專利名稱：通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的連續(xù)生產(chǎn)方法以及用于該方法的生產(chǎn)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的方法，根據(jù)該方法，擠壓成形實(shí)現(xiàn)一個(gè)坯料，將所述坯料置于分子取向溫度下，通過使所述坯料受到在兩個(gè)軸向間隔的塞子之間施加的流體的內(nèi)部壓力而使該坯料受到徑向膨脹，通過在出口在該管子上施加一個(gè)軸向拉力確保定尺寸和冷卻。
已知該管子的材料的最終性能取決于徑向膨脹。對(duì)于該坯料的給定的外部直徑和厚度來說，所述徑向膨脹越大該完工的管子的材料的機(jī)械特征越好。然而，通過相對(duì)大的徑向膨脹，在同一圓周上的厚度變化可能出現(xiàn)在完工管子中，這對(duì)應(yīng)于該管子的偏心。另外變化的縱向伸長也可能出現(xiàn)，這不符合該產(chǎn)品的要求。
公司申請(qǐng)人申請(qǐng)的FR-A-2806956涉及一種連續(xù)生產(chǎn)上述類型的塑料材料管子的生產(chǎn)方法。
對(duì)應(yīng)于WO95/25627的US5948332還涉及一種通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的連續(xù)生產(chǎn)方法，但是該坯料的徑向膨脹是這樣獲得的使該坯料不斷地在一個(gè)芯軸上經(jīng)過。為了確保該管子的厚度在整個(gè)截面上一定的均勻性，該文件設(shè)置了一些在所述管子在該芯軸上通過時(shí)調(diào)節(jié)所述管子受到的抵抗應(yīng)力的調(diào)節(jié)裝置。該裝置引入了一些圍繞所述坯料扇形設(shè)置的加熱板和一個(gè)對(duì)該成品管子的厚度進(jìn)行敏感檢測的伺服系統(tǒng)。該加熱板的溫度變化根據(jù)所述扇形被控制。所述裝備復(fù)雜并且從外面作用的加熱板的使用并沒有導(dǎo)致材料在整個(gè)壁厚中均勻的特征。當(dāng)控制進(jìn)行一些改變時(shí)，該響應(yīng)時(shí)間較長，因?yàn)樗鰺峤粨Q需要時(shí)間。
本發(fā)明特別用于給出一種連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的方法，該方法允許去除或者至少明顯降低該成品管子的偏心和縱向伸長的變化，甚至在相對(duì)較大的徑向膨脹時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)上述類型的塑料材料管子的方法的特征在于，從外部對(duì)該坯料的壁在至少一個(gè)受到徑向膨脹的區(qū)域中施加一個(gè)對(duì)抗該內(nèi)部壓力的壓力，該對(duì)抗壓力比內(nèi)部壓力小以便不阻礙所述膨脹過程，但是足夠確保該膨脹的增加受到控制。在同一圓周上該材料的厚度大致不變。
該對(duì)抗壓力可以僅僅施加在如果沒有所述對(duì)抗壓力最可能因失控而增加的局部區(qū)域中。
該對(duì)抗壓力可以被機(jī)械施加。該壓力最好施加在校準(zhǔn)器的入口。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施上述方法的生產(chǎn)線，包括一臺(tái)用于形成一種坯料的擠壓機(jī)；至少一個(gè)設(shè)置該坯料的分子取向的溫度的槽；一臺(tái)徑向膨脹該坯料的裝置；一個(gè)校準(zhǔn)器和一個(gè)冷卻該管子的裝置，和至少一個(gè)在該管子出口的下游的拉拔裝置，該設(shè)備的特征在于，在徑向膨脹區(qū)域中包括一些用于對(duì)該坯料外壁施加對(duì)抗壓力的裝置。
