CZ233494A3 - Tube part of polyethylene plastic and process for producing thereof - Google Patents

Description

Oblast technikv

Vynález se týká potrubního dílu z polyethylenového plastu vyrobeného protlačováním, který má alespoň jedno zasunovací hrdlo. Vynález se dále týká způsobu výroby tohoto potrubního dílu.

polyethylenovými plasty, potrubí položená v zemi. z mnoha neuspořádaných

Stěna potrubního dílu může sestávat z jedné vrstvy, může však. sestávajt i z několika vrstev, když je potrubní- díl vyroben současným protlačováním. S výhodou se jedná o potrubní díl z jednotného polyethylenového plastu, i když tento potrubní díl má po své délce, respektive po svém obvodu, rozmístěné různé mikrostruktury. Polyethylenové plasty, použité v rámci vynálezu, jsou obvyklými pro potrubí, zejména pro Polyethylenové plasty sestávají dlouhých řetězců, které jsou vytvořeny spojením atomů Ca skupin CH₂· Řetězce mohou být uspořádány lineárně nebo i rozvětveně. Mezi řetězci působí slabé intermolekulární vazební síly, které určují ♦vlastnosti materiálu. Je zřejmé, že tyto vazební síly jsou zvlášů výrazné tehdy, když se jednotlivé kusy řetězců v polyethylenovém svazku dostanou velmi blízko k sobě. Uspořádané oblasti tohoto druhu, v nichž řetězce probíhají společně svazkovitě, se na rozdíl od okolní neuspořádané oblasti označují jako krystality. Neuspořádaná část se rovněž označuje jako amorfní část. Je zřejmé, že mimo již popsané vazební síly působí i jiné síly, k nimž patří méně nebo více výraznější zesíůování. Při velmi nízkých teplotách jsou všechny částí makromolekul takřka zmrazené. Přívodem tepelné energie se nejprve podnítí pohyb snadněji a později : ·;

Nad určitou teplotou však tak velká, že plast začíná měkčího stavu, který se obtížněji pohyblivých molekul. Agregační stav plastu se při takovém ohřevu nejprve sotva mění bude pohybová energie makromolekul měknout. Přechází z pevného do označuje jako viskoelastický. Ve viskoelastickém stavu je soudržnost makromolekul navzájem již velmi uvolněná, avšak ještě není úplně zrušená. Jestliže se teplota dále zvýši, přejde viskoelastický stav do viskózního tečení. Vzhledem k existenci krystalitů, které se tvoří v důsledku popsaného svazkovacího jevu, přidruží se k rozsahu změkčení ještě rozsah roztavení krystalitů při vyšších teplotách. Krystality jsou nejprve ještě nad rozsahem změkčení amorfních podílů soudržné. Počet neboli četnost krystalitů v objemové jednotce určuje pevnost. Polyethylenové plasty, které v zásadě vznikly popsaným způsobem, mají vzhledem k popsanému vytvoření a s ním související termodynamikou takzvaný paměťový efekt. Pod tímto pojmem se rozumí zvláštní smršťovací jev. Polyethylenové plasty mohou pod rozsahem tavení v závislosti na teplotě měnit definované reverzibilně svůj tvar. Když se deformace polyethylenového plastu, například protažením nebo rozšířením, provede ve viskoelastickém rozsahu a tento stav se změnou teploty zmrazí, přičemž v tomto stavu prakticky nedochází k žádnému pohybu molekul, dojde při následném ohřevu k uvolnění napětí a deformovaný stav se vznikem patrných smršťovacích sil vrátí do svých původních rozměrů.

