專利名稱：用雙軸拉伸來加塑料管的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種加工由擠壓得到的塑料管的方法，按這種方法，使塑料管達到比環(huán)境溫度高的一個分子取向溫度，并通過徑向膨脹和軸向伸長使它經受一個雙軸拉伸，以便獲得機械性能改善的雙取向管。
這種方法是公開的，特別是由GB-A-1 432 539或US-4 340344公開。這種方法所要求的對塑料管的補充加工使最終產品的價格明顯增加。然而，產品機械性能的明善改善，特別是對內壓的強度的增加，導致了對產品使用這種方法，特別是對用來傳輸加壓流體的管子，這種管子應具有一個良好的機械強度。
按照已知的方法，擠壓加工的管子存放在環(huán)境溫度下，然后被取出，通過加熱使其從環(huán)境溫度達到分子取向溫度，以便接收加工。待加工管的溫度設定是比較慢長的，并耗費能量，因為必須把管子從環(huán)境溫度轉化為分子取向溫度。這使得加工方法的效率不很高并需要改善。
本發(fā)明的目的首先是提供一種如前面所述的加工塑料管尤其是PVC(聚氯乙烯)管的方法，它能使效率提高，尤其通過減少加工時間以及降低在加工中所需的能量消耗來提高效率。
期望此方法能改善管壁中的溫度分布，以用于它的雙軸拉伸。
還期望此加工方法保持相對簡單并且不需要占用太多的地面，以便使得實施此方法的投資保持為一個可接受的費用。
根據本發(fā)明，加工由擠壓獲得的塑料管尤其是PVC管的方法，按照此法，使管子達到高于環(huán)境溫度的一個分子取向溫度，使其通過徑向膨脹和軸向伸長而經受雙軸拉伸，以便獲得機械性能改善的雙取向管，其特征在于下述事實-在管剛被擠壓成而且其溫度高于分子取向溫度時，把管切成確定長度的元件，每個元件構成一個毛坯，-每只毛坯被放在包圍區(qū)中，以便在那兒被流體，冷卻到接近分子取向溫度的溫度，毛坯在保圍區(qū)中的駐留時間比毛坯的擠壓生產時間長，以便正確地設定溫度。
在駐留時間被認為是過長的情況下，可以在毛坯引入包圍區(qū)之前，我由噴霧或冷水池，把毛坯劇烈而短暫地冷卻。這樣一薄層材料就臨時達到一個比適于雙取向作業(yè)的溫度低的溫度。
毛坯然后從包圍區(qū)中取出，以便經受保證一種雙取向的加工。
最好是，管子在剛擠壓完之后且在切割之前，穿過一成形工具，被表面冷卻，以便保證仍處于熱態(tài)下的管子被利落地切割。
最好利用龍門剪床型切刀裝置，通過切割工序來切割管子，流體包圍區(qū)有利地用熱水槽構成，在加工PVC時，熱水處于接近或者等于它的在大氣壓下的沸騰溫度上。
適當的做法是，保證液體與一個(很長管子的內部和外部)復雜形狀的工件之間良好的熱傳遞。為此目的，管子在包圍區(qū)中被翻動。優(yōu)越的做法是，使液體在包圍區(qū)中循環(huán)，尤其是沿平行于管軸方向循環(huán)。
本發(fā)明還涉及一個實施上述的加工塑料管的方法的裝置。
按本發(fā)明，加工塑料管特別是PVC管的設備，包含生產管的擠壓機和使管子經受由徑向膨脹和軸向拉伸引起的雙軸拉伸，用于獲得其機械性能改善的雙取向管，其特征在于它包含位于擠壓機出口的切割裝置，用于在管剛被擠壓成且溫度高于分子取向溫度時把管切成確定長度的元件，各切成的元件構成毛坯。
一個包圍區(qū)，用于接收毛坯且用流體把其冷卻到接近分子取向溫度的一個溫度，預備包圍區(qū)是為了保證毛坯的駐留時間比毛坯的擠壓生產的時間更長，以便正確設定溫度；一個把毛坯從包圍區(qū)取出的裝置，以便將其傳遞到裝置，用來進行雙軸拉伸。
