PL112756B1 - Method of and apparatus for manufacturing articles of thermoplastic cross linked polymeric materials - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pro¬ duktów, z ..materialu termoplastycznego, stanowiacego Sproszkowana mieszanine materialu termoplastycznego oraz 65 4 czynnika sieciujacego. Sposób przeprowadza sie przez za¬ geszczanie sproszkowanej mieszaniny przez wywieranie cisnienia, powodujacego jej wprowadzenie i przesuwanie w ogrzewanej matrycy, w której przez wytworzenie cisnie¬ nia zorientowanego zgodnie z osia matrycy, tworzy sie strefe spiekania mieszaniny i charakterystyczny jest przez, to, ze matryce w strefie spiekania- poddaje sie ogrzewaniu w temperaturze nizszej od temperatury, przy której rozklad czynnika sieciujacego staje sie wyczuwalny, a proces siecio¬ wania uformowanego materialu przeprowadza sie w strefie sieciowania znajdujacej sie za matryca przez przemiesz¬ czanie pólproduktu w kapieli stopionej soli, której tempera¬ tura powoduje rozklad czynnika sieciujacego.W sposobie wedlug wynalazku proces przebiega w trzech fazach, stosuje sie pierwsza faze wstepnego formowania sproszkowanej mieszaniny, ca zapewnia bezposrednie, bardzo korzystne wprowadzenie mieszaniny do matrycy, druga faze wlasciwego formowania przez spiekanie oraz wyraznie oddzielona trzecia faze sieciowania.Pojecie spiekania obejmuje proces zageszczania i stapia¬ nia ziaren mieszaniny w celu uzyskania produktu zwartego.Wykorzystanie kapieli stopionej soli do przeprowadzenia reakcji sieciowania ma te zalete, ze po zzelowaniu produkt przesuwa sie swobodnie w strefie sieciowania, przy czym wymiana cieplna zapewniona jest przez kapiel, a produkt podczas sieciowania nie ociera sie o sciany zadnego kanalu, gdyz wystarczy zwykle prowadzenie mechaniczne, nie istnieje wiec ryzyko zastoju materialu. Prowadzerie takie, w przypadku wytwarzania rury, uzyskuje sie przez jej liniowy styk z powierzchnia toroidalna pierscieni zamonto¬ wanych w zbiorniku z kapiela i poddawanych smarowaniu przez te ciecz.Dla zapewnienia odpowiedniego kalibrowania produktu, korzystnie w strefie wejsciowej kapieli, zamontowane jest urzadzenie ksztaltujace, którego przekrój uzytkowy moze byc staly lub zmienny. W przypadku wytwarzania rury, jej wewnetrzna srednica malejaca przed urzadzeniem ksztaltu¬ jacym moze byc utrzymana w zadanych tolerancjach przez wprowadzenie gazu obojetnego, takiego jak na przyklad azot, wtryskiwanego do wnetrza rury.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku do produktów z pc lietylenu o duzej gestosci, nie wystepuja zadne napreze¬ nia styczne podczas sieciowania co umozliwia otrzymanie optymalnych wlasciwoscL-produktu. Wydluzenie calkowite próbek poddanych testom wynosilo 400—500%. Wyniki te sa niezalezne od czasu jaki uplynal od rozpoczecia pro¬ dukcji przez urzadzenie, gdyz w strefie sieciowania nie . powstawal zaden osad mogacy obnizyc jakosc produktu.Mozna wiec prowadzic produkcje ciagla na skale prze¬ myslowa, poniewaz wyeliminowana zostala koniecznosc czestej wymiany elementów uszkodzonych przez osady powierzchniowe, co stanowilo niedogodnosc znanych sposobów.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w pro¬ dukcji rur i ksztaltowników, a takze w tworzeniu powlok kabli lub powlok arrnatur metalowych,.Przez rozciaganie rozumie sie nie tylko wydluzenie, lecz. takze wszelkie formowanie przez przeciaganie wzdluzne uzyskane zwlaszcza przy uzyciu matrycy, lub pod wplywem dzialania cieczy pod cisnieniem, badz wewnatrz formy, badz bez formy.W jednym urzadzeniu mozna wiec wytwarzac rury o róznych srednicach, przy stalych wydajnosciach czaso¬ wych, bez wzgledu na srednice rur, mozna takze wytwarzac v zlacza, ksztaltowniki, elementy do karoserii samochodo-112 756 5 wych, naczynia, opakowania/plyty faliste lub ksztaltowa¬ ne itd.Przedmiotem wynalazku jest takze urzadzenie do prowa¬ dzenia sposobu zawierajace ogrzewana matryce do formo¬ wania i spiekania, trzon umieszczony wewnatrz matrycy 5 zapewniajacy we wspólpracy z matryca utworzenie prze¬ strzeni pierscieniowej oraz srodki do wywierania, wzdluz osi matrycy, cisnienia na sproszkowana mieszanine w celu wstepnego uformowania tej mieszaniny przez sprasowanie ~ i przesuwania tej mieszaniny przez matryce, cnarakterys- 10 tyczne tym, ze za matryca stanowiaca strefe spiekania znaj¬ duje sie zbiornik mieszczacy kapiel ze stopionej soli do sieciowania pólproduktu spieczonego wychodzacego z ma¬ trycy.* Urzadzenie wedlug wynalazku moze równiez zawierac 15 mjgdzy wyjsciem matrycy a zbiornikiem sieciujacym, srodki do rozciagania uformowanego materialu.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1A przedstawia w przekroju górna czesc urzadzenia do wytwarzania rur 20 z usieciowanego polietylenu o duzej gestosci, fig. IB — dolna czesc tego urzadzenia, fig. 2 — inne wykonanie ukladu ksztaltujacego stosowanego w czesci urzadzenia przedstawionej na fig. IB, w przekroju osiowym, fig. 3 — szczegól ukladu ksztaltujacego z fig. 2, w przekroju wzdluz 25 linii 3—3, fig. 4 — jeszcze inne wykonanie ukladu ksztaltu¬ jacego stosowanego w czesci urzadzenia przedstawionej na fig. IB, w przekroju osiowym, fig. 5 ¦— inne wykonanie wylotu zbiornika przedstawionego na fig. IB zawierajacego kapiel soli do sieciowania, fig. 6 — schemat urzadzenia 30 zawierajacego srodki do rozciagania rur, fig. 7 — srodki do rozciagania rur i do sieciowania stosowane w urzadzeniu z fig. 6, w przekroju poprzecznym.Urzadzenie, którego górna czesc A- jest przedstawiona na fig. 1A zawiera sproszkowany polietylen oraz czynnik 35 sieciujacy uformowany w ksztalt rury i podlegajacy spie¬ kaniu, a w czesci dolnej poziomej B urzadzenia, przed¬ stawionej na fig. IB dokonuje sie sieciowanie materialu.Czesc A urzadzenia o pionowej osi X-X, zawiera pozioma podstawe 1 spoczywajaca na wspornikach 2 i stanowiaca 40 oparcie dla matrycy 4 ustawionej w osi X-X,-zaopatrzonej w stope 5 dociskana przez wystepy nagwintowanych pretów 6 i zamocowana do podstawy 1 za pomoca nakretek 7.Matryca 4 sklada sie z cylindrycznego korpusu 8, w którym wykonany jest otwór 9 wspólosiowy z otworem srodkowym 45 3 podstawy 1, matryca 4 posiada kanal cyrkulacyjny oleju grzejnego 8a. Górny koniec matrycy 4 zaopatrzony jest w kolnierz 10, przez który przechodza prety 6 i którego górna powierzchnia podtrzymuje zasobnik zasilajacy 11, chlodzony przez kanal wody chlodzacej 12. Srednica roz- 50 warcia zasobnika 11 przy jego podstawie odpowiada sred¬ nicy otworu 9. Miedzy zasobnikiem 11 a kolnierzem 10 