CS210670B2

CS210670B2 - Method of tube manufacture from screrned polyethylen

Info

Publication number: CS210670B2
Application number: CS781269A
Authority: CS
Inventors: Gerard M Denis; Bernard M Ginglinger; Claude M Rothermel
Original assignee: Pont A Mousson
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1982-01-29
Also published as: FR2399316A2; SU948285A3; FR2399316B2; CA1118569A

Description

Vynález se týká způsobu výroby trubek ze zesítěného polyetylénu o vysoké hustotě a o molekulové hmotě větší - nebo rovné 200 000, ze- směsi v podstatě práškovité, obsahující polyetylén a zeslabovací činidlo, - při kterém se provádí zhuštění a tvarování směsi tím, že se na ni působí tlakem, který vyvolá její vniknutí a postupování do- zahřáté matrice, popřípadě v této matrici, a vyvolá se zesítění materiálu.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto- způsobu.

Zesíťování nebo vulkanizace, kterou se dva sousední řetězce polymeru navzájem spojí za vytvoření trojrozměrné sítě pod účinkem buď zářením, nebo aktivovaného uhlíku, je známým postupem, kterého lze použít u polyolefinů, u vinylových polymerů, a u elastomerů, zejména pak u etylén-propylenových elastomerů.

V případě určitých polyolefinů, ja^k^o je polyetylén o- nízké hustotě, a etylén-propylenových elastomerů, užije-li se jako zesíťovacího činidla aktivovaného uhlíku, pocházejícího z organického- peroxidu, lze konečného výrobku dosáhnout bez nesnází tím, že se postupně vytvoří výchozí tvarovaná prášková směs, pak se provádějí klasické techniky přeměny plastických materiálů, - jako je vytlačování a vstřikování, a pak - se provede zesítění nebo- vulkanizace, které se dosáhne například vedením tvarovaného- výrobku autoklávem nebo fluidním ložem. Teplota, při které nastává tvarování protlačovacím lisem nebo- vstřikovacím lisem, je značně nižší než teplota, které- je zapotřebí dosáhnout pro vyvolání zesítění rozkladem organických peroxidů, klasicky používaných, jako například:

dicumylper oxidu, diterc.butylperoxidu,

4.4- bls-butyl-valerátperoxidu

2.5- dimetyl-2,5-dii(t-butyl)hexan•peroxidu,

2.5- dimety 1-2,5-di- (t-buty 1-hexin-3-peroxidu.

Mezi tvarovacím obdobím, během kterého má plastická hmota- viskozitu, dovolující její předměnu podle klasických postupů, a mezi zesilovacím obdobím existuje teplotní interval postačující k tomu, -aby obě operace byly dobře odděleny a aby se zamezilo nebezpečí předčasného rozkladu peroxidu.

Jinak tomu je, když je třeba zesílit polyetylén o vysoké hustotě, jelikož tato hmota nedosahuje dostatečně nízké viskozity, aby mohla být tvarována -vytlačováním nebo vstřikováním, než při teplotě mezi 170 · a 220· stupni Celsia, podle molekulové hmoty polyetylénu o vysoké hustotě, to znamená při teplotě vyšší, než je teplota · počátku rozkladu peroxidů (přibližně 140· °C · pro nejméně aktivní peroxidy), takže užije-li se pro zesítění polyetylénu o vysoké hustotě postupů používaných pro hotovení předmětů z polyetylénu o nízké hustotě, nebo z etylén-propylenového elastomeru, dojde ve směsi podrobené tvarování k zesíťovací reakci, která by byla nežádoucí v důsledku toho, že zejména v případě vytlačovacího· lisu by hmota byla podrobena namáhání smykem, které by zabránllo- správnému rozvinutí zesítění a dodalo· konečnému výrobku velmi prostřední jakost.

Bylo již navrženo odstranit toto namáhání smykem tím, že se užije zahřívané matrice pro tvarování a zesítění, ve kterém se směs zahustí a ohraničí pro· postup do dalšího zařízení pod účinkem tlaku vytvořeného pístem, avšak v tom případě je za účelem toho, aby se zobránilo vzniku nepříznivých deformací uvnitř hmoty, nutné, aby se na plochách matrice, se kterými materiál přichází do styku, vytvořil povlak z protipřilnavého materiálu, jako je polytetrafluoretylén.

V tomto případě byla zjištěna dobrá jakost výrobků, avšak tato technika nedovoluje zařídit prakticky plynulou výrobu, neboť bylo zjištěno, že po poměrně krátkém čase procházení materiálu se v zesíťovacím pásmu matrice vytvoří usazenina, která je závadná pro jakost výrobku. Tato· usazenina je tvořena částicemi zesítěného polyetylénu, lnoucího ke stěně, a je způsobena radikály uvolněnými během reakce, které jsou dostatečně aktivní, že aktivují povrch protipřilnavého materiálu a vyvolají slepení.