在擠壓機出口可預備成形裝置，用于使管表面冷卻，并且使仍處于熱態(tài)下的管子能被干凈地切割。
切割裝置是由龍門剪床型切割刀片裝置構成，它尤其固定在成形裝置上。
流體包圍區(qū)是由熱水槽構成，在加工PVC情形，熱水處于接近或等于其大氣壓下的沸騰溫度。
預備使流體槽中循環(huán)尤其沿毛坯縱向循環(huán)的裝置。
毛坯在包圍區(qū)中最好被翻動。
可預備使下一個從槽中取出的毛坯繞其軸旋的裝置。
布置在擠壓機出口處與其沿直線對齊的滾動傳送帶，用來接收管是合適的，設定毛坯溫度的流體包圍區(qū)被布置在傳送帶的一側。
傳送帶的速度基本等于管離開擠壓機的速度，以便把管上的應力減到最低，而且速度能在此狀態(tài)附近改變，以便使毛坯管局部增厚(或變薄)。
用于設定毛坯溫度的液體包圍區(qū)優(yōu)選地放置在傳送帶一側，位于一更低的高度。預備了推動裝置用于橫向移動毛坯并使它到達流體包圍區(qū)。
除了上面描述的裝置之外，本發(fā)明還包含某些其它裝置，下文中將就實施例清楚地討論這些裝置，實施例是參照附圖描述的，但不是限定性的。圖中，

圖1是一個實施本發(fā)明加工方法的塑料管制造設備的俯視粗略示意圖，圖2是圖1的裝置的立視簡略示意圖，圖3是用于正確設定毛坯溫度的包圍區(qū)的橫剖面圖，此包圍區(qū)位于傳送帶一側。
圖4是擠壓后管子的切割裝置的立視圖。
圖5是相對于圖4的左視圖。
參考附圖，特別是圖1和圖2，可以看到本發(fā)明方法的裝置1此設備包含示意性地表示出的擠壓機2，從示意性地表示出的漏頭H向擠壓機供應塑料顆粒，尤其是PVC顆粒。正如已清楚地公布，在擠壓機內部，熱和壓力的雙重作用能使塑料顆粒聚集，并且在擠壓機端頭3的出口處，能獲得一管毛坯或管T，其壁較軟，且處于較高溫度，在PVC的情形，在擠壓機出口，管壁溫度在180℃至200℃的數量級。
在一個傳統(tǒng)的設備中(未示出)，擠壓機后跟一個保證管連續(xù)冷卻的單元(未示出)，管隨著冷卻而硬化。在這種管冷卻單元出口，還未經受保證雙取向加工的管被切成確定長度的段，并存儲在環(huán)境溫度下。這樣制備的管段以后再被取出，以便在預熱到分子取向溫度后，經受雙取向加工。在冷卻裝置出口，管子的切割比較容易進行，由于管是硬的。
冷卻單元的長度取決于許多參數，特別是以擠壓機出來的管的厚度。作為非限制性提示，管毛坯T的厚度范圍可以處于12毫米直至40或50mm的范圍。在擠壓機出口的厚壁管比如厚20mm數量級的情形下，冷卻單元的長度變得很大，并成為高費用的根源。
根據本發(fā)明，為彌補這一缺陷，管T在它剛被擠壓而且它的溫度高于分子取向溫度時，就被切成確定長度的元件4，每個這樣切成的元件構成一個毛坯5。
經驗表明，利用一個下文將結合圖4和5詳細描述的龍門剪床式剪切機，尤其可以準確地進行這種切割。
另外，在擠壓機的出口，適宜地設置一臺長度小的，特別是小于0.50m的成形裝置7，它保證管的表面冷卻，以便使管的外層凝固，并保證在斷頭上干凈地切割。
離開擠壓機2和成形裝置7的管被接收到位于擠壓機軸向延長線上的滾動傳送帶8上。傳送帶8的速度基本上等于管T離開擠壓機的速度，以便把在離開的管上的拉伸或壓縮應力降到最低。還應注意，可以局部加厚管毛坯T，方法是，在構成所要求區(qū)域的材料經過成形裝置7的時刻，使傳送帶減速。反過來，可以局部降低管毛坯的厚度，方法是，在適當時刻，使傳送帶8加速。
