專利名稱：用來(lái)制備卷繞管的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用來(lái)制備卷繞管的裝置以及制備方法，其通過(guò)在卷繞芯上螺旋形的、重疊的卷繞熱塑性的，優(yōu)選為帶狀的塑料型材而制備卷繞管，在此塑化機(jī)組通過(guò)成型噴嘴輸送塑料型材。
背景技術(shù)：
例如從DE-AS 1281676獲知通過(guò)螺旋形或螺線形卷繞熱塑性塑料帶材而制備管狀物體的裝置。在這種方法中，帶材直接從擠壓機(jī)擠出后或在可變形的狀態(tài)下加熱之后以重疊的和/或連接的，特別是斜向連接的重疊的卷繞縫合卷繞到卷繞芯上，并且在卷繞縫合區(qū)域通過(guò)壓力或附加的加熱而焊接。
發(fā)明專利內(nèi)容基于此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用來(lái)制備卷繞管的裝置以及方法，用該裝置或方法可制備具有較大的管徑的高壓管而不用如對(duì)于迄今為止的卷繞管制備的情況那樣地極大地增大壁厚度。
權(quán)利要求1的特征用來(lái)解決這任務(wù)。
本發(fā)明以優(yōu)越的方式確定，塑化機(jī)組是混合機(jī)，其通過(guò)型材噴嘴向卷繞芯輸送與增強(qiáng)纖維混合了的熱塑塑料。
由于應(yīng)用了螺旋式混合機(jī)組，從而即使較長(zhǎng)的纖維長(zhǎng)度的增強(qiáng)纖維也可均勻地與熱塑塑料混合，而不用切短或碾磨纖維。螺旋式混合機(jī)組使得精確地將纖維摻雜加入到經(jīng)加工的熔液中成為可能，在此所加入的纖維的纖維長(zhǎng)度保持不變。由于纖維強(qiáng)度而提高抗壓-和抗拉強(qiáng)度使得這成為可能，例如制備具有較小壁厚的管壁和從而較小重量的較大的管徑。例如由于強(qiáng)度的提高而可制備具有外徑直至4m和多于經(jīng)卷繞的管的高壓管。
這樣的在保持纖維的纖維長(zhǎng)度下由纖維和熱塑塑料構(gòu)成的均勻化了的混合物由于傳統(tǒng)的擠壓機(jī)的非常高的剪切力而不能用傳統(tǒng)的擠壓機(jī)制備，因?yàn)槔w維由于剪切力而被切短和碾碎。
熱塑塑料優(yōu)選由聚乙烯或聚丙烯構(gòu)成。不用具有填料的顆粒，而是將聚乙烯顆?；蚓郾╊w粒在混合機(jī)中塑化，并且配制上纖維狀的增強(qiáng)劑，在此所有的提高強(qiáng)度的增強(qiáng)纖維都基本上是合適的。
優(yōu)選地增強(qiáng)纖維由塑料、玻璃和/或金屬構(gòu)成，在此特別是玻璃纖維，然而還有芳族聚酰胺纖維和/或碳纖維是可很大地提高強(qiáng)度的。
當(dāng)卷繞多層塑料型材時(shí)，這在不同的輸送角度下進(jìn)行，以致于經(jīng)纖維增強(qiáng)的互相重疊的卷繞層交叉在一起，這樣附加地提高了卷繞管的內(nèi)壓力強(qiáng)度。
附加地為了提高管的硬度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可在卷繞管的外側(cè)將型材，優(yōu)選為管型材卷繞到管外壁上。
增強(qiáng)纖維的纖維長(zhǎng)度為至少約2mm，優(yōu)選為大于4mm直至連續(xù)的無(wú)接頭的纖維。
螺旋式混合機(jī)組適合于加工這種直至連續(xù)的無(wú)接頭的纖維的纖維長(zhǎng)度。
在螺旋式混合機(jī)中均勻化了的、經(jīng)纖維增強(qiáng)的、熱塑性的混合物由約60至約94重量％聚乙烯或聚丙烯、約1至約10％的粘附連接劑，以及由在纖維層中約5至約40重量％的在塑料型材中均勻分布設(shè)置的增強(qiáng)纖維構(gòu)成。
在此粘附連接劑特別地用來(lái)改善聚乙烯或聚丙烯和纖維之間的粘附。
對(duì)于至少一層由經(jīng)纖維增強(qiáng)的塑料型材構(gòu)成的層還附加地可在卷繞芯上卷繞由聚乙烯構(gòu)成的沒(méi)有纖維增強(qiáng)的一最內(nèi)卷繞層和/或一最外卷繞層。


下面用附圖更清楚地解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖表示圖1根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)制備卷繞管的一個(gè)側(cè)面圖，圖2根據(jù)圖1的裝置的一個(gè)俯視圖，和圖3多層卷繞層的卷繞。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種用來(lái)制備卷繞管的裝置，其通過(guò)在可調(diào)溫的或可加熱的卷繞芯1上螺旋形的、重疊的卷繞熱塑性的、優(yōu)選為帶狀的塑料型材2而制備卷繞管。
用來(lái)塑化的螺旋式混合機(jī)組3位于來(lái)回可移動(dòng)的滑座5上，其沿著導(dǎo)向裝置6可平行于卷繞芯1來(lái)回移動(dòng)的，在此塑料型材2從螺旋形混合機(jī)組3通過(guò)型材噴嘴4而輸送到卷繞芯1。
