CZ294202B6 - Způsob a zařízení pro výrobu plastové trubky a plastová trubka takto získaná - Google Patents

Abstract

Při způsobu výroby plastových trubek se polotovar }TeB trubky uvede na teplotu blízkou teplotě molekulární orientaceŹ podrobí biaxiálnímu tažení radiálním rozpínáním uvnitř tvarovacího válce }@B při vytvoření prostoru }GB na jednom konci polotovaru }TeB@ Tento prostor }GB se řízeně přemisťuje až na druhý konec polotovaru }TeB za současného podélného protahování@ Radiální rozpínání se provádí v alespoň dvou fázích@ V první fázi se polotovar }TeB nafoukne na přechodný průměr }DiB určený posuvným pláštěm }@�B s dvojitými stěnamiŹ uspořádaným ve tvarovacím válci }@BŹ s prostředky pro cirkulaci horké tekutiny mezi stěnami pláště }@�BŹ a následně se plášť }@�B postupně vytahuje z tvarovacího válce }@B pro radiální rozpínání plastového polotovaru }TeB na vnitřní průměr tvarovacího válce }@BŹ a ve druhé fázi se provede podélné protažení pomocí pohyblivých svěrných prostředků }�@Ź �@B@ Takto vyrobená plastová trubka }TB s hrdlem }EB opatřeným drážkou }kB má v celé své délce i v oblasti hrdla }EB konstantní tloušťku }TBŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby plastových trubek, při kterém se polotovarová trubka, uvedená na teplotu blízkou teplotě molekulární orientace, podrobí biaxiálnímu tažení radiálním rozpínáním uvnitř tvarovacího válce, jehož vnitřní průměr se rovná průměru požadovanému pro plastovou trubku, tepelným rozpínáním při vytvoření výduti na jednom konci trubky a řízeném přemisťováním této výduti až na druhý konec trubky, a podélným protahováním.

Dosavadní stav techniky

Takový postup umožňuje výrobu molekulárně orientovaných plastových trubek majících zlepšené mechanické vlastnosti.

GB-A-1 432 539 popisuje uvedený způsob v provedení, ve kterém je však obtížně použitelný pro trubky velké délky. V praxi se při natlakovávání iniciuje nafukování (vytváření výduti) často na mnoha místech zároveň; tento obtížně kontrolovaný jev vyvolává změny tloušťky v podélném směru a záhyby v místech, kde se setkávají dvě čela rozpínání.

US-A-4 098 857 přináší zlepšení výše uvedeného způsobu biaxiální orientace prostřednictvím použití, uvnitř formy, objímky přidržující polotovar. Nazačátku postupu objímka omezuje radiální rozpínání a poté se postupně vytahuje pro umožnění postupu oblasti tažení.

EP-B-0 072 064 také používá uvedenou objímku přidržující polotovarovou trubku; během výroby se objímka postupně vytahuje, a je uspořádán protitlaký systém pro nastavení axiálního přemístění objímky, opatřené na jednom konci (ve styku se stěnou polotovarové trubky během protahování) prstencovým pístem tvaru rozšiřujícího se komolé kužele. Podélné protažení polotovarové trubky je v podstatě výsledkem tření objímky v průřezu trubky během jejího relativního přemisťování podél trubky. Toto řešení, přestože umožňuje řídit přemisťování výduti, využívá sil tření pro zajištění podélného protažení; je známo, že je obtížné přesně řídit síly mezi dvěma pohybujícími se částmi, takže existuje při podélném protahování riziko značných odchylek podél trubky. Kromě toho, třetí objímky proti vnějšímu povrchu plastové trubky může zapříčinit defekty vzhledu tohoto povrchu.

Cílem EP-A-0 404 557 je poskytnout pozitivní ovládání podélného protažení polotovarové trubky, které chybí u postupů naznačených výše. Konec polotovarové trubky, opačný tomu konci, kde se zpočátku vytváří výduť, je uchycen v pístu, který vyvíjí tah na polotovarovou trubku, takže pro zajištění této tažné síly již není třeba tření mezi polotovarovou trubkou a objímkou. Způsob podle EP-A-0 404 557 tak umožňuje zlepšit stejnoměrnost stupně podélného protažení podél délky trubky.

Aby se však mohlo protažení plastové trubky provádět za dobrých podmínek, musí být tato trubka uvedena a udržována na vhodné teplotě, blízké teplotě molekulární orientace, pomocí horké tekutiny, která, podle EP-A-0 404 557, cirkuluje nejen v plastové polotovarové trubce, ale také kolem objímky. Horká tekutina, která prochází kolem objímky, je v přímém styku s vnitřním povrchem tvarovacího válce, který se tak udržuje na poměrně vysoké teplotě.

Na konci radiálního rozpínání přichází podle EP-A-0 404 557 plastový materiál polotovarové trubky do styku s horkým vnitřním povrchem tvarovacího válce a netuhne rychle, ani když je uspořádána cirkulace chladicího média uvnitř trubky z plastového materiálu. Poměrně pomalé chlazení vnější vrstvy trubky přispívá k nárůstu doby trvání tvarovacího cyklu a ke snížení produktivity způsobu.

-1 CZ 294202 B6

Podstata vynálezu

Vynález si klade za cíl realizovat radiální rozpínání stejnoměrně po celé délce trubky, nehledě na míru tohoto rozpínání.

Dalším cílem vynálezu je poskytnout způsob, který bude i nadále relativně jednoduchý a jeho realizace nenákladná.

Dalším cílem vynálezu je s výhodou poskytnout způsob umožňující vyrobit na jednom konci trubky hrdlo, s drážkou pro přijetí těsnění, zajišťující získání prakticky konstantní tloušťky trubky po celé její délce, včetně oblasti hrdla.

