PL177371B1

PL177371B1 - Rura karbowana wielowarstwowa i sposób wytwarzania rury karbowanej wielowarstwowej

Info

Publication number: PL177371B1
Application number: PL95323154A
Authority: PL
Inventors: Jyri Järvenkylä; Björn Olsson; Dieter Scharwächter; Lennart Agren
Original assignee: Uponor Bv
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1995-04-03
Publication date: 1999-11-30
Also published as: AU2139795A; DE69518859D1; JPH11503217A; CZ286526B6; EP0820566B1; ATE196351T1; PL323154A1; CA2216970A1; AU702987B2; US5975143A; WO1996031723A1; EP0820566A1; DE69518859T2; RU2142092C1; ES2149977T3; CZ299997A3

Abstract

1 1. Rura karbowana wielowarstwowa, zlozona z rury wewnetrznej, karbowanej rury zewnetrznej i znajdujacej sie miedzy nimi warstwy tworzywa sztucznego, znamienna tym, ze na zewnetrznej powierzchni rury wewnetrznej ( 2) i na wewnetrznej powierzchni rury zewnetrznej (5) usytuowane sa oddzielne warstwy (3, 6) tworzywa sztucznego, laczace ze soba rure zewnetrzna i rure wewnetrzna co najmniej w czesciach wstegowych (5a) karbowan ( 8) rury zewnetrznej (5). 5. Sposób wytwarzania rury karbowanej wielowarstwowej, uksztaltowanej z rury wewnetrz- nej, karbowanej rury zewnetrznej i znajdujacej sie miedzy nimi warstwy tworzywa sztucznego, zna- mienny tym, ze na zewnetrznej powierzchni rury wewnetrznej ( 2) i na wewnetrznej powierzchni rury zewnetrznej (5) formuje sie oddzielne warstwy (3, 6) z tworzywa sztucznego, przy czym te oddzielne warstwy tworzywa sztucznego podczas laczenia rury zewnetrznej i wewnetrznej mocuje sie nawzajem ze soba, co najmniej w czesciach wstegowych (5a) karbowan ( 8) nary zewnetrznej ( 5). FIG 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest rura karbowana wielowarstwowa i sposób wytwarzania rury karbowanej wielowarstwowej.

177 371

Znane są rury karbowane oraz sposoby ich wytwarzania przedstawione w fińskich opisach patentowych nr 60 825, 74 654 i 77 495, które dotyczą linii produkcyjnej rury karbowanej, w której plastyfikowane tworzywo sztuczne jest wyciskane z dyszy między ruchome elementy kształtujące dociskane do siebie w celu wytworzenia ciągłej rury karbowanej. Niniejsze rozwiązanie zapewnia produkt wysokiej jakości o walorach handlowych.

Dla zaoszczędzenia na ciężarze i na drogich surowcach, znane rury karbowane wytwarza się również jako rury o podwójnych ścianach, tak że rura wewnętrzna składa się z konwencjonalnej rury o gładkiej powierzchni i z ukształtowanej na niej rury karbowanej. Tego rodzaju rozwiązanie znane jest na przykład z europejskiego opisu patentowego EP 0385 465. W przypadku rur wytwarzanych zgodnie z tą technologią badano zastosowanie tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu, przy czym z tego tworzywa sztucznego wykonywano rurę zewnętrzną. Tak więc rurę znaną z europejskiego opisu patentowego EP 0385 465 może stanowić karbowane tworzywo sztuczne pochodzące z wtórnego przerobu jako takie, lub może ono być wykorzystywane w stanie spienionym do kształtowania na rurze wewnętrznej karbowanego profilu wypełnionego pianką.

Wadę tych rur stanowi, występująca często ich mała wytrzymałość, a szczególnie, niekiedy nieprzewidywalna, wytrzymałość tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu w długim okresie czasu. Z powyższego powodu takie rury nie nadają się do zastosowań wymagających, by produkowana rura spełniała wymagania techniczne dla rur standardowych.

