聚合物的加熱和/或交聯的方法及其裝置的製作方法

2023-04-24 18:24:56

專利名稱：聚合物的加熱和/或交聯的方法及其裝置的製作方法
發明技術領域總的來說，本發明涉及聚合物或聚合物混合物的均勻和快速加熱方法，尤其涉及熱致可交聯聚合物、紅外輻射可交聯聚合物的交聯方法，特別是在製造模製件，尤其是製造聚乙烯擠出管時，可交聯聚合物材料模製件的非接觸型交聯方法。本發明還涉及實現這種方法的裝置。
背景技術：
在涉及聚合物材料加工的許多應用中需要一種快速、均勻和同時加熱整個聚合物材料的方法。加熱聚合物材料有許多方法，參見下列有關交聯的討論，而其中多數方法的共同特點是先加熱材料表面，然後熱量傳導遍及整個材料。因此加熱將會是緩慢而不均勻的，因為聚合物材料通常是熱的不良導體。
交聯，即在諸如聚乙烯之類的聚合物中形成立體網狀結構或交聯鍵，目前大體上按照兩個主要原理來實現。
按照第一個主要原理，立體網狀結構的形成是用化學方法藉助官能團，即聚乙烯鏈上的化學活性側基來實現的，該側基參與一種形成交聯的縮合反應。三甲氧基乙烯基矽烷用於這一過程，所以此法叫做矽烷法。
按照第二個主要原理，交聯是藉助自由基實現的。該自由基既可由用輻射能直接作用於聚合物鏈，例如用電子束或紫外線輻照來產生；也可用添加劑、交聯劑，諸如有機過氧化物或偶氮化合物來產生。在後一情況下交聯反應通常是用熱來引發的。本發明特別涉及這後一類型的熱致交聯。
瑞典專利SE-B-324450公開了一種方法，其中將待交聯的聚合物與一種交聯劑諸如有機過氧化物在擠出前混合，於擠出期間或之後加熱以引發立體網狀結構的形成。此法因其特定的設計而具有缺點，主要在於連續製造產品如管材時，尤其在於其製造速度非常低。
把來自成型用具的熱量傳導給聚合物材料的加熱方法通常是有利的，因為過氧化物未及揮發就全部用於交聯。但是，因此就需用很長的成型用具，以便使聚合物材料的溫度能升至足以引發交聯的程度。因而成型用具中的壓降就要高，結果是擠出壓力要高，這就要求擠出機必須滿足高標準—一般應該用所謂柱塞式擠出機。長料道還導致用具中的摩擦問題。解決摩擦問題的嘗試已涉及用特氟隆塗布成型用具及將螺杆擠出機與成型用具結合例如提供共擠出，參見例如WO94/21441。但是，這類方法中在擠出之後還要去除共擠出表面層。
芬蘭專利公開94106中描述一種比上述方法顯著快速的稱為PEXEP的方法，聚乙烯擠出管藉助於與加熱輪直接接觸進行加熱以便引發交聯。在這裡的加熱主要是先加熱表面，接著將熱量傳導遍及整個材料。應該注意，象聚乙烯這樣的聚合物是熱的不良導體。伴隨此法的缺點是尺寸穩定性和表面光潔度不太好。PEXEP方法的另一個缺點是，過氧化物會從表面揮發，因此難以實現遍及整個管壁的均勻交聯。
在另一種方法中加熱是用液體以鹽浴的方式實現的。雖然熱量從液體傳導到聚合物是比較有效的，但問題是表面光潔度不太好，而且聚乙烯的導熱性仍然不好。
在塑料擠出工藝(Plastics Extrusion Technology)第15章，塑料擠出後的交聯，pp.499-500(Hanser Publishers，Munich1988)中描述一種電纜上較厚絕緣層的非接觸型交聯方法，該法採用一個含有熱蒸汽的垂直管式加熱器件，可避免絕緣層因重力作用而變形的危險。而且也避免了電纜表面層因與蒸汽管壁接觸而引起的變形。但是這一加熱是藉助傳導來實現的，因此須長時間加熱，尤其材料尺寸較厚時。這是由於，如上所述，聚合物是熱的不良導體之故。可能達到的最高溫度會更低，約225℃，這就進一步增加了交聯時間，隨之延長了交聯區的長度。在交聯區中相當長的電纜就不得不處於懸臂狀態。由此看來，為了減少重力引起的任何變形或彎曲，一個條件是聚合物用芯材(電纜)來支承。
