DE2635080C2

DE2635080C2 - Verfahren und Vorrichtung zur beschleunigten Umbildung der Kristallform von Rohren aus isotaktischem Polybuten

Info

Publication number: DE2635080C2
Application number: DE2635080A
Authority: DE
Inventors: Jacques Lille Joye; Andre Le Vesinet Kepes
Original assignee: Chimique des Charbonnages SA
Current assignee: Orkem SA
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1984-09-20
Also published as: IT1069515B; FR2320170B1; JPS5219771A; GB1562615A; ES450447A1; LU75532A1; DK352076A; PT65354B; FR2320170A1; DE2635080A1; IE43493L; BR7605035A; PT65354A; BE844865A; IE43493B1; NL7608517A; US4141953A

Description

τ =

00 - 0
00

30

kleiner ist als 15% oder 15% entspricht, wenn 0o den ursprünglichen Durchmesser des Rohrs und 0 den Durchmesser der inneren Umgrenzungslinie der die Beanspruchung erzeugenden Elemente bedeuten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbeanspruchung eine Umfangsverdichtung ist, die dadurch erreicht wird, daß die die Radialbeanspruchung erzeugenden Elemente in Form eines oder mehrerer Sätze regelmäßiger, identischer polygonaler Paare angeordnet werden, wobei die beiden Polygone des gleichen Paars mit der gleichen Drehzahl und mit konstanter Phasenverschiebung entsprechend der Hälfte des Sektors des Polygons rotieren.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbeanspruchung eine wechselnde Querscherbeanspruchung ist, die dadurch erzielt wird, daß die die Beanspruchung erzeugenden Elemente zwischen einem oder mehreren Sätzen von parallelen und homothetischen polygonalen Paaren aufgeteilt werden, die.gegenphasig um die ursprüngliche Achse des Rohrs rotieren.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbeanspruchung eine zyklische Ouerauslenkung ist, die dadurch erreicht wird, daß das Rohr einer zwei Querkomponenten besitzenden Schwingbewegung eines zwischen zwei festen Trägern angeordneten bewegbaren Trägers ausgesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände des bewegbaren Trägers von jedem festen Träger so gewählt sind, daß das Verhältnis des größten Abstands zum kleinsten Abstand zwischen 2 : 1 und 10 : 1 liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkfrequenz weniger als 300 Hz beträgt

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem ursprünglichen Durchmesser 0o des Rohrs die Amplitude der Auslenkung so gewählt wird, daß das Verhältnis A/0_O kleiner ist als 03 : .1 oder diesem Wert entspricht

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Elementen zum Aufbringen von mechanischen Beanspruchungen von außen auf das Rohr, wobei die Elemente eine Durchführöffnung zum Durchbewegen des Rohres durch die Elemente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die als Radialbeanspruchungselemente ausgebildeten Elemente längs eines oder mehrerer Umfangsbereiche angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, gaß die Radialbeanspruchungselemente als mindestens ein Futter (2) ausgebildet sind, durch weiches sich das Rohr(l) unter freier Führung durch an Vorder- und Rückseite des Futters (2) angeordnete Führungen (4) hindurchbewegt, daß das Futter (2) von einem auf der Extrudierstraße des Rohrs (1) angeordneten, feststehenden Rahmen in Flucht mit dem Extruder getragen wird und eine begrenzte Zahl von Rollen (3) antreibt, die zwischen sich einen Innenkreis umschreiben und konzentrisch zum ursprünglichen Außenumfang des Rohrs (1) angeordnet sind, und daß die Rollen (3) auf Gleitstükken bzw. Backen (5) des Futters (2) gelagert sind, die durch einen von außen her mittels eines Maschinenschlüssels betätigbaren, im Körper des Futters (2) untergebrachten Mechanismus steuerbar sind, welcher gleichzeitig eine Einstellung des Rollenabstands und eine koaxiale Lage der die Rollen (3) tangierenden Innenkreise zuläßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (3) Drehgelenk-Rollen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Radialbeanspruchungselemente mindestens eine Anordnung aus zwei starren Scheiben vorgesehen ist, die jeweils Rollen tragen und durch parallel zum Rohr verlaufende Stangen miteinander verbunden sind, und daß die Rollen in jedem geraden Abschnitt des Rohrs regelmäßig Polygone mit einer Phasenverschiebung entsprechend der Hälfte eines Sektors festlegen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Radialbeanspruchungselemente eine Anordnung von in einer Rille, deren Quer-Mittelebene praktisch senkrecht zur Rohrachse liegt, laufenden Kugeln aufweist und daß die Rille zusammen mit benachbarten Rillen gleicher Art in einem um das Rohr herum rotierenden Zylinder angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Radialbeanspruchungselemente eine um die ursprüngliche Achse des Rohrs herum rotierende starre Scheibe aufweist, die mit zwei jeweils auf gegenüberliegenden Seiten ihrer Mittelebene und symmetrisch zu ihrem Mittelpunkt angeordneten Paaren von Rollen versehen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-

richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß man durch Abkühlen von im geschmolzenen Zustand vorliegendem isotaktischen PoIybut-l-en selbst bei hoher Geschwindigkeit unweigerlich Kristalle der metastabilen tetragonalen Form II erhält deren mechanische Eigenschaften mittelmäßig sind. Diese Form entwickelt sich spontan und irreversibel zur stabilen und rhomboedrischen Form I unter Veränderung des Aussehens und der physikalischen Eigenschaften (Schmelzpunkt, Dichte) des Materials. Bei Normaltempratui· und -druck ist die Kristallumbildung innerhalb von 1 bis 7 Tagen abgeschlossen, was vom Molekulargewicht und von der Taktizität des Polymeren, seinem Herstellungsverfahren, insbesondere vom Druck, oder dem Vorhandensein von Verunreinigungen und verschiedenen Zusätzen abhängt. Diese Polymorphic führt zu Schwierigkeiten bezüglich der Lagerung von Formteilen großer Abmessungen, speziell von Rohren, weil es unmöglich ist, diese Formteile während der ersten Tage nach dem Extrudieren derselben ohne die Gefahr einer Verformung zu transportieren und handzuhaben. Unmittelbar nach dem Extrudieren werden die Rohre häufig auf Trommeln aufgespult Wenn nach einigen Tagen die Kristallumbildung im aufgewickelten Zustand stattgefunden hat, ist es praktisch unmöglich, ein solches, in Form steifer Wendeln vorliegendes Rohr abzuwickeln. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf für ein Verfahren zur beschleunigten Alterung, um diese Erzeugnisse mit Rohren aus anderen Kunststoffen wettbewerbsfähig zu machen.

Es sind zahlreiche Methoden zur Beschleunigung dieser Kristallumbildung mit unterschiedlichem Erfolg bekannt, doch sind alle diese Methoden mit zahlreichen Nachteilen bezüglich der anschließenden Umwandlung der Erzeugnisse behaftet

Ein gattungsgemäßes Verfahren besteht darin, das Rohr in Form II bei Raumtemperatur einer Zugkraft und dadurch e>ner Dehnung in der Größenordnung von 200% zu unterwerfen. Dieses Verfahren ist jedoch einerseits bei Teilen großer Abmessungen technisch schwierig durchzuführen, während dabei andererseits eine anisotrope Wirkung herbeigeführt wird, die für die mechanischen Eigenschaften nachteilig ist. Gemäß der DE-OS 20 39 093 besteht eine Abwandlung dieses Verfahrens in der Durchführung einer geringeren Dehnung bei einer niedrigeren Temperatur. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb von 5 min 90% der Form II in die Form I umzuwandeln, indem bei einer Temperatur zwischen — 15° und +7° C eine Dehnung von 22 bis 50% längs einer oder mehrerer Achsen hervorgerufen wird. Abgesehen von den im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform dieses Verfahrens geschilderten Nachteilen ist die gewünschte Umwandlungsrate um so höher, je niedriger die für eine vorgegebene Dehnung erforderliche Temperatur ist, was zu zusätzlichem Energieverbrauch in der Extrudierstraße führt.