Dosavadní stav techniky

U známých potrubních dílů z polyethylenového plastu s alespoň jedním vytvarovaným zasunovacím hrdlem se provede toto vytvarování zasunovacího hrdla pravidelně ve viskoelastickém nebo prakticky viskoelastickém stavu. Tím může po výrobě potrubních kusů s vytvarovaným zasunovacím hrdlem před použitím nebo při použití dojít k nežádoucím smrštěním, například tehdy, když se potrubní díly s vytvarovaným

·.·ji'.•/Τ’” v.' «v-.;.···.·.· . ·. ....—........

zasunovacím hrdlem uloží, a přitom se současné vystaví teplotním vlivům, k čemuž však může dojít i v instalovaném nebo položeném stavu potrubních dílů. Rozměrové změny, které přitom vzniknou, mohou způsobit poruchy. Tyto poruchy jsou o to výraznější, čím tlustší je stěna potrubního dílu. U potrubních dílů s alespoň jedním vytvarovaným zasunovacím hrdlem,' které sestávají z polyvinylchloridu, je možno bez obtíží dosáhnout toho, že stěna potrubních dílů, která bude mít tlouštku větší než 4 mm, například asi 6 m a více, nebude podléhat rušivým smršťovacím jevům. Přitom má vytvarované zasunovací hrdlo většinou i stejnou tlouštku stěny jako samotný potrubní díl, protože se provádí pěchování zasunovacího hrdla v axiálním směru za účelem zvětšení tlouštky stěny zmenšené - tvarováním zasunovacího hrdla. U potrubních dílů s alespoň jedním vytvarovaným zasunovacím hrdlem, které sestávají z polyethylenového plastu a mají velkou tlouštku stěny, však k tomu nedochází bez rušivých smršťovacích jevů.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit potrubní díl s vytvarovaným zasunovacím hrdlem, vyrobený protlačováním z polyethylenového plastu, u jehož zasunovacího hrdla při opětovném ohřevu, ke kterému dojde před použitím nebo při použití, nedojde k rušivým smrštěním. Dalším úkolem vynálezu je vytvořit způsob výroby takového potrubního dílu.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje potrubní díl z polyethylenového plastu, vyrobený protlačováním, který má vytvarované zasunovací hrdlo, se znaky

a) potrubní díl tvářený protlačováním má tlouštku stěny větší než 5 mm,

b) vytvarované zasunovací hrdlo má přinejmenším stejnou tlouštku stěny, a s údajem, že stěna má v průřezu vysokokrystalitickou vnitřní oblast a nízkokrystalitickou vnější oblast, a s dalšími údaji, že vysokokrystalitická vnitřní krystalitickou nosnou klenbu dimenzována pro prakticky nízkokrystalitické vnější oblasti napětích.

oblast tvoří kolem dokola a tato nosná klenba je nedeformovatelné podepření při vzniklých smrštovacích

Zvlášt stabilních poměrů s ohledem na zamezení vzniku rušivých smrštovacích jevů se dosáhne podle výhodného provedení vynálezu dalším údajem, totiž že stěna zasunovacího hrdla má pěchovanou strukturu. V rámci vynálezu může mít stěna potrubního dílu a zasunovacího hrdla tlouštku větší než 6 mm. Avšak i u potrubních dílů, u nichž má stěna tlouštku větší než 10 mm, se osvědčila opatření podle vynálezu. Výhodné provedení podle vynálezu se týká potrubního dílu popsaného základního provedení, u něhož má zasunovací hrdlo alespoň jednu oblast s vytvarovanou obvodovou úložnou drážkou pro vložený těsnicí kroužek a těsnicí komoru, přičemž i tato oblast je provedena již popsaným způsobem ve vysokokrystalitické vnitřní oblasti jako nosná klenba.

Uvedený úkol dále splňuje způsob vytvoření zasunovacího hrdla na potrubním dílu protlačeném z polyethylenového plastu s následujícími operacemi

a) potrubní díl se na konci, na němž má být vytvarováno zasunovací hrdlo, ohřeje do rozsahu změkčení,

b) konec potrubního dílu ohřátý do rozsahu změkčení se vloží do formy, v níž je upraven ohřátý trn, a která je z vnějšku neohřátá nebo chlazená,

c) přitom nebo potom se ohřátý konec pneumaticky, hydraulicky a/nebo mechanicky stlačí s rozšířením ve směru k vnitřní stěně tvarovacího prostoru formy, přičemž se v úvahu bere zmenšení tloušťky stěny potrubního dílu v oblasti zasunovacího hrdla,