umieszczony jest wieniec metalowy Ha, nie podlegajacy ani ogrzewaniu ani chlodzeniu, a którego powierzchnie stykowe sa uformowane w sposób ograniczajacy przewód- 55 nictwo ciepla. Do ^stopy 5 matrycy 4, wewnatrz otworu 3 podstawy 1 przylega pionowo druga matryca 13 wspól¬ osiowa z matryca 4 utrzymywana w miejscu przez dolna wspórcza plyte 14 przymocowana za pomoca nagwintowa¬ nych pretów6. "~ 60 Plyta 14 posiada otwór 15 o srednicy wiekszej od srednicy otworu matrycy 13. Uklad tak utworzony od podstawy zasobnika 11 az do otworu 15 plyty wsporczej 14, tworzy cylindryczny, prostoliniowy kanaL Matryca 13 jest równiez wyposazona w pierscieniowe srodki grzewcze, utworzone e5~ 6 na przyklad przez umieszczone na zewnatrz oporniki elek¬ tryczne 17.Na podstawie 1, na zewnatrz matrycy 4, oparte sa dwa cylindry silowników 18 i 19 zawierajace tloki 20, 21 z tlo- czyskami 22, 23, do których przymocowana jest plyta pozioma 24 dokrecona za pomoca nakretek 25, 26. Plyta 24 przesuwa sie slizgowo wzdluz pretów 6 i w swym Srodku ma cylindryczny otwór 27 przedluzony wewnatrz piono¬ wego wystepu pierscieniowego 28 plyty 24, chlodzonego w poblizu plyty 24 przez kanal 29 przeplywu wody. Wystep 28 stanowi tlok wspólpracujacy z wycinkiem cylindrycznym 36 utworzonym przez dolna krawedz otworu wienca Ha i przez górna czesc otworu 9 matrycy 4.Górne konce pretów 6, nad plyta 24, stanowia oparcie dla plytki wsporczej 30, na której z kolei opiera sie cylinder silownika 31 zawierajacy tlok 32 polaczony od dolu z trzpie¬ niem pionowym 33 wprowadzonym slizgowo w otwór 27 wystepu-tloka 28 i prowadzony dodatkowo przez plytke wspórcza 30 oraz przez polaczona z nim plytke pozioma 34 przesuwna slizgowo wzdluz pretów 6. Trzpien 33 prze¬ suwa sie wewnatrz matrycy 4 oraz matrycy 13, przy czym górny zwrotny punkt dolnego konca trzpienia 33 usytuowa¬ ny jest w przyblizeniu na poziomie dolnego konca matrycy 13. Trzpien 33 zaopatrzony jest równiez w element grzejny 35, w postaci kanalu olejowego lub rezystora elektrycznego.Urzadzenie posiada zbiornik dozujacy 37 polaczony z zasobnikiem 11 przez gardziel zasypowa 38 zapewniajaca podawanie sproszkowanej mieszaniny do przestrzeni za¬ wartej miedzy trzpieniem 33 a matryca 4. Przewód chlo¬ dzacy 12 zasobnika 11 zapobiega osiagnieciu przez poli¬ etylen temperatury topnienia, w której staje sie spójny, bez wzgledu na czas przebywania polietylenu w zasobniku 11. Strefa chlodzona jest bowiem strefa wstepnego for¬ mowania. W strefie tej mieszanina musi pozostac w postaci sproszkowanej aby nastepnie mogla byc uformowana w rure pod wplywem zageszczenia powodowanego przez tlok 28 w czesci cylindrycznej 36 utworzonej powyzej matrycy 4 i/lub w strefie wejsciowej matrycy4. . , .Przed rozpoczeciem cyklu pracy, tlok 28 oraz trzpien 33 wraz z tlokiem 32 zajmuja polozenie górne. Tlok 32 silow¬ nika 31 nie podlega zadnemu naciskowi. Dzialanie silow¬ ników 18 i 19 powoduje obnizenie tloka 28, który przechodzi przez sproszkowana mieszanine znajdujaca sie w zasobniku 11 i utrzymywana przez kanal chlodzacy 12 w temperaturze otoczenia. Dalsze obnizenie tloka 28 powoduje zageszcze¬ nie mieszaniny w przestrzeni cylindrycznej 36. Do za¬ geszczenia mieszaniny niezbedne jest cisnienie rzedu 1 000 barów. Mieszanina, która ulega jednoczesnie ufor¬ mowaniu i zageszczeniu, przesuwa sie nastepnie do ma¬ trycy 4.Pod wplywem, sily pociagajacej materialu, trzpien 33 zostaje jednoczesnie obnizony, w matrycy 4 material podlega wzrostowi temperatury wytworzonemu przez jej element grzejny 8a oraz element grzejny 35 trzpienia 33.Temperatura jest wyregulowana tak, ze powoduje topnie¬ nie materialu, lecz pozostaje nizsza od temperatury w której staje sie wyczuwalny rozklad czynnika sieciujacego. Sto¬ suje sie temperature rzedu 150—180°C. Gdy tlok 28 osiagnie swój dolny punkt zwrotny, cisnienie wywierane na tloki 20 i 21 silowników 18,19 ulega zmniejszeniu i pod¬ czas gdy tlok 28 pozostaje w swym dolnym polozeniu, trzpien 33 wraca do polozenia górnego pod wplywem dzia¬ lania tloka 32. Po osiagnieciu przez trzpien 33 górnego polozenia, tlok 28 zostaje pociagniety do góry i rozpoczyna sie nowy cykl.112 756 7 Matryca 4 stanowi wiec strefe spiekania, z której ma¬ terial w wyniku obnizania sie tloka 28 wzdluz trzpienia 33 jest przepychany do matrycy 13, w której utrzymana jest taka'sama temperatura i z której material odprowadzony jest w postaci pólproduktu. Po wyjsciu z matrycy 13, ma¬ terial jest skokowo przepychany przez dalsze ruchy tloka 28 do przestrzeni stanowiacej powloke 15a, na przyklad majaca postac mieszka, w której utrzymywana jest tempe¬ ratura w przyblizeniu taka sama jak poprzednio, lub ewen¬ tualnie nieco podwyzszona. Powloka 15a stanowi strefe przejsciowa, w której pólprodukt, swobodny w stosunku do scian powloki, moze ulegac odksztalceniom bocznym, absorbujacym nierównosci wynikajace ze skokowego prze¬ suwu, przy wystepowaniu ciaglej sily popychajacej wy¬ wieranej w kierunku czesci poziomej B stanowiacej strefe sieciowania.Czesc B uizadzenia stanowi poziomy zbiornik 41 zam¬ kniety, korzystnie cylindryczny, przedzielony wzdluz dwiema pionowymi przegrodami 42, .43, zawierajacy kapiel 44 stopionej soli i ogrzewany na przyKlad przez oporniki elektryczne 46 do temperatury umozliwiajacej sieciowanie, to jest do temperatury powyzej 200°C. Do przedniego przedzialu 47 zbiornika 41 doprowadzony jest przewód stanowiacy zlacze 48, którego górny szerszy koniec jest przymocowany do zbiornika, a drugi koniec o nieco mniej¬ szej srednicy wewnetrznej, odpowiadajacej zewnetrznej srednicy rury poddawanej usieciowaniu, jest przymocowany do wejscia ciagadla ksztaltujacego 49 przytwierdzonego do scian zbiornika 41 za pomoca elementów mocujacych 51.Rura, po spieczeniu, wprowadzona jest z pewnym luzem do otworu wejsciowego zlacza 48 o zmniejszajacym sie przekroju, a nastepnie po zmianie kierunku o 90°, do cylindrycznego otworu 52 ciagadla ksztaltujacego 49, które zapewnia jednolitosc przekroju i powierzchni rury poddawanej jednoczesnie rozpoczynajacemu sie siecio¬ waniu, przynajmniej w swej czesci obwodowej zewnetrznej.Rura przesuwana jest nastepnie przez dwa dalsze prze¬ dzialy 53, 54 zbiornika 41 w których zakonczony zostaje proces sieciowania i w których'rura prowadzona jest przez pierscienie 56 polaczone ze scianami zbiornika 41 wspor¬ nikami 57, przy czym wewnetrzny otwór 55 pierscieni 56 . ma ksztalt toroidalny zapewniajacy slizgowy i prostoliniowy styk z rura. Usieciowana rura wyprowadzona jest ze zbior¬ nika 41 poprzez