Andererseits ist es aus der US-PS 32 05 289 bekannt, den Berstwiderstand eines thermoplastischen Rohrs durch dessen Kaltbearbeitung auf einem Innendorn mit einem Außendurchmesser zu erhöhen, der größer oder genauso groß ist wie der Innendurchmesser des Rohrs, wobei das Rohr einer Verformung durch eine rotierende Druckeinrichtung unterworfen wird, die gleichzeitig je eine Kraft in Längs- und in Umfangsrichtung zu übertragen vermag, während der Innendurchmesser des Rohrs konstant gehalten und die Temperatur des thermoplastischen Materials zwischen den Obergangspunkten der ersten und zweiten Ordnung (Schmelz- und Einfriertemperatur) gehalten wird. Dennoch zeigt es sich im Fall von Polybut-1-en, daß bei gleich lange aufrechterhaltener Berstbeständigkeit die zulässige Querbelastung in einem diesem Verfahren unterworfenen Rohr bei 20^cC um mehr als 25% und bei 80⁰C um mehr als 40% gegenüber einem Vergleichsrohr abnimmt so daß sich die Verwendung solcher Rohre in den meisten Anwendungsfällen aus Sicherheitsgründen verbietet

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Polybuten verschiedene Zusätze oder Comonomere zuzusetzen, wobei Stearinsäure, «-Chloropren, Diphenyläther, Isocumylacetat und Dioctylphthalat als Zusätze und Äthylen, Propylen und Penten als Comonomere geeignet sind. Abgesehen von der erheblichen Erhöhung der Umwandlungsgeschwindigkeit ist ein Alterungsverfahrea dieser Art nicht zufriedenstellend, weil die Copolymerisation und die Einverleibung von Zusätzen die mechanischen und optischen Eigenschaften der Form 1 des Erzeugnisses ungünstig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur beschleunigten Umwandlung der Kristallform von Rohren aus isotaktischem Polybuten, wobei dieses Verfahren unabhängig von den Abmessungen der zu behandelnden Teile einfach durchzuführen sein und Einsparungen sowohl bezüglich des Energieverbrauchs a's auch der nötigen Behandlungszeit ermöglichen soll. Mit diesem Verfahren sollen außerdem die Lagerungsmöglichkeiten, die Maßgenauigkeit sowie die Oberflächengüte des Erzeugnisses; verbessert werden.

Zudem bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die unmittelbar in einer kontinuierlichen Extrudierstraße anwendbar ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die dem Rohr erteilte Verformung kann stufenlos variiert werden, nämlich durch Abwandlung der Form der polygonalen Linien und der Art der ihnen erteilten Bewegungen, und sie kann eine Längsverschiebung des Materials zur Folge haben, ohne daß deren Wirkungen in diejenigen eines Ziehvorgangs übergehen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung bezieht sich ^uch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert
Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig.4 und 5 eine perspektivische Darstellung bzw. einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung.

Die Vorrichtung (Fig. 1) weist mindestens ein Futter 2 auf, das sich mit einer Drehzahl ω dreht, infolge derer sich ein Rohr 1 mit einer Geschwindigkeit V vorwärtsbewegt. Dieses Futter wird von einem festtehenden Rahmen auf der Extrudierstraße in Flucht mit dem Extruder getragen. Das Futter 2 dient zum Antreiben von drei Rollen 3. die einen konzentrisch zum ursprünglichen Außenumfang des Rohrs liegenden Innenkreis um-

schreiben. Wenn mehrere Futter 2 vorgesehen sind, sind die Durchmesser dieser Kreise voneinander unabhängig einstellbar. Das Rohr 1 verschiebt sich halterungsfrei durch an Vorder- und Rückseite des Futters angeordnete Führungen 4 hindurch vorwärts. Die Rollen 3 sind auf Backen 5 gelagert, die am Futter 2 sternförmig angeordnet sind und die durch einen im Körper des Futters 2 angeordneten Mechanismus 6 gesteuert werden, welcher ein Verstellen des Rollenabstands ermöglicht und dabei gewährleistet, daß die die Rollen 3 tangierenden Innenkreise koaxial bleiben. Ein derartiger Mechanismus 6 kann durch an jeder Backe vorgesehenen Quernuten bzw. Querverzahnungen gebildet werden, die in eine Spiralnut auf einer im Inneren des Futters gelagerten drehbaren Platte eingreifen, welche ihrerseits über eine Schlüsselaufnahme 7 von außen her steuerbar ist. Infolge der Kombination der Linearbewegung des Rohrs 1 mit der Drehbewegung des Futters 2 beschreibt jede Rolle 3 auf der Außenfläche des Rohrs 1 eine Wendel oder Schraubenlinie, die auf einem innerhalb der Rollen 3 umschriebenen Kreis liegt und eine Steigung

