DE3342023A1

DE3342023A1 - Verfahren zur hersellung eines kunststoffrohres mit permeationssperre

Info

Publication number: DE3342023A1
Application number: DE19833342023
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1985-05-30

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres mit Permeationssperre
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres mit Permeationssperre bei dem die Permeationssperre mit dem Kunststoffrohr verklebt ist.
Aus der DE-OS 3104161 ist ein Kunststoffschlauch für den Transport korrosionsfördernder Medien bekannt, dessen Innenwandung mit einem längsverschweißtem Band aus Kupfer, welches während der Herstellung einläuft, bekleidet ist. Die Auskleidung ist mit dem eigentlichen Kunststoffrohr verklebt. Dieses bekannte Rohr soll bezüglich seines Korrosionsverhaltens dem bisher beim Heizungsbau eingesetzten Kupferrohr entsprechen, kann aber infolge des Verbundaufbaus mit wesentlich weniger Kupfer hergestellt werden.
Ein solches Rohr kann das bekannte Kupferrohr jedoch nur dann ablösen bzw. ersetzen, wenn es gelingt, die Wanddicke der Auskleidung so weit zu reduzieren, daß eine nennenswerte Kupferersparnis eintritt. Die Herstellung solcher dünnwandiger Kupferrohre mit einem relativ großen Durchmesser bereitet jedoch bekanntlich erhebliche Schwierigkeiten, da das Rohr so instabil ist, daß es den mechanischen Beanspruchungen während der Fertigung nicht standhalten würde.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, ein solches Kunststoffrohr mit Permeationssperre herzustellen, bei dem die besagten Schwierigkeiten nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, da ein längseinlaufendes, dünnwandiges Metallband zu einem Schlitzrohr mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Wanddicke von mehr als 50 geformt und an seinen Bandkanten verschwert wird, daß die Scheianaht vergütet wird und daß anschließend das mit dem Metallrohr verklebende Kunststoffrohr aufextrudiert wird. In Durchführung der Erfindung besteht die Möglichkeit, auf das Metallrohr einen Heii3schmelzkleber aufzubringen und dann das Kunststoffrohr aufzuextrudieren. Andererseits besteht die Möglichkeit, auf das Metallrohr eine Schicht aus einem Copolymer des Polyäthylens aufzuextrudieren und darüber ein Polyäthylenrohr zu extrudieren. In beiden Ausführungsformen erhält man ein Rohr, bei dem die Metallschicht mit der angrenzenden Kunststoffschicht inniglich verklebt ist. Zu dem gleichen Ergebnis gelangt man, wenn man ein Rohr aus Copolymer auf das Metallrohr aufextrudiert. Die Wanddicke der Kunststoffschicht sollte ein Vielfaches der Wanddicke des Metallrohrs sein. Bei einem Metallrohr von z. B. 18 mm Durchmesser und einer Wanddicke von 0,1 mm sollte die Wanddicke des Kunststoffrohres mindestens 1 mm betragen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Extrudieren unter radialem Druck gegen das Metallrohr durchgeführt und das Metallrohr von innen abgestützt. Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung von Copolymer des Polyäthylens als Klebeschicht eine dauerhafte Verklebung nur dann erreicht wird, wenn das Copolymer unter Druck und unter Temperatur mit dem Metall in Berührung gelangt. Diesem erforderlichen Druck würde das Rohr von sich aus nicht standhalten, so daß eine Abstützung vorteilhaft ist. Zweckmäßigerweise wird das Kunststoffrohr vernetzt. Eine Vernetzung mit energiereichen Strahlen bzw. auch eine chemische Vernetzung ist bekannt. Die sog. Strahlenvernetzung setzt aber einen relativ hohen Investitionsaufwand für die Strahlenvernetzungsanlage voraus. Die chemische Vernetzung scheidet für das vorliegende Produkt aus, da diese unter Druck und Wärme durchgeführt werden mut.
Der hohe Druck würde zu einer Verformung des relativ instabilen Rohres führen. Aus diesem Grund hat. es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Kunststoffrohr aus einem Polyäthylen herzustellen, dem Silangruppen aufgepfropft sind. Bei Zutritt von Feuchtigkeit vernetzt dieser Werkstoff ohne Druck und ohne Temperaturerhöhung. Dem Kunststoff für das Kunststoffrohr werden vorteilhafterweise die thermische Leitfähigkeit erhöhende Stoffe in Form von Ruß, Graphit und anderen beigegeben. Diese Maßnahme führt zu einem verbesserten Wärmeübergang, von dem im Innern des Metallrohrs transportierten erwärmtem Medium an die Außenwandung des Kunststoffrohres. Für den Fall, daß das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rohr als Fußbodenheizungsrohr eingesetzt wird, hat sich diese Maßnahme als besonders vorteilhaft erwiesen, da durch den verbesserten Wärmeübergang die Vorlauftemperatur herabgesetzt werden könnte, was zu einer besseren Ausnutzung der zugeführten Primärenergie führt. Um das durch