IT8149931A1

IT8149931A1 - EXTRUDER FOR THE MANUFACTURE OF PLASTIC PIPES

Info

Publication number: IT8149931A1
Application number: ITRM1981A049931A
Authority: IT
Original assignee: Proplast Oy
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-06-17
Also published as: ES8300571A1; FR2496546A1; IT8149931A0; IT1172161B; ES508640A0; FI803964A7; NL8105611A; DE3149334A1; SE8107529L; FI803964L; DK541681A; GB2089717A; JPS57128521A

Description

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PRO 1 PRO 1

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "ESTRUSORE PER LA FABBRICAZIONE DI TUBI DI PLASTICA" della ditta finlandese PROPLAST OY Description of the industrial invention entitled: "EXTRUDER FOR THE MANUFACTURE OF PLASTIC PIPES" by the Finnish company PROPLAST OY

con sede in ? LAHTI - (FINLANDIA) based in ? LAHTI - (FINLAND)

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RIASSUNTO SUMMARY

Viene qui descritto un estrusore per la fabbri cazione di tubi di plastica ed equivalenti? L'estru sore comprende un cilindro, una coclea alimentatrjL ce, girevole nel cilindro, un mezzo a siluro disposto all'estremit? esterna della coclea alimentatrice, nonch? una matrice di utensile che circonda il mezzo a siluro? Questo mezzo a siluro ? progettato in modo da costituire un prolungamento della coclea alimentatrice. Il mezzo a siluro pu? essere per esem pio fissato rigidamente all'estremit? esterna della coclea alimentatrice cos? che esso ruota insieme con la coclea, oppure esso pu? venire montato sulla coclea alimentatrice tramite un albero che passa assialmente attraverso la coclea alimentatrice? Is an extruder for the manufacture of plastic pipes and similar materials described here? The extruder comprises a cylinder, a feed screw rotatable within the cylinder, a torpedo means disposed at the outer end of the feed screw, and a tool die surrounding the torpedo means? This torpedo means is designed to form an extension of the feed screw. The torpedo means may, for example, be rigidly fixed to the outer end of the feed screw so that it rotates with the screw, or it may be mounted on the feed screw via a shaft passing axially through the feed screw.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione s? riferisce ad un estru sore per la fabbricazione di tubi di plastica e simi li, e comprendente: un cilindro; una coclea alimenta trice sistemata girevolmente nel cilindro; un mezzo a siluro disposto all?estremit? esterna della coclea alimentatrice ; e una matrice di utensile che circonda il mezzo a siluro. The present invention relates to an extruder for the manufacture of plastic pipes and the like, and comprising: a barrel; a feed screw rotatably arranged within the barrel; a torpedo means disposed at the outer end of the feed screw; and a tool die surrounding the torpedo means.

Quando per mezzo d? un estrusore vengono fabbri cati vari prodotti tubolari di plastica,viene impie -gata quasi esclusivamente una testa di estrusione conforme alla figura 1 del disegno annesso. Hello estrusore, la materia plastica viene fusa ed oiaoge nei2zata in ragione dell?effetto congiunto della te sta introdotta attraverso la parete 1 del cilindro, e del taglio prodotto dalla coclea 2. La massa fusa viene fetta passare nella testa 3 di estrusione dove essa viene suddivisa in parecchi flussi separati, a seconda del numero delle alette 4* che supportano il corpo 4 del siluro dell?utensile sul colpo della testa 3 di estrusione. Dopo le alette 4? la massa si unisce e forma il prodotto definito dalle dimensio ni del siluro 3 e della matrice 6 di utensile*. When various tubular plastic products are manufactured using an extruder, an extrusion head conforming to Figure 1 of the attached drawing is almost exclusively used. In the extruder, the plastic material is melted and injected due to the combined effect of the head introduced through the wall 1 of the cylinder and the shear produced by the screw 2. The melted mass is then passed into the extrusion head 3 where it is divided into several separate flows, depending on the number of fins 4* that support the body 4 of the tool torpedo on the stroke of the extrusion head 3. After the fins 4*, the mass unites and forms the product defined by the dimensions of the torpedo 3 and the tool die 6*.