Vynález je založen na analýze jevu rozpínání polotovarové trubky zvýšením vnitřního tlaku při respektování omezení reálně daných tloušťkou trubky. Obr. 1 představuje graf ilustrující změny průměru plastové trubky (při teplotě blízké teplotě molekulární orientace), vyjádřené v procentech a vynesené na jedné ose, podrobené vnitřnímu tlaku, jehož hodnota je vynesena na druhé ose. Ukazuje se, že změny průměru se dějí v několika krocích:

- první krok, odpovídající v podstatě kolmému vzestupu, charakteristický stejnoměrným nárůstem průměru trubky o asi 30 % při nárůstu vnitřního tlaku;

- druhý krok, při kterém velikost napětí ve stěně prochází maximem a poté velmi mírně klesá aby se stabilizovala na konstantní hodnotě, zatímco průměr roste: to je jev výduti.

Tento jev končí ve třetím kroku, ve kterém skutečné napětí ve stěně mírně klesá.

Pro výrobu je tedy nezbytné zvýšit vnitřní tlak v trubce na kritickou hodnotu pro zahájení tvoření výduti, a pak tento tlak stabilizovat pro zamezení rychlého roztržení trubky.

V prvním kroku, odpovídajícím stejnoměrnému nárůstu průměru trubky, zůstává obvodové prodloužení vyvolané rozpínáním menší nebo rovné mezi tečení materiálu trubky. Ve druhém kroku, odpovídajícímu jevu výduti, obvodové protažení převyšuje mez tečení materiálu trubky.

Způsob podle vynálezu, aby poskytl co nejrovnoměrnější průběh jevu rozpínání, se vyznačuje tím, že se radiální rozpínání provádí alespoň ve dvou fázích, kterými jsou první fáze, během které se polotovarová trubka nafukuje stejnoměrně na přechodný průměr, menší než vnitřní průměr tvarovacího válce, při kterém obvodové protažení zůstává menší nebo rovné mezi tečení materiálu trubky, přičemž tato první fáze probíhá prakticky bez podélného protažení, a po ní následuje vytvoření výdutě na jednom konci trubky, a alespoň jedna další fáze pro přechod na vnitřní průměr tvarovacího válce (2), s podélným protažením.

S výhodou je přechodný průměr určen zavedením posuvného pláště, jehož vnitřní průměr se rovná přechodnému průměru, do tvarovacího válce, a po první fázi rozpínání se tento plášť postupně vytahuje z tvarovacího válce pro umožnění druhé fáze radiálního rozpínání.

S výhodou je posuvný plášť pláštěm s dvojitou stěnou s cirkulací horké tekutiny mezi těmito dvěma stěnami.

S výhodou je tvarovací válec externě chlazen.

Přítomnost dvojitého pláště s vnitřní cirkulací horké tekutiny umožňuje udržovat teplotu polotovarové trubky a vyhnout se přitom přímému ohřívání vnitřního povrchu tvarovacího válce, díly

-2CZ 294202 B6 čemuž je možno zkrátit dobu trvání tvarovacího válce, díky čemuž je možno zkrátit dobu trvání tvarovacího cyklu a zvýšit produktivitu.

Podélné protažení trubky, které se provádí v podstatě během druhé fáze, se provádí utažením obou konců polotovarové trubky v příslušných svěrných prostředcích a oddalováním prostředků pro sevření jednoho konce od prostředků pro sevření druhého konce.

S výhodou se vhání plyn pod tlakem mezi vnější stěnu plastové trubky a vnitřní stěnu pláště pro usnadnění vzájemného posouvání obou těchto součástí při vytahování pláště a pro vyloučení nežádoucího tření.

S výhodou zůstává volný prostor uvnitř tvarovacího válce, mezi koncem posuvného pláště, zcela zasunutelného do válce, a sousedním koncem válce, přičemž tento volný prostor umožňuje vznik výduti zvýšením vnitřního tlaku v polotovarové trubce, bez nutnosti předchozího přemisťování posuvného pláště.

Konec plastové trubky, vzdálený od oblasti vytváření výduti, se může tlačit proti této oblasti ve chvíli vzniku výduti pro vyvolání zvětšení tloušťky umožňující získat výduť v podstatě stejné tloušťky, jakou má zbývající část trubky.

S výhodou se během vytváření výduti na jednom konci trubky vyrábí na plastové trubce hrdlo s drážkou pro přijetí těsnění.

Když stěna výduti přichází do styku se stěnou formy hrdla, s výhodou se přilehlý konec trubky tlačí proti hrdlu pro získání takové tloušťky stěny v oblasti drážky pro těsnění, která je v podstatě stejná jako tloušťka zbytku objímky a trubky.

Tvarovací válec se s výhodou z vnějšku chladí postřikem nebo regulací.

Vynález se také týká zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, které obsahují tvarovací válec, do kterého je zasunuta polotovarová trubka, a prostředky pro uzavření a sevření každého konce polotovarové trubky, jakož i prostředky pro cirkulaci tekutiny, zejména kapaliny, v polotovarové trubce a pro provádění změn tlaku kapaliny, které je charakteristické tím, že obsahuje plášť s dvojitou stěnou a prostředky pro cirkulaci horké kapaliny, zejména při teplotě blízké teplotě orientace, v tomto plášti, který je namontován posuvně ve tvarovacím válci, a který svým vnitřním průměrem vymezuje přechodný průměr rozpínání, a který obklopuje jeden konec polotovarové trubky, opatřený prostředky pro sevření vytvořenými jako píst posuvně namontovaný v plášti a integrální s válcovou trubkou protaženou na konec pláště, přičemž pro plášť a pro válec opatřený pístem jsou uspořádány nezávislé prostředky pro pohon jejich posuvu.

Píst namontovaný na konci válce s výhodou zahrnuje průchozí prostředky pro vhánění plynu pod tlakem zejména stlačeného vzduchu, mezi vnější stěnu plastové trubky a vnitřní stěnu pláště pro usnadnění jejich vzájemného posuvu.

