專利名稱:由于熱處理而改進了低溫抗沖及拉伸性能的半晶態(tài)塑料擠塑管及其制造工藝的制作方法
本發(fā)明的范圍是一類半晶態(tài)塑料的擠塑管，例如聚酰胺，聚烯烴如高密度和低密度聚乙烯、聚丙烯和熱塑性聚酯，它們長時期以來就有許多用途。
用途之一就是制造固定或移動的壓縮空氣分配管。后者比如可構(gòu)成運輸工具例如卡車的制動網(wǎng)的部件，這時半晶態(tài)塑料的柔軟性及可成型性是特別適宜的。適宜的塑料有聚酰胺，其中有聚酰胺-11。
在這類擠塑管加工的最優(yōu)選化范圍內(nèi)，尤其為了改進管子的機械性能，我們注意到了在管子表面有明顯的分子取向，這是由于仍然呈塑性的管子與定徑器表面的磨擦作用而產(chǎn)生的。
從宏觀看管子“表皮”的損傷，比如擦傷，劃痕等，在管子試樣進行低溫下的抗沖擊試驗時，產(chǎn)生異常低的破裂百分比。
從微觀來看，對管軸附近若干斷面上取下的小切片進行雙折射率測定結(jié)果表明與這個軸相平行的取向?qū)拥暮穸仍?0到200微米之間，精確地說，在20到100微米之間。有人指出，沿管軸方向測得的最大分子取向，即相應(yīng)于最大雙折射率之處，并不是處于管子表面上，而是在表面下20微米深處。我們所說的管子的晶形形態(tài)是用下面兩個量來表征的，即取向皮層厚度和分子取向度的絕對值。
根據(jù)Dragaum，Hubeny與Muschik提出的理論〔Journal of Polymer Science 15，1779-89(1977)〕我們認為最大分子取向處可能相應(yīng)于沿管截面不同距離確定的速率分布曲線的轉(zhuǎn)折點，或者說當(dāng)管子處于定徑器內(nèi)時，在同一測量點具有最大的切變速率。
本發(fā)明首要目標(biāo)放在新穎熱塑性高分子管，這種管的特點就是在擠塑和定徑時在表面不出現(xiàn)取向區(qū)。
本發(fā)明也涉及這種管子的制法，該制法包括在擠塑流水線上于定徑以后進行適宜的熱處理，這就使得在厚度為20到200微米(最好為50到100微米)的表面取向區(qū)發(fā)生全熔融，然后經(jīng)過浸入水中和/或在空氣中冷卻取得有控制的重結(jié)晶，使得在管子外表面重組和深處(即在表面取向區(qū)的下面)相同的結(jié)晶形態(tài)。
這種熱塑性高分子最好選擇聚酰胺，聚烯烴和熱塑性聚酯類。
附圖能很好地解釋本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的擠塑流水線的正面圖。
圖2是1中，火焰噴頭(5)的正面圖。
圖3是本發(fā)明的一種改型，用石英管爐(15)取代火焰噴頭。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明帶來的好處，用一組樣品曲線表示。
在圖1中可以看到一個擠塑機(1)，擠塑機上聯(lián)著一個擠塑模頭(2)。
(3)是尋常型式的槽式定徑器，它可以是一種真空定徑器，它雖可保證有良好的尺寸精確度，但是會使表面的塑料發(fā)生不利的取向，或是由于塑料管與真空定徑器壁之間有很大的摩擦甚至?xí)斐刹羵?br>因此，我們就想把在比如真空定徑器中得到的尺寸精確性與由于定徑器表面的摩擦而取向的管子外層進行再熔融結(jié)合在一起。
根據(jù)本發(fā)明，進行熱處理時，管子的內(nèi)層沒有熔融而維持其內(nèi)聚力，因而保持了尺寸精確性。
如果看一下有關(guān)聚酰胺-11管有代表性的尺寸數(shù)據(jù)就很容易理解這一點外徑12毫米、內(nèi)徑9毫米，再熔融厚度只有60微米，約相當(dāng)于壁厚1.5毫米的4%。也需要以較高的精度控制熱處理。
附加冷卻槽(4)可調(diào)節(jié)熱處理毫前處所的溫度。
圖1與圖2中的(5)是火焰噴頭。在第一種方案中，它有6個本生燈(5′)對稱地排列成環(huán)狀，擠塑管(9)處在環(huán)的中心處(圖2)。
六個本生燈可以由裝于導(dǎo)軌之上而具有微動調(diào)節(jié)螺絲的夾具極其精細地調(diào)節(jié)其中心位置，這裝置在圖中并未顯出來。可用調(diào)節(jié)器控制火焰噴頭中氣體壓力。使得在擠塑聚酰胺-11管時，擠塑管表面溫度達到220℃左右。
在圖3中顯示的另一方案中相當(dāng)于(11)，(12)，(13)和(14)的零件取代了圖(1)的(1)，(2)，(3)和(4)。