scianke koncowa 58 zaopatrzona w szczel¬ ny wymienny pierscien 59.Do kalibrowania rury zanurzonej w kapieli 44 przyczynia sie równiez cisnienie wewnatrz rury gazu, wprowadzone przez przewód 61 za posrednictwem osiowego kanalu-62 wykonanego w trzpieniu 33. Jako gaz stosuje sie korzystnie azot.Stopiona sól stanowiaca kapiel 44 sklada sie korzystnie z eutektycznej mieszaniny o nastepujacym skladzie: 53 czesci wagowo K N03, 40 czesci wagowo Na N02, 7 czesci wagowo Na N03.Podzial zbiornika 41 na przedzialy umozliwia utrzymanie w nich róznych temperatur. Temperatura w przedziale 47 zawierajacym ciagadlo ksztaltujace 49 jest zwykle wyzsza, na przyklad 250—300 °C, tak aby uzyskac szybka prze¬ miane materialu W strefie obwodowej rury. W pozostalych przedzialach 53 i 54 temperatura jest nizsza, na przyklad nie przekracza 250 °C dla unikniecia termicznego rozkladu produktu.Przy obróbce rury przykladowo o grubosci 3 mm, dlugosc zbiornika 41 wynosi okolo 2 m, przy predkosci przesuwu rury 150 m/godz. 8 Za zbiornikiem 41 znajduje sie urzadzenie 63 przed¬ stawione na fig. IB tylko czesciowo, skladajace sie z dwóch ruchomych gasienic stycznych z usieciowana rura i wy¬ wierajacych na nia stala sile naciagajaca. 5 Mozna zastosowac takze dodatkowe ciagadlo ksztaltujace usytuowane miedzy urzadzeniem naciagowym 63 a zbior¬ nikiem 41.Zgodnie z wynalazkiem zostaly wykonane zadawalajace próby zastosowania, jako materialu termoplastycznego, 10 polietylenu o duzej gestosci, o masie czasteczkowej 300.000— —500.000, znanego pod nazwa Manolene 56020 o gestosci 0,956 i o wskazniku lepkosci 2 pod obciazeniem 20 kg/cm2.Do materialu tego wprowadzono dodatki zawierajace prócz nadtlenku organicznego, barwniki, srodki przeciw- 15 utleniajace, srodki odporne na promienie ultrafioletowe, srodki smarujace, przy czym wszystkie te dodatki sa zna¬ nymi produktami stosowanymi w przemysle obróbki ma¬ terialów plastycznych.Jako czynnik sieciujacy zastosowano zwiazek katalityczny 20 zawierajacy 0,5% nadtlenku dwutertiobutylu, znany pod nazwa. Trigonox B. W próbach tych stosowano czestotli¬ wosc — 70 uderzen tloka na minute, przy czym przy kazdym calkowitym skoku tloka, wynoszacym 40 mm, dlugosc wytworzonej rury wynosila okolo 20 mm, a przesuw trzpie- 25 nia wynosil 20—25 mm.Wykonano równiez dalsze próby, podczas których mie¬ rzono wydluzenie zgodnie z norma francuska NF T 51 034, miedzy dwoma reperami znormalizowanej próbki za po¬ moca tensometru, stosujac predkosc ciagnienia 100 mm/mnu 30 Wyniki prób rozciagania, pokazujace charakterystyki me¬ chaniczne zmierzone na rurze, w zaleznosci od dlugosci wytlaczanej i oddajace srednia wartosc dla 5 próbek, przed¬ stawione sa w tablicy I.Tablica I Dlugosc wytla¬ czana (m) Naprezenie grani¬ cy plyniecia (Kg/ /cm2) Naprezenie rozer¬ wania (Kg/cm2) Wydluzenie cal¬ kowite (%) Cisnienie powo¬ dujace pekniecie próbek (bary) 100 180 300 520 55 500 184 280 490 52 1000 170 290 460 57 1500 190 270 500 50 2000 182 280 470 52 Na fig. 2 i 3 przedstawiono inne wykonanie ciagadla ksztaltujacego stosowanego zamiast ciagadla 49 przed¬ stawionego na fig. IB. Ciagadlo utworzone jest z kilku 55 zespolów 64, 65, 66 krazków profilujacych 67 o wkleslym przekroju, nadajacych rurze przekrój stopniowo malejacy.Dla doprowadzenia do zmniejszenia srednicy rury mozna równiez stosowac w urzadzeniu ciagadlo takie jak przed¬ stawiono na fig. 4, utworzone przez szereg pierscieni 60 ksztaltujacych 68a, 68b, charakteryzujacych sie cylindrycz¬ nym otworem o zmiennej srednicy. Pierscienie te wykonane z teflonu lub z polerowanej stali oddzielone sa od siebie rozporkami 69 i utrzymywane w odpowiednim polozeniu przez srodki dociskowe 70, uzupelnione ewentualnie nie 65. przedstawionymi na rysunku srodkami regulacji luzu.112756 9 Na fig. 5 przedstawiono jak produkt koncowy w postaci na przyklad nie zamknietego ksztaltownika wyprowadzany jest ze zbiornika 41 nie przez pierscien uszczelniajacy, lecz przez górny otwór 71 w zbiorniku 41. Do otworu 71 produkt doprowadzany jest za posrednictwem wygietej 5 prowadnicy 72.W przypadku obróbki produktu o ksztalcie nie rurowym, trzpien 33 przedstawiony na fig. 1A jest wyeliminowany z urzadzenia. W przypadku powlekania kabla lub armatury metalowej, kabel lub armatura sa wprowadzone na miejsce 10 trzpienia 33.W schemacie przedstawionym na fig. 6 pokajano za¬ stosowanie urzadzenia formujacego-ksztaltujacego 101 od¬ powiadajacego czesci A z fig. 1A wytwarzajacego pólpro¬ dukt 102 z predkoscia vi, pólprodukt ten przechodzi 15 nastepnie przez zbiornik 103, w którym poddany zostaje procesom rozciagania, a nastepnie sieciowania, po czym przesuwany jest kolejnp przez pociagowa ciagarke 104 z predkoscia v2 wyzsza od predkosci vi, do kapieli chlo¬ dzacej 105 i z ta sama predkoscia v2 lub w przyblizeniu 20 równa — do pociagowej ciagarki 106, a nastepnie do na- wijarki107. - ' .' Na fig. ,7 przedstawiono pólprodukt 102 który wysuwa sie przez otwór 15 w dolnej plycie wsporczej 14 z urzadzenia formujacego 101, po czym przesuwany jest do. zespolu 25 eliminujacego 'skutki pracy skokowej wynikajace z nie¬ ciaglosci przesuwu pólproduktu, a nastepnie w sposób ciagly do zbiornika 103. W zespole tym pólprodukt 102 podlega zmianie kierunku wokól rowkowanego krazka 108 zamontowanego luzno w strzemieniu 109 zamocowanym 30 obrotowo na osi 110 przytwierdzonej do wspornika 111.Rowek krazka 108 ma glebokosc co najmniej równa pro¬ mieniowi pólproduktu 102.Pólprodukt 102 przemieszczany jest nastepnie' przez krazek pociagowy 112 równiez zaopatrzony w rowek, po- 35 laczony za posrednictwem wariatora predkosci 113 (prze¬ kladni zmianowej) z silnikiem elektrycznym 114 przed¬ stawionym na rysunku Schematycznie. Pólprodukt ulega nowej zmianie kierunku i jest doprowadzony do zbiornika rozciagania i sieciowania 103. Zbiornik ten zawiera taka 40 sama mieszanine stopionych soli jak zbiornik 41 z fig. IB, rozmieszczona w dwóch przedzialach, w przedziale roz¬ ciagania 115 oraz w przedziale sieciowania 116, oddzielo¬ nych przepona 117 z otworem 118 przez który przechodzi pólprodukt102. 