Byl již učiněn pokus vstřikovat značné množství mazadla do matrice před zesíťovacím pásmem, · avšak tato technika, i když usnadňuje provádění postupu, nedovoluje v důsledku nestabilního průtoku kapaliny v matrici o-dstranění usazenin v zesíťovacím pásmu.

Pro vyřešení daného problému vychází vynález ze shora uvedeného způsobu výroby trubek ze zesítěného polyetylénu a záleží v tom, že po tvarování práškovité směsi spékáním, přičemž se na ni působí tlakem podél osy matrice a matrice se vystaví teplotě nižší než je teplota, při které se· projeví rozklad zesíťovacího* činidla, se za matricí tvarovaný materiál vede lázní roztavené soli, která je vystavena atmosférickému tlaku a jejíž horní část je na teplotě blízké teplotě spékání, kdežto její dolní část je na teplotě, při které nastává rozklad zesíťovacího' činidla a zesítěná trubka se z lázně vytahuje, přičemž se jí uděluje rychlost (V2) větší než je rychlost (Vi), při které spékaný trubkový polotovar vystupuje z matrice za účelem vyvolání protažení v části před lázní, tj. před zesítěním.

Kromě toho, že navržený postup vytváří předcházející období předběžného tvarování práškové směsi, což umožňuje velmi příznivé přímé přivádění do · matrice, zajišťuje přesné oddělení vlastního tvarovacího období spékáním, od zesíťovacího· období. Výraz „spékání“ zahrnuje zahušťování a roztavování zrn pro získání kompaktního· výrobku. Pokud jde o užití lázně roztavené solí za účelem vyvolání zesíťovací reakce, má tu výhodu, že výrobek jednou zrosolovatělý může volně procházet zesíťovacím pásmem v tom smyslu, že v důsledku zajištění tepelné výměny kapalinou lázně nemusí výrobek klouzat ve styku se stěnami, a že za účelem umožnění jeho postupu až k výstupu postačí jednoduché mechanické vedení, které v případě trubice lze dosáhnout lineárním stykem s kruhovým povrchem kroužků nesených kelímkem obsahujícím · lázeň a využíváním kromě toho mazacího · účinku uvnitř kapaliny. Pro zajištění kalibrování výrobku může být výhodné, aby ve vstupní oblasti lázně byl umístěn vodicí přípravek nebo· vodicí pouzdro, jehož užitečný průřez může být konstantní nebo proměnlivý. Jde-li o trubici, pak její vnitřní průměr, který se zmenšuje v místě pouzdra, může být udržen v žádaných tolerancích účinkem inertního plynu, například dusíku vstřikovaného do vnitřku trubice.

Při užití způsobu podle vynálezu pro výrobky z · polyetylénu · o vysoké hustotě umožňuje nepřítomnost jakéhokoliv smykového namáhání v průběhu zesíování dosáhnout optimálních vlastností. Prodloužení vzorků vystavených protahování, při přetržení je v rozmezí mezi 400· a 500 · %; tento výsledek je nezávislý na · čase, který uplynul od začátku výroby v zařízení, z toho důvodu, že v zesíovacím · pásmu nedochází k usazování, jehož účinkem by bylo snížení jakosti výrobků. Z toho důvodu je možné přikročit ke spojité · průmyslové výrobě, jelikož nutnost časté výměny součástí poškozených povrchovou usazeninou, což je nedostatek dosavadních postupů, je u způsobu podle vynálezu odstraněna.

Způsobu podle vynálezu lze užít pro výrobu trubek a profilových dílů, jakož i pro povlékání kabelů nebo kovových · armatur.

Podle výhodného způsobu podle vynálezu je osový tlak, působící na práškovitou směs řádu 100 MPa.

Podle dalšího provedení vynálezu je teplota spékání pásma v rozmezí mezi 150 a 180 °C, a teplota zesíťovacího pásma mezi 200 a 300 °C.

Podle dalšího provedení vynálezu se tvarovaná trubka před zesíťovacím pásmem kalibruje během vytahování.

Pod vytahováním se zde rozumí nejen podélné pro-tažení nebo prodloužení, avšak také jakékoliv tvarování podélným a radiáldiálním roztažením, které se zejména získá působením lisovadla nebo matrice nebo pů210670 sobením tlakové tekutiny, kterýžto děj může probíhat uvnitř formy nebo- bez použití formy.

