CS208152B2 - Method of making the products from the netted polyethylene and device for executing the same - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby výrobku ze zesíť ováné teriinopiastické hmoty, při kterém se plynulým postupem směs obsahující zesilovací čiirdlo· přivádí za působení tlaku do formy, zipů sobí se zosíťování této směsi působením zmíněného· zesilovacího činidla. Vynález se dále týká zsrízení к proiváděmí výše zmíněného způsobu. Vynález je především zaměřen na plynulou výrobu výrobků z (polyethylenu o vysoké hustotě,

Zesílení, ktcrýim jsou dva sousední řetězce polymeru přímo· spojeny buď působením záření, nebo· působením aktVvcvanéího uhlíku, je operace známá, která může být použita u polyolelinů, u polymerů vinylů a u určitých elastomerů, například elastomerů ethyl en-p r op у J e n u.

Použití zmíněné operace u polyolefinů, jako· jsou polyolefiny o nízké hustotě a elastoímery ethylen-piropylenu, nezpůsobuje žádné velké potíže, pokud aktivovaný uhlíik pochází z některého· organického peroxidu. Ve skutečnosti je možné oddělit fází zavedení do formy nebo- přetváření cd fáze zesítění nebo vulkanizace u elastomerů ethylen-,propylenu. V tomto případě jsou teploty potřebné pro transformaci, to· je vytlačování, vstřiKOYání 'íieijo fíffmo-vání, nižší než teplota, kterou je nutno dosáhnout,, aby byl zipůso2 ben rozklad organických peroxidů, používaných při klasických postupech, například peiro-x du dicumylu, peroxidu di-terc.butylu, peroxidu 2,5-dmethyl-2,5-di-(t-buityl)-hexanu, popřípadě pero*x^:du 2,5-dimethyl-2,5-d^:-(t-butyl)-hyxynu 3.

Z této· skutečnosti vzniká určitý interval teplot, postačující pro umožnění transformace plastické hmoty, aniž by byl způsoben rozklad peroxidu. Během fáze zavádění do fcirimy je plastická hmota zesíťovatelná a má vrskozitu umožňující její transformaci klas i cik ým i způsoby zp г a c c v án í ρ 1 as t lek ý c h hmot.

Jiná je skutečnost, je-li třeba zasíťovat polyethylen o vysoké hustotě. V tomto případě není již možno· oddělit fázi zavedení do· farmy nebo· fázi transformace klasickými způsoby, například vytlačování nebo vstřikování, od fáze zesítění. Termoplastická hmota měrná v tomto případě dostatečně nízkou viskozitu umožňující její vměstnání do formy, kromě intervalu teploty od 170 do 2.2Ό °C, v závislosti na molekulové váze polyethylenu o vysoké hustotě. Tyto teploty však leží nad pásmem teplot, při kterých nastává rozklad peroxidů, což je asi kolem 140 °C pro méně aktivní peroxidy. Není tedy možné vyrábět výrobky z polyethylenu o vy solké hustotě ze-sítěním způsoby, které slouží к zeisítění polyethylenů o nízké hustotě nebo к vulkanizaci elastomerů.

Úkolem vynálezu je odstranit výše popsané nedostatky. Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob výroby výrobků ze zesilované teirimoplajstic-ké hmoty, při kterém se plynulým postupem směs obsahující zesilovací činidlo přivádí za působení tlaku do· formy, způsobí se zeisítování této směsi působením zmíněného^ zesíťovacího činidla, jehož podstata spočívá v tom, že zesíťovatelná směs se přivede do ohřívacího pásma, ikde se vystaví působení tlaku a ohřívací teploty za součaisiného zavedení do formy beiz přetvoření se stejnými prostředky působení tlaku zvýšením teploty způsobí zesítění směsi.

Podle výhodného vytvoření vynálezu se zesíťovatelná směs nechá přímočaře procházet ohřívacím pásmem a zesíťovacím pásmem.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se zesíťovatelná směs nechá procházet pod úsekem stálého průchodu uvnitř ohřívacího pásma a zesíťovacího pásma.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se při zpracování polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární hmotě nad 200 000 ohřev provádí při teplotě od 140 do 200 °C.

Podle dalšího výhodného· vytvoření vynálezu se ohřev provádí při teplotě od 160 do 180 °C.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu se při zpracování polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární himotě nad 20'0 000 zesítění provádí při teplotě od 200 do 300 ^CC.

Podle 'dalšího· výhodného vytvoření vynálezu se při zpracování polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární himotě nad 200 000 použije tlaku od 50 do· 180 MPa.

