PL162828B1

PL162828B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania rur termokurczliwych z tworzyw termoplastycznych PL

Info

Publication number: PL162828B1
Application number: PL28255989A
Authority: PL
Inventors: Slawomir Wawrzak
Original assignee: Slawomir Wawrzak
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1994-01-31
Also published as: PL282559A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania rur termokur- czliwych z tworzyw termoplastycznych, w którym material wytlacza sie z glowicy for- mujacej, a nastepnie kalibruje sie przez orien- towanie i utrwalanie, przy czym material wyjsciowy ma zdolnosc do tworzenia fizycz- nych wezlów sieci przestrzennej, lecz nie jest usieciowany, znam ienny tym, ze pomiedzy faza wytlaczania z glowicy formujacej a faza kalibrowania pólprodukt poddaje sie dziala- niu termostatyzujacemu w komorze lub ko- morach dla dokonania przemian strukturalnych tworzywa. Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania zuz termokurczliwych z tworzyw sztucznych kdzoyseliw termoplastycznych.

Znane z literatury np. W-efaozalie tworzyw sotucol-ch opracowane przez K. Wróbla i J. Luczaja z Instytutu Tworzyw Sztucznych - PWT Warszawa 1961 z. oraz Pzzetwózteyd tworzyw sztucznych - Bogdana Lzcz-ńsSlWło - IWSZ - Warszawa 1967 z. sposoby i urządzenia przetwórstwa tworzyw sztucznych dotyczą wyrobów z tworzyw sztucznych termoplastycznych; ale nie wyzo162 820 bów z tworzyw termokurczliwych, ich wytłaczania i kalibracji w urządzeniach próżniowych lub ciśnieniowych, a utrwalanie uzyskanego wymiaru następuje w wyniku ochłodzenia rury do temperatury, w której tworzywo przechodzi w stan stały.

Wyroby termokurczliwe, zwłaszcza rury, są jednym z najnowszych osiągnięć technicznych. Znajdują coraz szersze zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu ze względu na ich zdolność kurczenia się w podwyższonych temperaturach do żądanych wymiarów i kształtów, co wykorzystywane jest w celach izolacyjnych, antykorozyjnych, opakowaniach o dużej ich trwałości, szczególnie w przemyśle spożywczym i chemicznym. Ostatnio w energetyce i łączności materiały i wyroby termokurczliwe stały się często niezastąpione innymi. Usieciowane metodą radiacyjną polimery posiadają podwyższoną odporność termiczną oraz zdolność do pamięci kształtu. Tworzywa tego rodzaju mogą być rozciągane aż do granic wytrzymałości, a po usunięciu naprężeń powracają do wymiarów i kształtów wyjściowych. W modyfikowanych tą metodą tworzywach termoplastycznych pomiędzy łańcuchami polimerów tworzą się chemiczne wiązania poprzeczne (węzły chemiczne), w wyniku czego otrzymuje się struktury usieciowane przestrzennie .

Podobne struktury otrzymuje się w chemicznych metodach sieciowania, w których czynnikiem sieciującym są odpowiednie związki chemiczne np. nadtlenki organiczne, przy czym proces sieciowania przebiega zazwyczaj w podwyższonych temperaturach i pod wysokim ciśnieniem. Ta metoda sieciowania jest bardziej skomplikowana technologicznie, a właściwości, zwłaszcza dielektryczne wyrobów są gorsze niż przy zastosowaniu metody radiacyjnej. Obok węzłów chemicznych w polimerze usieciowanym, a także niesieciowanym istnieją węzły fizyczne tzw. krystality (w przypadku polimerów częściowo krystalicznych), lokalnie uporządkowane obszary tzw. domeny z silnym międzycząsteczkowym wiązaniem polarnym, np. wodorowym (w przypadku polimerów amorficznych), jak też węzły powstałe na skutek splątań łańcuchów. Nawet w polimerze usieciowanym, np. w polietylenie liczba węzłów fizycznych kilkunastokrotnie przewyższa liczbę węzłów chemicznych .