最好，所述用于對(duì)該坯料的外壁施加對(duì)抗壓力的裝置是機(jī)械裝置。
這些機(jī)械裝置包括滾子或者滾輪，最好具有塑料材料的滾動(dòng)區(qū)。該滾子的軸可以被一個(gè)圍繞正交于該管子的縱向方向的軸旋轉(zhuǎn)安裝的托架支撐。該滾子可以由一個(gè)彈性裝置或者一個(gè)壓力螺絲施加在該坯料的壁上。
4個(gè)分布在該圓周上的滾子可以設(shè)置用于該管子的平均直徑。對(duì)于更大的直徑來說，6個(gè)甚至更多的滾子可以被設(shè)置，在該圓周上分布。
最好，伺服裝置設(shè)置用于根據(jù)在下游測量的管子的厚度調(diào)節(jié)所述對(duì)抗壓力。
本發(fā)明除了上述的設(shè)置外還在于一定數(shù)量的其它設(shè)置，參照附圖，對(duì)該實(shí)施例在下面更清楚地進(jìn)行詳細(xì)描述，所述實(shí)施例完全不是限定的。
附圖包括

圖1是實(shí)施本發(fā)明的方法的生產(chǎn)線的一部分的截面簡圖；圖2是裝備了用于施加對(duì)抗壓力的滾輪的校準(zhǔn)器的入口的透視圖；圖3是用于施加對(duì)抗壓力的裝置的實(shí)施例的變形的簡圖；圖4是用于施加對(duì)抗壓力的裝置的實(shí)施例的另一個(gè)變形的簡圖；和圖5是表示一個(gè)管子的直徑根據(jù)內(nèi)部壓力而增加的曲線圖，其中該直徑用橫坐標(biāo)表示單位是毫米，而內(nèi)部壓力用縱坐標(biāo)表示，單位是巴。
根據(jù)所述附圖，特別是圖1，可以看到一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的方法的生產(chǎn)線。從圖1左側(cè)上游向該圖1右側(cè)的下游開始生產(chǎn)。
已知地例如根據(jù)FR-A-2806956該生產(chǎn)線包括簡示的組件2，包括一個(gè)從料斗供應(yīng)熱塑料材料的擠壓機(jī)。管子的坯料E以大約150攝氏度或者更高的溫度出來并且穿過一個(gè)或者多個(gè)冷卻槽3，該槽3中容納有水，以便大致降低該坯料E的溫度。
與坯料E共軸的金屬管子4固定在擠壓機(jī)上并且向該圖1右側(cè)延伸。該管子4在朝向其遠(yuǎn)離該擠壓機(jī)的封閉的軸向端部的方向上包括至少一個(gè)徑向開口5。
熱調(diào)節(jié)的最后的槽3，即位于圖1的最右側(cè)的槽3設(shè)置用于將該坯料E置于一個(gè)溫度下，該溫度處于分子取向的溫度范圍內(nèi)。對(duì)于PVC來說，該溫度處于90攝氏度-110攝氏度。
在槽3的出口固定了一個(gè)允許在該開口5的上游該坯料貼靠在內(nèi)部塞子7上的環(huán)6，該內(nèi)部塞子7圍繞該管子6配合。
坯料E處于軸向位于該環(huán)6和簡示的校準(zhǔn)器8的入口之間的區(qū)域A中的自由空氣中。校準(zhǔn)器8設(shè)置在該冷卻槽9中，例如噴灑負(fù)壓水。在槽9出口，管子T在成品狀態(tài)下，進(jìn)入到拉拔裝置10中，該拉拔裝置10在用于牽引坯料和管子的整個(gè)直線上施加必須的拉力。
在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，下游塞子11例如被纜索12鉤掛在該管子4的封閉端部上。該內(nèi)部塞子7和塞子11構(gòu)成了兩個(gè)軸向間隔的閥塞，限定出一個(gè)封閉的腔室C，其中壓力流體最好是空氣被導(dǎo)管4和孔5引入。
流體內(nèi)部壓力導(dǎo)致了在環(huán)6的出口坯料發(fā)生徑向膨脹，以便達(dá)到如圖1所示的校準(zhǔn)器8的內(nèi)部直徑，當(dāng)穩(wěn)定狀態(tài)被建立起來之時(shí)。
對(duì)于啟動(dòng)的過渡階段，在如FR-A-2806956所描述的那樣。