在成形裝置中開始的管表面冷卻過程可以由在傳送帶8上面的一個噴淋管(未示出)來延續(xù)，它把水散布在毛坯5上。在PVC情形，表面溫度這時可以是70℃左右。
各毛坯5然后被放到一個布置在傳送帶8一側的包圍區(qū)正中，以便在那兒由流體來冷卻，流體基本上處于毛坯塑料的分子取向溫度。在PVC管情形下，其中分子取向溫度位于90℃至110℃的范圍內，適宜的解決方案在于，用處于接近大氣壓下的沸騰溫度的一個溫度即100℃上的熱水作為冷卻流體。在一個實施例中，槽中水在介于95℃和98℃之間的一個溫度上。
槽中的水，雖然處于沸騰溫度左右，起冷卻劑作用，因為在PCV情形下離開擠壓機的毛坯處在180℃左右的溫度上，并僅在表面區(qū)域被冷卻。由水的蒸發(fā)在槽9中形成自動的溫度調節(jié)。
毛坯5在槽9的駐留時間足以保證正確設定溫度，也就是，主要沿縱向和周向，使毛坯和溫度均勻化。沿管厚度或徑向的溫度將下面提及。駐留時間比擠壓產生坯料所用時間要長，對于其厚度在擠壓機出口處為20mm數量級的PVC管，駐留時間可以為20至30分鐘的數量級。擠壓機生產毛坯的時間是幾分鐘的數量級，比如3至5分鐘。所以，槽9被規(guī)定儲存足夠數目的毛坯，并適應擠壓加工的時間以及以后雙取向加工時間。
這樣用長度減低的槽9就完成了溫度設定。
借助于泵10、11以及把槽的縱向端與各泵的進口和出口連接起來的管道12，適宜地使槽內的熱水循環(huán)。把這一組體安排成使得槽中的水循環(huán)沿平行于槽長度及浸入槽中的毛坯5的軸的組體方向來進行。按照圖示布置在槽9右側的泵11在它出的配有一個噴射器13，噴射器的布置方式使得水射流被送到槽9中最老的而且是下一個將從槽中取出的毛坯的內部。這個毛坯5a按照圖3是位于并排毛坯列的左端。另外為進一步使毛坯5a的溫度均勻化，預備了此毛坯5a的旋轉驅動裝置14。裝置14可以是由兩個與毛坯軸平行的輥子構成，其中一個輥是驅動輥。
旋轉驅動裝置14由倒置天鵝頸式的支臂15來支撐。足夠數目的這種支臂15沿毛坯5a縱向分布并且固定在支架16上，相對于槽9的框架，按把毛坯從槽9取出的方式，支架16可以被數只起重器17抬起。
應注意，主要沿縱向和周向來保證毛坯5a溫度的均勻化。沿毛坯徑向(厚度)，溫度不必要均勻。浸沒時間較短時(20至30分鐘)，PVC的心部(毛坯厚度中心)溫度是介于擠壓溫度(均200℃)和水溫(約100℃)的一個中間值。這有助于以后的雙軸拉伸。
在圖1和2中十分概略地表示的裝置P也被預備了，用于沿縱向移動從槽中抬起的毛坯5a，并用于把它引入單元18中，在那兒經受導致材料雙取向和機械性能改善的徑向膨脹和軸向拉伸。在熱水槽9和單元18之間，配備了提升器19。提升器配備了導引件20，導引件在升高的位置上支撐從支臂15向單元18轉移的毛坯。
優(yōu)選地，除了即將被取出毛坯5a之外，儲存在槽9中的毛坯5由橫向支臂21來支撐，橫向支臂被繞平行于毛坯縱向的一個軸22可轉動地安裝。支臂21由驅動裝置23驅動作繞轉22的交替擺動，驅動裝置包含驅動由連桿連到支臂21一端的偏心件25的馬達。
如圖3所示，接收擠壓機2出口處的管子的傳送裝置8平行于槽9長邊布置，其高度高于槽。配備了橫向推動裝置27，用于把毛坯轉移到槽中，毛坯因重力而落入槽中。
預備了搖動活板V(圖3)，用于傳遞毛坯5，同時防止其降落到槽9和傳送帶8之間的空隙中。