Znane są również, na przykład z niemieckiego opisu patentowego DE 41 28 654 rozwiązania, w których warstwę tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu umieszcza się między gładką rura wewnętrzną a karbowaną rurą zewnętrzną. Rozwiązaniu temu towarzyszy wada polegająca na tym, że przy dociskaniu rury zewnętrznej do warstwy tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu w celu wytworzenia spojenia między warstwami, na częściach wstęgowych karbowanej rury zewnętrznej powstają duże wypływy wypieranego tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu. Wypływy te nie stanowią części wytrzymałościowej rury a zatem nadają rurze niepotrzebny dodatkowy ciężar.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 5 324 557, znana jest także rura, która stanowi przykład „rury żebrowanej” zawierającej tworzywo sztuczne pochodzące z wtórnego przerobu. W tym rozwiązamu , międy zewnętrzną rurą tworzącą a rurą wewnętrzną znajduje się warstwa, która może składać się z tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu. Jak wspomniano w tym odniesieniu, rura karbowana różni się od rury żebrowanej strukturą i parametrami. Ponieważ żebra w rurze żebrowanej są zawsze wypełnione, to nie występuje wspomniany powyżej problem z tego rodzaju tworzywem sztucznym.

Celem ninieeszego wynalazku jest opracowanie rury karbowanej i sposobu wytwarzania rury karbowanej, pozwalającego uniknąć wspomnianych powyżej wad i zapewniającego wykorzystywanie tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu na rury karbowane, bardziej efektywne niż to było możliwe do tej pory, przy podobnej elastyczności.

Rura karbowana wielowarstwowa, złożona z rury wewnętrznej, karbowanej rury zewnętrznej i znajdującej się między nimi warstwy tworzywa sztucznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej usytuowane są oddzielne warstwy tworzywa sztucznego, łączące ze sobą rurę zewnętrzną i rurę wewnętrzną, co najmniej w częściach wstęgowych karbowań rury zewnętrznej.

Korzystnie, warstwa tworzywa sztucznego usytuowana na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej wypełnia w zasadzie całkowicie przestrzeń między żebrami rury zewnętrznej i rurą wewnętrzną.

Korzystnie, warstwy tworzywa sztucznego mają w przybliżeniu tę samą grubość, co rura wewnętrzna i zewnętrzna, a obwodowa sztywność struktury wynosi 4 kN/m².

Korzystnie, karbowanie jest wypełnione tworzywem sztucznym o dużej gęstości.

Sposób wytwarzania rury karbowanej wielowarstwowej, ukształtowanej z rury wewnętrznej, karbowanej rury zewnętrznej i znajdującej się między nimi warstwy tworzywa sztucznego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej formuje się oddzielne warstwy

177 371 z tworzywa sztucznego, przy czym te oddzielne warstwy tworzywa sztucznego podczas łączenia rury zewnętrznej i wewnętrznej mocuje się nawzajem ze sobą co najmniej w częściach wstęgowych karbowań rury zewnętrznej.

Korzystnie, na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej kształtuje się warstwy tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu.

Korzystnie, na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej kształtuje się warstwy spienionego tworzywa sztucznego.

Korzystnie, do warstwy spienionego tworzywa sztucznego kształtowanej na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i/lub wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej wprowadza się składniki powodujące chemiczne sieciowanie warstwy tworzywa sztucznego.

Korzystnie, warstwę tworzywa sztucznego kształtowaną na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej spienia się i zapełnia w zasadzie całą przestrzeń między żebrami rury zewnętrznej i rura wewnętrzną.

Korzystnie, przy spienianiu warstwy tworzywa sztucznego generuje się nadciśnienie dociskające żebra rury zewnętrznej do form karbujących.

Korzystnie, warstwy tworzywa sztucznego formowane na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej spienia się w różnym stopniu i tworzy się różne struktury porowate w różnych warstwach tworzywa sztucznego.

