Spôsob kontinuálnej výroby plastových rúrok biaxiálnym ťahaním a výrobná linka na uskutočnenie tohto spôsobu

Číslo patentu: E 2043

Dátum: 03.03.2004

Autor: Prevotat Bernard

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa zaoberá spôsobom kontinuálnej výroby plastových rúrok biaxiálnym ťahaním a následným predlisovaním extrúziou, zohriatím predlisku na teplotu molekulovej orientácie, následnou radiálnou dilatáciou predlisku v ďalšom kroku pôsobením tlaku zvnútra aplikovaným medzi dvoma uzávermi axiálne vzdíalenými a na záver kalibráciou a chladením,pričom rúrka je ťahaná axiálne na výstupe.Je známe, že výsledné vlastnosti materiálu rúrky závisia od radíálnej dilatácie. Pri danom vonkajšom priemere a hrúbke predlisku platí, že čím je radiálna dilatácia väčšia, tým pevnejšíe sú mechanické charakteristiky finálnej rúrky. V každom prípade sa však pri veľkej radíálnej dilatácii môžu po obvode objaviť zmeny hrúbky spôsobujúce excentricity rúrky. Okrem toho sa môžu objaviť pozdlžne natiahnutia, ktore sú z hľadiska špeciñkácií výrobku neprípustné.FR-A-Z 806 956 registrovaný na meno organizácie žiadateľa sa týka spôsobu kontinuálnej výroby plastových rúrok typu definovaného predtým.US 5 948 332 zodpovedajúci WO 95/25627 sa tiež týka kontinuálnej výroby plastových rúrok biaxiálnym ťahaním, avšak radiálna dilatácia predlisku sa realizuje sústavným prechodom predlisku cez vreteno. Aby sa zabezpečila rovnomerná hrúbka rúrky po celom priereze, tento dokument navrhuje zariadenia na reguláciu odporu pôsobiaceho proti rúrke prechádzajúcej cez vreteno. Tieto zariadenia využívajú ohrevné články rozmiestnené V úsekoch okolo predlisku a systém spätnej väzby reagujúci na hrúbku rúrky. Zmena teploty ohrevných článkov každého sektoru je regulovaná. Celé zariadenie je zložité apoužitie ohrevných panelov pôsobiacich zvonku nevedie khomogénnosti charakteristík materiálu po priereze steny. Čas reakcie pri zadaní modifikácíí je relatívne dlhý z dôvodu časov vynútený ch prestupom tepla.Cieľom vynálezu je hlavne opis spôsobu kontinuálnej výroby plastových rúrok, ktorý umožňuje zabrániť alebo aspoň podstatne obmedziť excentricitu finálnej Iúrky a odchýlky v pozdĺžnom natiahnutí dokonca aj pri veľkej radíálnej dilatácii.Podľa vynálezu sa spôsob kontinuálnej výroby plastových rúrok biaxiálnym ťahaním typu deñnovaného vyššie vyznačuje tým, že sa pôsobí zvonku na stenu rúrky predlisku tlakom proti tlaku zvnútra vnajmenej jednej zóne, pričom tento tlak je menší ako tlak zvnútra, aby nebránil dilatácii, je však dostatočný na to, aby bola dilatácia pod kontrolou a dosiahla sa rovnaká hrúbka po obvode.Protitlak musí byť aplikovaný v zónach, ktoré majú najväčšiu tendenciu nekontrolovaného rastu bez uvedeného protitlaku.Tlakom možno pôsobiť mechanickým prostriedkom. Je vhodné, aby bol tento tlak realizovaný na vstupe do kalibrovača.Vynález sa týka rovnako aj výrobnej linky využívajúcej vyššie uvedený spôsob pozostávajúci z extrúdera na prípravu predlisku, najmenej jedného termostatického kúpeľa na molekulovú orientáciu predlisku, zariadenia na radiálnu dilatáciu predlisku, kalibrovača a zariadenia na chladenie rúrky, ťahacieho zariadenia na výstupnom konci rúrky, prostriedky na pôsobenie protitlakom na vonkajšiu stenu predlisku.Je výhodné, aby zariadenia na tlakové pôsobenie fungovali na mechanickom princípe.Tieto mechanické zariadenia môžu pozostávať z koliesok alebo valčekov s behúňom