PT94456B

PT94456B - Tubo para liquidos com encaixe inteirico e seu processo de formacao

Info

Publication number: PT94456B
Application number: PT94456A
Authority: PT
Inventors: George Macovaz; Peter Glanville Chapman; Jyri J Jarvenkyla
Original assignee: Uponor Nv; Vinidex Tubemakers Pty Ltd
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1997-07-31
Also published as: FI916084A0; NO915052L; FI94902C; NZ234169A; NO302970B1; ATE109719T1; BR9007468A; RU2037081C1; FI94902B; IE902239L; EP0404557A2; CA2063248C; CA2063248A1; EP0404557B1; DE69011430D1; DE69011430T2; ES2060044T3; IE61414B1; PT94456A; WO1990015949A1

Description

Esi.e invento refere-se a tubos de matéria] plástico tendo orientação molecular e, em particular, ao fabrico de tubos de plástico orientados com encaixes formados de modo inteiriço.

Está perfeitamente estabelecido que a orientação molecular de plásticos pode proporcionar propriedades mecânicas aumentadas. A orientação é conseguida expandido ou esticando o material sob condições apropriadas de temperatura.. Um certo número de processos foram propostos, pelos quais este princípio é aplicado a tubos plásticos, em particular, para aumentar a resistência ao rebentamento sob pressão interna, por expansão circunferencial.

A patente do Reino Unido 1 382 580 descreve a produção de tubos orientados circunferencialmente de espuma de PVC, através da expansão de uma matéria-prima tubular num molde cilíndrico.

Aparece uma dificuldade em tais processos, quando se proporciona um encaixe para unir os tubos em conjunto. Apesar de existirem muitos acoplamentos e dispositivos de junção separados, que podem ser suficientes para este fim, o sistema preferido proporciona uma campânula alargada e inteiriça, numa extremidade do tubo, dentro da qual a outra extremidade ou ponta pode ser inserida, com um sistema de vedação apropriado, tal como uma junta adesiva ou de borracha. Considera-se, genericamente, ser necessário que a secção do encaixe de tais tubos, devia ser reforçada em relação ao corpo, devido ao diâmetro aumentado e às tensões hidrostáticas, e para cooperar com uma variedade de outras cargas, às quais a secção de encaixe pode ser sujeita. Um procedimento comum é tornar mais espessa a parede do encaixe em relação à parede do tubo, proporeionalmente aos diâmetros.

A patente do Reino Unido 1 432 539 descreve a produção de uma porção de encaixe com o diâmetro alargado, pela expansão da. matéria-prima, num molde fêmea de modo a produzir a orientação circunferência!. Este processo é insatisfatório, em consequência da espess«í’4 de parede reduzida da porção do encaixe, e os pedidos de patente subsequentes da mesma requerente descreveram

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-3técnicas alternativas. No pedido de patente australiano 29 086/77 a porção de encaixe é formada a partir de uma porção, com a espessura de parede aumentada, enquanto que no pedido de patente australiano 29 088/77 é colocada uma manga sobre a porção de encaixe para reagir à perda de espessura da parede.

As propostas da arte anterior são inconvenientes e não conduzem a um fabrico eficiente. 0 espessamento da matéria-prima provoca a perda do controlo dimensional e requer controlo exacto do corte e da extrusão, para assegurar o posicionamento correcto da secção mais espessa. A utilização de mangas requer a produção e o ajustamento da manga por uro processo secundário.

Um problema adicional tem origem nos tubos orientados, se se deseja proporcionar acessórios tais como curvas e T com as juntas seguras ao tubo, para suportarem impulso axial. Tais dispositivos podem ser utilizados com tubos de plástico não orientados, na medida em que a resistência axial do tubo pode suportar as cargas de serviço. Para tubos orientados, a resistência axial podia também, desejavelmente, ser aumentada introduzindo orientação axi al.

No processo escrito na patente U.S. 4 499 045, o processo da patente U.K. 1 382 580 é modificado pela utilização de uma manga que se move progressivamente ao longo da matéria-prima controlando a sua expansão. A fricção desta manga e a matéria-prima produz expansão longitudinal do tubo, resultando num tubo orientado biaxialmente. 0 processo ai descrito apresenta falta de controlo efectivo sobre o grau de expansão axial da matéria-prima, e não oferece solução para o problema de proporcionar um encaixe satisfatório através de um processo económico.

presente invento tem por finalidade proporcionar um processo de fabrico de um tubo de plástico orientado, tendo numa extremidade um encaixe inteiriço coro a resistência e a espessura de parede necessárias aumentadas, sem a necessidade de previamente tornar mais espessa a matéria-prima na secção de encaixe. 0 invento é caracterizado por se fazer a utilização de

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expansão axial controlada da matéria-prima de modo que é aplicada uma relação de expansão axial diferencial ao encaixe e ao corpo do tubo, para produzir as propriedades e a espessura relativa desejadas.

presente invento proporciona um tubo plástico orientado circunferencialmente ou biaxialmente, compreendendo um corpo com um encaixe inteiriço numa sua. extremidade, tendo o encaixe uma parede com menor expansão axial do que o corpo do tubo. O invento proporciona também um processo de formação de um tal tubo, compreendendo:

(a) o aquecimento do tubo de matéria-prima para uma temperatura de orientação desejada;

(b) a formação de um encaixe por expansão circunferencial de uma porção do tubo de matéria-prima com um primeiro grau de expansão axial; e (c) a formação do corpo do tubo por expansão axial do tubo de alimentação com um segundo grau de expansão axial, em que o dito primeiro grau de expansão axial é menor do aue o dito segundo grau de expansão axial.

Como aqui utilizado, o termo expansão axial refere-se à alongação relativa ao comprimento, que será alcançada pela expansão circunferencial de extremidade livre. Na expansão circunferência! de extremidade livre, as extremidades da matéria-prima não são restringidas axialmente, e o material é expandido a partir do comprimento, e a espessura de parede resultante num tubo tendo um comprimento e uma espessura de parede reduzidos por um factor que é substancialmente igual à raiz quadrada da relação de aumento em diâmetro. Em contrapartida, na expansão circunferencial de extremidade fixa, o comprimento permanece constante e a espessura de parede é reduzida, de um factor igual ao aumento em diâmetro. Assim, a expansão de extremidade fixa tem como resultado uma parede mais fina, e expansão axial Liva, em comparação com a expansão de extremidade livre, com orientação molecular axial do material

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-5plástico, resultando também quando a expansão é temperatura de orientação apropriada.

conduzida a uma

Numa forma do invento o encaixe pode ter expansão axial zero, apesar do corpo de encaixe do tubo ter alguma expansão axial positiva. Numa outra forma, o encaixe pode ter alguma expansão axial positiva, enquanto que o corpo do tubo tem uma relação de expansão positiva maior. Numa forma adicional, o encaixe pode ter uma expansão axial negativa ou compressão, enquanto que o corpo do tubo pode ter alguma expansão positiva.

De preferência, a parede do encaixe tem uma orientação circunferencial e o corpo tem uma orientação biaxial. Um processo, pelo qual pode ser alcançada alguma expansão axial diferencial, combinada com expansão circunferencial, está representado na figura 1. Um molde 1 tem o diâmetro interno, sensivelmente, igual ao diâmetro externo final desejado para o tubo acabado. A extremidade ou secção de encaixe 2 do molde está conformada, essencialmente, para a configuração externa de tubo desejada, opcionalmente com uma ranhura (não mostrada), para a formação de uma ranhura no encaixe do tubo, para inclusão de um vedante elastomérico. A secção de encaixe é construída de modo que a mesma pode ser aberta lateralmente, ou axialmente, para permitir a remoção do tubo acabado.

Um tubo de matéria-prima 3, que pode ser parcialmente, ou total mente, pré-aquecido a uma temperatura de orientação desejada, é suportado e fechado por uma. manga, ou outro dispositivo de suporte 4, e introduzido no molde. Uma flange cónica 5 é fixada à extremidade da manga, ajustando-se de modo apertado e sendo capaz de deslizar dentro do molde. A manga é inicialmente movida, para posicionar a flange adjacente à parte de trás da secção de encaixe 6 do molde, coroo na figura 1. A extremidade da matéria-prima é apertada num prato de? forno 8, fixado a uma haste 9, meios pelos quais a matéria-prima é movida dentro da manga, para engate na tampa de extremidade 10, tendo um ajustamento apertado em torno do diâmetro externo da matéria71 194

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-6-prima.

O fluido, a uma temperatura apropriada, é feito circular dentro e fora da matéria-prima 3, através dos acessos 11, 12, 13, 15 para conferir à matéria-prima uma temperatura requerida consistente e uniforme, para a expansão controlada, adequadamente, do material. A pressão aplicada ao fluido, através do acesso 11, é então aumentada para a requerida, para efectuar a expansão ou esticamento do material, que se expande na secção de encaixe do molde, coroo na figura 2, expelindo o fluido de aquecimento através dos acessos 13, 14, 16 e 17. Durante este processo, o material é empurrado a partir da tampa de extremidade 10 e da manga 4 sem restrição, de modo que o material do encaixe do tubo não é expandido na direcção axial. Opcionalmente, a extremidade 7 da matéria-prima pode ser apertada num prato, e a tensão ser aplicada à matéria-prima, através do prato 8 e haste 9, para produzir qualquer grau de expansão axial desejado no encaixe. De novo opcionalmente, pode ser aplicada compressão às extremidades da matéria-prima, para produzir a expansão negativa e espessamento adicional do encaixe.

Vedantes elastoméricos do tipo autovedante ou actuados hidraulicamente podem ser incorporados na manga 4 e tampa de extremidade 10, para auxiliarem na expansão do encaixe.

