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Die Erfindung betrifft eine Schrumpfmuffe zur Verwendung bei Schrumpfmuffenverbindungen, vorzugsweise bei Verbindungen von vorgedämmten Rohren.
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Hintergrund
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Vorgedämmte Rohre sind mit einem oder mehreren Innenrohren, einem Außenmantel sowie einer zwischen dem/den Innenrohr(en) und dem Mantel angeordneten Dämmschicht aufgebaut. Vorgedämmte Rohre werden in erwünschten Längen, die einen Transport ermöglichen, hergestellt und sind ferner derart gefertigt, dass die Länge des Innenrohrs/der Innenrohre häufig die Länge der Dämmschicht und des Mantels überschreitet. An den Enden des gedämmten Rohres kragt/kragen somit normalerweise das Innenrohr/die Innenrohre im Verhältnis zu der Dämmschicht und dem Mantel aus.
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Am Aufstellungsort werden die gedämmten Rohre Ende an Ende dadurch verbunden, dass zunächst die Innenrohre von jedem der beiden gedämmten Rohre miteinander verbunden werden. Dieses Verbinden erfolgt typischerweise durch Schweißen. Um den Verbindungsbereich mit einem schützenden Außenmantel zu überdecken, kann eine Schrumpfmuffe über den Mantel an einem der gedämmten Rohre aufgezogen oder aufgeschoben werden, die vor dem Verschweißen der beiden Innenrohre miteinander zu verbinden sind. Wahlweise kann eine Plattenmuffe, die die Form einer Platte aufweist, die um den Verbindungsbereich herum montierten wird, benutzt werden.
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Nach dem Verschweißen der Innenrohre miteinander kann eine Schicht von Dämmungsmaterial auf mehrere verschiedene Arten und Weisen auf die Verbindung aufgetragen werden. Bekannt ist es zum Beispiel, eine Hülle über das zwischen den miteinander verschweißten Innenrohren gebildete mantel- und dämmungsfreie Stück zu legen. Diese Hülle wird an den Mantelenden derart befestigt, dass ein begrenzter Hohlraum erzeugt wird. Danach wird ein schaumförmiges Dämmungsmaterial in den Hohlraum eingeführt, wodurch die Dämmschicht zwischen den verschweißten Rohren und der Hülle bei der Aufschäumung des Schaums gebildet wird. Nach der Bildung der Schaumdämmung wird die Hülle in einigen Fällen entfernt, und ein Material mit Diffusionssperrenden Eigenschaften (z.B. Alufolie) wird um den mantelfreien Bereich gewickelt. In anderen Fällen lässt man die Hülle um die Schaumschicht herum sitzen, wenn die Hülle an sich diffusionssperrende Eigenschaften aufweist, oder es wird alternativ vor der endgültigen Montage der Schrumpfmuffe eine Diffusionssperre um die Hülle herum gewickelt.
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Bekannt ist es auch, zwei Halbschalen aus Dämmungsmaterial, beispielsweise in Form von bereits aufgeschäumtem Dämmungsmaterial oder nicht auf Schaumstoff basierendem Dämmungsmaterial, um die Schrumpfmuffenverbindung herum zu montieren und danach die Schrumpfmuffe zu montieren – gegebenenfalls mit der Montage einer Diffusionssperre vor der Montage der Schrumpfmuffe kombiniert.
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Die Schrumpfmuffe an sich wird oft dadurch montiert, dass sie auf die Schaumschicht geschoben wird, so dass die Enden der Schrumpfmuffe die Enden des Mantels der beiden Rohre überdecken. Die Schrumpfmuffe wird normalerweise mittels eines Mastix angeheftet, welcher die Anheftung der Schrumpfmuffe an dem Mantel bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung der Schrumpfmuffe, bei welcher sie schrumpft, zusichert. Somit wird die Verbindung zwischen den beiden Rohren von einer Schrumpfmuffe, welche die Funktion eines Mantels im Verbindungsbereich aufweist, überdeckt.
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Nachteilig bei den beschriebenen Verfahren ist es, dass sie zeitraubend sind, da die Verfahren viele einfache Schritte umfassen, wobei jede einzelne einige Zeit dauert. Ferner führen die vielen Verfahrensschritte zu einer erhöhten Gefahr, dass während des Verbindens der Rohre und der zugehörigen Montage der Schrumpffolie Fehler gemacht werden.