Zařízení s výhodou obsahuje na konci tvarovacího válce, opatřeném válcové trubce opatřené pístem, prostředky pro sevření konce plastové trubky, tvořící rovněž prostředky pro uzavření tvarovacího válce a vymezující formu pro hrdlo na konci plastové trubky.

Takto vymezená forma pro hrdlo zahrnuje alespoň dvě části určující drážku pro těsnění, namontované navzájem posuvně, přičemž část umístěná axiálně proti vnějšku plastové trubky je schopná přiblížení ke druhé části pro přivedení materiálu do plastové drážky pro těsnění, a umožňuje získat stěnu v podstatě konstantní tloušťky po celé délce hrdla.

S výhodou jsou uspořádány prostředky k detekci příchodu stěny hrdla proti příslušné části formy pro zahájení přemisťování druhé části formy při dosažení kontaktu.

- 3 CZ 294202 B6

Vynález se také týká plastové trubky z biaxiálně orientovaného plastu, zahrnující hrdlo opatřené drážkou pro přijetí těsnění, přičemž tloušťka této trubky je v podstatě konstantní po celé její délce a v oblasti hrdla. Vlastnosti trubky jsou v podstatě stejnoměrné po celé její délce.

Plastová trubka z biaxiálně orientovaného plastu obsahující hrdlo opatřené drážkou pro přijetí těsnění je charakteristická také tím, že relativní axiální protažení hrdla je větší než axiální protažení zbývající části hotové trubky.

Axiální protažení hrdla jako celku je alespoň rovno 1,5 násobku axiálního protažení zbývající části trubky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález zahrnuje vedle výše popsaných uspořádání některá další uspořádání, která budou názorněji vysvětlena za pomoci nijak neomezujících příkladů provedení znázorněných na přiložených výkresech, na kterých představuje obr. 1 grafické znázornění ilustrující nárůst průměru plastové trubky, vynesená na ose souřadnic a vyjádřený v procentech, zatímco tlak uvnitř trubky, vyjádřený v barech (1 bar = 10⁵ Pa), je vynesen na ose pořadnic, obr. 2 zjednodušené schéma částí zařízení podle vynálezu v řezu, obr. 3 v řezu ve větším měřítku tvarovací válec opatřený prostředky pro vymezování formy pro hrdlo, obr. 4 v řezu zjednodušené schéma polotovarové trubky umístěné uvnitř tvarovacího válce, obr. 5 v obdobném znázornění jak na obr. 4 natlakovanou trubku na konci první fáze radiálního rozpínání, obr. 6 v obdobném znázornění jako na obr. 5 následující fázi procesu, předcházející vytvoření hrdla, obr. 7 vytváření hrdla, obr. 8 v řezu ve větším měřítku detail výroby hrdla, obr. 9 schéma obdobné tomu na obr. 7, ilustrující rozvoj výduti a doplňkového radiálního rozpínání trubky, obr. 10 schematicky v řezu pohled na zařízení zajišťující vhánění stlačeného vzduchu v průběhu fáze ilustrované na obr. 9, obr. 11 graf ilustrující tvarovací cyklus, a obr. 12 částečný řez hrdlem ve větším měřítku.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 představuje již popsaný graf.

-4CZ 294202 B6

Obr. 2 představuje schematicky a částečně v řezu zařízení 1 pro výrobu plastových trubek z biaxiálně orientovaného plastu. Toto zařízení obsahuje tvarovací válec 2 vytvořený jako válec trubka z kovu, například z oceli, sloužící jako forma pro finální výrobek, který se má získat;

z biaxiálně orientovaného plastu, aby bylo vzato v úvahu teplotní smrštění. Tvarovací válec 2 je vybaven na jednom ze svých konců (pravý konec na obr. 2) objímku 3, tvořící část formy pro tvarování hrdla E (obr. 7-10) na příslušném konci plastové trubky T.

Vnější stěna tvarovacího válce 2 je chlazena postřikem R vodou na vnější povrch válce 2 pomocí skrápěcího ramene. Rovněž je zajištěno chlazení vnější stěny hrdla 3, s výhodou tepelnou regulací na teplotu v rozmezí 20 °C až 30 °C.

Jak je detailněji znázorněno na obr. 3, objímka 3 obsahuje, na svém konci přivráceném válci 2, otvor 4 o průměru rovnajícím se vnějšímu průměru válce 2, zasahujícího do tohoto otvoru. Objímka 3 je připojena k válci 2 jakýmikoliv vhodnými prostředky, zejména svařením. Otvor 4 je uvnitř ohraničen radiálním zvýšením 5, tvořícím přechod k dalšímu otvoru 6, jehož průměr je menší než průměr otvoru 4, avšak větší než vnitřní průměr válce 2. Radiální vybrání 7 zajišťuje přechod mezi otvorem 6 a koncovým otvorem o větším průměru a větší délce, rozprostírajícím se až do vnějšího konce objímky 3.

Mezi koncem válce 2 a zvýšením 5 je kovový prstenec 8, jehož vnitřní průměr na straně přivrácené válci 2 se rovná vnitřnímu průměru tohoto válce a postupně se zvětšuje pro vytvoření zkosení 9 tvaru komolého kužele, jehož větší průměr se rovná průměru otvoru 6. Tento otvor 6 vymezuje vnější povrch hrdla E; jeho průměr je zvolen tak, že vnitřní průměr hrdla E v oblasti otvoru 6 může s mírným třením pojmout vnější průměr hotové plastové trubky T, obdobně opatřené hrdlem E.

Další prstenec 10 je v axiálním záběru proti vybrání 7. Vnitřní otvor tohoto prstence 10 má stejný průměr jako otvor 6 a otevírá se na stranu odvrácenou od otvoru 6 zkosením 11 tvaru kónického kužele, který vymezuje stěnu formy sloužící ke tvarování vnějšího žebra hotové trubky T. Tomuto žebru odpovídá na vnitřní straně trubky drážka k (obr. 7) pro přijetí příslušného těsnicího prvku. Prstenec 10 má v oblasti opatřené zkosením 11 na svém vnějším válcovém povrchu obvodové vybrání 12. Toto vybrání 12 vymezuje prstencový prostor pro přijetí válcové koruny 13, s možností axiálního posouvání. Tato vyčnívající koruna 13 je integrální s koncem objímky 14 a s mírným třením zasahuje do otvoru v objímce 3. Objímka 14 má vnitřní otvor 14a mající stejný vnitřní průměr jako otvor 6.

