CH624458A5 - - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un tubo di materiale termoplastico comprendente una parete interna e una parete esterna interconnesse da materiale intercalato da canaletti longitudinali disposti lungo la circonferenza e presentanti una sezione arrotondata.

Forma pure oggetto dell'invenzione un procedimento, che permette di ottenere detto tubo per estrusione.

Con sezione arrotondata si intendono non solo sezioni trasversali circolari e ellissoidali, sebbene anche altri tipi di sezioni trasversali presentanti quattro pareti ricurve e spigoli di transizione arrotondati.

Sono attualmente noti tubi in plastica di questo tipo le cui pareti comprendono canaletti longitudinali presentanti s una sezione trasversale circolare. Detti tubi vengono ottenuti mediante estrusione di un materiale termoplastico plasticiz-zato, ad esempio cloruro di polivinile, attraverso un ugello di estrusione munito di spinette o puntine atte a formare i canaletti longitudinali. Questi ultimi sono suddivisi in modo io regolare lungo la circonferenza, e la distanza tra due canaletti adiacenti è preferibilmente uguale alla distanza esistente fra la superficie di parete esterna del tubo e la parete più vicina di un canaletto.

Detti tubi noti presentano lo svantaggio che quando un 15 utensile tagliente li colpisce o li urta sul lato frontale si forma in essi una rottura o fenditura, che aumenta poi estendendosi lungo tutta la dimensione longitudinale del tubo rendendolo così inutilizzabile.

Queste rotture sono dovute al fatto che la parete esterna 2o del tubo di plastica estruso si raffredda per primo e poi in un secondo tempo la parete interna del tubo collegata con quella esterna si contrae in seguito a detto raffreddamento. In conseguenza di ciò si produrranno sforzi di pressione nella parete esterna, sforzi che a loro volta causeranno solleci-25 tazioni di trazione nella parete interna del tubo.

Per quanto si sia cercato in diversi modi di ovviare a questa difficoltà, utilizzando tipi molto specifici di plastica, non è stato finora possibile risolvere questo problema.

La presente invenzione si prefigge come scopo di rea-30 lizzare un tubo di plastica del tipo menzionato più sopra il quale non presenti detti svantaggi dovuti all'estensione di una rottura prodotta sul lato frontale di un simile tubo.

Secondo la presente invenzione si raggiunge questo scopo per mezzo di un tubo nel quale le sollecitazioni nella pa-35 rete del tubo sono tali che, in seguito a taglio assiale di un campione del tubo di plastica la sovrapposizione delle parti marginali vicine ai bordi tagliati ammonti a meno dell'8% della circonferenza esterna totale del tubo in plastica.

Con la parola sovrapposizione si intende la distanza esi-40 stente fra i bordi tagliati quando le parti marginali del tubo di plastica si sovrappongono. Ovviamente, l'invenzione comprende tubi che, in seguito ad un taglio assiale di un campione non presentano nessuna sovrapposizione.

Si è riscontrato ad esempio che in un tubo di cloruro di 45 polivinile avente un diametro di 315 mm ed uno spessore della parete di 3 mm, in seguito ad una sovrapposizione delle parti vicine ai bordi tagliati per meno di 2 cm, la sollecitazione nella parete, che sarebbe necessaria affinché la rottura si propaghi, rimane inferiore ad un valore critico. In que-50 sto caso un colpo inferto con un utensile tagliente sul lato frontale del tubo non darà luogo ad un estensione o aumento della lunghezza del taglio e non provocherà spaccatura alcuna della parete interna del tubo.

Quest'ultimo fenomeno avrà luogo invece in ogni modo 55 nel caso in cui la sovrapposizione superi notevolmente i 20 mm.

In un tubo di plastica secondo una forma d'esecuzione dell'invenzione, la sezione trasversale, dei canali longitudinali, è appiattita in corrispondenza della parte che appartie-6o ne alla parete esterna.

