200680. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrofil polimert tartalmazó kompozíciók formatestekké való fröccsöntésére fröccsdugattyús fröccsöntéssel
HU 200680 B ző (a) változásában. Áthaladva a II. területről a III. területre a kristályos zselatin olvadási területe keresztezi a zselatin spirálisan rendezett részét és a zselatin megolvad. Az 1. ábra szerint a zselatin melegítési folyamata a 17 extruderhengeren belül fog végbe menni. A 2. ábra szerint a zselatin melegedés! folyamata az egész fröccsöntési ciklus folyamán megy végbe. A spirális átmenet valójában elsősorban termodinamikai átalakulás és egy endoterm folyamat. Az átmenet észlelhető letapogató kalorimetriával vagy a hőmérsékletváltozás okozta lineáris viszkolasztíkus össz-tárolási modulus változása mérésével. Egy differenciális kaloriméter vizsgálat tipikus hőmérsékleti grafikonját mutatja a 8. ábra. Az ordinátára vittük fel a minta hőfogyasztásának sebességét az alaphoz (üres mintatartó) viszonyítva. A minta hőfogyasztásának sebessége a zselatin minta hőmérséklete változásából ered, és a hőmérséklet az abszcisszán van feltüntetve Kelvin fokokban. Az alapvonal eltolódás a grafikonban megfelel az üvegesedési átmenetnek és a csúcs az olvadásnak vagy a csavarspirálos átmenetnek. Az E lineáris viszkoelasztikus össz-tárolási modulus a zselatinminta kis szinuszcidális nyíródeformációjánál mérhető. A nyomaték változása egy tipikus zselatin mintánál X = 0,13 víztartalomnál a 9. ábrán van feltüntetve a minta hőmérsékletének függvényében. Az üvegesedési átalakulási hőmérsékletnél és az oviadásnál vagy csavarspirálos átmenetnél a nyomaték több nagyságrenddel megváltozik. Ahogy a 9. ábrán látható, egy további átmeneti hőmérséklet is létezik az olvadási terület felett, és az átmenetet az E nyomaték további csökkenése jellemzi Ezen átmeneti hőmérsékletét oldódási hőmérsékletnek nevezzük. A Tg-TM hőmérséklet területén a zselatin gumiszerű állaptoban van, és a kristályos területek vagy szálak képviselik a háló elasztikusán aktív elemeit. Hasonló háló van a plasztifikált mikrokristályos polivinil-kloridban (PVC). A kristályos területek röngen-diffrakciós nyomvonalak keletkezését eredményezik PVC-ben, de zselatinban nem (I. Tomka,Chimia 30, 534-540 (1976); I. Tomka és társai Phot.Sci. 23,97 (1975). A Tm-Ts hőmérsékleti területen a zselatin viszkoelasztikus gumi - elasztikus állapotban van. Az elasztikusán aktív háló a zselatin ezen állapotában olyan, mint a legtöbb polimer olvadékban, egy átmeneti háló. Az átmeneti háló a polimer molekulák összekuszálódásából ered. Kifejezetten a zselatinban az erős egymásrahatás a makromolekulák között (hidrogén-hidak, dipól-dipól egymásrahatás) jelentős részben belesegít az átmeneti háló aktív elaszticitásában. Az oldódási hőmérsékelten az átmeneti háló széttöredezik és a zselatin molekulák; különösen a jelenlévő víz miatt, feloldódnak. A Ts-nél magasabb hőmérsékleteken a tárolási modulus szélsőségesen alacsony értékre esik vissza: kevesebb mint 10 x Nm'2, ahogyan azt a 9. ábra mutatja. Azt találtuk, hogy a zselatin feldolgozását (fröccsöntés, feldolgozás fúvással, stb). Ts-nél magasabb hőmérsékleten kell végezni. Az 1. ábrának megfelelően a zselatin Ts-nél magasabb hőmérsékletre való melegítése a 17 extruderhenger elülső részében megy végbe. A melegí13 8 tési folyamatot nemcsak a 18 melegítő gőzkigyók tartják fenn, hanem jelentős részben a első súrlódás az injektálás során, a nagy deformáció következtében. A 2. ábrának megfelelően az oldódási folyamat különösen a ciklus A és B pontja között megy végbe. Azt találtuk, hogy a fröccsöntött zselatin reverzibilis elasztikus deformációja a 6 présszerszám kinyitása után elhanyagolható, ha a zselatin hőmérséklete a fröccsöntés alatt magasabb, mint Ts, máskülönben a megömlesztések egymásutánja legalább egy nagyságrenddel lecsökken. A 2. ábrának megfelelően a zselatinnak a présszerszámban való szükséges lehűlési periódusa - a zselatin minden reverzibilis deofrmációj ának megelőzésére - a ciklus B és E pontja között kell, hogy végbemenjen. A megömlesztések egymásutánjának kis sebességre csökkentése és egyidejűleg a zselatinnak a présszerszámban való hosszabb tartózkodása (több mint 5 másodperc) nem kívánatos, két okból: a terméket kisebb sebességgel kapjuk és a zselatin víztartalma csökken az extruderben. Magasabb beinjektálási hőmérsékleten általában a víz vándorlására kerül sor a forró zselatinból a hideg zselatinba az extruderhengerben. (Lásd Cehrmann, Thesis, University of Darmstadt 1979). Az említett vízvándorlást kompenzálhatjuk a zselatinnak a dugattyú által az ellenkező irányba történő szállításával. Az 1. ábra szerint a zselatin továbbítását a 8 fröccsdugattyú tartja fenn. A 2. ábra szerint a zselatin továbbítása az A és B pontok között megy végbe, továbbá a ciklus C és D pontjai között. Az extruderhenger olvadási területében a zselatin állandó víztartalmának kialakításához szükséges 5 másodpercnél rövidebb injektálási gyakorisággal dolgozni. A zselatinnak az extruderhengerben állandó és eléggé magas víztartalmának megalapozásához továbbá szükséges, hogy olyan zselatint vagy más hidrofil polimert használjunk, amelynek megfelelő alakú úgy a szorpciós izotermája (lásd 10. ábra) mint a differenciális hőszorpdója a víztartalom függvényében (lásd 11. ábra). A zselatinnak az extruderhengerben való állandó víztartalmára az állandó termelési körülmények fenntartásának biztosítására van szükség. A zselatin víztartalmának az injektálás alatt a következő feltételeket kell teljesítenie: X magasabb, mint 0,05, különben a T$ is magasabb, mint 190 °C és ez nem előnyös a zselatin lebomlása folytán. A zselatin szorpciós izotermája S-alakot mutat, körülbelül 0,5 vízaktivitásnál inflexiós ponttal, a differenciális hőszorpció pedig a víztartalommal állandóan csökken. A fázisszétválasztás zselatin-víz fázisnak a két folyadékfázisra, azaz szelatin-víz fázisra és vízre - elkerüléséhez szüskéges körülmények az extruderhengerben az injektálás folyamán a következők: A zselatin vízaktivitása (aw,M) a legmagasabb hőmérsékleten az extruderhengerben és víztartalma a zselatinnak 0,05-0,25, vagyis kevesebb legyen mint egy. A találmány révén a hidrofil polimerek feldolgozási hőmérsékletét legalább 100 *C-kal tudjuk csökkenteni, ami azt jelenti, hogy el tudjuk tolni a feldolgozási hőmérsékletet (Tp) megfelelő mennyisé^ gű víz bevitelével (X több, mint 0,05 és kevesebb, 14 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