Znane dotychczas sposoby wytwarzania rur i folii termokurczliwych z opisu patentowego RFN Nr 1 194 560 bazuje na rozdmuchu wytłaczanej folii chłodzonej nadmuchem powietrza.

Inne rozwiązanie znane z opisu patentowego australijskiego Nr P48214 jest wytłaczaniem folii do kąpieli wodnej z kilkoma parami walców, odcinających strefę niskiego i wysokiego ciśnienia. Wadą tego rozwiązania jest mała prędkość wytwarzania z uwagi na niski współczynnik przewodzenia ciepła powietrza, ponieważ powietrze jest w tym przypadku medium chłodzącym.

Również z powyższego opisu australijskiego znany jest przykład wytłaczania folii rurowej do kąpieli wodnej z kilkoma parami walców, które rozdzielają strefę niskiego i wysokiego ciśnienia. Wadą tego rozwiązania jest skomplikowany sposób podawania ciśnienia, konieczność stosowania środków rozdzielających oraz skomplikowany system sterowania i synchronizacji kilku par walców.

Wyżej wymienione rozwiązania uniemożliwiają lub w szczególnym przypadku nadmiernie utrudniają otrzymywanie rur termokurczliwych o małej średnicy, a zupełnie niemożliwe jest otrzymanie rury o grubości ścianki powyżej 0,3 mm. Podobne wady posiada rozwiązanie opisane w polskim opisie patentowym Nr 63 815. W tym przypadku dochodzi jeszcze niemożliwość osiągnięcia niskiej wartości skurczu wzdłużnego

Znane z polskiego opisu patentowego Nr 102 465 rozwiązanie wytwarzania rur termokurczliwych jest ograniczone do rur z tworzyw termoplastycznych usieciowanych, charakteryzujących się wysoką twardością. Ponadto rurę rozciąga się w rurze formującej z tulejką ustalającą pod wpływem nadciśnienia wewnętrznego, oodciśnienia z zewnątrz lub działaniem obydwu tych czynników jednocześnie, a w strefie nagrzewania i rozdmuchu występuje wysoki poziom siły tarcia, który wymusza stosowanie środków zmarnych, które z kolei uniemożliwiają np. drukowanie wyrobu, jak i nie pozwalają na rozdmuch rur elastycznych cienkościennych i grubościennych (powyżej 3 mm) w zakresie wszystkich średnic. Występujące tu przeponowe ogrzewanie, w przypadku złych

162 828 przewodników jakimi są tworzywa sztuczne, jest przyczyną małej opłacalności produkcji. Wadą tego rozwiązania jest również konieczność sieciowania, trudność uzyskiwania jednorodnego stopnia usieciowania dla wyrobów grubościennych, stosowanie kosztownych i skomplikowanych urządzeń, osłon przed promieniowaniem jonizującym, co powoduje wysoki koszt wyrobu.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania rur termokurczliwych z tworzyw termoplastycznych nieusieciowanych w procesie ciągłym, w jednym ciągu technologicznym, bazując na wykorzystaniu obecności węzłów fizycznych sieci przestrzennych tzw. krystalitów lub domen w przemianach strukturalnych, pozwalających tworzywu termoplastycznemu otrzymania efektu własności pamięci kształtu. Zagadnienie to rozwiązuje sposób i urządzenie według wynalazku.

Sposób według wynalazku polega na tym, ie materiał z tworzywa sztucznego termoplastycznego nieusieciowanego przestrzennie wychodzący z głowicy formującej wytłaczarki jako półprodukt poddaje się działaniu medium termostatyzującemu w komorze lub komorach termostaty.ujących dla wytworzenia się w strukturze przestrzennej półproduktu przemian strukturalnych pozwalających na nabranie efektu własności tzw. pamięci kształtu. Następnie półprodukt ten poddaje się w znany sposób kalibracji w pożądanym kształcie poprzez orientowanie i utrwalanie w urządzeniu kształtującym usytuowanym w urządzeniu utrwalającym korzystnie próżniowym.

