NO313274B1 - Biaksial strekking av plaströr - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av orienterte plastrør, og spesielt fremstilling av rør som har vært strukket (trukket) både i perife-risk og aksial retning for å orientere materialet i strekk-retningen og forbedre dets mekaniske egenskaper.

Internasjonal patentsøknad nr. WO 90/02644 beskriver én prosess for fremstilling av termoplastiske rør, f.eks. for uplastisert polyvinylklorid (uPVC) som har en orienterings-grad i periferiretningen som forbedrer egenskaper som motstand mot periferipåkjenninger, og gjør rørene spesielt egnet for overføring av vann under trykk. Prosessen beskrevet i denne patentsøknad omfatter:

(I) ekstrudering av et rør av plastmateriale,

(II) temperaturkondisjonering av det ekstruderte rør for å bringe det på en temperatur som er egnet for ekspansjon, (III) ekspandering av røret diametralt ved utøvelse av et innvendig trykk i røret, som ved sin nedstrømsende er avgrenset av en plugg som er oppblåsbar eller på annen måte ekspanderbar, for å opprettholde trykk i ekspansjonssonen, og (IV) kjøling av det ekspanderte rør for å opprettholde rørets diametralt ekspanderte konfigurasjon.

For å trekke røret gjennom denne prosesslinje er det anordnet en første avtreknings-trekkanordning nedstrøms av ekspansjons- og kjølesonene. Aksial trekning vil kunne utøves på produktet ved å drive nedstrøms-trekkanordningen med høyere avtrekningshastighet enn den første.

Det har vært foreslått andre prosesser hvor den diametrale ekspansjon oppnås ved å trekke røret over en kompakt dor. Foreliggende oppfinnelse er anvendelig også for slike prosesser.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

I en første utførelsesform tilveiebringer oppfinnelsen en kontinuerlig prosess for fremstilling av orienterte plastrør omfattende følgende trinn: ekstrudering, temperaturkondisjonering, diametral ekspansjon og kjøling, og er karakterisert ved det trinn å utøve aksial trekning i røret mellom første og andre avtrekningsanordning som er plassert foran ekspansjonstrinnet.

En andre utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringer en prosesslinje for kontinuerlig produksjon av orienterte plastrør, omfattende en ekstruder for å ekstrudere et rør, temperaturkondisjoneringsanordninger for å bringe røret på en temperatur egnet for ekspansjon, ekspansjonsanordninger for å bevirke diametral ekspansjon av det ekstruderte rør, og kjøleanordninger for å opprettholde rørets diametralt ekspanderte konfigurasjon, og er karakterisert ved at første og -andre avtrekningsanordninger er anbragt oppstrøms av ekspansjonsanordningene for å utøve aksial trekning i røret før den diametrale ekspansjon.

Uttrykket "avtrekningsanordning" som anvendt her skal forstås å henvise til anordninger som griper røret og styrer rørets aksiale hastighet.

Fortrinnsvis utøves den aksiale trekning før i det minste temperaturkondisjoneringstrinnet er fullført. Ved en foretrukken form utøves den aksiale trekning samtidig med i det minste en del av temperaturkondisjoneringstrinnet. Dette vil kunne oppnås ved å anbringe den første avtrekningsanordning oppstrøms (i forhold til rørets bevegelsesretning) av en temperaturkondisjoneringssone og å anbringe den andre avtrekningsanordning mellom temperaturkondisjo-nerings- og ekspansjonssonen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Ytterligere foretrukne utførelser vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyede tegninger, hvor

fig. 1 er et skjematisk riss av rørets fremstillings- og ekspansjonsprosess, og

fig. 2 er et skjematisk riss som viser en alternativ utførelse.

BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSER

På fig. 1 er plastrøret 1 fremstilt ved hjelp av en ekstruder 12 og innstilt på korrekt diameter ved hjelp av en kalibreringsanordning, så som en kalibreringshylse 13, i en primær kjølesprøytetank 14. Røret 10 trekkes fra ekstruderen av en første avtreknings-trekker 16.