45 Wewnatrz zbiornika 103, w przedziale 115, zamonto¬ wane jest kilka krazków profilujacych 121a, 121b, 121c, 121d, których przekrój odpowiada geometrii produktu poddawanego rozciaganiu, przy czym krazki te polaczone sa z listwa manewrowa 119 uruchamiana przegubowymi 50 dzwigniami 120a i 120b. Przedzial sieciowania 116 wypo¬ sazony jest w krazki przytrzymujace 122. W razie potrzeby, krazki profilujace mozna zastapic innymi odpowiednimi elementami profilujacymi. Ilosc kompletów krazków lub elementów profilujacych zmieniana jest w zaleznosci od 55 zadanego stopnia rozciagniecia. Krazki przytrzymujace mozna zastapic innym ukladem prowadzacym i podtrzy¬ mujacym, takinr jak rynny, pierscienie itd.Po przejsciu przez zbiornik 103, pólprodukt 102 pociaga¬ ny fest przez ciagarke 104 znanego typu, na przyklad przez 60 urzadzenie tasmowe poruszane z predkoscia v2 przez zespól skladajacy sie z silnika 114a i wariatora predkosci 113a, po czym rura doprowadzona jest do zbiornika chlo¬ dzacego 105 a nastepnie do nawijarki 107, po ewentualnym przejsciu przez dodatkowa ciagarke 106, tego samego typu 65 10 co ciagarka 104, która obraca fie 2 predkoscia równa lub przyblizona do predkosci v2. Ciagarka 106 przeznaczona jest do ulatwienia nawijania rury i nie sluzy do zmniej¬ szania jej przekroju.Pólprodukt 102 odprowadzony jest z urzadzenia ksztal¬ tujacego 101 ruchem nieciaglym, posuwistym, przy czym czas zatrzymania odpowiada czasowi niezbednemu do podniesienia trzpienia formujacego, po czym pólprodukt pociagany jest w sposób ciagly do pozostalych instalacji, za pomoca krazka napedowego 112 o predkosci liniowej vi.Przechyl swobodnego wokól osi 110 krazka 108 kompen¬ suje niedokladnosci powstale podczas zatrzymania pól¬ produktu. Srednica pólproduktu osiaga w tym momencie wartosc dl i jest utrzymywana dzieki cisnieniu gazu pa¬ nujacemu wewnatrz rury, które zapobiega zgnieceniu jej scian.Pólprodukt o srednicy dl wprowadzony zostaje z pred¬ koscia vi do przedzialu rozciagania 115. Wskutek dzialania ciagarki 104 z predkoscia liniowa v2 wyzsza, od predkosci vi pólprodukt ulega wzdluznemu rozciaganiu. Srednica rury ulega wówczas z chwila dotarcia do pierwszego kompletu krazków 121a zmniejszeniu do wartosci dli nieco mniej¬ szej od dl, £rzy czym jej srednica przy wyjsciu z przedzialu 115 osiaga wartosc d2 nieco mniejsza od dl w wyniku wy¬ dluzenia. Krazki profilujace 121a-121d podtrzymuja pól¬ produkt zanim nastapilo usieciowanie. W przedziale roz¬ ciagania 115 dobiera sie temperature zapewniajaca rozpo¬ czecie dzialania katalizatora. Temperatura ta jest w przy¬ blizeniu równa temperaturze formowania w czesci formu¬ jacej urzadzenia na przyklad rzedu 160—190°C. s W otworze 118 przepony 117, pólprodukt wykazuje charakterystyki wymiarowe, srednice, grubosc, jednokladne w stosunku do charakterystyk przy wejsciu do przedzialu rozciagania 115. Pólprodukt 102 zostaje nastepnie wprowa¬ dzony do przedzialu sieciowania 116, w którym temperatura osiaga wartosci powyzej 200 °C korzystnie w granicach 220—250 °C. Rozklad katalizatora powoduje wówczas usieciowanie materialu i zjawisko rozciagania zostaje za¬ trzymane w wyniku usieciowania.Umiejscowienie przepony 117 w zbiorniku 103 jest za¬ lezne od zadanej srednicy rury przy wyjsciu z przedzialu sieciowania 116, przy czym srednica ta okreslona jest przez stosunek predkosci v2/vl. Podobnie, poszczególne krazki 121a, 121b, 121c, 121d sa dobierane odpowiednio do za¬ planowanego profilu gotowego produktu, w przypadku gdy profil ten jest rózny od profilu pólproduktu 102 od¬ prowadzanego z czesci formujacej urzadzenia.W przypadku gdy zaplanowany profil rury pozostaje profilem gladkiej rury pólproduktu 102, krazki 121a, 12Ib, 121c, 121d nie pelnia juz roli kalibrujacej ani profilujacej lecz sluza jedynie jako elementy wsporcze i prowadzace, elementy te moga byc zastapione innymi odpowiednimi srodkami. W kazdym przypadku natomiast, krazki 122 stanowiace wylacznie elementy wsporcze i prowadzace podczas procesu sieciowania moga byc zastapione przez odpowiednie srodki wsporcze i prowadzace. Po wyjsciu ze zbiornika 10$ i po przejsciu przez ciagarke 104, rura ulega ochlodzeniu w zbiorniku 105 zawierajacym na przy¬ klad wode, po czym jest pociagana przez ciagarke 106, a nastepnie nawijana na nawijarke 107. 1 Jako znakomita wlasciwosc tak rozciagnietego produktu podkresla sie stalosc wymiarów oraz calkowita niepowra- calnosc odksztalcen.Ksztaltownik na przyklad z polietylenu, rozciagniety czterokrotnie w przedziale rozciagania 115, a nastepnie112 756 11 usieciowany w przedziale sieciowania 116 nie ulega zad¬ nemu powrotowi poodksztalceniowemu oprócz powrotu termicznego. Usieciowanie blokuje jedne lancuchy w sto¬ sunku do innych, pozostalych. Usieciowany produkt jest dwójlomny i staly w swych rozmiarach powyzej i ponizej temperatiiry topnienia krystalitów polietylenu.Natomiast, ten sam ksztaltownik rozciagniety cztero¬ krotnie w przedziale 115, nastepnie ochlodzony ale nie- usieciowany odzyskuje swe wymiary pierwotne z chwila ponownego ogrzania go do temperatury okolo 140 °C, to jest wyzszej od temperatury topnienia polietylenu.Przyklady wytwarzania rur w urzadzeniu wejdlug wyko¬ nania przedstawionego na fig. 6 i 7.Przykladl. Do wytworzenia rury w opisanych wyzej warunkach uzyto polietylenu o duzej gestosci, o masie czasteczkowej wynoszacej 300 000—5Ó0 000, takiego jak produkt nazywany Monolene 56 020, przy czym wprowa¬ dzono dodatki zawierajace, prócz czynników stabilizujacych i barwiacych znanego typu, czynnik sieciujacy w postaci 2,5-dwumetylo-2,5-(dwutertiobutylo-peroksy)-3-heksyny, znany jako Luperox 130. W tablicy II przedstawiono para¬ metry prowadzonego procesu dla róznych srednic, pe- czawszy od srednicy pólproduktu dl = 27,5 mm. 10 15 20 12 Wskaznik usieciowania wynosil 87% zarówno na po¬ czatku jak i na koncu rury, a powrót poodksztalceniowy przy temperaturze 120°C, mierzony zgodnie z norma NF T 54 021, wynosil 4%. Powrót poodksztalceniowy przy temperaturze 160°C mierzony, wedlug tej samej normy wynosil 6%.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w przy¬ padku poliolefin podatnych na usieciowanie przez nad¬ tlenki, zwlaszcza i korzystnie w przypadku produktów o duzym ciezarze czasteczkowym.Sposób wedlug wynalazku znajduje równiez zastoso¬ wanie w przypadku polietylenu o malej gestosci, usiecio- wanego^)rzez dodatek nadtlenku.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania produktów z materialu termo¬ plastycznego sieciowanego, stanowiacego mieszanine sprosz¬ kowana zawierajaca material termoplastyczny o duzej gestosci oraz czynnik sieciujacy, w którym przeprowadza sie zageszczanie sproszkowanej mieszaniny przez wywiera¬ nie cisnienia powodujacego jej wprowadzanie i przesuwa¬ nie w ogrzewanej matrycy, w której przez wywieranie Tablica II £ •e Q* V Z 1 2 3 ' 4 *4 1 *o KO 9 i ' £ m/h 35,4 35,4 35,4 . 