Způsob podle vynálezu umožňuje plynulou výrobu profilů nebo trubek, ve kterých je hmota zesítěna homogenním způsobem jak uvnitř, tak na obvodu.

Vyšší technický účinek způsobu podle vynálezu spočívá v tom;, že umožňuje jemně oddělit fázi vpouštění do formy od fáze zesítění u polyethylenu o vysoké hustotě, což není možné při klasických způsobech výroby profilů nebo trubek, při kterých se zesítění provede předčasně po vpuštění do formy.

Při způsobu podle vynálezu se vpouštění do forimy uskutečňuje bezprostředně s práškovou směsí polyethylenu o vysoké hustotě a zesíťovacího činidla, výrobek se ohřeje, potom; se zeřsíťuje bez nebezpečí ohřevu vlivem střiků, který by mohl způsobit předčasné zesítění části výrobku, vytváření neihomogenit ve vytlačovaném výrobku, které by byily na závadu konečným vlastnostem výrobku. Jelikož reakce zesítění je chelmická reakce, jejíž kinetika je závislá na teplotě, je pro zí₍sikání homogenního výrobku důležité, aby -na jednotku objemu hmoty bylo stejné zvýšení teploty, což je uskutečněno při způsobu podle vynálezu.

Vynález dále vytváří zařízení к provádění způsobu definovaného výše, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze souose vzhledem к ose za sebou uspořádané násypky pro· zesíťovatelnou směs, horní formy pro ohřev a spodní formy pro zesilováni. Tyto· formy vymezují spojitý prostor pro nástavec a jsou opatřeny ohřívákem: a topnými odpory.

Podle výhodného- vytvoření vynálezu je uvnitř horní formy a spodní formy uložen tlačník vymezující s nimi dutinu tvaru prstence a zahrnující horní topné těleso a spodní topné těleso na úrovni horní formy, popřípadě spodní formy, a nástavec.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je tlačník uložen pohyblivě ve stejném směru jako- nástavec se zdvihem menším než tento nástavec.

Podle dalšího výhodného· vytvoření vynálezu je tlačník uložen pevně.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je nástavec vytvořen s tlačníikem z jednoho kusu.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je násypka opatřena chladičem.

Těmito opatřeními se dosáhne toho, že hmota se -napřed vpraví do formy, potom postupuje zařízením bez změny tvaru, aniž by proud hmoty byl nějak rozdělen, což by způsobilo nehomo-genitu. Proud hmoty je dokonale homogenní a hmota postupuje zařízením, aniž by se -mohla vytvořit klidová pásma způsobující nehomogenity v zesítění.

Příklad zařízení podle vynálezu je v osovém řezu znázorněn na připojeném výkrese.

Znázorněné zařízení na vytlačování se svislou osou X—X sestává z vodorovného rámu 1 pevně spojeného sloupky 2 s neznázorněným podstavcem. Vodorovný rám 1 má ve svém středu otvor 3 a slouží jalko podpěra píro horní fonmu 4 souměrnou podle zmíněné osy X—X a mající základnu 5 připevněnou к vodorovnému rámu 1 táhly 6 a maticemi 7. Horní forma 4 má ohřívák 8 uložený rovnoběžně s její osou a obklopující dutinu 9 horní formy 4, která je souosá s otvorem 3 vodorovného· rámu 1. Horní konec horní foirimy 4 má přírubu 10, kteirou procházejí táhla 6, a jejíž horní plocha nese násypku 11 opatřenou chladičem 12, například protékaným vodou, a mající spodní otvor o· průměru shodném s průměrem dutiny 9 horní formy 4. Násypka 11 je na přírubě 10 usazena prostřednictvím kovového kroužku 11a, který není ani chlazen, ani ohříván, a jehož styčné plochy jsou vytvořeny ke snížení přestupu tepla.

Pod základnou 5 horní formy 4 uvnitř vodorovného rámu 1 je svisle uložena spodní forma 13 souose s horní formou *4, držená nosnou deskou'14 mající vrtání 15 o průměru shodném s průměrem dutiny spodní formy 13, přičemž nosná deska 14 je ujpev208152 něna na táhlech 6. Dutina 9a spodní formy 13 je opatřena antiadhezním povlakem 16, například z polytetrafluorethylenu, ke snížení tření zpracovávané hmoty během zeisítění. Vnitřní průměr antiadhezního povlaku 16 je roven vnitřnímu průměru dutiny 9 horní formy 4. Popsaná sestava tvoří, počínající základnou násypky 11, až k vrtání 15 nosné deisiky 14 přímočaré válcové vedení. Spodní forma 13 je rovněž opatřena p.rstencovitým ohřívákem, například vytvořeným- .jako topné odpory 17.