Jediným zařízením lze tak -vyrábět trubky různých průměrů při konstantní hodinové produkci, bez ohledu na jejich průměr, profil, atd. Rovněž je možno- vyrábět -součásti karoserie, nádržky, obaly, zvlněné desky nebo desky tvarované teplem, atd.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, u něhož je před spékací matricí upraven přívod práškovité zesíťovatelné směsi a prstencový stlačovací píst, který je souosý s matricí a kterým prochází trn upravený souose v matrici; podle vynálezu je za matricí umístěna nádržka obsahující lázeň roztavené soli a rozdělená na dvě oddělení, z nichž jedno, umístěné vzadu, obsahuje profilovací - ústrojí, a za nádržkou je umístěno protahovací ústrojí unášené lineární rychlostí vyšší než je vstupní rychlost spékaného materiálu donádržky.

Podle výhodného provedení je profilovací ústrojí tvořeno několika skupinami profilovacích kladek.

Zařízení podle vynálezu může dále mezi výstupem z matrice a mezi zesíťovacím kelímkem obsahovat prostředky pro dloužení tvarovaného materiálu.

Vynález bude blíže popsán na příkladech provedení v souvislosti s výkresy.

Obr. IA a IB znázorňují celek zařízení pro hotovení trubek ze zesítěného polyetylénu o- vysoké hustotě, obr. 2 je pohled v osovém řezu na tvarovací pouzdro užívané v zařízení podle obr. IB, obr. 3 je pohled v řezu podle čáry 3—3 v obr. 2, obr. 4 je pohled v osovém řezu na jiné provedení tvarovacího pouzdra užívaného v zařízení podle obr. IB, obr. 5 Je v osovém řezu pohled na jedno provedení výstupního konce roztavené solné lázně podle obr. IB použité pro- zesítění materiálu trubky, obr. 6 je schematický pohled na zařízení obsahující vytahovací pomůcky a obr. 7 je v podélném řezu pohled na vytahovací a zesilovací pomůcky použité v zařízení podle obr. 6.

Zařízení znázorněné na obr. - IA a IB obsahuje svislou část A, ve které práškovitá směs obsahující polyetylén a zesíťovací činidlo - rozložené homogenním způsobem Je uváděna do tvaru trubky a spékána, a vodorovnou část B, kde -se provádí zesítěné hmoty. ~

Část A, která má svislou osu X—X, má vodorovný rám 1, který je nesen podstavci 2 a slouží jako podpěra pro matrici 4 o ose X—X, která má spodek 5, -se kterým je ve styku osazení 6A závitových táhel 6 -za pomoci šroubů 7, čímž je zajištěno upevnění matrice na rámu. Matrice 4 obsahuje rovnoběžně se svou osou válcové těleso 8, ve kterém je- proveden vývrt 9 matrice 4, souosý se středovým vývrtem 3 rámu 1, a které může být zahříváno- cirkulací oleje, naznačenou vztahovou značkou 8a. Horní konec ma trice 4 má límec 10, kterým procházejí táhla 6 a jehož horní strana podpírá přívodní násypku 11, která může být ochlazována cirkulací vody 12, a u níž průměr otvoru na spodku odpovídá průměru vývrtů 9. Mezi násypkou 11 a límcem 10 je vložen kovový prstenec 11a, který není ani ochlazován, ani zahříván, a jehož styčné plochy jsou drážkovány za účelem snížení převádění tepla.

Na spodku 5 matrice 4 a uvnitř vývrtů 3 rámu 1 je -svisle umístěna druhá matrice 13, která je souosá s matricí 4 a která je udržována na svém místě v důsledku úpravy dolní opěrné desky 14 upevněné na táhlech

6.

Tato opěrná deska 14 je opatřena otvorem 15, - jehož průměr je poněkud větší než průměr výv-rtu matrice 13. Tento celek takto tvoří od spodku přívodní násypky 11 až k otvoru 15 opěrné desky 14 válcové přímočaré vedení. Matrice 13 je rovněž opatřena prstencovými topnými prostředky, které jsou například tvořeny vnějšími elektrickými odpory 17.

Rám 1 slouží vně matrice 4 jako podpěra pro dva válce zdviháku 18, 19, jež -obsahují písty 20, 21, na jejichž svislých táhlech 22, 23, je připevněna vodorovná deska 24 svorníkovým spojem 25, 26. Deska 24 -se může posouvat po táhlech 6 a má ve svém středu otvor 27, který je -svisle prodloužen do· vnitřku prstencového nálitku 28, který je- proveden v jednom celku s vodorovnou deskou 24 a tvoří píst, který je v sousedství této· desky 24 ochlazován oběhem vody 29, který spolupracuje s tou válcovou částí, která je tvořena otvorem prstence 11a a horní částí stěny vývrtů 3 matrice 4.