龍門剪床式剪切機6在圖4和5中更詳細地示出。此剪切機包含其切割刃傾斜的刀片28，刀片可由起重器29垂直移動。在圖1和2的表示不同，切割刀片28位于成形裝置7的出口，成形裝置的遠離龍門剪床的一端配有凸緣30，用于固定到擠壓機出口上。成形裝置7包含一個雙重圓筒形外套，它確定了環(huán)形腔31，冷卻水在腔中循環(huán)，塑料管穿過成形裝置7的內圓筒形外套32。
這樣，設備如下工作。
擠壓機2被漏斗H供應初級材料顆?；蚍勰?，在出口提供一根軟壁管T，管在穿過成形裝置7時被表面冷卻。管T被接收在傳遞帶8上。當管長達到預定值(如6米)時，切割裝置就切下元件4，元件沿循在傳送帶8上的軌跡，一直到它被向槽9中彈射的位置。
這時推動裝置27被啟動，以便朝槽9橫向地推移元件4/毛坯5。
進入槽9的毛坯5按圖3處于右邊。此毛坯駐留數倍于元件擠壓所需時間的時間，并逐漸地沿橫向朝輥子14移動。當毛坯到輥子14上的5a處時，它就被繞其軸旋轉驅動，并且被來自噴射器1 3的一束水流沿其軸向被穿過。
毛坯5a然后被支臂15抬起，并沿縱向被裝置P推動，以便傳遞到導引件20上或內，并進入加工單元18中，此單元位于由支臂15抬起的毛坯5a對齊的位置上。
本發(fā)明的方法和設備能連續(xù)地加工管，也就是說，雙取向加工能緊隨擠壓機之后進行。通過儲存多只毛坯，中間槽9能以降低的體積正確地設定溫度。
能量的節(jié)省是顯著的，處于比分子取向溫度高的溫度下的毛坯直接轉換成分子取向溫度，而不需要冷卻至環(huán)境溫度，那樣冷卻還需要以后重新加熱。
擠壓裝置被簡化，因為它不包含保證大幅度冷卻的單元，也不包含管牽拉裝置。
本發(fā)明已借助于PVC的例子進行了描述，但很顯然，它也可以應用到其它易于進行類似加工的塑性材料上，如聚乙烯和聚丙烯。根據塑料調節(jié)包圍區(qū)中的流體溫度是合適的。
在包圍區(qū)正中的流體很顯然可以不是水。比如，可以用空氣或油來完成或代替水的作用。
權利要求
1. 加工由擠壓獲得的塑料管尤其是PVC管的方法，按照此法，使管子達到高于環(huán)境溫度的一個分子取向溫度，使其通過徑向膨脹和軸向伸長而經受雙軸拉伸，以便獲得機械性能改善的雙取向管，其特征在于下述事實-在管(T)剛被擠壓成而且其溫度高于分子取向溫度時，把管(7)切成確定長度的元件(4)，每個元件構成一個毛坯(5)，-每只毛坯被放在包圍區(qū)(E)中，以便在那兒被流體(F)冷卻到接近分子取向溫度的溫度，毛坯在保圍區(qū)中的駐留時間比毛坯的擠壓生產時間長，以便正確地設定溫度。-毛坯(5a)然后從包圍區(qū)(E)中取出，以便進行保證雙取向的加工。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，管(T)在剛擠壓成之后且在切割之前，通過穿越其長度比傳統(tǒng)成形裝置長度小的成形裝置(7)被表面冷卻。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，管子經一切斷操作利用龍門剪床型刀片(8)的裝置(6)而被切割。
4. 根據上述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，流體包圍區(qū)(T)是由一熱水槽(9)構成。
5. 根據權利要求4所述的方法，用于加工PVC管，其特征在于，水溫約100℃，特別是位于95℃至98℃的范圍。
6. 按照權利要求4或5所述的方法，其特征在于，毛坯(5)在包圍區(qū)(E)中被翻動。
7. 按照前述權利要求中的一項所述的方法，其特征在于，使流體在包圍區(qū)中循環(huán)，特別是沿平行于管軸方向循環(huán)。
