FI77405B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av kamflaensroer. - Google Patents

Description

T 77405

Menetelmä ja laite ripalaippaputkien valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on laite sileän sisäseinämän omaavien ripalaippaputkien valmistamiseksi muotoutuvasta 5 massasta, joka laite koostuu suulakehylsystä, suulakehylsyn keskiviivalla sijaitsevasta sydämestä, jossa on hylsyn sisällä oleva kara, hylsystä ulkoneva tuurna, joka käsittää tuotantosuunnassa olennaisesti kartiomaisesti laajentuvan osan, ja tuurnan jatkeena oleva, olennaisesti vakiohalkai-10 sijan omaava keerna, jolloin sydän muodostaa suulakehylsyn kanssa putkimaisen kanavan, joka on yhteydessä massan syöttölaitteeseen, sekä suulakehylsyä ja sydäntä ympäröivistä muotoiluelimistä, jotka sijaitsevat päättymättömässä, tuotantosuuntaan liikkuvassa jonossa ja joiden sisäpinnassa on 15 urat putken ripalaippojen muodostamiseksi. Keksinnön kohteena on myös menetelmä ripalaippaputkien valmistamiseksi.

GB-patenttijulkaisussa 1 431 796 on esitetty laite letkujen jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi, joiden ulkopinnassa on suhteellisen korkeita ja kapeita rengasmaisia 20 ripoja, jotka ympäröivät putken tämän kehän suunnassa ja joiden sisäpinta on sileä. Laitteessa on kahta päätöntä rataa pitkin kiertäviä kokilleja, jotka ensimmäisen suula-kepuristuspään kohdalla muodostavat suljetun ontelon ja joiden sisäpinnassa on välimatkan päässä toisistaan sijait-25 sevia uria. Ontelossa sijaitsee rengasmainen suulakehylsy, jonka ulkohalkaisija vastaa oleellisesti kokillien sisähal-kaisijaa, sekä laitteen keskiakselilla sijaitseva suora (vakiohalkaisijän omaava) tuurna, joka sijaitsee osittain suulakehylsyn sisällä ja ulottuu osittain suulakehylsyn 30 ohi. Suulakehylsyn päädyn ja tuurnan välissä on rengasmainen suutin, joka on suunnattu vinosti kokillien uritettua sisäpintaa vasten ja joka avautuu pieneen rengasmaiseen muotoilutilaan, joka on tuurnan kartiomaisen pinnan, suulakehylsyn päätypinnan ja kokillien sisäpinnan rajoittama.

35 Rlpavahvisteisia letkuja valmistetaan mainitulla laitteella 2 77405 syöttämällä elastista massaa suuren paineen alaisena suut-timesta ensimmäiseen muotoilut!laan, jossa kokillien sisäpinta muotoilee putken ulkopinnan ja tuurna tämän sisäpinnan. Sileä sisäkerros syötetään toiseen muotoilut!laan.

5 Tässä periaatteessa hyvässä valmistusmenetelmässä on eräitä epäkohtia, mistä syystä sitä ei ole toteutettu käytännössä muoviputkien valmistukseen. Merkittävimmät epäkohdat ovat seurausta puuttuvista jäykän muovimassan vaatimista erikoistoimenpiteistä virtauksen parantamiseksi sekä 10 vaikeasti poistettavat prosessin käyttöhäiriöt. Nämä aiheutuvat siitä, että koska kokillien sisäpinnassa on vuoroit-tain uria ja ripoja, korkeapaineisella kokoonpuristumatto-malla muovimassalla täytettävän ensimmäisen muotoilutilan tilavuus vaihtelee nopeasti ja jyrkästi kokillien liikku-15 essa eteenpäin suulakehylsyyn ja tuurnaan nähden. Nämä äkkinäiset tilavuuden muutokset johtavat painesysäyksiin, jotka aiheuttavat esim. sen, että kokillien väliin pursuaa muovimassaa, joka ilmenee lopputuotteessa haitallisina purseina.

20 Näiden ongelmien ratkaisemiseksi on US-patenttijul kaisussa nro 4 365 948 ehdotettu, että kokillien etenemis-: nopeutta muutetaan jatkuvasti siten, että muotoilutilan tilavuuden ollessa pieni nopeus on suurempi kuin silloin, kun muotoilutilan tilavuus on suuri. Tämän sinänsä muusta 25 muoviputken yleisestä valmistustekniikasta tunnetun ajatuksen ansiosta muovimassan virtaus pysyy vakiona eikä painesysäyksiä esiinny. Mainitun ratkaisun epäkohtana on kuitenkin monimutkainen korrugaattorin nopeuden säätölaite. Lisäksi kokillijonon nopeutta on hitausvoimien johdosta 30 vaikea muuttaa nopeasti, joten laitteen tuotantonopeus jää varsin alhaiseksi.

