CH372462A - Verfahren zur Verfestigung von Kunststoff-Rohren - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Verfestigung von Kunststoff-Rohren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verfestigung von Rohren aus thermoplastischen Kunststoffen, die mindestens teilweise aus Polyvinylchlorid oder einem Vinylchlorid-Mischpolymerisat bestehen.



   Es ist bekannt, dass man aus makromolekularen Stoffen, wie Polyvinylchlorid, Rohre herstellen kann, indem man das Material bei einer Temperatur, die weit oberhalb des Erweichungspunktes oder des Erweichungsbereiches, der bei   80-850 C    liegt, aus der Ringdüse einer Strangpresse austreten lässt. Nach dem Stande der Technik liegt diese Temperatur sowohl für Emulsions- als auch für Suspensionspolyvinylchlorid zwischen 160 und 2000 C.



   Es ist weiterhin bekannt, Rohre aus Polyvinylchlorid zum Zwecke der Kalibrierung um geringe Beträge (bis etwa   100/ob    durch inneren Überdruck aufzuweiten. Kalibriert wird ein Rohr mit dem Ziel, einen genormten Aussendurchmesser genau einzuhalten. Es wird zu diesem Zweck unmittelbar nach Austritt aus der Ringdüse des Extruders in eine gekühlte zylindrische Hülse geführt, deren Innendurchmesser gleich dem genormten Durchmesser des Rohres ist. Ein Polyvinylchloridrohr hat beim Austritt aus der Extruderdüse die obengenannte Temperatur von   160-200     C.



  Durch Überdruck, der im Rohr herrscht, wird das   160-200  C    heisse Rohr gegen die Kalibrierhülse gepresst und dabei gegebenenfalls um einige wenige Prozent aufgeweitet, damit es den genormten Durchmesser annimmt. Es wird dabei keine Verfestigung erzielt, da die Aufweitung viel zu klein und die Temperatur zu hoch ist.



   Es ist weiterhin bekannt, dass Stäbe aus Polyvinylchlorid durch Reckung im warmformbaren Bereich, der zwischen 80 und   130"C    liegt, verfestigt werden können.



   Es ist weiter bekannt, Rohre aus Polystyrol im warmformbaren Temperaturbereich durch inneren Überdruck gegen einen Formkanal aufzuweiten mit dem Ziel, eine Verminderung der Sprödigkeit herbeizuführen.



   Es wurde nun gefunden, dass man Polyvinylchloridrohre mit zweckmässig gleichmässigem Querschnitt aus den eingangs erwähnten Kunststoffen dadurch verfestigen kann, dass man die in bekannter Weise hergestellten Rohre im Temperaturbereich von 50 bis   130"C    durch Innendruck gegen eine Hülse aufweitet und danach abkühlt.



   Von den bekannten Verfestigungsverfahren von Rohren unterscheidet sich das Verfahren der Erfindung also hinsichtlich der Arbeitstemperatur.



   Bei dem vorliegenden Verfahren der Erfindung lassen sich in dem genannten Temperaturbereich durch Innendruck gleichmässige Aufweitungen ohne Fliessstellen von   503000/o    erzielen. Diese Aufweitungen sind mit beträchtlichen Festigkeitssteigerungen verbunden. Die erzielte Festigkeitssteigerung ist von der Temperatur, bei der das Aufweiten durchgeführt wird, abhängig. Je niedriger die Temperatur ist, desto höher ist die erzielbare Festigkeitssteigerung. Anderseits ist bei tieferen Temperaturen der erforderliche Innendruck zum Aufweiten höher als bei höheren Temperaturen.

   Besonders hohe Verfestigungen erhält man, wenn man die Aufweitung unterhalb des Erweichungsbereiches des Polyvinylchlorids, also unterhalb etwa   85"    C, durchführt, jedoch lassen sich auch oberhalb dieser Temperaturgrenze noch gewisse, wenn auch geringere Festigkeitssteigerungen herbeiführen.



  Beispielsweise lassen sich durch Aufweitung um  1000/o bei   60"    C Festigkeitswerte von etwa 1100 kg/cm2 erzielen. Bei   120  C    und   1000/a    Aufweitung kann noch eine Festigkeit von etwa 850 kg/cm2 erzielt werden. Demgegenüber haben die bisher bekannten handelsüblichen Polyvinylchloridrohre Festigkeitswerte von 500-600 kg/cm2.



   Das Verfahren kann sowohl diskontinuierlich für einzelne Rohrstücke als auch kontinuierlich für Rohre in grossen Längen angewandt werden. Im erstgenannten Fall, wenn z. B. einzelne Rohrstücke aufgeweitet und dadurch verfestigt werden sollen, erwärmt man diese in einer Heizvorrichtung auf die erfindungsgemässe Arbeitstemperatur, führt sie anschliessend in den Innenraum eines der Rohrlänge entsprechenden zylindrischen Kühlmantels, dessen Innendurchmesser gleich dem gewünschten Aussendurchmesser des aufgeweiteten Rohres ist und weitet das Rohr durch Innendruck auf, bis es an der Innenwand des Kühlmantels anliegt.



  Bei dieser Arbeitsweise erfolgt die Aufweitung und die dadurch erzielte Festigkeitssteigerung im wesentlichen nur in Umfangsrichtung, während in der Längsrichtung des Rohres die Festigkeit nicht wesentlich erhöht wird.



