DE3440427A1 - Verfahren zur herstellung von profilierten rohren aus kunststoff, vorrichutng zur durchfuehrung dieses verfahrens und nach dem verfahren hergestellte, profilierte rohre - Google Patents
Verfahren zur herstellung von profilierten rohren aus kunststoff, vorrichutng zur durchfuehrung dieses verfahrens und nach dem verfahren hergestellte, profilierte rohreInfo
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Description
Anmelder: Compagnie Plastic Omnium S.A. in 69007 Lyon
Frankreich
ι *
Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung von profilierten
Rohren aus Kunststoff, Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und nach dem Verfahren
hergestellte, profilierte Rohre
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von profilierten Rohren aus einem Kunststoff, der
plastische Gedächtniseigenschaften im heißen Zustand aufweist, insbesondere aus fluorierten Harzen, wie beispielsweise
Polytetrafluoräthylen (PTFE), sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und auf nach
dem Verfahren hergestellte Rohre.
Gewöhnlich werden derartige profilierte (gewellte, geriffelte oder dergleichen) Rohre durch Formgebung in relativ
komplizierten Formen mit Halbschalen hergestellt oder, beispielsweise für die Fertigung von profilierten, weichen
Rohren werden für die Formgebung Lochwerkzeuge mit ausgearbeiteten Einschnürungen benutzt, bei denen das Rohr in
die Vertiefung der Einschnürung des Lochdorns mittels eines Kabels oder einer anderen Spanneinrichtung gedrückt wird.
Die benötigten Werkzeuge sind kostspielig und die Herstellungsschritte
für das Formen relativ langwierig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren, Formvorrichtungen und
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hergestellten Rohre zu vermeiden und ein Herstellungsverfahren,
eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung und danach hergestellte Rohre zu schaffen, die relativ
kostengünstige Werkzeuge benötigen und es ermöglichen, eine große Vielfalt von profilierten Rohren mit unterschiedlicher
Wandstärke und/oder unterschiedlichen Durchmessern zu fertigen, wobei diese Rohre eine gute thermische Stabilität
aufweisen.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß ein Rohr aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften
im heißen Zustand aufweist, auf eine etwas oberhalb des Plastifizierungspunktes liegende Temperatur
erhitzt wird, daß dieses Rohr in eine Form eingelegt wird, deren Innenprofil im wesentlichen das gewünschte Außenprofil
des Fertigproduktes hat, daß man auf das in der Form gehaltene Rohr einen Innendruck einwirken läßt, um es gegen
die Innenwand der Form anzulegen, so daß es deren Profilform annimmt, daß man unter Beibehaltung des Innendrucks
das in der Form befindliche Rohr abkühlt, daß man das Rohr entnimmt und es auf eine Temperatur oberhalb des Plastifizierungspunktes
erhitzt; um das Rohr auf Grund der plastischen Gedächtniseigenschaften in seine profilierte Form,
die ihm zuvor in der Form verliehen wurde, zurückzubringen.
Die erste Phase des Heizens des in der Form befindlichen
Rohres erfolgt vorzugsweise in einer Heizvorrichtung, während einer ausreichenden Zeitspanne, damit das Rohr die
Plastifizierungstemperatur des Kunststoffs übersteigt.
Bei der praktischen Anwendung für dünnwandige Rohre aus PTFE mit einem Plastifizierungspunkt von 327 Grad Celsius
und für übliche profilierte Rohre mit Dicken zwischen
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0,1 und sechs Millimeter und Durchmessern zwischen zwei und dreihundert Millimetern erfolgt das Heizen in einer
Heizvorrichtung, die bei einer Temperatur etwas oberhalb dieser Plastifizierungstemperatur arbeitet, insbesondere
in Nähe von 350 Grad Celsius.
Der Verfahrensschritt der Abkühlung, bei dem der Formvorgang unter Druck stattfindet, wird vorteilhafterweise
während einer Zeitspanne zwischen etwa zwei und etwa vierzig Minuten durchgeführt, die Endtemperatur des Rohres vor
Verlassen der Form beträgt etwa zwanzig Grad Celsius.
