SE466951B - Foerfarande foer kylning av ett formverktyg - Google Patents

Description

466 951 Plasten sprutas via ett ingöt eller en annan dysa in i formrummet vid en temperatur av ca 200-250°C. Plastdetaljen kyls i formrummet genom konvektion och värmen bortföres via vattenkylning i kanaler som ligger utanpå formrummet eller är inborrade i formstålet.

När man lägger in kylkanaler i formstålet får man ofta det problemet, att kylkanalerna verkar försvagande på formkonstruktionen. Detta gäller givetvis i första hand i smala partier. En svag formkonstruktion kan inte godtagas.

Därför får vissa partier i formen vara utan kylkanaler, vilket naturligtvis resulterar i bristfällig kylning.

Ett annat väsentligt problem är att kunna lägga kylkanaler i anslutning till ett komplext formrum. Detta resulterar i en ojämn kylning eller temperering av formrummet och därmed en kvalitetsförsämring på plastdetaljen.

Ett annat ofta förekommande problem, speciellt vid tillverkning av stora detaljer, är att flytvägarna, d.v.s. avståndet från insprutningsstället till detaljens mittpunkt, är så långa att plasten avkyls för mycket innan den fyllt hela formen. Vissa inre delar av formen blir därvid ofta ofyllda.

Ojämn temperering av formrummet är således ett stort problem såväl vid bearbetning av termoplaster som härdplaster.

I den svenska patentansökningen 8804644-6 beskrivs ett sätt att lösa ovanstående tempereringsproblem och problem med igensättning av porerna. Man reglerar därvid temperaturen i ett formverktyg avsett för framställning av föremål av naturliga eller syntetiska polymerer, vilket verktyg innefattar en eller flera av sintrad metall framställda formdelar med kommunicerande porer erhållna genom pressning 466.951' under högt tryck och sintring vid häg temperatur av pulverformigt material, i vilken formdel eller formdelar en formhålighet sedan upptagits, varvid porerna är öppna mot formhåligheten medan formverktygets yttre mantelyta är tätad mot läckage.

En värmebuffert anordnas i formverktyget genom att de kommunicerande porerna fylls med en vätska med hög förångningstemperatur. Trycket på vätskan i porerna regleras med en lämplig tryckalstrare, förbunden med de kommunicerande porerna i formverktyget, så att trycket automatiskt ökas för att motverka forminnertrycket mot vätskan i porerna när polymer förs in i det stängda formverktyget. Trycket sänks sedan automatiskt när formverktyget öppnas igen och forminnertrycket försvinner. Porerna kommer därvid företrädesvis under hela framställningscykeln att vara fyllda med nämnda vätska.

Vätskan hindrar att porerna täpps till av biprodukter som bildas under formningen av polymer föremålen eller av fyllmedel etc. i det använda polymermaterialet. Sådana biprodukter kommer således att inneslutas i polymerprodukten i stället för att täppa till porerna i de porösa formdelarna i formverktyget.

Vätskan är avsedd att absorbera luft, vattenånga och andra gaser som eventuellt bildas under formningsprocessen. Dessa gaser kan sedan avgå från vätskan när formverktyget öppnas efter varje tillverkningscykel.

Eftersom vätskan är jämnt fördelad i hela porsystemet uppnår man en jämn temperering av formverktyget.

Formverktyget kan om så erfordras värmas eller kylas genom utanpåliggande aggregat och/eller genom att ett temperaturreglerande medium cirkuleras genom kanaler med 466 951 täta väggar anordnade i de porösa formdelarna eller eventuella övriga delar av formverktyget.

Temperaturen i formverktyget regleras vanligen till mellan ca +20OC och ca +l70oC.

Vid uppfinningen enligt den svenska patentansökningen 8804644-6 uppnår man således en temperaturutjämnande effekt i formverktyget genom att en vätska med hög förångningstemperatur fördelas i de kommunicerande porerna.

Någon extrem kylning beskrivs dock inte i den patentansökningen.

I vissa fall är det önskvärt att kunna kyla ett formverktyg ända ned till OOC eller till och med ett bra stycke lägre än så. Detta gäller speciellt vid vissa termoplaster såsom polypropylen och polyetylentereftalat. Det har tidigare varit omöjligt att av dessa plaster tillverka produkter med glasklart utseende. På grund av otillräcklig kylning har sådana plastprodukter fått ett helt eller delvis disigt utseende.

Genom föreliggande uppfinning har man löst ovannämnda g kylningsproblem och åstadkommit ett förfarande för kylning av ett formverktyg avsett för framställning av föremål av 2 naturliga eller syntetiska polymerer, vilket verktyg innefattar en eller flera av sintrad metall, framställda formdelar med kommunicerande porer erhållna genom pressning under högt tryck och sintring vid hög temperatur av pulverformigt material, i vilken formdel eller formdelar formhålighet sedan upptagits, varvid formverktygets yttre mantelyta är tätad mot läckage.