Vodorovný rám 1 nese po stranách horní formy 4 dva spodní tlakové válce 18, 19 mající písty 20, 21 se svisle uloženými pístnííceimi 22, 23, na kterých je upevněna vodorovná deska 24 prostřednictvím matic 25, 26. Vodorovná deska 24 je uložena kluzně na táhlech 6 a má ve svém středu otvor 27, kolem· kterého, je vytvořen svislý nástavec 28 působící 'jako píst vytvořený vcelku s vodorovnou deskou 24 a směřující dolů k vodorovnému rámu 1. Nástavec 28 je v místě výstupu z vodorovné desky 24 opatřen vodním chladičem 29. Vnější průměr nástavce 28 je vyměřen tak, aby nástavec 28 byl kluzně uložen vzhledem ke stěně dutiny 9 horní formy 4, se kterou spolupůsobí.

Táhla 6 nesou na svém horním konci nad vodorovnou deskou 24 nosník 30, na kterém je podepřen horní tlakový válec 31 s pístem vytvořeným z jednoho .kuisu s tlačníkem sahajícím- alespoň ik základně spodní formy 13. Tlačník 33 je uložen 'kluzně uvnitř nástavce 28 a v části uložené uvnitř spodní formy 13 je opatřen antiadhezním povlakem. Pohyb tlačníku 33 je veden jednak •nosníkem 30 a jednak vodicí deskou 34 s ním. pevně spojenou a kluzně uloženou na táhlech 6. Tlačník 33 je opatřen horním topným. tělesem 35 v oblasti ' herní formy 4, a spodním topným tělesem. 36 v oblasti spodní formy 13, například s oběhem oleje.

Zesíťovatelná hrno-ta, která má ·být zpracovávána ve · výše .popsaném·· zařízení, sestává z termoplastické hmoty, ve které je rovnoměrně rozptýleno' zes^ovací činidlo před tím, .než se hmota přivádí do zařízení, které je pro . tento· účel . opatřeno dávkovacím zásobníkem . 37 připojeným k násypce 11 kanálkem 38 k zajištění rovnoměrného rozdělení prášku v mezeře mezi tlačníkem 33 a hopni formou 4 a spodní formou 13. Chladič 12 zabraňuje, aby zesíťovatelná hmota během libovolně dlouhého. setrvání v násypce 11 nemohla dosáhnout teploty potřebné k zesítění. Pásmo ochlazování horní formy 4 má délku rovnou od jedno- do dvounáisobku průměru tlačníku 33 k zajištění správného. toku prášku mezi tlačníkem 33, horní formou 4 a spodní formou 13.

' Zařízení podle vynálezu pracuje takto:

Na .začátku pracovního cyklu je nástavec i tlačník 33 .v horní poloze. Působením pístů 20, 21 spodních tlakových válců 18, se nástavec 28 pohybuje směrem dolů a stlačuje hmotu uloženou v násypce 11, kde je tato udržována na teplotě okolí působením chladiče 12. Při dalším pohybu nástavce 28 dolů je hmota odtržena, potom vtažena do horní formy 4 současně s tlačmkem 33, který klesá volně vlivem účinku vtahování hmoty následkem. snížení tlaku na píst 32. Hmota je nyní zahřívána v horní formě 4 působením ohříváku 8, horního topného tělesa·: 35 na horní formu 4 a tlačník 33., Když nástavec 28 dosáhl své spodní polohy, je tlačník 33 opět zdvižen pístem 32, přičemž tlak na písty 20, 21 je snížen a nástavec 23 je držen ve spodní poloze. Když tlačník 33 dosáhne své horní polohy, je nástavec 28 zdvižen a začíná nový pracovní cyklus.

Horní forma 4 tedy tvoří ohřívací pásmo, odkud je hmota vytlačována působením pohybu nástavce 28 dolů podél tlačníku 33, do pásma spodní formy 13, kde je teplota vyšší, takže .se zde způsobí zesítění směisi. Přímočarý pohyb bez změny průřezu zabrání jakékoli možnosti .pásma stagnace.

Na výstupu ze spodní formy 13 se trubka nebo. profil průřezu T zavede do dokončovací imafiice, kde se . ochladí. Tato· není znázorněna.

