DE10331487B3

DE10331487B3 - Beschichtungsvorrichtung und Verfahren zum Beschichten von länglichen Kunststoffgegenständen

Info

Publication number: DE10331487B3
Application number: DE10331487A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ehrlicher; Josef Renkl
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von länglichen Gegenständen (10) aus Kunststoff, insbesondere von Rohren (11), mit einer aufschäumenden Kunststoffmasse (8), umfassend das Aufbringen dieser Kunststoffmasse (8) auf den in seiner Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstand (10), das Verteilen der Masse (8) über den Umfang des Kunststoffgegenstands (10) in der gewünschten Art und das Ausformen und Aushärten der Masse (8) während des Durchlaufens eines Ausformbereichs. DOLLAR A Bislang war es schwierig, die aufschäumende Kunststoffmasse (8) auszuformen, ohne die entstehende Schaumschicht zu beschädigen. DOLLAR A Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Ausformbereich ein gerichteter Stützgaseintrag erfolgt, wodurch im Zusammenwirken mit der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) eine Stützgashülle gebildet wird, die im Wesentlichen die Außenkontur der Kunststoffmasse (8) vorgibt und durch die die aufschäumende Kunststoffmasse (8) während des Durchlaufens des Ausformbereichs zumindest teilweise ausgeformt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von länglichen Gegenständen aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie auf eine Formvorrichtung zum Ausformen einer auf einen länglichen Kunststoffgegenstand aufgetragenen aufschäumenden Kunststoffmasse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20 und eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines länglichen Kunststoffgegenstandes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 36.

Es ist bekannt, extrudierte Kunststoffrohre oder andere längliche Kunststoffgegenstände mit einer äußeren Schaumschicht zu versehen, beispielsweise um ihnen isolierende Eigenschaften zu verleihen, wie sie unter anderem im Baugewerbe benötigt werden.

Auch für die Herstellung von Auftragsrollen, die Flüssigkeiten aufnehmen, wie beispielsweise Malerrollen, ist es notwendig, rohrförmige Elemente mit einer Schaumschicht zu belegen, die in diesem Fall zusätzlich saugfähig ausgebildet sein muss. Gewöhnlicherweise geschieht das durch nachträgliches Aufbringen einer anderweitig produzierten Schaumschicht aus einem saugfähigen Kunststoffmaterial auf den Rollengrundkörper. Der Rollengrundkörper wird aus Gewichtsgründen üblicherweise ebenfalls aus einem Kunststoff bestehen, das Aufbringen erfolgt insbesondere durch Aufkleben der Schaumschicht.

Die kontinuierliche Produktion eines Rohres mit integraler Schaumschicht war bislang schwierig, da die Schaumschicht zumeist aus einem aufschäumenden Material, insbesondere einem aufschäumenden und dann ausreagierenden und/oder aushärtenden Kunststoffmaterial gefertigt wird. Die Materialeigenschaften der Schaumschicht sind insbesondere stark von den Umgebungsbedingungen während des Aufschäumprozesses abhängig, so dass sich bei unkontrollierten Parametern ein uneinheitliches Auf schäumen oder eine ungleiche Verteilung der Schaumzellen im Schaummaterial ergeben kann. Aus diesem Grund ist es beispielsweise aus der DE 195 07 110 A1 bekannt, bei dem Aufbringen einer aufschäumenden Kunststoffschmelze auf ein durchlaufendes Kunststoffinnenrohr mittels eines Pinolenquerspritzkopfes die treibgashaltige Schmelze kontinuierlich aus dem Düsenspalt des Querspritzkopfes austreten zu lassen und in einen Hohlraum zu expandieren, der aus dem Kunststoffinnenrohr, der stirnseitigen Düsen- bzw. Dornfläche des Pinolenquerspritzkopfes und daran anschließende, Halbschalen- oder Mehrfachschalenformen zweier oder mehrerer kontinuierlich umlaufender Formenketten gebildet wird. In Extrusionsrichtung wird der Hohlraum durch den aushärtenden Schaum begrenzt. Hierbei bewegt sich das Kunststoffinnenrohr mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Formenketten. Die Formketten können mit einer Antihaftbeschichtung versehen und mit Luft, Wasser oder Kältemittel gekühlt sein. Durch den Kontakt mit den Formenketten bildet der expandierende und den Hohlraum füllende Schaum eine geschlossene Außenhaut. Als aufschäumendes Kunststoffmaterial wird hier beispielsweise ein extrudiertes Material wie PE-Schaum oder aber auch ein ausreagierendes Kunststoffgemisch wie beispielsweise Polyurethan vorgeschlagen.

Andererseits war es beispielsweise aus der DE 196 29 678 A1 bekannt, zur Herstellung eines wärmeisolierenden Leitungsrohres ein Innenrohr mit einer zu einem Schlauch geformten Kunststofffolie zu umhüllen und in den Raum zwischen dem Innenrohr und dem Kunststoffschlauch einen aufschäumenden Kunststoff einzubringen, und dann das Innenrohr mit dem aufschäumenden Kunststoff und dem diesen umgebenden Schlauch in ein Formwerkzeug mit mitlaufenden Formenhälften einzufahren.

Die geschilderten Verfahren weisen im Betrieb beachtliche Nachteile auf. Die mitlaufenden und gegebenenfalls temperierten Formenketten beeinflussen die Konsistenz der erzeugten fertigen Schaumschicht, da das Ausreagieren beziehungsweise Aushärten im Kontakt mit einer äußeren Oberfläche erfolgt. Es kann sich so zum Beispiel ein Oberflächenbereich bilden, in dem der Anteil der Schaumzellen geringer ist als in einem inneren Bereich der Schaumschicht. Zudem ist die Realisierung einer mitlaufenden, beheizten oder gekühlten Formenkette sowohl in der Herstellung als auch in der Produktion sehr aufwendig, denn ihre Ansteuerung muss genau auf den Produktionsvorgang abgestimmt werden. Zusätzliche Kosten werden insbesondere aufgrund von Ein schränkungen bei den zu verwendenden Materialien verursacht, die beispielsweise spezielle Antihaftungseigenschaften aufweisen müssen.

Im Fall der Verwendung einer mitlaufenden Folie zur Begrenzung der Schaumschicht nach außen sinken die Anforderungen an die mitlaufenden Formenketten, allerdings ist dieses Verfahren aufgrund der großen Menge an mitlaufender Folie teuer und produziert zudem große Mengen an Abfall. Bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit der Schaumschicht gilt ähnliches wie für das andere beschriebene Verfahren, je nach Haftungseigenschaften zwischen Folie und Schaumschicht kann es aber zusätzlich zur Beschädigung der außenliegenden Schaumzellen beim Abtrennen der Folie kommen.

Auch Versuche, anstelle einer Folie auf der Formenkette Trennfilme aus flüssigem Trennmittel auszubilden, haben bislang nicht zu den gewünschten Ergebnissen geführt.

Ein weiteres bei mitbewegten Formenketten auftretendes Problem ist die sehr schwierige Justierung. So ist es beispielsweise im Falle der Rohrherstellung sehr schwierig, eine gleichmäßige Dicke der Schaumschicht zu gewährleisten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beschichten von länglichen Kunststoffgegenständen mit einer Schaumschicht vorzustellen, das preisgünstig ist, gleichzeitig eine bessere Qualität der Geometrie und der Beschaffenheit der Oberfläche der Schaumschicht gewährleistet, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens, die sich zudem durch wenige Verschleißteile auszeichnet und kostengünstig zu realisieren ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Beschichtungsverfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Formvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 20 und eine Beschichtungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 36.