Táhla 6 podpírají - na jejich horním konci nad deskou 24 tabuli 30, o kterou se opírá válec zdviháku 31 obsahující píst 32 provedený v jednom celku a trnem nebo svislým razníkem 33, který v kluzném styku zabírá s otvorem 27 pístu 28 a je veden tabulí 30 a vodorovnou deskou 34, provedenou v jednom celku -s trnem 33 a klouzající po táhlech 6.

Trn 33 vybíhá do vnitřku matrice 4 a matrice 13, přičemž ohraničení vzestupného zdvihu jeho dolního konce je umístěno- téměř v úrovni dolního konce matrice 13. Trn 33 obsahuje rovněž topný prvek 35, buď běh oleje, nebo elektrický odpor.

Zařízení je zásobováno z dávkovači nádržky 37 spojené s násypkou 11 kanálem 38, který má zajistit rovnoměrné rozvádění prášku v mezeře mezi trnem 33 -a matricí

4. Chladicí vedení 12 násypky 11 umožňuje zabránit tomu, aby polyetylén, ať je doba prodlevy v násypce 14 jakákoliv, nemohl dosáhnout teploty, při které by se stal soudržným účinkem počátku tavení.

Ochlazené pásmo je ve skutečnosti předvářecí pásmo, jehož výška má řádově velikost dvojnásobku průměru trnu 33 a ve kterém má směs zůstat práškovitá, aby mohla být uvedena do tvaru trubky zhušťovacím účinkem vytvářeným pístem 28 v trubkové části 36, vytvořené pod matricí 4 a v případě také na vstupu této -matrice.

Na začátku cyklu je píst 28 v horní- poloze -stejně tak, jako trn 33. Na píst 32 zdviháku 31 nepůsobí žádný tlak. V důsledku působení zdviháku 18, 19 se vyvolá sestup pístu 28, který prochází práškovou -směsí umístěnou v násypce 11, kde je udržována' na okolní teplotě chladicím vedením 12. Píst 28 při pokračování ve svém sestupu zhutňuje směs v trubkové části 36. Tlak potřebný pro toto- hutnění je řádu 100 MPa. Směs je tedy tvarována a současně zhutňována. Pak je unášena do matrice. Razník 33 je současně vystaven sestupnému pohybu pod účinkem unášení hmoty, která je v matrici 4 vystavena zvýšení teploty způsobenému topnými členy 8 matrice 4 a topnými členy 35 trnu 33. Teplota je regulována na teplotu, která vyvolá roztavení hmoty, avšak zůstane nižší než teplota, při které se projeví rozklad zesilovacího činidla.

Tato teplota bude například v rozmezí mezi 150 a 180- °C. Když píst 28 dosáhne spodního bodu svého zdvihu, sníží se tlak působící na písty 20, 21 zdviháku 18, 19 a vzhledem k tomu, že píst 28 je udržován ve své dolní poloze, stoupá trn 33 opět za pomoci pístu 32. Když trn dosáhne své horní polohy, vykoná vzestupný pohyb také píst 28 a započne nový cyklus.

Matrice 4 tvoří tedy spékací -oblast, -odkud se hmota v důsledku sestupných pohybů pístu 28 podél razníku 33 stlačí do matrice 13, kde teplota je udržována na stejné úrovni jako předtím, a odkud vystupuje v podobě polotovaru. Na výstupu z matrice 13 je polotovar v důsledku sestupných pohybů pístu 23 tlačen do pláště 15a, který má například tvar vlnovce, kde je teplota udržována přibližně na šte,né úrovni jako- předtím, nebo- případně se uvede na vyšší hodnotu a který tvoří přechodové pásmo, ve kterém polotovar, volný vůči -stěně pláště 15a, může podstupovat boční výchylky, absorbující nárazy jeho postupu, přičemž je třeba uvážit spojitý tah, kterým se na něj na výstupním konci působí směrem k části B, která tvoří zesilovací pásmo.

Část B je- v podstatě tvořena uzavřenou vodorovnou nádržkou 41, s výhodou válcovitou, která je podélně rozdělena dvěma svislými přepážkami 42, 43 a obsahuje lázeň 44 roztavené soli a je zahřívána například elektrickými odpory 46 na teplotu umoňující zesítění, tj. na teplotu vyšší než 200 °C. Do- horního· - nebo vstupního- oddělení 47 vniká trubková spojka 48, jejíž horní široký konec je připevněn k nádržce 41 a druhý konec, jehož vnitřní užší průměr odpovídá vnějšímu průřezu trubky určené- k zesílení, je připevněn ke vstupnímu konci tvarovacího pouzdra 49, neseného- stěnou nádržky 41 za pomoci prvků 51. Spékaná trubka zabírá s vůlí do· vstupního konce spojky 48, jejíž průřez se zužuje, a po- změně směru o- 90° vniká do válcového- vývrtu 52 pouzdra 48, které tak zajišťuje profilování a takový stav povrchu trubky, že současně je vystavena zesítění alespoň na obvodové ploše.