entsprechend besitzt. Zur Ausschaltung jeglichen

Widerstands gegenüber einer Vorschubbewegung des Rohrs 1 kann eine mechanische Vorrichtung vorgesehen sein, welche jede Rolle 3 ungehindert in Berührung mit dem Rohr 1 längs einer die Schraubenlinie tangierenden Linie ablaufen läßt. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung sind sog. »Drehgelenk«-Rollen.

Die Vorrichtung (F i g. 2) weist zwei starre Scheiben 12 auf, die jeweils sechs Rollen 11 tragen und die durch parallel zum Rohr 13 verlaufende Stangen 10 miteinander verbunden sind. In jedem geraden Abschnitt des Rohrs 13 legen diese Rollen 4 hierbei regelmäßige Sechsecke 8 und 9 mit einer konstanten Phasenverschiebung von 30° fest.

Die Vorrichtung (F i g. 3) umfaßt eine Anordnung von Kugeln 14, die in einer Nut 15 laufen, deren Quermittelebene praktisch unter einem rechten Winkel bzw. senkrecht zur Achse des Rohrs 18 liegt. Diese Nut 15 ist jeweils in einem Ring 16 ausgebildet, der mit benachbarten Ringen gleicher ArI in einen um das Rohr 18 herum drehbaren Zylinder 17 eingesetzt ist. Diese Ringe 18 können dabei derart im Zylinder 17 angeordnet sein, daß zunehmend ansteigende Kompressions- bzw. Ver^r dichtungsgrade erzielt werden.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 4 und 5 für die dritte Ausführungsform ist eine um die ursprüngliche Achse des Rohrs 20 herum drehbare, steife Scheibe 19 mit zwei Rollensätzen 21 und 22 versehen, die auf gegenüberliegenden Seiten ihrer Mittelebene symmetrisch zu ihrem Mittelpunkt angeordnet sind Bei der Bewegung um das Rohr 20 herum beschreibt hierbei jeder Rollensatz 21 bzw. 22 einen mit dem Zentrum auf der Scheibenachse liegenden Kreis mit einem Durchmesser R, der kleiner ist als der ursprüngliche Außendurchmesser Ro des Rohrs 20. Der zwischen den an Vorder- und Rückseite der Scheibe 19 angeordneten Führungen 23 befindliche Rohrabschnitt erfährt hierbei eine sinusförmige Verformung mit einer maximalen Amplitude entsprechend R₀ — R, wobei der zwischen den Berührungsebenen der Rollen befindliche Rohrabschnitt einer wechselnden Querscherkraft unterworfen wird, deren Frequenz der Drehzahl ω der Scheibe entspricht. Der Kompressionsgrad des Rohrs 20 bestimmt sich daher durch das Ver- Seiten der Scheibe 19 vergrößert werden, um die ovale Verformung des Rohrs 20 bei seinem Durchlauf durch die Rollen zu vermindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

hältnis

. Durch Vergrößerung der Zahl der RoI-

!en kann hierbei die Stütz- oder Angriffsfläche zu beiden

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur beschleunigten Umbildung der Kristallform von Rohren aus isotaktischem Polybuten, wobei das Rohr durch eine Vorrichtung bewegt und dabei von außen wirkenden mechanischen Beanspruchungen unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Beanspruchungen Radialbeanspruchungen längs eines oder mehrerer Umfangsbereiche angewendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche der Radialbeanspruchung im gleichen geraden Abschnitt eine von einem Kreis umschriebene polygonale Linie festlegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonale Linie eine wendel- bzw. schraubenförmige Drehbewegung gegenüber dem Rohr ausführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbeanspruchungen wechselnde Biegebeanspruchungen sind, die durch eine begrenzte Zahl von um die Rohrachse herum rotierenden Elementen herbeigeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Radialbeanspruchung, d. h. des Quetschens