PL176415B1 - Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania dwuosiowo zoriento- wanej rury termoplastycznej, w którym przeciaga sie rure na trzpieniu w temperaturze orientacji two- rzywa sztucznego i rozszerza sie rure w kierunku obwodowym za pomoca czesci poszerzonej trzpie- nia, po czym tak dwuosiowo zorientowana rure ochladza sie jednoczesnie wywierajac na nia osiowa sile ciagnaca, przylozona w miejscu otworu wyloto- wego z trzpienia, przy czym w miejscu usytuowania wylotu z trzpienia kalibruje sie zewnetrzne wymiary rury w otworze kalibrujacym, znamienny tym, ze rure przeciaga sie poprzez otwór kalibrujacy (12), usytuowany za trzpieniem (3) i dobiera sie takie wymiary otworu kalibrujacego (12), ze podczas przeciagania przez niego, zmniejsza sie zewnetrzne wymiary rury. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania zorientowanej dwuosiowo rury termoplastycznej, obejmujący przeciąganie rury na trzpieniu w temperaturze orientacji tworzywa sztucznego, który to trzpień zawiera część rozszerzającą, powodującą rozszerzanie w kierunku obwodowym rury, podczas kiedy na wylocie z trzpienia, na rurę wywierana jest osiowa siła ciągnąca, a dwuosiowo zorientowana rura jest ochładzana, przy czym na wylocie trzpienia kalibrowane są zewnętrzne wymiary rury. W kontekście niniejszego wynalazku termin rura odnosi się także do produktów typu węży.

Celem dwuosiowego orientowania tworzywa sztucznego rury, znanego także jako dwuosiowe wyciąganie rury, jest polepszenie właściwości rury poprzez orientację cząsteczek tworzywa sztucznego rury w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach. W przypadku pewnego znanego sposobu, dwuosiowa orientacja jest wytwarzana poprzez przeciąganie rury na trzpieniu, czego rezultatem jest deformacja rury. Przed trzpieniem rura jest doprowadzana do odpowiedniej temperatury orientacji. W praktyce rozkład temperatury wewnątrz ściany rury przebiega w granicach zakresu odpowiedniego dla dwuosiowej orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego rury.

176 415

W przypadku znanego sposobu, rura jest przeciągana na trzpieniu przez osiową siłę ciągnącą, wywieraną na rurę za trzpieniem. Trzpień zawiera część rozszerzającą, powodującą zwiększenie wymiarów w obwodowym kierunku rury. Fakt, że rura przechodzi przez tę część rozszerzającą, określa orientację tworzywa sztucznego w obwodowym kierunku rury. Osiowa siła ciągnąca określa orientację w kierunku osiowym. Dwuosiowa orientacja jest utrwalana (zamrażana) poprzez ochłodzenie rury.

Sposób typu wspomnianego we wstępie jest znany z, na przykład, WO 93/19924. Publikacja ta opisuje w jaki sposób wytwarzana jest, za pomocą wytłaczarki, rura o cylindrycznej ścianie. Widziany w kierunku ruchu rury, masywny, niedeformowalny trzpień ze stożkową częścią rozszerzającą jest umieszczony za wspomnianą wytłaczarką. Rura jest przeciągana na trzpieniu w temperaturze orientacji, która jest odpowiednia dla rozpatrywanego tworzywa sztucznego, za pomocą osiowej siły ciągnącej, wywieranej na rurę za trzpieniem. Na poziomie części wylotowej trzpienia, połączonej z częścią rozszerzającą trzpienia, rura jest ochładzana zewnętrznie w celu utrwalenia uzyskanej orientacji.

Aby zagwarantować, że ostatecznie wytworzona dwuosiowo zorientowana rura posiada pożądane wymiary zewnętrzne (w tym przypadku średnicę zewnętrzną), otrzymane z odpowiednią dokładnością, publikacja ta proponuje, że próżniowa tuleja kalibrująca powinna być umieszczona za trzpieniem, pomiędzy trzpieniem i urządzeniem ciągnącym. Rura jest przeciągana przez tę tuleję kalibrującą, w wyniku czego rura jest przysysana do wewnętrznej ściany tulei kalibrującej za pomocą podciśnienia wytwarzanego przez źródło podciśnienia. Wynikiem tego jest to, że rura jest tutaj rozciągnięta w kierunku obwodowym do czasu, aż osiągnie ona średnicę zewnętrzną określoną przez ścianę wewnętrzną tulei kalibrującej. W celu umożliwienia rozciągnięcia rury, rura musi być, w przypadku tego znanego sposobu, podgrzana. Podgrzewanie jest wykonywane przez podgrzewanie tulei kalibrującej.