Un inconveniente di un.tale utensile tradizionale ? che, quando la massa suddivisa dalle alette del corpo di siluro si riunisce di nuovo, si produce un tratto di giunzione la cui robustezza ? spesso inferiore alla robustezza del rimanente del prodot to. La produzione di un giunto saldo richiede ;lungo tempo ed una temperatura ed una pressione sufficientemente elevate. Tutti i detti fattori riducono il regime di produzione e spesso rendono complicata la costruzione della testa d? estrusione. A disadvantage of such a traditional tool is that, when the mass separated by the fins of the torpedo body is reassembled, a joint is produced whose strength is often inferior to that of the rest of the product. Producing a solid joint requires a long time and a sufficiently high temperature and pressure. All of these factors reduce the production rate and often complicate the construction of the extrusion head.

La Biicrostruttura di materie plastiche a livel. lo molecolare ha un forte effetto sulle propriet? meccaniche macroscopiche. Un tipico parametro di mi crostruttura ? l?orientamento molecolare, cio? lo orientamento uniforme delle molecole polimeriche in una certa direzione in relazione alle dimensioni ma croscopiche del prodotto di plastica. Un tale orien tamento pu? venire prodotto quando la materia plastica fusa scorre ad elevata velocit? in uno stretto canale oppure quando il prodotto viene stirato in tina certa direzione allo stato fuso. The microstructure of plastics at the molecular level has a strong effect on their macroscopic mechanical properties. A typical microstructure parameter is molecular orientation, i.e., the uniform orientation of polymer molecules in a certain direction relative to the macroscopic dimensions of the plastic product. Such an orientation can be produced when molten plastic flows at high speed in a narrow channel or when the product is stretched in a certain direction while molten.

In un processo tradizionale per la fabbricasi^ ne di un tubo, l'orientamento viene prodotto nella direzione longitudinale del tubo indipendentemente dalle suddette due ragioni. Ci? spiega perch? la robustezza del tubo ? usualmente pi? elevata in direzione assiale che in direzione radiale. Tuttavia, quando il materiale ? sotto pressione? la deformazione in corrispondenza della parete del tubo ? pi? elevata in direzione trasversale che in direzione longitudinale. Da ci? segue che lo spessore di pare te di un tubo deve essere pi? elevato di quanto potrebbe essere in una situazione ottima di orientamento. In a traditional tube manufacturing process, orientation occurs in the longitudinal direction of the tube regardless of the above two reasons. This explains why the strength of the tube is usually higher in the axial direction than in the radial direction. However, when the material is under pressure, the deformation at the tube wall is higher in the transverse direction than in the longitudinal direction. From this, the wall thickness of a tube must be greater than it would be under optimal orientation.

Lo scopo della presente invenzione ? di eliminare le dette deficienze presenti nella costruzione tradizionale nonch?, d'altro canto, creare nuove possibilit? per rendere ottime le propriet? di robu stezza del prodotto influenzando la struttura inter na della materia plastica. The purpose of the present invention is to eliminate the aforementioned deficiencies present in traditional construction as well as, on the other hand, to create new possibilities for optimizing the strength properties of the product by influencing the internal structure of the plastic material.

Secondo l'invenzione, il tubo deve venire orien tato in modo che il grado e la direzione dell'orien, temente siano differenti ? profondit? differenti nella parete del prodotto. Gli strati orientati fun zionano con ci? a guisa di rinforzi ed il prodotto ha eccellenti propriet? meccaniche. Regolando appi? priatemente l'orientamento, si raggiunge una situazione in cui il rapporto fra le robustezze in differenti direzioni corrisponde al rapporto delle deformazioni prodotte da carico, cio? si ottiene un basso spessore ottimo di parete. According to the invention, the tube must be oriented so that the degree and direction of the orientation are different ? different depths in the wall of the product. The oriented layers thus function as reinforcements, and the product has excellent mechanical properties. By carefully adjusting the orientation, a situation is achieved in which the ratio of the strengths in different directions corresponds to the ratio of the deformations produced by the load, i.e., an optimal low wall thickness is achieved.