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Bei einem alternativ bekannten Verfahren wird zunächst eine Schrumpfmuffe an dem Mantel der beiden Rohre versiegelt, worauf eine Aufschäumung von Dämmungsmaterial mittels Öffnungen, die sich in der Oberfläche der Schrumpfmuffe befinden, direkt in der Schrumpfmuffe erfolgt. Durch dieses Verfahren ist es allerdings nicht möglich, ein Material mit diffusionssperrenden Eigenschaften unter der Schrumpfmuffe zu montieren.
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Bekannte Schrumpfmuffen bestehen u.a. aus Rohren aus PE (Polyethylen) oder PEX (vernetztem Polyethylen), welche erhitzt, (gegebenenfalls teilweise) expandiert und in expandierter Form abgekühlt worden sind. Wenn die Muffe bei der Montage erhitzt wird, sucht sie nach ihrer ursprünglichen Form zurück und schrumpft somit auf der Schrumpfmuffenverbindung. PE und PEX weisen in gewissem Umfang diffusionssperrende Eigenschaften auf, über einen gewissen Zeitraum werden jedoch die Dämmgase in der Dämmschicht durch die Dämmung ausdiffundieren, wodurch diese einen Teil ihrer Dämmungseigenschaften verliert.
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Zusammenfassung des Erzeugnisses
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Ein Aspekt des vorliegenden Erzeugnisses betrifft eine Schrumpfmuffe zur Verwendung bei Schrumpfmuffenverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrumpfmuffe zumindest eine Diffusionssperrschicht enthaltend eines oder mehrere der Polymere PVDC (Polyvinylidenchlorid), EVOH (Ethylenvinylalkohol) und PA (Polyamid) umfasst.
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Somit wird eine Schrumpfmuffe erhalten, die verbesserte diffusionssperrende Eigenschaften aufweist, welche dazu beitragen, die Lebensdauer der Schrumpfmuffenverbindung zu verlängern. Außerdem ist die Schrumpfmuffe mit der eingebetteten Diffusionssperre einfach und schnell installierbar, mit minimierten Gefahren einer Fehlermontage. Die Tatsache, dass die Schrumpfmuffe eine eingebettete Diffusionssperre aufweist, bedeutet, dass ein optimierter Schutz der unter der Schrumpfmuffe befindlichen Dämmschicht erhalten werden kann. Durch die oben erwähnte Schrumpfmuffe wird die Lebensdauer der Schrumpfmuffenverbindung somit erheblich erhöht.
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Bei einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst die Schrumpfmuffe ferner zumindest eine andere Schicht von Polymermaterial, welches aus einem oder mehreren der Polymere PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PB (Polybutylen) und ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol) besteht.
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Am häufigsten wird PE als die andere Polymermaterialschicht verwendet werden, da es gute mechanische Eigenschaften für die Verwendung als Mantel aufweist und darüber hinaus ein kostengünstiger und leicht zugänglicher Werkstoff ist.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Schrumpfmuffe wasser- und/oder wasserdampfdurchlässig.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Diffusionssperrschicht eine Dicke von 1 Mikrometer oder mehr, z.B. 1–100 µm, 1–50 µm, 1–20 µm oder 1–10 µm auf.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Diffusionssperrschicht auf die Innenseite der Schrumpfmuffe aufgetragen.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Diffusionssperrschicht zwischen zwei Schichten der anderen Polymermaterialschicht angeordnet, was einen erhöhten Schutz der Diffusionssperrschicht gewährleistet.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält die Schrumpfmuffe eine Klebstoffschicht bestehend aus z.B. einem thermoplastischen Klebstoff oder einem wärmehärtbaren Kunststoffkleber, wobei die Klebstoffschicht zwischen der Diffusionssperrschicht und der anderen Polymermaterialschicht angeordnet ist. Das sichert ein erhöhtes Kleben zwischen den beiden Polymerschichten.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält die Schrumpfmuffe drei Schichten, wo die innere Schicht eine Diffusionssperrschicht, die mittlere Schicht eine Klebstoffschicht und die äußere Schicht eine Polymerschicht bestehend aus einem oder mehreren der Polymere PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PB (Polybutylen) und ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol) ist. Am häufigsten wird die äußere Schicht eine PE-Schicht sein.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen enthält die Schrumpfmuffe fünf Schichten, wobei die mittlere Schicht eine Diffusionssperrschicht ist, die zwei angrenzenden Schichten Klebstoffschichten und die zwei nachfolgenden Schichten Polymerschichten bestehend aus einem oder mehreren der Polymeren PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PB (Polybutylen) und ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol) sind. Am häufigsten werden die letzteren Schichten PE-Schichten sein. Bei dieser fünflagigen Ausgestaltung wird ein zusätzlicher Schutz der mittleren Diffusionssperrschicht erreicht.