35,4 III P^| *S *S m/h 8 * H kg/h 3 -3 °C a « _ 2 .2 I fal iii.A 9 fi i &•§ 1 S -O N » N W mm . a 13 Q 08 ! ! mm Q g/m 140 140 180 210 9,1 9,1 9,1 9,1 185 180 175 1.75 220 220 230 240 18 17 16,5 15,4 17,30 16,68 15 1450 1,03 1,02 0,90 0,90 60,6 54 48 41,6 Sredrfica d3 jest nieco niniejsza od srednicy d2, co nie jest wynikiem rozciagania lecz wynika po prostu z powrotu poodksztalceniowego na skutek ochlodzenia po wyjsciu próbki z kapieli soli w zbiorniku 103. * Przyklad II. Przeprowadzono dalsze próby stosujac te sarna mieszanine jak w przykladzie 1, przy czym po¬ szczególne parametry wynosily: vi = 36,6 m/h; v2 = = 132 m/h; dl = 27,5 mm; d2 = 18,5 mm; temperatura w przedziale rozciagania = 180 °C; temperatura w prze¬ dziale sieciowania = 230 °C. Otrzymano rure o dlugosci 2000 m o srednicy 16 mm zarówno na poczatku jak i na jej koncu. Otrzymana rure poddana próbom na rozcia¬ ganie, których wyniki przedstawione sa w tablicy III.Poczatek wy¬ produkowanej rury Koniec wy- . produkowanej | rury Ta Prób¬ ka 1 2 3 4 5 6 blica III Napre¬ zenie granicy plyniecia kg/cm2 173 172 172 172 176 169 Napre¬ zenie rozer¬ wania kg/cm2 214 166 213 209 219- 223 Wydlu¬ zenie przy rozer- wahiu % 390 325 400 360 370 380 | 40 45 50 55 60 65 cisnienia zorientowanego zgodnie z osia matrycy tworzy sie strefe spiekania mieszaniny, znamienny tym, ze matryce ogrzewa sie w strefie spiekania do temperatury nizszej od temperatury, w której staje sie wyczuwalny rozklad czynnika sieciujacego, a proces sieciowania ufor¬ mowanego materialu przeprowadza sie w strefie sieciowa¬ nia znajdujacej sie za matryca przez przemieszczanie pól¬ produktu w kapieli stopionej soli, której temperatura po¬ woduje rozklad czynnika sieciujacego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na sproszkowana mieszanine w strefie spiekania wywiera sie cisnienie osiowe rzedu 1 000 barów. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla polietylenu o gestosci powyzej 0,950 i ciezarze czasteczko¬ wym powyzej lub równym 200 000, stosuje sie w strefie spiekania temperatur^ 150—180°C. ' 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla polietylenu o gestosci powyzej 0,950 i ciezarze czasteczko¬ wym powyzej lub równym 200 000, stosuje sie w strefie sieciowania temperature kapieli 200—300°C. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kapiel w stopionej soli przeprowadza sie w kilku przedzialach o róznej temperaturze. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zzelo- wany pólprodukt przed strefa sieciowania profiluje sie i/lub kalibruje.112 756 13 14 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przed sieciowaniem przeprowadza sie rozciaganie uformowanego materialu w temperaturze zblizonej do temperatury for¬ mowania. 8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze roz¬ ciaganie prowadzi sie w kapieli stopionej soli. 9. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, zawierajace ogrzewana matryce do formowania i spiekania, trzpien umieszczony wewnatrz matrycy, zapewniajacy we wspólpracy z matryca utworzenie przestrzeni ^pierscienio¬ wej oraz srodki do wywierania, w osi matrycy, cisnienia na sproszkowana mieszanine dla wstepnego uformowania mieszaniny przez scisk, a nastepnie przesuwania tej mie¬ szaniny przez matryce, znamienne tym, ze za matryca (13)'stanowiaca strefe spiekania znajduje sie zbiornik (41, 103) zawierajacy kapiel stopionej soli, w którym prze¬ prowadza sie sieciowanie spiekanego pólproduktu, odpro¬ wadzanego z matrycy (13). 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze stanowiaca strefe spiekania matryca (13) zamontowana jest pionowo a zbiornik (41, 103) stanowiacy strefe sieciowa¬ nia zawierajacy solanke zmontowany jest poziomo. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 10, znamienne tym, ze miedzy matryca (13) a zbiornikiem (41) zamontowane jest zlacze (48) wygiete pod katem 90°, o zwezajacym sie przekroju, przez które pólprodukt jest ze strefy spiekania prowadzony do zbiornika (41) zjfcapiela sieciujaca (44). 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze w zbiorniku (41) zamontowany jest uklad ksztaltujacy korzystnie ciagadlo (49) do profilowania produktu. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, znamienne tym, ze uklad ksztaltujacy sklada sie z kilku zespolów (64^ 65, 66) krazków profilujacych (67) o wkleslym przekroju. 14. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze wyposazone jest w srodki (61, 62) do wprowadzania do wnetrza spiekanej rury gazu pod cisnieniem, korzystnie gazu obojetnego. 30 35 15. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze zbiornik (41) solanki posiada koncowa scianke (58) z otwo¬ rem zaopatrzonym w uszczelniajaca pierscieniowa wkladke (59), przez która odprowadzony jest usieciowany produkt. 16. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze górna scianka zbiornika (41) zaopatrzona jest w wygieta prowadnice (72) polaczona z'otworem (71) odprowadza¬ jacym usieciowana rure. 17. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze miedzy wylotem (15) matrycy (13) a wlotem zbiornika (41) zamontowana jest wspólosiowo w stosunku do ma¬ trycy (13) oslona (15a) luzna w stosunku do przesuwaja¬ cego sie spieczonego pólproduktu. 18. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze miedzy wylotem (15) z matrycy a zbiornikiem sieciujacym (103) zamontowane sa srodki (112, 113, 114) do ciagniecia uformowanego materialu. 19. Urzadzenie wedlug zastrz. 18, znamienne tym, ze srodki do ciagniecia uformowanego materialu umieszczone sa w zbiorniku zawierajacym kapiel stopionej soli. 20. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze pojedynczy zbiornik (103) stanowiacy zbiornik do roz¬ ciagania i sieciowania, sklada sie z przedzialu do rozciagania (115) i przedzialu do sieciowania (116) sasiadujacych z soba i oddzielonych od siebie, przy czym oba przedzialy wypelnione sa ta sama stopiona sola lecz temperatura kapieli w przedziale do rozciagania (115) jest zblizona do temperatury uformowanego pólproduktu (102) a kapiel w przedziale sieciowania (116) ma temperature umozliwia¬ jaca rozklad czynnika sieciujacego, przy czym w sciance przeponowej (117) oddzielajacej oba przedzialy znajduje sie otwór (118) umozliwiajacy przesuwanie produktu. 21. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze za zbiornikiem do sieciowania (103) znajduje sie zbiornik (105) do chlodzenia usieciowanego produktu oraz srodki (104, 106) do pociagania usieciowanego produktu.112 756 FIG.IB FI 6.3 » FIG-2 \J112 756 107 106 V2 105 Ib 6 104 V2 103 101 vi I <-102 63 104 ^^122- 1133 Cne 117 1143 PL PL PL