das Schmelzschweißen erzeugte Gußgefüge im Bereich der Schweißnaht in ein vergütetes Geige zu überführen, d. h., die Korngröße im Bereich der Schweißnaht zu verringern, wird die Schweißnaht kaltverformt, z. B. durch Ultraschallbehandlung. Durch diese Verformung tritt eine Rekristallisation des Schweißnahtgefüges ein, die noch beschleunigt werden kann, wenn man das Rohr nach der Verformung kurzzeitig erhitzt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich kennzeichnet durch eine Rohrschweißanlage und mindestens einen in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen dahinter angeordneten Extruder, bei der im Bereich des Extrudermundstücks ein das Metallrohr von innen abstützender an einer Dornstange befestigter Dorn angeordnet ist. Dieser Dorn, der weitestgehend den Innenraum des Metallrohres ausfüllt, dient dazu, dem Druck beim Extrudieren der Copolymerschicht standzuhalten und den für eine dauerhafte Verklebung zwischen dem Copolymer und dem Metallrohr notwendigen Gegendruck zu sorgen.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Von einer Vorratsspule 1 wird ein Kupferband 2 mit einer Wanddicke von 0,15 mm kontinuierlich abgezogen und durch einen nicht näher dargestellten Formrollensatz zu einem Schlitzrohr 3 mit einem Außendurchmesser von 18 mm geformt. Das SchliXzrohr 3 wird mittels einer Schweißvorrichtung 4 - vorzugsweise einer WIG-Schweißeinrichtung -längsnahtverschweißt. Die Schweißnaht wird durch Kaltverformung behandelt und anschließend mittels eines Extruders 8 ein Kunststoffmantel 9 aufextrudiert. Vor dem Extrusionsvorgang wird auf das Metallrohr entweder ein Heißschmelzkleber oder aber eine Copolymerschicht aufgebracht. Der Heißschmelzkleber wird vorteilhafterweise aufgespült, wogegen die Copolymerschicht unter Druck auf das Metallrohr aufgepreßt wird. Auch besteht die Möglichkeit, den Kunststoffmantel 9, der eine Wanddicke von in etwa 1 mm aufweist, vollständig aus einem Copolymer herzustellen, der dann von sich aus mit dem Metallrohr verklebt, aber ebenfalls unter Druck aufextrudiert werden muß.
Das Metallrohr 12 gelangt dann in den Extruder 8 - siehe Fig 2 -, der den Kunststoffmantel 9 - in diesem Fall ist es ein Copolymermantel - mit hohem Druck auf das Metallrohr 12 aufextrudiert. Um eine Verformung des dünnwandigen Metallrohres 12 zu verhindern, ist ein Dorn 14 vorgesehen, der mit der Dornstangenhalterung 7 über die Dornstange 11 starr verbunden ist und das Rohr 12 in seiner runden Form hält. Nach dem Extrusionsvorgang wird das Rohr gekühlt, wobei der Kunststoffmantel 9 aushärtet.
Die Fig. 4 zeigt das nach dem erfinangsgemäen Verfahren hergestellte Rohr in einem Schnitt. Die Schwei3naht ist dort mit 15 bezeichnet.
Metallrohr 12 und Kunststoffmantel 9 sind innig miteinander verbunden, wobei der Kunststoffmantel 9 im wesentlichen als mechanische Stütze für das Metallrohr 12 dient. Bei Biegevorgängen ist mit Sicherheit vermieden, daß das dünnwandige Metallrohr 12 entweder in der Zugspannungszone reißt oder aber in der Druckspannungszone knittert.
- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres mit Permeationssperre, bei dem die Permeationssperre mit dem Kunststoffrohr verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein langseinlaufendes, dünnwandiges Metallband zu einem Schlitzrohr mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Wanddicke von mehr als 50 geformt und an seinen Bandkanten verschweißt wird, daß die Schweißnaht vergütet wird und daß anschließend das mit dem Metallrohr verklebende Kunststoffrohr aufextrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Metallrohr ein Hei[ischmelzkleber aufgebracht und dann das Kunststoffrohr aufextrudiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Metallrohr eine Schicht aus einem Copolymer des Polyäthylens aufextrudiert und darüber ein Polyäthylenrohr extrudiert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr aus Copolymer auf das Metallrohr aufextrudiert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudieren-unter radialem Druck gegen das tetallrohr durchgeführt wird und Gas IYetallrohr von innen abgestützt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr vernetzt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff für das Kunststoffrohr die thermische Leitfähigkeit erhöhende Stoffe - vorzugsweise Ruß, Graphit etc. - beigegeben wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrells nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rohrschweißanlage und mindestens einen in Durchlaufrichtung des Rohres gesehen dahinter angeordneten Extruder, bei der im Bereich des Extrudermundstücks ein das Metallrohr von innen abstützender an einer Dornstange befestigter Dorn angeordnet ist.