Trubka pak prochází dvěma dalšími odděleními 53, 54, ve kterých se zesítění dokončí a kde je trubka vedena kroužky 56 provedenými v jednom· celku se stěnou nádržky za pomoci podpěr 57 a majícími vnitřní otvor 55 kruhového- tvaru, který zajišťuje kluzný a přímočarý styk s trubkou. Zesítěná trubka vystupuje z koncové stěny 58 nádržky a prochází v těsném styku příslušným prstencem 59.

Pro kalibraci trubky ponořené do lázně 44 přispívá rovněž tlak plynu udržovaného pod tlakem uvnitř vývrtu trubky a zaváděného z potrubí 61 prostřednictvím osového vedení 62 upraveného v trnu 33. Použitý plyn je s výhodou dusík.

Roztavená sůl, tvořící lázeň 44, je s výhodou eutektická směs nerostných solí, například dusičnanů a dusitanů, například eutektická směs následujícího složení:

— 53 hmotnostní díly KNO3 — 40 hmotnostních dílů NaNO2 — 7 hmotnostních dílů NaNOs

Rozdělení nádržky 41 přepážkami umožňuje vytvořit různé teploty v různých odděleních. Teplota je obvykle vyšší, například mezi 250 a 300 °C, v -oddělení 47, obsahujícím pouzdro- 49, aby se dosáhlo- rychlé přeměny materiálu v obvodové oblasti trubky. Teplota bude vyšší v ostatních -odděleních 53, 54, například nejvýše rovna 250 °C, aby se zabránilo- nebezpečí tepelného poškození výrobku.

Pro zpracování trubky o tloušťce 3 mm může být délka nádržky 41 přibližně 2 m s oběhovou rychlostí trubky, která je v tomto případě 150- m/h.

Vztahová značka 63 označuje zařízení, které je znázorněno schematicky a částečně je tvořeno dvěma pohyblivými housenkami, které jsou ve styku se zesítěnou trubkou, -aby na tuto- trubku působily spojitým tahem.

Vně protahovacího zařízení 63 nebo mezi tímto zařízením a nádržkou 41 může -být upraveno přídavné tvarovací pouzdro.

Byly provedeny uspokojivé pokusy za užití termoplastického materiálu sestávajícího z polyetylénu o vysoké hustotě, o molekulové hmotě ležící mezi 300 000 a 500' 000, například polyetylénu o hustotě 0,956 -a o- indexu viskozity rovném 2 při zatížení 20- kg/ /cm².

Do směsi byly homogenním způsobem zapracovány přísady, které kromě organického peroxidu obsahovaly barviva, antioxidační činidla, anti UV činidla, popřípadě mazad210670 la, což jsou vesměs známé výrobky používané v · průmyslu pro přeměnu plastických materiálů. Jako zesíovacího činidla se použilo zejména struktury katalyzované na · 0,5 procent diterc.butylperoxidu.

V tomto případě se pracuje se 70 rázy pístu za minutu a pro celkový zdvih pístu 40 .mm je délka zhotovené trubky přibližně 20 mm a posunutí trnu je 20· až 25 mm.

Byly provedeny pokusy, při kterých bylo měřeno .prodloužení mezi dvěma značkami normalizovaného vzorku ISO 1/2 za použití extensometru, přičemž rychlost tahu byla 100' mm/min. Výsledky pokusů tahem ukázaly mechanické vlastnosti měřené na trubce ve funkci vytlačené délky a jako reprodukce průměrné hodnoty pro pět vzorků byly sestaveny do následující tabulky:

vytlačená délka (m)	100	500	1000	1500	2000
namáhání na prahu tečení v MPA	1,7658	1,180	1,668	1,864	1,785
namáhání při přelomení v MPa	29,43	27,47	28,45	26,49	27,47
prodloužení při přelomení (% )	520	490	460	500	270
tlak při prasknutí trubkových vzorků (MPaj	5,3	5,2	5,7	5,0	5,2

Obr. 2 . a 3 znázorňují tvarovací pouzdro, použité místo pouzdra 49 podle obr. 1B a tvořené několika skupinami 64, 65, 66 profilovacích kladek 67 o vydutém profilu, které dodávají trubce průřez postupně · se zmenšující.