Molemmat edellä mainituista menetelmistä ovat ns. ekstruusiomuovausmenetelmiä, joille on tunnusomaista se, että tuurnan, oikeammin keernan, halkaisija ei kasva, vaan 35 ennemminkin pienenee suulakkeesta eteenpäin. Näin ollen paine, joka pakottaa massan kokillien uriin on kokonaisuu-

II

3 77405 dessaan lähtöisin ekstruuderista. Paineen aikaansaa jäähtyvä massa, joka muodostaa tulpan.

Oleellinen ongelma ko. menetelmissä on ekstruusio-paineen hallinta suuriviskoosisilla muoveilla ja syötön 5 tasaisuus. Ylisyöttö muodostaa jatkuvan vaaramomentin, jonka eliminoiminen on vaikeaa, koska painetta laskiessa tuotteen laatu kärsii, ts. sisäpinta tulee karkeaksi ja/ tai urat eivät täyty täydellisesti. Em. syistä ei menetelmiä ole onnistuttu soveltamaan suurten muoviputkien val-10 mitukseen, eikä myöskään korkean kimmomodulin omaavien muovien, kuten pehmittämätön PVC, työstämiseen.

DE-patentissa nro 2 362 444 esitetään aiemmista menetelmistä poikkeava perusajatus. Tunnusomaista on, että muotoilutila on hyvin pieni ja suljettu. Tuurna ja suulake-15 hylsy ovat kartiomaisia. Tuurnan osa, joka ulottuu hylsyn ulkopuolelle, muodostaa suoraviivaisen jatkeen sisäpuoliselle osalle. Keerna on suora. Koska muotoilutila on myös taaksepäin suljettu voidaan menetelmä rinnastaa jatkuvatoimiseen ruiskupuristukseen. Tästä johtuen prosessivaikeu-20 det ovat sitä luokkaa, että menetelmää ei ole koskaan sovellettu käytäntöön. Paineensäätö on äärimmäisen vaikeaa ja teoreettinen kapasiteettikin jää pieneksi suurten leikkausnopeuksien johdosta, koska iskutilavuus on liian pieni.

Ajatuksellisesti edellämainitun kaltainen ruisku-25 puristukseen perustuva valmistusmenetelmä on esitetty FR-patentissa 7 315 485, jossa kahden muottipuoliskon välissä puristetaan lyhyt pätkä putkea, 10 - 40 cm, siirretään eteenpäin ja jakso toistetaan siten, että uusi ruiskupuris-tettava pätkä hitsautuu edelliseen kiinni. Menetelmän etu-30 na on mahdollisuus käyttää erittäin suuria ruiskutuspainei-ta, joilla saadaan tasainen sisäpinta. Vaikeutena on em. paineista johtuva laitteiston kalleus sekä jaksollisuudesta johtuvat tahdistusvaikeudet.

Kolmas ruiskupuristusperiaatteen variaatio on esi-35 tetty DE-patentissa 1 233 128. Tunnusomaista on edelleenkin , 77405 4 suoraviivainen tuurnan jatke suulakkeen jälkeen, suora keerna ja suljettu tila eteen ja taakse. Vaikeudet ovat samat kuin edellä ja siten menetelmää ei sovelleta käytännössä muoviputkien valmistamiseen.

5 Kolmas pääperiaate rivoitettujen, sisältä sileiden putkien valmistamiseen tunnetaan sekä FI-patentista 60 825 että DE-julkaisusta 2 709 395. Tuurnan kartiomaisesti laajeneva osa sijaitsee näissä laitteissa varsin suurella etäisyydellä suulakehylsystä ja suulakehylsyn, tuurnan ja 10 muotoiluelinten eli kokillien välinen muotoilutila on auki taaksepäin suulakehylsyn ja kokillien välisen raon välityksellä. Näissä valmistusemenetelmissä muovimassa virtaa tasaisesti aksiaalisesta suulakkeesta vinosti ulospäin kokillien sisäpintaa kohti ja työntyy kokillien uriin tuurnan 15 kasvavan halkaisijan ja korrugaattorin vetovoiman vaikutuksesta. Tämän vuoksi menetelmää voidaan kutsua puserrus-muovaus-menetelmäksi.

Vaikkakin perusidea on oikea, eivät menetelmät toimi käytännössä toivotulla tavalla. Tuloksena on putkea, jonka 20 rivat eivät ole kunnolla täyttyneet ja sisäpinta on erittäin karkea. Lisäksi prosessia vaivaavat aiemmin mainitut säätö-häiriöt. Näistä syistä johtuen prosessi ei ole käytössä.

Ratkaiseva oivallus, mikä puristusmuovausprosessissa on tärkeää, puuttuu. Johtuen muotoilutilan tilavuuden lii-25 allisesta suuruudesta putken tilavuuteen nähden massa jäähtyy kokillien vaikutuksesta liian paljon ja muuttuu jäykäksi. Jos massalämpöä korotetaan, se palaa. Näin ollen tuurnan pituus, joka FI-patentissa 60 825 määritetään n.

