專利名稱：塑料管的雙軸向拉伸的制作方法
背景技術：
本發明涉及用于制造定向塑料管的工藝方法和設備，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其機械性能的管子。
國際專利申請No.WO 90/02644描述一個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。在該專利申請中描述的工藝包括(i)擠壓一根塑料管；(ii)對受擠壓的管子進行溫度調節，使其達到適合于膨脹的溫度；(iii)通過對管子施加內部壓力來使管子沿徑向膨脹，該管子在其下游端用一個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內；(iV)冷卻膨脹的管子，使管子在其沿徑向膨脹的構形中硬化。
為了通過該生產流水線拉伸管子，在溫度調節區之前設置一個第一退出牽引機(haul-off trac Tor)而在膨脹和冷卻區的下游設置另一個退出牽引機。通過使下游牽引機以高于第一牽引機的退出(haul-off)速度運行，可以在產品中引入軸向拉伸。
已經提出了其它工藝，其中通過在一個實心心軸上拉伸管子來完成徑向膨脹。本發明也可應用于此類工藝。
發明概要在第一形式中，本發明提供一種用于生產定向塑料管的連續工藝，包括的步驟有擠壓、溫度調節、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構之間的管子產生軸向拉伸的步驟。
本發明的第二形式提供一種用于連續生產定向塑料管的生產流水線，包括一個用于擠壓管子的擠壓機，用于使管子達到適合膨脹的溫度的溫度調節機構、用于使受擠壓管子產生經向膨脹的膨脹機構，以及用于使管子在其徑向膨脹構形中硬化的冷卻機構，其特征在于，安置在膨脹機構上游的第一和第二退出機構在所述徑向膨脹之前使管子產生軸向拉伸。
本文所用的術語“退出機構”指卡住管子并調節管子軸向速度的機構。
最好是，軸向拉伸是在至少完成溫度調節步驟之前產生的。在一種優選形式中，軸向拉伸是與溫度調節步驟的至少一部分同時產生的。這可以通過將所述第一退出機構安置在溫度調節區的上游(相對于管子行進方向)并將所述第二退出機構安置在溫度調節和膨脹區之間來達到。
附圖簡述現在參照附圖描述優選實施例，其中
圖1是管子制造和膨脹工藝的示意圖；圖2是表示另一實施例的示意圖。
優選實施例描述參照圖1，塑料管10用擠壓機12生產，并在一次冷卻噴水箱14內用定經裝置(如定經套管13)硬化到正確直徑。管子10用第一退出牽引機16從擠壓機輸送出去。
然后使管子10行進至溫度調節區18，其中管子與熱傳遞介質如水接觸，獲得橫跨管壁的特定溫度輪廓分布，此時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力。然后管子進入一對插塞24和26之間的膨脹區20。插塞24和26由操作管22保持在管子內，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(相對于管子10行進方向的上游插塞)的尺寸能緊配合在未膨脹管10內。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，使得產生足夠的密封而將壓力保持在膨脹區內。
在圖示的實施例中，控制輪25受到控制，從而確定將管子送入膨脹區的速度。該速度高于第一退出牽引機16的速度，使得在溫度調節區前和/或溫度調節區內可以產生受控的軸向拉伸。在另外的實施例中，控制輪子25可以自由地運行，而在溫度調節區的下游端部處可以增加一個獨立的退出機構(例如與退出牽引機16相似)，或者可以在用上游插塞從內部支承管子的膨脹區上游端部處以退出機構36代替輪子25(見圖2)。
在膨脹區之前在管子中獲得受控的軸向拉伸產生若干優點。首先，由于軸向拉伸而產生的管壁變薄使溫度調節更有效，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節區。
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，增大過程的穩定性和可控制性。其次，材料以第二退出機構的調整速率傳送到膨脹區，進一步提高了穩定性和控制。
可以理解，上述優點也適用于實心心軸或其它徑向膨脹機構，而本發明也適用于這些工藝。同時，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)，作為產生聚合物材料的軸向分子定向的補充或替代。
