CS201523B2 - Method of production of contractibile polyethylene pipes - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je způsob výroby polyethylenových trubek smrštitelných za tepla, o průměru menším než 0,5 m,m.

Podle dnešního stavu techniky spočívá výrobní technologie trubek z plastických hmot, například polyethylenových trubek ,s malým průměrem, v tom, že se trubkový materiál, který byl extrudován na větší průměr, dodatečně upraví na žádaný průměr axiálním protažením. Jak známo·, trubky tímto způsobem vyrobené se účinkem tepla vracejí přibližně na extrudovlaný průměr. Důvod pro to spočívá v tom, že deformaci vzniklou při extrudování, trubky akumulují jako vnitřní napětí. Trubky tímto způsobem vyrobené jsou proto¹ vhodné pouze pro· použití při teplotě místnosti.

K výrobě za tepla smrštitelných trubek na bázi polyethylenu jsou známy způsoby, při kterých se polyethylenová trubka během extrudování nebo po> extrudování ozařuje zářením bohatým na energii nebo se zesiluje chemickou cestou a takto vyrobená, zesilovaná trubka se rozšiřuje, například tím způsobelm, že se nekonečná trubka protahuje tepelnou komorou, ještě teplá trubka se kontinuálně rozšiřuje v další komoře kombinovaným působením vakua a tlaku ·a pak se ve třetí komoře ochladí. Za · těchto· podmínek, například podle britského· patentového spisu č. 1 075 704, je m-ožno získat za tepla smrštitelné trubky, jejichž nerozšířený vnitrní průměr činí přibližně 2,5 — 12 mm a jejichž rozšířený průměr je zhruba dvojnásobný. Tyto trubky se při zahřátí nad bod tání krystalů smršťují na svůj vlastní průměr, asi na 2,5 — 12 mm.

Zmíněným způsobem není možno vyrábět smrštitelné polyethylenové trubky o stejnoměrné síle · stěn, jejichž průměr před rozšířením, popřípadě po smrštění je ·0,5 mm nebo menší a jejichž vnitřní průměr po^! rozšíření je 3 — bkrát větší než před rozšířením.

Výroba trubek z plastických hmot, jejichž vnitřní průměr je 0,5 mm · nebo· · menší, vyžaduje v průmyslu také jinak zvláštní postup.

Tento úkol se řeší tak, že se · tlustší · trubka o vnitřním průměru například 3· mm rychlým odtažením protáhne na žádaný průměr, například méně než ·0,-5 mm. Důsledkem tohoto · způsobu však je namáhání, které vzniká při odtahování, ·akumuluje se v trubce jako> napětí, · kvůli · kterému se trubka, když se při použití zahřeje, · vrací na průměr přibližně stejný, jako· je průměr extrudovaný. Je · jasné, · že · se · polyethylenová trubka zesilovaná- ·při extrudování ·pomocí záření bohatého - · na · en'ergii nebo· chemickou cestou, má-li ss· · použít jako -smrštitelná · trubka, musí při zahřívání. · potřebném · při smršťování za tep201523 la slmršťovat na extrudovaný rozměr, a ne na rozměr po protažení.

Způsob rozšiřování trubek podle citovaného patentového spisu je dále nevhodný pro rozšiřování trubek ze zesítěného polyethylenu o velmi malém průměru a o malé síle stěny s velkým poměrem rozšíření (3 až Gnásobnýim), poněvadž slabé stěny, tvořící se v průběhu postupu [5 — 100 mikronu), se trhají silou tření vznikajícího na stěně kalibru.

S ohledem na zmíněné okolnosti se postupy známými z literatury nevyrábějí trubky к nasazování na jádro imenší než 0,5 mm průměru, popřípadě s poměrem rozšíření přes 3.

Účelem vynálezu je výroba polyethylenových trubek, které se mohou nasazovat na jádro o průměru menším než 0,5 mm a jejichž poměr rozšíření, popřípadě smrštění je 3 — 8.

Vynález vychází z poznatku, že je možno dosáhnout tohoto cíle, když se polyethylenová trubka po extrudicivání, ale před zesítěním ozařováním protáhne na žádaný rozměr, ozáří se dávkou záření 12 — 20 Mrad a pak se podrobí 3 — 8,násobnému rozšíření.

Vynález dále spočívá na poznatku, že sé žádaného poměru rozšíření -může dosáhnout rozšiřováním ve vyhřátém kalibru za použití vhodného’ mazadla a tažením rozšířeného trubkového materiálu v kalibru až do· ochlazení pod bod tání krystalů. V jedné části postupu se používá zahřátý a v druhé části chlazený kalibr.