Besonders vorteilhaft haben sich das Verfahren und der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei der Verwendung von Schäumen aus reaktiven Gemischen wie beispielsweise Polyurethan erwiesen. Hier liegt die aufschäumende Kunststoffmasse anfangs nahezu flüssig vor, durch die nachfolgende chemische Reaktion der einzelnen Komponenten des Gemisches, unter Umständen im Zusammenwirken mit der physikalischen Expansion eines zusätzlich beigesetzten Treibmittels, entsteht der gewünschte Schaum, dessen Zellwände erst während der Expansion ausreagieren und ausreichend stabil werden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Beschichten von länglichen Gegenständen aus Kunststoff und hierbei insbesondere von Rohren vorgestellt, bei dem eine aufschäumende Kunststoffmasse auf den länglichen und in seiner Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstand aufgebracht wird. In der Folge wird die Kunststoffmasse in der gewünschten Art über den Umfang des Kunststoffgegenstandes verteilt, wobei hier beispielsweise eine Schaumschicht gleicher Dicke erwünscht sein kann, aber durchaus auch andere Querschnittsformen der Schaumschicht denkbar sind. Nach dem bzw. bereits während des Verteilens schäumt die Kunststoffmasse auf, reagiert bei Verwendung eines Gemisches aus reaktiven Komponenten aus und/oder härtet aus, so dass sie nach Durchlaufen eines Ausformbereiches im wesentlichen formstabil ist.

Um die Oberflächenstruktur der aufschäumenden Kunststoffmasse nicht zu beschädigen und gleichzeitig ein gezieltes Ausformen der zu Beginn noch sehr labilen Kunststoffmasse zu ermöglichen, erfolgt im Ausformbereich ein gerichteter Stützgaseintrag, der derart mit der aufschäumenden Kunststoffmasse zusammenwirkt, dass eine Stützgashülle gebildet wird, die im wesentlichen die Außenkontur der Kunststoffmasse vorgibt und bewirkt, dass die Kunststoffmasse während des Durchlaufens des Ausformbereichs ausgeformt wird. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Stützgashülle für die Formgebung erfährt die aufschäumende Kunststoffmasse während des Ausformens keinerlei Kontakt mit Oberflächen, die ihre Oberflächenstruktur beschädigen oder modifizieren könnten. Der Stützgaseintrag muss hierzu derart erfolgen, dass durch die Wechselwirkung zwischen der expandierenden Kunststoffmasse und der Stützgasströmung eine Stützgashülle entsteht, die die erwünschte Außenkontur der Kunststoffmasse vorgibt.

Besonders bevorzugt wird die Stützgasströmung mit Hilfe einer den länglichen Kunststoffgegenstand und die aufschäumende Kunststoffmasse im Ausformbereich zumin dest teilweise umgebenden Begrenzung entlang der Außenkontur der Kunststoffmasse kanalisiert. Hierdurch lässt sich eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des Stützgases entlang der Außenkontur der Kunststoffmasse erreichen, und somit eine effektivere Formgebung bewirken.

Zudem erfolgt der Stützgaseintrag bevorzugt mehrfach über den Aushärtebereich, um eine ausreichende Stützgasströmung für die formgebende Stützgashülle zu erreichen. Ein erster Stützgaseintrag wird bevorzugt direkt nach dem Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse realisiert. Hier ist die Kunststoffmasse noch am labilsten, und muss durch den gezielten Eintrag des Stützgases über den Umfang des länglichen Kunststoffgegenstands verteilt bzw. dort gehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vorteilhaft direkt im Anschluss an die Herstellung, üblicherweise mittels Extrusion, des zu beschichtenden Gegenstands zum Einsatz. Die Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt dann beim Durchlaufen der Extrusionslinie noch bevor der Kunststoffgegenstand abgelängt wird. Die Bewegungsrichtung des Kunststoffgegenstandes wird daher in den meisten Fällen horizontal sein. Es ist aber durchaus auch möglich, eine vertikale Führung des Kunststoffgegenstands vorzusehen, was für die gleichmäßige Ausformung der aufschäumenden Kunststoffmasse von Vorteil ist, die sich sonst unter dem Einfluss der Schwerkraft an einem unteren Bereich Umfangs des länglichen Kunststoffgegenstandes sammeln könnte.

Insbesondere bei einer nicht vertikalen Bewegung des länglichen Kunststoffgegenstandes erfolgt der Stützgaseintrag daher bevorzugt asymmetrisch, um dem Einfluss der Schwerkraft auf die aufgetragene, aufschäumende Kunststoffmasse entgegenzuwirken.

Das Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse erfolgt vorteilhafterweise durch Zuführen der aufschäumenden Kunststoffmasse auf den bewegten Kunststoffgegenstand aus mindestens einer Düse. Diese Düse kann mit einem Extruder verbunden sein, der die aufschäumende Kunststoffmasse plastifiziert, mit einem physikalischen oder chemischen Treibmittel versetzt und an die Düse fördert, oder aber auch mit einem Mischkopf für ein reaktives Gemisch, das beispielsweise im wesentlichen aus Polyol und Polyisocyanat bestehen kann, und dem ein physikalisches oder chemisches Treibmittel beigesetzt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, die aufschäumende Kunststoffmasse über mehrere Sprühdüsen auf den Kunststoffgegenstand aufzusprühen, da hierdurch die Kunststoffmasse gleichmäßiger auf der Oberfläche des Gegenstandes verteilt wird und durch den Druck beim Aufsprühen besser haftet.

Ebenso ist es aber auch möglich, die aufschäumende Kunststoffmasse über eine sich koaxial über den Querumfang des zu beschichtenden Gegenstands erstreckende Düse aufzubringen. Diese Düse weist bevorzugt dieselbe Querschnittsform auf, wie der zu beschichtende Gegenstand, und umgibt diesen umfangsnah. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere beim Beschichten von Rohren an, wobei hier das Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse über eine Ringdüse, die das bewegte Rohr umgibt, erfolgen kann. Durch eine dergestalte Düse kann die aufschäumende Kunststoffmasse mit allen Umfangsstellen des zu beschichtenden Gegenstandes gleichzeitig in Kontakt kommen, und muss nicht erst über den Umfang des zu beschichtenden Gegenstandes verteilt werden. Auch hierbei ist es möglich, eine asymmetrische Düsenform vorzusehen, so dass beispielsweise auf einen oberen Bereich des zu beschichtenden Gegenstandes mehr Material ausgetragen wird als auf einen unteren, um so ebenfalls dem Einfluss der Schwerkraft entgegenzuwirken.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der längliche Kunststoffgegenstand vor dem Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse eine Oberflächenbehandlung erfährt, da dadurch die Haftungseigenschaften zwischen der Oberfläche des Kunststoffgegenstandes und der aufzutragenden Kunststoffmasse verbessert werden. Hierfür bieten sich aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren an, beispielsweise eine Koronabehandlung oder aber auch eine Oberflächenbehandlung durch Beflammen.