Vnitřní profil objímky 14 spolu s vnitřním profilem objímky 3 a vnitřního válcového povrchu koruny 13 vymezuje prostor G pro hrdlo E. V příkladném provedení podle obr. 2 je vnitřní profil objímky 14 v podstatě symetrický vůči profilu té části objímky 3, která je umístěna vlevo od koruny 13, podle středové roviny této koruny. Příčný průřez drážky pro těsnění může mít jiný tvar než tvar „V“ znázorněný na výkresech, například pravoúhlý tvar.

Na vnějším povrchu objímky 14 je uspořádána drážka 15 pro umístění těsnění mezi objímkou 3 a objímkou 14.

Zařízení 16 pro uzavření a sevření příslušného konce polotovaru Te tvaru trubky je těsně upevněno na vnějším konci objímky 14. Uzavírací zařízení 16 může být upraveno pro zajištění, prostřednictvím axiálního stlačení elastomerního prstence, radiálního sevření konce polotovarové trubky Te, které poskytuje těsnost a drží tento konec. Jsou uspořádány (neznázorněné) prostředky pro kluzné posouvání objímky 14 vzhledem k objímce 3 a pro znehybnění uvedené objímky 14 v požadované poloze.

-5 CZ 294202 B6

Druhý konec polotovarové trubky Te je těsně uzavřen a zablokován ve svěrném a uzavíracím zařízení 17 (obr. 2) obdobném zařízení 16, tvořícím píst integrální s koncem válcové kovové trubky 18. ležící na opačné straně objímky 3.

Oběma uzavíracími zařízeními 16, 17 prochází axiálně příslušné kanály 16a, 17a pro zavádění a/nebo cirkulaci tekutiny, zpravidla vody, uvnitř polotovaru Te.

Trubka 18 koaxiální s tvarovacím válcem 2, může u svého konce vzdáleného od válce 2 klouzat vodítkem 19, a je sevřena hnacím zařízením B schopným přemisťovat trubku 18 v axiálním směru. Vedení Cl, zejména flexibilní vedení, je protaženo vnitřkem trubky 18 a je připojeno ke kanálu 17a pro zavádění tekutiny do trubky Te.

Druhé vedení C2. například tvořené také flexibilní trubicí, je protaženo trubkou 18 a je připojeno na kanál 20 (obr. 2 a 10) uspořádaný v uzavíracím zařízení 17, tvořícím píst; kanál 20 obsahuje radiálně orientovanou část vyúsťující na vnějším válcovém obvodovém povrchu pístu Γ7.

Plášť 21 (nebo obal) se dvěma koaxiálními válcovými stěnami růstového průměru, vymezujícími mezi sebou prstencovou komoruje posuvně namontován ve tvarovacím válci 2. Vnitřní průměr Di pláště 21 se rovná vnějšímu průměru těsnicího pístu 17, který může klouzat s mírným třením. Vnější průměr pláště 21 je poněkud menší než vnitřní průměr válce 2.

Plášť 21 vymezuje vnitřní komoru axiálně uzavřenou na svých dvou koncích, vybavenou dvěma tryskami 22, 23 schematicky znázorněnými na obr. 2, pro cirkulaci horné tekutiny, zejména pro cirkulaci oleje o teplotě blízké teplotě molekulární orientace plastového materiálu polotovaru Te.

V případě, že plastovým materiálem je PVC, jehož teplota molekulární orientace leží v rozmezí 90 °C až 110 °C, se nechá s výhodou cirkulovat pláštěm 21 horký olej o teplotě kolem 100 °C.

Plášť 21 je na svém vnějším konci upevněn k přidržovacímu a hnacímu zařízení 24, obsahujícímu elektromotor 25 s převodem, schopný pohánět pastorek 26 spolupůsobící s ozubenou tyčí 27 namontovanou pevně vzhledem ke tvarovacímu válci2, paralelní s osou tohoto válce.

Vnitřní průměr Di pláště 21 odpovídá vnějšímu průměru polotovaru Te, trubky když je podrobena expanzi mající za následek obvodové roztažení rovnající se nejvýše mezi tečení plastu.

Jak již bylo vysvětleno v souvislosti s obr. 1, tento průměr odpovídá nárůstu počátečního vnějšího průměru H válcového polotovaru Te trubky asi o 30 %.

Délka pláště 21 je zvolen atak, že když plášť 21 prakticky úplně vstoupí do tvarovacího válce 2, jak je znázorněno na obr. 4, pokrývá plášť 21 téměř celou délku polotovaru Te, s výjimkou koncové zóny umístěné v oblasti prostoru G pro tvarování hrdla E, a válcové oblasti redukované délky e, která se táhne od této dutiny G ve směru opačném od uzavíracího zařízení 16.

S výhodou má přední konec 28 pláště 21, přivrácený k oblasti hrdla, tvar rozšiřujícího se komolého kužele, zajišťující postupný přechod mezi vnitřním průměrem pláště 21 a vnitřním průměrem válce 2.

V objímce 3 (obr. 3) je s výhodou uspořádáno zařízení S pro detekci, že plastový materiál při svém rozpínání dospěl proti zkosení 11. Toto zařízení s výhodou obsahuje optické vlákno spojené se zařízením (neznázorněným) emitujícím a přijímajícím světlo, umožňující optickou detekci přiblížení plastového materiálu. Otvor uspořádaný pro průchod optického vlákna se otevírá prostřednictvím otvoru O do vnitřního prostoru prstence 10 v blízkosti zkosení 11.