英國專利GB-A-1562814公開了一種聚乙烯泡沫塑料的連續製造和交聯方法，其中聚乙烯首先與過氧化物及發泡劑預先混合，隨後，在一個可供選擇的方案中，第一步交聯是用紅外輻射進行有限加熱而引發。此後用所放熱量來實現交聯。第二步中塑料藉助另外的熱風而發泡，該熱風同時起著支承氣墊的作用。
H·西村，S·高井，用可熱收縮和包敷法進行水下管線的防腐pp.55-66，UK Corrosoion』83；會議；腐蝕科技研究所編輯；全國腐蝕工程師協會；伯明罕，1983年11月15-17日中公開了一種用紅外輻射來引發可收縮管材中聚乙烯交聯反應的方法，其中把紅外輻射的波長調節到使之基本上完全被聚乙烯吸收。因為輻射波基本上被吸收，所以受熱的主要是聚合物的表面層，而聚合物的其餘部分則藉助傳導加熱。故而此法主要適用於薄壁製件或低速度製造過程。此法的一個缺點是有表面層過熱的危險。
發明概述本發明的目的是提供一種聚合物或聚合物混合物(下文叫做聚合物材料)的快速、均勻的非接觸型加熱的方法和裝置，特別適用於交聯，使表面光潔度良好的交聯聚合物製件的高速製造得以實現。
按照本發明，用紅外輻射輻照聚合物材料來實現交聯，紅外輻射的波長不同於被該聚合物材料吸收的波長。這就意味著紅外輻射穿透聚合物，這樣就迅速加熱遍及模製件的全厚度。在交聯過程中這就意味著高速製造是可以做到的。由於加熱是用紅外輻射實現的，所以全部可以是非接觸型的，結果形成高表面光潔度。在一個優選的的實施方案中，主要用於擠出後的交聯，紅外輻射區是沿著擠出頭的垂直方向配置的，優選在其上，以使擠出後的模製件垂直向上送往該區。快速、均勻加熱使交聯迅速進行下去，使擠出模製件迅速獲得了高剛性(也就是說，該材料本體或模製件從以粘性為主轉到以粘彈性為主)，因為同時也使交聯區縮短，這就減少了由於重力引起的垂直屈服致使變形或局部變粗的危險。因此尺寸穩定性和熱穩定性兩者都是高的。當例如使用過氧化物作交聯劑的情況下，交聯劑沒有時間從表面揮發。
本發明的上述各目的也能用一種模製件的加熱裝置特別是熱致可交聯聚合物的交聯裝置來實現，該裝置設有至少一個紅外輻射區，每區有至少一個紅外輻射源，該紅外輻射的波長基本上不同於該聚合物的紅外輻射吸收峰。
其它各優選的實施方案公開在從屬權利要求和其它獨立權利要求中。
附圖簡述

圖1表明按照本發明塑料管材擠出與交聯的配置簡圖，圖2a和b舉例說明一種配置紅外源配合拋物柱面鏡的方式，圖3a舉例說明配置紅外源配合橢球面鏡的第一種方式，
圖3b舉例說明配置紅外源配合橢球面鏡的另一種方式，圖4表明不同波長紅外輻射通過聚乙烯透射度圖，圖5表明一個具有紅外源用於管材內部輻照的滑架(carriage)。
發明的優選實施方案詳述圖1舉例簡略說明一條聚乙烯管材的擠出與交聯生產線的優選實施方案。
這條生產線包括一臺擠出機1，往其中送進原料聚乙烯2和一種有機過氧化物3，優選的是一種批准用於食品的非極性過氧化物。有關聚合材料和交聯劑更詳細的論述可參考例如瑞典專利SE-B-324450以及上述第15章，塑料擠出後的交聯。首先，應該強調，極性過氧化物和偶氮化合物也可用於各種例如不需要符合食品銷售標準的應用。