   Bei einer bevorzugten Ausführung der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens (Abb. 1) wird das Kunststoffrohr 1, das in einer Schneckenstrangpresse 2 hergestellt und in der Kalibriervorrichtung 3 kalibriert wird, durch eine Temperiervorrichtung 4 geführt und darin auf die erfindungsgemässe Temperatur gebracht. Am Austritt 5 aus dieser Temperiervorrichtung wird das Kunststoffrohr mittels Innendruck halbkugelförmig gegen eine zylindrische Kühlvorrichtung 6 aufgeweitet. Bei 7 wird das aufgeweitete Rohr mittels einer Abzugsvorrichtung abgezogen. Die halbkugelförmige Aufweitung hat zur Folge, dass das Rohr sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der Längsrichtung verstreckt und verfestigt wird.



   Die Temperiervorrichtung 4 ist vorteilhafterweise ein Flüssigkeitsbad (z. B. Glykol), das mit Dampf oder elektrisch beheizt und mit einer Regeleinrichtung auf der erfindungsgemässen Temperatur konstant gehalten wird. Gegebenenfalls kann die Temperiervorrichtung aber auch als elektrische Strahlungsheizung ausgeführt sein.



   Das Verfahren lässt sich auf Rohre aus Polyvinylchlorid sowie auf solche aus Mischpolymerisaten von Vinylchlorid mit anderen mit diesen mischpolymerisierbaren Monomeren, wobei diese vorzugsweise zumindest 50   Gew.O/o    aus Vinylchlorid aufgebaut sind, ferner auf Gemische von Polyvinylchlorid oder Vinylchlorid-Mischpolymerisaten mit anderen thermoplastischen Materialien anwenden.



   Beispiel I
Ein Rohrstück aus Polyvinylchlorid mit 25 mm Innendurchmesser, 2,5 mm Wanddicke, 1 m Länge und einer Festigkeit von 500 kg/cm2 in Umfangs- und Längsrichtung wird auf   609    C erwärmt und dann mittels Innendruck gegen eine Hülse von 60 mm Durchmesser gleicher Länge wie das Rohr aufgeweitet und gekühlt. Das so aufgeweitete Rohr hat eine Wanddicke von 1,5 mm und eine Festigkeit von 1000 kg/cm2 in Umfangsrichtung. Die Festigkeit in Längsrichtung ist gleich der ursprünglichen Festigkeit 500 kg/cm2.



   Beispiel 2
Ein Rohr aus Polyvinylchlorid mit 25 mm Innendurchmesser und 3 mm Wanddicke wird nach Verlassen der Kalibriervorrichtung einer Schneckenpresse entsprechend Abb. 1 durch ein Temperierbad geführt und darin auf eine Temperatur von   120"    C gebracht.



  Nach dem Austritt aus dem Temperierbad wird das Rohr durch Innendruck gegen einen zylindrischen Kühler von 60 mm halbkugelförmig aufgeweitet. Das so hergestellte Rohr hat einen äusseren Durchmesser von 60 mm, eine Dicke von 0,75 mm und eine Festigkeit von 850 kg/cm2 in Längs- und Umfangsrichtung.



  Das Rohr hat ausserdem eine gegenüber dem Ausgangsrohr verbesserte Schlagzähigkeit.



   Beispiel 3
Auf einer Strangpresse wird ein Rohr aus einem Polymergemisch aus 90 Teilen Polyvinylchlorid und 10 Teilen chloriertem Polyäthylen hergestellt. Dieses Rohr, das einen Innendurchmesser von 25 mm, eine Wanddicke von 4 mm und eine Festigkeit von 450 kg/cm2 in Längs- und Umfangsrichtung hat, wird durch das Temperierbad geführt und dabei auf eine Temperatur von   90"    C gebracht. Am Austritt aus dem Temperierbad wird das Rohr halbkugelförmig auf einen Durchmesser von 60 mm aufgeweitet. Das so aufgeweitete Rohr hat einen Aussendurchmesser von 60 mm, eine Wanddicke von 1 mm und eine Festigkeit von 700   kg/cm2    in Umfangs- und Längsrichtung.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Verfestigung von Rohren aus thermoplastischen Kunststoffen, die mindestens teilweise aus Polyvinylchlorid oder einem Vinylchlorid Mischpolymerisat bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass man Rohre aus diesen Kunststoffen bei 50 bis 130 C durch Innendruck gegen eine Hülse aufweitet und danach abkühlt.

   II. Verfestigtes Rohr, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Polyvinylchlorid aufgeweitet werden.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung im Temperaturbereich zwischen 50 und 85 C erfolgt.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrstück auf die Arbeitstemperatur gebracht und in seiner ganzen Länge durch Innendruck gegen einen dieser Länge entsprechenden zylindrischen Kühlmantel aufgeweitet wird.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr an einem Ende durch In nendruck um den gewünschten Betrag kugelförmig aufgeweitet und ausgehend von dem kugelförmigen Übergang zwischen dem nicht aufgeweiteten und dem aufgeweiteten Rohrteil die sukzessive Aufweitung des gesamten Rohres um den gleichen Betrag vorgenom men und das aufgeweitete Rohr geführt und gekühlt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Rohres in einem Flüssigkeitstemperierbad erfolgt.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizflüssigkeit Glykol verwendet wird.

   7. Rohr nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Polyvinylchlorid besteht und eine Festigkeit von mindestens 700 kg/cm2 in Umfangsrichtung aufweist.

   8. Rohr nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Copolymeren des Vinylchlorids oder Polymergemischen aus Polyvinylchlorid und min destens einem anderen thermoplastischen Kunststoff besteht und eine Festigkeit von mindestens 700 kg/cm2 in Umfangsrichtung aufweist.