Sposób kalibrowania wymiarów zewnętrznych dwuosiowo zorientowanej rury zaproponowany w przypadku tego znanego sposobu okazał się niekorzystny. Okazało się zwłaszcza, że dwuosiowa orientacja tworzywa sztucznego rury wytworzonej podczas przechodzenia na trzpieniu jest uszkodzona w niepożądany sposób, zarówno przez wzrost wymiarów zewnętrznych rury podczas kalibracji jak i przez podgrzewanie rury podczas kalibracji.

Celem mniejszego wynalazku jest wyeliminowanie wspomnianej powyżej wady, a także dostarczenie sposobu zawierającego dokładną regulację zewnętrznych wymiarów rury.

Cel ten jest osiągnięty przez sposób typu opisanego we wstępie, charakteryzujący się tym, że kalibracja wymiarów zewnętrznych rury jest osiągnięta poprzez zmniejszenie wymiarów zewnętrznych rury. Pod tym względem ważne jest, aby rozpoznać, że rura skurczy się za trzpieniem dzięki ochłodzeniu, w konkretnym przypadku przez środki chłodzące, znajdujące się w tym miejscu. Skurczenie to zachodzi zarówno w przypadku sposobu według niniejszego wynalazku jak i w przypadku sposobów już znanych. W celu wytworzenia skutecznego zmniejszenia wymiarów zewnętrznych rury zaproponowanej według niniejszego wynalazku, zmniejszenie musi prowadzić do mniejszych wymiarów zewnętrznych, niż wymiary zewnętrzne, które rura by przyjęła, gdyby tolerowano zachodzenie kurczenia.

Według wynalazku, w pewnej odległości za trzpieniem, rura jest przeciągana przez otwór kalibrujący, ograniczony środkami kalibrującymi, przy czym otwór kalibrujący jest taki, że powoduje on zmniejszenie wymiarów zewnętrznych rury. Środki kalibrujące mogą mieć postać, na przykład, masywnej obsady ciągadła z otworem kalibrującym w niej wykonanym albo pewną ilością rolek, które razem ograniczają otwór kalibrujący.

W przeciwieństwie do opisanego powyżej znanego sposobu, środki kalibrujące wytwarzają zmniejszenie wymiarów zewnętrznych rury. Ponieważ teraz zachodzi zmniejszenie wymiarów zewnętrznych, nie jest konieczne podgrzanie rury i/lub środków kalibrujących, co jest korzystne dla osiągnięcia rozważanej dwuosiowej orientacji.

W przypadku sposobu według wynalazku przekrój rury przechodzi progresywne zmniejszenie pomiędzy trzpieniem i otworem kalibrującym. Sposób, w który zachodzi tutaj

176 415 wspomniane zmniejszenie, a zwłaszcza prędkość, przy której ono zachodzi, może korzystnie być użyty dla kontrolowania procesu dwuosiowego wyciągania, jak to wyniknie z zastrzeżeń zależnych i odpowiedniego opisu.

Rura napotyka także na opór w momencie, kiedy przechodzi ona przez środki kalibrujące. Opór ten może także korzystnie być użyty do kontrolowania procesu wyciągania dwuosiowego.

W stanie techniki ujawnia się sposób typu wspomnianego we wstępie, w którym, za częścią rozszerzającą trzpienia, rura, która ma być zorientowana, jest przeciągana przez obsadę ciągadła leżącą dookoła cylindrycznej wylotowej części trzpienia. Jasne jest, że ta obsada ciągadła nie służy jako środki kalibrujące dla wymiarów zewnętrznych rury po tym, jak rura opuściła trzpień, jak w przypadku niniejszego wynalazku. Wprost przeciwnie, w stanie techniki ujawniono wzajemne oddziaływanie pomiędzy obsadą ciągadła i częścią trzpienia leżącą w jej wnętrzu, w celu wytwarzania dwuosiowej orientacji tworzywa sztucznego rury.