管子T的材料的最終性能取決于在環(huán)6和校準(zhǔn)器8之間的坯料的徑向膨脹。所述徑向膨脹越大，該管子的材料的機(jī)械特征越好。
但是已經(jīng)知道超過一定的徑向膨脹率，在區(qū)域A中產(chǎn)生的“氣泡(形物)”將變形并且失去其圍繞其幾何軸線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。由此造成最終管子偏心，在同一圓周上厚度不同，并且縱向伸長發(fā)生變化，不適于該產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
一些實(shí)驗(yàn)證明借助于圖5給出，示出了該坯料E的外部直徑根據(jù)內(nèi)部壓力的變化。該坯料具有大約58毫米的外部直徑，而相對(duì)壓力為零。當(dāng)然，對(duì)于不同的直徑所述說明是有價(jià)值的。
圖5的曲線經(jīng)過最大點(diǎn)M，具有平行于橫坐標(biāo)軸的切線，此時(shí)外部直徑約為92毫米而內(nèi)部壓力為10巴。對(duì)于小于與點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的直徑的直徑來說，壓力/變形的關(guān)系是增加的。超過點(diǎn)M，該壓力/變形關(guān)系減小。該現(xiàn)象主要與超過流動(dòng)極限的材料拉制有關(guān)。因此導(dǎo)致一種不穩(wěn)定并且難于控制的階段。應(yīng)該施加的用于膨脹該坯料到對(duì)應(yīng)于流動(dòng)極限最大點(diǎn)M的內(nèi)部壓力，高于允許所述材料繼續(xù)徑向伸長的內(nèi)部壓力。
對(duì)于超過與點(diǎn)M對(duì)應(yīng)的直徑的直徑來說，該氣泡形物的增加沒有被很好地控制，這就是為什么發(fā)生該截面的非對(duì)稱變形。
為了克服所述障礙，特別是為了能夠利用大于對(duì)應(yīng)點(diǎn)M的徑向膨脹率的徑向膨脹率，而不會(huì)在整個(gè)圓形截面建立不同厚度，本發(fā)明構(gòu)思降低在坯料壁中的應(yīng)力即從外部施加一個(gè)對(duì)抗壓力，或者對(duì)應(yīng)壓力，該對(duì)應(yīng)壓力降低了所述內(nèi)部壓力。
一種簡單的解決方案在于通過在該校準(zhǔn)器8入口設(shè)置的滾子13機(jī)械施加對(duì)抗壓力。最好，滾輪13的滾動(dòng)區(qū)是塑料材料的。該滾輪的旋轉(zhuǎn)軸14與該坯料E的幾何軸X-X正交，該軸14(圖2)兩端分別被一個(gè)軸承支撐，該軸承設(shè)置在支架16的側(cè)板15上，控制該坯料對(duì)面的滾輪13。該支架16大致平行于該坯料E的幾何軸X-X固定在一個(gè)安裝板17上。該安裝板17的遠(yuǎn)離該滾輪13并且靠近該校準(zhǔn)器8的一端被鉸接在與坯料的幾何軸X-X正交的橫軸18上。該軸18被一個(gè)其平面垂直于軸X-X的板材19支撐，該板材19鎖定在該校準(zhǔn)器8或者槽9的入口表面，例如借助于一個(gè)被一些螺絲壓緊的輪緣20(圖2)緊固在所述入口表面上。通過松開輪緣20，可以調(diào)節(jié)所謂板材19圍繞該幾何軸X-X的角度位置。
滾輪13和安裝板17最好受到壓縮彈簧21的壓力，沿著幾何軸X-X的方向。該彈簧21一端壓靠在該安裝板17與滾輪13相對(duì)的表面上，另一端壓靠在固定在板材19的葉片22上。
另外，如圖3所示，該彈簧21可以用配合在該葉片22的螺紋孔中并且壓靠在該安裝板17上的壓力螺絲23替換。被該滾輪13施加的壓力的調(diào)節(jié)通過擰緊或者擰松該螺絲23而獲得。