Najważniejszą zaletą wynalazku jest to, że rura zewnętrzna może być cieńsza, niż w znanych rozwiązaniach, ponieważ zastosowana oddzielna warstwa wsporcza zwiększa jej wytrzymałość, zwłaszcza na wyboczenie jej powierzchni wewnętrznej. Ponadto, nie powstają niepożądane wypływy podczas składania rur wewnętrznej i zewnętrznej, lecz całe tworzywo sztuczne w rurze uczestniczy w przenoszeniu obciążeń wewnętrznych i zewnętrznych. Inną zaletę stanowi fakt, że przez zastosowanie oddzielnych warstw, grubości tych warstw, ich parametry i materiał można dobierać indywidualnie. Daje to znaczną korzyść polegającą na tym, że przy dobieraniu ilości i gęstości pianki, z łatwością można modyfikować sztywność rury, bez zmiany wymiarów rury, takich jak średnica zewnętrzna i wewnętrzna. Konstrukcja konwencjonalnej rury karbowanej z podwójnymi ściankami wyznaczona jest sztywnością obwodową i faktem, że karbowania nie powinny się wybrzuszać przy obciążaniu rury. Kiedy dąży się do zmniejszenia ciężaru, optymalną geometrię rury można dobrać jedynie w stosunkowo wąskim zakresie. Zaleta wynalazku polega na tym, że możliwa jest w szerszym zakresie zmiana geometrii wsporczych warstw piankowych, przy jednoczesnym utrzymywaniu tych samych wymiarów zewnętrznych. W korzystnej odmianie wykonania, kiedy pianka jest lekka i cienka, rura ma sztywność na przykład 4 kN/m². Przy zwiększeniu ilości i gęstości pianki, sztywność w najkorzystniejszym wykonaniu wzrasta czterokrotnie w przypadku żądanych zastosowań, natomiast geometria pozostaje ta sama. Zatem można stosować te same wymiary połączeń, to znaczy łączenie bardzo różniących się od siebie nawzajem rur może odbywać się za pomocą takiego samego połączenia, uszczelnienia i złączki rurowej. Normalnie nie jest to możliwe, ponieważ w różnych klasach sztywności zmienia się fizycznie średnica albo wewnętrzna albo zewnętrzna rury, a pożądane jest utrzymywanie niskiego ciężaru. Zatem zastosowanie wsporczej pianki według wynalazku pozwala na uzyskanie tych samych wymiarów geometrycznych w różnych klasach sztywności.

Wynalazek został przedstawiany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jeden z etapów wytwarzania rur karbowanych w widoku ogólnym, fig. 2 przykład wykonania rury karbowanej według wynalazku, fig. 3 - drugi przykład wykonania rury karbowanej według wynalazku, a fig. 4 - trzeci przykład wykonania rury karbowanej według wynalazku.

Rura karbowana, wielowarstwowa według wynalazku uwidoczniona jest na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia przykład wykonania rury w większej skali, przy czym warstwa 3 spienionego tworzywa sztucznego uformowana na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej 2, ma inną strukturę porowatości, niż warstwa 6 spienionego tworzywa sztucznego na powierzchni wewnętrznej rury zewnętrznej 5. Przy zastosowaniu stosunkowo drobnoporowego spienienia przy formowaniu warstwy 6, otrzymuje się szt^mi^i^izą strukturę karbowania rury,

177 371 niż w przypadku, kiedy stosuje się metodę spieniania z wytwarzaniem dużej ilości pianki o dużych porach. Jest to zaleta, gdyż dzięki większej sztywności struktury można zmniejszyć grubość bardziej kosztownej rury zewnętrznej i niebezpieczeństwo wybrzuszania się karbowań 8 w strukturze. Również, im sztywniejsza jest i grubsza ścianka, tym mniejsza jest skłonność ściany rury do wybrzuszania się. Warstwa 3 tworzywa sztucznego nie jest wystawiana na niebezpieczeństwo wybrzuszania, a zatem w przypadku tej warstwy można stosować wspomnianą ostatnio metodę spieniania.