'J I! 466.951 Förfarandet kännetecknas av att ett eller flera kapillärrör e.dyl. är tätt anslutna genom formverktygets yttre täta mantelyta till verktygets innanförliggande formmaterial vilket innehåller ett stort antal små kommunicerande porer.

En gas i flytande form tillförs genom kapillärrören. Den flytande gasen övergår sedan till gasform genom expansion i formverktyget utanför kapillärrören, varvid en kraftig kylning av formverktyget erhålles.

Den använda gasen kan exempelvis utgöras av koldioxid, kvävgas eller luft. Den vätskeformiga fasen på den använda gasen erhålles givetvis på sedvanligt sätt genom komprimering av gasfasen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är formverktyget försett med minst ett expansionsrum urtaget genom formverktygets yttre täta mantelyta. I expansionsrummet mynnar ett kapillärrör för den tillförda vätskeformiga gasen, vilken i expansionsrummet expanderar till gasform och sedan fördelar sig genom de kommunicerande porerna under kylning av formverktyget.

Kapillärröret kan antingen mynna fritt i expansionsrummet eller ligga an mot formverktygets porösa vägg. Det är i båda fallen viktigt att expansionsrummet tätas mot läckage mot formverktygets yttre mantelyta.

Formverktyget kan vara försett med ett, två eller flera expansionsrum med tillhörande kapillärrör beroende på verktygets storlek, önskad kyleffekt etc. Vid användning av formverktyg bestående av en rörlig och en fast del är det ofta lämpligt att ha ett expansionsrum i var och en av de båda delarna.

Kapillärrören kan också ha en annan funktion förutom den ovan 466 951 angivna. De kan således även användas för evakuering av gaser från formhåligheten ut ur formen. Dessa gaser bildas ofta vid formningen av polymeren.

Vid formsprutning kan man således lämpligen som första åtgärd sedan formen stängts och plasten sprutats in evakuera den från polymeren avgående gasen genom kapillärrören och sedan tillföra den kylande vätskeformiga gasen genom kapillärrören.

Om man exempelvis har två kapillärrör med tillhörande expansionsrum så kan man även tillföra den vätskeformiga kylgasen i ett kapillärrör och samtidigt evakuera från polymeren avgående gas i det andra röret.

Det använda plastmaterialet utgörs företrädesvis av en termoplast såsom polypropylen, polyvinylklorid, polyetylen, polyetylentereftalat etc. Uppfinningen fungerar dock lika bra oberoende av vilken polymer som skall framställas i formverktyget.

Det är därför tänkbart att också framställa härdplastprodukter med hjälp av förfarandet enligt uppfinningen.

Vid bearbetning av polypropylen med hjälp av förfarandet enligt uppfinningen kan man erhålla helt glasklara produkter vilket såsom ovan omtalats var helt omöjligt tidigare. Det är den extrema kylningsmöjligheten enligt uppfinning som ger denna positiva effekt. Polypropylen har många positiva egenskaper inte minst ur miljösynpunkt jämfört med exempelvis polyvinylklorid. Eftersom polyvinylklorid kan formas till glasklara produkter utan problem vid konventionell bearbetning så har den plasten använts till många applikationer där polypropylen utnyttjats i mycket ringa grad. Föreliggande uppfinning är således epokgörande när det -x 93 4ee.9s14 gäller användning av polypropylen för tillverkning av bl.a. plastflaskor.

Formverktyget kan lämpligen kylas till en temperatur av +50oC till -1oo°c, företrädesvis +1o°c till -1oo°c eller o°c till -1oo°c.

Formhåligheten kan upptagas så att porerna blir öppna eller slutna mot formhåligheten. Det är även möjligt att utforma formhåligheten så att ett parti av porerna som gränsar mot formhåligheten blir slutna medan ett annat parti av dessa porer blir öppna. Q Om något parti av porerna som gränsar till formhåligheten är öppna så kommer givetvis den kylande gasen i kontakt med den framställda plastprodukten under formningsprocessen. När formen sedan öppnas kommer gas att sippra ut genom porerna i formhåligheten. Det kommer dock att röra sig om små mängder.

Om porerna i stället är slutna mot formhåligheten så kan man göra ett slutet system för kylgasen. Gasen kan således evakueras genom exempelvis ett kapillärrör medan den vätskeformiga kylgasen tillförs genom ett annat kapillärrör.

Uppfinningen förklaras närmare i anslutning till nedanstående utföringsexempel samt bifogade figurer, varav fig. l i genomskärning i förenklad form visar ett formsprutnings- verktyg med viss kringutrustning använt vid en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 visar en modifikation av anordningen enligt fig. l.

På fig. l visas ett formsprutningsverktyg innefattande en rörlig halva l och en fast halva 2. Varje formhalva innefattar en formgivande del 3, 4 utförd i poröst sintrat 466 951 material enligt ovan med kommunicerande porer. I delen 3 finns ett expansionsrum 5 i vilket ett kapillärrör 6 mynnar.

Delen 4 innehåller också ett expansionsrum 7 i vilket ett kapillärrör 8 mynnar. Kapillärrören 6 och 8 mynnar fritt i expansionsrummen 5 respektive 7 en bit från den inre väggen i expansionsrummen.

