DE2637995A1

DE2637995A1 - Verfahren zur herstellung von doppelwandigen kunststoffrohren, bei denen die aeussere wand querwellen aufweist und die innere wand glatt ist und nach diesem verfahren hergestelltes rohr

Info

Publication number: DE2637995A1
Application number: DE19762637995
Authority: DE
Inventors: Ralph-Peter Hegler; Wilhelm Hegler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1976-08-24
Publication date: 1978-03-02
Also published as: JPS5326869A; SU708992A3; SE422760B; GB1525450A; IT1117833B; DE2637995C2; BE858036A; NO772572L; AU506193B2; NL7707369A; FI64074C; AT366315B; SE7709427L; HU175927B; DK375477A; AU2726977A; FI772332A; JPS6028656B2; US4145387A; TR19812A

Description

DR. HEINZ FEDER 3 DR. WOLF- D. FEDER

PATENTANWÄLTE Düsseldorf

Akte 76-10-118

Dr.F/Si Herrn Wilhelm Heqler, Goethe Str. 2, 8730 Bad Kissingen

Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Kunststoffrohren, bei denen die äußere Wand Querwellen aufweist und die innere Wand glatt ist und nach diesem Verfahren hergestelltes Rohr.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Kunststoffrohren, bei denen die äußere Wand Querwellen aufweist und die innere Wand glatt ist, wobei die Querwellen mittels umlaufender Kokillen erzeugt werden.

Es ist bekannt, solche Rohre in der Weise herzustellen, daß aus zwei konzentrisch angeordneten Ringdüsen zwei Rohre ausgespritzt werden, wobei das äußere Rohr in eine Kokillenbahn geführt wird, die aus im Kreislauf geführten sich in der Kokillenbahn zur Hohlform ergänzenden Halbkokillen besteht, wobei die Kokillen den Querwellen entsprechende Vertiefungen und Erhöhungen aufweisen und das warmplastische Kunststoffrohr durch eine Druckdifferenz zum Anlegen an die Kokillen gebracht wird. In dieses mit Querwellen versehene äußere Rohr wird dann das aus der inneren Ringdüse ausgespritzte Rohr eingeführt und durch Druckmittel zum Anlegen an das äußere Rohr gebracht, so daß die beiden Rohre miteinander verschweißt werden.

Damit das innere Rohr eine glatte Oberfläche erhält und sich weder nach innen noch nach außen $wölbt, wird bei diesem

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Verfahren vorgewärmte Luft, die einen gewissen Überdruck aufweist, in den Raum zwischen den beiden Rohren und in den Innen— raum des inneren Rohres eingeführt. Bei der Abkühlung des äußeren Rohres stellt sich dann ein Druckgleichgewicht ein. Die Durchführung dieses bekannten Verfahrens macht keinerlei Schwierigkeiten, wenn die Querwellen des äußeren Rohres schraubenlinienförmig verlaufen und somit einen ununterbrochenen Kanal bilden. Dabei kann sich der Luftdruck innerhalb dieses Kanales ausgleichen, so daß kein Über- oder Unterdruck entsteht.

Anders liegten die Verhältnisse, wenn die Querwellen des äußeren Rohres nicht schraubenlinienförmig verlaufen, sondern geschlossene Kreisrillen sind. In diesem Fall ist ein Druckausgleich nach dem Anschweißen des inneren Rohres nicht mehr möglich. Doppelwandrohre mit kreisförmigen Querwellen werden aber in allen Fällen bevorzugt, in denen besonderer Wert auf Dichtigkeit in den Rohrverbindungen und bei Abzweigungen gelegt wird. Bei den Rohren mit schraubenförmig verlaufenden Querwellen muß an den Rohrenden und an Abzweigstellen darauf geachtet werden, daß der Kanal zwischen den beiden Rohren sorgfältig abgedichtet ist. Bei Rohren mit ringförmigen Querwellen ist dies nicht erforderlich, weil sowieso jeder der ringförmigen Kanäle gegen den benachbarten Kanal abgedichtet ist.