Die zweite Phase des Heizens, durch die das Rohr auf Grund des plastischen Formgedächtnisses in die geformte Gestalt
zurückgebracht wird; ist sehr kurz. Für die angegebenen Rohrabmessungen beträgt die Heizzeit zwischen etwa fünf
Sekunden und etwa zehn Minuten in einer Heizvorrichtung, die auf eine zehn Prozent unterhalb der Plastifizierungs*-
temperatur befindliche Temperatur aufgeheizt ist, insbesondere etwa 310 Grad Celsius.
Falls es gewünscht wird, können die erhaltenen, profilierten Rohre nach dem Ablängen mit zylindrischen Endbereichen
versehen werden, indem die Endbereiche lokalisiert oberhalb der Plastifizierungstemperatur erwärmt werden.
Die gefertigten Rohre haben eine Dimensionsstabilität bis zur Plastifizierungstemperatur. Um so mehr weisen derartige
Rohre eine Dimensionsstabilität in den üblichen Anwendungsbereichen derartiger Rohre, beispielsweise für PTFE
zwischen minus dreißig Grad Celsius und plus 260 Grad Celsius, auf.
— "7 —
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 2.
Der rohrförmige Körper der Form kann vorteilhafterweise
ein einfacher metallischer Mantel, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, sein, der ein gewelltes Längsprofil beispielsweise
aus schraubenlinienförmigen oder parallelen Wellen aufweist. Hierdurch hat die Form eine sehr geringe
thermische Masse, die kurze Heizzeiten und Abkühlungszeiten ermöglicht.
Vorzugsweise weist jede Verschlußvorrichtung ein äußeres Gehäuse auf, das mit einer Verriegelungseinrichtung für
den zugehörigen Flansch der Form versehen ist und eine innere Ausnehmung von vorzugsweise Kegelstumpfform aufweist,
in die ein Ansatzstück entsprechender Form eingesetzt werden kann, wodurch jeweils ein Endbereich des·Rohres
zwischen einem Ansatzstück und dem Gehäuse der Verschlußvorrichtung eingespannt wird, und mindestens ein
Ansatzstück einen Durchlaß aufweist, der mit einer Quelle für eine Druckflüssigkeit verbindbar ist.
Für die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung legt man in die
Form des oben beschriebenen Typs ein glattes (profilloses) Rohr, das etwas länger ist als die Form. Es wird in der
Form eingespannt, indem die randseitigen Verschlußvorrichtungen angebracht werden. Die gesamte Einheit wird dann
in eine Heizvorrichtung gelegt und während einer ausreichenden Zeitspanne erhitzt, damit das Rohr die Plastifizierungstemperatur
des Kunststoffs überschreitet. Die Einheit wird danach aus der Heizvorrichtung entnommen, wäh-
— 8 —
• ρ —
rend der Abkühlung wird durch mindestens ein Ansatzstück eine Flüssigkeit unter Druck zugeführt. Danach entfernt man
eine der Verschlußvorrichtungen und zieht das Rohr durch axialen Zug mit Hilfe der anderen Verschlußvorrichtung aus
der Form heraus. Anschließend wird auch diese abgenommen. Das Rohr wird in einer Heizvorrichtung angeordnet, damit es
auf Grund seines plastischen Formgedächtnisses die profilierte Form wiederfindet, die es auf Grund des Längens während
des vorbeschriebenen Verfahrensschritts der Entnahme aus der Form verloren hatte.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden beispielhaft und nicht einschränkend ein spezielles Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schnittbildliche Prinzipdarstellung einer Form für das erfindungsgemäße Verfahren,
Fig. 2 eine Darstellung gemäß Figur 1, mit zusätzlich in die Form eingelegtem Rohr,
Fig. 3 eine schnittbildliche Darstellung einer Einheit aus Form, eingelegtem Rohr und endseitigen, montierten
Verschlußvorrichtungen,
Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung gemäß Figur 3 in einem schnittbildlich dargestellten Ofen,
Fig. 5 eine Darstellung der Anordnung gemäß Figur 3 mit zusätzlichen Mitteln für den Formvorgang unter
Druck,
Fig. 6 eine schnittbildliche Darstellung für den Verfahrensschritt
der Entnahme des geformten Rohres und
Fig. 7 eine schnittbildliche Darstellung für den Verfahrensschritt
des zweiten Heizvorganges zur Wiedererlangung der vermittelten Form.
In Figur 1 ist eine Form 1, 2 für die Durchführung der Erfindung
einer Herstellung von Rohren mit gewelltem Längsprofil gezeigt.