Das vorliegende Verfahren eignet sich besonders zum Aufbringen einer Beschichtung mit einem Gemisch aus reaktiven Komponenten, insbesondere aus geschäumtem Polyurethan, als aufschäumende Kunststoffmasse wird also insbesondere ein Gemisch aus Polyol und Polyisocyanat verwendet, das mit physikalischen oder chemischen Treibmitteln versetzt wurde. Da ein solches reaktives Gemisch zum Zeitpunkt des Auftragens noch äußerst labil ist und so gut wie flüssig vorliegt, ist das Ausformen mittels der erfindungsgemäßen Stützgashülle hier von besonderem Vorteil, da die Masse noch keinerlei Eigenstabilität aufweist und jeder Kontakt mit anderen, auch umlaufenden Flächen sie zerstören oder zumindest beeinträchtigen würde, oder die Masse an eventuell mitbewegten Oberflächen haften würde.

Deshalb wird als aufschäumende Kunststoffmasse auch bevorzugt ein dixotropes System eingesetzt, das ein schnelles Fließen und eventuelles Tropfen der aufschäumenden Kunststoffmasse sowohl beim Auftragen als auch während des weiteren Ausformprozesses erschwert.

Ebenso ist es vorteilhaft, als Treibmittel für die aufschäumende Kunststoffmasse CO₂ zu verwenden, was beispielsweise im Fall eines reaktiven Gemisches dazu führt, dass die Kunststoffmasse die Mischeinheit cremeartig verlässt und nicht mehr fast flüssig vorliegt, wodurch sich das Aufbringen auf den bewegten Gegenstand ebenso wie das Ausformen vereinfacht.

Als Stützgas wird im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt Luft verwendet, wodurch sich das Verfahren noch preisgünstiger gestaltet. Zusätzlich kann das Stützgas mit einem Trennmittel versetzt werden, wodurch ein mögliches Haften an begrenzenden Elementen, mit denen die aufschäumende Kunststoffmasse unter Umständen in Kontakt geraten könnte, verhindert wird. Ebenso ist es möglich, und für ein schnelles Aushärten der aufschäumenden Kunststoffmasse von Vorteil, das Stützgas zu temperieren und insbesondere zu beheizen.

Nach dem Aushärten der aufgeschäumten Kunststoffmasse in der gewünschten Form unter Eingehen einer innigen Verbindung mit dem Kunststoffgegenstand erfolgt bevorzugt eine Oberflächenbehandlung der Kunststoffmasse. Zu diesem Zeitpunkt ist die Schaumschicht bereits so stabil, dass sie gefahrlos berührt und beispielsweise gedrückt werden kann. Dadurch wird es möglich, den länglichen Kunststoffgegenstand samt Schaumbeschichtung durch eventuell angetriebene Rollen zu führen, um das Produkt zu zentrieren und zu transportieren. Parallel können diese Rollen als Zellöffner, bei spielsweise nach Art einer Crackingstation wirken. Zusätzlich zu oder anstelle dieser Führung können weitere Oberflächenbehandlungsschritte folgen, wie beispielsweise ein Schleifen der Oberfläche um die Zellen zu öffnen, was beispielsweise bei einem Einsatz des fertigen Produkts in Farbauftragsrollen oder ähnlichen Produkten, die saugfähig sein müssen, von Vorteil ist. Anschließend wird das Endlosprodukt auf eine gewünschte Länge abgelängt.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Formvorrichtung zum Ausformen einer auf einen länglichen, in seiner Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstand aufgetragenen aufschäumenden Kunststoffmasse, wie sie für die Durchführung des vorgestellten Verfahrens zum Einsatz kommen kann. Diese Formvorrichtung erstreckt sich im wesentlichen über einen Bereich, der einem Aushärt- und Ausformbereich der aufgetragenen Kunststoffmasse entspricht, und weist Mittel zum Ausbilden einer Stützgashülle auf, wobei die Stützgashülle im Zusammenwirken mit der aufschäumenden Kunststoffmasse deren Außenkontur vorgibt.

Besonders bevorzugt umfassen die Mittel zum Ausbilden der Stützgashülle mindestens eine Düse zum Einbringen und Ausrichten des Stützgases. Vorteilhafterweise ist diese mindestens eine Düse in Längsrichtung bezogen auf den länglichen Kunststoffgegenstand und/oder in Umfangsrichtung dieses Gegenstands und/oder in radialer Richtung justierbar, so dass bei Aufnahme der Produktion ein optimaler Angreifpunkt des eingetragenen Stützgases eingestellt und das Ausbilden der Stützgashülle in der Produktion noch weiter optimiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn mehrere solche Düsen vorgesehen sind, die im Zusammenspiel mit der aufschäumenden Kunststoffmasse eine Formgebung dieser bewirken.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erweiesen, mindestens eine Düse koaxial zu dem länglichen Kunststoffgegenstand auszubilden, wobei diese Düse eine im wesentlichen die Außenkontur der Kunststoffmasse vorgebende Düsenspaltform aufweist. Der Innendurchmesser der Düse ist etwas größer als der Außendurchmesser der aufschäumenden Kunststoffmasse in dem Bereich, in dem die Düse angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung der Düse kann der Stützgaseintrag besonders effektiv erfolgen, und es bildet sich eine Stützgashülle in der Form aus, die der erwünschten Außenkontur der aufschäumenden Kunststoffmasse entspricht. Insbesondere im Fall eines Rohres, das mit einer konzentrischen Schaumschicht umgeben werden soll, lässt sich dies mit einer Ringdüse leicht umsetzen.

Es kann insbesondere vorteilhaft sein, eine Kombination von mehreren verschiedenen Düsenarten zum Einsatz zu bringen, so kann zum Beispiel eine Ringdüse zusammen mit mehreren separat justierbaren Einzeldüsen verwendet werden. In jedem Fall hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jede Düse separat ansteuerbar auszubilden, da dadurch die Ausbildung einer möglichst effektiven, formgebenden Stützgashülle in Abhängigkeit von der aufschäumenden Kunststoffmasse und auch noch während des Fertigungsprozesses optimiert werden kann.

Wie schon bei der Beschreibung des Verfahrens erwähnt, wird der längliche Kunststoffgegenstand häufig nicht vertikal bewegt, so dass die an der ausgebrachten, aufschäumenden Kunststoffmasse angreifende Schwerkraft eine ungleichmäßige Verteilung dieser über den Umfang des Kunststoffgegenstandes bewirkt. Aus diesem Grund ist es von Vorteil, die Düsen senkrecht zur Längsachse des Kunststoffgegenstandes asymmetrisch anzuordnen, bzw. im Falle von koaxialen Düsen asymmetrisch auszubilden, so dass die Stützgashülle der Schwerkraft entgegenwirkt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Begrenzungsmittel vorgesehen, die derart um den länglichen Kunststoffgegenstand mitsamt der ihn umgebenden Kunststoffmasse angebracht sind, dass zwischen der Außenkontur der Kunststoffmasse und dem Begrenzungsmittel ein Strömungsraum für die Stützgashülle ausgebildet wird. Durch das Anbringen dieser Begrenzungsmittel kann das bevorzugt über Düsen eingebrachte Stützgas besonders gut entlang der Außenkontur der aufschäumenden Kunststoffmasse kanalisiert werden, und bereits ein geringerer Stützgaseintrag reicht zum Ausbilden einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche der Kunststoffmasse aus.