4-5 kertaa halkaisija, on aivan liian suuri ja johtaa 30 putken tilavuuden ja muotoilutilan epäsuhtaan.

Muotoilutilan tilavuuden muutokset, kuten aiemmin todettiin, johtavat painesysäyksiin, jotka puolestaan aiheuttavat kokillien väliin purseita. Nämä purseet ovat haitallisia putken käyttöominaisuuksien kannalta. Esim. pit-35 kittäissuuntainen purse putken ulkopinnalla kahden rivan välissä estää ko. pinnan käyttämisen tiivistyspintana. Tämä

II

5 77405 olisi kuitenkin luonnollinen tiivistyspinta kumirenkaalle, koska se tukeutuu hyvin ripalaippoja vasten.

Em. tilavuuden muutosten lisäksi ko. patenttien mukaisilla menetelmillä esiintyy toinenkin purseita ai-5 heuttava häiriö. Tämän aikaansaa luonnollinen korrugaat- toriketjun nopeuden huojuminen sekä ekstruuderin syöttämän massavirran vaihtelut. Tavanomaisissa menetelmissä voidaan tämänkaltaisten häiriöiden vaikutus estää vain mitoittamalla kokillien sulkuvoima suureksi. Suurta sulkuvoimaa 10 tarvitaan, koska muotoilutilojen mitoitus nykyisellään vaa tii suuria paineita. Tämä puolestaan johtaa erittäin kalliisiin ratkaisuihin. Oleellinen ongelma on siis mitoittaa muotoilutila siten, että rivat täyttyvät helposti kokonaan tarvitsematta nostaa painetta niin korkealle kuin on ta-15 vanomaista ruiskupuristuksessa.

Edellä on valotettu tunnettuihin menetelmiin liittyviä prosessiteknisiä vaikeuksia. Nämä yksinään eivät ehkä riitä selittämään sitä tosiasiaa, ettei yksikään menetelmä ole teollisessa käytössä muoviputkien valmistukseen. Oleel-20 lisimpana syynä prosessien sopimattomuuteen hyvälaatuisten muoviputkien valmistukseen lienee se, että muovausolosuh-teet eivät ole fysikaalisesti sopivat.

Kestomuovikappaleiden teollinen valmistus perustuu kestomuovien muovattavuuteen paineen ja lämmön avulla. Pai-25 neen ja lämmön yhtaikainen läsnäolo on oleellinen saatet- taessakaksi materiaalivirtaa koneessa yhtymään toisiinsa. Täydellinen hitsautuminen aikaansaadaan vain, jos nämä kaksi elementtiä saavat vaikuttaa muoviin riittävän ajan. Tämän aikatekijän on todettu johtuvan molekyyliketjujen liikkeen 30 hitaudesta, relaksaatiosta. Tarvittavaa hitsautumisaikaa voidaan siten lyhentää korottamalla hitsauslämpötilaa tai materiaalissa vallitsevaa jännitystä. Puutteellinen hitsautuminen käy ilmi esim. delaminoitumisena korotetussa lämpötilassa, kylmäsaumoina ja mekaanisten ominaisuuksien 35 heikkenemisenä.

6 77405

Em. valmistusmenetelmissä tämän problematiikan tuo esiin ristiriitaiset pyrkimykset; toisaalta pyrkimys nostaa valmistuskapasiteettia pakottaa käyttämään suuria ruisku-tusnopeuksia, jolloin leikkausnopeudet ovat suuret ja sula-5 murtumien riski kasvaa. Aikaa ei jää riittävästi molekyyli-ketjujen uudelleen yhtymiseen, koska samanaikaisesti lämpötila laskeekokilliketjun ja/tai tuurnan jäähdyttävästä vaikutuksesta johtuen.

Täitiän keksinnön päämääränä on saada aikaan laite 10 ripalaippaputkien valmistamiseksi, joka mahdollistaa muovin tasaisen laminaarisen virtauksen suulakkeesta muotoilutilan läpi keernan alueelle, vaatii vain kohtuullisia paineita, mutta antaa siitä huolimatta tulokseksi putkia, joiden ri-palaipat ovat täydellisiä. Keksinnön mukaiselle laitteelle 15 on tunnusomaista, että suulakehylsyn päätypinnan kohdalla sijaitsevan, sydämen keskiviivaan nähden poikittaisen tason, tuurnan pinnan ja keernan vaippapinnan käsittävän tason rajoittaman renkaanmuotoisen tilan tilavuus vastaa olennaisesti tuurnan kohdalla kulloinkin olevien muotoiluelin-20 ten urien yhteenlaskettua täyttötilavuutta.