Die Form 1, 2 hat einen länglichen, rohrförmigen Körper 1,
beispielsweise aus nicht rostendem Stahl, der endseitig mit Flanschen 2 versehen ist.
Die Länge, der Durchmesser und auch die Profilform der Form 1, 2 sind den Merkmalen des profilierten Rohres angepaßt,
das gefertigt werden soll.
Beispielsweise wurde eine Form aus nicht rostendem Stahl aus einem gefalteten Rohr hergestellt, das eine Länge von
einem Meter, einem freien Innendurchmesser von 12,3 Millimetern und schraubenlinienförmige- Wellen bei einem Außendurchmesser
von 17,8 Millimetern mit einer Ganghöhe von 3,5 Millimeter aufwies.
Für die Durchführung der Erfindung wird in eine derartige
Form ein Rohr 3 eingelegt, im speziellen Ausführungsbeispiel eine extrudierter Rohrmantel aus PTFE, mit einem Innendurchmesser
von 10,5 Millimeter und einem Außendurchmesser von zwölf Millimeter, das in Längsrichtung mit
seinen Endbereichen 4 gegenüber der Form 1, 2 übersteht.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, wird danach das Rohr 3 in der Form 1, 2 festgelegt, indem endseitige Verschlußvorrichtungen
5, 6 angebracht werden. Jede dieser Verschlußvorrichtungen 5, 6 weist ein Gehäuse 7 bzw. 8, das mittels
geeigneter Verriegelungseinrichtungen 9 an dem zugehörigen Flansch befestigt werden kann, sowie ein Ansatzstück 10
bzw. 11 auf, das einen kegelstumpfförmigen Bereich 12 hat,
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der in eine Ausnehmung 13 mit entsprechender Formgebung des Gehäuses 7 bzw. 8 dergestalt einsetzbar ist, daß die
Endbereiche 4 des Rohres 3 festgelegt werden.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, weist mindestens ein Ansatzstück,
im gezeigten Ausführungsbeispiel das Ansatzstück 10, einen inneren Durchlaß 14 auf, der mit einer
Leitung 15 oder einem Schlauch (Figur 4) verbunden werden kann und eine Verbindung zu einer Quelle für ein Druckme-·
dium (nicht dargestellt) schafft.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, wird die so erhaltene Einheit aus der durch die Verschlußvorrichtungen 5, 6 abgeschlossenen
Form 1, 2 mit Rohr 3 in eine Heizvorrichtung eingebracht.
Im betrachteten Ausführungsbeispiel wird die Einheit auf eine Temperatur von etwa 340 Grad aufgeheizt, die Einheit
wird während einer Zeitspanne von etwa vierzig Minuten in der Heizvorrichtung 16 belassen.
Die Einheit wird sodann aus der Heizvorrichtung 16 entnommen, man läßt sie während einer Zeitspanne von etwa dreißig
Minuten abkühlen, wobei durch die Leitung 15 ein Fluid unter Druck, beispielsweise Stickstoff bei einem Druck von
sechzehn bar, zugeführt wird. Das Fluid dringt, wie schematisch in Figur 5 dargestellt ist, in den Innenraum des
Rohres 3 ein und preßt dieses gegen die Innenwand der Form 1, 2.
Nach Druckentspannung werden die Verschlußvorrichtungen 5, 6 von den Flanschen 2 der Form 1, 2 gelöst, das Ansatzstück
11 wird entfernt, wodurch der rechte Endbereich 4 des
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Rohres 3 freigegeben wird, und schließlich wird das Rohr 3 aus der Form 1, 2 herausgezogen, wie in Figur 6 dargestellt
ist, indem ein axialer Zug auf die linke Verschlußvorrichtung 5 im Sinne des Pfeils (Figur 6) ausgeübt wird.
Auf Grund dieses axialen Zuges wird das Rohr 3 gelängt, hierdurch geht die ihm verliehene Welligkeit mehr oder weniger
vollständig verloren.