根據(jù)圖4示出的另一個(gè)變形，該彈簧21可以被一個(gè)氣動(dòng)或者液動(dòng)舉升裝置替換，該舉升裝置的流體壓力服從于該管子T的厚度。該厚度通過一個(gè)傳感器25檢測，特別是超聲傳感器，位于例如冷卻槽9的出口處。該舉升裝置24像彈簧21那樣設(shè)置在該葉片22和安裝板17之間。根據(jù)出口的厚度的壓力作用該舉升裝置24使該滾輪13靠在該氣泡形物的壁上，使得保持該厚度為期望的值。該變形允許自動(dòng)調(diào)節(jié)連續(xù)生產(chǎn)最小的偏心的管子。
根據(jù)未示出的一個(gè)變形，所述滾輪13可以用具有圓端部的簡單指狀物替換，該指狀物用低摩擦系數(shù)的材料構(gòu)成，壓靠在該坯料E的外壁上。根據(jù)另一種可能，該外部的對(duì)抗壓力可通過一個(gè)作用在坯料的外壁的區(qū)域中的流體被施加。
該對(duì)抗壓力或者對(duì)應(yīng)壓力可以在該氣泡形物的不受控制的增加的區(qū)域中設(shè)置。因?yàn)樵摬牧系倪B續(xù)性和剛度，可以限定所述介入?yún)^(qū)域很小的數(shù)量，這由該管子的直徑?jīng)Q定。
在圖2示出的實(shí)施例中，所述滾子13設(shè)置在大致成直角的4個(gè)區(qū)域中。這樣的解決方案可以用于該氣泡形物的直徑(該校準(zhǔn)器8的入口的直徑)大約為100毫米的坯料上。根據(jù)圖2，所述4個(gè)滾子13被各自安裝在坯料的上下左右的4條母線上。當(dāng)氣泡鼓起時(shí)，這些滾子被調(diào)至與材料接觸的位置上。雙取向的管子的厚度在對(duì)應(yīng)于滾子13的4個(gè)母線上在下游被測量并且與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比。例如手動(dòng)調(diào)節(jié)的壓力然后通過與滾子接觸的單條或多條母線上的系統(tǒng)施加到該氣泡形物的壁上。
對(duì)于大約200毫米的直徑來說，最好設(shè)置具有反壓力滾子的6個(gè)區(qū)域。
該外部對(duì)抗壓力必須被施加，使得一般不影響摩擦也不影響該管子的壁的表面層的局部冷卻。
能夠構(gòu)思使每個(gè)滾子被圍繞該軸線X-X旋轉(zhuǎn)安裝的輪緣支撐，并且根據(jù)圍繞該管子T分布的傳感器25檢測的厚度的改變的角度位置控制圍繞軸X-X的滾子的角度位置。
該生產(chǎn)線的工作，更特別的是由滾于13形成的對(duì)抗壓力裝置從前面的說明可以得出。
根據(jù)本發(fā)明，可以確保在管子的整個(gè)圓形截面上大致均勻的厚度，甚至如果受到超過點(diǎn)M(圖5)的徑向膨脹。從給定外部直徑的坯料開始，因此擴(kuò)大了最終外部直徑的可能性。特別地，可以獲得高檔次的管子(該檔次取決于該坯料的直徑的相對(duì)的增加)該高檔次的管子具有高級(jí)的機(jī)械性能。
作為示范而不限定，對(duì)于直徑約100毫米的管子來說，通過本發(fā)明在圓形截面中的管子的厚度的波動(dòng)最小降低為0.1毫米，而通過在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中的方法，該波動(dòng)可以為0.3-0.5毫米。
權(quán)利要求
1.通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的方法，根據(jù)該方法通過擠壓實(shí)現(xiàn)一個(gè)坯料(E)，將該坯料置于分子取向的溫度，通過對(duì)處在兩個(gè)軸向間隔的塞子(7，11)施加的流體內(nèi)部壓力作用下而徑向膨脹所述坯料，通過在出口在該管子上施加軸向拉力而確保定尺寸(8)和冷卻(9)，其特征在于，從外部對(duì)該坯料的壁在至少一個(gè)受到徑向膨脹作用的區(qū)域中施加一個(gè)對(duì)抗內(nèi)部壓力的對(duì)抗壓力