Keksinnön mukaisesti on yllättäen huomattu, että edellä mainitut haitat vältetään rakentamalla laite niin, että yllä mainitut tilavuudet ovat jokseenkin yhtä suuria suurimman sallitun poikkeaman ollessa noin 25 %. Syytä tä-25 hän ei tiedetä varmuudella, mutta voidaan olettaa, että tällä tavalla on saavutettu edullinen suhde toisaalta putken ja toisaalta muotoilutilan tilavuuksien välille, jonka avulla massan tarpeeton pyörteily ja kylmäsaumat vältetään. Suoritetuissa kokeissa on joka tapauksessa huomattu, että 30 suulakehylsyn sisällä lähinnä karaa virtaava muovimassa siirtyy lähes ilman pyörteilyä tuurnan pintaa pitkin keernan alueelle, jossa se muodostaa putken virheettömän seinämän. Suulakehylysyn sisällä lähinnä suulakehylsyä virtaava muovimassakerros siirtyy puolestaan kokonaisuudessaan ko-35 killien uriin. Tällä tavalla saadaan aikaan hyvin rauhallinen virtaus, jossa ei esiinny pyörteilyä ja joka sen

II

7 77405 vuoksi antaa tulokseksi hyvänlaatuisia putkia. Keksinnön mukaisessa laitteessa ei myöskään synny painesysäyksiä.

Tämä johtuu siitä, että iskutilavuuden pituus on mitoitettu siten, että kokillin uran juuri sulkeutuessa avautuu suut-5 timen luona uusi, jolloin muotoilutilan tilavuus pysyy likipitäen vakiona.

Käytännön kokeissa on huomattu, että muovivirtauksen tasaisuus on parhaimmillaan silloin, kun tuurnan pituus on oleellisesti samansuuruinen muotoiluelinten urien välisen 10 etäisyyden moninkerran kanssa, edullisesti nelinkertainen, vähennettynä yhdellä uran paksuudella. Samasta syystä on olennaista, että tuurnan olennaisesti kartiomaisesti laajenevan osan emäviiva muodostaa sydämen keskiakselin Kanssa kulman, jonka suuruus on 2° - 30°, edullisesti noin 15°.

15 Virtauksen tasaisuuden kannalta on myös edullista, että tuurnan olennaisesti kartiomaisesti laajenevan osan emäviivan kulma sydämen keskiakselin kanssa vaihtelee niin, että se on suurin tuurnan mainitun osan alussa ja pienin sen lopussa. Tuurnan osan pinta voi tällöin olla esim. pa-20 raabelipinta.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan urien täyttötilavuus on vain osa urien yhteenlasketusta tilavuudesta, jolloin massan painehuippujen muodostuminen voidaan estää. Kyseisen suoritusmuodon mukaan tämä on toteutettu 25 siten, että täyttötilavuuden muodostavien urien lisäksi kokillien sisäpinnassa on mainittuja uria huomattavasti kapeampia paineentasausuria, jotka on mitoitettu sellaisiksi, että ne laitteen tavanomaisten massapaineiden vallitessa jäävät massan viskositeetin seurauksena kokonaan tai osit-30 tain tyhjiksi.

Paineentasausurien ansiosta muotoilutilaan ei pääse koskaan muodostumaan kovin korkeita painehuippuja, koska massa alkaa työntyä paineentasausuriin paineen kasvaessa normaaliarvoa suuremmaksi.

35 Paineentasausurien ansiosta keksinnön mukaisen lait teen käyttöala on hyvin laaja. Niinpä laitteella voidaan 8 77405 tavanomaiseen tapaan valmistaa ripalaippaputkia siten, että kokilliurat täytetään kokonaan, jolloin paineentasausurat estävät painehuippujen muodostumisen, josta on edellä mainitut edut. Vaihtoehtoisesti laitteella voidaan valmistaa 5 erikorkuisia ripalaippoja omaavia putkia säätämällä ripa-laippaurien täyttöastetta, jolloin paineentasausurat voidaan tehdä sellaisiksi, että ne edesauttavat ripalaippaurien täyttöasteen pysymistä vakioarvossa.

Jotta paineenalainen massa täyttäisi ensin ripalaip-10 paurat ja vasta paineen noustessa luvattoman suureksi paineentasausurat, on tärkeää, että massa voi helpommin täyttää ripalaippaurat kuin paineentasausurat. Tätä varten on edullista, että paineentasausurien syvyyden ja leveyden suhde on vähintään kaksinkertainen ripalaippaurien samaan 15 suhteeseen. Tavanomaisissa putkenvalmistuslaitteissa paineentasausurien syvyyden ja leveyden suhde voi olla välillä 3:1 ja 15:1, edullisesti noin 10:1. Käytönnön kokeissa on huomattu, että paineentasausurien sopiva leveys on 0,3 - 3 mm, edullisesti noin 1 mm.

20 On kuitenkin huomattava, että edellä annetut suhteet ja mitat ovat vain ohjeellisia ja että ne voivat vaihdella käytetyn raaka-aineen viskositeetin ja laitteen normaali-paineen mukaisesti. Alan ammattimies voi helposti löytää oikeat mitat kullekin materiaalille kokeiden avulla.