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Die verschiedenen Schichten, aus denen die Schrumpfmuffe aufgebaut ist, können co-extrudierend sein.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Schrumpfmuffe aus verschiedenen Schichten aufgebaut, die aus der Gruppe bestehend aus PE/PETP-PVDC/PE, PE/PVDC/PE, PETP-EVOH/PE, OPA/PA-EVOH-PA/PE und OPA-PVDC/PE ausgewählt sind.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die andere Polymermaterialschicht ein Formgedächtnis auf.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen bildet die andere Polymermaterialschicht ein teilkristallines Netzwerk.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die andere Polymermaterialschicht vernetzt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen weist die Schrumpfmuffe Öffnungen für die Einführung von Dämmungsmaterial und/oder für das Entlüften von Luft auf.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die 1 zeigt zwei zu verbindende Rohre, wobei die Schrumpfmuffe bei der Wärmedämmung dieses Bereichs verwendet werden kann.
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Die 2a und 2b zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Schrumpfmuffe.
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Ausführliche Beschreibung des Erzeugnisses
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Die 1 zeigt zwei Rohre 100, die beide aus einem oder mehreren Innenrohren 102, einem Mantel 106 und einer zwischen dem Mantel 106 und dem/den Innenrohr(en) 102 angeordneten Dämmschicht bestehen. Wenn zwei Rohre 100 verbunden werden, erfolgt dieses häufig dadurch, dass die Innenrohre 102 an jedem der beiden Rohre 100 miteinander verschweißt werden. Bevor die Innenrohre miteinander verschweißt werden, kann eine tubenförmige Schrumpfmuffe, z.B. wie in den 2a und 2b gezeigt, über das eine der Enden der beiden Rohre aufgeschoben werden. Diese Art von Schrumpfmuffe wird sehr oft im Zusammenhang mit Schrumpfmuffenverbindungen verwendet. Alternativ zur tubenförmigen Schrumpfmuffe ist eine Plattenmuffe, gegebenenfalls mit Schrumpfeigenschaften, auch verwendbar.
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Die Dämmmaterialschicht, die oben auf dem/den Innenrohr(en) bei den Schrumpfmuffenverbindungen angeordnet wird, kann durch Aufschäumen eines Schäumungsmittels gebildet werden, z.B. in einer Hülle, die auf eine derartige Art und Weise montiert wird, dass sie die gesamte ungedämmte Schrumpfmuffenverbindung überdeckt. Ein Beispiel für ein solches Schäumungsmittel ist Cyclopentan zur Herstellung von Polymerschaum aus z.B. Polyurethan. In dem fertigen Schaum werden die Schaumzellen eine Gaszusammensetzung mit einer erheblichen Menge von Kohlendioxid und Pentan enthalten, wobei das Kohlendioxid hauptsächlich während des Ablaufs der chemischen Reaktion erzeugt wird.
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Alternativ zum Aufschäumen des Dämmungsmaterials kann man auch zwei Halbschalen aus fertiggeschäumtem Dämmungsmaterial oder dergleichen montieren, welches immer noch eine gegebene Menge von Gasen enthält, die Dämmungseigenschaften aufweist.