Pro dosažení zmenšení žádaného průměru je rovněž možné užít pouzdra znázorněného na obr. 4 a tvořeného řadou tvarovacích prstenců 68a, 68b s válcovými vývrty a o různých průměrech. Tyto prstence sestávající z teflonu nebo· z leštěné ocele jsou odděleny vložkami 69 a udržovány na svém místě upínacím zařízením 70, které je případně doplněno neznázorněnou · soustavou pro · vyrovnání vůle.

Podle obr. 5 je konečný výrobek, který například sestává z neuzavřeného- profilu, místo aby vystupoval z nádržky 41 a přitom procházel utěsňovacím ústrojím koncové strany, vytahován horním otvorem 71 stěny nádržky, ke kterému je přiváděn vedením 72.

V případě, že výrobek nemá trubkový tvar, neužije se trnu 33 podle obr. IA. · Jde-li o po-vlékání kabelu nebo armatury, nahradí tento kabel nebo tato armatura trn 33.

Podle schématu na obr. 6 označuje vztahová značka 101 tvarovací ústrojí odpovídající . části A na obr. IA a 1B, která vytváří trubkový polotovar nebo dílec 102 rychlostí vl; tento polotovar prochází nádržkou 103, ve které je podrobován protahování a potom zesíťování, načež postupně přichází .· do vytahovacího zařízení 104, kde je unášen rychlostí v2 větší než je rychlost vl, i do chladicí nádržky 105 a do prodlužovacího ústrojí 106, kde je unášen stejnou rychlostí v2 jako předtím nebo v podstatě stejnou rychlostí, a do navíječky 107.

Jak je znázorněno na obr. 7, dílec 102 vystupuje z tvarovacího ústrojí 101 otvorem spodní podpěrné desky 14. Potom prochází v zařízení umožňujícím potlačení nárazů vyvolaných přetržitostí nebo · nespojitostí postupu dílce a vystupuje do nádržky

103 spojitým způsobem. Příklad takového zařízení je znázorněn na obr. 7. U tohoto zařízení provádí dílec 102 změnu svého směru kolem drážkové kkladky 108 volně uložené na třmenu 109, který se sám otáčí ve svislé rovině kolem osy 110 uložené na nosiči 111. Drážka kladky 108 má hloubku nejméně rovnou poloměru dílce 102.

Dílec 102 postupuje potom po hnací kladce 112, · rovněž drážkové, a spojené měničem rychlosti 113 s elektrickým motorem . 114, znázorněným schematicky. Dílec pak znovu mění svůj směr, což jej přivádí do· vytahovací a zesíťovací · nádržky 103. Tato nádržka obsahuje směs roztavených solí stejného· typu jako· nádržka 41 podle obr. 1B, rozdělená do dvou oddělení a to protahovacího oddělení 115 a zesíovacího oddělení 116, jež jsou oddělena membránou 117, opatřenou otvorem 118 umožňujícím průchod dílce 102.

Uvnitř nádržky 103 v oddělení 115 je uloženo několik profilovacích kladek 121a, 121b, 121c a 121d, jejichž profil souhlasí s geometrií prodlužovaného výrobku, a jež jsou všechny pevně spojeny s manipulační tyčí 119 uloženou na kloubových spojích 120a a 120b. Zesíťovací oddělení 116 obsahuje přídržné kladky 122. Je-li žédáno, mohou být profilovací kladky 121a až 121d nahrazeny jinými vhodnými profilovacími ůstrojími. Počet soustav kladek nebo profilovacích ústrojí může kolísat podle míry žádaného prodloužení. Přídržné kladky · mohou být popřípadě nahrazeny jakýmkoliv vodicím a nosným ústrojím, jako· jsou kanály, prstence, atd.

Po průchodu nádržkou 103 je dílec 102 unášen prodlužovačkou 104 známého· typu, například pásovou, unášenou rychlostí v2> >vl skupinou motoru 114a a variátoru 113a, schematicky znázorněnou, potom vchází do chladicí nádržky 105 před navinutím na navíječku 107, případně po přechodu přes další prodlužovačku 106, která může být stej ného typu jako prodlužovačka 104 a ' otáčí se rychlostí rovnou rychlosti v2 nebo· s ní sousedící. Tato prodlužovačka je určena pro usnadnění vytažení trubky, avšak nikoliv pro vyvolání nového zmenšení průřezu.

Dílec 102 vychází z tvarovacího· ústrojí 101 přetržitým pohybem, přičemž doby zastavení odpovídají opětnému vzestupu tvarovacího trnu 33, načež je unášen spojitě směrem k ostatním ústrojím celého zařízení hnací kladkou 112, jejíž lineární rychlost je vl. Vyvážení volné kladky 108 kolem její osy 110 kompenzuje tedy nepřítomnost dodání materiálu při době zastavení dílce. Průměr dílce 102 dosáhne v tomto okamžiku hodnoty dl a je udržován v důsledku tlaku plynu uvnitř tohoto dílce, aby se zabránilo zhroucení ' dílce.