Pertanto, in base a quanto sopra, l'obiettivo dell'invenzione ? di sviluppare una testa di estrusione per un estrusore per materie plastiche, atta alla fabbricazione di prodotti tubolari? Impiegando una tale testa di estrusione: Therefore, based on the above, the object of the invention is to develop an extrusion head for a plastics extruder, suitable for the manufacture of tubular products. Using such an extrusion head:

a) il flusso di materia plastica fusa non deve veni re suddiviso in parti, in nessuno stadio, nei canali della testa di estrusione,per cui non v?i gono prodotte porzioni di giunto che spesso hanno un effetto sfavorevole sulla robustezza del pr? dotto, e a) the flow of molten plastic material must not be split into parts at any stage in the channels of the extrusion head, so that joint portions are not produced which often have an unfavourable effect on the strength of the product, and

b) sulla faccia interna del prodotto si ottiene un orientamento di molecole perpendicolare alla direzione di stiro,per cui viene accresciuta la ?> bustezza del prodotto. b) on the internal face of the product, an orientation of molecules perpendicular to the stretching direction is obtained, thus increasing the product's bulge.

Il detto obiettivo pu? venire raggiunto per mezzo di un estrusore secondo la presente invenzio, ne, il quale estrusore ? caratterizzato principal-!? mente dal fatto che il mezzo a siluro ? eseguito a guisa di prolungamento della coclea alimentatrice. Per mezzo dell'invenzione si ottengono vantaggi considerevoli. Cos?, per mezzo dell'estrusore secon do l'invenzione pu? venire ottenuto un orientamento che varia da strato a strato e, contemporaneamente, si pu? eliminare una suddivisione della materia pia stica fusa nei canali della testa di estrusioneli'invenzione verr? esaminata con maggiore, det taglio in appresso facendo riferimento alle realiz, zazioni esemplificative delle figure 2 e 5 del disegno annesso. The said object can be achieved by means of an extruder according to the present invention, which extruder is characterized principally in that the torpedo means is designed as an extension of the feed screw. The invention offers considerable advantages. Thus, by means of the extruder according to the invention, an orientation that varies from layer to layer can be achieved and, at the same time, a subdivision of the molten plastic material in the channels of the extrusion head can be eliminated. The invention will be examined in greater detail below with reference to the exemplary embodiments of Figures 2 and 5 of the accompanying drawing.

La figura 2 ? una vista laterale in sezione di una realizzazione dell?estrusore secondo l'invenzione. La figura 3 ? una vista laterale in sezione di una teeta di estrusione conforme ad una seconda rea lizzazipne dell'invenzione. Figure 2 is a side sectional view of one embodiment of the extruder according to the invention. Figure 3 is a side sectional view of an extrusion head according to a second embodiment of the invention.

Nella costruzione mostrata nella figura 2, la coclea 11 dall'estrusore ? stata forata assialmente cos? che il suo interno ? aperto per tutta la sua lun ghezza. Il siluro 12 di utensile d attaccato alla ?a elea 11 per mezzo del cuscinetto 13 ed il giunto ? chiuso a tenuta, ad esempio per mezzo di una filetta tura inversa 14. L'altero 15 del siluro 12 si ?sten de attraverso la coclea ed ? assicurato? all'altra estremit?, alla scatola 17 di ingranaggi dell'estru sore,per mezzo di un cuscinetto 16. Per mezzo di un motore e della scatola 17 ad ingranaggi connessa,il *? siluro 12 pu? venire portato in un movimento rotato, . rio d? qualsiasi desiderata direzione e velocit?. In the construction shown in Figure 2, the extruder screw 11 has been bored axially so that its interior is open along its entire length. The tool torpedo 12 is attached to the screw 11 by means of the bearing 13 and the joint is sealed, for example by means of a reverse thread 14. The shaft 15 of the torpedo 12 extends through the screw and is secured at the other end, to the extruder gearbox 17, by means of a bearing 16. By means of a motor and the connected gearbox 17, the torpedo 12 can be brought into a rotary motion, . of any desired direction and speed.