z plastu. Oska každého valčeka môže byť podopieraná konzolou otočnou okolo osi kolmej na pozdĺžnu os rúrky. Koliesko môže byť pritláčané na stenu predlisku pomocou pruženia alebo skrutkou.Na stredný priemer rúrky možno použiť štyri valčeky rozmiestnené dookola. Pri väčších priemeroch možno použiť šesť i viac valčekov rozmiestnených po obvode.Je vhodné, aby bolo použité spätno-väzobné zariadenie slúžiace na prispôsobovanie protĺtlaku v závislosti od hrúbky rúrky meranej ďalej.Okrem uskutočnení uvedených vyššie je predmetom vynálezu súbor ďalších uskutočnení, ktore budú explicitnejšie vysvetlené vsúvislosti spodrobne opisanymi príkladmi realizácie doloženými obrázkami, ktore však nemajú obmedzujúci charakter. Obrázky znázorňujúObr. l schematický rez výrobnej linky využívajúcej spôsob, ktorý je predmetom vynálezu. Obr. 2 perspektívny pohľad na vstup kalibrovača opatreněho valčekmi určenými na protitlakObr. 3 schéma iného uskutočnenia zariadenia na pôsobenie protitlakom.Obr. 4 schéma ďalšieho uskutočnenia zariadenia na pôsobenie protitlakom.Obr. 5 typická krivka zväčšovania priemeru v mm na osi úsečiek v závislosti od vnútorného tlaku na osi poradníc.Podľa obrázkov, najmä obr. 1, je zrejmá výrobná linka využívajúca spôsob, ktorý je predmetom tohto vynálezu. Výroba prebieha kontinuálne v smere zľava doprava na obr. l.Výrobná linka pozostáva zo schematicky znázornenej časti 2 známej napr. V FR-A 2 806 956, ktorá pozostáva z extrúdera zásobovaného termoplastom z násypky. Pri relatívne vysokej teplote, 150 °C aviac, vystupuje predlisok E rúrky aprechádza jedným alebo viacerými chladiacimi kúpeľmi označenýmí číslom 3, obsahujúcimi vo všeobecnosti vodu,aby sa výrazne znížila teplota predlisku E.Na extrúderi je upevnená kovová rúrka 4 orientovaná koaxiálne vzhľadom na predlisok E smerom doprava na obr. l. Rúrka 4 má na uzavretom konci na opačnej strane od extrúdera minimálne jeden radiálne orientovaný otvor 5.Posledný tennostatovaný kúpeľ, teda ten, ktorý je na obr. 1 najviac napravo, slúži na ohrev predlisku na teplotu v rozmedzí teplôt molekulovej orientácie. Táto teplota je pre PVC v rozmedzí 90 °C a 110 °C.Na výstupe z kúpeľa 3 je krúžok 6 umožňujúci nasunúť predlisok na vnútornú zátku 7 nasunutý okolo rúrky 4 pred otvorom alebo otvormi 5.Predlisok sa v zóne A situovanej axiálne medzi krúžkom 6 a vstupom do schematicky znázorneného kalibrovača 8 nachádza V otvorenom priestore. Kalibrovač 8 je umiestnený V chladiacom kúpeli 9 fungujúcom napr. na základe vákuového rozprašovania vody. Na výstupe z kúpeľa 9 prechádza finálna rúrka cez ťahacie zariadenie 10, ktoré vyvíja ťah potrebný pre celú linku na posúvanie rúrky a predlisku.Pri kontinuálnej prevádzke je zátka 11 na konci rúrky zachytená lankom 12 o uzavretý koniec rúrky 4. Vnútomá zátka 7 a zátka ll predstavujú dva axiálne oddialené uzávery vymedzujúce uzavretý priestor C, do ktorého je privádzaná tekutina pod tlakom,pokiaľ možno vzduch, cez rúrku 4 a otvor 5.Po ustálení kontinuálnej prevádzky vnútomý tlak tekutiny vyvolá radiálnu dilatáciu predlisku na výstupe zkrúžku 6, aby dosiahol vnútorný priemer kalibrovača 8, ako je schematicky znázornené na obr. 1.V prechodnej fáze počas nábehu prevádzky možno postupovať podľa FR-A 2 806 956.Výsledné vlastnosti materiálu rúrky T závisia od radiálnej dilatácie predlisku medzi krúžkom 6 akalibrovačom 8. Čím väčšia je radíálna dilatácia, tým lepšie sú mechanické parametre materiálu rúrky.Zistilo sa však, že nad určitou mierou radiálnej dilatácie sa bublina vytvorená v zóne A deformuje astráca svoju rotačnú symetriu okolo geometrickej osi. Tým vzniká excentrickosť výslednej rúrky spremenlivou hrúbkou po priereze anerovnake pozdĺžnenatiahnutia, ktoré sú z hľadiska špecifikácií výrobku neprípustné.-3 Tieto experimentálne poznatky sú vysvetlené pomocou grafu na obr. 5 znázorňujúceho zmeny vonkajšieho priemeru predlisku E v závislosti od vnútomého tlaku v baroch. Uvažovaný predlisok má priemer približne 58 mm pri nulovom relativnom vnútornom tlaku. Tieto vysvetlenia samozrejme platia aj pre iné priemery.Krivka na obr. 5 dosahuje maximum M V mieste, kde dotyčnica prechádza paralelne s osou úsečiek apri vonkajšom priemere rovnom približne 92 mm avnútornom tlaku 10 barov. Pre priemery menšie ako priemer zodpovedajúci bodu M je závislosť tlak/deformácia rastúca, za bodom M je klesajúca. Tento jav v zásade súvisí s naťahovanim materiálu za medzu klzu. Vtedy nastáva určitý nestabilný stav, ktorý nie je možné dobre regulovať. Vnútomý tlak, ktorý bol potrebný na nafúknutie predlisku až po maximum M zodpovedajúce medzi klzu, prekročí tlak umožňujúci materiálu, aby sa rozťahoval radiálne.Pre priemery nad hodnotu zodpovedajúcu bodu M nie je nárast bubliny pod kontrolou, čo vysvetľuje asymetrické deformácie po priereze.Aby sa predišlo tomuto problému ahlavne, aby bolo možné dosahovať väčšiu radiálnu dilatáciu, než je hodnota zodpovedajúca bodu M bez vytvorenia rozdielov v hrúbke po priereze, vynález navrhuje zmiemit napätie v stene predlisku použitím protítlaku zvonku,takže výsledné pôsobenie sa získa z rozdielu tohto tlaku a tlaku pôsobiaceho zvnútra.Jednoduchým riešením je použiť protitlak vyvinutý mechanicky pomocou valčekov 13 rozmiestnených na vstupe do kalibrovača 8. Je vhodné, aby materiál behúňa valčekov bol z plastu. Os rotácie valčekov je kolmá voči osi X-X predlisku E. Osku 14 (obr. 2) na oboch koncoch nesie ložisko uchytené V bokoch 15 čeľuste 16, v ktorej sa otáča valček, pričom čeľusť sa nachádza na strane opačnej voči predlisku. Čeľusť je uchytená na doštičke 17 rovnobežnej s osou X-X predlisku E. Doštička 17 je kĺbovo upevnená na opačnom konci voči valčeku 13 v blízkosti kalibrovača 8 prostredníctvom osky 18 kolmej na os X-X predlisku. Oska 18 je upevnenâ na doštičke 19, ktorá leží v rovine kolmej vzhľadom na os X-X. Doštička 19 je pritlačená o Vstup do kalibrovača alebo o kúpeľ 9, napr. upnutím pomocou venca 20 (obr. 2) pritláčaného skrutkami k vstupnej strane. Po uvoľnení venca 20 je možné nastaviť uhol natočenia doštičiek 19 okolo osi X-X.Je vhodné, aby valček 13 a doštička 17 boli pritláčané stlačenou pružinou 21 v smere osi X-X. Pružina 21 sa na jednej strane opiera o opačnú stranu doštičky 17, než je koliesko 13, a na druhej strane o lamelu upevnenú na doštičke 19.Na uskutočnení ilustrovanom na obr. 3 môže byť pružina 21 nahradená prítlačnou skrutkou 23 votvore so závitom vlamele 22 opierajúcou sa odoštičku 17. Nastavenie prítlačnej sily vyvíjanej valčekom 13 sa robi zatiahnutím alebo uvoľnením skrutky 23.Podľa iného uskutočnenia ilustrovaného na obr. 4 môže byť pružina nahradená pneumatickým alebo hydraulickým valcom 24, V ktorom je tlak tekutiny nastavený pomocou spätnej väzby reagujúcej na hrúbku rúrky T. Hrúbka sa sleduje snímačom 25, napr. ultrazvukovým, umiestneným napr. na výstupe z chladíaceho kúpeľa 9. Valec 24 je podobne ako pružina 21 umiestnený medzi lamelou 22 a doštičkou 17. Valec 24 pritláča koliesko 13 kpovrchu bubliny vzávislosti od hrúbky na výstupe tak, aby sa udržiavala hrúbka na požadovanej hodnote. Toto uskutočnenie umožňuje počas výroby rúrky kontinuálne automaticky regulovať podmienky tak, aby bola minimalizovaná excentricita.Podľa iného uskutočnenia, ktoré nie je zobrazené na obrázkoch, môžu byť valčeky 13 nahradené jednoduchými kolíkmi so zaoblenými koncami z materiálu s nízkym koeficientom trenia tlačiacimi na vonkajšiu stenu predlisku E. Inou možnosťou je vyvolať protitlak pomocou kvapaliny pôsobiacej na oblasti vonkajšej steny predlisku.Protitlak možno umiestniť do zón nekontrolovaného rastu bubliny. Na základe konzistencie a tuhosti materiálu je možné v závislosti od priemeru rúrky minimalizovať počet zón, v ktorých treba zasahovať.V príklade ilustrovanom na obr. 2. sú valčeky 13 umiestnené V štyroch zónach zvierajúcich pravý uhol. Takéto riešenie možno aplikovať na rúrky, ktorých priemer bubliny(priemer predlisku na vstupe do kalibrovača) je rádovo 100 mm. Podľa obr. 2 boli všetky štyri valčeky inštalované po jednom hore, dolu, naľavo a napravo tvarového generátora. Ak4 dôjde k nafúknutiu bubliny, valčeky 13 sa dostanú do kontaktu s materiálom. Hrúbka biaxiálne orientovanej rúrky na štyroch generátoroch zodpovedajúcich valčekom 13 sa meria ďalej v smere pohybu rúrky aporovnáva sa s požadovanými hodnotami uvedenými v zadávacích podmienkach. Vtedy sa na stenu bubliny aplikuje tlak sprostredkovaný týmto systémom valčekov, pričom tlak možno nastavovať napr. manuálne.Pri priemere rádovo 200 mm je výhodnejšie použiť šesť zón S valčekmi zabezpečujúcimi protitlak.Vonkajší protitlak treba aplikovať tak, aby nedochádzalo prakticky k žiadnemu miestnemu treniu ani ochladzovaniu vrchnej vrstvy rúrky.Je možné použiť usporiadanie, pri ktorom je každý valček upevnený na venci namontovanom okolo osi X-X a uhlovú polohu valčeka okolo osi X-X nastavovať pomocou spätnej väzby v závislosti od uhlovej polohy zmeny hrúbky detegovanej senzormi 25 rozmiestnenými okolo rúrky T.Princíp činnosti výrobnej linky, najmä zariadení na vytvorenie protítlaku pomocou valčekov 13, vyplýva z predchádzajúcich vysvetlení.Na základe vynálezu možno dosiahnuť prakticky rovnakú hrúbku v ktoromkoľvek priereze rúrky aj v prípade, že bola vystavcná dilatácií za bod M (obr. 2). Vychádzajúc z predlisku s určitým vonkajším priemerom je takto možne dosiahnuť väčší finálny vonkajší priemer. Toto umožňuje vyrobiť rúrky vyššej triedy (trieda závisí od relatívneho zväčšenia priemeru predlisku) s lepšími mechanickými vlastnosťami.Ako indikáciu, ktorá však nie je obmedzujúca, možno uviesť, že fluktuácia hrúbky rúrky po priereze, ktorá sa pri použití súčasných techník môže pohybovať v rozmedzí 0,3 až 0,5 mm pri priemere rúrky okolo 100 mm, je pomocou tohto vynálezu znížená na menej ako 0, mm.

MPK / Značky

MPK: B29C 47/92, B29C 47/90

Značky: ťahaním, rúrok, výrobňa, kontinuálnej, biaxiálnym, spôsob, spôsobu, plášťových, uskutočnenie, linka, výroby, tohto

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/8-e2043-sposob-kontinualnej-vyroby-plastovych-rurok-biaxialnym-tahanim-a-vyrobna-linka-na-uskutocnenie-tohto-sposobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob kontinuálnej výroby plastových rúrok biaxiálnym ťahaním a výrobná linka na uskutočnenie tohto spôsobu</a>

Podobne patenty