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Bekannte Schrumpfmuffen sind am häufigsten aus PE (Polyethylen) oder anderen Werkstoffen, die für die Diffusion von Kohlendioxid (CO2) relativ offen sind, hergestellt. Kohlendioxid und Pentan werden über einen gewissen Zeitraum durch den Mantel ausdiffundieren und werden durch u.a. Sauerstoff (O2) der umgebenden Luft ersetzt werden. Kohlendioxid und Pentan sind beide wichtige Gase für die Aufrechterhaltung einer guten Dämmungsfähigkeit des Schaums, weshalb es problematisch ist, wenn zu große Mengen dieser Gase aus dem Schaum diffundieren. Das Problem bei der Akkumulierung von Sauerstoff in dem Dämmungsschaum ist, dass Sauerstoff schlechte Dämmungseigenschaften aufweist und ferner zur Zersetzung des Schaums beiträgt. Die Diffusionseigenschaften des PE-Mantelmaterials regulieren somit den Transport von Sauerstoff- und Kohlendioxidmolekülen durch den Mantel, was bedeutet, dass die darunter liegende Dämmschicht, aus welcher oder in welche Gase diffundieren, über einen gewissen Zeitraum ihre Dämmungsfähigkeit verliert.
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Frühere Verfahren zum Erhalten von besseren diffusionssperrenden Eigenschaften des Verbindungsbereichs zwischen den beiden Rohren haben eine Technik benutzt, bei welcher das Dämmungsmaterial mit einem Material mit diffusionssperrenden Eigenschaften (z.B. Alufolie) durch Umhüllen des mantelfreien Bereichs mit Dämmungsmaterial abgedeckt wird. Dies hat das Problem teilweise gelöst, allerdings hat in dem Innenrohr strömendes Wasser, welches zu einem gewissen Grade in das Innenrohr eindringen kann und somit in das Dämmungsmaterial ausdiffundieren kann, keine Möglichkeit gehabt, das Rohr zu verlassen, wenn z.B. eine Alufolie benutzt worden ist. Das Wasser kann somit in dem Schaum enden, wo es kondensieren kann und zu einer Wassersättigung der Zellen im Dämmungsschaum führen kann. Somit kann es auch zu einer reduzierten Dämmungsfähigkeit des Schaums kommen.
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Ein Aspekt des vorliegenden Erzeugnisses betrifft eine Schrumpfmuffe, wie in den 2a–b gezeigt ist, für die Verwendung bei Schrumpfmuffenverbindungen. Die Schrumpfmuffe ist in zwei Ausführungsformen 200a, 200b in den 2a–b gezeigt, andere Ausgestaltungen sind aber natürlich auch denkbar.
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Vor dem Verschweißen der Innenrohre 102 miteinander wird die Schrumpfmuffe 200a, 200b über das eine der Rohre 100 derart aufgeschoben, dass die Schrumpfmuffe nach dem Verschweißen der Innenrohre 102 über die Schrumpfmuffenverbindung aufgeschoben werden kann. Wenn die Schrumpfmuffe über die Schrumpfmuffenverbindung hinaus geführt wird, überlappen die Enden 202 der Muffen 200a, 200b den Mantel 106 von jedem der beiden Rohre 100. Die Befestigung der Schrumpfmuffe 200a, 200b an den Kappen 106 wird am besten mittels eines thermischen Verfahrens durchgeführt, bei welchem der Bereich erhitzt wird, gegebenenfalls mit Hilfe von Mastix, welches die Fähigkeit der Schrumpfmuffe zum Kleben an dem Mantel erhöht.
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Die Schrumpfmuffe kann Öffnungen enthalten, die die Zuführung von Dämmungsmaterial ermöglichen, nachdem die Enden 202 an den Muffen an dem Mantel 106 der Rohre 100 befestigt sind, sofern ein Aufschäumen von Dämmungsmaterial erfolgen soll, wobei die Muffe die Funktion einer Hülle aufweist.
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Die Schrumpfmuffe 200a, 200b umfasst zumindest eine Diffusionssperrschicht (in den Figuren nicht gezeigt) enthaltend eines oder mehrere der Polymere PVDC (Polyvinylidenchlorid), EVOH (Ethylenvinylalkohol) und PA (Polyamid).
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Am häufigsten wird die Schrumpfmuffe ferner zumindest eine andere Polymermaterialschicht bestehend aus einem oder mehreren der Polymere PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PB (Polybutylen) und ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrol) umfassen.
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Die Polymerwerkstoffe, aus denen die Schrumpfmuffe aufgebaut ist, können wasser- und/oder wasserdampfdurchlässig sein. Das ermöglicht, dass sich kein Wasser in der Dämmschicht akkumuliert, sondern die Möglichkeit besitzt, aus dem Bereich um die Schrumpfmuffenverbindung herum zu diffundieren.