25 Jotta paineentasausurien kohdalle mahdollisesti muo dostuvat harjanteet häiritsisivät putken käyttöä mahdollisimman vähän, on edullista, että paineentasausurat sijaitsevat ripalaippaurien läheisyydessä ja ovat yhdensuuntaisia näiden kanssa. Ripalaippojen vieressä sijaitsevat harjan-30 teet eivät häiritse esim. tiivistysrenkaan sijoitusta putken ympärille ripalaippojen väliin.

Jotta paineentasausuria olisi riittävästi kokillien muottipinnassa, on edullista, että kunkin ripalaippauran kummallakin puolella on paineentasausura.

35 Keksinnön kohteena on myös menetelmä sileän sisäsei- nämän omaavien ripalaippaputkien valmistamiseksi, jonka

II

9 77405 mukaan muotoutuvaa massaa syötetään suulakehylsyn ja sydämen välisestä rengaskanavasta muotoilutilaan, joka on suulakehylsyn päädyn, kartiomaisesti laajenevan sydämen ja suulakehylsyn ja sydämen ympäröivien, urilla varustettujen 5 liikkuvien muotoiluelimien rajoittama.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että rengaskanavasta syötettävän massan tilavuus aikayksikköä kohti säädetään keskimäärin vähintään yhtä suureksi kuin saman aikayksikön kuluessa muodostuvan putken sei-10 nämän ja rengaskanavaa ohittavien muotoiluelinten urien yhteenlaskettu täyttötilavuus ja korkeintaan yhtä suureksi kuin saman aikayksikön kuluessa muodostuvan putken seinämän ja rengaskanavaa ohittavien muotoiluelinten urien yhteenlaskettu tilavuus. Pitämällä massan syöttönopeus yhtä 15 suurena tai pienempänä kuin kokillien etenemisnopeus vältetään haitallinen pyörteisyys ja kielekkeiden muodostuminen.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää periaatekuvaa ripalaippaputken valmis-20 tuslaitteesta, kuvio 2 esittää laitteen yksityiskohtaa suuremmassa mittakaavassa pituusleikkauksena, kuvio 3 esittää laitteen toista suoritusmuotoa osäcuvana, kuvio 4 kuvaa muovimassan virtausta, 25 kuvio 5 esittää laitteen kolmatta suoritusmuotoa osäcuvana, kuvio 6 esittää kuvion 5 yksityiskohtaa vielä suuremmassa mittakaavassa.

Kuviossa 1 esitetty laite koostuu kahta päätöntä rataa kiertävistä kokilleista 1 ja 2, jotka ohjauskiskojen 3 30 kohdalla kohtaavat toisensa lieriömäisen muotin muodostamiseksi. Mainittuun muottiin työntyy suulakehylsy 4, joka on yhteydessä suulakepuristimen 5 puristinpäähän 6. Kuviossa 1 on myös esitetty, kuinka valmista putkea 7 työntyy ulos kokillien muodostaman muotin toisesta päästä.

35 Kuviossa 2 on kuvattu tarkemmin laitteen niitä osia, jotka osallistuvat putken muotoilemiseen. Laitteen keskiviivalla sijaitsee kokonaisuudessaan suulakehylsyn sisällä 10 77405 kara 8, jossa on vakiohalkaisijan omaava osa ja likimain kartiomaisesti laajeneva osa 8a. Karan laajenevan osan perässä on samoin likimain kartiomaisesti laajeneva tuurna 9, joka sijaitsee kokonaisuudessaan suulakehylsyn ulkopuolella 5 ja jonka perässä on vakiohalkaisijan omaava keerna 10, jossa on jäähdytyslaitteita putken jäykistämiseksi. Kara 8, tuurna 9 ja keerna 10 muodostavat yhdessä laitteen sydämen.

Suulakehylsy 4 ja karanosa 8a muodostavat väliinsä rengassuuttimen 11, josta muotoutuvaa massaa, esim. muovi-10 massaa, syötetään suulakehylsyn 4, kokillien 1, 2 ja tuurnan 9 rajoittamaan muotoilutilaan 12. Ulkopinnaltaan ripa-laipoilla varustetun putken aikaansaamiseksi kokillien sisäpinnassa on välimatkan päässä toisistaan sijaitsevia uria 13, joihin muovimassa työntyy ripalaippojen muodostamiseksi. 15 Keksinnön mukaisesti laitteessa on saatu aikaan erittäin tasainen muovimassan virtaus suhteuttamalla muo-toilutilan 12 kahden osan tilavuudet toisiinsa määrätyllä tavalla.

Kuviossa 2 nämä osat on viivoitettu ja merkitty 20 viitenumeroilla 14 ja 15.