Jako příklady provedení vynálezu byly vytlačovány trubky 1° o>' vnitřním průměru 16 milimetrů, vnějším průměru 20 mm, tloušťce stěny 2 mim, 2° o. vnitřním průměru 25 imim, vnějším průměru 32 mim, tloušťce stěny 3,5 •milimetru, za těchto podmínek:

Použitá termoplastická hmota byl polyethylen o· vysoké hustotě, molekulární od 303 000 do 500 000, hustotě 0,956 a viiskozitě 2 při tlaku 2,0 MPa. Do polyethylenu bylo homogenním způsobem přidáno několik přísad použitím rychlého míchacího’ zařízení s jednou dvěma nádobami, to. je s teplou nádobou a studenou nádobou.

Přísadami byly . organický peroxid, barviva, antioxidační látky, látky proti ultrafialovému záření, mazadla. Tyto přísady jsou známé z průmyslu zpracování plastických hmot. V závislosti .na .katalýze a teplotách v různých pásmech je možno vytlačovat výrobek více nebo méně zesíťovaný, například použitím. katalyzátoru sestávajícího z 0,5 % ditertiobutylperoxidu a 0,4 °/o silikonového oleje jako mazadla.

V tomto případě se .pracuje se 30 zdvihy nástavce 28 v minutě při zdvihu 40 omlm a vytlačené délce výrobku asi 20 mm, přičemž dráha tlačníku 33 je 20 až 25 mim. Teplota hmoty na výstupu z pásma ohřevu je asi 140 °C a . má být ve skutečnosti vyšší než teplota tavení krystalických pásem polyethylenu, například 135 °C, avšak má být tak nízká, aby nedocházelo k předčasnému zesítění hmoty v zařízení. Tato teplota hmoty je dosažena ohřevem stěny horní formy 4 na teplotu 140 až .200 °C, s výhodou 160 až 180 . °C. .

Regulace teploty mezi 140 a 200 °C závisí na rychlosti průchodu hmoty zařízením- a na délce ohřívacího pásma. V daném pří208152 padě například pro· průměr 20—25 nim má ohřívací pásmo délku 390 mm pro výstupní délku 20 až 50 rn/hod.

Teplota ohřevu spodní formy 13, ve které nastává zesítění, je od ·20° do 300· °C. Ve skutečnosti je třeba zajistit, aby hmota polyethylenu o sobě nedosáhla teploty nad 250 °C, neboť by nastávala degradace a povlaky z polytetrafluorethylenu na součástech zařízení mají životnost přibližně nepřímo úměrnou teplotě.

Tlak vyvozovaný nástavcem 28 je vždy nižší než 1800 lkp/cm². Obvykle je tento· tlak mezi 50 a 150 MPa, neboť je závislý na teplotě ohřívacího pásima, a tedy na viiskoizitě výrobku. Obecně je nepřímo úměrný teplotě ohřívacího· pásma.

V trubce T je maximální tlak na hranici mezi ohřívacím pásmem a pásmem zesítění, přesněji na jeho vstupu. Doba setrvání je stejná pro celý objem hmoty, což je důležité pro zesítění. .

Části vytlačených trubek ^;byiy podrobeny zkouškám pevnosti v tahu, prodloužení, okamžitého smrštění a měření procentuálního· podílu izesítěné hmoty. Získané hodnoty jsou sestaveny v níže uvedené tabulce, která ukazuje vyšší technické účinky způsobu a zařízení podle vynálezu.

T e p lota °C

Vlastnosti výrobku

Pásmo ohřevu	Pásmo zesítění	Tlak MPa .	% zesítění	Zkouška v tahu MPa	Zkouška prodloužení %	Tlaková zkouška při 100· °C (4,0 MPa)
160	200	120,0	< 20	25 0	> 500	.< 50 H
160	220	100,0	60—70	23,0	> 300	> 5000 H
180	220	70,0	90—95	21,0	> 100	> 5000 H

Podle jedné varianty vynálezu je tlačník 33 pevně •spojen s nosníkem 30.

V tomto· případě · pracuje zařízení podle vynálezu takto:

Na začátku pracovního cyklu je nástavec 28 v horní · poloze. Působením pístů 20, 21 se nástavec 28 pohybuje dolů a stlačí hmotu v násypce 11, kde je tato udržována na teplotě okolí působením· chladiče 12. Při dalším pohybu nástavce 28 dolů je hmota rozdrcena a -vtažena do· ·horní formy 4 bez vtažení tlačníku 33, který je v klidu. Když nástavec 28 dosáhl své spodní polohy, vystoupí do výchozí polohy a pracovní · cyklus začíná znovu.

