專利名稱：塑料管的雙軸向拉伸的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于制造定向塑料管的工藝方法和設(shè)備，特別涉及制造已在圓周方向和軸向拉伸(牽引)以便使材料沿拉伸方向定向排列并增強(qiáng)其機(jī)械性能的管子。
國際專利申請(qǐng)No.WO 90/02644描述一個(gè)用于制造熱塑料管如未增塑的氯化聚乙烯(uPVC)的工藝，該工藝使塑料管沿圓周方向有一定程度的定向，這能改善諸如抗圓周應(yīng)力之類性能，并使管子特別適合于在壓力下輸送水。在該專利申請(qǐng)中描述的工藝包括(i)擠壓一根塑料管；(ii)對(duì)受擠壓的管子進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，使其達(dá)到適合于膨脹的溫度；(iii)通過對(duì)管子施加內(nèi)部壓力來使管子沿徑向膨脹，該管子在其下游端用一個(gè)可充氣的或可以以其它方式膨脹的插塞來限制，以便將壓力保持在膨脹區(qū)內(nèi)；(iV)冷卻膨脹的管子，使管子在其沿徑向膨脹的構(gòu)形中硬化。
為了通過該生產(chǎn)流水線拉伸管子，在溫度調(diào)節(jié)區(qū)之前設(shè)置一個(gè)第一退出牽引機(jī)(haul-off trac Tor)而在膨脹和冷卻區(qū)的下游設(shè)置另一個(gè)退出牽引機(jī)。通過使下游牽引機(jī)以高于第一牽引機(jī)的退出(haul-off)速度運(yùn)行，可以在產(chǎn)品中引入軸向拉伸。
已經(jīng)提出了其它工藝，其中通過在一個(gè)實(shí)心心軸上拉伸管子來完成徑向膨脹。本發(fā)明也可應(yīng)用于此類工藝。
發(fā)明概要在第一形式中，本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)定向塑料管的連續(xù)工藝，包括的步驟有擠壓、溫度調(diào)節(jié)、直徑膨脹和冷卻，其特征在于，具有使安置在所述膨脹步驟之前的第一和第二退出機(jī)構(gòu)之間的管子產(chǎn)生軸向拉伸的步驟。
本發(fā)明的第二形式提供一種用于連續(xù)生產(chǎn)定向塑料管的生產(chǎn)流水線，包括一個(gè)用于擠壓管子的擠壓機(jī)，用于使管子達(dá)到適合膨脹的溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、用于使受擠壓管子產(chǎn)生經(jīng)向膨脹的膨脹機(jī)構(gòu)，以及用于使管子在其徑向膨脹構(gòu)形中硬化的冷卻機(jī)構(gòu)，其特征在于，安置在膨脹機(jī)構(gòu)上游的第一和第二退出機(jī)構(gòu)在所述徑向膨脹之前使管子產(chǎn)生軸向拉伸。
本文所用的術(shù)語“退出機(jī)構(gòu)”指卡住管子并調(diào)節(jié)管子軸向速度的機(jī)構(gòu)。
最好是，軸向拉伸是在至少完成溫度調(diào)節(jié)步驟之前產(chǎn)生的。在一種優(yōu)選形式中，軸向拉伸是與溫度調(diào)節(jié)步驟的至少一部分同時(shí)產(chǎn)生的。這可以通過將所述第一退出機(jī)構(gòu)安置在溫度調(diào)節(jié)區(qū)的上游(相對(duì)于管子行進(jìn)方向)并將所述第二退出機(jī)構(gòu)安置在溫度調(diào)節(jié)和膨脹區(qū)之間來達(dá)到。
附圖簡述現(xiàn)在參照附圖描述優(yōu)選實(shí)施例，其中

圖1是管子制造和膨脹工藝的示意圖；圖2是表示另一實(shí)施例的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例描述參照?qǐng)D1，塑料管10用擠壓機(jī)12生產(chǎn)，并在一次冷卻噴水箱14內(nèi)用定經(jīng)裝置(如定經(jīng)套管13)硬化到正確直徑。管子10用第一退出牽引機(jī)16從擠壓機(jī)輸送出去。
然后使管子10行進(jìn)至溫度調(diào)節(jié)區(qū)18，其中管子與熱傳遞介質(zhì)如水接觸，獲得橫跨管壁的特定溫度輪廓分布，此時(shí)管子道路的徑向膨脹使聚合物分子主要沿圓周方向取向。這種取向能提高物理性能，特別是增加了抗圓周應(yīng)力。然后管子進(jìn)入一對(duì)插塞24和26之間的膨脹區(qū)20。插塞24和26由操作管22保持在管子內(nèi)，操作管22通過擠壓頭往回連接在推力限制器(未示出)上。