d) konec potrubního dílu rozšířený na šířku zasunovacího hrdla se pěchuje od ústí zasunovacího hrdla při zvětšení tloušťky stěny, zmenšené podle znaku - cj, na geometrii zasunovacího hrdla předem danou tvarem zasunovacího hrdla a tím, jakož i přitom, se tlačí proti neohřáté nebo chlazené vnitřní stěně tvarovacího prostoru formy,

e) teplota ohřátého trnu se při zohlednění vnější teploty formy zvolí tak, že ve vnitřní oblasti průřezu stěny zasunovacího hrdla se nastaví teplota v rozsahu tavení, která klesá na teplotu v rozsahu změkčení na vnější stěně formy, přičemž doba setrvání vytvarovaného zasunovacího hrdla ve formě, jakož i rychlost ochlazování vytvarovaného zasunovacího hrdla uvnitř nebo vně formy se zvolí tak, že se vytvoří vysokokrystalitická vnitřní oblast a nízkokrystalitická vnější oblast příčného průřezu a vnitřní oblast příčného průřezu tvoří kolem dokola krystalitickou nosnou klenbu, která je dimenzována pro 'prakticky nedeformovatelné podepření či vyztužení nízkokrystalitické vnější oblasti při vznikajících mechanických smršťovacích napětích.

U způsobu podle vynálezu se může vycházet z potrubních dílů, které se po protlačení a obvyklém kalibrování nejprve ochladí a potom uloží. Podle výhodného provedení vynálezu, kterým je umožněno pracovat v rámci způsobu podle vynálezu s velmi krátkými časy pro vytvarování zasunovacích hrdel, se po protlačení a kalibrování konec potrubního dílu, který obsahuje ještě zbytkové teplo po protlačování, popřípadě po meziohřevu, zavede do formy pro zasunovací hrdlo. Tento způsob umožňuje při výrobě potrubních dílů pracovat s velmi krátkými časovými takty.

Číselné parametry, které musí být v rámci způsobu podle vynálezu zohledněny, mohou být zjištěny snadno pokusně. Jedná-li se přitom o obvyklé polyethylenové plasty, dospěje se pravidelné k velmi dobrým výsledkům tehdy, když se teplotou ohřátého trnu udržuje uvnitř zasunovacího hrdla teplota větší než 125 ’C a na vnější straně zasunovacího hrdla teplota zřetelně nižší než 125 ’C. Doba setrvání v minutách vytvarovaného zasunovacího hrdla ve formě by přitom měla odpovídat zhruba poloviční tloušťce stěny v vytvořeného zasunovacího hrdla. Toto pravidlo tloušťky stěny asi 10 mm. Při větších tloušťkách stěny může být doba setrvání kratší než odpovídá tomuto pravidlu. V rámci způsobu podle vynálezu může tloušťka stěny potrubního dílu, a proto i vytvořeného zasunovacího hrdla činit například 4 mm. Zvlášt vhodný je však způsob podle vynálezu pro výrobu potrubních dílů s vytvarovaným prakticky nesmrstitelným zasunovacím hrdlem, které má tloušťku 6 mm, 8 mm a 10 mm.

milimetrech platí až do

Vynález vychází z poznatku, že vhodným vedením teplot při rozšiřování zasunovacího hrdla na potrubním dílu vyrobeném předtím z polyethylenového plastu, jakož i vhodným vedením teplot při ochlazování po vytvarování zasunovacího hrdla, se může vytvořit popsaná nosná klenba, která může být výše popsanými opatřeními překvapivě upravena tak, že u ní již vlivem následných smršťovacích jevů nedochází k rušivé změně rozměrů vytvořeného zasunovacího hrdla. Opatření potřebná pro vytvoření nosné klenby jsou snadno zjistitelná experimentálně, přičemž číselné parametry jsou rozdílné podle průměrů, tloušťky stěny, avšak i podle zvláštních použitých polyethylenových plastů.