Tila 14, jonka tilavuutta kutsutaan iskutilavuudek-si, on renkaanmuotoinen ja poikkileikkaukseltaan likimain kolmiomainen. Tilaa rajoittavat suulakehylsyn 4 päätypinnan kohdalla sijaitseva, tuurnan keskiviivaa vastaan kohtisuora 25 taso 20, tuurnan pinta 16 ja keernan 10 vaippapinnan sisältävä taso 17. Tila 15, jonka tilavuutta kutsutaan täyttö-tilavuudeksi, koostuu kulloinkin suulakehylsyn 4 ja keernan 10 välisellä matkalla, eli tuurnan 9 kohdalla sijaitsevien urien 13 yhteenlasketusta tilavuudesta. Keksinnön mukai-30 sesti tilojen 14 ja 15 tilavuudet ovat olennaisesti yhtä suuret poikkeaman ollessa korkeintaan noin 25 %.

Kuten kuviosta 2 nähdään, on tuurnan pituus kolminkertainen urien 13 väliseen etäisyyteen nähden. Yleisesti on suotavaa, että tuurnan 9 pituus on oleellisesti saman-35 suuruinen mainitun etäisyyden moninkerran kanssa. Edullisimmillaan tuurnan pituus vastaa urien etäisyyden moninkertaa

II

11 77405 vähennettynä yhdellä uran paksuudella. Tällöin painevaih-telut ovat minimissään. Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa tuurnan pinnan 16 emäviiva muodostaa sydämen keski-akselin kanssa kulman, jonka suuruus on noin 20°. Tämä kul-5 ma voi vaihdella 2° - 30° ja useimpiin käyttötarkoituksiin edullisin kulma on noin 15°. Kulman tarkka suuruus määräytyy tarvittavan iskutilavuuden mukaan. Kuviosta nähdään myös, että pinta 16 ei ole puhtaasti kartiomainen pinta, vaan jossain määrin kaareva siten, että emäviivan kulma 10 sydämen keskiakselin kanssa on suurin tuurnan alussa ja pienin sen lopussa. Pinta 16 on sopivimmin paraabelipinta.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen laitteen toinen suoritusmuoto. Tässä tapauksessa tuurna 9 koostuu lähinnä karaa 8 sijaitsevasta suorasta osasta 9a ja sitä 15 seuraavasta, kartiomaisesti laajenevasta osasta 9b, johon liittyy suora keerna 10. Laitteen iskutilavuus muodostuu samalla tavalla kuin kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa eli tila rajoittuu tasoihin 20 ja 17 ja pintaan 16, joka tässä tapauksessa ulottuu myös tuurnan suoralle osalle 9a. 20 Laitteen täyttötilavuus muodostuu puolestaan pinnan 16 kohdalla sijaitsevista kokillien urista 13. Nämä urat on viivoitettu.

Kuviossa 4 on pyritty havainnollistamaan, kuinka muovimassa muotoutuu saapuessaan muotoilutilaan 12. Lähinnä 25 karaa ja tuurnaa oleva muovikerros 18, joka on merkitty ristikkäisillä viivoilla, siirtyy miltei häiriintymättömänä laminaarivirtauksena keernan 10 ja kokillien 1,2 väliseen tilaan, jossa se muodostaa putken seinän. Lähinnä suulake-hylsyä 4 oleva muovimassakerros 19, jossa on yksinkertainen 30 viivoitus, työntyy sitä vastoin kokillien uriin 13 muovautuen siten kokonaan kokillien sisäpinnan mukaisesti.

Valmistettaessa putkia keksinnön mukaisella laitteella paineenalaista muotoutuvaa massaa syötetään suutti-mesta 11 muotoilutilaan 12. Keksinnön mukaiselle menetel-35 mälle on olennaista, että massan syöttönopeus suuttimessa 18 pidetään yhtä suurena tai pienempänä kuin kokillien 12 77405 etenemisnopeus. Massan osa 18 muodostaa putken 7 seinän, kun taas osa 19 työntyy kokillien uriin 13 täyttäen nämä kokillien liikkuessa kuvioissa näkyvän nuolen suunnassa. Kuvioissa 2 ja 3 esitettyjen iskutilavuuden 14 ja täyttö-5 tilavuuden 15 samankokoisuuden ansiosta massa virtaa hyvin rauhallisesti ja tasaisesti muotoilutilassa 12, jolloin keernan 10 kohdalla olevassa massassa ei juuri esiinny il-masulkeutumia eikä heikkoja yhtymäsaumoja eri massakerros-ten välillä.

10 Keksinnön mukaisesti massan virtausta aksiaali- ja radiaalisuunnassa voidaan säätää säätämällä kokillien ja sydämen lämpötilojen välistä suhdetta. Jos esim. kokillien urat eivät täyty täydellisesti, voidaan sydämen lämpötilaa laskea ja kokillien lämpötilaa nostaa, jolloin massan ak-15 siaalinen virtaus hidastuu ja radiaalinen virtaus nopeutuu. Tämän seurauksena urat täyttyvät entistä paremmin.

Keksinnön avulla voidaan helposti valmistaa putkia, joiden ripalaipat ovat muovia, joka on ominaisuuksiltaan erilaista kuin putken seinämän muodostava muovi. Muovit 20 voivat olla esim. erivärisiä tai ripalaipat voivat olla iskulujuusmodifioitua muovia seinämän ollessa tavanomaista muovia. Muovimassa syötetään tässä tapauksessa rengaskana-vasta 11 kahtena samankeskisenä kerroksena, jotka vastaavat kuvion 4 kerroksia 18, 19. Kerrokset tulevat eri ekstruu-25 dereista.

Kuten jo edellä todettiin, tarkoitetaan urien 13 täyttötilavuudella sitä tilavuutta, joka on tarkoitus täyttää muovimassalla, joten urien tilavuus voi olla suurempi kuin tilan 14 tilavuus. Tämä voidaan toteuttaa kuvioissa 5 30 ja 6 esitetyn kolmannen suoritusmuodon avulla. Näiden kuvioiden mukaisesti laitteen keskiviivalla sijaitsee sydän 1Q8, jossa on suora osa ja kartiomaisesti laajeneva osa ja jonka jatkona on vakiohalkaisijän omaava jäähdytysosa, jossa on ei-esitettyjä ontelolta jäähdytysainetta varten. Suu-35 lakehylsy 104 ja sydän 108 muodostavat väliinsä rengassuut- timen 109, josta plastista massaa, esim. muovimassaa, syö-

II

13 77405 tetään kokillien, sydämen ja suulakehylsyn väliseen muotoiluillaan 110. Ulkopinnaltaan ripalaipoilla varustetun putken aikaansaamiseksi kokillien sisäpinnassa on välimatkan päässä toisistaan sijaitsevia rengasmaisia uria 111, 5 joihin muovimassa työntyy ripalaippojen 112 muodostamiseksi.

Keksinnön tämän suoritusmuodon mukaisesti kokillien 101, 102 sisäpinnassa on ripalaippaurien 111 lisäksi pai-neentasausuria 113. Nämä urat on mitoitettu sellaisiksi, että ne laitteen tavanomaisten massapaineiden vallitessa 10 jäävät massan viskositeetin seurauksena kokonaan tai osittain tyhjiksi.

Kuvioiden 5 ja 6 esittämässä suoritusmuodossa pai-neentasausurat 113 ovat hyvin kapeita ja ne sijaitsevat ripalaippaurien 111 kummallakin puolella näiden läheisyy-15 dessä. Paineentasausurat ovat lisäksi yhdensuuntaisia ripalaippaurien kanssa.

Kuten kuviosta nähdään, paineentasausurat 113 ovat hyvin syviä leveyteensä nähden. Esitetyssä suoritusmuodossa paineentasausurien syvyyden ja leveyden suhde on 20 noin 10:1, joten jos uran leveys on esim. 1 mm, sen syvyys on 10 mm. Näin mitoitetut paineentasausurat sopivat yleensä yhteen ripalaippaurien 111 kahssa, joiden leveys on 4 mm ja syvyys 14 mm. On kuitenkin huomattava, että paineentasausurien mittasuhteet ja urien 111 ja 113 väliset suhteet 25 riippuvat käytetystä putkimateriaalista, erityisesti sen viskositeetista.

Valmistettaessa putkia kuvioiden 5 ja 6 mukaisella laitteella paineenalaista plastista massaa syötetään suut-timesta 109 muotoilut!laan 110. Osa massasta muodostaa put-30 ken seinämän, kun taas muu osa massasta työntyy kokillien ripalaippauriin 111 täyttäen nämä kokillien liikkuessa kuviossa 5 näkyvän nuolen suunnassa. Muotoilutilan 110 tilavuus vaihtelee äkkinäisesti uran 111 saapuessa muotoilu-tilan kohdalle. Tästä syystä ja mahdollisesti myös massan 35 syötössä ja kokillien liikenopeudessa esiintyvän huojunnan vuoksi muotoilutilan läpi virtaavan massan paine vaihtelee 14 77405 huomattavasti. Paineentasausurien 113 ansiosta painehuiput eivät kuitenkaan nouse yhtä suuriksi kuin tunnetuissa laitteissa, koska massa pääsee paineen kohotessa työntymään myös paineentasausuriin, jotka siten toimivat eräänlaisina 5 varoventtiileinä. Paineentasausurien täyttöaste riippuu massan painehuippujen suuruudesta. Normaaliolosuhteissa massaa ei työnny juuri lainkaan paineentasausuriin, minkä vuoksi urien kohdalle muodostuu vain matala harjanne 114, ks. kuvio 6.

10 Edellä esitetystä poiketen paineentasausurat voivat sijaita muuallakin kuin ripalaippaurien 111 välittömässä läheisyydessä, esim. ripalaippaurien keskivälissä. Paineentasausurien ei myöskään tarvitse välttämättä olla yhdensuuntaisia ripalaippaurien kanssa, vaan niillä voi olla 15 jokin muu sopiva suunta.