Figura 3 przedstawia w większej skali kolejny przykład wykonania rury według wynalazku, w której warstwa 7 spienionego tworzywa sztucznego formowana jest na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej 5. Warstwa tworzywa sztucznego wypełnia przestrzeń między żebrami rury zewnętrznej, a rurą wewnętrzną w zasadzie całkowicie. Zatem, kiedy warstwa 7 tworzywa sztucznego zostaje spieniona, łatwe jest wytworzenie nadciśnienia skutecznie dociskającego żebra 9 rury zewnętrznej do powierzchni form karbujących 1, takich jak np. formy szczękowe z równoczesnym nadaniem karbowanej rurze dobrego wykończenia powierzchni zewnętrznej. W takiej konstrukcji praktycznie całkowicie wyeliminowane zostaje niebezpieczeństwo wybrzuszania się karbowań 8, który to fakt jest wyjątkowo ważny, kiedy między żebrami 9 znajduje się stosunkowo sztywne uszczelnienie gumowe. W konwencjonalnej rurze z podwójnymi ściankami, karbowania łatwo uginają się po bokach, w wyniku czego zmniejsza się nacisk uszczelniającego pierścienia gumowego.

W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 warstwa piankowa 7 przy karbowaniach jest wydrążona.

Urządzenie karbujące przedstawione na fig. 1 zawiera zwykle dwa nałożone na siebie ciągi obrotowe form karbujących 1, to znaczy np. formy szczękowe, poruszające się w kierunku strzałki (w niniejszym opisie przedstawiono tylko górny ciąg). Formy karbujące nadają rurze karbowanej ich ostateczny kształt. Podstawowe funkcje takiego urządzenia produkcyjnego są oczywiste dla specjalisty i nie będą objaśnione szczegółowo w niniejszym kontekście.

Według niniejszego wynalazku gładka rura wewnętrzna 2 i warstwa 3, korzystnie ze spienionego tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu ukształtowana na niej, są wprowadzane z wytłaczarki na, na przykład, trzpień 4 urządzenia karbującego. Równocześnie rura zewnętrzna 5 i warstwa 6, korzystnie również ze spienionego tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu, kształtowana na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej 5 doprowadzane są do powierzchni kształtujących ruchomych form karbujących 1. Warstwy 5 i 6 mogą być przytrzymywane przy powierzchniach formy przez przyłożenie nadciśnienia w przestrzeni między trzpieniem 4 a warstwami i/lub wytwarzanie podciśnienia między warstwami a formami karbującymi 1.

Warstwy 3 i 6 tworzywa sztucznego uformowane na powierzchni zewnętrznej rury wewnętrznej 2 i na powierzchni wewnętrznej rury zewnętrznej 5 łączy się ze sobą w urządzeniu karbującym przynajmniej w częściach wstęgowych 5a warstwy rury zewnętrznej 5. Ponieważ warstwy 3 i 6 są w stanie plastycznym i ewentualnie są spieniane podczas ich składania razem, tak więc spojone zostają ze sobą bez potrzeby sprasowywania, z możliwością uniknięcia tym samym powstawania wypływów.

Jednym z problemów w technologii produkcji jest to, że w funkcji stopnia spienienia wytrzymałość mechaniczna pianki maleje szybciej niż jej gęstość. Innymi słowy, jeżeli gęstość pianki wynosi na przykład połowę gęstości tworzywa sztucznego, to jej właściwości mechaniczne są przypuszczalnie trzykrotnie mniejsze od właściwości początkowych. W szczególności wpływowi temu podlegają właściwości wytrzymdościowe badane w długim okresie czasu, na przykład odporność na pełzanie. Obecnie w sposób nieoczywisty stwierdzono, że przy sieciowaniu pianki poliolefinowej, na przykład pianki polietylenowej lub polipropylenowej, można znacznie poprawić odporność na pełzanie. Zatem właściwości pianki otrzymywanej z odpadów tworzywa sztucznego, które mają parametry zmienne, można podnieść do poziomu przydatnego przy projektowaniu, z punktu widzenia właściwości wytrzymałościowych w długim okresie czasu.

177 371

Warstwy można spieniać konwencjonalną metodą chemiczną. w której do tworzywa sztucznego wprowadza się substancję spieniającą, co daje ten efekt, że tworzywo sztuczne zostaje spienione w momencie wtrysku do strefy spieniania, w której panuje mniejsze ciśnienie.