第一插塞24(相對(duì)于管子10行進(jìn)方向的上游插塞)的尺寸能緊配合在未膨脹管10內(nèi)。一系列圍繞管子周面的控制輪25將管子氣密地推到插塞24上，使得產(chǎn)生足夠的密封而將壓力保持在膨脹區(qū)內(nèi)。
在圖示的實(shí)施例中，控制輪25受到控制，從而確定將管子送入膨脹區(qū)的速度。該速度高于第一退出牽引機(jī)16的速度，使得在溫度調(diào)節(jié)區(qū)前和/或溫度調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)可以產(chǎn)生受控的軸向拉伸。在另外的實(shí)施例中，控制輪子25可以自由地運(yùn)行，而在溫度調(diào)節(jié)區(qū)的下游端部處可以增加一個(gè)獨(dú)立的退出機(jī)構(gòu)(例如與退出牽引機(jī)16相似)，或者可以在用上游插塞從內(nèi)部支承管子的膨脹區(qū)上游端部處以退出機(jī)構(gòu)36代替輪子25(見圖2)。
在膨脹區(qū)之前在管子中獲得受控的軸向拉伸產(chǎn)生若干優(yōu)點(diǎn)。首先，由于軸向拉伸而產(chǎn)生的管壁變薄使溫度調(diào)節(jié)更有效，因此在膨脹之前可以獲得管子周圍的更大的溫度均勻性，并/或可以使用更短的溫度調(diào)節(jié)區(qū)。
在膨脹之前使管壁變薄，可以減小壓力和徑向膨脹所需的軸向推力，增大過程的穩(wěn)定性和可控制性。其次，材料以第二退出機(jī)構(gòu)的調(diào)整速率傳送到膨脹區(qū)，進(jìn)一步提高了穩(wěn)定性和控制。
可以理解，上述優(yōu)點(diǎn)也適用于實(shí)心心軸或其它徑向膨脹機(jī)構(gòu)，而本發(fā)明也適用于這些工藝。同時(shí)，可以將軸向拉伸用于管壁中的定向纖維或其它粒子(如拉長的填充劑)，作為產(chǎn)生聚合物材料的軸向分子定向的補(bǔ)充或替代。
下游插塞26是可以充氣的，使其直徑可從非膨脹狀態(tài)變到膨脹狀態(tài)以使該工藝開始。插塞26充分充氣，以維持膨脹區(qū)中的壓力，同時(shí)允許一些膨脹流體流動(dòng)通過插塞并潤滑運(yùn)動(dòng)管子中的插塞。操作管22有一對(duì)同心管，其中之一繼續(xù)向前以將膨脹流體(如空氣)送到下游插塞26，而另一管子將膨脹流體(最好是熱水)送到上游插塞，然后通過出口27進(jìn)入膨脹區(qū)。
在兩個(gè)插塞之間，塑料管10由于不受外部限制的內(nèi)部壓力而沿徑向膨脹?？拷蛎泤^(qū)的下游端部，有一個(gè)定徑套管28或其它定徑裝置和一個(gè)冷卻噴水箱30，以便調(diào)整膨脹管32的最終直徑。這些裝置后隨一個(gè)最終退出牽引機(jī)34和切割設(shè)備(未示出)，如果希望獲得膨脹區(qū)中管子的附加軸向定向，可以將最終退出牽引機(jī)34調(diào)整在比第二退出機(jī)構(gòu)25高的速度。在實(shí)踐中，由于最終牽引機(jī)34施加在膨脹管32上的軸向力，在膨脹區(qū)中通常產(chǎn)生管子的某些軸向定向。需要軸向力，以便平衡由于膨脹區(qū)20中的膨脹流體的壓力而沿對(duì)置方向施加在管子上的軸向力。
整個(gè)生產(chǎn)線上管子的平均軸向拉伸是通過第一和最終退出牽引機(jī)的比例來確定的。軸向牽引可以在膨脹區(qū)本身中和在預(yù)膨脹區(qū)內(nèi)在第一退出機(jī)構(gòu)16和從動(dòng)輪25之間引入。在膨脹區(qū)之后基本上不引入軸向牽引，因?yàn)楣茏右呀?jīng)冷卻。因此，在任何時(shí)候，被引入膨脹區(qū)和預(yù)膨脹區(qū)中的軸向拉伸的總和將等于第一和最終牽引機(jī)之間的輸送退出比，因此是恒定的。