W przypadku sposobu według niniejszego wynalazku korzystne jest, jeśli odległość pomiędzy trzpieniem i otworem kalibrującym jest regulowana. W tym celu jest, oczywiście, konieczne, aby środki kalibrujące były ruchome względem trzpienia, co jest łatwe do wykonania.

Odległość pomiędzy trzpieniem i otworem kalibrującym jest korzystnie regulowana w zależności od charakterystyk, zmierzonych za otworem kalibrującym, a zwłaszcza wymiarów zewnętrznych dwuosiowo zorientowanej rury.

Odległość pomiędzy trzpieniem i otworem kalibrującym jest korzystnie zwiększana, jeśli zmierzone wymiary zewnętrzne dwuosiowo zorientowanej rury są mniejsze, niż pożądane wymiary zewnętrzne, a odległość pomiędzy trzpieniem i otworem kalibrującym jest zmniejszana, jeśli zmierzone wymiary zewnętrzne dwuosiowo zorientowanej rury są większe, niż pożądane wymiary zewnętrzne.

W korzystnej postaci sposobu według wynalazku, środki kalibrujące są ochłodzone. Rura jest także korzystnie dalej ochładzana, kiedy znajduje się za środkami kalibrującymi. Wpływ kurczenia się rury, spowodowanego tym ochładzaniem, na wymiary zewnętrzne rury może być wcześniej określony (na przykład w sposób eksperymentalny) i wykorzystany przy określaniu albo regulacji wymiarów otworu kalibrującego, które są niezbędne do uzyskania pożądanych wymiarów zewnętrznych rury.

W wariancie sposobu według niniejszego wynalazku, za trzpieniem rura jest przeciągana przez kilka otworów kalibrujących, umieszczonych jeden za drugim i ograniczonych środkami kalibrującymi, przy czym każdy otwór kalibrujący jest taki, że powoduje dalsze zmniejszenie wymiarów zewnętrznych rury. Znaczy to, że zmniejszenie przy każdym przejściu przez otwór kalibrujący jest ograniczone, co w wielu przypadkach jest korzystne, jako że uwzględnia wpływ wspomnianego zmniejszenia na dwuosiową orientację osiągniętą w przypadku trzpienia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na pojedynczej figurze rysunku, na której jest przedstawiony widok z góry części przykładu wykonania urządzenia według wynalazku, służącego do wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury, który jest istotny dla wyjaśnienia wynalazku.

Rysunek przedstawia przypadek, w którym rura o gładkiej ścianie cylindrycznej jest wywarzana z materiału termoplastycznego. Będzie jasne, że idea wynalazku i rozwiązania tutaj opisane mogą być także użyte, jeśli jest to konieczne, do wytwarzania odcinków rurowych o różnym przekroju, poprzez przystosowanie przykładu wykonania opisanych tutaj rozwiązań.

Rysunek przedstawia część rury 1 (w przekroju wzdłużnym), wykonanej z materiału termoplastycznego, która to rurajest wytwarzana w procesie ciągłym za pomocą wytłaczarki (nie pokazanej). Za wytłaczarką materiał plastyczny rury 1 jest doprowadzony, za pomocą środków do regulacji temperatury (nie pokazanych), do temperatury odpowiedniej dla dwuosiowej orientacji, na przykład poprzez chłodzenie powietrzem albo wodą.

176 415

Materiał plastyczny odpuszczonej rury 1 jest zorientowany dwuosiowo (przeciągnięty), poprzez dalsze przeciągnięcie rury 1 na trzpieniu metalowym 3, przymocowanym cięgnem 2 do wytłaczarki. Trzpień 3 posiada cylindryczną część wlotową 4, stożkową część rozszerzającą 5 i lekko stożkowaną część wylotową 6.

