, пока она достаточно нагрета, для формовки основной внутренней части, формуемой дутьем с вытяжкой. Это извлечение производят движением вверх стержневой и краевой частей формы или движением вверх стержневой части формы с одновременным движением вниз полой части формы. Извлеченную заготовку перемещают в выдувную форму, при этом ее охлажденная и затвердевшая часть вокруг горловины удерживается краевой частью формы. В выдувной форме заготовка вытягивается в направлении оси и в нее вдувается воздух. Воздушное дутье в процессе формования дутьем с вытяжкой предпочтительно производится на первой и второй стадиях. Давление воздуха при дутье на второй стадии может быть в 2 или более раз выше, чем на первой стадии. Наиболее приемлемые бутылки получаются при вытяжке примерно в 2 раза в продольном направлении и примерно в 3 раза в поперечном направлении. Пример 1. Примененная машина для литья под давлением: машина для литья под давлением и формования дутьем с вытяжкой AOK1-100LL-20, 500 см 3, позволяющая изготавливать три заготовки,производимая А.К. Technical Laborаtory Inc. Полимерный материал: ПЭТ: однородный полимер 8 (Unipet Co.); ПЭН: сополимер терефталат: НДК = 8:92(АМОСО, США); соотношение компонентов смеси: ПЭТ 90%, ПЭН 10%. Формованное изделие: бутылка для питьевой воды; размеры: общая высота: 210 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 190 мм, внешний диаметр корпуса: 64-60 мм, толщина корпуса: 0,27 мм, вес: 23 г. Заготовка: размеры: общая высота: 95 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 75 мм, толщина корпуса: 2,8 мм, внешний диаметр корпуса: 26 мм, внешний диаметр нижнего конца корпуса: 24 мм. Условия формования заготовки: температура, устанавливаемая в инжекционном нагревательном цилиндре: максимум 290 С, минимум 275 С,скорость вращения шнека 90 об./мин,противодавление 5 кг/см 2,первое давление впрыска 140 кг/см 2, 000662 12 второе давление впрыска 50 кг/см 2,время удерживания давления при заполнении 3,6 с,время охлаждения 1,0 с,температура формы для литья под давлением (установленная температура): полая часть 12 С,стержневая часть форм 12 С,температура литника (установленная температура): вертикальный литниковый канал 280 С,блок 280 С,сопло 290 С,температура извлечения 70 С (температура поверхности заготовки). Условия формования дутьем с вытяжкой: температура формы (установленная температура) 90 С,температура при вытяжке и дутье 100 С(температура поверхности заготовки),давление при дутье (вытяжке) 15-20 кг/см 2,время дутья 1,0-1,5 с. Пример 2. Примененная машина для литья под давлением: машина для литья под давлением и формования дутьем с вытяжкой AOK1-100LL-20, 500 см 3, позволяющая изготавливать две заготовки,производимая А.К. Тесhnical Lаbоrаtоrу Inc. Полимерный материал: ПЭТ: однородный полимер RM553 К(Unipet Co.); ПЭН: РN 610 (Toyo Boseki Co.); соотношение компонентов смеси: ПЭТ 60%, ПЭН 40%. Формованное изделие: бутылка для питьевой воды; размеры: общая высота: 210 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 190 мм, внешний диаметр корпуса: 64-60 мм, толщина корпуса: 0,27 мм, вес: 23 г. Заготовка: размеры: общая высота: 95 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 75 мм, толщина корпуса: 2,8 мм, внешний диаметр корпуса: 26 мм, внешний диаметр нижнего конца корпуса: 24 мм. Условия формования заготовки: устанавливаемая температура инжекционного нагревательного цилиндра: максимум 280 С, минимум 270 С,скорость вращения шнека 100 об./мин,противодавление 3 кг/см 2,первое давление впрыска 140 кг/см 2,время удерживания давления при заполнении 3,6 с,время охлаждения: 1,0 с,температура формы для литья под давлением (установленная температура): полая часть 15 С,стержневая часть 15 С, 13 температура литника (установленная температура): вертикальный литниковый канал 280C,блок 320 С,сопло 310 С,температура извлечения 70-80 С (температура поверхности пресс-формы). Условия формования дутьем с вытяжкой: температура формы (установленная температура) 140 С,температура при вытяжке и дутье 109 С(температура поверхности заготовки),давление при дутье (вытяжке): 15-20 кг/см 2,время дутья 1,0-1,5 с. Пример 3. Примененная машина для литья под давлением: машина для литья под давлением и формования дутьем с вытяжкой AOK1-100LL-20, позволяющая изготавливать одну заготовку, производимая A.K.Technical Laboratory, Inc. Полимерный материал: ПЭТ: однородный полимер RM553K(Unipet Co.); ПЭН: РN 610 (Toyo Boseki Co.); соотношение компонентов смеси: ПЭТ 50%, ПЭН 50%. Формованное изделие: широкогорлый сосуд (восьмигранник); размеры: общая высота: 850 мм, внутренний диаметр горловины: 64 мм, длина ниже горловины: 64 мм, внешний диаметр корпуса: 70-74 мм, толщина корпуса: 0,3 мм, вес: 25 г. Заготовка: размеры: общая высота: 40 мм, внутренний диаметр горловины: 64 мм, длина ниже горловины: 22 мм, толщина корпуса: 3 мм. Условия формования заготовки: устанавливаемая температура инжекционного нагревательного цилиндра: максимум 280 С, минимум 270 С,скорость вращения шнека 90 об./мин,противодавление 5 кг/см 2,первое давление впрыска 140 кг/см 2,время удерживания давления при заполнении 3,6 с,время охлаждения 1,0 с,температура формы для литья под давлением (установленная температура): полая часть 12 С,стержневая часть 12 С,температура литника (установленная температура): вертикальный литниковый канал 280 С,блок 330 С,сопло 300 С,температура извлечения: 70-80 С (температура поверхности заготовки). Условия формования дутьем с вытяжкой:(температура поверхности заготовки),давление при дутье (вытяжке): 10 кг/см 2 на первой стадии,18 кг/см 2 на второй стадии,время дутья 1,0-1,5 с. Пример 4. Примененная машина для литья под давлением: машина для литья под давлением и формования дутьем с вытяжкой AOK1-100LL-20, 500 см 3, позволяющая изготавливать одну заготовку, производимая A.K.Technical Laboratory, Inc. Полимерный материал: ПЭТ: RT553C (Unipet Co.); ПЭН: РМ 610 (Toyo Boseki Co.); соотношение компонентов смеси: ПЭТ 90%, ПЭН 10%. Формованное изделие: бутылка для питьевой воды; размеры: общая высота: 208 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 186,4 мм, внешний диаметр корпуса: 68,2 мм, толщина корпуса: 0,3-0,4 мм, вес: 28 г. Заготовка: размеры: общая высота: 95,9 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 74 мм, толщина корпуса: 3,95 мм,внешний диаметр корпуса: 26,6 мм, внешний диаметр нижнего конца корпуса: 23 мм. Условия формования заготовки: устанавливаемая температура инжекционного нагревательного цилиндра: максимум 285 С, минимум 275 С,скорость вращения шнека 146 об./мин,противодавление 6 кг/см 2,первое давление впрыска 139,7 кг/см 2,второе давление впрыска 71,4 кг/см 2,время удерживания давления при заполнении 7,9 с,время охлаждения 5,9 с,температура формы для литья под давлением (установленная температура): полая часть 12 С,стержневая часть 12 С,температура литника (установленная температура): вертикальный литниковый канал 285 С,блок 290 С,сопло 280 С,температура извлечения: 50-70 С (температура поверхности заготовки). Условия формования дутьем с вытяжкой: температура формы (установленная температура) 116 С,температура при вытяжке и дутье 78-85 С(температура поверхности заготовки),давление при дутье (вытяжке) 24 кг/см 2, 15 время дутья 9 с. Пример 5. Примененная машина для литья под давлением: машина для литья под давлением и формования дутьем с вытяжкой AOK1-100LL-20,1,500 см 3, позволяющая изготавливать четыре заготовки,производимаяLaboratory, Inc. Полимерный материал: ПЭТ-RT553 С (Unipet Co.); ПЭН-PN 610 (Toyo Boseki Co.); соотношение компонентов смеси: ПЭТ 90%, ПЭН 10%. Формованное изделие: бутылка для питьевой воды; размеры: общая высота: 309 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 281 мм, внешний диаметр корпуса: 93 мм, толщина корпуса: 0,3-0,5 мм, вес: 58,5 г. Заготовка размеры: общая высота: 141 мм, внутренний диаметр горловины: 22 мм, длина ниже горловины: 115 мм, толщина корпуса: 5,2 мм,внешний диаметр корпуса: 28,9 мм, внешний диаметр нижнего конца корпуса: 25 мм. Условия формования заготовки: установленная температура инжекционного нагревательного цилиндра: максимум 280 С, минимум 275 С,скорость вращения шнека 70 об./мин,противодавление 5 кг/см 2,первое давление впрыска 140 кг/см 2,второе давление впрыска 75 кг/см 2,время удерживания давления при заполнении 13,4 с,время охлаждения 15 с,температура формы для литья под давлением (установленная температура): полая часть 12 С,стержневая часть 12 С,температура литника (установленная температура): вертикальный литниковый канал 280 С,блок 280 С,сопло 280 С,температура извлечения 50-70 С (температура поверхности заготовки). Условия формования дутьем с вытяжкой: температура формы (установленная температура) 138 С,температура при вытяжке и дутье: 93-95 С(температура поверхности заготовки),давление при дутье (вытяжке): 26 кг/см 2,время дутья 18 с. Результаты. Бутылки и широкогорлые сосуды, полученные литьем под давлением в приведенных выше примерах, не имеют дефектов и не содержат непрозрачных участков. При тщательном осмотре они оказались совершенно прозрачны 000662 16 ми и не имели неравномерностей толщины и складок, образующихся при незавершенной обменной реакции сложных эфиров; при этом гелеобразные нерасплавившиеся частицы практически были сведены к нулю. В целом они обладают жесткостью. Если смесь содержит 10% ПЭН, полученное формованное изделие выдерживает температуру до 80 С без заметной термической деформации. При неоднократном падении формованного изделия с закупоренным в нем содержимым с высоты 2 м не наблюдалось никаких повреждений, что свидетельствует о наличии у него достаточной ударной прочности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ формования заготовки из сложного полиэфира литьем под давлением, включающий стадии сжатия формовочного материала, представляющего собой сложный полиэфир,состоящий из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, путем вращения шнека в нагреваемом цилиндре, плавления, дозирования и впрыска формовочного материала в форму для ее заполнения с целью формования заданной заготовки, отличающийся тем, что стадия плавления состоит из последовательных операций плавления, релаксации расплава, смешивания и релаксации пластиката. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что релаксация расплава и пластиката осуществляют путем подачи формовочного материала в участки расширения, образованные между нагреваемым цилиндром и валом шнека устройства получения формовочного материала. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата содержит от 90 до 10 вес.% полиэтилентерефталата и от 10 до 90 вес.% - полиэтиленнафталата. 4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем,что полиэтиленнафталат является композицией сополимера, содержащей 8,0 мол.% терефталата и 92 мол.% 2,6-нафталиндикарбоксилата. 5. Устройство инжекционного формования для формования заготовки из сложного полиэфира, состоящего из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, включающее нагреваемый корпус с бункером и соплом и установленный в нем с возможностью вращения и продольного перемещения шнек с двумя раздельными спиральными участками, отличающееся тем, что шнек включает зону загрузки материала, зону сжатия, зону пластикации и зону дозирования, причем зона пластикации включает секцию плавления, секцию релаксации расплава, секцию смешивания и секцию релаксации пластиката, при этом диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката выполнен меньшим, чем диаметр вала шнека в остальных зонах, и зона ре 17 лаксации расплава имеет участок, выполненный без спирали. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем,что шнек является инжекционным шнеком инжекционного устройства, имеющего шнек, расположенный в линию. 7. Устройство по п.5, отличающееся тем,что шнек является пластикационным шнеком инжекционного устройства, являющегося пластикатором со шнеком-плунжером. 8. Устройство по п.5, отличающееся тем,что шнек является пластикационным шнеком и инжекционным шнеком инжекционного устройства, являющегося предпластикатором с двумя шнеками. 9. Устройство по любому из пп. 5-8, отличающееся тем, что спираль шнека на участках от зоны релаксации расплава до зоны релаксации пластиката выполнена двухзаходной, причем шаг секции с двухзаходной спиралью меньше шага другой секции шнека со спиралью. 10. Устройство по любому из пп. 5-9, отличающееся тем, что диаметр вала шнека в секциях релаксации расплава и релаксации пластиката составляет 70-80% от диаметра вала шнека секции плавления. 11. Способ формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой, включающий стадии формования заготовки, отделения заготовки от полой и стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы на ранней стадии, на которой заготовка не полностью охладилась и еще находится при высокой температуре, а конфигурация заготовки сохраняется благодаря тонкому слою, образовавшемуся на поверхности при охлаждении,подачи заготовки в выдувную форму и вытяжки 18 заготовки в осевом направлении в выдувной форме до того, как температура заготовки повысится за счет внутреннего тепла и достигнет максимума, и одновременного вдувания воздуха для формования полого формованного изделия,такого как тонкостенный сосуд, отличающийся тем, что сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата,а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования по любому из пп.1-4. 12. Способ формования изделия из сложного полиэфира дутьем с вытяжкой, включающий стадии формования заготовки, охлаждения заготовки до тех пор, пока конфигурация заготовки полностью сохраняется, освобождение заготовки из полой и стержневой частей формы с удержанием ее горловины краевой частью формы, подачи заготовки к участку доведения до требуемой температуры для доведения температуры заготовки до температуры плавления,подачи заготовки в дутьевую форму и формования заготовки дутьем с вытяжкой в полое формованное изделие, такое как тонкостенный сосуд, отличающийся тем, что сложный полиэфир состоит из смеси полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата, а формование заготовки осуществляется в соответствии со способом инжекционного формования по любому из пп.14.

МПК / Метки

МПК: B29C 45/00

Метки: заготовки, полиэфира, формирования, инжекционного, способы, устройство, сложного, формования

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-662-sposoby-formirovaniya-zagotovki-iz-slozhnogo-poliefira-i-ustrojjstvo-inzhekcionnogo-formovaniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способы формирования заготовки из сложного полиэфира и устройство инжекционного формования.</a>

Похожие патенты