在擠出機1中加熱和混合以後，管材4是在斜向機頭5中連續成型的。斜向機頭嘴向上，以便管材4垂直向上擠出。斜向機頭位於交聯烘箱6之外但通入此箱。氮氣或任何其它適用的惰性氣體經孔道或噴嘴5″吹入該箱以防止擠出管材表面氧化。氮氣或任何其它惰性氣體也以本來已知的方式經孔道或噴管5′導入擠出管材內部。最好使惰性氣體在管材內保持一定的過壓狀態，藉此來控制管內的冷卻並去除可能存在的少量殘餘物。
管材4由斜向機頭5垂直向上送進，通過兩個包含紅外光源的區7、8。通過最初兩個紅外光區以後，管材任選地藉助轉向輪9轉向180°，以便使管材任選地垂直向下通過另外兩個紅外光源區10、11。材料在這些區中藉助紅外輻射加熱而交聯。然後管材藉助另一轉向輪12轉向90°，再水平送進，通過常規的冷卻槽13。冷卻槽以後的常規餵料裝置14把管材送進速度調節到擠出速度。然後把交聯管材按常規方式纏繞在輥15上。
除紅外區和烘箱中管材的垂直取向之外，此生產線的所有部分都是相當常規的而又可任選種類，只要使擠出管材有可能被送進通過紅外區。因而斜向機頭5例如可用一個轉向輪來替換，該輪使已被水平擠出的管材轉向到垂直方向。
圖2a和2b表明紅外區的截面圖。該區含有四個延長的紅外輻射器16、17、18、19圍繞管材對稱配置，這四個輻射器每個位於各個具有固定拋物柱截面的延長的反射鏡20、21、22、23的焦點上，該焦點在反射鏡與管材之間。紅外輻射器可由例如紅外光燈組成。如所示，各管材24、24′除來自紅外輻射器直接輻射以外還用四束平行紅外輻射構成的輻射線束從四面八方來輻照。繞過或穿過管材的輻射至少部分地反射回到管材。
輻射線束平行這一事實使上述配置能用於不同尺寸的管材而不需要調節或重新配置。因為由圖2a和2b可見，直徑較大的管材24和直徑較小的管材24′都是用類似方式輻照的，儘管功率有些不同，但圍繞整個管材外部基本上是均勻的。
圖3a和3b表明一種配置其中反射鏡具有橢圓截面而不是拋物柱面截面。在圖3b中，反射鏡的形狀基於橢圓，已經把該橢圓沿其長軸劃分。當紅外輻射器25-28分別放在反射鏡29-32的焦點上時，反射輻射將會聚焦在各輻射器與管材之間相對靠近輻射器的一點上然後大大地發散。在圖中可見，因而這一設計適用於大直徑的管材33。
在圖3b中，反射鏡的形狀基於橢圓，已經把橢圓沿其短軸劃分。這就意味著，自位於各反射鏡39-42焦點上的各紅外輻射器35-38的反射輻射將會聚焦在離輻射器相對較遠的一點上。這也意味著，來自全部四個反射鏡的反射輻射能夠基本上聚集在管材內部一點上。這將會向小直徑管材43上提供高濃度的反射輻射。
因而具有橢圓形狀的反射鏡比具有拋物柱面形狀的反射鏡對管材尺寸更為敏感些。
在具有橢圓形狀的反射鏡中至少一部分繞過或穿過管材的輻射還反射回到管材，最重要的它來自對面反射鏡的輻射。
反射鏡最好用純金塗布，它能反射最高達98°的入射紅外輻射。或許主要用在於紅外輻射區內其它圍繞的表面上的替代物是拋光鋁，它能反射最高達90°入射紅外輻射。
如前言中所述，極為重要的是必須使管材的整個截面都均勻地加熱。這用前言中所述的現有技術是難以實現的，因為象聚乙烯那樣的材料是熱的不良導體。在現有技術中，由於熱量主要只傳遞到材料表面上，因而加工時的加熱功率很難掌握當為爭取高速生產(短時間加熱)而調高加熱功率時，隨之出現的危險就是聚合物外層因局部過熱而降解(例如導致表面層中交聯劑的揮發)；當為避免上述問題不得不調低加熱功率延長加工時間(低速生產)時，加工距離必須加長，隨之出現的危險就是例如導致聚合物產品尺寸穩定性降低。