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Die Diffusionssperrschicht enthaltend eines oder mehrere der Polymere PVDC (Polyvinylidenchlorid), EVOH (Ethylenvinylalkohol) und PA (Polyamid) dient als eine Diffusionssperre für Sauerstoff und Kohlendioxid. Die Wirkung von PVDC, EVOH und/oder PA ist, dass eine erheblich stärkere Sperre gegen Diffusion von Sauerstoff und Kohlendioxid im Vergleich zu einer entsprechenden Schicht des früher verwendeten PE erreicht ist.
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Es ist wichtig, dass die Diffusionssperrschicht, umfassend eines oder mehrere der Polymere PVDC, EVOH und PA, ausreichend flexibel ist, um der Veränderung der Geometrie während eines Schrumpfens der Schrumpfmuffe zu folgen und dadurch an dem/den anderen Polymermaterial(ien), die die Schrumpfmuffe enthält, angeheftet zu bleiben, so dass die Diffusionssperrschicht zusammen mit der/den anderen Polymerschicht(en) schrumpft.
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Es wird auch vorteilhaft sein, dass die verschiedenen Polymermaterialien co-extrudiert werden können, oder dass die Diffusionssperrschicht auf die andere Polymermaterialschicht extrusionsbeschichtet (extrusion coating) oder sprühbeschichtet werden kann.
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Beide Typen von hier erwähnten Polymerschichten können ein Formgedächtnis besitzen. Das bedeutet, dass die Polymerschichten die Fähigkeit besitzen, sich an eine makroskopisch primäre Form zu „erinnern“. Polymerwerkstoffe mit Formgedächtnis sind dazu im Stande, unter besonderen Bedingungen, und von der primären Form ausgehend, elastisch verformt (ausgedehnt oder verdichtet) und in einer sekundären Form mit hoher Spannung im Material (einleitend oft mittels einer niedrigen Temperatur) festgehalten zu werden. Die sekundäre Form kann, beispielsweise bei thermischer oder elektrischer Einwirkung, in den ursprünglichen Zustand (die primäre Form) entspannen.
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Die andere Polymermaterialschicht bestehend aus einem oder mehreren der Polymere PE, PP, PB und ABS können vernetzt sein und können gegebenenfalls ein teil-kristallines Netz, beispielsweise bestehend aus kovalent vernetzten Polymeren, aufweisen. Bei diesem Typ von Material wird der Schmelzübergang der kristallinen Bereiche in der sekundären Form dazu genutzt, in die primäre Form zurückzukommen.
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Ein Beispiel für kovalent vernetzte Materialien ist Polyethylen (PE), welches ein relativ kostengünstiges Polymermaterial mit guten mechanischen Eigenschaften ist, was es zu einem naheliegenden Kandidaten als gutem Mantelmaterial macht.
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Um die Materialkosten für die Schrumpffolie zu reduzieren, kann es vorteilhaft sein, dass die Diffusionssperrschicht so dünn wie möglich ist. In der Praxis wird eine Dicke bis zu 1 µm eine zufriedenstellende Sperre für Sauerstoff und Kohlendioxid bilden. Am häufigsten wird die Dicke auf 1 Mikrometer oder mehr, z.B. 1–100 µm, 1–50 µm, 1–20 µm oder 1–10 µm, liegen.
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Die Diffusionssperrschicht kann auf die Innenseite der Schrumpfmuffe aufgetragen sein, so dass sie der Dämmschicht direkt gewandt ist. Alternativ kann die Diffusionssperrschicht zwischen zwei Schichten des anderen Polymermaterials angeordnet sein.
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Zwischen der Diffusionssperrschicht und der anderen/den anderen Polymermaterialschicht(en) kann eine Klebstoffschicht bestehend aus z.B. einem thermoplastischen Klebstoff, einem Elastomerklebstoff oder einem wärmehärtbaren Kunststoffkleber vorhanden sein.
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Die Schrumpfmuffe kann aus verschiedenen Schichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus PE/PETP-PVDC/PE, PE/PVDC/PE, PETP-EVOH/PE, OPA/PA-EVOH-PA/PE und OPA-PVDC/PE aufgebaut sein.
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Es sei bemerkt, dass Ausführungsformen und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Aspekte des vorliegenden Erzeugnisses beschrieben sind, auch für die anderen Aspekte des Erzeugnisses gelten.