其中(15)為石英管爐，它代替氣體火焰噴頭(5)。用石英管爐進行了空氣或氮氣的吹除試驗。這也就證明管子機械性能的變化不是由于可能存在的氧化作用，而正是熱處理的效果。
火焰噴頭(5)(或石英管爐(15))的后面，在水冷卻槽(6)或(16)中進行淬火，這個槽長度為0.50米，里面流過23℃的水。如同后面例子中所敘述的，也成功地試驗了用風(fēng)機供風(fēng)的環(huán)狀送風(fēng)口進行空氣冷卻。
我們認為，當(dāng)實現(xiàn)表面取向區(qū)的熔融時，以及在淬火后自然重結(jié)晶代替了上述表面取向區(qū)時，熱處理是“有控制的”。
用偏振光顯微攝影可確認這種現(xiàn)象，平行于管軸的線條表示表面取向區(qū)，斜的線條表示深部的結(jié)晶區(qū)。
在熱處理與重結(jié)晶之后斜線條表示管子在整個厚度上的均勻性。
實施例1增塑聚酰胺-11工業(yè)級，黑色 BESNO P40TL.管子徑 9×12毫米對照組 石英管爐熱處理 石英管爐熱處理水中淬火 在空氣中冷卻斷裂應(yīng)力 320 470 470(巴)斷裂伸長率 253 442 443(%)低溫沖擊碎裂(%)-25℃ 0 0 0-40℃ 6 1.2 5-60℃ 57 3 22雙折射率 23 4 4n×103
實施例2增塑聚酰胺-12工業(yè)級，黑色，AESNO P40TL管子徑 9×12毫米對照組 石英管爐熱處理 石英管爐熱處理水中淬火 在空氣中冷卻斷裂應(yīng)力 295 440 390(巴)斷裂伸長率 268 480 425(%)低溫沖擊碎裂(%)-25℃ 5 0 4.5-30℃ 40 12.5 30雙折射率 25 3 3n×103我們可以注意到塑料管的拉伸機械性能有了很大的改善，(斷裂應(yīng)力值和斷裂伸長率同時增大)。
按照由標(biāo)準NFR12 632或ISO/DIS/7628/2規(guī)定的方法進行落錘沖擊試驗。
把管子放在落錘沖擊試驗機中，重錘為8千克重的園柱狀體，放置高度0.7米重錘運動方向和管軸成直角。在進行管子破碎試驗時，沒有限位塊限制重錘的行程。
圖4是各實施例的破碎百分比改變情況。
包括兩相熔融和水中淬火的控制熱處理的優(yōu)越性已清楚地顯示出來了，而空氣冷卻后再進行重結(jié)晶的優(yōu)越性則不明顯。
勘誤表
權(quán)利要求
1.半晶態(tài)塑料的擠塑管，其特征在于擠塑與定徑后在表面上不存在分子取向區(qū)。
2.按照權(quán)利要求
1制成的塑料管，其特征在于選擇之塑料為一種聚酰胺，聚烯烴和熱塑性聚酯。
3.按照權(quán)利要求
1或2之中的一種進行的半晶態(tài)塑料管的擠塑與定徑工藝，其特征在于，進行有控制的熱處理通過熔融及淬火消除表面上的這個取向區(qū)。
4.按照權(quán)利要求
3的工藝，其特征在于，在塑料管浸入水中進行重結(jié)晶前表面被熔化，其深度為20到200微米。
5.按照權(quán)利要求
3與4中之一的半晶態(tài)塑料管的擠塑與定徑工藝，其特征在于，有控制的熱處理包括表面取向區(qū)的熔融，這是通過按冠狀對稱排列，其位置和供氣量都可調(diào)節(jié)的煤氣燈頭來實現(xiàn)的。
6.按照權(quán)利要求
3與4中之一，半晶態(tài)塑料管的擠塑與定徑工藝，其特征在于控制的熱處理在石英管爐中進行，使表面取向區(qū)熔化。
7.按照權(quán)利要求
3與6中之一的半晶態(tài)塑料管的擠塑與定徑工藝，其特征在于，這種熱處理包括在溫度受控的水槽中進行淬火。
8.按照權(quán)利要求
3到6中之一的半晶態(tài)塑料管的擠塑和定徑工藝，其特征在于控制的熱處理包括空氣冷卻，空氣由風(fēng)機控制通過一個環(huán)吹出。
專利摘要
半晶態(tài)塑料擠塑管，其特征在于擠塑及定徑后不存在表面分子取向區(qū)，也沒有表面缺損，這種管子由擠塑成型，然后熱處理，即加以熔融和淬火以消除表面分子取向區(qū)而制得。
文檔編號B29C47/90GK87102576SQ87102576
公開日1987年10月14日 申請日期1987年4月4日
發(fā)明者拉貝克·瓊·雅克, 費尼斯·米歇爾, 格洛廷·米歇爾 申請人:阿托化學(xué)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan