178655. lajstromszámú szabadalom • Berendezés axiálisan méretállandó zsugorcsövek folyamatos előállítására
3 178655 4 viszont nem érintkezik a cső a vákuuinkamra fáéval, tágulása nincs a megfelelő méretre korlátozva. Hasonlóképpen axiális nyúlást okoz a cső szorulása a hűtőszerszámban, míg, ha nem érintkezik a hűtőszerszám fáával, a hűtés nem eléggé hatékony. Az axiális nyúlás meggátlása érdekében azonos sebességgel járatják a cső felmelegítésére szolgáó edényben elhelyezett adagoló hengerpárt és a kihúzó hengerpárt. Figyelembe véve azonban az extrudát csövek méreteinek tűrését, az anyag és a besugárzás egyenlőtlenségeit stb., érthető, hogy a cső a berendezésben feltorlódhat az adagoló henger után, ami üzemzavart okoz. Erre tekintettel a szabadd mi leírás 5. oldáának 25. sorában előírják, hogy a berendezés kezelője, amint a cső torlódását észleli, a vákuumnak szeleppel váó utánállításával gondoskodjék a megfelelő nyomás beállításáról, szükség szerint csökkentve a cső nekifeszülését a hűtőszerszám falához. A szabadalmi leírás ezután részletesen foglalkozik a belső és a külső nyomás gyors beállításának feltételeivel. Az axiális nyúlás kiküszöbölésének ez a módszere tehát bonyolult készüléket kíván, állandó felügyelet mellett, a tágítási körülmények pontos betartását igényli, és a csőextrudálás és a besugárzás egyenletessége vonatkozásában is szigorú követelményeket támaszt. Még az előírások betartása esetén is gyakran keletkezik azonban az eljárásban erősen megnyúlt termék. A találmány célja az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölésével olyan berendezés kialakítása, amely egyszerűen és üzembiztosán teszi lehetővé axiálisan mérettartó zsugorcsövek előállítását. A találmány alapja az a felismerés, hogy ez a cél elérhető, ha a térhálós, félig kristályos műanyagcső tágítását olyan berendezésben végezzük, amelynek folyadék- vagy légcirkulációs hőkamrája van, vákuumos rendszerű tágítókamrájának pedig a belépő oldal felőli része táguló forgástest alakú, célszerűen kúpos kiképzésű, második része hengeres kiképzésű, hővezető anyagból készül, és mindkét részének vízhűtése van. A kívánt célt nem étjük el, ha a tágítókamra első, táguló részét elhagyjuk, vagy egy belépő tömítőgyűrűvel helyettesítjük, vagy a fentiekben ismertetett alakúra képezzük ugyan ki, azonban a táguló forgástest falát hőszigetelő tulajdonságú anyagból készítjük. A fenti jelenség oka nem ismeretes teljesen, az alábbi elméleti meggondolások azonban közelebb vihetnek a megértéséhez. A térhálós cső polimer molekulái a tágítás előtti forró folyadék- vagy légfurdőben közelítőleg statisztikus gélgombolyag állapotban vannak. A tágítás következtében a molekulák radiális irányban nyújtott, tehát rendezett, kevésbé valószínű állapotba kerülnek. Ebben az állapotban egyensúlyt tart a belső és külső nyomás közötti különbség okozta feszítés és az az erő, amely a molekulákat vissza kívánja téríteni a rendezetlen nagyobb entrópiájú állapotba. Amint a térhálós cső a tágítás folyamán a hűtött fallal érintkezésbe jut és hűlni kezd, ez az utóbbi erő csökken, míg a nyomáskülönbség okozta feszítés állandó marad. Ezért a cső egy új egyensúlyi állapot felé törekedve tovább tágul, vagyis hengeres tágítókamra alkalmazása esetén nekifeszül a kamra falának. A tovább-hűlés folyamán, amint a kialakuló kristályok rögzítik a makromolekulák helyzetét, a vártnak megfelelő kis mértékű termikus összehúzódás figyelhető meg. A csövek radiális mérete tehát a tágítás folyamatában a következőképpen változik: a tágítókamrába belépve a nyomáskülönbség hatására előbb közel állandó hőmérsékleten nő, majd a kamra falán fellépő hűlés hatására előbb tovább nő, végül csökken. A térhálós polietilén viselkedésének szemléltetésére az 1. ábrán bemutatjuk a 20Mrad dózisú elektronsugárzással térhálósított kissűrüségű polietilénben a nyújtás hatására ébredő F feszültség önkényes egységekben mért változását a hőmérséklet függvényében. Az ábrán az első ordinátán a hőmérsékletet Celsius fokokban, míg a második ordinátán az időt, másodpercekben, tüntettük fel. A 0,1 mm vastag polietilénfóliát 143 °C-os légfürdőbe helyeztük, és 100 százalékkal megnyújtottuk. A polietilén fólia ezt követő hűtése folyamán a nyújtási feszültség előbb a kristályos olvadáspontnak megfelelő hőmérsékletig csökken, majd e hőmérséklet alatt ismét nő. A hűtés kezdetének időpontját az ábrán „A” nyíl jelzi. Amint a térhálós cső a találmány szerinti tágítókamrába belépve a vákuum hatására tágulni kezd és a kamra első, táguló részének hővezető anyagból készült falával érintkezik, felületi rétege gyorsan lehűl, és részben a vákuum, részben a hűlés hatására tovább tágul. Ezt a tágítókamrának a találmány szerinti kiképzése következtében akadálytalanul megteheti. A cső belső tömege ebben az időpontban még lényegében az előmelegítési hőmérsékleten van, így könnyen követni tudja ezt a tágulási folyamatot. Ezután a térhálós cső eléri a kamra második, hengeres részét. A felületi réteg eközben a kristályos olvadási hőmérséklet alá kerül és megszilárdul. A cső belső tömege szintén hűlni kezd, és a fentiek értelmien tágulni igyekszik. E tágulásnak azonban határt szab a külső kristályos és a további hűlés hatására szűkülő felületi réteg. Ezért a cső még képlékeny részében feszültség lép fel, amely a polimer molekulákat a cső hosszirányába nyomja, és a vegyértékszögek de formálásával tárolódik. Amint a további hűlés folyamán a cső belső tömege is a kristályos olvadáspont alá kerül, ez a hosszirányú rugalmas összenyomódás befagy és a kristályszerkezet által rögzítődik. Ezért, ha a fenti eljárással előállított térhálós csövet ismét a kristályos olvadáspont fölé melegítjük, a befagyott feszültségek hatására kétféle alakváltozás megy végbe: a cső radiálisán összehúzódik, axiálisan viszont kitágul, megnyúlik. Ilyen módon kis feltágítási sebességek mellett olyan zsugorcsövek állíthatók elő, amelyek a kristályos olvadáspont fölé melegítve radiálisán jelentősen — például a feltágított méret 50 százalékára — zsugorodnak, és ugyanakkor axiálisan 6—15 százalékkal megnyúlnak. Ez a zsugorításkor fellépő axiális nyúlás kom* penzálni képes azt az axiális zsugorodást, amely nagyobb sebességű elhúzáskor a súrlódás következtében egyébként fellépne. így nagy termelési sebes-5 10 15 7.0 25 30 35 40 45 50 55 60 65