，該對(duì)抗壓力小于該內(nèi)部壓力以便不阻礙所述膨脹，但是足夠確保該膨脹的受控的增加，該材料的厚度在同一個(gè)圓周上大致不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該對(duì)抗壓力僅僅施加在下述區(qū)域中當(dāng)沒有對(duì)抗壓力時(shí)最可能不受控制的增加的局部區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，該對(duì)抗壓力在一個(gè)校準(zhǔn)器(8)的入口處施加。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該對(duì)抗壓力被機(jī)械施加。
5.一種生產(chǎn)線，用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，包括用于形成一個(gè)坯料的擠壓機(jī)(2)；至少一個(gè)設(shè)置坯料的分子取向的溫度的槽(3)；徑向膨脹該坯料的裝置(4，5，7，11)；該管子的校準(zhǔn)器(8)和冷卻裝置(9)，和至少一個(gè)在該管子出口的下游拉拔裝置(10)，其特征在于，該生產(chǎn)線在徑向膨脹區(qū)域(A)中包括一些用于對(duì)該坯料(E)的外壁施加對(duì)抗壓力的裝置(13，21；13，23；13，24)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)線，其特征在于，所述用于對(duì)該坯料的外壁施加對(duì)抗壓力的裝置是機(jī)械裝置(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)線，其特征在于，所述機(jī)械裝置由滾子(13)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)線，其特征在于，滾子的軸(14)被一個(gè)圍繞正交于該管子的縱向方向(X-X)的軸(18)旋轉(zhuǎn)安裝的支架(16)支撐。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)線，其特征在于，該滾子(13)被一個(gè)彈性裝置(21)壓靠在該坯料的壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)線，其特征在于，該滾子(13)被一個(gè)流體舉升裝置(24)施壓，伺服裝置設(shè)置用于根據(jù)下游的被測量(25)管子的厚度調(diào)節(jié)該對(duì)抗壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)線，其特征在于，在該圓周上分布的4個(gè)滾子設(shè)置用于管子的平均直徑。
全文摘要
通過雙軸拉制連續(xù)生產(chǎn)塑料材料管子的方法，根據(jù)該方法通過擠壓成形實(shí)現(xiàn)一種坯料(E)，將所述坯料置于分子去向的溫度下，通過使所述坯料受到兩個(gè)塞子(7，11)之間施加的流體內(nèi)部壓力作用而使所述坯料進(jìn)行徑向膨脹，所述兩個(gè)塞子(7，11)徑向間隔，通過在出口在管子上施加軸向拉力確保定尺寸(8)冷卻(9)。從外面向坯料的壁在至少一個(gè)受到徑向膨脹的區(qū)域中施加(13)抵抗內(nèi)部壓力的壓力。該抵抗壓力比內(nèi)部壓力略小以便不阻礙膨脹，但是足夠確保膨脹的受控的增加，在同一圓周上所述材料的厚度大致不變。
文檔編號(hào)B29C47/92GK1756644SQ200480006094
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者B·普雷沃塔特 申請(qǐng)人:阿爾法康公司