Diese Begrenzungsmittel umfassen bevorzugt mindestens einen im wesentlichen hohlprofilförmigen Bereich, der über seine Längserstreckung koaxial zu dem Kunststoffgegenstand ist. Insbesondere kann der hohlprofilförmige Bereich auch rohrförmig ausge bildet sein, was für die Beschichtung von Kunststoffrohren der Normalfall sein wird. Diese Begrenzungsmittel können beispielsweise aus mehreren Segmenten bestehen, die zu einem im wesentlichen dichten Mantel zusammengefügt werden können. In jedem Fall muss gewährleistet werden, dass der Abstand zwischen dem länglichen Kunststoffgegenstand und den Begrenzungsmitteln immer größer ist als die sich im jeweiligen Bereich entwickelnde Schaumschicht, so dass vermieden werden kann, dass es zu Berührungen zwischen der aufschäumenden Kunststoffmasse und den Begrenzungsmitteln kommt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Begrenzungsmittel mehrere im wesentlichen hohlprofilförmige und insbesondere rohrförmige Bereiche, die anschließend über den Aushärtebereich der Kunststoffmasse angeordnet sind, und deren Querschnitt im Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kunststoffgegenstandes entweder gleichbleibt und/oder zunimmt, so dass bevorzugt jeweils nur ein schmaler Strömungskanal für das Stützgas zwischen den hohlprofllförmigen Bereichen und der aufschäumenden Kunststoffmasse verbleibt.

In jedem Fall ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine, im wesentlichen hohlprofilförmige Bereich über seinen Umfang und/oder über seine Länge Düsenmittel zum Ausbilden und Aufrechterhalten der Stützgashülle aufweist. Beim Einsatz mehrerer Begrenzungsmittel, die hintereinander angeordnet sind, werden vorteilhaft zwischen den im wesentlichen hohlprofilförmigen Bereichen zusätzliche Düsenmittel zum Ausbilden der Stützgashülle vorgesehen. Diese können beispielsweise als koaxiale Düsen, im Falle eines zu beschichtenden Rohres bevorzugt als Ringdüsen, ausgebildet sein, oder aber aus mehreren eventuell asymmetrisch über den Umfang des länglichen Kunststoffgegenstandes verteilten Einzeldüsen bestehen. Generell ist es auch hier von Vorteil, wenn die Düsen einzeln ansteuerbar sind.

Um die Aushärtezeit der aufschäumenden Masse zu beeinflussen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Begrenzungsmittel zumindest bereichsweise temperierbar auszuführen. Zusätzlich oder alternativ können Mittel vorgesehen sein, um das Stützgas zu temperieren.

Die Begrenzungsmittel bestehen besonders bevorzugt aus Stahl, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material.

Als Stützgas wird vorteilhaft Luft verwendet, wodurch die Bevorratung eines separaten Stützgases entfällt, und auch nur geringe Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Um die Aushärtzeit der aufschäumenden Kunststoffmasse zu beeinflussen, kann das Stützgas zusätzlich temperiert werden.

Weiters hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Mittel vorzusehen, um das Stützgas mit einem zusätzlichen Trennmittel zu versetzen, wodurch selbst in dem nicht erwünschten Falle eines Berührens zwischen Schaummantel und Begrenzungsmitteln ein Haften der Kunststoffmasse an den Begrenzungsmitteln weitgehend vermieden wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines länglichen, in Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstandes und insbesondere eines Rohres, mit einer aufschäumenden Kunststoffmasse, wie sie beispielsweise in einer Extrusionslinie direkt im Anschluss an die Erzeugung des länglichen bewegten Kunststoffgegenstandes oder in einer separaten Beschichtungsstation an zuvor bereits fertiggestellten Kunststoffgegenständen zum Einsatz kommen kann. Eine solche Beschichtungsvorrichtung umfasst eine Auftragsvorrichtung zum Auftragen der aufschäumenden Kunststoffmasse auf den länglichen Kunststoffgegenstand, und eine Formvorrichtung, mittels derer die aufgetragene aufschäumende Kunststoffmasse eventuell über den Umfang des Kunststoffgegenstandes verteilt, in eine erwünschte Form gebracht und dann in dieser ausgeformt wird. Eine solche Formvorrichtung wurde bereits beschrieben, und folgt in Bewegungsrichtung des Kunststoffgegenstandes im wesentlichen unmittelbar auf die Auftragsvorrichtung.

Eine in einer solchen Beschichtungsvorrichtung zum Einsatz kommende Auftragsvorrichtung umfasst eine Zuführvorrichtung für die aufschäumende Kunststoffmasse, mittels derer die aufschäumende Kunststoffmasse von einem Herstellungsort, also beispielsweise einem Extruder oder einem Mischkopf, in die Nähe des Außenumfangs des länglichen Kunststoffgegenstandes geführt werden kann.

Bevorzugterweise umfasst diese Zuführvorrichtung mindestens eine Düse, über die die aufschäumende Kunststoffmasse auf den Kunststoffgegenstand ausgetragen wird, wobei es jedoch von Vorteil ist, wenn die Zuführvorrichtung mehrere Düsen aufweist, die über den Umfang des länglichen Kunststoffgegenstandes derart angeordnet sind, dass in jedem Umfangsbereich eine gewünschte Menge an aufschäumender Kunststoffmasse auf den Kunststoffgegenstand ausgetragen werden kann. Die Anordnung der Düsen ist dabei davon abhängig, welche Außenkontur die auszubildende Schaumschicht auf dem Kunststoffgegenstand annehmen soll. Falls eventuelle zusätzliche Kräfte bewirken, dass sich die Kunststoffmasse nicht gleichmäßig bzw. nicht wie gewünscht auf der Oberfläche des Kunststoffgegenstands verteilt, kann die Anordnung der Düsen entsprechend angepasst werden. Dies kann beispielsweise bei einer im wesentlichen waagrechten Bewegung des länglichen Kunststoffgegenstandes unter Einwirkung der Schwerkraft eintreten, in diesem Fall wird man in dessen oberen Bereich mehr Kunststoffmasse auftragen als in seinem unteren Bereich. Hier kann es gegebenenfalls auch ausreichend sein, nur eine einzige Düse oberhalb des Kunststoffgegenstands vorzusehen, um die ausgetragene Kunststoffmasse dann mithilfe der Schwerkraft und einer entsprechend ausgebildeten Stützgashülle über die gesamte Oberfläche des Kunststoffgegenstands zu verteilen.

Insbesondere im Fall von zu Beginn relativ flüssigen aufschäumenden Kunststoffmassen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mindestens eine Düse der Zuführvorrichtung als Sprühdüse auszubilden, da so die Oberfläche des Kunststoffgegenstandes besonders effektiv benetzt werden kann, und sich bessere Haftungseigenschaften zwischen Kunststoffgegenstand und aufgetragener Kunststoffmasse ergeben. Auch im Falle der Verwendung von Sprühdüsen ist es von Vorteil, diese über den Umfang des Kunststoffgegenstandes verteilt anzuordnen, da so eine bessere Benetzung der gesamten Oberfläche verwirklicht werden kann.

Generell ist es auch möglich, die Auftragsvorrichtung derart auszubilden, dass redundante Düsen vorgesehen sind, so dass im Fall der Wartung oder Reparatur einiger Düsen die redundanten Düsen an ihrer Stelle zum Einsatz kommen können und es dadurch zu keinerlei Produktionsausfall kommt.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Düse der Zuführvorrichtung als zu dem länglichen Kunststoffgegenstand koaxiale und im wesentlichen dessen Querschnittsform nachbildende Düse ausgebildet. So weist diese Düse eine freie Innenquerschnittsfläche auf, die geringfügig größer und der Gestalt nach gleich ist, wie der Außenquerschnitt des länglichen bewegten Kunststoffgegenstandes, so dass dieser die Düse problemlos passieren kann. Der an die Innenquerschnittsfläche der Düse anschließende Düsenspalt bildet mit seinem inneren Rand die Kontur des Kunststoffgegenstands nach, sein äußerer Rand weist im wesentlichen eine Form auf die der erwünschten Kontur der auszubildenden Schaumschicht entspricht, jedoch gegebenenfalls auf einer anderen Größenskala. Zusätzlich ist es möglich, eine solche Düse derart auszubilden, dass ein asymmetrischer Kunststoffmassenaustrag erfolgt, beispielsweise um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Diese Art der Düsenausgestaltung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn es sich um einen Kunststoffgegenstand mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, also um ein Rohr handelt, da Ringdüsen bzw. leicht exzentrische Ringdüsen für asymmetrischen Kunststoffmassenaustrag relativ einfach herstellbar sind.

Die Dosierung der Kunststoffmasse, nämlich die pro Längeneinheit des Kunststoffgegenstandes ausgetragene Menge der Kunststoffmasse, muss derart eingestellt werden, dass die nach dem Aufschäumprozess erwünschte Schaumschichtdicke erreicht wird.

Besonders günstig hat sich die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung insbesondere erwiesen, wenn die Zuführvorrichtung mit einem Mischkopf für ein reaktives aufschäumendes und zu Kunststoff aushärtendes Gemisch verbunden ist, wie er aus dem Reaktionsgießen allgemein bekannt ist. In einem solchen Mischkopf werden reaktive Komponenten, insbesondere Polyol und Polyisocyanat innig vermischt, und ein Treibmittel zugesetzt. Bei diesem Treibmittel kann es sich um ein chemisches oder ein physikalisches Treibmittel handeln.

Generell ist es von Vorteil, wenn die Auftragsvorrichtung und die Formvorrichtung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung integral ausgebildet sind, wenn also der Auftrag der aufschäumenden Kunststoffmasse und das anschließende Ausformen die ser aufschäumenden Kunststoffmasse innerhalb einer einzigen baulichen Einheit erfolgen können. In diesem Fall ist bevorzugt eine Düsenmittelvorrichtung vorgesehen, die sowohl die mindestens eine Düse der Zuführvorrichtung als auch die mindestens eine Düse der Formvorrichtung umfasst. So ist es beispielsweise möglich, diese Düsenmittelvorrichtung derart auszubilden, dass sie zwei im wesentlichen konzentrische Düsen, insbesondere Ringdüsen aufweist, von denen die innere dem Auftragen der aufschäumenden Kunststoffmasse auf den Kunststoffgegenstand dient, während mit Hilfe der äußeren die Stützgashülle ausgebildet wird.

Im Fall der integralen Ausbildung der Beschichtungsvorrichtung hat es sich insbesondere als Vorteil erwiesen, wenn die Begrenzungsmittel der Formvorrichtung im wesentlichen dichtend an die Düsenmittelvorrichtung anschließen, da es so möglich ist, innerhalb des Raumes zwischen Begrenzungsmittel und Düsenmittelvorrichtung einen Staudruck aufzubauen, der dann durch die Begrenzungsmittel und die aufschäumende Kunststoffmasse entlang der Bewegungsrichtung des bewegten Kunststoffgegenstandes als Stützgasströmung kanalisiert wird, und so besonders effektiv formgebend wirken kann. Hierbei können weitere Düsenvorrichtungen vorgesehen sein, um die Stützgashülle aufrecht zu erhalten.