Die Herstellung solcher Rohm mit ringförmigen Querwellen macht erhebliche Schwierigkeiten, weil sich der Luftdruck innerhalb der Ringwellen während des Abkühlungsprozesses ändert. Bei der Verarbeitung von Polyolefinchloriden, insbesondere Polyvinylchlorid, lassen sich diese Schwierigkeiten noch dadurch meistern, daß in den Zwischenraum zwischen beiden Rohren Luft mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eingeführt wird. Bei der Abkühlung nimmt der Luftdruck innerhalb der Ringkanäle ab, die Druckabnahme kann aber in solchen Grenzen gehalten werden, daß bei der weiteren Abkühlung keine zu

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große Druckdifferenz entsteht, die das innere Rohr in die ringförmigen Kanäle hineinsaugen würde. Bei der Verarbeitung von Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen oder Polyamiden und ähnlichen Hochpolymeren entstehen wesentlich größere Schwierigkeiten. Polyolefine haben aber gegenüber den Polyolefinchloriden den Vorteil, daß sie gut zu verschweißen sind und eine höhere Kältebeständigkeit aufweisen. Ferner ergeben Polyolefine bei der Verbrennung keine Umweltbelastung, während bei der Verbrennung von Polyolefinchloriden Salzsäure entsteht. Die Schwierigkeiten sind vor allem darauf zurückzuführen, daß die Verarbeitungstemperaturen der Polyolefine erheblich höher liegen als die Verarbeitungstemperaturen der Polyolefinchloride. Dementsprechend ist auch die Volumenverminderung des in den Kreisrillen eingeschlossenen Luftvolumens erheblich größer als bei Polyolefinchloriden und läßt sich nicht mehr dadurch ausgleichen, daß Luft von höherem Druck in den Zwischenraum zwischei[i den beiden Rohren eingeleitet wird. Hinzu kommt, daß die Polyolefine eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Wird das äußere, mit Querwellen versehene Rohr^. abgekühlt, so kann die Wärme aus dem inneren Rohr nur über die Verschweißungsstellen nach außen abfließen, d.h.^ das innere Rohr bleibt auch nach dem Erstarren des äußeren Rohres noch lange Zeit warmplastisch verformbar.

Alle diese Schwierigkeiten werden bei Rohren, deren äußere Wand ringförmige Querwellen aufweist,dadurch überwunden, daß in der äußeren Wand oder zwischen den beiden Wänden Öffnungen erzeugt werden, die die Innenräume der Querwellen untereinander oder mit dem Außenraum verbinden und die nach dem Abkühlen des innerer Rohres durch Verschweißen geschlossen werden.

Werden Öffnungen erzeugt, durch die die benachbarten Ringrillen miteinander in Verbindung stehen, so liegen die gleichen Verhältnisse vor, wie bei Rohren mit schraubenlinienformxgen Querwellen. Damit aber die Nachteile dieser Rohre vermieden werden, müssen die Verbindungsöffnungen nachträglich geschlossen werden, was gewisse Schwierigkeiten macht, wenn die

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benachbarten Querwellen durch die Öffnungen miteinander verbunden sind.

Gemäß der weiteren Erfindung werden deshalb die Öffnungen von außen eingestochen. Dadurch steht jeder einzelne Ringraum mit der Außenluft in Verbindung und bei der Abkühlung der Luft innerhalb der Ringwelle kann Luft von außen eintreten, so daß ein Unterdruck vermieden wird. Um die eingestochenen Öffnungen nach der Abkühlung des Rohres wieder schließen zu können, ist es zweckmäßig, durch entsprechende Vertiefungen in den Kokillen an den Ringrippen warzenartige Erhöhungen anzuformen, in die die Öffnungen eingestochen werden. Durch Heizflächenschweißung oder durch Ultraschallschwexßung können die Öffnungen in den Warzen verschlossen werden, wobei die Warzen flachgedrückt und dabei dem übrigen Profil angeglichen werden.