下游插塞26是可以充氣的，使其直徑可從非膨脹狀態變到膨脹狀態以使該工藝開始。插塞26充分充氣，以維持膨脹區中的壓力，同時允許一些膨脹流體流動通過插塞并潤滑運動管子中的插塞。操作管22有一對同心管，其中之一繼續向前以將膨脹流體(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進入膨脹區。
在兩個插塞之間，塑料管10由于不受外部限制的內部壓力而沿徑向膨脹。靠近膨脹區的下游端部，有一個定徑套管28或其它定徑裝置和一個冷卻噴水箱30，以便調整膨脹管32的最終直徑。這些裝置后隨一個最終退出牽引機34和切割設備(未示出)，如果希望獲得膨脹區中管子的附加軸向定向，可以將最終退出牽引機34調整在比第二退出機構25高的速度。在實踐中，由于最終牽引機34施加在膨脹管32上的軸向力，在膨脹區中通常產生管子的某些軸向定向。需要軸向力，以便平衡由于膨脹區20中的膨脹流體的壓力而沿對置方向施加在管子上的軸向力。
整個生產線上管子的平均軸向拉伸是通過第一和最終退出牽引機的比例來確定的。軸向牽引可以在膨脹區本身中和在預膨脹區內在第一退出機構16和從動輪25之間引入。在膨脹區之后基本上不引入軸向牽引，因為管子已經冷卻。因此，在任何時候，被引入膨脹區和預膨脹區中的軸向拉伸的總和將等于第一和最終牽引機之間的輸送退出比，因此是恒定的。
利用本發明，可以直接控制在每個區內出現多大的軸向拉伸。本發明人發現，這對于產品性能一致和工藝本身的操作都是重要的。
雖然已經描述了本發明的特定實施例，但該技術的專業人員顯然可以以其它特定形式實施而不偏離其基本特征。因此現有實施例和例子在所有方面都被認為是舉例說明而不是限制性的，本發明的保護范圍由所附權利要求書而非上述描述來指明，因此意味著要包括權利要求書的等效范圍和意義內的所有變化。
權利要求
1.一種用于生產定向塑料管的連續工藝，包括的步驟有擠壓、溫度調節、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構之間的管子產生軸向拉伸的步驟。
2.一種如權利要求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節步驟之前產生的。
3.一種如權利要求2所述的工藝方法，其特征在于，軸向拉伸是與溫度調節步驟的至少一部分同時產生的。
4.一種如權利要求3所述的工藝方法，其特征在于，所述溫度調節步驟在溫度調節區內產生，所述第一退出機構安置在溫度調節區的上游，而所述第二退出機構安置在溫度調節區和一膨脹區之間。
5.一種如權利要求4所述的工藝方法，其特征在于，管子在所述第二退出機構的區域中是自內部支承的。
6.一種如權利要求1所述的工藝方法，其特征在于還包括在所述第二退出機構和安置在所述膨脹與冷卻工序下游的又一個退出機構之間產生的附加軸向拉伸。
7.一種如權利要求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部的上游插塞和下游插塞之間保持的內部流體壓力產生的。
8.一種如權利要求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。
9.一種如權利要求7所述的工藝方法，其特征在于，該下游插塞對由所述第二退出機構接觸的管子的一部分提供內部支承。
10.一種用于連續生產定向塑料管的生產流水線，包括一個用于擠壓管子的擠壓機、用于使管子達到適合膨脹的溫度的溫度調節機構、用于使受擠壓管子產生徑向膨脹的膨脹機構，以及用于使管子在其徑向膨脹構形中硬化的冷卻機構，其特征在于，安置在徑向膨脹機構上游的第一和第二退出機構在所述徑向膨脹之前使管子產生軸向拉伸。
11.一種如權利要求10所述的生產流水線，其特征在于還包括安置在所述膨脹和冷卻機構下游的又一退出機構，用于產生對管子的附加軸向拉伸。
全文摘要
一種生產定向塑料管用的連續工藝和設備,包括擠壓(12)、溫度調節(18)、徑向膨脹(區20)和冷卻(30),其特征在于,具有在位于所述膨脹工序(區20)上游的第一(16)和第二(25,36)退出機構之間使管子產生軸向拉伸的步驟。
文檔編號B29C55/28GK1196013SQ96196966
公開日1998年10月14日 申請日期1996年9月13日 優先權日1995年9月15日
發明者P·G·查普曼, J·雅文凱拉 申請人:溫尼德斯制管商有限公司, 尤波諾爾股份有限公司