W celu przeciągnięcia rury 1 za trzpieniem 3 znajduje się urządzenie ciągnące (nie pokazane), służące do wywierania osiowej siły ciągnącej na rurę 1. Przed trzpieniem 3 może być także umieszczone urządzenie popychające, służące do wywierania na rurę 1 siły popychającej.

W celu utrwalenia dwuosiowej orientacji cząsteczek tworzywa sztucznego rury 1, podczas przechodzenia na trzpieniu 3, rura jest wystawiona, za częścią rozszerzającą 5 trzpienia 3, na działanie zewnętrznego chłodzenia. W tym celu w miejscu tym jest umieszczone przedstawione schematycznie urządzenie chłodzące 8, na przykład posiadające dysze rozpylające do chłodzenia wody.

W pewnej odległości za trzpieniem 3 znajduje się urządzenie kalibrujące i chłodzące 10 według wynalazku, które zostanie objaśnione poniżej. Urządzenie kalibrujące i chłodzące 10 zawiera obsadę ciągadła 11 w formie dysku metalowego z centralnym otworem kalibrującym 12. Obsada ciągadła 11 jest ślizgowo zamontowana na prętach prowadzących 13 nieruchomej ramy urządzenia kalibrującego 10 w taki sposób, że odległość pomiędzy obsadą ciągadła 11 i trzpieniem 3 może być ustalana w odpowiednim zakresie. Urządzenie kalibrujące 10 zawiera schematycznie przedstawioną jednostkę przemieszczającą 14, służącą do przemieszczania obsady ciągadła 11.

Ramiona 15 z dyszami rozpylającymi 16 czynnika chłodzącego są przymocowane do obsady ciągadła 11, w celu chłodzenia dwuosiowo zorientowanej rury 1 podczas i po jej przejściu przez obsadę ciągadła 11. Czynnik chłodzący, na przykład woda, jest dostarczany do dysz rozpylających 16 przez rurę 17. Czynnik chłodzący jest zbierany w zbiorniku 18, umieszczonym dookoła urządzenia kalibrującego i chłodzącego 10.

Średnica otworu kalibrującego 12 obsady ciągadła 11 jest wybierana w taki sposób, że zewnętrzna średnica rury 1 jest zmniejszana podczas jej przechodzenia przez obsadę ciągadła 11. Zmniejszenie średnicy zewnętrznej względem średnicy zewnętrznej rury 1 w momencie opuszczania trzpienia 3, które powoduje obsada ciągadła, jest większe niż zmniejszenie zewnętrznej średnicy rury 1 wynikające ze skurczenia spowodowanego ochłodzeniem rury 1 na drodze pomiędzy trzpieniem 3 i otworem kalibrującym 12. Inaczej mówiąc, obsada ciągadła 11 wywiera na rurę 1 efektywną siłę, zmniejszając w ten sposób zewnętrzną średnicę rury 1. Poprzez pozwolenie na dalsze skurczenie rury 1 po opuszczeniu przez nią otworu kalibrującego, średnica wspomnianego otworu kalibrującego 12 może być dobrana w taki sposób, że ostatecznie wytworzona rura 1 przyjmuje odpowiednią średnicę zewnętrzną z dużą dokładnością.

Wynalazek niniejszy dostarcza rozwiązania dla skutecznego kontrolowania średnicy zewnętrznej dwuosiowo zorientowanej rury 1. W tym celu, schematycznie przedstawione urządzenie pomiarowe 20jest umieszczone za urządzeniem kalibrującym 10. To urządzenie pomiarowe 20 mierzy wymiary zewnętrzne, w tym przypadku średnicę zewnętrzną rury 1. Urządzenie pomiarowe 20 przesyła sygnał opisujący wymiary zewnętrzne do jednostki kontrolnej 21, która porównuje ten sygnał z sygnałem opisującym pożądane wymiary zewnętrzne rury 1. Sygnał kontrolny bazujący na różnicy pomiędzy tymi dwoma sygnałami jest przesyłany przez jednostkę kontrolną 21 do jednostki przemieszczającej 14 urządzenia kalibrującego 10. Powoduje to ruch obsady ciągadła 11 względem trzpienia 3. Jeślijednostka kontrolna 21 stwierdzi, że średnica zewnętrzna rury jest mniejsza niż pożądana średnica zewnętrzna, jednostka kontrolna 21 przesyła do jednostki przemieszczającej 14 taki sygnał, że odległość pomiędzy trzpieniem 3 i obsadą ciągadła 11 wzrasta. Jednak, jeśli średnica zewnętrzna rury 1 jest większa niż pożądana średnica zewnętrzna, obsada ciągadła 11 jest przemieszczana w kierunku trzpienia 3.