Einige beispielhafte Ausführungsformen der Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren noch näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung mit zu beschichtendem Kunststoffgegenstand schematisch im Längsschnitt,
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung schematisch im Längsschnitt,
3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung schematisch im Längsschnitt, und
4 eine weitere alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung schematisch im Längsschnitt.
In 1 ist eine Beschichtungsvorrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt. Diese Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst eine separate Auftragsvorrichtung 2 und eine Formvorrichtung 30. Ein, gemäß der 1 von links nach rechts längsbewegter Kunststoffgegenstand 10 passiert zuerst eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 20, bevor er die Beschichtungsvorrichtung 1 durchläuft. Die Auftragsvorrichtung 2 der Beschichtungsvorrichtung 1 umfasst eine Zuführvorrichtung 4 für eine aufschäumende Kunststoffmasse 8, und insbesondere für ein reaktives aufschäumendes Gemisch. Die aufgetragene aufschäumende Kunststoffmasse 8 schäumt beim Durchlaufen eines Ausformbereichs auf, nimmt im Umfang zu und bildet schließlich eine ausgeformte und ausgehärtete Schaumschicht 9. Die Zuführvorrichtung 4 trägt die aufschäumende Kunststoffmasse 8 im Falle der in der Figur dargestellten horizontalen Bewegung des länglichen Kunststoffgegenstandes 10 von oben auf diesen auf und unter dem Einfluss der Schwerkraft verteilt sich die Kunststoffmasse über den gesamten Umfang des Kunststoffgegenstandes 10.
Als Teil der Formvorrichtung 30 separat angeordnete Stützgasdüsen 36, die sowohl über in Längsrichtung als auch über den Umfang des bewegten Kunststoffgegenstandes 10 verteilt sind, bewirken im Zusammenspiel mit der unter dem Einfluss der Schwerkraft befindlichen, aufschäumenden Kunststoffmasse 8 eine erste Verteilung der Kunststoffmasse 8 über den Kunststoffgegenstand 10 und somit eine erste Formgebung. Im Anschluss an die ersten Stützgasdüsen 36 sind Begrenzungsmittel 32 vorgesehen, die den Kunststoffgegenstand 10 mit der auf ihm haftenden aufschäumenden Kunststoffmasse 8 derart umgeben, dass sich zwischen diesen und aufschäumender Kunststoffmasse 8 bzw. im wesentlichen fertig ausgebildeter Schaumschicht 9 eine Stützgashülle ausbilden kann, die die endgültige Formgebung der Schaumschicht 9 bewirkt. Um die bereits durch die Stützgasdüsen 36 erzeugte Stützgashülle im Bereich der Begrenzungsmittel 32 effektiv aufrechtzuerhalten sind zu Beginn der Begrenzungsmittel 32 weitere Düsen beispielsweise in Form einer Ringdüse 38 zum Stützgaseintrag vorgesehen. Solche Düsen können sich gegebenenfalls über die Länge der Begrenzungsmittel 32 wiederholen. Beim Austritt des mit einer Schaumschicht 9 beschichteten Kunststoffgegenstandes 10 aus der Formvorrichtung 30 hat die Schaumschicht 9 eine ausreichende Stabilität, um Nachbehandlungsschritten unterzogen zu werden.
Bei der Beschreibung der weiteren Figuren werden für Bauteile gleicher Funktionalität dieselben Bezugsziffern verwendet.
In der 2 ist eine alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt. Wieder durchläuft der zu beschichtende Kunststoffgegenstand 10 die Beschichtungsvorrichtung 1 von links nach rechts, nachdem er eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 20 passiert hat. Die Auftragsvorrichtung 2 umfasst hier eine Vielzahl von Sprühdüsen 16, die über den Umfang des Kunststoffgegenstandes 10 verteilt angeordnet sind, und mit denen die aufschäumende Kunststoffmasse 8 auf die Oberfläche des Gegenstandes 10 aufgesprüht wird. Direkt im Anschluss an die Auftragsvorrichtung 2 folgt die Formvorrichtung 30. Diese umfasst Begrenzungsmittel 32 und 34, die im wesentlichen konzentrisch zu dem zu beschichtenden Gegenstand 10 angeordnet sind und bereichsweise mit Heizmitteln 46 versehen sind, die einem schnelleren Ausreagieren und Aushärten der Schaumschicht 9 dienen. Im Bereich der Begrenzungsmittel 32 sind über die Länge, den Umfang sowie auch radial bezüglich ihres Abstands von dem Kunststoffgegenstand 10 justierbare Düsenmittel 44 für die Stützgaszufuhr vorgesehen, wie dies durch Pfeile angedeutet ist. Mittels der Düsenmittel 44 wird eine Stützgashülle zum Ausformen der aufgetragenen aufschäumende Kunststoffmasse 8 ausgebildet. Um besonders günstige Strömungsverhältnisse für die Stützgashülle zu erzielen, weisen die Begrenzungsmittel 32 einen geringeren Durchmesser auf als die in Ausformrichtung folgenden Begrenzungsmittel 34. Hierbei ist jedoch immer gewährleistet, dass zwischen der aufschäumenden Masse 8 und den Begrenzungsmitteln 32 ein dünnes Stützgaspolster verbleibt. Ebenso könnte der Durchmesser der Begrenzungsmittel 32 auch in Ausformrichtung zunehmen. Im Anschluss an die Begrenzungsmittel 32 sind Begrenzungsmittel 34 vorgesehen, die einen etwas größeren Durchmesser aufweisen. Dieser entspricht einem Enddurchmesser des beschichteten Gegenstandes inklusive des von der Stützgashülle gebildeten Polsters. Beim Übergang zwischen den Begrenzungsmitteln 32 und 34 sind weitere Düsenmittel vorgesehen, um die Stützgashülle aufrechtzuerhalten, beispielsweise in Form einer Ringdüse 42. Auch im Bereich der Begrenzungsmittel 34 können nicht dargestellte weitere Düsenmittel zum Aufrechterhalten und Ausformen der Stützgashülle vorgesehen sein. Die Anzahl der Bereiche mit Begrenzungsmitteln 32, 34 über die Länge des Aushärtebereichs ist nicht auf zwei beschränkt.
In der 3 ist eine weitere alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt, wobei diesmal ein horizontal von links nach rechts durchlaufendes Rohr 11 beschichtet wird. Vor dem Eintritt in die Beschichtungsvorrichtung 1 durchläuft das Rohr wieder eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 20, beispielsweise eine Beflammvorrichtung. Die Beschichtungsvorrichtung 1 ist im vorliegenden Fall integral ausgebildet und weist als Düsenmittelvorrichtung 6 ein Bauteil auf, das sowohl eine Zuführvorrichtung 4 für die aufschäumende Kunststoffmasse 8 umfasst, als auch Düsenmittel 38 und 40, die dem Ausbilden der formgebenden Stützgashülle dienen. Die Zuführvorrichtung 4 besteht in dieser Ausgestaltungsform aus nur einer Einzeldüse 14, die die aufschäumende Kunststoffmasse 8 auf das Rohr 11 austrägt. Diese verteilt sich unter dem Einfluss der Schwerkraft über den Umfang des Rohres 11. Durch den Einsatz mehrerer Düsenmittel 38 und 40 wird von über einen unteren Bereich des Bauteils 6 verteilten Mehrfachdüsen 40 mithilfe der Stützgasströmung besonders effektiv dem Einfluss der Schwerkraft entgegengewirkt, beziehungsweise dieser effektiv in die Formgebung einbezogen, während durch die Ringdüse 38 im wesentlichen eine gleichmäßige Stützgashülle ausbildet wird.
In der Ausführungsform gemäß 3 sind die Begrenzungsmittel 32, 34 im wesentlichen dichtend anschließend an das integrale Bauteil 6 ausgeführt; so dass sich im Bereich zwischen diesem und den Begrenzungsmitteln 32, 34 aufgrund des im wesentlichen geschlossenen Systems ein Staudruck aufbaut. So reicht bereits ein geringerer Stützgaseintrag zum Ausbilden einer effektiven und ausreichenden Stützgashülle aus. Wie in der Detaildarstellung im oberen Teil der 3 gezeigt, können die Begrenzungsmittel 32, 34, die beispielsweise als Kunststoff- oder Metallrohr ausgeführt sind, aus mehreren Bereichen zusammengesetzt sein, zwischen denen weitere Düsenmittel 42 vorgesehen sind. Dies wurde genauer bereits im Fall der Ausführungsform gemäß 2 geschildert. Ebenfalls ist es auch möglich, zusätzliche Düsenmittel vorzusehen, die über die Länge und den Umfang der Begrenzungsmittel 32, 34 verteilt und separat ansteuerbar sind.