Alternativně lze uvažovat ultrazvukovou detekci.

Funkce zařízení takto uspořádaného je při provádění způsobu výroby podle vynálezu následující.

-6CZ 294202 B6

Válcový polotovar Te vyrobený z plastu se nejprve umístí dovnitř tvarovacího válce 2. Tento polotovar Te má vnější průměr H menší než je průměr požadované hotové trubky. Tak například polotovar Te z PVC může mít počáteční vnější průměr 85 mm s tloušťkou 20 mm, zatímco hotová trubka zbiaxiálně orientovaného plastu má průměr 160 mm; střední průměr Di, odpovídající stejnoměrnému radiálnímu rozpínání, je v tomto příkladu přibližně 125 mm.

S výhodou se polotovar trubky Te, například pocházející ze zařízení pro zpracování plastových trubek uvádí na teplotu blízku její teplotě molekulární orientace.

Pro umístění polotovaru Te se z objímky 3 odejme objímka 14 (obr. 3), a válcová trubka 18 se vysune doprava tak, že se svěrné a uzavírací zařízení 17 stane za objímkou 3 přístupným pro uchopené levého konce polotovaru Te.

Když je provedeno upevnění konce polotovaru Te v zařízení 17, přemístí se trubka 18 a její uzavírací píst 17 doleva podle obr. 2, a zavede polotovar Te do válce 2 a pláště 21, jejichž poloha je znázorněna na obr. 4.

Toto umístění horkého polotvaru Te se provádí aniž by došlo k jakémukoli kontaktu polotovaru Te s chladnými součástmi, například při teplotě okolí.

Když se pravý konec (podle obrázků) polotovaru Te dostane do blízkosti objímky 3, upevní se na konec polotovaru uzavírací zařízení 16, načež se zablokuje pomocí objímky 14, která se nakonec umístí na objímku 3; v prostoru 12 zůstává podélná vůle mezi prstencem 10 a korunou 13, která umožňuje další posouvání objímky 14.

Na konci zavádění polotovaru Te je konfigurace taková, jaká je znázorněna na obr.4. Je zřejmé, že plášť 21 ponechává vnitřní oblast G otevřenou.

Do polotovaru Te se zavádí, prostřednictvím vedení Cl a kanálu 17a, horká tekutina o teplotě blízké teplotě molekulární orientace plastového materiálu polotovaru. V případě PVC je tekutinou, zaváděnou do polotovaru Te horká voda o teplotě blízké 100 °C. Po uzavření kanálu 16a pomocí ventilu (neznázorněného) se zvýší tlak vody v polotovaru Te pro vyvolání první fáze stejnoměrné radiální expanze trubky, která přilehne na vnitřní povrch pláště 21, který je horký díky cirkulaci oleje uvnitř něho.

Jak již bylo objasněno, tato první fáze radiální expanze trubky odpovídá expanzi s obvodovým protažením materiálu, které nepřevyšuje mez tečení plastu. V oblasti odpovídající dutině objímky, kde polotovar Te není pokryt pláštěm, zůstává rozpínání stejnoměrné. Během této první fáze radiální expanze zůstávají uzavírací zařízení 16 a 17 vzhledem k axiálnímu směru v pevné poloze. Tloušťka polotovaru se zmenšuje, a materiál nepodléhá prakticky žádnému podélnému protažení. Tato situace je znázorněna na obr. 5.

Jak je schematicky znázorněno na obr. 6, pak se aplikuje na levý konec polotovaru Te prostřednictvím uzavíracího pístu 17 a válcové trubky 18 axiální tlak, vyvíjený pomocí zařízení B (obr. 2), proti oblasti hrdla. Axiální tlak se vyvíjí současně na plášť 21 pro jeho přemístění rovněž proti oblasti hrdla tak, že se kompenzuje vzdálenost e. Současně přemístění polotovaru trubky Te a pláště 21, s výhodou stejnou rychlostí, zamezuje nežádoucímu tření schopnému poškodit vnější povrch polotovaru Te.

Nepokrytý materiál v oblasti N se tak stlačí, a jeho tloušťka vzroste.

Tlak horké vody uvnitř polotovaru Te se poté zvýší pro vytvoření výdutě v oblasti N a pro vytvoření hrdla E, jak je znázorněno na obr. 7. Během této fáze expanze převyšuje obvodové protažení materiálu mez tečení plastu. Zvětšení tloušťky v oblasti N, provedené během kroku

-7CZ 294202 B6 podle obr. 6, umožňuje, že stěny hrdla E získají prakticky konstantní tloušťku, rovnající se tloušťce hotové trubky T v části mimo hrdla, která je dostatečná pro získání požadovaných charakteristik pevnosti hrdla při tlaku.

Jak již bylo uvedeno, je v tomto hrdle vytvořena drážka pro přijetí těsnění. Realizace stěny ohraničující tuto drážkuje obtížná, zejména pokud jde o tvar, rozměry a tloušťku stěny v oblasti této drážky.

Pro získání co možná nejpřesnější drážky se podle vynálezu postupuje následovně. Krátce předtím, než stěna výdutě v průběhu rozpínání přijde do styku s chladným povrchem tvarovacího válce 2 v oblasti jeho objímky 3 (obr. 3), se vyvine axiální tlak na objímku 14, jak je znázorněno šipkou na obr. 7, proti pístu 17. Koruna 13 pak vstoupí hlouběji do prostoru 12 podle obr. 3. Výsledkem je zesílení stěny výdutě během jejího vytváření v podstatě v oblasti příští drážky, která bude na konci výroby mít požadovanou správnou tloušťku.

Vyvíjení tlaku na objímku 14 je řízeno detektorem S optickým vláknem. Obr. 8 znázorňuje ve větším měřítku situaci, která nastane na konci postupu objímky 14.

Stěny hrdla E se ve svém tvaru ochladí ve styku s chladnou stěnou tvarovacího válce 2.