通過用波長與聚合物吸收峰的波長不同的紅外輻射來輻照該聚合物，使該聚合物遍及整個厚度得到更加均勻的加熱，因為穿過聚合物材料的輻射線在材料厚度的每單位長度上傳遞了一定的加熱功率，同時避免了吸收峰導致的局部表面過熱，對於聚乙烯例如就意味著避開圖4中相應於吸收峰A和B的波長。圖4表明了聚乙烯紅外輻射透射度對波長的關係曲線一個測定實例，其中波長的單位是cm-1，這裡吸收峰A和B的範圍分別對應3.2-3.6μm和6.7-6.9μm。
根據附圖，獲得較高的紅外輻射透射度顯然依賴於材料厚度。
這些吸收峰的消除，例如可在各紅外輻射器與管材之間放置一個濾波器以濾除這些吸收峰。適用的濾波器材料例如矽玻璃，SiO2，或名叫「Pyrex」或「冕玻璃」(「Crown glass」)類型的玻璃。
一種濾波器的替換物是用波長約為1.2μm的紅外光燈作為紅外輻射源，這樣來避開吸收峰。
從附圖可見，在某些情況下最簡單的辦法是把分布在2-10μm範圍內的波長一概避開，因為聚乙烯的大部分吸收峰位於這個範圍內。
把聚合物材料均勻平穩地加熱到交聯溫度，使擠出以後粘性的管材在一段較短距離內既無任何接觸又無任何內外支承，垂直移動通過紅外區。儘管這樣，這段距離足夠使材料能夠基本上交聯。管材垂直移動導致重力沿管材縱向作用加上材料在短距離內仍保持粘性，使得管材在無任何接觸的短距離內發生變形的危險減至最低限度。
可作為一個例子提及的是，一種裝置包含四個紅外輻射源形成紅外輻射區，長度僅為300mm，波長峰值為約1.2μm。此裝置能以16.5kg/h的速度生產出直徑15mm壁厚2.5mm的管材。烘箱中的保護氣氛是混有空氣的氮，即不是純粹的惰性氣體。紅外輻射源的功率也是比較有限的。儘管如此，這些管材在尺寸穩定性、熱穩定性、表面光潔度和交聯方面的質量接近按照瑞典專利SE-B-324450的低速法製得的管材的質量，而生產速度接近前言中提及的「PEXEP」法。在另一個例子中，自來水用的管材按前述管材的同樣尺寸，給料量為35kg/h，在熔融溫度約175℃下，在兩紅外輻射區每區有四支14-15KW紅外燈下製造。摻混0.5％過氧化二叔丁基，所得的交聯度在76％和78％之間，恰好在合格的交聯度70％-90％範圍內。同時管材的內外兩面都顯示很高的表面光潔度。
應該強調，上述本發明的一個優選實施方案只是舉出作為一個非限制性實例，而且本發明當然可以在附屬的權利要求書範圍內對許多方面加以改變。紅外源的數目是任選的只要放射源和反射鏡的配置能從各面輻照待交聯的模製件。另一不同的形式可以是一種有反射內面的圓柱形管，圍繞其內周邊對稱地配置著若干紅外輻射源。
也應該注意，可以理解的是，可在初期使管材垂直向下擠出，然後如上所述沿著相反方向垂直向上。
在管材製造中同樣重要的是在管材的內面和/或外面塗布含有另外的聚合物，優選是熱塑性聚合物的層。例如WO94/21441中描述這樣一種方法。如果這樣選定聚合物使它對用於紅外輻射的波長範圍最小限度吸收並與管子主材料粘附很好，那麼管材就可以在其內面和/或外面與在機頭出口顯示良好的摩擦性能的熱塑性材料共擠出，而且管子主材料的交聯基本上不致影響其表面層，因為紅外輻射大部分穿過而不加熱表面層，只是選擇性地加熱管子主材料。表面層也可由一些不滲透其它物質諸如氯或苯的聚合物製成。同樣可以理解的是表面層是由具有與管子主材料相同吸收性能的材料製成的，因為這種表面層的受熱程度與管子主材料的受熱程度基本相同，結果是遍及整個管壁的溫度曲線將保持均勻。後一設計的一個例子是一種用尼龍塗布的PEX管材。這兩種材料對紅外輻射的吸收性能類似。