Přehled obrázku na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladu provedení podle přiloženého výkresu, na němž obr. 1 znázorňuje v podélném řezu část potrubního dílu s vytvarovaným zasunovacím hrdlem, obr. 2 v podstatně zvětšeném měřítku oproti obr. 1 detail A z obr. 1, a obr. 3 v měřítku stejném jako obr. 2 rovněž detailně řez podél čáry B-B z obr. 1.

Příklady provedeni vynálezu

Potrubní díl 1, znázorněný na obr. 1, byl vyroben protlačováním a je proveden z polyethylenového plastu. Má stěnu 2, která je ve smyslu vícevrstvá, a která byla materiálu nebo současným úvodní definice jednovrstvá nebo vyrobena protlačováním jednoho protlačováním více materiálů.

Potrubní díl 1 je opatřen vytvarovaným zasunovacím hrdlem 3. Vrstvy vícevrstvého provedení nejsou znázorněny.

Potrubní díl 1 vyrobený protlačováním má tloušťku stěny větší než 5 mm. Vytvarované zasunovací hrdlo 2 roá přinejmenším stejnou tloušťku stěny 2... Při srovnání obr. 1 až 3 a zejména z obr. 3 je zřejmé, že stěna 2 má v průřezu vysokokrystalitickou vnitřní oblast 4 a nízkokrystalitickou vnější oblast 5. Jedna z obou těchto oblastí 4., 5 nebo obé mohou sestávat z několika vrstev. Výraz vysokokrystalitický označuje skutečnost, že je přítomno mnoho krystalitů, které se přímo nebo nepřímo navzájem podpírají, jako stavební kameny v klenbě. Výraz nízkokrystalitický znamená, že se vytvořilo pouze málo krystalitů. Dále je vidět, že vysokokrystalitická vnitřní oblast 4. tvoří kolem dokola krystalitickou nosnou klenbu. Tato

nosná klenba je dimenzována tak, že při vznikajících mechanických smršťovacích napětích dojde v nízkokrystalitické vnější oblasti 5 k prakticky nedeformovatelnému podepření nízkokrystalitické vnější oblasti 5.

Stěna 2 zasunovacího hrdla 2 má pěchovanou strukturu, protože při tváření zasunovacího hrdla. 2 se provedlo nejen rozšíření, nýbrž i pěchování. Tloušťka stěny 2 může být větší než 6 mm nebo i větší než 10 mm. Ve znázorněném příkladu provedení a podle výhodného provedení podle vynálezu má zasunovací hrdlo 2 část s vytvořenou obvodovou úložnou drážkou 6 pro vložený těsnicí kroužek 2 a takzvanou těsnicí komoru 8, na niž dosedá těsnicí chlopeň 9. těsnicího kroužku 7. Rovněž tato část potrubního dílu 1 a zasunovacího hrdla 3 je provedena jako nosná klenba.

Je zřejmé, že popsaný jednovrstvý nebo vícevrstvý potrubní díl 1 s vytvořeným zasunovacím hrdlem 2 může tvořit rovněž takřka samonosné jádro potrubního dílu, který může být při současném vytlačování z několika materiálů opatřen přídavnou vnější plastovou vrstvou nebo vrstvou s jinou funkcí.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Potrubní díl (1) z polyethylenového plastu, vyrobený protlačováním, který má vytvarované zasunovací hrdlo (3), se znaky