Dílec 102 o průměru dl přichází tedy rychlostí vl do prodlužovacího oddělení 115. Účinek prodlužovačky 104, která pak následuje· a jejíž lineární rychlost v2 je zvolena vyšší než rychlost vl, se již projevuje a dílec 102 je podélně protahován. Jeho· průměr se zmenší na hodnotu dli poněkud menší než dl, když jřijde k první soustavě profilovacích kladek 121a a jeho· průměr dosáhne hodnoty d2, podstatně menší než dl, na výstupu z nádržky 15 a to· v důsledku podélného protažení. · Profilovací kladky 121a až 121d podpírají dílec 102, i když jeho zesítění ještě nenastalo. Teplota v prodlužovacím oddělení · 115 je zvolena takovým způsobem, že trvání poloviční životnosti katalyzátoru je ještě značné; je blízké tomu trvání, které je při tvarování v tvarovacím · ústrojí, například řád 160 · · až 190 °C.

V úrovni otvoru 118 membrány 117 má dílec 102 rozměrové charakteristiky (průměr, tloušťku) homotetické těm, které bude mít při svém vstupu do· prodlužovacího oddělení 115. Potom vstoupí do zesíťovacího oddělení 116, kde teplota dosáhne hodnot vyšších než 200 °C a s výhodou ležících mezi 220· a 250· °C. Rozklad katalyzátoru vyvolá pak zesítění materiálu a jev prodlužování se tímto zesítěním zastaví.

Umístění membrány 117 v nádržce 103 je zvoleno· ve funkci · žádaného průměru trubky na výstupu zesíťovacího oddělení 116, přičemž tento· průměr je určen poměrem· rychlostí v2/vl. Stejně tak jsou různé profilovací kladky 121a, 121b, 121c, 121d zvoleny stejným způsobem, jelikož jejich ' · geometrie se má co nejpřesněji přizpůsobit vytvářenému profilu v případě, že tento profil je odlišný od · profilu dílce 102 vystupujícího z tvarovacího ústrojí. Avšak v případě, že vytvářený profil zůstává hladkou trubkou homote-tickou s trubkovým dílcem 102, neslouží profilovací kladky 121a, 121b, 121c, 121d již pro kalibrování ani profilování, nýbrž pouze pro podporování a vedení a mohou být nahrazeny všemi ekvivalentními prostředky, Ve všech případech mohou být kladky 122, které slouží pouze k podpírání a vedení trubice v průběhu jejího· zesíťování, nahrazeny jakýmikoliv ekvivalentními prostředky pro podpírání a vedení.

Na výstupu z nádrže 103 a po· průchodu prodlužovačkou 104 se trubka ochladí v nádrži 105, obsahující například vodu. Potom se opět zachytí produžovačkou 106 a navine na navíječku 107.

Význačnou vlastností takto prodlouženého a zesítěného předmětu je jeho rozměrová stálost a nepřítomnost elastické nebo smršťovací paměti.

Například polyetylénový · profil · čtyřikrát dloužený v prodlužovacím oddělení 115 a· pak zesítěný v zesíťovacím oddělení 116, nejeví žádné jiné smrštění než · obyčejné tepelné smrštění. Zesítění blokuje vytažené řetězce vůči sobě navzájem. Zesítěný výrobek je dvojlomný, avšak stabilní ve všech rozměrech pod i nad teplotou tání krystalytů polyetylénu, pokud jde o objemovou roztažitelnost.

Na rozdíl od toho stejný profil, čtyřikrát protahovaný v oddělení 115 a pak jednoduše ochlazený místo zesítění, nabývá v důsledku * elastické paměti svých původních rozměrů, když se znovu · uvede na teplotě asi 140¹ °C, což je teplota vyšší než teplota tání polyetylénu.

Vynález bude nyní vysvětlen na dvou příkladech provedení, která zejména jsou vztaženy na obr. 6 a 7.

Příklad 1

Pro zhotovení trubky za shora uvedených podmínek bylo užito polyetylénu · o· vysoké hustotě, s molekulovou hmotou mezi 300· 000 a 500 000.

Byly přidány přísady, které kromě stabilizátorů a barvidel známého typu obsahují zesíťovací činidlo, kterým je 2,5-dimetyl-2,5-(di-terc.butylperoxid) -hexin-3. Pracovní podmínky pro různé průměry, vycházeje z průměru dílce di = 27,5 mm, jsou · sestaveny v následující tabulce I.