8. 加工塑料管特別是PVC管的設備，用于實施權利要求1至7中的一項所述的方法，包含生產管(T)的擠壓機和使管子經受由徑向膨脹和軸向拉伸引起的雙軸拉伸的裝置(18)，用于獲得其機械性能改善的雙取向管，其特征在于它包含位于擠壓機(2)出口的切割裝置(6)，用于在管剛被擠壓成且溫度高于分子取向溫度時把管切成確定長度的元件(4)，各切成的元件構成毛坯(5)，一個包圍區(qū)(E)，用于接收毛坯(5)且用流體(F)把其冷卻到接近分子取向溫度的一個溫度，預備包圍區(qū)(E)是為了保證毛坯的駐留時間比毛坯的擠壓生產的時間更長，以便正確設定溫度。一些把毛坯從包圍區(qū)取出的裝置(15、17)，以便將其傳遞到裝置(18)，用來進行雙軸拉伸。
9. 根據權利要求8所述的設備，其特征在于在擠壓機(2)出口預備了成形裝置(7)，用于使管(T)表面冷卻，并且使仍處于熱態(tài)下的管子能被干凈地切割。
10. 根據權利要求9所述的設備，其特征在于，切割裝置(6)是由龍門剪床型切割刀片裝置(28)構成，它尤其固定在成形裝置(7)上。
11. 按照權利要求8至10中之一項所述的設備，其特征在于，流體包圍區(qū)是由熱水槽(9)構成，在加工PVC情形，熱水處于接近或等于其大氣壓下的沸騰溫度。
12. 根據權利要求11所述的設備，其特征在于，預備使流體槽中循環(huán)尤其沿毛坯縱向循環(huán)的裝置(10、11、12、13)。
13. 根據權利要求12所述的設備，其特征在于，使流體在槽中循環(huán)的裝置被按排成把一股流體流噴射到下一個從槽(9)中取出的毛坯(5a)軸上。
14. 根據權利要求11所述的設備，其特征在于，槽(9)包含使一個從槽中取出的毛坯(5a)繞其軸旋轉的裝置。
15. 根據權利要求14所述的設備，其特征在于，毛坯(5)在槽(9)中被橫向支臂(21)支撐，支臂(21)被安裝得繞平行于毛坯縱向的軸(22)轉動，支臂(21)可以被驅動繞軸(22)交替地擺動。
16. 根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，它包含布置在擠壓機出口處與其沿直線對齊的滾動傳送帶(8)，用來接收管(T)，設定毛坯溫度的流體包圍區(qū)(E)被布置在傳送帶(8)的一側。
17. 根據權利要求16所述的設備，其特征在于，傳送帶(8)的速度基本等于管(T)離開擠壓機(2)的速度，而且能在此狀態(tài)附近改變，以便使毛坯管(T)局部增厚(或變薄)。
全文摘要
加工由擠壓獲得的塑料管尤其是PVC管的方法,按照此法,使管子達到高于環(huán)境溫度的一個分子取向溫度,使其通過徑向膨脹和軸向伸長而經受雙軸拉伸,以便獲得機械性能改善的雙取向管,在管(T)剛被擠壓成而且其溫度高于分子取向溫度時,把管(T)切成確定長度的元件(4),每個元件構成一個毛坯(5),每只毛坯被放在包圍區(qū)中,以便在那兒被流體(7),冷卻到接近分子取向溫度的溫度,毛坯在保圍區(qū)中的駐留時間比毛坯的擠壓生產時間長,以便正確地設定溫度。毛坯(5a)然后從包圍區(qū)(E)中取出,以便進行保證雙取向的加工。
文檔編號B29C31/00GK1231632SQ9719822
公開日1999年10月13日 申請日期1997年9月18日 優(yōu)先權日1996年9月26日
發(fā)明者B·普雷沃塔特, J·－J·阿克特 申請人:阿爾法康公司