Claims (21)

1.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania produktów z materialu termo¬ plastycznego sieciowanego, stanowiacego mieszanine sprosz¬ kowana zawierajaca material termoplastyczny o duzej gestosci oraz czynnik sieciujacy, w którym przeprowadza sie zageszczanie sproszkowanej mieszaniny przez wywiera¬ nie cisnienia powodujacego jej wprowadzanie i przesuwa¬ nie w ogrzewanej matrycy, w której przez wywieranie Tablica II £ •e Q* V Z 1 2 3 ' 4 *4 1 *o KO 9 i ' £ m/h 35,4 35,4 35,4 . 35,4 III P^| *S *S m/h 8 * H kg/h 3 -3 °C a « _ 2 .2 I fal iii. A 9 fi i &•§ 1 S -O N » N W mm . a 13 Q 08 ! ! mm Q g/m 140 140 180 210 9,1 9,1 9,1 9,1 185 180 175 1.75 220 220 230 240 18 17 16,5 15,4 17,30 16,68 15 1450 1,03 1,02 0,90 0,90 60,6 54 48 41,6 Sredrfica d3 jest nieco niniejsza od srednicy d2, co nie jest wynikiem rozciagania lecz wynika po prostu z powrotu poodksztalceniowego na skutek ochlodzenia po wyjsciu próbki z kapieli soli w zbiorniku 103. * Przyklad II. Przeprowadzono dalsze próby stosujac te sarna mieszanine jak w przykladzie 1, przy czym po¬ szczególne parametry wynosily: vi = 36,6 m/h; v2 = = 132 m/h; dl = 27,5 mm; d2 = 18,5 mm; temperatura w przedziale rozciagania = 180 °C; temperatura w prze¬ dziale sieciowania = 230 °C. Otrzymano rure o dlugosci 2000 m o srednicy 16 mm zarówno na poczatku jak i na jej koncu. Otrzymana rure poddana próbom na rozcia¬ ganie, których wyniki przedstawione sa w tablicy III. Poczatek wy¬ produkowanej rury Koniec wy- . produkowanej | rury Ta Prób¬ ka 1 2 3 4 5 6 blica III Napre¬ zenie granicy plyniecia kg/cm2 173 172 172 172 176 169 Napre¬ zenie rozer¬ wania kg/cm2 214 166 213 209 219- 223 Wydlu¬ zenie przy rozer- wahiu % 390 325 400 360 370 380 | 40 45 50 55 60 65 cisnienia zorientowanego zgodnie z osia matrycy tworzy sie strefe spiekania mieszaniny, znamienny tym, ze matryce ogrzewa sie w strefie spiekania do temperatury nizszej od temperatury, w której staje sie wyczuwalny rozklad czynnika sieciujacego, a proces sieciowania ufor¬ mowanego materialu przeprowadza sie w strefie sieciowa¬ nia znajdujacej sie za matryca przez przemieszczanie pól¬ produktu w kapieli stopionej soli, której temperatura po¬ woduje rozklad czynnika sieciujacego.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na sproszkowana mieszanine w strefie spiekania wywiera sie cisnienie osiowe rzedu 1 000 barów.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla polietylenu o gestosci powyzej 0,950 i ciezarze czasteczko¬ wym powyzej lub równym 200 000, stosuje sie w strefie spiekania temperatur^ 150—180°C. '