這些表面層還可以保護擠出模製件免遭氧化，而且在交聯過程中防止交聯劑的揮發。
在另一可供選擇的方案中，用薄鋁層塗布在管材內面，製法是管材與塗敷有薄金屬層的塑料的薄鋁箔共擠出，該金屬層例如可通過噴塗法製得。在這種情況下金屬塗層將起到本發明的反射鏡作用——反射紅外光。這種反射層也可用來防止紅外輻射穿透那些位於反射層後的，以及不希望輻照或交聯的聚合物層。
另一個配置紅外輻射反射鏡的可能方案是在擠出時使用一種有反射面的芯棒。對於不易垂直擠出的大直徑管材這種芯棒特別重要。芯棒長度最好與紅外輻射區長度相同並塗以象鉻-特氟隆那樣的物質以便提供良好的反射效應和摩擦性能。還為芯棒裝備加熱/冷卻設備，使芯棒能藉助熱處理來控制加熱或交聯。在這種方法中不會出現粘/滑流動問題。此問題發生在例如WO94/21441所用的那種成型用具中。
從我們的共同未決專利申請WO96/02801(基於SE9503272-8，95年9月20日提交)可見，同樣可以理解的是，設計用於擠出和/或成型的部件，所用的材料是玻璃或其它紅外輻射可穿透的材料。其優點是，可穿透部件的材料(玻璃)可選用與本發明濾波器的材料相同以濾除被聚合物/聚合物混合物吸收的波長，從而實現聚合物材料的均勻分布的加熱。另一優點是不需要保護氣體。特別是在成型用具中已經引發了部分或完全交聯以便保證聚合物鏈保持一定的取向性。可穿透部件可直接位於機頭出口之後或之前。當成型用具用於製造取向可交聯聚乙烯(PEX)產品時，可穿透部件位於機頭出口之前是優選的。
希望聚合物材料快速均勻受熱的另一種情況是用一種坯料製造含有取向分子鏈的管材，該坯料是由比較厚的可膨脹成最終形狀的管材構成的。這種方法在例如德國專利申請2,357,210(73年11月16日提交)中有所描述。可以使用的聚合物材料其中包括PVC、PE、PEX、PP以及PET。當製造PVC管材時，坯料先行擠出、冷卻，然後一般在從約20℃到約93℃的水中回火(90-98℃為該材料的取向溫度)，這主要藉助於傳導傳熱，隨後使坯料藉助固定的內芯棒膨脹到最終形狀繼之以定徑。而這裡同樣重要的是，遍及整個管壁的溫度分布是均勻的。此外，在此法初期包括固定內芯棒會是困難的，因為塑料的彈性模量在水的最高溫度下仍然較高。因而優選的條件是溫度在初期超過水浴的最高溫度，即使此時存在塑料的取向稍有惡化的危險。以上兩種可能情況都是存在的，倘若管坯材代之以紅外輻射加熱，其波長基本上不被聚合物材料吸收，這樣，此法就得到相當大的改進。在起始階段以後，逐步降低溫度。
在所有上述方法中，為了調節加熱程度和加熱速度也可以用一種把透過聚合物材料的紅外輻射完全吸收的材料來替換反射鏡。
本發明的方法能夠應用的另一個重要領域是管道襯裡。該管道有待用襯裡來修整(reconditioning)，所述襯裡由可彎折或壓縮的管材組成，該管材膨脹貼靠在管道上。管道可以是一種形狀基本上與待修整的管道內徑相同的管材。管材是用聚合物材料，例如PEX製成的，經過處理或製造，結果具有所謂的記憶功能。也就是說，一經用紅外輻射加熱它們就恢復其原來形狀。這個系統叫做「緊密配合」因為PEX管子即使膨脹到它的原來形狀，由於冷卻也會稍有收縮。這種方法例如在英國專利GB-A-2204765中有所描述。為使管子易於恢復其原來形狀，在此情況下同樣重要的是只要聚合物材料在整個厚度上快速均勻的加熱，為此選定本發明的紅外輻射加熱法是非常有利的。管材外面還可以塗一層混有未經反應的發泡劑的LLDPE，該塗層在PEX管成型後塗布。