Smrštitelné trubky podle vynálezu se vyrábějí následujícím, způsobem.

Extrudováiní trubek se provádí dosavadním způsobem. Extrudovaná trubka, jejíž průměr je 1 — 3 mm, se ještě za tepla protáhne. Protažením se průměr trubky zmenší na méně než 0,5 mm.

Protahování je o sobě z,námý dosavadní způsob. Z protaženého produktu však není možno vyrobit žádný smrštitelný materiál, částečně proto, že taje, za druhé, poněvadž kvůli zkrácené geometrické formě, к době extrudování stanoveným chemickým vazbám, se materiál nesmršťuje na protažený stav, ale na stav extrudovaný.

К výrobě smrštitelných trubek z plastických hmot oi průměru menším než 0,5 mm se musí v trubkách extrudovaných na větší průměr a pak protažených tvořit síťovací vazby stálé za tepla. Toho se může dosáhnout ozařováním zářením bohatým na energii, například gama-zářením isotopu Co>⁶⁰ nébo elektronovým zářením pomocí urychlovače. (Tvoří-Ί i se síťovaicí vazby chemickými iniciátory, tak Uxují stav, který je dán rozměrem extrudačníhO' zařízení.)

Při použití malé dávky záření nevystačí malý počet síťovacích vazeb, aby se dosáhlo dostatečného smrštění. Při příliš velké dávce záření nezůstane ve více zesítěné mřížkové struktuře zachována žádná nezesí těná krystalická část. Po ochlazení, které následuje po rozšíření, nenahromadí se defioirtmace sílo vacích vazeb ve formě tahového • napětí a trubka si při teplotě místnosti neuchová svůj rozšířený stav.

Potřebná dávka ozáření činí, závisle na obsahu stabilisátoru použitého polyethylenu, 12 — 20 Mrad.

Síťovací vazby vytvořené zářením: a) tvoří materiál stálý vůči teplu a netavitélný; b) nepodléhají stárnutí vlivem času; c) ovlivňují ostatní mechanické a elektrické vlastnosti materiálu.

Ozáření materiál se zahřívá nad bod tání své krystalické — ne své zesítěné — části, tj. nad 108 °C a v kalibru se kontinuálně běžící trubka rozšiřuje vnitřním tlakem plynu nebo kapaliny ,na žádanou míru. Krystalická část tuhne v chlazené části kalibru a podržuje deformace síťováních vazeb ve formě napětí. Překvapivým poznatkem je, že se materiál po pozdější deformaci n-esmršťuje ;na extrudovaný rozměr, ale na rozměr fixovaný při ozařování.

Těžkost při rozšiřování spočívá v tom, že trubka expandovaná na 300 — 600 % z 1 až 5 mm průměru, jejíž sília stěny je obvykle 10 — 500 μ, a jejíž odolnost vůči teplu je malá, se lisuje tlakem plynu použitým při rozšiřování na stěnu kalibru. Tření přitom vznikající trhá trubku, která je v teplém stavu málo pevná. Místo obvyklých mazadel ke snížení tření se zde používají zv/láštní mazací prostředky, které nepůsobí bobtnání polyethylenové trubky. Takovými mazadly jsou například vícemocné alifatické alkoholy. Mazání se provádí ponořením kalibru do lázně žádaného mazacího prostředku nebo se mazací prostředek nanáší na kalibr jiným způsobem.

Zvláštnosti rozšiřovacího způsobu jsou následující:

a) Kvůli malému rozměru trubky je zahřívání kalibru nezbytné.

b) Kvůli snížené pevnosti v tahu způsobené zahříváním, se musí přilnavost materiálu na kalibru snižovat použitím mazadel.

c) S ohledem na mazadlo je třeba, aby toto· nepůsobilo bobtnání materiálu, a aby je bylo možno smýt vodou.

Proces rozšíření se vysvětlí na výkr-ejse:

Ozářená polyethylenová trubka 2 o průměru d se vede dvojicí gumových váliců 6, sloužících к dopravě do kalibru 1. Surová trubka .se od vstupní strany (nebo ad odebírací strany) vystaví .vnitřnímu tlaku plynu. Trubkový materiál 2 dojde v bodě A kalibru 1 do· lázně 4. Napájecí rychlost se reguluje tak, aby trubka dosáhla žádajné teploty 108 °C v bodě В. V tomto bodě se trubka tliakem¹ získaným z plynové láhve 8 rozšíří na rozměr kalibru, pak se při průchodu úseku В — C ochladí na stěně, popřípadě na teplotu místnosti chlazeného kalibru. Tuhnoucí ,,krystalická, nesíťovaná“ část materiálu .akumuluje tahová napětí, která nastávají při rozšiřování, a materiál si u- . chová průměr D. Kalibr se zahřívá trubkovým vedením 5 například pomocí média proudícího· termostatem.