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla polietylenu o gestosci powyzej 0,950 i ciezarze czasteczko¬ wym powyzej lub równym 200 000, stosuje sie w strefie sieciowania temperature kapieli 200—300°C.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kapiel w stopionej soli przeprowadza sie w kilku przedzialach o róznej temperaturze.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zzelo- wany pólprodukt przed strefa sieciowania profiluje sie i/lub kalibruje.112 756 13 147.

Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przed sieciowaniem przeprowadza sie rozciaganie uformowanego materialu w temperaturze zblizonej do temperatury for¬ mowania.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze roz¬ ciaganie prowadzi sie w kapieli stopionej soli.

9. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, zawierajace ogrzewana matryce do formowania i spiekania, trzpien umieszczony wewnatrz matrycy, zapewniajacy we wspólpracy z matryca utworzenie przestrzeni ^pierscienio¬ wej oraz srodki do wywierania, w osi matrycy, cisnienia na sproszkowana mieszanine dla wstepnego uformowania mieszaniny przez scisk, a nastepnie przesuwania tej mie¬ szaniny przez matryce, znamienne tym, ze za matryca (13)'stanowiaca strefe spiekania znajduje sie zbiornik (41, 103) zawierajacy kapiel stopionej soli, w którym prze¬ prowadza sie sieciowanie spiekanego pólproduktu, odpro¬ wadzanego z matrycy (13).