Die Länge der Begrenzungsmittel 32, 34 ist im wesentlichen durch eine Durchlaufzeit vorgegeben, die die aufschäumende Kunststoffmasse 8 benötigt, um zu einer ausgeformten Schaumschicht 9 auszureagieren bzw. auszuhärten, und entspricht im wesentlichen einem Ausformbereich. Bei Verlassen der Formvorrichtung 30 muss die Schaumschicht 9 eine ausreichende Oberflächenstabilität aufweisen, so dass sie mit anderen Gegenständen in Kontakt kommen kann ohne beschädigt zu werden.
Die Länge der Formvorrichtung 30 ist also sowohl von der Zusammensetzung der aufschäumenden Kunststoffmasse 8, der davon aufgetragenen Menge und der Durchlaufgeschwindigkeit des Rohres 10 abhängig. Wie in 3 nur im unteren Bereich der Begrenzungsmittel 32, 34 dargestellt, jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt, ist es möglich, zusätzliche Temperiermittel 46 vorzusehen, um die Reaktions- bzw. Aushärtezeit der Schaumschicht 9 zu beeinflussen. Gewöhnlicherweise wird es sich hierbei um Heizvorrichtungen handeln.
In 4 ist eine weitere alternative Ausgestaltungsform der Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt, in der Auftrags- 2 und Formvorrichtung 30 integral ausgebildet sind. Nach dem Durchlauf durch eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung 20 wird ein Rohr 11 durch einen im wesentlichen als Ringdüse 12 ausgebildeten Bereich der Auftragsvorrichtung 2 geführt. Von dieser wird die aufschäumende Kunststoffmasse 8 über den Umfang des Rohres 11 verteilt. Hierbei kann die Ringdüse asymmetrisch ausgebildet sein, so dass in einem oberen Bereich mehr aufschäumende Kunststoffmasse 8 ausgetragen wird als in einem unteren Bereich, um so den Einfluss der Schwerkraft zu kompensieren. Integral ausgebildet mit der Auftragsvorrichtung 2 sind Mehrfachdüsen 40 vorgesehen, die über den Umfang der Ringdüse 12 verteilt und separat ansteuerbar sind. Hier kann auch eine weitere Ringdüse zum Einsatz kommen, die unter Umständen asymmetrisch ausgebildet sein kann, um in einem unteren Bereich eine stärkere Strömung des Stützgases zu erzeugen und so dem Effekt der Schwerkraft auf die aufschäumende Kunststoffmasse 8 entgegenzuwirken. Die Begrenzungsmittel 32 und 34 der Formvorrichtung 30, sowie weitere Düsenmittel, die der Aufrechterhaltung der Stützgashülle über die Länge eines Ausformbe reiches dienen, sind analog zu den bereits beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet.
Eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 beziehungsweise ihre Bestandteile, eine Auftragsvorrichtung 2 bzw. eine Formvorrichtung 30 werden wie folgt betrieben. Ein zu beschichtender, länglicher Kunststoffgegenstand 10, insbesondere ein Rohr 11, wird entlang seiner Längsrichtung bewegt, und erfährt bevorzugt eine Oberflächenbehandlung, wodurch es zu einer besseren Haftung zwischen der Oberfläche des Kunststoffgegenstandes 10 und der aufzutragenden Kunststoffmasse 8 kommt. Sodann wird aus einer bzw. mehreren Düsen 4, 12, 14, 16 die aufschäumende Kunststoffmasse 8 auf die Oberfläche des Kunststoffgegenstandes 10 aufgetragen und dort zumindest bereichsweise zur Haftung gebracht. Hierbei kann die aufschäumende Kunststoffmasse 8 sowohl auf die Rohroberfläche auffließen als auch auf diese aufgesprüht oder anderweitig unter Druck aufgebracht werden. Direkt im Anschluss hieran muss für eine optimale Verteilung der aufschäumenden Kunststoffmasse 8 über den Umfang des bewegten Kunststoffgegenstandes 10 gesorgt werden. Diese Verteilung kann auch nicht symmetrisch zur Längsachse des länglichen Kunststoffgegenstandes 10 erfolgen. So kann es beispielsweise in bestimmten Bereichen des Installationswesens von Vorteil sein, einseitig stärker gedämmte Rohre einzusetzen, bei denen die Schaumschicht auf einer Seite des Rohres dicker ist.
Mit Hilfe von Stützgasdüsen 36, 38, 40, 42, 44 wird im Zusammenwirken mit der expandierenden Kunststoffmasse 8 eine Stützgashülle aufgebaut, die schlauchartig um diese ausgebildet ist und formgebend wirkt. Über die Länge eines Aushärte- beziehungsweise Ausreagierbereiches, über den sich im wesentlichen die Formvorrichtung 30 erstreckt, können die genannten Düsenmittel mehrfach und in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen, um eine Stützgashülle mit der entsprechenden formgebenden Wirkung bereitzustellen. Durch im Anschluss an die Auftragsvorrichtung 2 vorgesehene Begrenzungsmittel 32, 34 der Formvorrichtung 30 erfolgt das Ausbilden einer solchen Stützgashülle noch effektiver. Während des Durchlaufens des Ausformbereichs schäumt die Kunststoffmasse 8 auf und nimmt die erwünschte Form mit einer durch die Stützgashülle vorgegebenen Außenkontur an. Nach dem Austritt aus der Formvorrichtung 30 ist die Schaumschicht 9 ausreichend stabil und der beschichtete Kunststoffgegenstand 10 kann weiter prozessiert werden.
Im Anschluss an die Beschichtungsvorrichtung 1 können beispielsweise wie in gewöhnlichen Extrusionslinien Abzugsvorrichtungen vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Bewegung des Systems aus Kunststoffgegenstand 10 und aufgebrachter Schaumschicht 9 gewährleisten und gleichzeitig dafür sorgen, dass der längliche Kunststoffgegenstand 10 während der Passage durch die Beschichtungsvorrichtung 1 zentriert ist. Auch können beispielsweise Vorrichtungen zur Oberflächenbehandlung der Schaumschicht 10 vorgesehen sein, die beispielsweise dem Öffnen oberflächennaher Zellen dienen, wie eine Crackingstation oder eine Schleifstation.
Das Verfahren zum Beschichten von länglichen Kunststoffgegenständen gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie eine Beschichtungsvorrichtung 1 mit Auftragsvorrichtung 2 und Formvorrichtung 30 mittels derer dieses Verfahren ausgeführt werden kann, weisen vielfältige Vorteile auf. So ist es möglich, Kunststoffgegenstände mit einer aufschäumenden Kunststoffmasse zu beschichten, ohne dass die Struktur des entstehenden Kunststoffschaums durch die Berührung mit möglichen äußeren Begrenzungen zerstört wird.
Im Vergleich zu diesem Beschichtungsverfahren ist die bekannte Alternative mit sich mitbewegenden, formgebenden Außenwänden sehr teuer und unflexibel. So müssen bereits bei einer Änderung der gewünschten Querschnittsform oder des Durchmessers diese Außenwände speziell angepasst werden. Die ebenfalls bekannte Methode, eine Folie als Trennmittel zwischen Schaumschicht und Außenbegrenzung mitzuführen, ist ebenfalls sehr teuer und verursacht viel Abfall. Außerdem wird die Oberfläche der Schaumschicht durch den Einsatz der Folie beschädigt bzw. zumindest verändert.
Alle diese Nachteile werden durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung aus Formvorrichtung und Auftragsvorrichtung vermieden, da die sehr viel einfacher und kostengünstiger sowie flexibler einsetzbare Verwendung einer sehr dünnen, formgebenden Stützgashülle an die Stelle einer mitbewegten Folie bzw. mitbewegter Außenwände tritt.