Inna metoda polega na mechanicznym wmieszaniu gazu w warstwę przeznaczoną do spienienia w dyszy bądź wytłaczarce. Kiedy ciśnienie w strefie formowania w urządzeniu karbującym maleje, gaz ulega rozprężeniu i spienia tworzywo sztuczne.

W razie potrzeby do tworzywa sztucznego tworzącego spienione warstwy tworzywa sztucznego można wprowadzać środki sieciujące, jak na przykład nadtlenki lub związki azowe, w celu spowodowania powstania usieciowania chemicznego. Parametry usieciowanego spienionego tworzywa sztucznego są bardziej jednorodne, a zatem poprawia się jego jakość i odporność na pełzanie. Stopień usieciowania z łatwością można regulować odpowiednio do potrzebnych parametrów. Konwencjonalne rury ciśnieniowe z usieciowanego polietylenu wymagają stopnia usieciowania wynoszącego około 70%, dla osiągnięcia dobrych właściwości wytrzymałościowych.

W rurach kanalizacyjnych stopień usieciowania 30-60% już znacznie poprawia odporność na pełzanie.

Dla specjalisty jest oczywiste, że wynalazek nie jest ograniczony do powyższych przykładów, lecz możliwe jest dokonywanie zmian w poszczególnych odmianach wynalazku zgodnych z zakresem załączonych zastrzeżeń.

1Ί7 371

Ο , c ϋ _w O f o

FIG. 3

° o C _w

FIG. 4

177 371

1

FIG 1

FIG 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Rura karbowana wielowarstwowa, złożona z rury wewnętrznej, karbowanej rury zewnętrznej i znajdującej się między nimi warstwy tworzywa sztucznego, znamienna tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) usytuowane są oddzielne warstwy (3, 6) tworzywa sztucznego, łączące ze sobą rurę zewnętrzną i rurę wewnętrzną co najmniej w częściach wstęgowych (5a) karbowań (8) rury zewnętrznej (5).
2. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa (7) tworzywa sztucznego usytuowana na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) wypełnia w zasadzie całkowicie przestrzeń między żebrami (9) rury zewnętrznej i rurą wewnętrzną (2).
3. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwy (3,6) tworzywa sztucznego mają w przybliżeniu tę samą grubość, co rura wewnętrzna i zewnętrzna (2, 5), a obwodowa sztywność struktury wynosi 4 kN/m².
4. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że karbowanie (8) jest wypełnione tworzywem sztucznym o dużej gęstości.
5. Sposób wytwarzania rury karbowanej wielowarstwowej, ukształtowanej z rury wewnętrznej, karbowanej rury zewnętrznej i znajdującej się między nimi warstwy tworzywa sztucznego, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) formuje się oddzielne warstwy (3, 6) z tworzywa sztucznego, przy czym te oddzielne warstwy tworzywa sztucznego podczas łączenia rury zewnętrznej i wewnętrznej mocuje się nawzajem ze sobą, co najmniej w częściach wstęgowych (5a) karbowań (8) rury zewnętrznej (5).
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) formuje się warstwy (3, 6) tworzywa sztucznego pochodzącego z wtórnego przerobu.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) formuje się warstwy (3, 6, 7) spienionego tworzywa sztucznego.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że do warstwy (3, 6, 7) spienionego tworzywa sztucznego kształtowanej na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i/lub wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) wprowadza się składniki powodujące chemiczne sieciowanie warstwy tworzywa sztucznego.
9. Sposób według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że warstwę (7) tworzywa sztucznego kształtowaną na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej spienia się i zapełnia w zasadzie całą przestrzeń między żebrami (9) rury zewnętrznej (5) i rurą wewnętrzną (2).
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że przy spienianiu warstwy (7) tworzywa sztucznego generuje się nadciśnienie dociskające żebra (9) rury zewnętrznej (5) do form karbujących (1).
11. Sposób według zastrz. 7 albo 8 albo 10, znamienny tym, że warstwy (3, 6, 7) tworzywa sztucznego formowane na zewnętrznej powierzchni rury wewnętrznej (2) i na wewnętrznej powierzchni rury zewnętrznej (5) spienia się w różnym stopniu i tworzy się różne struktury porowate w różnych warstwach tworzywa sztucznego.