10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze stanowiaca strefe spiekania matryca (13) zamontowana jest pionowo a zbiornik (41, 103) stanowiacy strefe sieciowa¬ nia zawierajacy solanke zmontowany jest poziomo.

11. Urzadzenie wedlug zastrz. 10, znamienne tym, ze miedzy matryca (13) a zbiornikiem (41) zamontowane jest zlacze (48) wygiete pod katem 90°, o zwezajacym sie przekroju, przez które pólprodukt jest ze strefy spiekania prowadzony do zbiornika (41) zjfcapiela sieciujaca (44).

12. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze w zbiorniku (41) zamontowany jest uklad ksztaltujacy korzystnie ciagadlo (49) do profilowania produktu.

13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, znamienne tym, ze uklad ksztaltujacy sklada sie z kilku zespolów (64^ 65, 66) krazków profilujacych (67) o wkleslym przekroju.

14. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze wyposazone jest w srodki (61, 62) do wprowadzania do wnetrza spiekanej rury gazu pod cisnieniem, korzystnie gazu obojetnego. 30 3515.

Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze zbiornik (41) solanki posiada koncowa scianke (58) z otwo¬ rem zaopatrzonym w uszczelniajaca pierscieniowa wkladke (59), przez która odprowadzony jest usieciowany produkt.

16. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze górna scianka zbiornika (41) zaopatrzona jest w wygieta prowadnice (72) polaczona z'otworem (71) odprowadza¬ jacym usieciowana rure.

17. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze miedzy wylotem (15) matrycy (13) a wlotem zbiornika (41) zamontowana jest wspólosiowo w stosunku do ma¬ trycy (13) oslona (15a) luzna w stosunku do przesuwaja¬ cego sie spieczonego pólproduktu.

18. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze miedzy wylotem (15) z matrycy a zbiornikiem sieciujacym (103) zamontowane sa srodki (112, 113, 114) do ciagniecia uformowanego materialu.

19. Urzadzenie wedlug zastrz. 18, znamienne tym, ze srodki do ciagniecia uformowanego materialu umieszczone sa w zbiorniku zawierajacym kapiel stopionej soli.

20. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze pojedynczy zbiornik (103) stanowiacy zbiornik do roz¬ ciagania i sieciowania, sklada sie z przedzialu do rozciagania (115) i przedzialu do sieciowania (116) sasiadujacych z soba i oddzielonych od siebie, przy czym oba przedzialy wypelnione sa ta sama stopiona sola lecz temperatura kapieli w przedziale do rozciagania (115) jest zblizona do temperatury uformowanego pólproduktu (102) a kapiel w przedziale sieciowania (116) ma temperature umozliwia¬ jaca rozklad czynnika sieciujacego, przy czym w sciance przeponowej (117) oddzielajacej oba przedzialy znajduje sie otwór (118) umozliwiajacy przesuwanie produktu.

21. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze za zbiornikiem do sieciowania (103) znajduje sie zbiornik (105) do chlodzenia usieciowanego produktu oraz srodki (104, 106) do pociagania usieciowanego produktu.112 756 FIG.IB FI6.3 » FIG-2 \J112 756 107 106 V2 105 Ib 6 104 V2 103 101 vi I <-102 63 104 ^^122- 1133 Cne 117 1143 PL PL PL