Tabulka I

vzorek	rychlost vl mh	druhá protahovací rychlost vl mh	výstupní výkon protlačování kg/h	(teplota dloužicí₍ho oddělení °C	teplota zesíťovacího oddělení °C	vnější průměr d2 trubice na výstupu /nádrže 115 [mm]	výstupní průměr d3 trubice na navíječce mm
1	35,4	140	9,1	185	220	18	17,30
2	35,4	il40	9,1	180	220	17	16,68
3	35,4	180	9,1	175	230	16,5	15
1	35,4	210	9,1	175	240	15,4	14,50
	vzorek		tloušťka mm		hmotnost g/m

1	1,03	60,6
2	1,02	54
3	0,90	48
4	0,90	41,6

Průměr d3 je poněkud menší než průměr d2; to není výsledkem protahování, nýbrž prostě smrštění ochlazením na výstupu ze solné lázně v nádržce 103.

Příklad 2 dl ~ 27,5 mm d2 = 18,5 mm teplota dloužícího oddělení = 180 °C teplota zesíťovacího oddělení — 230 °C

Se stejnou směsí jako v příkladu 1 byly provedeny další pokusy, přičemž různé parametry měly následující hodnotu:

vl = 36,6 m/h v2 = 132 m/h

Byla získána trubka o průměru 16 mm na počátku a na konci protlačování o délce 2000 m. Tato trubka byla podrobena tahovým zkouškám, jejichž výsledky jsou sestaveny v tabulce II.

Tabulka II

vzorek	namáhání	namáhání	prodloužení
	na prahu tečení	při přelomení	při přelomení
	MPa	MPa	%

	1	16,97	20,37	37,86
začátek	2	16,87	17,27	31,42
	3	16,87	20,29	39,24
	4	16,87	20,51	35,32
konec	5	17,36	21,42	36,28
	6	16,58	21,98	37,28

Míra zesítění byla 87 % na začátku jako na konci a smrštění při 120 °C bylo 4 °/o. Smrštění při 160 °C bylo 6 %.

Způsob podle vynálezu je zejména použitelný u polyolefinů zesíťovatelných peroxidickou cestou a je zvlášť zajímavý pro vý robky s velkou molekulovou hmotností; například jde o stupně nižší než 2.

Vynález je rovněž použitelný pro polyetylén o nízké hustotě, který byl učiněn zesíťovatelným přidáním peroxidu.

Claims

1. Způsob výroby trubek ze zesítěného polyetylénu o vysoké hustotě a o molekulové hmotě větší nebo rovné 200 000, ze směsi v podstatě práškovíté, obsahující polyetylén a zesíťovací činidlo, při kterém se provádí zhuštění a tvarování směsi tím, že se na ni působí tlakem, který vyvolá její vniknutí a postupování do zahřáté matrice popř. v této· matrici, a vyvolá se zesítění materiálu, vyznačující se tím, že po tvarování práškovíté směsi spékáním, přičemž se na ni působí tlakem podél osy matrice a matrice se vystaví teplotě nižší než je teplota, při které se projeví rozklad zesíťovacího činidla, se za. matricí tvarovaný materiál vede lázní roztavené soli, která je vystavena atmosférickému tlaku a jejíž horní část je na teplotě blízké teplotě spékání, kdežto její dolní část je na teplotě, při které nastává .rozklad zesilovacího činidla a zesítěná trubka se z lázně vytahuje, přičemž se¹ jí uděluje rychlost (V2) větší než je rychlost (Vij, při které spékaný trubkový polotovar vystupuje z matrice, za účelem vyvolání protažení v části před lázní, tj. před zesítěním.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že osový tlak, působící na práškovitou směs, je řádu 100 MPa.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že teplota spékacího pásma je v rozmezí mezi 150 a 180 °C.

4. Způsob podle bodů 1 až . 3, vyznačující se tím, že teplota zesilovacího pásma, je mezi 200 až 300 °C.

5. Způsob podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že tvarovaná trubka se před zesilovacím pásmem kalibruje během vytahování.

6. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, u něhož je před spékací matricí upraven přívod práškovíté zesílovatelné směsi a prstencový stlačovací píst, který je souosý s matricí a kterým prochází trn upravený souose v matrici, vyznačující se tím, že za matricí je umístěna nádržka (103) obsahující lázeň roztavené soli a rozdělená na dvě oddělení, z nichž jedno (115), umístěné vzadu, obsahuje profilovací ústrojí (121), a za nádržkou (103) je umístěno protahovací ústrojí (104) unášené lineární rychlostí (V2) vyšší než vstupí rychlost (Vi) spékaného materiálu do nádržky.

7. Zařízení podle bodu 6, vyznačující se tím, že profilovací ústrojí (121) je tvořeno několika skupinami profilovacích kladek (121a až 121d).