藉助有效加熱使發泡劑起反應，選定本發明的紅外輻射波長就能實現這一有效加熱。這意味著，形成的泡沫塑料能補償任何冷卻收縮量。這樣就得到一個令人滿意的「緊密配合」系統，因為它不會因壓力的變化而對外管壁振動，也不會因水滲入兩管壁之間引起的彎曲而受到影響。圖5表明一個移動式紅外源51的例子，該紅外輻射源位於一個帶滑輪的滑架52上，該滑架可在待修整的管道53上移動。能夠看出，襯管54靠近管道內面，泡沫塑料層55位於襯管的外面。
我們的共同未決專利申請SE9600091-4(96年1月11日提交)中有一個特別適用於大直徑管道的變更實施方案，其中可以使用許多用可焊聚合物製成的可彎折薄襯裡管層。把這些管層連續導入然後加壓，其中用移動式紅外輻射源加熱各聚合物層使之成型和/或熔接。優選的是使用PEX層，但各層也可用其它材料製成。材料的選定和不同材料的順序則取決於管子的使用領域。紅外輻射源的有效波長範圍是0.7-1.5μm，優選的是接近1.15μm。一個可行的方案是向第一層提供至少部分反射紅外輻射的塗層以使穿透各後繼層的輻射線向後反射。在此法中可以使用一種類似於圖5的滑架。
應該強調，在附屬的權利要求書範圍內本發明還有其它應用領域。例如本發明的方法非常適合於管端加熱，以便接著將其成型為連接套筒。
紅外輻射源當然可以是任何任選類型的，例如可舉出燃氣火焰、無焰燃氣噴燈、電阻爐等，只要其輻射波長能有辦法保持在規定的範圍以內，例如直接來自輻射源、藉助任何可想像的輻射源控制器、藉助濾波器或者藉助調節波長的任何其它方法。
濾波器當然也可以是任何任選類型的，必要時可使之冷卻。
權利要求
1.一種加熱聚合物材料的方法，該方法包括用紅外輻射輻照該聚合物材料，其特徵在於該紅外輻射的波長基本上與該聚合物材料的紅外輻射吸收峰不同。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於把與該聚合物材料的紅外輻射吸收峰相同的波長濾除。
3.按照權利要求1或2的方法，其特徵在於該波長是藉助用矽玻璃、SiO2或類似材料製成的濾波器濾除的。
4.按照前述權利要求中任一項的方法，其特徵在於穿透聚合物的紅外輻射被反射回到聚合物。
5.按照前述權利要求中任一項的方法，其特徵在於穿透聚合物材料的紅外輻射是藉助一反射層被反射回穿聚合物材料的，該層的位置是正對著該材料、在該材料上或是在該材料中。
6.按照權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於穿透聚合物材料的輻射是被位於所述紅外輻射源區對面的聚合物材料層吸收的。
7.按照前述權利要求中任一項的方法，其特徵在於含或不含交聯添加劑的熱致可交聯聚合物材料通過所述紅外輻射的輻照而交聯。
8.按照權利要求7的方法，其特徵在於該聚合物材料包含聚乙烯。
9.按照權利要求8的方法，其特徵在於該聚合物材料包含一種交聯添加劑，該交聯添加劑是由有機過氧化物組成的，優選的是一種非極性有機過氧化物組成的。
10.按照權利要求8的方法，其特徵在於該聚合物材料包含一種由偶氮化合物組成的交聯添加劑。
11.按照權利要求7-10中任一項的方法，其特徵在於該紅外輻射的波長是在3.3-3.6μm和6.7-6.9μm兩個波長範圍之外。
12.按照權利要求11的方法，其特徵在於該紅外輻射的波長是在2-10μm波長範圍之外。
13.按照權利要求11或12的方法，其特徵在於該紅外輻射的波長基本上位於約1.2μm。