No fim da expansão do encaixe, é introduzido fluido frio através do acesso 17, para a camisa de arrefecimento 18, em torno da secção de encaixe de molde, para fixar ou imobilizar o material orientado do encaixe de tubo. A pressão dentro da matéria-prima é então reduzida, para permitir a relaxação da secção de corpo de matéria-prima dentro da manga. A manga 4 pode ser retirada parcialmente durante este processo, ou retirada completamente como mostrado na figura 3. A pressão é então aumentada, através do acesso 11 , para expandir o corpo da maléria-prima como mostrado na figura 4, iniciando naturalmente tal expansão a partir da secção de encaixe já expandida e roovendo-se para a outra extremidade. A força de tensão aplicada à

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matéria-prima, através da haste 9 por meio do prato 8, evita a redução ein comprimento da matéria-prima durante a expansão circunferência], resultando assim numa parede mais espessa e expansão axial positiva.

No fim da expansão do tubo é introduzido fluido frio através dos acessos 11, 12, para fixar a orientação e os pratos são então aliviados, e o molde é aberto pela tampa de extremidade 10 e pela secção de encaixe 2, para permitir a remoção do tubo. As extremidades do tubo são regularizadas de modo apropriado para formarem o produto acabado.

Numa variação do processo, mostrado na figura 5 é aplicada tensão adicional à matéria-prima, por meio do prato 8, para proporcionar uma quantidade desejada de expansão axial adicional. Esta expansão adicional pode ser aplicada , antes ou durante, a expansão circunferencial.

Numa outra variação do processo mostrado na figura 6, a fricção entre a matéria-prima 3 e o dispositivo de suporte de manga 4, equipado com um vedante 19, pode ser utilizada para efectuar e controlar a expansão axial de uma maneira similar à descrita na patente U.S. 4 499 045 atrás mencionada, mantendo a pressão dentro da matéria-prima, durante a retirada da manga. Neste procedimento a haste 9 e o prato 8 podem também ser eliminados, e o movimento da manga 4 e da flange 5, axialmente dentro de um molde antes ou durante a expansão do encaixe, podem ser utilizados para se obter qualquer expansão axial desejada do encai xe.

Claims

1 - Tubo orientado circunferencialmente ou biaxialroente caracterizado por compreender um corpo com um encaixe inteiriço numa sua extremidade, tendo o encaixe uma parede com menor expansão axial do que o corpo do tubo.

2 - Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parede do encaixe ter um maior grau de orientação molecular circunferência! do que o corpo do tubo.

3 - Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parede do encaixe ter expansão axial substancialmente zero e o corpo do tubo ter expansão axial positiva.

4 - Tubo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a parede do encaixe ter orientação circunferencial e o corpo ter orientação biaxial.

5 - Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parede do encaixe ter expansão axial positiva e o corpo do tubo ter uma expansão axial maior.

6 - Tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parede do encaixe ter expansão axial e o corpo do tubo ter expansão axial substancialmente zero ou positiva.

7 - Tubo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o corpo do tubo ter expansão axial positiva.

8 - Processo de formação de um tubo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender:

(a) o aquecimento de um tubo de matéria-prima para uma temperatura de orientação desejada;

(b) a formação de um encaixe no mesmo por expansão circunferencial da porção do tubo de matéria-prima com um primeiro grau de expansão; e (o) a formação do corpo do tubo por expansão circunferência! do tubo de matéria-prima com um primeiro grau de expansão; e

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Ref: C 90 063 GD:MMA por o primeiro grau de expansão axial ser inferior ao segundo grau de expansão axial.

9 - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o tubo de matéria-prima ter uma espessura de parede substancialmente constante ao longo do seu comprimento.

10 - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o encaixe ser formado antes da formação do corpo.

1] - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o encaixe ser arrefecido abaixo da temperatura de orientação desejada, para fixar a orientação molecular do encaixe antes de se formar o corpo.

12 - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a expansão circunferencial do tubo de matéria-prima de modo a formar o corpo do tubo progredir ao longo do comprimento do tubo.

13 - Processo de acordo coro a reivindicação 12, caracterizado por a expansão circunferencial progredir em direcção à extremidade do tubo remota do encaixe.

14 - Processo de acordo cora a reivindicação 13, caracterizado por a porção da matéria-prima que se torna o .corpo do tubo ser suportada numa manga antes da expansão circunferencial.

15 - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a manga ser retirada no sentido dianteiro com a progressão da expansão circunferencial.

16 - Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a fricção entre a manga e o tubo de matéria-prima provocar, pelo menos, parte da. expansão axial.

17 - Processo de acordo coro a reivindicação 8, caracterizado por ser aplicada ao encaixe uma expansão axial substancialmente zero (como aqui definida) e ser aplicada ao corpo uma expansão axial positiva.

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-1018 - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o encaixe ser formado, substancialmente, pela expansão circunferência] de extremidade livre.

19 - Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o corpo ser formado pela expansão circunferencial de extremidade livre.

20 - Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o corpo ser formado pela expansão circunferencial de extremidade fixa com expansão axial adicional.

21 - Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a expansão axial adicional ser aplicada por aperto da extremidade do tubo de matéria-prima remota do encaixe e esticamento durante a expansão circunferência] para a formação do corpo do tubo.

22 - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por ser aplicada expansão axial positiva ao tubo simultaneamente coro a expansão circunferencial para produzir a orientação biaxial do corpo.