如從圖2的俯視圖可看到，塑料型材2以斜向角度通過(guò)型材噴嘴4而被輸送到卷繞芯1。在卷繞芯1的終端處在滑座5的回轉(zhuǎn)處由于滑座5的移動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)而有數(shù)量上一致的、然而相反方向的斜向角度，以致于互相連接的卷繞層9a，9b交叉重疊。在此優(yōu)選設(shè)置，新的卷繞層每次在卷繞芯1的不同的終端開(kāi)始，以致于卷繞過(guò)程基本上可連續(xù)地進(jìn)行。在此第一塑料型材2也正對(duì)著輸送到卷繞層，以在卷繞管的端面處得到直線的終端。在圖3中可看出塑料型材2的互相重疊的卷繞層9a，9b的不同的定位取向。
在滑座來(lái)回移動(dòng)期間，卷繞芯轉(zhuǎn)動(dòng)，以重疊地卷繞帶狀的塑料型材2，其在重疊-和接合處被焊接。
螺旋形混合機(jī)組3將由聚乙烯或聚丙烯構(gòu)成的熱塑性塑料和由塑料、玻璃和/或金屬構(gòu)成的增強(qiáng)纖維的均勻的混合物輸送到型材噴嘴4。纖維在混合物中在雙螺旋式混料機(jī)的出口流出時(shí)在纖維層中均勻分布地設(shè)置于熱塑性的塑料中，然后通過(guò)型材噴嘴4輸送到卷繞芯1。
螺旋式混合機(jī)組優(yōu)選由雙螺旋式混料機(jī)構(gòu)成，在此互相平行設(shè)置的螺桿不是反向轉(zhuǎn)動(dòng)的，而是具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這種混合裝置也稱為同向旋轉(zhuǎn)-雙螺旋式混料機(jī)。熱塑性塑料的溫度取決于經(jīng)加工的混合物為約170-240℃。
與此相反單螺桿-以及相反轉(zhuǎn)動(dòng)的雙螺旋式擠壓機(jī)是不適合制備由纖維增強(qiáng)的纖維和熱塑性塑料構(gòu)成的混合物，因?yàn)樗鼈儧](méi)有足夠的均勻化作用和由于有剪切力而切短或碾碎纖維，以致于不能達(dá)到用來(lái)制備具有大直徑的耐壓的卷繞管必需的抗壓性。
優(yōu)選用玻璃纖維的增強(qiáng)纖維，然而對(duì)于特別的使用目的和特別高的強(qiáng)度需要也可用芳族聚酰胺纖維和/或碳纖維或不同的纖維的混合物。
纖維長(zhǎng)度應(yīng)為至少2mm，優(yōu)選為大于4mm。在優(yōu)選的實(shí)施例中纖維長(zhǎng)度為約6 mm。然而使用直至連續(xù)的無(wú)接頭的較長(zhǎng)的纖維也是可能的。
從螺旋式混合機(jī)3流出的纖維增強(qiáng)的、熱塑性的塑料混合物優(yōu)選由約60至約94重量％的聚乙烯或聚丙烯、約1至約10％的粘附連接劑以及由約5至約40重量％的增強(qiáng)纖維構(gòu)成。
為了制備具有提高了的內(nèi)抗壓性的卷繞管，所以將雙螺旋式混料機(jī)用作為塑化機(jī)組，在此在雙螺旋式混料機(jī)3中將熱塑性塑料調(diào)節(jié)到預(yù)定的熔融溫度，然后與增強(qiáng)纖維均勻混合。隨后可將經(jīng)纖維增強(qiáng)的、均勻化了的、熱塑性塑料混合物輸送到型材噴嘴4。
卷繞管可總共由多層卷繞層構(gòu)成，在此最內(nèi)的和/或最外的卷繞層可由聚乙烯沒(méi)有纖維增強(qiáng)構(gòu)成。經(jīng)纖維增強(qiáng)的卷繞層優(yōu)選地是交叉地卷繞的，也就是說(shuō)，互相交接的卷繞層9a，9b以不同的角度這樣伸展卷繞，即在各自單個(gè)卷繞層中纖維的方向互相交叉。
用上述的裝置和制備方法可制備具有非常高的內(nèi)抗壓性的大尺寸的卷繞高壓管，在此由于是纖維增強(qiáng)的，所以壁厚比傳統(tǒng)的不用纖維增強(qiáng)的制備法小約50％。
例如對(duì)于具有約4m直徑的卷繞管壁厚為約100mm-200mm，在此由塑料型材2以約5-10mm的厚度構(gòu)成每種卷繞層9a，9b。這種耐壓的卷繞管例如適合用于飲用水的輸送。
如從圖1可見(jiàn)，卷繞芯1以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，以致于塑料型材2向下卷繞到卷繞芯1上，在此一個(gè)壓緊裝置7朝著卷繞芯1壓緊塑料型材2。螺旋式混合機(jī)組3以對(duì)卷繞芯縱軸的90°的角度伸展設(shè)置，在此每種卷繞層9，11的斜向角只由于滑座5的向前移動(dòng)而形成。