Deretter fortsetter røret 10 til en temperaturkondisjoneringssone 18, hvor røret kommer i kontakt med et varmeover-føringsmedium, så som vann, for å oppnå en spesifikk temperaturprofil rundt rørveggen, ved hvilken den etterføl-gende diametrale ekspansjon av røret bevirker orientering av polymermolekylene hovedsakelig i omkretsretningen. Orienteringen resulterer i forbedrede fysiske egenskaper, spesielt øket motstand mot periferipåkjenninger. Røret går så inn i en ekspansjonssone 2 0 mellom et par plugger 24 og 2 6 som fastholdes inne i røret ved hjelp av et hjelperør 22, som bak er forbundet med en trykkhemmer (ikke vist) via ekstruderhodet.

Den første plugg 24, oppstrømspluggen i forhold til rørets 10 bevegelsesretning, er dimensjonert for å passe tett inn i det uekspanderte rør 10. En rekke styrehjul 25 som omgir røromkretsen skyver røret tett inn på pluggen 24, slik at det foreligger tilstrekkelig tetning til å opprettholde trykk i ekspansjonssonen.

Ved den viste utførelse styres styrehjulene slik at de bestemmer hastigheten røret mates inn i ekspansjonssonen med. Denne hastighet er høyere enn hastigheten av den første avtreknings-trekker 16, slik at det utøves en styrt grad av aksial trekning av røret 10 foran og/eller i temperaturkondisjoneringssonen. Ved alternative utførelser kan styrehjulene 25 være frittløpende, og en separat avtrekningsanordning, f.eks. lik avtreknings-trekkeren 16, kan tilføyes ved nedstrømsenden av temperaturkondisjoneringssonen, eller en avtrekningsanordning 36 kan erstatte hjulene 25 ved oppstrømsenden av ekspansjonssonen, hvor røret understøttes innvendig av oppstrømspluggen (se fig. 2) .

Å kunne oppnå styrt aksial trekning av rørveggen foran ekspansjonssonen medfører flere fordeler. For det første vil den tykkelsesreduksjon av rørveggen som opptrer på grunn av den aksiale trekning gjøre temperaturkondisjoner-ingen mer effektiv, slik at det vil kunne oppnås større temperaturjevnhet rundt rørveggen før ekspansjonen, og/eller det vil kunne anvendes en kortere temperatur-kondis joneringssone .

Tykkelsesreduksjonen av rørveggen før ekspansjonen reduserer de trykk og aksiale trykkbelastninger som kreves for den diametrale ekspansjon, og øker stabiliteten og evnen til styring av prosessen. Videre innmates materialet i ekspansjonssonen av den andre avtrekningsanordning med en innstilt hastighet, hvilket øker stabiliteten og styringen ytterligere.

Det vil forstås at de ovennevnte fordeler også gjelder en massiv dor eller andre anordninger for diametral ekspansjon, og at oppfinnelsen også er anvendelig ved slike prosesser. Den aksiale trekning vil også kunne anvendes for å orientere fibre og andre partikler (så som lang-strakte fyllstoffer) i rørveggen, enten i tillegg til eller som et alternativ til å tilveiebringe molekylorientering av polymermaterialet.

Nedstrømspluggen 26 er oppblåsbar slik at dens diameter vil kunne endres fra den uekspanderte tilstand til den ekspanderte tilstand for å starte prosessen. Pluggen 26 er tilstrekkelig blåst opp til å opprettholde trykk i ekspansjonssonen samtidig som den tillater noe av ekspansjons-fluidet å strømme forbi pluggen og smøre denne inne i røret som beveger seg. Hjelperøret 22 omfatter et par konsent-riske rør, hvorav ett fortsetter fremover for å føre oppblåsningsfluid, f.eks. luft, til nedstrømspluggen 26, og den andre fører ekspansjonsfluid, fortrinnsvis varmt vann, til oppstrømspluggen, som da føres inn i ekspansjonssonen via utløp 27.