Termostatyzowanie przeprowadza się w temperaturze od -50 do +350’C, przy współczynniku przewodzenia medium termostatyzującego w zakresie od 0,1 do 8 kcal/*C-m-h.

rędkość liniowa półfabrykatu (rury) wchodzącego do termostatyzacji i kształtowania jest równa od 0,8 do 1,2 prędkości liniowej rury wychodzącej z fazy utrwalania. Stosunki grubości ścianki i średnicy zewnętrznej rury wchodzącej do fazy kształtującej do grubości ścianki i średnicy zewnętrznej rury wychodzącej z fazy utrwalania zawierają się w przedziałach od 1,5 do 3, a stosunek skurczu w kierunku poprzecznym do skurczu w kierunku wzdłużnym rury jest większy od 2, przy pomiarze skurczu rury w temperaturze od 60 do 350°C.

Cały proces wytwarzania rury, a więc w fazie wytłaczania, formowania, termostatyzacji, kształtowania i utrwalania przebiega w bardzo krótkim czasie, w jednym ciągu technologicznym, co powoduje duże efekty ekonomiczne w produkcji rur.

Urządzenie do wytwarzania rur termokurczliwych z tworzyw termoplastycznych, w których materiał wyjściowy ma zdolność do tworzenia fizycznych węzłów sieci przestrzennej i jest nieusieciowany, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za znaną głowicą formującą wytłaczarki ma urządzenie termostatyzujące, które składa się przynajmniej z jednej komory posiadającej medium termostatyzujące. Za urządzeniem termostatyzującym, w jednym ciągu technologicznym znajduje się znane urządzenie kalibrujące, składające się z urządzenia kształtującego rurę w pożądanym kształcie, które usytuowane jest w urządzeniu utrwalającym korzystnie próżniowym. Urządzenie kształtujące na wejściu i wyjściu ma formę stożków ściętych stykających się ze sobą mniejszymi średnicami tych stożków i jest wykonane z materiału o niskim współczynniku tarcia. Sposób i urządzenie według wynalazku rozwiązują zagadnienie wytwarzania rur termokurczliwych z różnych tworzyw sztucznych termoplastycznych bez ich uprzedniego sieciowania przestrzennego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia do wytwarzania rur termokurczliwych, a fig. 2 - perforowane urządzenie kształtujące, które na fig. 1 usytuowane jest w urządzeniu ustalającym próżniowym.

Urządzenie do wytwarzania rur termokruczliwych w przykładzie wykonania ma za znaną głowicą 2 formującą wytłaczarki 1 urządzenie termostytyzujące, składające się z dwóch komór 4, 5 oraz perforowane urządzenie kształtujące 6 rurę 8 usytuowane w urządzeniu próżniowym utrwalającym 7. Zorientowany, ukształtowany i utrwalony półfabrykat 3 w rurę 8 wchodzi do wałków odbierających 9. Urządzenie kształtujące 6 na swoim wejściu i wyjściu ma formę stożków ściętych.

Wychodząca z głowicy 2 rura 3 z modyfikowanego polichlorku winylu ma średnicę 2,6 mm, grubość 0,16 mm, skurcz w kierunku poprzecznym 1%, w kierunku wzdłużnym 6% Odległość między

162 828 głowicą 2 a urządzeniem kształtującym 6 jest równa L = 140 mm. Temperatura termostatyzacji w urządzeniu termostatyzującym 4 lub 5 jest równa 132 ± 1*C. Urządzenie kształtujące 6, posiada otwory o = 0,7 mm, na swoim wejściu ma formy stożka ściętego o kącie wierzchołkowym oC =5“ przy m = 180 mm. Na wyjściu urządzenie kształtujące 6 ma formy stożka ściętego o kącie wierzchołkowym β = 2“. Wychodząca z wałków odbierających 9 rurka 8 termokurczliwa posiada następujące parametry: szerokość po spłaszczeniu 8,7 mm, grubość ścianki 0,07 mm, skurcz w kierunku poprzecznym 48%, skurcz w kierunku wzdłużnym 15%.