Pro následné uvolnění polotovaru Te od vnitřní stěny pláště 21 se zajistí snížení tlaku uvnitř polotovaru Te. Plášť 21 se pak přemístí doleva, jak je znázorněno na obr. 9, pro postupné uvolnění povrchu polotovaru Te. Tlak uvnitř tohoto polotovaru zůstává dostatečný pro zajištění druhé fáze radiálního rozpínání a pokračování vytváření výdutě. Krátce po začátku pohybu pláště 21 doleva (podle obr. 9) se zahájí přemisťování válcové trubky 18. táhnoucí uzavírací zařízení 17 a polotovar Te, ve stejném směru. Tak je vyvoláno, současně s diametrálním rozpínáním, také podélné protažení polotovaru Te. Pohon pláště 21 je zajištěn spuštěním motoru 25 (obr. 2), pohánějícího pastorek 26 spolupůsobící s ozubenou tyčí 27. Je možné použít jakéhokoliv jiného ekvivalentního zařízení, jako například kuličkového vedení nebo hydraulického systému.

Plášť 21 se posouvá větší rychlostí než je rychlost uzavíracího zařízení 17, a výduť se dostává do blízkosti uzavíracího zařízení na konci tvarovacího cyklu.

Pro zamezení jakéhokoli tření mezi polotovarem Te a pláštěm 21, jak je znázorněno na obr. 10, do prostoru uzavřeného mezi polotovarem Te a vnitřním povrchem pláště 21 se prostřednictvím kanálu 20 vhání stlačený vzduch. Vzduch se přemisťuje ke konci 28 pláště 21, obtéká tento konec a vrací se, v opačném směru, mezi vnějším povrchem pláště 21 a vnitřním povrchem tvarovacího válce 2, načež uniká do atmosféry. Toto vhánění vzduchu se může provádět od začátku pohybu pláště 21 doleva. Tlak vzduchu použitý v této fázi je poměrně nízký, například okolo 4 bar.

Podélné tažení polotovaru Te je tak dokonale řízeno posunem ovládaným uzavíracím zařízením 17, a vnější povrch polotovaru Te je tak chráněn proti jakémukoliv poškození třením.

Protože se tvarovací válec 2 udržuje během rozvoje výdutě, znázorněného na obr. 9, chladný, přichází stěna plastové trubky do styku s chladnou stěnou a rychle tuhne, čímž je umožněno podstatné zkrácení trvání tvarovacího cyklu. Je třeba poznamenat, že vnitřní povrch tvarovacího válce 2 si udržuje poměrně nízkou teplotu, neboť cirkulace horkého oleje probíhá uvnitř pláště 21; každý přestup tepla mezi vnější stěnou pláště 21 a vnitřní stěnou tvarovacího válce 2 může nastávat jen kontaktem mezi pevnými stěnami nebo přes radiální vůli a vzduchovou mezeru malé tloušťky, přenos teplaje tak podstatně snížen ve srovnání se situací, kdy horká tekutina, určená pro udržování polotovaru Te na vhodné teplotě pro operaci vytváření výdutě, cirkuluje přímo proti vnitřní stěně tvarovacího válce 2. V tomto posledním případě by bylo chlazení právě vyrobené trubky T delší, čímž by se prodloužilo trvání tvarovacího cyklu, což by vedlo ke značně nižší produktivitě, než je podle vynálezu.

-8CZ 294202 B6

Po ukončení tvarovacího cyklu se zavede chladná voda do hotové trubky T pro snížení její teploty a vytvrzení materiálu před jejím vytažením ztvarovacího válce 2.

Protože nárůst průměru trubky během fáze rozvoje výduti, ilustrované na obr. 9, je poměrněmalý není třeba zajišťovat na konci 28 pláště 21 žádnou zvláštní geometrii. Stěna výduti má dostatečnou odolnost proti tlaku, aby držela sama, bez opery proti příslušnému povrchu.

Uzavírací píst 17 může sledovat a/nebo řídit axiální rozpínání trubky během rozvoje výduti.

Obr. 11 je graf ilustrující změny různých parametrů během tvarovacího cyklu. V tomto grafu jsou znázorněny tři křivky LI., L2, L3, které představují:

- LI změny tlaku v polotovaru,

L2 změny úrovně vodní hladiny v nádrži, odkud se odebírá horká voda pro vstřikování do polotovaru Te, a kam se vrací během zavádění chladné vody do polotovaru, ^_ a L3 přemístění uzavíracího pístu 17 a příslušného konce polotovaru.

Pokud jde o LL změny tlaku vyjádřené v barech (či 10⁵ Pa) jsou vyneseny na první ose jako funkce času, vyjádřeného v sekundách, vyneseného na druhé ose. První vodorovný úsek Lla, s nulovým relativním tlakem, odpovídá plnění polotovarové trubky; následuje stoupající úsek Lib odpovídající růstu tlaku v trubce. Následující vodorovný úsek Llc odpovídá cirkulaci vody v polotovarové trubce při konstantním tlaku. Následující stoupající úsek Lid odpovídá nárůstu tlaku pro vytvoření výduti; tlak se udržuje na vodorovném úseku Lle, načež se sníží, aby zůstal na úrovni stupně Llf v průběhu rozvoje výduti po celé délce trubky (krok podle obr. 9). Na konci tvarování může tlak znovu vzrůst na vrchol Lig pro zajištění umístění hrdla E proti formě. Následně tlak klesá na úroveň vodorovného stupně Llc cirkulace chladicí vody a pro vypuštění horké vody. Tlak se vrací na nulovou hodnotu přes klesající úsek LI i.

Pokud jde o L2, úroveň vody v nádrži je vynesena na jedné ose a čas, vyjádřený v sekundách je vynesen na druhé ose. Stejnoměrné radiální rozpínání polotovaru, odpovídající úseku Lib, je doprovázeno vzrůstem objemu vody uvnitř polotovaru a tím poklesem úrovně vody vnádrži.

