制造定向塑料管用的控制方法技术

一种使塑料管子膨胀的方法，其中一个沿纵向行进的管子在上游插塞和下游插塞之间的膨胀区内利用内部流体的压力逐渐地沿径向经受膨胀，该上游插塞紧密地配合在基本上设有膨胀的管子的孔内，而该下游插塞紧密地配合在膨胀步骤之后的管子的孔内，其中管子的膨胀根据一个或多个参数受到控制，这些参数直接或间接地指示将材料传送到膨胀区或从膨胀区移出的相对速度的变化。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及制造定向塑料管，特别涉及制造沿圆周方向具有高度定向的管子。国际专利申请No.WO 90/02644描述一种制造热塑性管子如未塑化的聚氯乙烯(uPVC)的工艺方法，后者具有一定程度的沿圆周方向定向，这改善了诸如抵抗环向应力之类的性能，并使管子特别适合于输送水。该专利申请中描述的工艺过程包括(i)挤压一根塑料管子；(ii)调节该受挤压管子的温度，使其达到适于管子膨胀的围绕管子的稳定温度分布，以形成聚合物的分子定向，对uPVC优选采用85-115℃的温度，最好为90-100℃。(iii)通过对管子施加内部压力来使管子径向膨胀，该管子在其下游端部受一插塞的限制，该插塞可以充气膨胀或可以其它方式膨胀，以便在膨胀区内保持压力；(iV)冷却该受膨胀的管子，使该管子在其沿径向膨胀的构形中硬化。在膨胀区的下游端部该受膨胀的管子行进通过定径装置中的圆形通道，后者限制管子径向膨胀到允许该膨胀管子滑过该定径装置的直径。在管子通过膨胀区后当它受到冷却时，由于内部压力减小，管子的直径可能收缩一个小的量，如几毫米或更小(所谓“急速返回”)，使管子得到最终膨胀的直径。在预定用作水管并因此必须端部对端部地相接合的管子的情况下，必须控制膨胀的管子直径特别其外径，以便管子能够精确而紧密地配合在联接装置内或相邻管子的附加的膨胀端部区段内，从而防止泄漏。但是，我们发现，使用普通的反馈控制方法即通过测量管子的最终膨胀直径和壁厚来控制膨胀工艺过程，既不能足够精确地控制成品管子的性能，也不能使工艺本身的操作稳定。专利技术概要本专利技术提供一种膨胀塑料管子的方法，其中一个沿纵向行进的管子在上游插塞和下游插塞之间的膨胀区内利用内部流体的压力逐渐地沿径向进行膨胀，该上游插塞紧密地配合在基本上没有膨胀的管子的孔内，而该下游插塞紧密地配合在膨胀步骤之后的管子的孔内，其中管子的膨胀根据一个或多个参数受到控制，这些参数直接或间接地指示将材料传送到膨胀区或从膨胀区移出的相对速度的变化。根据相对速度的变化来控制工艺过程最好通过改变膨胀区中的流体压力来达到。在一种优选形式中，这通过改变可膨胀的插塞的直径来控制通过可膨胀的下游插塞的膨胀流体的泄漏。在下游活塞可以膨胀的最优选情况下，通过控制插塞内膨胀流体的压力来控制泄漏。进出膨胀区的相对速度的变化最好间接测量，并可由下述方法中任何一种或几种来测量(a)可以测量和比较膨胀区上游的未膨胀管和下游的已膨胀管的绝对速度。最好上游测量是在基本上紧接膨胀区之前的一个点上进行的。该测量将检测到管子在膨胀区的膨胀的增大，因为这将伴随着进入膨胀区的材料的速度的增大，因为向外鼓胀将开始从上游插塞的上游侧拉伸材料。实际上可以认为该下游速度由离开速率已足够精确地知道，因为在膨胀区的管子下游的冷却区段中没有再出现拉伸。因此可以通过单独检测上游速度来确定合理的相对速度近似值，而上游速度的独自变化可以用作控制参数，因为离开速度受下游引出牵引机支配而通常不会波动，除了引出速率故意变化。(b)部分膨胀管的直径可以在膨胀区内的一个位置上测量，最好在上游插塞下游的小于预膨胀管直径约三倍的距离的一个位置上。该直径反映大致截锥形的膨胀区的精密构形。例如，如果管子离开膨胀区的速度相对于传送到膨胀区的速度是减小了，那么管子的截锥形膨胀区将向外鼓出到一定程度从而增大测到的直径，但如果管子离开膨胀区的速度相对于传送到膨胀区的速度是增大了，那么管子的截锥形膨胀区将沿轴向更加伸长而测到的直径将减小。