Ciò si raggiunge, sottoponendo i tubi di plastica di questo tipo ad un particolare trattamento termico per conferire alla parete interna una sollecitazione di trazione che è minore di un limite inferiore desiderato.

65 La sollecitazione di trazione nella parete interna di un tubo di plastica è tale che quando un campione del tubo viene tagliato assialmente, parte dei bordi vicini agli spigoli tagliati si sovrappongono uno sull'altro per meno dell'8%

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della circonferenza esterna del tubo e preferibilmente di circa il 4%.

L'invenzione si riferisce inoltre ad un procedimento di fabbricazione del tubo in materiale termoplastico in oggetto, caratterizzato da ciò che si estrude il materiale plastico, si sagoma e si raffredda detto tubo uniformemente.

Secondo una preferita forma del procedimento dopo la estrusione del tubo si raffreddano omogeneamente la parte interna e quella esterna del tubo stesso.

Secondo l'invenzione dunque il raffreddamento è eseguito a differenza dei procedimenti noti, in modo uniforme, cosicché la sovrapposizione ammonta a meno dell'8% della superficie esterna totale del tubo in plastica. L'invenzione si riferisce inoltre ad un procedimento col quale si prevede di riscaldare nuovamente il tubo estruso portandolo ad una temperatura compresa tra 35°C e 100°C.

Applicando questi accorgimenti, il modulo di elasticità E della parete esterna diminuirà considerevolmente e in conseguenza di ciò la sollecitazione o lo stiramento nella parete interna, che è tenuta a temperatura ambiente e quindi presenta un modulo E di 30.000 kg/cm2, diminuirà considerevolmente.

Quando la parete esterna del tubo di plastica si raffredda fino a 20°C, detta parete esterna si contrarrà e, in seguito a ciò, le sollecitazioni nella parete interna diminuiranno ancora di più.

In particolare, la superficie esterna della parete esterna del tubo di plastica viene portata in modo appropriato ad una temperatura che può variare tra i 60° e gli 85°C e ciò preferibilmente entro un lasso di tempo da 0,2 a 2 minuti. La parete esterna viene riscaldata preferibilmente ad una temperatura media di 50°-65°C.

La temperatura di superficie della parete esterna del tubo dovrebbe di preferenza essere inferiore a quella temperatura alla quale il tubo presenterà zone appiattite superiormente nei canaletti longitudinali. Questa temperatura è compresa tra i 60° e gli 85°C.

In un'ulteriore forma d'esecuzione del procedimento, il tubo potrebbe essere assoggettato all'azione di un mezzo di riscaldamento, che si fa passare attraverso i canaletti, la temperatura di detto mezzo che preferibilmente è costituito da aria riscaldata essendo compresa tra i 35° ed i 100°C. In questo modo i divisori del tubo potrebbero essere sagomati in modo tale da rimuovere le tensioni presenti nelle pareti del tubo.

Sarà pure vantaggioso riscaldare il tubo lungo tutta la sua sezione trasversale dopo di che il suo lato interno e quello esterno verranno raffreddati simultaneamente e gradualmente. Durante questo raffreddamento graduale si devono osservare i limiti menzionati più sopra.

Si ottiene lo stesso effetto raffreddando omogeneamente il tubo estruso ancora caldo sul lato interno e su quello esterno. E' pure possibile rimuovere le tensioni presenti nel tubo riscaldando detto tubo in modo dielettrico.

La presente invenzione verrà ora illustrata in alcune sue forme di esecuzione facendo riferimento ai disegni annessi in cui:

la fig. 1 rappresenta un apparecchio per la realizzazione di un tubo secondo la presente invenzione;

la fig. 2 rappresenta una sezione trasversale di un tubo secondo la presente invenzione;

la fig. 3 mostra una parte di parete di un tubo secondo l'invenzione, in cui i canaletti presentano una sezione trasversale ellissoidale;

la fig. 4 mostra parte di una parete di un tubo secondo l'invenzione in cui i canaletti presentano una sezione trasversale di forma modificata;

la fig. 5 mostra la sovrapposizione delle parti marginali vicino ai bordi tagliati di un tubo secondo la fig. 2.