Das Einstechen der Öffnungen erfolgt beim Austreten des Rohres aus der Kokillenbahn. Die Öffnungen können aber auch innerhalb der Kokillenbahn eingestochen werden. Zu diesem Zweck können in den Kokillen Bohrungen vorgesehen sein, deren Weite der Dicke der Nadeln zum Einstechen der Öffnungen entspricht. Während der Formung des Rohres befinden sich diese Nadeln in einer Lage, in der ihre Spitzen noch nicht in den Hohlraum der Kokillen hineinragen. Sobald die äußere Wand genügend formstabil ist, vorzugsweise kurz ehe sich de Kokillenbahn öffnet, werden die Nadeln dann durch äußere Führungsorgane in die äußere Wand eingestoßen und wieder zurückgezogen.

Wenn das Rohr die Formungsbahn verläßt bzw. während es weiter abgekühlt wird, stellt sich innerhalb der Ringrillen ein Unterdruck ein, so daß durch die eingestochenen Öffnungen Luft in die Ringrillen einströmt. Dabei gelangt nicht nur Luft, sondern auch hohe Luftfeuchtigkeit und unter Umständen auch Wasser, das zum Kühlen des äußeren Rohres verwendet wird, in den Hohlraum hinein. Trifft dieses Gemisch aus Luft und Wasser

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auf die Außenseite des inneren Rohres, so wird diese durch VerdSmpfung deformiert und es entstehen unerwünschte Ausbeulungen der Innenwand nach innen, die nicht nur unschön aussehen, sondern die Brauchbarkeit des Rohres herabsetzen, weil sie den Strömungswiderstand erhöhen. Es hat sich ergeben, daß derartige Schaden dadurch vermieden werden können, daß die Öffnunger, in die bei der Formung des Rohres senkrecht oder nahezu senkrecht stehenden Wandteile eingestochen werden, d.h. sie werden von der Seite eingestochen, so daß beim Einströmen der Luft mitgerissene Wassertröpfchen nicht auf die der Öffnung gegenüberliegende Stelle der Innenwand treffen, sondern nach unten in den Ringkanal fallen, wo sie sich verteilen und verdampfen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestelltes doppelwandiges Kunststoffrohr dessen äußere Wand ringförmige Querwellen aufweist, und dessen innere Wand glatt ist, wobei die äußere Rohrwand warzenartige Erhöhungen aufweist, die durchstochen waren und deren Öffnungen durch Schweißen wieder verschlossen sind. Bei solchen Rohren sind die Schweißnarben erkennbar, die bei Rohren, die nicht nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellt sind, nicht vorhanden sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein doppel— wandiges Kunststoffrohr aus Polyolefinen oder Polyamiden mit grobem Profil, d.h. Rohre, bei denen die Wellenhöhe und die Wellenlänge etwa 8 bis 12 % der lichten Weite betragen, beispielsweise bei einem Rohr von 100 mm lichter Weite der Außendurchmesser der Wellen 120 mm beträgt.

Ausführungsbeispiele, die den Gegenstand der Erfindung erläutern, sind in den Figuren 1 bis 9 dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Rohres mit eingestochener Öffnung.

Fig. 2 einen waagerechten Längsschnitt durch das gleiche Rohr.

Fig. 3 den gleichen Längsschnitt mit verschweißten Öffnungen.

Fig. 4 ein bekanntes Doppelwandrohr zur Erläuterung der Druckverformung.

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Fig. 5 einen Querschnitt, durch einen Teil eines Rohres mit eingestochener Öffnung.

Fig. 6 einen senkrechten Längsschnitt durch das Rohr nach Fig. Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Teil eines Rohres mit

Verbindungsöffnungen zwischen benachbarten Kreisrillen. Fig. 8 einen Teillängsschnitt durch das Rohr nach Fig. 7. Fig. 9 einen Teillängsschnitt durch ein Rohr mit seitlich an den Rillen angeformten Warzen.