Ke snížení přilnavosti na stěně kalibru, která nastává, když pomalu tuhnoucí trubka prochází úsekem B — C, se také může jako· mazadlo použít například diethylenglykol, použitý jako· vyhřívací médium. Hotová smrštitelná trubka B se dvojicí oútahovacích válců 7 přenáší na navíjecí zařízení? Tímto způsobem vyrobená smrštitelná miniaturní polyethylenová trubka uchovává na rozdíl od trubek na bázi PVC svůj rozšířený tvar, dokonce při skladovacích teplotách mezi —200 a +100 °C. Vysokostupňová axiální expanse umožňuje její použití i k obalování, popřípadě k isolaci soustružených předmětů, jejichž tvar se podstatně odchyluje od tvaru válcovitého.

Při použití se smrštitelná trubka navlékne na .předmět, který má být obalen, a pak se zahřeje na teplotu nad 110 °C. Přitom má trubka .snahu se smrštit na svůj původní, ozářením fixovaný rozměr a pevně přilne k předmětu.

Zahřívání se může provádět: .a) horkým vzduchem; b) .plynovým plamenem· (městský plyn .nebo plynová láhev); c) .sálajícím teplem.

Smrštitelné trubky . vyrobené zde vysvětleným způsobem se mohou také zpětně .smršťovat tak, že vzniklý vnější plášť čelí značným vnitřním tlakům plynu a kapalín. Když rozměr zpětně smrštěného produktu činí 300 až 600 °/o, vztaženo na .rozměr při ozáření, čelí vznikající napětí ze smrštění značným vnitřním tlakům plynu. Tento· tlak je možno stanovit s velmi dobrou přibližností vztahem přičemž je p vnitřní přetlak, kterému smrštěná trubka ještě odolává,

V síla stěny trubky v cm,

D průměr trubky v cm, σ .napětí ze smrštění v kp/cm², které se může určit ze vztahu ΰ — .0,2 + 0,5 dg přičemž σ je pevnost v tahu materiálu.

Takto vypočtený .smršťovací tlak je nezávislý na materiálu jádra, na kterém se smršťuje.

Příklad 1

Trubka z vysokotlakého polyethylenu extrudovaná na extruderu nástrojem o průměru 2 mm. se ještě teplá vytáhne na trubku .o vnějším průměru 0,5 mm a vnitřním průměru 0,2 mm a tato· .se . na van de Graaffově elektronovém zářiči ozáří dávkou 1:6 Mrad. Ozářená trubka se v lázni zahřátého diethylenglyikolu rozšíří na trubku .o průměry 2,5 mm a pak se ochladí.

P říkl ad 2

Trubka extrudovaná na extruderu nástrojem o průměru 1,5 mm se ještě teplá protáhne na trubku 0,8/0,4 . mm, tato. se ozáří Coi60 dávkou 17 Mrad a po ozáření se rozšíří na trubku 4 mm natažením. na kalibr nalézající se ve vyhřívané glycerinové lázni a pak se navine.

'Smrštitelné trubky vyrobené podle uvedených příkladů se mohou podle svých rozměrů použít:

1. při isolaci kabelů k opláštojvání styčných míst vnější ochranné vrstvy nebo poškozených míst vzniklých při opravách;

2. v lékařské a laboratorní praxi k výrobě spojů čáslti pipet a injekčních stříkaček vyhovujících požadavkům na sterilitu;

3. ke spojování kapilárních trubek.

Claims (3)

1. předmět vynalezu

   1. Způsob výroby smrštitelných polyethylenových trubek o vnitřním průměru menším než 0,5 mm, vyznačený tím, že se stávajícím extrudačním postupem vyrobí polyethylenová trubka o vnitřním průměru 1 až 3 . mm, tato .se protažením zúží na žádaný vnitřní průměr, ozáří .se účelně elektronovým zářením dávkou 12 až 20 Mrad, za. použití mazadla .nepůsobícího bobtnání polyethylenu, účelně za použití diethyilenglykolu, se . při teplotě 108 až 190 ^C'C rozšíří na kalibru 0,4 .až 8 mm, .odpovídajícím dané míře rozšíření, a po ochlazení se z kalibru odtáhne.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se rozšiřovací kalibr zahřívá ve vyhřáté lázni mazadla.
3. 3. Způsob podle. bodu 1 vyznačený tím, ’. že se rozšířená trubka táhne na kalibru až do· ochlazení pod bod tání krystalického. po lyethylenu.