5 Esempio I

Come rappresentato in fig. 1, si estrude per mezzo di un estrusore 1 un tubo 2 di cloruro di polivinile avente un diametro esterno di 315 mm. ed uno spessore di parete di 8 mm., i canaletti longitudinali 3 previsti in detta parete presentan-ìo do un diametro di 5 mm. La distanza tra due canaletti adiacenti ammonta a 1,8 mm. e la distanza fra la superficie di parete esterna 4 del tubo di plastica e la superficie di parete più vicina 5 del canaletto longitudinale 3 è uguale alla distanza esistente tra la superficie di parete 5 del canaletto 3 15 e la parete del canaletto 6 del successivo canaletto 3 (nell'asse della parete). I canaletti sono predisposti equidistanti lungo la circonferenza.

Dopo l'estrusione si fa passare il tubo attraverso una scatola di sagomatura o dimensionamento 7 e lo si raffredda 20 ulteriormente portandolo a temperatura ambiente. Poiché la parete esterna 8 del tubo si raffredderà per prima e ciò per effetto del raffreddamento nella scatola 7, detta parete esterna 8 avrà un alto modulo di elasticità E, ad esempio pari a 30.000 mentre, per il fatto che essa si raffredderà solo in 25 un secondo tempo, la parete interna 9 risulterà sottoposta ad una sollecitazione di trazione molto maggiore.

Quando un utensile tagliente urta la parete interna di un tubo di questo tipo, si produrrà una rottura o taglio la cui lunghezza aumenta rapidamente in direzione della dimen-30 sione longitudinale di detto tubo.

Per ovviare a questo inconveniente è essenziale che l'energia liberata da un certo volume di materiale plastico sia minore dell'energia richiesta per la propagazione di detto taglio.

35 Per raggiungere questo scopo si fa passare il tubo di cloruro di polivinile entro una zona riscaldata 10, in cui si riscalda esclusivamente la superficie esterna della parete esterna del tubo. A questo fine si possono utilizzare mezzi radianti 11, che riscalderanno la superficie della parete ester-40 na portandola ad una temperatura di circa 80°C. La temperatura media della parete esterna 8 varierà tra i 50° e 65°C.

E' essenziale che abbia luogo un riscaldamento rapido della superficie esterna della parete esterna del tubo. Con riscaldamento rapido si intende un riscaldamento che avven-45 ga in meno di 5 minuti, preferibilmente entro 0,2 e 2 minuti, e porti la superficie ad un temperatura di 75°-80°C.

Riscaldando la parete esterna 8 del tubo di plastica, diminuiranno le sollecitazioni di trazione nella parete interna 9 del tubo, cosicché la parete interna stirata subirà un allun-50 gamento minore (diminuito di circa 50-75%) e il raffreddamento susseguente della parete esterna sarà tale che le sollecitazioni di trazione si equilibreranno ulteriormente in maniera che, terminato il trattamento di riscaldamento, la parete interna non sarà più sottoposta del tutto a tensioni. 55 II risultato del trattamento di riscaldamento appare chiaro dal seguente esperimento. In un tubo estruso, avente 160 mm. di diametro, raffreddato direttamente a temperatura ambiente e non assoggettato a susseguente riscaldamento, si avrà una sovrapposizione delle parti vicine ai bordi taso gliati da 5 a 7 cm. Questa sovrapposizione 14 è illustrata in fig. 5 e con essa si intende la distanza tra i bordi tagliati 15a e 15b ottenuti tagliando il tubo lungo la linea 15 di fig. 2. In una azione combinata taglio-urto, la fenditura o rottura si estenderà o si propagherà specialmente se si colpisce o si 65 danneggia una parte di tubo non appoggiato.