Za těchto podmínek byl vytlačen výrobek stejného· druhu jako· v předešlém· příkladu. Teploty byly stejné, tlaky byly 150 až · 180 MPa. Vlastnosti získaných výrobků byly stejné jako· v předešlém příkladu.

Podle · další varianty vytvoření zařízení podle vynálezu nemá zařízení ani vodorovnou desku 24 ani písty 20, 21 a nástavec 28 je vytvořen z jednoho kusu s tlačníkem 33. Nástavec 28 je vytvořen z kusu materiálu na horním pásmu tlačníku 33. Část tlačníku 33, která zastává úlohu nástavce 28, vniká do· horní formy 4 a stlačuje plastickou hmotu v násypce 11. Hmota je rozdrcena, potom vtažena do horní formy 4. Když tlačník 33 spolu s nástavcem 28 dosáhl spodního konce své dráhy, je zdvižen do· své horní krajní polohy pístem 32. Vytlačený kus tímto· zařízením je stejného· typu jako v příkladě popsaném výše. Použité tlaky· jsou od 50 do 100 MPa, teplota ohřívacího pásma 140 až 160 °C, teplota zesilovacího pásma 200 až 250 °C. Procento· zesítění je 20 až 95 o/₀, pevnost v tahu 25,0 — 20,0 MPa, prodloužení 500 až 100 %, tlaková zkouška 10 až 500 H.

Claims (10)

1. Způsob výroby výrobků ze zesilovaného polyethylenu o vysoké hustotě s použitím Směsi v podstatě práškovité a sestávající z polyethylenu a ze zesílovacího· činidla, při kterém ise směs stlačí tím, že se na ni vyvíjí tlak, který ji zatlačí do· a protlačuje formou pro. zesilování, která je vyhřívána a je uspořádána svisle a vymezuje pásmo zesítění, vyznačený tím, že se· na iprášikovitou směs vyvíií tlak ve -směru oisy formy, 'který nutí směs přemísťovat se· v přímce při stálém průřezu, v prstencofvitém prostoru, který se rozprostírá napříč pásma· ohřevu, jehož teplota je nižší než teplota, při které nastává zesítění, a napříč ipásirna zesí tění, které je umístěno bezprostředně za pásmem· ohřevu.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že při zpracování polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární hmotnosti nad '200 000 se ohřev provádí při teplotě od · 140 do 200°C.

3. Způsob podle bodu 2 vyznačený tím, že se ohřev provádí při teplotě od 160 do 180 ^OC.

4. Způsob podle bodů 1 až 3 vyznačeny tím, že při zpracování · polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární hmotnosti nad 200 000 se zesítění provádí při teplotě od 200° do^; 300 °C.

5. ZpůsGib podle bodů 1 až 4 vyznačený tím, že při zpracování polyethylenu o vysoké hustotě nad 0,950 a molekulární hmotnosti nad 200 000 se na práškovitou směs působí tlakem od 50 do 180 MPa.

6. Zařízení к provádění způsobu podle bodu 1, zahrnující před vytlačcvacím pístem pro stlačování práškovite směsi obsahující zesí ťcva.O í č i ni d 1 o* prs t en c ovi t o u vá 1 cov ou dutinu, která, je uspořádána svisle a je z vnějšku omezena ohřívanou zesilovací formou a z vnitřku trnem, který je rovněž ohříván, a ve které se vytváří trubkovitý výrobek, vyznačené tím, že vytlačovací píst (.28), který je souosý se zesilovací formou (13) má tvar prstence, takže -stlačuje práškovitou směs ve vstupním pásmu prstencové dutiny (9) .vymezené trnem (33) a ohří vací formou (4), která je vyhřívána a je umístěna nad zesíťovací formou (13), jejíž prstencová dutina (16) prodlužuje prstencovou dutinu (9) 0'hřívací formy (4).

7. Zařízení podle bodu 6 vyznačené tím, že trn (33) je uspořádán pohyblivě ve stejném směru jako vytlačcvací píst (28), s dráhou pohybu menší než má vytlačcvací píst (28).

8. Zařízení podle bodu 6 vyznačené tíím, že trn (33) je uložen pevně.

9. Zařízení ipodle bodu 6 vyznačené tím, že vytlačovaní prst (28) je s trnem (33) vytvořen z jednoho kusu.

10. Zařízení podle bodů 6 .až 9 vyznačené tím, že násypka (11) na zesífovatelnou hmotu má chladič (12).