Podstawowa zasada tej metody może być wyj aśniona prędkością, przy której przekrój rury jest zmniejszany. Prędkość ta zależy od odległości pomiędzy trzpieniem 3 i obsadą ciągadła 11. Jeśli prędkość zmniejszania przekroju jest względnie duża, ostateczne zmniej6 szenie średnicy okazuje się być większe niż to przy mniejszej prędkości (duża odległość pomiędzy trzpieniem i obsadą ciągadła).

Opór wywierany przez obsadę ciągadła 11 na rurę 1, przechodzącą przez nią, także może być korzystnie wykorzystany dla dwuosiowej orientacji, która ma być osiągnięta. Chociaż orientacja ta zachodzi kiedy rura 1 przechodzi na trzpieniu 3, okazało się, że napięcie osiowe w rurze 1 na drodze po jej przejściu przez obsadę ciągadła 11 ma wpływ na ostatecznie wytworzoną rurę 1. W szczególności, ochładzanie rury może być odpowiednio regulowane za pomocą urządzenia chłodzącego 8 tak, że dwuosiowo zorientowana rura 1 jest ochładzana na drodze pomiędzy trzpieniem 3 i obsadą ciągadła 11. To prowadzi następnie do wzrostu oporu wywieranego przez obsadę ciągadła 11 na rurę 1 przez nią przechodzącą. Ta zmiana oporu, połączona z siłą ciągnącą wywieraną na rurę 1, prowadzi do zmiany napięcia osiowego w rurze 1. Ten sposób zmiany osiowego napięcia w rurze 1 może być korzystnie wykorzystany w celu osiągnięcia rozważanej dwuosiowej orientacji.

Claims (7)

1. Sposób wytwarzania dwuosiowo zorientowanej rury termoplastycznej, w którym przeciąga się rurę na trzpieniu w temperaturze orientacji tworzywa sztucznego i rozszerza się rurę w kierunku obwodowym za pomocą części poszerzonej trzpienia, po czym tak dwuosiowo zorientowaną, rurę ochładza się jednocześnie wywierając na nią osiową siłę ciągnącą, przyłożoną w miejscu otworu wylotowego z trzpienia, przy czym w miejscu usytuowania wylotu z trzpienia kalibruje się zewnętrzne wymiary rury w otworze kalibrującym, znamienny tym, że rurę przeciąga się poprzez otwór kalibrujący (12), usytuowany za trzpieniem (3) i dobiera się takie wymiary otworu kalibrującego (12), że podczas przeciągania przez niego, zmniejsza się zewnętrzne wymiary rury.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reguluje się odległość pomiędzy trzpieniem (3) i otworem kalibrującym (12).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że reguluje się odległość pomiędzy trzpieniem (3) i otworem kalibrującym (12) w zależności od wymiarów zewnętrznych dwuosiowo zorientowanej rury, mierzonych za otworem kalibrującym (12).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że zwiększa się odległość pomiędzy trzpieniem (3) i otworem kalibrującym (12), gdy zmierzone wymiary zewnętrzne rury są mniejsze niż żądane wymiary zewnętrzne i zmniejsza się odległość pomiędzy trzpieniem (3) i otworem kalibrującym (12), gdy zmierzone wymiary zewnętrzne rury są większe niż żądane wymiary zewnętrzne.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ochładza się otwór kalibrujący (12).

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rurę przeciąga się przez kilka otworów kalibrujących (12), rozmieszczonych za trzpieniem (3), jeden za - drugim, przy czym dobiera się wymiary każdego otworu kalibrującego (12) tak, że kolejno zmniejszają się zewnętrzne wymiary rury.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że rurę ochładza się przed umieszczeniem jej w otworach kalibrujących (12).