In seguito ad un trattamento di riscaldamento, la sovrapposizione delle parti marginali ammonta a meno di 2 cm., nel qual caso l'assoggettamento del tubo ad una azione com-

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binata taglio-urto, che causa un danno, non provocherà però

più la propagazione della rottura nell'interno del tubo.

Si noti che durante il riscaldamento della parete esterna la temperatura di riscaldamento dovrebbe preferibilmente essere tale da superare la temperatura di plasticizzazione del materiale plastico, pur tuttavia rimanendo inferiore alla temperatura di transizione vetrosa del materiale plastico.

Esempio II

Si estrude un tubo come nell'esempio I e lo si raffredda esternamente entro una scatola di dimensionamento 7 e internamente con un corpo cilindrico 12 alimentato con acqua di raffreddamento per mezzo della conduttura 13. Il raffreddamento per mezzo della scatola 7 e del corpo 12 ha luogo simultaneamente.

Il tubo così prodotto presenta una sovrapposizione di s soli 2 cm. e una rottura provocata nella parete interna non aumenterà di lunghezza. Se si usano tubi di 200 mm. di diametro non vi sarà propagazione della rottura per una sovrapposizione di 15 mm.

Se si usano tubi di 250 mm. di diametro non vi sarà pro-io pagazione della rottura per una sovrapposizione di 22 mm.

Come rappresentato in fig. 3, i canaletti 3 a sezione arrotondata possono essere ellittici o presentare un altro tipo di sezione come rappresentato in fig. 4.

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1 foglio disegni

Claims (14)

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1. Tubo in materiale termoplastico comprendente una parete interna ed una esterna interconnesse da materiale intercalato da canaletti longitudinali (3) disposti lungo la circonferenza e presentanti una sezione arrotondata, caratterizzato da ciò che le sollecitazioni nella parete del tubo sono tali che in seguito a taglio assiale di un campione del tubo di plastica, la sovrapposizione delle parti marginali vicine ai bordi tagliati (15a, 15b) ammonti a meno dell'8% della circonferenza esterna totale del tubo di plastica.

2. Tubo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che la sovrapposizione ammonta a circa 4%.

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RIVENDICAZIONI

3. Tubo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che i canaletti longitudinali (3) presentano una sezione trasversale circolare.

4. Tubo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il materiale termoplastico è cloruro di polivinile.

5. Procedimento per la realizzazione di un tubo in materiale termoplastico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che si estrude il materiale plastico, si sagoma e si raffredda detto tubo uniformemente.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato da ciò che dopo l'estrusione del tubo (2) si raffreddano omogeneamente la parte interna (9) e quella esterna (4) del tubo stesso.

7. Procedimento per la realizzazione di un tubo in materiale termoplastico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che un tubo sagomato ricavato per estrusione viene portato ad una temperatura compresa tra i 35° e i 100°C.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la parete esterna (4) del tubo (2) di plastica viene riscaldata ad una temperatura superiore ai 50°C, mentre la parete interna è a una temperatura inferiore ai 30°C.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la temperatura media della parete esterna (4) è compresa tra i 50 e i 65°C.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che la superficie esterna (4) della parete esterna del tubo è riscaldata ad una temperatura compresa tra i 60° e gli 85°C.

11. Procedimento secondo la rivendicazione 7 caratterizzato da ciò che si riscalda la superficie della parete esterna (4) del tubo (2) rapidamente entro un lasso di tempo minore di 5 minuti e preferibilmente compreso tra 0,2 e 2 minuti.

12. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che si fa passare un mezzo di riscaldamento attraverso i canaletti (3) del tubo (2).

13. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che si riscalda il tubo (2) su tutta la sua sezione trasversale, dopo di ché si raffreddano omogeneamente e gradualmente la sua superficie interna (9) e quella esterna (4).

14. Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che si riscalda il tubo in modo dielettrico.