14.按照權利要求7-13中任一項的方法，其特徵在於當交聯時要用氮或其它惰性氣體衝洗聚合物材料的表面以避免表面氧化。
15.按照權利要求7-14中任一項的方法，其特徵在於有待交聯的聚合物材料連續擠出和連續送過紅外輻射輻照區。
16.按照權利要求7-15中任一項的方法，其特徵在於該方法涉及擠出管材的交聯，擠出後的管材垂直送進經過一個或幾個紅外輻射輻照區。
17.按照權利要求16的方法，其特徵在於已經被以一個方向垂直送進、經過至少一個第一紅外輻射輻照區的管材，還要被以相反方向垂直送進、通過至少一個第二紅外輻射輻照區。
18.按照權利要求16或17中任一項的方法，其特徵在於當交聯時氮或其它惰性氣體沿著管材的內側和外側衝洗。
19.加熱聚合物材料的裝置，其特徵在於該裝置包括至少一個用於輻照聚合物材料的區，每區有至少一個紅外輻射源，其波長與該聚合物材料的紅外輻射吸收峰不同。
20.按照權利要求19的裝置，其特徵在於所述紅外輻射源區是由用於製造聚合物材料模製件的成型用具的一部分構成，所述成型用具的一部分是用一種紅外輻射可透過的材料，優選是玻璃製成的。
21.按照權利要求20的裝置，其特徵在於可透過輻射材料所述部分是用一種濾除與該聚合物材料吸收峰相同波長的材料，優選是矽玻璃、SiO2製成的。
22.按照權利要求19或20任一項的裝置，其特徵在於該聚合物材料是由熱致可交聯聚合物材料組成的，調節所述紅外輻射區的功率以便獲得所希望的交聯度。
23.按照權利要求22的裝置，其特徵在於提供為把可交聯聚合物材料的模製件送進、通過該紅外輻射區的設備。
24.按照權利要求19-23中任一項的裝置，其特徵在於在每一紅外輻射源後面放置一個對著所述模製件的反射紅外輻射的第一裝置。
25.按照權利要求23或24任一項的裝置，其特徵在於在每一紅外輻射源對面的模製件一側放置一個面向所述模製件的反射紅外輻射的第二裝置。
26.按照權利要求23-25中任一項的裝置，其特徵在於該紅外輻射源包括至少一支紅外燈。
27.按照權利要求26的裝置，其特徵在於在所述紅外輻射區模製件周圍對稱地配置兩支或多支紅外燈。
28.按照權利要求22-26中任一項的裝置，其特徵在於該裝置還包括一臺擠出機，該擠出機配置在所述紅外輻射區之前，用於擠出模製件。
29.按照權利要求23-28中任一項的裝置，其特徵在於該裝置包括向所述紅外輻射源區供應氮或其它惰性氣體的設備以防止模製件表面氧化。
30.按照權利要求23-29中任一項的裝置，其特徵在於在每一紅外輻射源與模製件之間配置一濾波器，以濾除與待交聯聚合物材料吸收峰相同的波長。
31.按照權利要求30的裝置，其特徵在於所述濾波器包含矽玻璃、SiO2或類似材料。
32.按照權利要求19-31中任一項的裝置，其特徵在於所述模製件是由一種擠出管材或者是另一種中空產品組成，該裝置包括一根塗有反射表面的內芯棒以起到支承作用，芯棒長基本上與該紅外輻射區的長度相同，其表面當管材移過該內芯棒時用作所述反射紅外輻射的第二表面。
33.按照權利要求23-31中任一項的裝置，其特徵在於所述紅外區是垂直配置的，以使擠出後的模製件垂直移動、通過紅外區。
34.按照權利要求33的裝置，其特徵在於所述模製件是由擠出管材組成，在所述擠出機的垂直方向配置所述紅外輻射源第一區。
35.按照權利要求34的裝置，其特徵在於在所述紅外輻射源的第一區之上配置至少一個轉向裝置使所述管材轉向180°，以便管材能以相反方向垂直通過至少一個紅外輻射源第二區，該區與所述轉向裝置垂直。