Das Rohr nach Fig. 1 bis 3 besteht aus dem glatten inneren Rohr 1 und dem in ringförmige Querwellen geformten äußeren Rohr 2. Durch eine entsprechende Formgebung der Kokillen sind an den Ringwellen des äußeren Rohres 2 Wai^n 3 angeformt, und zwar an den Stellen, die beim Austreten des Rohres aus der Formungsbahn senkrecht stehen, d.h. der Ringkanal 5, zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2, steht an dieser Stelle senkrecht. In die Warzen 3 sind Öffnungen 4 eingestochen. Dabei genügt es sehr k^leine Öffnungen von wenigen zehntel Millimeter Durchmesser einzustechen, um den Druckausgleich sicherzustellen. Werden von der durch die Öffnungen 4 einströmenden Luft Wassertröpfchen mitgerissen, so fallen diese, wie die Pfeile 6 in Fig. 1 andeuten, in den an dieser Stelle senkrechten oder nahezu senkrechten Ringkanal 5, w wo sie, ohne Schaden anzurichten, verdampfen.

Die Druckverhältnisse an einem Rohr, bei dem keine Druckausgleichsöffnungen vorhanden sind, zeigt Fig. 4.

In der Kokillenbahn wird das äußere Rohr 12 soweit abgekühlt, daß es formbeständig ist. Da das innere Rohr 11 die Wärme nur über die schmalen Wärmebrücken 13, an denen äußeres und inneres Rohr miteinander verschweißt sind, abgeben kann, ist das innere Rohr noch nicht hinreichend abgekühlt, um formstabil zu sein, sondern befindet sich noch in warmplastischem Zustand. Um auch die Wärme des inneren Rohres abzuführen, muß das äußere Rohr intensiv gekühlt werden, was dadurch geschehen kann, daß das Rohr durch ein Wasserbad geführt oder mit Wasser besprüht wird.

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Die Luft im Ringkanal 15, die beim Verschweißen der beiden Rohre miteinander eine der Erweichungstemperatur des verwendeten Kunststoffs entsprechende^. Temperatur von über 200 hatte, kühlt sich dabei auf etwa Zimmertemperatur ab. Selbst wenn Stützluft mit einem Überdruck von 1,2 Atmosphären eingeführt wurde, so ergibt sich im Ringkanal 15 nach Abkühlung auf etwa Zimmertemperatur ein Unterdruck von etwa 0,4 Atmoshären und diese Druckdifferenz drückt das noch warmplastische innere Rohr, wie dargestellt, in die Ringrillen des äußeren Rohres hinein, so daß die Innenseite des Rohres nicht wie gewünscht glatt wird, sondern selbjt ebenfalls ringförmige Rippen aufweist, was den Strömungswiderstand sehr erheblich erhöht.

Beim Gegenstand der Erfindung dagegen kann sich durch die eingestochenen Offnungen der Druck gegen den äußeren Luftdruck ausgleichen, d.h. in den Ringkanälen tritt, sobald die Öffnungen eingestochen sind, überhaupt kein Unterdruck oder Überdruck auf, und die Innenwand kann, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, ohne jede Ausbeulung erstarren, wobei noch hinzukommt, daß durch das Kontraktionsbestreben warmplastischen Kunststoffes sich sogar geringe Ein— oder Ausbeulungen, die sich vor dem Einstechen der Öffnungen gebildet haben, wieder ausgeglichen werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die unerwünschte Wirkung, die eintreten kann, wenn die Öffnungen senkrecht von oben in das Rohr eingestochen werden. Das in Fig. 5 und 6 dargestellte Rohr besteht wieder aus einem inneren Rohr 21 und einem äußeren Rohr 22, an das Warzen 23 angeformt sind, in die die Ausgleichsoffnungen 24 eingestochen sind. Werden in diesem Fall durch die einströmende Luft Wassertröpfchen mitgerissen, so fallen diese,wie die Pfeile 25 andeuten, auf die der Öffnung 24 gegenüberliegende Außenfläche des inneren Rohres 21. Hier verdampfen die Wassertropfen und erzeugen eine starke Abkühlung und damit eine Deformierung

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der Innenwand, die dann an diesen Stellen unschöne und den Strömungswiderstand erhöhende Ausbeulungen 26 zeigen.