   a) potrubní díl (1) tvářený protlačováním má tlouštku stěny (2) větší než 5 mm,

   b) vytvarované zasunovací hrdlo (3) má přinejmenším stejnou tlouštku stěny (2), a s údajem, že stěna (2) má v průřezu vysokokrystalitickou vnitřní oblast (4) a nízkokrystalitickou vnější oblast (5), a s dalšími údaji, že vysokokrystalitická vnitřní oblast (4) tvoří kolem dokola krystalitickou nosnou klenbu a tato nosná klenba je dimenzována pro prakticky nedeformovatelné podepření nízkokrystalitické vnější oblasti (5) při vzniklých smrštovacích napětích.
2. 2. Potrubní díl podle nároku 1 s dalším údajem, že stěna (2) zasunovacího hrdla (3) má pěchovanou strukturu.
3. 3. Potrubní díl podle jednoho z nároků 1 nebo 2, u něhož má stěna (2) tlouštXp větší než 6 mm.
4. 4. Potrubní díl podle jednoho z nároků 1 nebo 2, u něhož má stěna (2) tlouštku větší než 10 mm.
5. 5. Potrubní díl podle jednoho z nároků 1 až 4, u něhož má zasunovací hrdlo (3) alespoň jednu část s vytvořenou obvodovou úložnou drážkou (6) pro vložený těsnicí kroužek (7) a těsnicí komoru (8) a rovněž tato část je vytvořena jako nosná klenba.
6. 6. Způsob vytvoření zasunovacího hrdla na potrubním dílu podle jednoho z nároků 1 až 5, s následujícími operacemi

   a) potrubní díl se na konci, na němž má být vytvarováno zasunovací hrdlo, ohřeje do rozsahu změkčení,

   b) konec potrubního dílu ohřátý do rozsahu změkčeni se vloží do formy, v níž je upraven ohřátý trn, a která je z vnějšku neohřátá nebo chlazená,

   c) přitom nebo potom se ohřátý konec pneumaticky, hydraulicky a/nebo mechanicky stlačí s rozšířením ve směru k vnitřní stěně tvarovacího prostoru formy, přičemž se v úvahu bere zmenšení tloušťky stěny potrubního dílu v oblasti zasunovacího hrdla,

   d) konec potrubního dílu rozšířený na šířku zasunovacího hrdla se pěchuje od ústí zasunovacího hrdla při zvětšení tlouštky stěny, zmenšené podle znaku c), na geometrii zasunovacího hrdla předem danou tvarem zasunovacího hrdla a tím, jakož i přitom, se tlačí proti neohřáté nebo chlazené vnitřní stěně tvarovacího prostoru formy,

   e) teplota ohřátého trnu se při zohlednění vnější teploty formy zvolí tak, že ve vnitřní oblasti průřezu stěny zasunovacího hrdla se nastaví teplota v rozsahu tavení, která klesá na teplotu v rozsahu změkčení na vnější stěně formy, přičemž doba setrvání vytvarovaného zasunovacího hrdla ve formě, jakož i rychlost ochlazování vytvarovaného zasunovacího hrdla uvnitř nebo vně formy se zvolí tak, že se vytvoří vysokokrystalitická vnitřní oblast a nízkokrystalitická vnější oblast příčného průřezu a vnitřní oblast příčného průřezu tvoří kolem dokola krystalitickou nosnou klenbu, která je dimenzována pro prakticky nedeformovatelné podepření či vyztužení nízkokrystalitická vnější oblasti při vznikajících mechanických smršťovacích napětích.
7. 7. Způsob podle nároku 6, u něhož se potrubní díl ochlazený po protlačení a kalibrování na konci, na němž má být vytvarováno zasunovací hrdlo, ohřeje do rozsahu změkčení.
8. 8. Způsob podle nároku 6, u něhož se konec potrubního dílu, obsahující po protlačení a kalibrování ještě zbytkové teplo, popřípadě po meziohřevu, vloží do formy pro zasunovací hrdlo. · · .
9. 9. Způsob podle jednoho z nároků 6 až 8, u něhož se teplotou ohřátého trnu udržuje uvnitř zasunovacího hrdla teplota větší než 125 °C a na vnější straně zasunovacího hrdla teplota zřetelně nižší než 125 'C.
10. 10. Způsob podle jednoho z nároků 6 až 9, u něhož doba setrvání v minutách vytvořeného zasunovacího hrdla ve formě odpovídá zhruba polovině tloušťky stěny v milimetrech vytvořeného zasunovacího hrdla.