Tento nárůst objemu vody uvnitř polotovaru trubky pokračuje v průběhu vytváření výduti a rozvoje této výduti až do konce tvarování, který se nalézá na začátku vrcholu Lig.

Když se zavádí chladicí voda, na začátku stupně Llh, horká voda se vrací do nádrže a úroveň vody v nádrži znovu roste, podle úseku L2h.

Pokud jde o L3. délka přemístění uzavíracího pístu 17 je vynesena na jedné ose jako funkce času vyneseného na druhé ose. První vodorovný úsek L3a, odpovídající nulovému přemístění, je následován klesajícím úsekem L3b, odpovídajícím zápornému přemístění, to znamená přemístění uzavíracího pístu 17 proti oblasti G hrdla pro krok podle obr. 6. Přemístění následně narůstá podle úseku L3c, což odpovídá rozvoji výdutě, až do zastavení pístu 17, které odpovídá vodorovnému úseku L3d.

Na konec se trubka T z biaxiálně orientovaného plastu vytáhne z válce 2, v případě potřeby se znovu ochladí postřikem vodou na jejím vnějším povrchu, a demontují se uzavírací zařízení 16 a 17. Neroztažené konce trubky T, které byly drženy v uzavíracích zařízeních 16 a 17, se odříznou, zatímco se do tvarovacího válce 2, zavádí nový polotovar Te.

Charakteristiky trubky získané pomocí způsobu podle vynálezu byly analyzovány, zejména v oblasti hrdla či tulipánu E, která, jak je znázorněno na obr. 12, je pro potřeby analýzy rozdělena možným způsobem na množství úsekůEa, Eb,... Ee.

-9CZ 294202 B6

Ea odpovídá vstupu oblasti hrdla, oblasti, do které zasahuje první konec druhé trubky, určené pro spojení s trubkou opatřenou hrdlem podle obr. 12.

Eb odpovídá první šikmé stěně drážkyk a v podstatě polovině základny drážky.

Oblast Ec odpovídá druhé polovině základny drážky k a druhé šikmé stěně.

Ed odpovídá válcové oblasti základny hrdla nacházející se mezi drážkou k a přechodnou oblastí Ee tvaru komolého kužele.

Konečně oblast f (válec) odpovídá začátku válcové trubky, netvoří část uvedeného hrdla E.

Pro analýzu odchylek axiální délky mezi různými oblastmi polotovaru, které odpovídá oblastem hotového hrdla E se postupovalo následovně.

Tulipánovitý tvaru hrdla E, vyrobeného podle vynálezu a vytvořeného z PVC, byl odříznut a pak umístěn v peci při 150 °C po dobu 1 hodiny.

Po ukončení této operace bylo ukončeno vyhřívání pece a teplota byla ponechána klesnout na teplotu okolního prostředí; tato operace byla prováděna přibližně 15 hodin.

Po tomto zpracování nabývá hrdlo E svého tvaru původního válcového polotovaru (teplota překročila teplotu skelného přechodu polymeru). Hranice mezi různými oblastmi Ea, Eb, ... Ee, f byly předem označen nl, n2 ... n6.

Před tepelným zpracováním způsobujícím návrat k polotovaru byly na hotovém hrdle změřeny vzniklé délky různých oblastí Ea ... Ea, f; tyto délky odpovídají vzniklým vzdálenostem mezi značkami nO ... n6.

Na hrdle, které se po tepelném zpracování navrátilo od tvaru polotovaru, byly změřeny délky týchž oblastí.

Relativní axiální protažení Δ1/1 je definováno jako:

(vzniklá délka oblasti hotové trubky - vzniklá délka na obnoveném polotovaru)/vzniklá délka na obnoveném polotovaru.

- 10CZ 294202 B6

Byly získány následující výsledky (délky v mm):

	Ea	Eb	Ec	Ed	Ee	Hrdlo samotné celkem	Válec
Délka polotovaru	28	19	20	67	24	158	50
Délka hotové trubky	35	24	20	74	28	181	54,5
Axiální protažení Δ1/1 v %	21 %	26 %	0 %	10 %	17 %	15 %	9 %

Je zřejmé, že axiální protažení samotného hrdla v jeho celkové délce, to znamená v oblastech Ea až Ee, je okolo 15 %, zatímco na trubce (v oblasti f) je toto axiální protažení jen asi 9 %. Jinak řečeno, axiální protažení v oblasti objímky jako celku je větší než ve zbývající části trubky a je větší než 1,5 násobek axiálního protažení zbývající části trubky.

Toto axiální protažení přispívá k zesílení biaxiální orientace oblasti hrdla a k dobrým mechanickým vlastnostem hrdla.

Dále, přestože je při způsobu podle vynálezu axiální protažení větší v oblasti hrdla, tloušťka stěny tohoto hrdla je v podstatě stejná jako ve zbývající části trubky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (18)

1. Způsob výroby plastové trubky (T), při kterém se polotovar (Te), uvedený na teplotu blízkou teplotě molekulární orientace plastů, podrobuje biaxiálnímu tažení radiálním rozpínáním uvnitř tvarovacího válce (2), jehož vnitřní průměr se rovná průměru požadovanému pro plastovou trubku (T), tepelným rozpínáním při vytvoření výduti na jednom konci trubky a řízeným přemísťováním této výduti až na druhý konec trubky, a podélným protahováním, vyznačující se tím , že se radiální rozpínání provádí alespoň ve dvou fázích, kterými jsou:

první fáze, během které se polotovar (Te) trubky nafukuje stejnoměrně na přechodný průměr (Di), menší než vnitřní průměr tvarovacího válce (2), při kterém obvodové protažení zůstává menší nebo rovné mezi tečení materiálu polotovaru (Te), přičemž tato první fáze probíhá prakticky bez podélného protažení, a přičemž na konci této první fáze se vytváří výduť,

-11 CZ 294202 B6 a alespoň jedna další fáze pro přechod na vnitřní průměr tvarovacího válce (2), s podélným protažením.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se přechodný průměr (Di) vymezuje zavedením posuvného pláště (21), s výhodou majícího dvojitou stěnu s vnitřní cirkulací horké tekutiny, jehož vnitřní průměr se rovná přechodnému průměru (Di), do tvarovacího válce (2), a že po první fázi rozpínání se tento plášť (21) postupně vytahuje z tvarovacího válce (2) pro umožnění druhé fáze radiálního rozpínání.

