SK115494A3 - Piping part from polyethylene plastic made by extruding and method of its manufacture - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka potrubného dielu z polyetylénového plastu vyrobeného pretlačovaním, ktorý má aspoň jedno zasunovacie hrdlo. Vynález sa ďalej týka spôsobu výroby tohoto potrubného dielu.

Stena potrubného dielu môže pozostávať z jednej vrstvy, môže ale pozostávať aj z niekoľkých vrstiev, keď je potrubný diel vyrobený súčasným pretlačovaním. S výhodou sa jedná o potrubný diel z jednotného polyethylenového plastu, aj keď tento potrubný diel má po svojej dĺžke, respektíve po svojom obvode, rozmiestnené rôzne mikroštruktúry . Polyetylénové plasty, použité v rámci vynálezu, sú polyetylénovými plastami, obvyklými pre potrubia, najmä pre potrubia položené v zemi. Polyetylénové plasty pozostávajú z mnoho neusporiadaných dlhých reťazcov, ktoré sú vytvorené spojením atómov C a skupín CH2. Reťazce môžu byť usporiadané lineárne alebo aj rozvetvené. Medzi reťazcami pôsobia slabé intermolekulárne väzobné sily, ktoré určujú vlastnosti materiálu. Je zrejmé, že tieto väzobné sily sú zvlášť výrazné vtedy, keď sa jednotlivé kusy reťazcov v polyetylénovom zväzku dostanú velmi blízko k sebe. Usporiadané oblasti tohoto druhu, v ktorých raťazce prebiehajú spoločne zväzkovito, sa na rozdiel od okolitej neusporiadanej oblasti označujú ako kryštality. Neusporiadaná časť sa rovnako označuje ako amorfná časť. Je zrejmé, že mimo už popísanej väzobnej sily pôsobia aj iné sily, ku ktorým patrí menej alebo viac výraznejšie zosieťovanie. Pri veľmi nízkych teplotách sú všetky časti makromolekúl takmer zmrazené. Prívodom tepelnej energie sa najprv podnieti pohyb ľahšie a pozdejšie ťažšie pohyblivých molekúl. Agregačný stav plastu sa pri takom ohreve najprv sotva mení. Nad určitou teplotou ale bude pohybová energia makromolekúl taká veľká, že plast začína mäknúť. Prechádza z pevného do mäkšieho stavu, ktorý sa označuje ako viskoelastický. Vo viskoelastickom stave je súdržnosť makromolekúl navzájom už veľmi uvoľnená, ale ešte nie je úplne zrušená. Ak sa teplota ďalej zvýši, prejde viskoelastický stav do viskózneho tečenia. Vzhľadom k existencii kryštalitov, ktoré sa tvoria v dôsledku popísaného zväzkovacieho javu, pridruží sa k rozsahu zmäknutia ešte rozsah roztavenia kryštalitov pri vyšších teplotách. Kryštality sú najprv ešte nad rozsahom zmäknutia amorfných podielov súdržné. Počet alebo množstvo kryštalitov v objemovej jednotke určuje pevnosť. Polyetylénové plasty, ktoré v zásade vznikli popísaným spôsobom, majú vzhľadom k popísanému vytvoreniu a s ním súvisiacou termodynamikou takzvaný pamäťový efekt. Pod týmto pojmom sa rozumie zvláštny zmenšovací jav. Polyetylénové plasty môžu pod rozsahom tavenia v závislosti na teplote meniť definovane reverzibilne svoj tvar. Keď sa deformácia polyetylénového plastu , napríklad pretiahnutím alebo rozšírením, realizuje vo viskoelastickom rozsahu a tento stav sa zmenou teploty zmrazí, pričom v tomto stave prakticky nedochádza k žiadnemu pohybu molekúl, dôjde pri násladnom ohreve k uvoľneniu napätia a deformovaný stav sa vznikom zrejmých zmen2 žujúcich síl vráti do svojich pôvodných rozmerov.

Doterajší stav techniky dieloch z polyetylevytvarovaným zasunovavytvarovanie zasunovaviskoelastickom alebo

Pri známych potrubných nového plastu s aspoň jedným cím hrdlom sa realizuje toto cieho hrdla pravidelne vo prakticky viskoelastickom stave, potrubných kusov s vytvarovaným pred použitím alebo pri použití zmenšeniam , napríklad vtedy, keď s vytvarovaným zasunovacím hrdlom

Tým môže po zasunovacím výrobe hrdlom dôjsť k nežiadúcim sa potrubné diely uložia, a pritom sa súčasne vystavia teplotným vplyvom, k čomu ale môže dôjsť aj v inštalovanom alebo položenom stave potrubných dielov. Rozmerové zmeny, ktoré pritom vzniknú, môžu spôsobiť poruchy. Tieto poruchy sú o to výraznejšie, čím hrubšia je stena potrubného diela. Pri potrubných dieloch s aspoň jedným vytvarovaným zasunovacím hrdlom, ktoré pozostávajú z polyvinylchloridu, je možné bez problémov dosiahnúť toho, že stena potrubných dielov, ktorá bude mať hrúbku väčšiu ako 4 mm, napríklad asi 6 mm a viac, nebude podliehať rušivým zmenšovacím javom. Pritom má vytvarované zasunovacie hrdlo väčšinou aj rovnakú hrúbku steny ako samotný potrubný diel, pretože sa realizuje pechovanie zasunovacieho hrdla v axiálnom smere za účelom zväčšenia hrúbky steny zmenšenej tvarovaním zasunovacieho hrdla. Pri potrubných dieloch s aspoň jedným vytvarovaným zasunovacím hrdlom, ktoré pozostávajú z polyetylénového plastu a majú veľkú hrúbku steny, ale k tomu nedochádza bez rušivých zmenšujúcich javov.

Úlohou vynálezu je preto vytvoriť potrubný diel s vytvarovaným zasunovacím hrdlom, vyrobený pretlačovaním z polyetylénového plastu, na ktorom pri za sunovacom hrdle pri opätovanom ohreve, ku ktorému dôjde pred použitím alebo pri použití, nedôjde k rušivým zmenšeniam. Ďalšou úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob výroby takéhoto potrubného dielu.

Podstata vynálezu

Túto úlohu splňuje potrubný diel z polyetylénového plastu, vyrobený pretlačovaním, ktorý má vytvarované zasunovacie hrdlo, so znakmi

a) potrubný diel tvárený pretlačovaním má hrúbku steny väčšiu ako 5 mm,

b) vytvarované zasunovacie hrdlo má prinajmenšom rovnakú hrúbku steny, a s údajom, že stena má v priereze vysokokryštalickú vnútornú oblasť a nízkokryštalickú vonkajšiu oblasť, a s ďalšími údajmi, že vysokokryštalická vnútorná oblasť tvorí stále dookola kryštalickú nosnú klenbu a táto nosná klenba je dimenzovaná na prakticky nedeformovateľné podopretie nízkokryštalickej vonkajšej oblasti pri vzniknutých zmenšovacích napätiach.

Zvlášť stabilných pomerov s ohľadom na zamedzenie vzniku rušivých zmenšovacích javov sa dosiahne podľa výhodného vytvorenia vynálezu ďalším údajom, totiž že stena zasunovacieho hrdla má pechovanú štruktúru. V rámci vynálezu môže mať stena potrubného dielu a zasunovacieho hrdla hrúbku väčšiu ako 6 mm. Ale aj pri potrubných dieloch, pri ktorých má stena hrúbku väčšiu ako 10 mm, sa osvedčili opatrenia podľa vynálezu. Výhodné vytvorenie podľa vynálezu sa týka potrubného dielu popísaného základného vytvorenia, pri ktorom má zasunovacie hrdlo aspoň jednu oblasť s vytvarovanou obvodovou úložnou drážkou na vložený tesniaci krúžok a tesniacu komoru, pričom aj táto oblasť je realizovaná už popísaným spôsobom vo vysokokryštalickej vnútornej oblasti ako nosná klenba.

Uvedenú úlohu ďalej splňuje spôsob vytvorenia zasunovacieho hrdla na potrubnom dieli pretlačením z polyetylénového plastu s nasledujúcimi operáciami

a) potrubný diel sa na konci, na ktorom má byť vytvarované zasunovacie hrdlo, ohreje do rozsahu zmäknutia,

b) koniec potrubného diela ohriaty do rozsahu zmäknutia sa vloží do formy, v ktorej je upravený ohriaty tŕň, a ktorá je z vonkajšej strany neohriata, alebo chladená,

c) pritom alebo potom sa ohriaty koniec pneumaticky, hydraulicky a/alebo mechanicky stlačí s rozšírením v smere k vnútornej stene tvarovacieho priestoru formy, pričom sa berie do úvahy zmenšenie hrúbky steny potrubného dielu v oblasti zasunovacieho hrdla.

d) koniec potrubného dielu rozšírený na šírku zasunovacieho hrdla sa pechuje od ústia zasunovacieho hrdla pri zväčšení hrúbky steny, zmenšenej podľa znaku c), na geometriu zasunovacieho hrdla predom danú tvarom zasunovacieho hrdla a tým, ako aj pritom, sa tlačí oproti neohriatej alebo chladenej vnútornej stene tvarovacieho priestoru formy,

e) teplota ohriateho tŕňa sa pri zohľadnení vonkajšej teploty formy zvolí tak, že vo vnútornej oblasti prierezu steny zasunovacieho hrdla sa nastaví teplota v rozsahu tavenia, ktorá klesá na teplotu v rozsahu zmäknutia na vonkajšej stene formy, pričom doba zotrvania vytvarovaného zasunovacieho hrdla vo forme, ako aj rýchlosť ochladzovania vytvarovaného zasunovacieho hrdla vo vnútrajšku alebo na vonkajšku formy sa zvolí tak, že sa vytvorí vysokokryštalická vnútorná oblasť a nízkokryštalická vonkajšia oblasť priečneho prierezu a vnútorná oblasť priečneho prierezu tvorí stále dookola kryštalickú nosnú klenbu, ktorá je dimenzovaná na prakticky nedeformovateľné podopretie alebo vystuženie nízkokryštalickej vonkajšej oblasti pri vznikajúcich mechanických zmenšovacích napätiach.

Pri spôsobe podľa vynálezu sa môže vychádzať z potrubných dielov, ktoré sa po pretlačení a obvyklom kalibrovaní najprv ochladia a potom uložia. Podľa výhodného vytvorenia vynálezu, ktorým je umožnené pracovať v rámci spôsobu podľa vynálezu s veľmi krátkymi časmi na vytvarovanie zasunovacích hrdiel, sa po pretlačení a kalibrovaní koniec potrubného dielu, ktorý obsahuje ešte zostatkové teplo po pretlačovaní, prípadne po medziohreve, zavedie do formy na zasunovacie hrdlo. Tento spôsob umožňuje pri výrobe potrubných dielov pracovať s veľmi krátkymi časovými taktami.

Číselné parametre, ktoré musia byť v rámci spôsobu podľa vynálezu zohľadnené, môžu byť zistené ľahko pokusne. Ak ide pritom o obvyklé polyetylénové plasty, dospeje sa pravidelne k veľmi dobrým výsledkom vtedy, keď sa teplotou ohriateho tŕňa udržuje vo vnútrajšku zasunovacieho hrdla teplota väčšia ako 125 °C a na vonkajšej strane zasunovacieho hrdla teplota zreteľne nižšia ako 125 °C. Doba zotrvania v minútach vytvarovaného zasunovacieho hrdla vo forme by pritom mala zodpovedať zhruba polovičnej hrúbke steny v milimetroch vytvoreného zasunovacieho hrdla. Toto pravidlo platí až do hrúbky steny asi 10 mm. Pri väčších hrúbkach steny môže byť doba zotrvania kratšia ako zodpovedá tomuto pravidlu. V rámci spôsobu podľa vynálezu môže hrúbka steny potrubného dielu, a preto aj vytvoreného zasunovacieho hrdla činiť napríklad 4 mm. Zvlášť vhodný je však spôsob podľa vynálezu na výrobu potrubných dielov s vytvarovaným prakticky nezmenšiteľným zasunovacím hrdlom, ktoré má hrúbku 6 mm, 8 mm a 10 mm.

Vynález vychádza z poznatku, že vhodným vedením teplôt pri rozširovaní zasunovacieho hrdla na potrubnom dieli vyrobenom predtým z polyetylénového plastu, ako aj vhodným vedením teplôt pri ochladzovaní po vytvarovaní zasunovacieho hrdla, sa môže vytvoriť popísaná nosná klenba, ktorá môže byť vyššie popísanými opatreniami prekvapivo upravená tak, že pri nej už vplyvom následných zmenšovacích javov nedochádza k rušivej zmene rozmerov vytvoreného zasunovacieho hrdla. Opatrenia potrebné na vytvorenie nosnej klenby sú ľahko zistiteľné experimentálne, pričom číselné parametre sú rozdielne podľa priemerov, hrúbky steny, ale aj podľa zvláštnych použitých polyetylénových plastov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príklade vytvorenia podľa priloženého výkresu, na ktorom obr. 1 znázorňuje v pozdĺžnom reze časť potrubného dielu s vytvarovaným zasunovacím hrdlom, obr. 2 v podstate zväčšenom merítku oproti obr.

detail A z obr. 1, a obr. 3 v rovnakom merítku ako obr. 2 rovnako detailne rez pozdĺž čiary B-B z obr. 1.

Príklady vytvorenia vynálezu

Potrubný diel 1_, znázornený na obr. 1, bol vyrobený pretlačovaním a je vytvorený z polyetylénového plastu. Má stenu 2, ktorá je v zmysle úvodnej definície jednovrstvá alebo viacvrstvá, a ktorá bola vyrobená pretlačovaním jedného materiálu alebo súčasným pretlačovaním viacerých materiálov.Potrubný diel i je opatrený vytvarovaným zasunovacím hrdlom

3.· Vrstvy viacvrstvého vytvorenia nie sú znázornené.

Potrubný diel 1 vyrobený pretlačovaním má hrúbku steny väčšiu ako 5 mm. Vytvarované zasunovacie hrdlo 2 má prinajmenšom stejnú hrúbku steny 2. Pri zrovnaní obr. 1 až 3 a najmä z obr. 3 je zrejmé, že stena 2 má v priereze vysokokryštalickú vnútornú oblasť 4 a ní zkokryštal ickú vonkajšiu oblasť 5.· Jedna z obidvoch týchto oblastí 4, 5 alebo obidve môžu pozostávať z niekoľkých vrstiev. Výraz vysokokryštalický označuje skutočnosť,že je prítomných mnoho kryštalitov, ktoré sa priamo alebo nepriamo navzájom podopierajú, ako stavebné kamene v klenbe. Výraz nízkokryštalický znamená, že sa vytvorilo len málo kryštálitov.Ďalej je vidieť, že vysokokryštalická vnútorná oblasť 4 tvorí stále dookola kryštalickú nosnú klenbu. Táto nosná klenba je dimenzovaná tak, že pri vznikajúcich mechanických zmenšovacích napätiach dôjde v nízkokryštalickej vonkajšej oblasti 2 na prakticky nedeformovateľné podoprenie nízkokryštalickej vonkajšej oblasti 5.

Stena 2 zasunovacieho hrdla 2 má pechovanú štruktúru, pretože pri tvárení zasunovacieho hrdla 2 sa realizovalo nielen rozšírenie, ale aj pechovanie. Hrúbka steny 2 môže byť väčšia ako 6 mm alebo aj väčšia ako 10 mm. V znázornenom príklade vytvorenia a podľa výhodného vytvorenia podľa vynálezu má zasunovacie hrdlo 3 časť s vytvorenou obvodovou úložnou drážkou 6. na vložený tesniaci krúžok 1_ a takzvanú tesniacu komoru 8, na ktorú dosadá tesniaca chlopňa 9 tesniaceho krúžku 7. Rovnako táto časť potrubného diela 1. a zasunovacieho hrdla 3. je realizovaná ako nosná klenba.

Je zrejmé, že popísaný jednovrstvý alebo viacvrstvý potrubný diel 1. s vytvoreným zasunovacím hrdlom 3. môže tvoriť rovnako takmer samonosné jadro potrubného dielu, ktorý môže byť pri súčasnom vytlačovaní z niekoľkých materiálov opatrený prídavnou vonkajšou plastovou vrstvou alebo vrstvou s inou funkciou.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Potrubný diel (1) z polyetylénového plastu, vyrobený pretlačovaním, ktorý má hrúbku steny (2) väčšiu ako 5 mm a má vytvarované zasúvacie hrdlo (3), ktoré má prinajmenšom rovnakú hrúbku steny (2) vyznačujúci sa tým, že stena (2) má v priereze vysokokryštalickú vnútornú oblasť (4) a nízkokryštalickú vonkajšiu oblasť (5), a že vysokokryštalická vnútorná oblasť (4) tvorí dookola kryštalickú nosnú klenbu a táto nosná klenba je dimenzovaná na prakticky podopretie nízkokryštalickej vonkajšej tých zmršťovacích napätiach.

   oblasti nedeformovatelné (5) pri vzniknus a vanú
2. 2. Potrubný diel tým, že stena štruktúru .

   podlá nároku 1, (2) zasunovacieho v y z hrdla n

   (
3. 3) má j ú c i pecho3. Potrubný diel vyznačujúci väčšiu ako 6 mm.

   podlá jedného z nárokov tým, že stena

   1 alebo

   2, (2) má hrúbku
4. 4. Potrubný diel vyznačujúci väčšiu ako 10 mm.

   podlá s a jedného z tým, nárokov že stena (2) má hrúbku

   1 alebo2,
5. 5. Potrubný diel podlá jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že zasunovacie hrdlo (3) má aspoň jednu časť s vytvorenou obvodovou úložnou drážkou (6) pre vložený tesniaci krúžok (7) a tesniacu komoru (8) a rovnako táto časť je vytvorená ako nosná klenba.
6. 6. Spôsob vytvorenia zasunovacieho hrdla na potrubnom dieli podlá jedného z nárokov 1 až 5, pri ktorom sa potrubný diel na konci, na ktorom má byt vytvarované zasunovacie hrdlo, ohreje do rozsahu zmäkčenia, koniec potrubného dielu ohriaty do rozsahu zmäkčenia sa vloží do formy, v ktorej je upravený ohriaty tŕň, a ktorá je z vonkajšej strany neohriata, alebo chladená pričom alebo potom sa ohriaty koniec pneumaticky, hydraulicky a/alebo mechanicky stlačí s rozšírením v smere k vnútornej stene tvarovacieho priestoru formy, pričom sa uskutoční zmenšenie hrúbky steny potrubného dielu v oblasti zasunovacieho hrdla, vyznačujúci sa tým, že koniec potrubného dielu rozšírený na šírku zasunovacieho hrdla sa pechuje od ústia zasunovacieho hrdla pri zväčšení hrúbky steny na geometrii zasunovacieho hrdla napred danú tvarom zasunovacieho hrdla a tým, ako aj pritom, sa tlačí proti neohriatej alebo chladenej vnútornej stene tvarovacieho priestoru formy, a že teplota ohriateho tŕňa sa pri zohladnení vonkajšej teploty formy zvolí tak,že vo vnútornej oblasti prierezu steny zasunovacieho hrdla sa nastaví teplota v rozsahu tavenia, ktorá klesá na teplotu v rozsahu zmäkčenia na vonkajšej stene formy, pričom doba zotrvania vytvarovaného zasunovacieho hrdla vo forme, ako aj rýchlosť ochladzovania vytvarovaného zasunovacieho hrdla vo vnútri alebo na vonkajšej strane formy sa zvolí tak, že sa vytvorí vysokokryštalická vnútorná oblasť a nízkokryštalická vonkajšia oblasť priečneho prierezu tvorí dookola kryštalickú nosnú klenbu, ktorá je dimenzovaná na prakticky nedeformovatelné podoprenie či vystuženie nízkokryštalickej vonkajšej oblasti pri vznikajúcich mechanických zmršťovacích napätiach.
7. 7. Spôsob podlá nároku 6, vyznačujúci sa tým, že potrubný diel ochladený po pretlačovaní a kalibrovaní sa na konci, na ktorom má byť vytvarované zasunovacie hrdlo, ohreje do rozsahu zmäkčenia.

   -/3 -
8. 8. Spôsob podlá nároku 6, vyznačujúci sa tým, že koniec potrubného dielu, obsahujúci po pretlačovaní a kalibrovaní eštejzbytkové teplo, prípadne medziohrev, sa vloží do formy pre zasunovacie hrdlo.
9. 9. Spôsob podlá jedného z nárokov 6 až 8, vyznáčjúci sa tým, že teplotou ohriateho tŕňa sa udržuje vo vnútri zasunovacieho hrdla teplota väčšia ako 125° C a na vonkajšej strane zasunovacieho hrdla teplota zreteíne nižšia ako 125° C.
10. 10. Spôsob podlá jedného z nárokov 6 až 9, vyznačujúci sa tým, že doba zotrvania v minútach vytvoreného zasunovacieho hrdla vo forme zodpovedá zhruba polovici hrúbky steny v milimetroch vytvoreného zasunovacieho hrdla.