Statt die Öffnungen von außen einzustechen.können, wie die Fig. 7 und 8 zeigen, bei der Formgebung des äußeren Rohres an den inneren Wellen Erhöhungen 33 erzeugt werden. Wird nun an das in Querwellen geformte äußere Rohr 32 das innere Rohr 33 angedrückt, so bleiben an diesen Stellen zwischen den einzelnen Ringräumen 34 Kanäle 35 offen, so daß die einzelnen Ringräume miteinander in Verbindung stehen. Infolgedessen kann sich der Druck zwischen den Ringräumen ausgleichen, so daß auch in diesem Fall keine Deformierung der Innenwand eintritt. Nachträglich, nachdem äußeres und inneres Rohr erstarrt sind, können die Verbindungskanäle 35 dadurch verschlossen werden, daß die Erhöhungen 33 mit einem auf Erreichung stemperatur erhitzten Werkzeug flachgedrückt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß an den äußeren Rippen keine Narben zu sehen sind. Das Verschließen der Kanäle 35 ist aber nicht so einfach zu bewerkstelligen, wie das Verschließen der Lufteintrittsöffnungen 4 bzw. 24.

Um Narben am äußeren Umfang der Ringrippen zu vermeiden, können, wie Fig. 9 zeigt, die Warzen 43 auch seitlich an den Ringrippen angeformt sein. Die Ausgleichsöffnungen 44 können in diesem Fall in die Warzen schräg von oben eingej stochen werden.

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Claims

Hegler 76-10-118... Patentansprüche

1.)Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Kunststoff- \_y rohren, bei denen die äußere Wand Querwellen aufweist und die innere Wand glatt ist, wobei die Querwellen mittels umlaufender Kokillen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei ringförmigen Querwellen der äußeren Wand (2, 22, 32) in dieser oder zwischen den beiden Wänden Öffnungen (4, 24, 35, 44) erzeugt werden, die die Innenräume der Querwellen untereinander oder mit dem Außenraum verbinden und die nach dem Abkühlen des Innenrohres durch Verschweißen geschlossen werden. ^!

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (4, 24, 44) beim Austreten des Rohres aus der Kokillenbahn eingestochen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß I die Öffnungen (4, 24, 44) innerhalb der Kokillenbahn j in das Rohr eingestochen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, j daß bei der Formgebung des Rohres in der Kokillenbahn warzenartige-Erhöhungen (3, 23, 43) angeformt werden, in die die Öffnungen (4, 24, 44) eingestochen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen durch Heizflächen— schweißung oder durch Ultraschallschweißung verschlossen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in die bei der Formung des Rohres senkrecht oder nahezu senkrecht stehenden Wandteile eingestochen werden.

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ORIGINAL INSPECTiD

7. Doppelwandiges Kunststoffrohr, dessen äußere Wand ringförmige Querwellen aufweist und dessen innere Wand glatt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rohrwand warzenartige Erhöhungen aufweist, die durchstochen waren und deren Öffnungen durch Schweißen wieder verschlossen sind.

8. Doppelwandiges Kunststoffrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß inneres und äußeres Rohr aus Polyolefinen, insbesondere aus Polyäthylen oder Polypropylen oder aus Polyamiden bestehen.

9. Doppelwandiges Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe und die Wellenlänge der Querwellen der äußeren Wand etwa 8 bis 12% der lichten Weite betragen.

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