3. Způsob podle některého z nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že tvarovací válec (2) se externě chladí.

4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že podélné protažení polotovaru (Te), trubky, které se provádí v podstatě během druhé fáze, se provádí utažením obou konců polotovaru (Te) trubky v příslušných svěrných prostředcích (16, 17) a oddalováním prostředků (17) pro sevření jednoho konce od prostředků (16) pro sevření druhého konce polotovaru (Te).

5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se vhání plyn pod tlakem, zejména stlačený vzduch, mezi vnější stěnu polotovaru (Te) a vnitřní stěnu pláště (21) pro usnadnění vzájemného posouvání obou těchto součástí při vytahování pláště (21) a pro vyloučení nežádoucího tření.

6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se ponechává volný prostor (G) uvnitř tvarovacího válce (2) uspořádaný mezi koncem posuvného pláště (21), zcela zasunutého do válce (2), a přilehlým koncem válce (2), přičemž tento volný prostor (G) umožňuje vznik výduti zvýšením vnitřního tlaku v polotovaru (Te), trubky, bez nutnosti předchozího přemisťování posuvného pláště (21).

7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že konec polotovaru (Te), vzdálený od oblasti (N) vytváření výduti, se tlačí proti této oblasti (N) ve chvíli vzniku výduti pro vyvolání zvětšení tloušťky materiálu, pro získání výduti v podstatě stejné tloušťky, jakou má zbývající část polotovaru (Te).

8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že během vytváření výduti na jednom konci plastového polotovaru (Te) se vyrábí hrdlo (E) s drážkou (k) pro těsnění.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že když stěna výduti přichází do styku se stěnou formy hrdla, přilehlý konec polotovaru (T) se tlačí proti hrdlu pro získání takové tloušťky steny v oblasti drážky (k) pro těsnění, která je v podstatě stejná jako tloušťka zbytku objímky a polotovaru (Te).

10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že se tvarovací válec (2) z vnějšku chladí postřikem (R) nebo regulací teploty.

11. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 nebo 2, obsahuje tvarovací válec (2), do kterého je zasunut polotovar trubky (Te), a svěrné prostředky (16, 17) pro uzavření a sevření každého konce polotovaru (Te), trubky, jakož i prostředky (16a, 17a, Cl) pro zavádění tekutiny, zejména kapaliny do polotovaru trubky (Te) a prostředky k provádění změn tlaku této tekutiny, vyznačující se tím, že dále obsahuje plášť (21) s dvojitou stěnou a prostředky (22, 23) pro cirkulaci horké tekutiny v tomto plášti (21), který je upořádán posuvně ve tvarovacím válci (2), a který svým vnitřním průměrem (Di) vymezuje přechodný průměr pro maximální rozpínání plastové trubky, a který obklopuje jeden konec polotovaru (Te) trubky, opatřený prostředky (17) pro sevření vytvořenými jako píst, posuvně namontovaný v plášti (21) a integrální s válcovou trubkou (18), protaženou za čelo pláště (21), směrem od polotovaru (Te) trubky, přičemž pro

- 12CZ 294202 B6 plášť (21) a pro válcovou trubku (18) opatřený píst jsou uspořádány nezávisle prostředky (24, B) pro pohon jejich posuvu.

12. Zařízení podle nároku 11, vy z n a č u j í c í se tím, že prostředky (17) jsou tvořeny pístem na konci válce, který zahrnuje průchozí prostředky (20) pro vhánění plynu pod tlakem, zejména stlačeného vzduchu, mezi vnější stěnu polotovaru (Te) a vnitřní stěnu pláště (21).

13. Zařízení podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že obsahuje na konci tvarovacího válce (2), opačném válcové trubce (18), prostředky (16) pro sevření konce polotovaru (Te), tvořící rovněž prostředky pro uzavření tvarovacího válce (2) a vymezující formu pro hrdlo (E) na konci polotovaru (Te).

14. Zařízení podle nároku 13, v y z n a č u j í c í se tím, že forma pro hrdlo (E) zahrnuje alespoň dvě části (3, 10; 13, 14) určující drážku (k) pro těsnění, namontované navzájem posuvně, přičemž část (13, 14) umístěná axiálně proti vnějšímu povrchu plastového polotovaru (Te) je schopná přiblížení ke druhé části (3, 10) pro přivedení materiálu do oblasti drážky (k) pro těsnění.

15. Zařízení podle nároku 14, v y z n a č u j í c í se tím, že jsou uspořádány prostředky (S) k detekci nastavení stěny hrdla (E) proti příslušné části formy pro zahájení přemisťování druhé části (13, 14) formy při dosažení kontaktu.

16. Plastová trubka z biaxiálně orientovaného plastu zahrnující hrdlo (E) opatřené drážkou (k) pro těsnění, získaná způsobem podle některého z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že tloušťka této trubky (T) je v podstatě konstantní po celé její délce a v oblasti hrdla (E).

17. Plastová trubka z biaxiálně orientovaného platu obsahující hrdlo (E) opatřené drážkou (k) pro těsnění, zejména podle nároku 16, vyznačující se tím, že relativní axiální protažení (Δ1/1) hrdla (E) je větší než axiální protažení zbývající části (F) hotové trubky (T).

18. Plastová trubka zbiaxiálně orientovaného plastu podle nároku 17, vyznačující se tím, že axiální protažení hrdla (E) jako celku je alespoň rovno 1,5 násobku axiálního protažení zbývající části trubky (T).