162 828

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania rur termokurczliwych z tworzyw termoplastycznych, w którym materiał wytłacza się z głowicy formującej, a następnie kalibruje się przez orientowanie i utrwalanie, przy czym materiał wyjściowy ma zdolność do tworzenia fizycznych węzłów sieci przestrzennej, lecz nie jest usieciowany, znamienny tym, że pomiędzy fazą wytłaczania z głowicy formującej a fazą kalibrowania półprodukt poddaje się działaniu termostatyzującemu w komorze lub komorach dla dokonania przemian strukturalnych tworzywa.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym , że termootatyyowanie przeerowadza się w temperaturze od -50 do +350*C, przy współczynniku przewodzenia medium termostatyzującego od 0,1 do 8 kcal/°C-m-h.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny t o m , żż pręękość llrnowa pólffabrkatu wchodzącego do komór: w fazie eermottat-zacjl i fazie kształtowania jest równa od 0,8 do 1,2 prędkości liniowej rury wychodzącej z fazy utrwalania.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek grubości ścianki rury wchodzącej do fazy kształtującej do grubości ścianki rury wychodzącej z fazy utrwalającej zawiera się w przedziale od 1,5 do 3.
5. SpSSób według zzstΓo. 1, znamienny tyrn, że ssosunek średnicy zowwnterz nej rury wchodzącej do fafa kkształt^cej do śśednicy zzwwntrznej ruuy wychodzącej z ffzy utrwalającej zawiera się w przedziale od 1,5 do 3.
6. SpSSób według zzEt^. 1, znamienny tyrn, iż ssosunek ssurczu w kierunku poprzecznym do skurczu w kierunku wzdłużnym rury jest większy od 2, przy pomiarze skurczu rury w temperaturze od 60 do 350°C.
7. Sposób według zast^. 1, znamienny tym, że proces wytłaczania (1), formowania (2), termoseat-oacel (4, 5), kształtowania (6) i utrwalania (7) rury (8) prowadzi się w jednym ciągu technologicznym.
8. Urządzenie do wytwarzania rur termokurczliwych z tworzyw termoplastycznych mające wytłaczarkę z głowicą formującą oraz urządzenie do kalibracji i utrwalania rury, znamienne t y rn, że kpomicdy głłwicą (O ffdeuJjzą wyG^zack! (1), k urządzeniem kształtującym (6) i utrwalającym (7) posiada urządzenie twzmoseat-oującw (4, 5).
9. Urządzenie według oatezo. 8, znamienne tym, że urządzenie tweooseae-zujące składa się proynajmnlwe z jednej komory (4, 5) z medium ewzmoseaeyzueąc-o.
10. Urzrdzenie wwedłu oatezz. 8, znamienne ty,, że urządzenie kształtujące (6) posiada otwory (10) lub nacięcia (11) usytuowane w rzędach na przemian siebie.
11. UΓzr0zenle wwedłu oastzo. 8, znamienne tyrni, że urządzenie kształtujące (6) ma formę stożka ściętego, którego kąt (B) wynosi od 0,1 do 60°.
12. UΓzrOzenle wwedłu oatezo. 8, znamienne t y rni, że urządzenie kkztaltujęce (6) ma na swoim wejściu formę stożka doięge,,, któregokąt wierzchołkówy (α ) -iosci od 0,1 do 90’, a jego długość )m) zawza, a s, ę w przedale, e ,d 1 ,o D 0 ^rein,c ),) kor^a sstżka ściętego.