Il

Claims (15)

1. Laite sileän sisäseinämän omaavien ripalaippa-putkien valmistamiseksi muotoutuvasta massasta, joka laite 5 koostuu suulakehylsystä (4, 104), suulakehylsyn keskiviivalla sijaitsevasta sydämestä (108), jossa on hylsyn (4, 104. sisällä oleva kara (8), hylsystä ulkoneva tuurna (9), joka käsittää tuotantosuunnassa olennaisesti kartiomaisesti laajentuvan osan, ja tuurnan jatkeena oleva, olennaisesti 10 vakiohalkaisijän omaava keerna (10), jolloin sydän muodos taa suulakehylsyn kanssa putkimaisen kanavan (11, 109), joka on yhteydessä massan syöttölaitteeseen, sekä suulake-hylsyä ja sydäntä ympäröivistä muotoiluelimistä (1, 2; 101, 102), jotka sijaitsevat päättymättömässä, tuotantosuuntaan 15 liikkuvassa jonossa ja joiden sisäpinnassa on urat (13; 111) putken ripalaippojen muodostamiseksi, tunnettu siitä, että suulakehylsyn (4, 104) päätypinnan kohdalla sijaitsevan, sydämen keskiviivaan nähden poikittaisen tason (20), tuurnan pinnan (16) ja keernan (10) vaippapinnan 20 käsittävän tason (17) rajoittaman renkaanmuotoisen tilan (14) tilavuus vastaa olennaisesti tuurnan (9) kohdalla kulloinkin olevien muotoiluelinten urien (13; 111) yhteenlaskettua täyttötilavuutta (15).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n -25 n e t t u siitä, että mainitut tilavuudet poikkeavat toisistaan enintään 25 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuurnan (9) pituus on oleellisesti samansuuruinen muotoiluelinten urien (13) välisen etäisyy- 30 den monikerran kanssa vähennettynä yhdellä uran (13) paksuudella.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuurnan olennaisesti kartiomaisesti laajenevan osan (9, 9b) emäviiva muodostaa sydämen keski- 35 akselin kanssa kulman, jonka suuruus on 2° - 30°, edullisesti noin 15°. 77405 16

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuurnan olennaisesti kartiomaisesti laajenevan osan (9, 9b) emäviivan kulma sydämen keskiakse-lin kanssa vaihtelee niin, että se on suurin tuurnan mai- 5 nitun osan alussa ja pienin sen lopussa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuurnan osan (9, 9b) pinta on pa-raabelipinta.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n -10 n e t t u siitä, että täyttötilavuuden muodostavien urien (13; 111) lisäksi kokillien sisäpinnassa on mainittuja uria huomattavasti kapeampia paineentasausuria (113), jotka on mitoitettu sellaisiksi, että ne laitteen tavanomaisten mas-sapaineiden vallitessa jäävät massan viskositeetin seurauk-15 sena kokonaan tai osittain tyhjiksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että paineentasausurien (113) syvyyden ja leveyden suhde on vähintään kaksinkertainen ripalaippa-urien (111) samaan suhteeseen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tun nettu siitä, että paineentasausurien (113) syvyyden ja leveyden suhde on välillä 3:1 ja 15:1, edullisesti noin 10:1.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, t u n -25 n e t t u siitä, että paineentasausurien (113) leveys on 0,3 - 3 mm, edullisesti noin 1 mm.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että paineentasausurat (113) sijaitsevat ripalaippaurien (111) läheisyydessä ja ovat yhdensuuntaisia 30 näiden kanssa.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että kunkin ripalaippauran (111) kummallakin puolella on paineentasausura (113).

13. Menetelmä sileän sisäseinämän omaavien ripa- 35 laippaputkien valmistamiseksi, jonka mukaan muotoutuvaa II 17 77405 massaa syötetään suulakehylsyn (4, 104) ja sydämen (8/ 9, 10; 108) välisestä rengaskanavasta (11, 109) muotoilutilaan (12, 110), joka on suulakehylsyn (4, 104) päädyn, kartio-maisesti laajenevan sydämen (9, 108) ja suulakehylsyn ja 5 sydämen ympäröivien, urilla (13, 111, 113) varustettujen liikkuvien muotoiluelimien (1, 2, 101, 102) rajoittama, tunnettu siitä, että rengaskanavasta (11, 109) syötettävän massan tilavuus aikayksikköä kohti säädetään keskimäärin vähintään yhtä suureksi kuin saman aikayksikön 10 kuluessa muodostuvan putken seinämän ja rengaskanavaa ohit tavien muotoiluelinten urien yhteenlaskettu täyttötilavuus (15) ja korkeintaan yhtä suureksi kuin saman aikayksikön kuluessa muodostuvan putken seinämän ja rengaskanavaa ohittavien muotoiluelinten (1, 2;101, 102) urien (13; 111, 15 113) yhteenlaskettu tilavuus.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan virtausnopeutta laitteen aksiaalisuunnassa ja säteittäisessä suunnassa säädetään säätämällä sydämen ja kokillien lämpötilojen suhdet- 20 ta.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa syötetään rengaskanavasta (11) kahtena samankeskisenä kerroksena (18,19), jotka ovat peräisin eri ekstruudereista. 18 77405