36.按照權利要求24-25或34-35中任一項的裝置，其特徵在於所述第一或第二紅外輻射反射裝置是由一個具有拋物柱或橢圓截面的反射鏡組成。
37.按照權利要求34-36中任一項的裝置，其特徵在於該裝置包括沿所述各紅外輻射源區中管材的外側和內側的供應惰性氣體例如氮的設備。
38.按照權利要求23-37中任一項的裝置，其特徵在於所述紅外輻射源或燈的波長基本上是1.2μm。
39.一種修整管道的方法，該法包括把一種襯管放進管道中，該襯管的長度與管道的待修部分相同，襯管包含一或幾層，其外徑小於管道的內徑；襯管向管道壁膨脹，其特徵在於襯管是藉助其波長與PEX層吸收峰不同的紅外輻射加熱的。
40.按照權利要求39的方法，其特徵在於至少襯管的一層包含已交聯的PEX，該襯管的外徑小於它交聯時的外徑，且具有所謂的記憶功能，以致在用所述紅外輻射加熱時襯管朝著待修的管道壁向外膨脹。
41.按照權利要求39或40的方法，其特徵在於用一種未發泡的發泡性材料塗布所述襯管，用所述紅外輻射把襯管外側加熱到發泡溫度，從而在發泡狀態下填滿管道與襯管之間的全部空隙。
42.按照權利要求39-41中任一項的方法，其特徵在於襯管藉助惰性保護氣體承受內部過壓，此過壓促成膨脹並藉助去除反應殘餘的小氣流來維持。
43.按照權利要求40-42中任一項的方法所用的襯管，其特徵在於其包含已交聯的PEX。
44.按照權利要求43的管材，其特徵在於其外徑小於其交聯以後的外徑。
45.按照權利要求43或44任一項的管材，其特徵在於該管材外側提供有尚未反應的發泡層。
46.按照權利要求39的方法，其特徵在於該襯管包含一個或幾個薄層，優選是用PEX製成的，每層藉助內部過壓向待修的管道壁膨脹，並藉助所述紅外輻射加熱以使該層成型和/或焊接在上述鄰接層或管道壁上。
47.一種製造聚合物材料諸如聚烯烴或PVC取向管材的方法，把該管材加熱到適當的取向溫度，然後膨脹並冷卻，其特徵在於用紅外輻射加熱所述管材到適當的取向溫度，該紅外輻射的波長與聚合物材料的吸收峰不同。
48.按照權利要求47的方法，其特徵在於該管材在初期藉助於紅外輻射加熱到溫度應略高於理想的取向溫度，以便降低材料的初期彈性模量，接連把溫度降低到所述適當的取向溫度。
49.一種複合管材，該管材包含至少一外層，至少一中間層和一內層，所述中間層是由聚乙烯構成，其特徵在於所述外層和所述內層包含阻隔氧氣的塑料材料並對過氧化物和/或其反應殘餘的可透性低，該聚乙烯中間層是化學交聯的。
50.按照權利要求49的複合管材，其特徵在於所述各層是共擠出的，所述聚乙烯中間層優選藉助于波長與聚乙烯紅外輻射吸收峰不同的紅外輻射輻照而使層的整個厚度均勻地交聯。
51.按照權利要求49或50的複合管材，其特徵在於所述外層是由改性尼龍製成的，而所述內層是由改性尼龍或中密度聚乙烯製成的。
52.按照權利要求49-51中任一項的複合管材，其特徵在於所述內層是由加碳酸鈣填料的中密度聚乙烯製成的，以保護管材免遭氯的侵蝕。
全文摘要
本發明涉及一種聚合物材料的加熱方法,包括用紅外輻射輻照該聚合物材料。按照本發明的方法紅外輻射的波長基本上與聚合物材料的紅外輻射吸收峰不同。
文檔編號F16L9/147GK1202128SQ9619838
公開日1998年12月16日 申請日期1996年9月20日 優先權日1995年9月20日
發明者M·舍貝裡, J·呂德貝裡, J·耶爾文基萊 申請人:尤波諾爾股份有限公司