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)制備卷繞管的裝置，其通過(guò)將熱塑性的、優(yōu)選為帶狀的塑料型材(2)螺旋狀的卷繞到卷繞芯(1)上而制備卷繞管，其中塑化機(jī)組通過(guò)型材噴嘴(4)將塑料型材(2)輸送到卷繞芯(1)，其特征在于，塑化機(jī)組是一種混合裝置(3)，其通過(guò)型材噴嘴(4)輸送與增強(qiáng)纖維混合了的熱塑塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，混合裝置是一種螺旋式混合機(jī)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于，熱塑塑料由聚乙烯或聚丙烯構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的裝置，其特征在于，增強(qiáng)纖維由塑料、玻璃和/或金屬構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，增強(qiáng)纖維由玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維和/或碳纖維構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一的裝置，其特征在于，增強(qiáng)纖維的纖維長(zhǎng)度為至少2mm，優(yōu)選為大于4mm直至連續(xù)無(wú)接頭的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的裝置，其特征在于，卷繞管由多層由塑料型材(2)構(gòu)成的以斜向角度互相定向伸展地互相交接的卷繞層9a，9b構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的裝置，其特征在于，在混合裝置(3)中均勻化了的、經(jīng)纖維增強(qiáng)的混合物由-60-94重量％的聚乙烯或聚丙烯-1-10重量％的粘附連接劑，以及-5-40重量％的增強(qiáng)纖維構(gòu)成。
9一種用來(lái)制備卷繞管的方法，其通過(guò)將熱塑性的、優(yōu)選為帶狀的塑料型材(2)螺旋形的重疊的卷繞到卷繞芯(1)上而制備卷繞管，其中塑料型材(2)由塑化機(jī)組和型材噴嘴(4)輸送到卷繞芯(1)，其特征在于，混合裝置(3)用作為塑化機(jī)組用來(lái)制備具有提高了的內(nèi)抗壓性的卷繞管，和在螺旋式混合機(jī)(3)中調(diào)節(jié)熱塑塑料到預(yù)定的熔融溫度，并且與增強(qiáng)纖維均勻混合，在此隨后經(jīng)纖維增強(qiáng)的均勻化的熱塑塑料混合物通過(guò)型材噴嘴(4)輸送到卷繞芯(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，聚乙烯或聚丙烯用作為熱塑性塑料。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，應(yīng)用由塑料、玻璃和/或金屬構(gòu)成的增強(qiáng)纖維。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11之一的方法，其特征在于，卷繞管由多層互相重疊卷繞的卷繞層(9a，9b)構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，塑料型材(2)以預(yù)先確定的斜向角輸送到卷繞芯(1)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其特征在于，連續(xù)地卷繞多層卷繞層(9a，9b)，在卷繞芯(1)的終端處在轉(zhuǎn)變方向的位置處由于卷繞方向的轉(zhuǎn)變而這樣調(diào)節(jié)不同的、相反方向設(shè)置的斜向角，即互相交接的卷繞層(9a，9b)交叉重疊。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14之一的方法，其特征在于，最內(nèi)的和/或最外的卷繞層由聚乙烯不用纖維增強(qiáng)而卷繞的。
16.根據(jù)權(quán)利要求9的方法制備的卷繞管，其特征在于，其由下列物質(zhì)構(gòu)成的經(jīng)纖維增強(qiáng)的均勻的混合物構(gòu)成-60-94重量％的聚乙烯或聚丙烯-1-10重量％的粘附連接劑，以及-5-40重量％的在纖維層中設(shè)置的增強(qiáng)纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)制備卷繞管的裝置和方法，其通過(guò)將熱塑性的、優(yōu)選為帶狀的塑料型材(2)螺旋形的重疊的卷繞到卷繞芯(1)上而制備卷繞管，其中塑化機(jī)組通過(guò)型材噴嘴(4)輸送塑料型材(2)，塑化機(jī)組是一種混合裝置(3)，其通過(guò)型材噴嘴(4)將與增強(qiáng)纖維混合了的熱塑塑料輸送到卷繞芯(1)。
文檔編號(hào)B29C53/66GK1621218SQ20041003929
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者卡爾·海茵茨·克拉, 阿道夫·貝格爾 申請(qǐng)人:克拉公開(kāi)股份有限公司