1: Beschichtungsvorrichtung
2: Auftragsvorrichtung
4: Zuführvorrichtung
6: Düsenmittelvorrichtung
8: aufschäumende Kunststoffmasse
9: Schaumschicht
10: Kunststoffgegenstand
11: Rohr
12: Ringdüse
14: Einzeldüse
16: Sprühdüsen
20: Oberflächenbehandlungsvorrichtung
30: Formvorrichtung
32, 34: Begrenzungsmittel
36: Stützgasdüse
38: Ringdüse
40: Mehrfachdüse
42: Ringdüse
44: justierbare Düsenmittel
46: Heizmittel

Claims

Verfahren zum Beschichten von länglichen Gegenständen (10) aus Kunststoff, insbesondere von Rohren (11), umfassend das Aufbringen von aufschäumender Kunststoffmasse (8) auf den länglichen, in seiner Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstand (10), das Verteilen der Masse (8) über den Umfang des Kunststoffgegenstands (10) in der gewünschten Art und das Ausformen und Aushärten der Masse (8) während des Durchlaufens eines Ausformbereichs, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausformbereich ein gerichteter Stützgaseintrag erfolgt, wodurch im Zusammenwirken mit der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) eine Stützgashülle gebildet wird, die im wesentlichen die Außenkontur der Kunststoffmasse (8) vorgibt und durch die die aufschäumende Kunststoffmasse (8) während des Durchlaufs des Ausformbereichs zumindest teilweise ausgeformt wird.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützgaseintrag mithilfe einer den länglichen Kunststoffgegenstand (10) und die aufschäumende Kunststoffmasse (8) im Ausformbereich zumindest teilweise umgebenden Begrenzung (32, 34) entlang der Außenkontur der Kunststoffmasse (8) kanalisiert wird.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützgaseintrag mehrfach über den Aushärtebereich erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stützgaseintrag direkt nach dem Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützgaseintrag insbesondere bei nicht vertikaler Bewegung des länglichen Kunststoffgegenstandes (10) asymmetrisch erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) über Zuführen der Masse (8) auf den Kunststoffgegenstand (10) aus mindestens einer Düse (12, 14, 16) erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) über Aufsprühen auf den Kunststoffgegenstand (10) aus mehreren Sprühdüsen (16) erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) über eine sich koaxial über den Querumfang des zu beschichtenden Gegenstands (10) erstreckende Düse (12) erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen über eine Ringdüse (12) erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Kunststoffgegenstand (10) vor dem Aufbringen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) eine Oberflächenbehandlung erfährt, um die Haftungseigenschaften zwischen der Oberfläche und der aufzutragenden aufschäumenden Kunststoffmasse (8) zu verbessern.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Corona-Behandlung vorgenommen wird.
Verfahren zum Beschichten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlung durch Beflammen erfolgt.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschäumende Kunststoffmasse (8) im wesentlichen ein reaktives Gemisch, insbesondere Polyurethan verwendet wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschäumende Kunststoffmasse (8) ein thixotropes System eingesetzt wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel für die aufschäumende Kunststoffmasse (8) CO₂ verwendet wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützgas Luft verwendet wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgas mit einem Trennmittel versetzt wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgas temperiert und insbesondere beheizt wird.
Verfahren zum Beschichten nach einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aushärten der aufgeschäumten Kunststoffmasse (8) eine Oberflächenbehandlung der Kunststoffmasse (8) erfolgt.
Formvorrichtung zum Ausformen einer auf einen länglichen, in seiner Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstand (10) aufgetragenen aufschäumenden Kunststoffmasse (8), wobei die Formvorrichtung (30) sich im wesentlichen über einen Bereich erstreckt, der einem Aushärtbereich der aufgetragenen Kunststoffmasse (8) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Ausbilden einer Stützgashülle vorgesehen sind, die im Zusammenwirken mit der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) deren Außenkontur vorgibt.
Formvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausbilden der Stützgashülle mindestens eine Düse (36, 38, 40, 42, 44) für das Stützgas umfassen.
Formvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Düse (36, 44) in Längs- und/oder in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des länglichen Kunststoffgegenstandes (10) justierbar ist.
Formvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Düse (38, 42) zu dem länglichen Kunststoffgegenstand (10) koaxial ist und eine im wesentlichen die Außenkontur der Kunststoffmasse (8) vorgebende Düsenspaltform aufweist.
Formvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Düse (38, 42) eine Ringdüse ist.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–24, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (36, 38, 40, 42, 44) separat ansteuerbar ausgebildet ist.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–25, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (36, 38, 40, 42, 44) senkrecht zur Längsachse des Kunststoffgegenstandes (10) asymmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet sind, um der auf die Kunststoffmasse (8) wirkenden Schwerkraft entgegenzuwirken.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–26, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzungsmittel (32, 34) vorgesehen sind, die derart um den länglichen Kunststoffgegenstand (10) mit Kunststoffmasse (8) angebracht sind, dass zwischen der Außenkontur der Kunststoffmasse (8) und den Begrenzungsmitteln (32, 34) ein Strömungsraum für die Stützgashülle ausgebildet wird.
Formvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsmittel (32, 34) mindestens einen im wesentlichen hohlprofilförmigen und insbesondere rohrförmigen Bereich umfassen, der über seine Längserstreckung koaxial zu dem Kunststoffgegenstand (10) ist.
Formvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsmittel (32, 34) mehrere im wesentlichen hohlprofilförmige und insbesondere rohrförmige Bereiche umfassen, deren Querschnitt mit Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kunststoffgegenstandes (10) gleich bleibt und/oder zunimmt.
Formvorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine im wesentlichen hohlprofilförmige Bereich (32, 34) über seinen Umfang und/oder seine Länge Düsenmittel (42, 44) zum Aufrechterhalten der Stützgashülle aufweist.
Formvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mehreren im wesentlichen hohlprofilförmigen Bereichen (32, 34) zusätzliche Düsenmittel (42, 44) zum Aufrechterhalten der Stützgashülle vorgesehen sind.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 27–31, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsmittel (32, 34) zumindest bereichsweise temperierbar ausgeführt sind.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–32, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um das Stützgas zu temperieren.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–33, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um das Stützgas mit einem Trennmittel zu versetzen.
Formvorrichtung nach einem der Ansprüche 20–34, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützgas Luft vorgesehen ist.
Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines länglichen, in Längsrichtung bewegten Kunststoffgegenstands (10), insbesondere eines Rohres (11), mit einer aufschäumenden Kunststoffmasse (8), mit einer Auftragsvorrichtung (2) zum Auftragen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) auf den Kunststoffgegenstand (10), dadurch gekennzeichnet, dass eine Formvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 20–35 vorgesehen ist, die in Bewegungsrichtung des Kunststoffgegenstands (10) auf die Auftragsvorrichtung (2) folgt.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsvorrichtung (2) eine Zuführvorrichtung (4) für die aufschäumende Kunststoffmasse (8) aufweist, die nahe des Außenumfangs des länglichen Kunststoffgegenstands (10) angeordnet ist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (4) zumindest eine Düse (12, 14, 16) umfasst.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (4) mehrere Düsen (16) aufweist, die über den Umfang des länglichen Kunststoffgegenstands (10) angeordnet sind.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse der Zuführvorrichtung (4) als Sprühdüse (16) ausgebildet ist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse der Zuführvorrichtung (4) als zu dem länglichen Kunststoffgegenstand (10) koaxiale und im wesentlichen dessen Querschnittsform nachbildende Düse (12) ausgebildet ist.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse der Zuführvorrichtung (4) als Ringdüse (12) ausgebildet ist.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 38–42, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Düse der Zuführvorrichtung (4) derart angeordnet bzw. ausgebildet ist, dass die aufschäumende Kunststoffmasse (8) asymmetrisch in Bezug auf den Umfang des länglichen Kunststoffgegenstands (10) auf diesen ausgebracht wird, um den Einfluss der Schwerkraft zu kompensieren.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 37–43, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (4) mit einem Mischkopf für ein reaktives, aufschäumendes und zu Kunststoff aushärtendes Gemisch verbunden ist.
Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 37–43, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsvorrichtung (2) und die Formvorrichtung (30) integral ausgebildet sind.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenmittelvorrichtung (6) vorgesehen ist, die sowohl die mindestens eine Düse (12, 14) der Zuführvorrichtung (4) als auch die mindestens eine Düse (38, 40) der Formvorrichtung (30) umfasst.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenmittelvorrichtung (6) im wesentlichen zwei konzentrische Ringdüsen (12, 40) aufweist, von denen die innere dem Auftragen der aufschäumenden Kunststoffmasse (8) auf den Kunststoffgegenstand (10) dient und die äußere dem Ausbilden der Stützgashülle.