利用本發(fā)明，可以直接控制在每個(gè)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)多大的軸向拉伸。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這對(duì)于產(chǎn)品性能一致和工藝本身的操作都是重要的。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但該技術(shù)的專業(yè)人員顯然可以以其它特定形式實(shí)施而不偏離其基本特征。因此現(xiàn)有實(shí)施例和例子在所有方面都被認(rèn)為是舉例說明而不是限制性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書而非上述描述來指明，因此意味著要包括權(quán)利要求書的等效范圍和意義內(nèi)的所有變化。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)定向塑料管的連續(xù)工藝，包括的步驟有擠壓、溫度調(diào)節(jié)、沿直徑方向膨脹和冷卻，其特征在于，具有使在所述膨脹工序上游的第一和第二退出機(jī)構(gòu)之間的管子產(chǎn)生軸向拉伸的步驟。
2.一種如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，軸向拉伸是在至少完成溫度調(diào)節(jié)步驟之前產(chǎn)生的。
3.一種如權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于，軸向拉伸是與溫度調(diào)節(jié)步驟的至少一部分同時(shí)產(chǎn)生的。
4.一種如權(quán)利要求3所述的工藝方法，其特征在于，所述溫度調(diào)節(jié)步驟在溫度調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生，所述第一退出機(jī)構(gòu)安置在溫度調(diào)節(jié)區(qū)的上游，而所述第二退出機(jī)構(gòu)安置在溫度調(diào)節(jié)區(qū)和一膨脹區(qū)之間。
5.一種如權(quán)利要求4所述的工藝方法，其特征在于，管子在所述第二退出機(jī)構(gòu)的區(qū)域中是自內(nèi)部支承的。
6.一種如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于還包括在所述第二退出機(jī)構(gòu)和安置在所述膨脹與冷卻工序下游的又一個(gè)退出機(jī)構(gòu)之間產(chǎn)生的附加軸向拉伸。
7.一種如權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于，所述膨脹是由安置在管子內(nèi)部的上游插塞和下游插塞之間保持的內(nèi)部流體壓力產(chǎn)生的。
8.一種如權(quán)利要求7所述的工藝方法，其特征在于，所述下游插塞能夠沿徑向膨脹。
9.一種如權(quán)利要求7所述的工藝方法，其特征在于，該下游插塞對(duì)由所述第二退出機(jī)構(gòu)接觸的管子的一部分提供內(nèi)部支承。
10.一種用于連續(xù)生產(chǎn)定向塑料管的生產(chǎn)流水線，包括一個(gè)用于擠壓管子的擠壓機(jī)、用于使管子達(dá)到適合膨脹的溫度的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、用于使受擠壓管子產(chǎn)生徑向膨脹的膨脹機(jī)構(gòu)，以及用于使管子在其徑向膨脹構(gòu)形中硬化的冷卻機(jī)構(gòu)，其特征在于，安置在徑向膨脹機(jī)構(gòu)上游的第一和第二退出機(jī)構(gòu)在所述徑向膨脹之前使管子產(chǎn)生軸向拉伸。
11.一種如權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)流水線，其特征在于還包括安置在所述膨脹和冷卻機(jī)構(gòu)下游的又一退出機(jī)構(gòu)，用于產(chǎn)生對(duì)管子的附加軸向拉伸。
全文摘要
一種生產(chǎn)定向塑料管用的連續(xù)工藝和設(shè)備,包括擠壓(12)、溫度調(diào)節(jié)(18)、徑向膨脹(區(qū)20)和冷卻(30),其特征在于,具有在位于所述膨脹工序(區(qū)20)上游的第一(16)和第二(25,36)退出機(jī)構(gòu)之間使管子產(chǎn)生軸向拉伸的步驟。
文檔編號(hào)B29C55/28GK1196013SQ96196966
公開日1998年10月14日 申請(qǐng)日期1996年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月15日
發(fā)明者P·G·查普曼, J·雅文凱拉 申請(qǐng)人:溫尼德斯制管商有限公司, 尤波諾爾股份有限公司