(c)可以测量由膨胀管沿轴向施加在定径装置上的力。在第一工作方式中，管子膨胀而配合定径装置，并由于其对定径装置内表面产生剪切作用，沿下游方向在定径装置上施加一个轴向力。该轴向力的大小将取决于受膨胀管子接触定径装置的轴向长度和/或取决于该管子施加在该装置上的径向压力，因此合适的反馈控制可以保持该管子在设定点处首次接触定径装置的那个点。在第二工作方式中，该管子先稍许过度膨胀，然后经定径套管拉细直径。在定径套管上的轴向力将反映进入定径装置的过度膨胀管子的变形和对内表面的剪切作用。在任何一种工作方式中，测到的力都与膨胀区的形状有关，因此与上述相对速度有关。(d)可以测量刚巧在膨胀区之前的未膨胀管子的直径，例如上游插塞上游的小于预膨胀管直径约10倍的距离处。该读数反映进入膨胀区的速度的长期平均值，因为一定时间的太高的进入速度将使材料从预膨胀区被拉伸，造成管子材料变薄，并减小膨胀区上游的直径。附图简述现在将参照附图进一步描述优选实施例，其中附图说明图1是管子制造和膨胀工艺的示意图；图2A和2B分别是第一和第二工作方式中进入定径套管的受膨胀管子的示意细节图。优选实施例的描述参照图1，塑料管10由挤压机12生产，并在第一冷却喷水箱14内用定径装置如定径套管13硬化到正确的直径。管10通过第一引出牵引机16从挤压机引出。管10然后前进至温度调节区18，在该区中管子受到处理而得到一个围绕管壁的均匀的特定温度轮廓分布，使得管子随后的膨胀导致聚合物分子主要沿圆周方向定向，从而增强物理性能特别是增大对环向应力的抵抗。然后管子进入一对插塞24和26之间的膨胀区20，这一对插塞通过检修管22保持在管子内，该检修管22通过挤压头往回连接到推力限制件上(未示出)第一插塞24(相对于管子10的行进方向的上游插塞)的尺寸做成紧配合在未膨胀的管子10内。一系列围绕管子周面的控制轮25将管子紧紧地推到插塞24上，使得存在足够的密封以维持膨胀区中的压力。下游插塞26是可以充气膨胀的，使其直径可从非膨胀状态改变到膨胀状态，以便开始该工艺。插塞26最好如我们共同而未决的国际专利申请No.PCT/AU94/00784中描述的。插塞充分地充气，以保持膨胀区中的压力而同时允许一些膨胀流体流过插塞并润滑运动管子内的插塞。检修管22有一对同心管，其中之一继续向前将充气流体(如空气)带到下游插塞，而另一将膨胀流体(最好是热水)供给上游插塞，而后经过出口27进入膨胀区。在两个插塞之间，塑料管10由于不受外部限制的内部压力而经受到径向膨胀。面向膨胀区的下游端部，有一个定径套管28或其它定径装置和一个冷却喷水箱30，用于硬化膨胀管32的最终直径。这后随第二引出牵引机34和切割设备(未示出)，如果需要管子沿轴向定向，可以将第二引出牵引机34的速度调整到高于第一牵引机。图2A和2B图示该工艺的膨胀部分和定径部分的操作方式。在图2A所示的第一方式中，在可膨胀插塞之后的膨胀区内保持的压力较小，而膨胀管的截锥形状较平缓。管子10逐渐膨胀到在其入口或在一下游点处第一次接触定径套管28。通过变更插塞充气压力来调整膨胀区内的压力，将使管子和定径套管之间的第一接触点移向上游或下游。在图2B所示的第二方式中，膨胀压力足以使管子的膨胀稍许超出定径套管直径。然后向下拉伸过度膨胀的管子，以进入定径套管。如果充气式插塞26充分充气以膨胀管子，使其以上述两种方式之一接触定径套管，那么除了由于“急速返回”或定径套管和下游插塞之间的某些轻度蠕变之外，管子的最终外径将主要由定径套管决定。但是，这是最小的，因为膨胀管子固定其直径的冷却已经在该点开始。因此，可膨胀插塞的精确膨胀程度对最终直径仅有微小影响。相反，本专利技术人发现，插塞的膨胀不足或过度膨胀的结果是要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：P·G·查普曼，A·K·瓦拉克，
申请(专利权)人：温尼德斯有限公司，尤波诺尔创新公司，
类型：发明
国别省市：