Mellom de to plugger utsettes plastrøret 10 for ekspansjon i radial retning på grunn av det innvendige trykk, uten utvendig hemming. Mot ekspansjonssonens nedstrømsende er det anordnet en kalibreringshylse 32. Denne etterfølges av en siste avtreknings-trekker 34, som vil kunne innstilles på en høyere hastighet enn den andre avtrekningsanordning 25, hvis det er ønskelig å oppnå ytterligere aksial orientering av røret i ekspansjonssonen, og skjæreutstyr (ikke vist) . I praksis vil en viss aksial orientering av røret vanligvis tilveiebringes i ekspansjonssonen på grunn av den aksiale kraft som utøves på det ekspanderte rør 32 av den siste trekker 34. Den aksiale kraft kreves for å motvirke den aksiale kraft som utøves på røret i motsatt retning av ekspansjonsfluidtrykket i ekspansjonssonen 20. Den midlere aksiale trekning av røret over hele prosess-linjen fikseres ved forholdene mellom den første og den siste avtreknings-trekker. Aksial trekning vil kunne utøves både i selve ekspansjonssonen og i før-ekspansjonssonen mellom den første avtrekker 16 og de drevne hjul 25. Hovedsakelig utøves ingen aksial trekning etter ekspansjonssonen, da røret er blitt kjølt. Således vil alltid summen av den aksiale trekning som utøves i ekspansjonssonen og før-ekspansjonssonen være lik avtrekningsforholdet mellom den første og den siste avtrekker og derfor konstant.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det mulig å oppnå direkte styring av hvor meget aksial trekning som finner sted i hver sone. Oppfinnerne har funnet at dette er viktig både for produktkonsistensen og for driften av selve prosessen.

Mens spesielle utførelser av oppfinnelsen er beskrevet, vil det være klart for fagfolk at foreliggende oppfinnelse vil kunne utføres på andre spesifikke måter uten å avvike fra dens hovedkarakteristika. De foreliggende utførelser og eksempler må derfor i ethvert henseende anses som illustre-rende og ikke begrensende, idet oppfinnelsens ramme snarere er angitt ved de vedføyede krav enn den foregående beskrivelse, og alle endringer som ligger innenfor kravenes innhold og likeverdighetsområde derfor er ment å skulle omfattes av disse.

Claims (11)

1. Kontinuerlig prosess for å fremstille orienterte plastrør omfattende følgende trinn: ekstrudering, tempera-turkondis jonering, diametral ekspansjon og kjøling, karakterisert ved det trinn å utøve aksial trekning av røret mellom første og andre avtrekningsanordninger som er anbragt oppstrøms av ekspansjonstrinnet.

2. Prosess ifølge krav 1, karakterisert ved at den aksiale trekning utøves før i det minste fullfø-relsen av temperaturkondisjoneringstrinnet.

3. Prosess ifølge krav 2, karakterisert ved at den aksiale trekning utøves samtidig med i det minste en del av temperaturkondisjoneringstrinnet.

4. Prosess ifølge krav 1, karakterisert ved at temperaturkondisjoneringstrinnet finner sted i en temperaturkondisjoneringssone, avtrekningsanordningen er anordnet oppstrøms av temperaturkondisjoneringssonen og den andre avtrekningsanordning er anbragt mellom temperaturkon-dis joneringssonen og ekspansjonssonen.

5. Prosess ifølge krav 4, karakterisert ved at røret understøttes innvendig i området for den andre avtrekningsanordning.

6. Prosess ifølge krav 1, som videre omfatter å utøve ytterligere aksial trekning mellom den andre avtrekningsanordning og ytterligere avtrekningsanordninger anbragt nedstrøms av ekspansjons- og kjøletrinnene.

7. Prosess ifølge krav l, karakterisert ved at ekspansjonen utøves ved hjelp av innvendig fluidtrykk som opprettholdes mellom oppstrøms- og nedstrømspluggene som er anordnet i røret.

8. Prosess ifølge krav 7, karakterisert ved at nedstrømspluggen kan ekspanderes diametralt.

9. Prosess ifølge krav 7, karakterisert ved at nedstrømspluggen tilveiebringer innvendig understøt-telse av en del av røret som står i kontakt med den andre avtrekningsanordning.

10. Prosesslinje for kontinuerlig fremstilling av orienterte plastrør, omfattende en ekstruder for å ekstrudere et rør, temperaturkondisjoneringsanordninger for å bringe røret på en temperatur egnet for ekspansjon, ekspansjonsanordninger for å bevirke diametral ekspansjon av det ekstruderte rør, og kjøleanordninger for å opprettholde rørets diametralt ekspanderte konfigurasjon, karakterisert ved at første og andre avtrekningsanordninger som er anbragt oppstrøms av den diametrale ekspansjonsanordning bevirker aksial trekning av røret før den diametrale ekspansjon.

11. Prosesslinje ifølge krav 10, som videre omfatter ytterligere avtrekningsanordninger som er anordnet nedstrøms av ekspansjons- og kjøleanordningene for å bevirke ytterligere aksial trekning av røret.