Sono indicati con 18 il cilindro e con 19 le astri ce dell'utensile. The cylinder is indicated with 18 and the tool's axis with 19.

Quando viene fabbricato un prodotto tubolare per mezzo della testa di estrusione mostrata nella figura 2, ? chiaro anzitutto che la massa di piasti ca non deve venire suddivisa in flussi componenti nei canali della testa di estrusione. D'altro canto, a seconda dell'attrito fra il siluro 12 e la massa ed a seconda della velocit? di rotazione del siluro, la porzione interna del tubo giunge in un moto rota torio 9 come risultato del quale si produce un orien tamento trasversale nella porzione interna, il quale orientamento si modifica gradualmente in un orienta mento longitudinale, nell1approssimarsi alla superfi eie esterna della parete. Quando per 1*orientamento prodotto si hanno una direzione ed una entit? corret te, le propriet? di robustezza del materiale possono venire utilizzate in modo ottimo e le desiderate pr? priet? meccaniche possono venire ottenute con uno spessore minore di parete e pertanto si possono ottenere economie di materia prima. When a tubular product is manufactured by means of the extrusion head shown in Figure 2, it is clear first of all that the plastic mass does not have to be divided into component flows in the channels of the extrusion head. On the other hand, depending on the friction between the torpedo 12 and the mass and depending on the rotational speed of the torpedo, the inner portion of the tube undergoes a rotary motion 9 as a result of which a transverse orientation is produced in the inner portion, which orientation gradually changes to a longitudinal orientation as it approaches the outer wall surface. When the product orientation is of the correct direction and magnitude, the strength properties of the material can be utilized optimally and the desired mechanical properties can be achieved with a smaller wall thickness and therefore economies of raw material can be achieved.

Per mezzo della costruzione della figura 2 ? aziche poss?bile ottenere nuove possibilit? intereia santi per materiali le cui propriet? di formazione di giunto sono notevolmente scadenti* Come esempio di tali materiali si pu? menzionare polietilene re ticolato la cui attitudine alla formazione di giunti ai deteriora rapidamente quando aumenta il grado di reticolazione* Per mezzo della nuova costruzione ? possibile consentire un legame parziale del materiale grezzp all'interno dell'estrusore e ci? nonostante ottenere un prodotto che sia utilizzabile nei riguardi della sua robustezza. By means of the construction shown in Figure 2, it is possible to obtain new and interesting possibilities for materials whose joint-forming properties are considerably poor. As an example of such materials, cross-linked polyethylene can be mentioned, the joint-forming ability of which deteriorates rapidly as the degree of cross-linking increases. By means of the new construction, it is possible to allow partial bonding of the raw material inside the extruder and still obtain a product that is usable with regard to its strength.

Il moto di rotazione del siluro.12 conforme al la figura 2 pu? anche venire realizzato per mezzo The rotational motion of the torpedo.12 according to figure 2 can also be achieved by means of

Claims

1. An extruder for the manufacture of plastic pipes and the like, comprising: a cylinder (18); a feed screw (11) rotatably arranged within the cylinder (18); a torpedo means (12) arranged at the outer end of the feed screw (11); and a tool die (19) surrounding the torpedo means (12), which extruder is characterised in that the torpedo means (12) is designed as an extension of the feed screw (11).

2 Extruder according to claim 1, characterized in that the torpedo means (12) is rigidly fixed to the outer end of the feed screw (11) so that it rotates together with the screw (11) (figure 3).

3. Extruder according to claim 1, characterised in that the torpedo means (12) is rotatably mounted on the feed screw (11) by means of a shaft (13) which passes axially through the feed screw,

4. Extruder according to claim 3, characterised in that the shaft is coupled to a gearbox (17) with gears or the like by which it can be made to rotate in any desired direction and speed, ..independently of the rotation speed of the feed screw (11)? '

5 Extruder according to claim 1, characterised in that the torpedo means (12) is rotatably supported by a separate frame means provided with a hole for the torpedo piece (12).

6. Extruder according to claim 1, ca-

\

- I.

characterized by the fact that the torpedo medium is supported in the traditional manner by the body of the extrusion head, by means of fins,