Mellan formhalvorna 1 och 2 bildas en formhålighet 9. De formgivande delarna 3 och 4 har öppna porer mot formhåligheten 9. På utsidan är de formgivande delarna 3 och 4 försedda med icke porösa formdelar 10 respektive ll i vilka urtag 13 respektive 14 för kapillärrören 6 respektive 8 urtagits.

Mellan delarna 3 och 10 respektive 4 och 11 är tätningar 15 anordnade. Tätningar 16 är också anordnade mellan yttersidorna av kapillärrören 6, 8 och urtagen 13 respektive l4i En behållare 17 med flytande koldioxid är ansluten till kapillärrören 6, 8. Tillförseln av gas kan regleras med manöverventiler 18. Gasformig kylgas och gaser bildade under formningen av plasten kan evakueras genom rör 19 via manöverventiler 20.

Tillförsel av vätskeformig kylgas, evakuering av gasformig kylgas och eventuella gaser bildade från polymeren samt öppning och stängning av formverktyget etc kan regleras med hjälp av en styrenhet 21.

Formverktyget enligt fig. 2 överensstämmer helt med det enligt fig. 1, med undantag av att kapillärrören 6, 8 inte mynnar fritt i expansionsrummen 5 respektive 7 utan når ända in mot den inre väggen i expansionsrummen. Samma referensnummer används för motsvarande detaljer i de båda V) -s figurerna.

Exempel Ett formsprutningsverktyg enligt fig l användes för framställning av produkter av polypropylen. Därvid stängdes först formverktyget, varpå polymermaterialet sprutades in.

Flytande koldioxid sprutades in genom kapillärröret 6. Den flytande koldioxiden övergick då till gas genom expansion i expansionsrummet 5. Gasen fördelade sig direkt i de kommunicerande porerna i den formgivande delen 3, varvid en kraftig kyleffekt erhölls. Temperaturen i den delen sjönk således till -lo°c.

Verktyget öppnades sedan, varefter flytande koldioxid infördes genom kapillärröret 8. Den flytande koldioxiden övergick sedan till gas i expansionsrummet 7. Gasen fördelades direkt i de kommunicerande porerna i delen 4, vilken kyldes till -l0°C. Slutligen stöttes plastprodukten ut ur formverktyget varpå arbetscykeln upprepades. De framställda plastprodukterna var glasklara. Den avsedda temperaturen i formhåligheten reglerades med hjälp av ett icke visat termoelement applicerat i eller nära formhåligheten. Mängden kylgas som behövdes för att upprätthålla den önskade låga temperaturen reglerades med hjälp av styrenheten 21 i samverkan med termoelementet.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna, då dessa kan modifieras på olika sätt inom uppfinningens ram.

Claims (1)

1. 466 951 10 Patentkrav :LO Förfarande för kylning av ett formverktyg avsett för framställning av föremål av naturliga eller syntetiska polymerer, vilket verktyg innefattar en eller flera av sintrad metall framställda formdelar med kommunicerande porer erhållna genom pressning under högt tryck och sintring vid hög temperatur av pulverformigt material, i vilken formdel eller formdelar en formhålighet sedan upptagits, varvid formverktygets yttre mantelyta är tätad mot läckage, kännetecknat därav, att ett eller flera kapillärrör e. dyl. är tätt anslutna genom form- verktygets yttre täta mantelyta till verktygets innan- förliggande formmaterial vilket innehåller ett stort antal små kommunicerande porer, att en gas i flytande form tillförs genom kapillärrören, vilken flytande gas över- går till gasform genom expansion i formverktyget utan- för kapillärrören varvid en kraftig kylning av form- verktyget erhålles. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att gasen utgörs av koldioxid, kvävgas eller luft. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav att kapillärröret eller -rören mynnar i expan- sionsrum i formverktyget där den vätskeformiga gasen expanderar till gasform och att gasen sedan fördelar sig genom de kommunicerande porerna under kylning av formverktyget. . Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, känne- tecknat därav, att polymermaterialet utgörs av en termoplast såsom polypropylen, polyvinylklorid, poly- etylen, polyetylentereftalat etc. 'w Iï fri 5. 466-951 ll Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat därav, att polymeren utgöres av polypropylen varvid den fram- ställda produkten kan framställas helt glasklar. . Förfarande enligt något av patentkraven l-5, kännetecknat därav, att formverktyget är avsett för formsprutning, formpressning, formblåsning eller extrudering. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknat därav, att formverktyget kyls till en temperatur av +50°C till -1oo°c, företrädesvis +1o°c till -1oo°c. Förfarande enligt något av patentkraven l-7, kännetecknat därav, att formhåligheten upptagits på ett sådant sätt att porerna blir öppna mot formhåligheten. . Förfarande enligt något av patentkraven 1-8, kännetecknat därav, att ett eller flera av kapillärrören också används för evakuering av gaser från formhåligheten ut ur formen, vilka gaser bildas vid formningen av polymeren.