Nachdem auch die linke Verschlußvorrichtung 5 entfernt wurde, durchläuft das Rohr 3 eine zweite Heizvorrichtung 7,
während einer Zeitspanne von drei Minuten wird es auf eine Temperatur von dreihundert Grad Celsius gebracht. Auf Grund
dieses Aufheizens gewinnt das Rohr 3 seine längsprofilierte
Form wieder, die ihm während des Verfahrensschrittes einer Formgebung im heißen Zustand und unter Druck (Figur 5) verliehen
wurde, dies erfolgt auf Grund der plastischen Formgedächtniseigenschaften
des PTFE. Das Rohr wird daraufhin auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Das erhaltene Rohr hat
einen Innendurchmesser von 10,5 Millimetern mit Wellen eines Durchmessers von 14,8 Millimeter. Die Wandstärke des
Rohrs 3 variiert zwischen 0,5 und 0,65 Millimeter, der Gang der Wellen liegt bei vier Millimeter.
Abkühlungs- und Heizversuche für das so gefertigte Rohr 3 im Temperaturbereich zwischen minus dreißig Grad Celsius
und plus 260 Grad Celsius haben gezeigt, daß, wenn nach jedem Temperaturschritt das Rohr 3 auf die Umgebungstemperatur
zurückgebracht wird, eine hervorragende thermische Stabilität des erhaltenen Rohres erreicht wird, dieses bewahrt
vollständig die ihm verliehene, gewählte Form.
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Wenn auch die Erfindung im Hinblick auf ein spezielles Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, ist doch zu verstehen, daß sie hierdurch nicht eingeschränkt ist und verschiedene
Varianten und Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Insbesondere ist die Anwendung der Erfindung nicht auf den Kunststoff PTFE beschränkt, vielmehr kann sie mit anderen
Kunststoffen ausgeführt werden, die plastische Gedächtniseigenschaften
aufweisen.
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- Leerseite -
Claims (7)
- AnsprücheL .5 Verfahren zur Herstellung von profilierten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (3) aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften im heißen Zustand aufweist, auf eine etwas oberhalb des Plastifxzierungspunktes liegende Temperatur erhitzt wird, daß dieses Rohr (3) in eine Form (1, 2) eingelegt wird, deren Innenprofil im wesentlichen das gewünschte Außenprofil des Fertigproduktes hat, daß man auf das in der Form (1, 2) gehaltene Rohr (3) einen Innendruck einwirken läßt, um es gegen die Innenwand der Form (1, 2) anzulegen, so daß es deren Profilform annimmt, daß man unter Beibehaltung des Innendrucks das in der Form (1, 2) befindliche Rohr (3) abkühlt, daß man das Rohr (3) entnimmt und es auf eine Temperatur oberhalb des Plastifizierungspunktes erhitzt, um das Rohr (3) auf Grund der plastischen Gedächtniseigenschaften in seine profilierte Form, die ihm zuvor in der Form (1, 2) verliehen wurde, zurückzubringen.
- 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nicht demontierbare Form (1, 2) mit einem rohrförmigen Körper (1), dessen Innenwand ein Profil aufweist, das dem Profil ähnlich ist, das man dem Rohr mitgeben möchte, und mit zwei endseitigen Flanschen (2), die jeweils mit einer endseitigen Verschlußvorrichtung (5, 6) verbindbar sind, daß jede dieser Verschlußvorrichtungen (5, 6) Mittel für eine Einspannung des zu formenden, in der Form (1, 2) befindlichen Rohres (3) hat, und daß mindestens eine der Verschlußvorrichtungen (5 bzw. 6) Mittel (Durchlaß 14) für eine innere Druckbeaufschlagung des in der Form (1, 2) befindlichen Rohres (3) aufweist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (1) der Form (1, 2) ein metallischer Mantel, insbesondere aus nicht rostendem Stahl, ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (1) ein Wellenprofil aus zum Beispiel schraubenlinienförmigen oder parallelen Wellen aufweist.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verschlußvorrichtung (5, 6) ein äußeres Gehäuse (7, 8) aufweist, das mit einer Verriegelungseinrichtung (9) für den zugehörigen Flansch (2) der Form (1, 2) versehen ist und eine innere Ausnehmung (13) von vorzugsweise Kegelstumpfform aufweist, in die ein Ansatzstück (10, 11) entsprechender Form eingesetzt werden kann, wodurch je-weils ein Endbereich (4) des Rohres (3) zwischen einem Ansatzstück (10 bzw. 11) und dem Gehäuse (7 bzw. 8) der Verschlußvorrichtung (5, 6) eingespannt wird, und daß mindestens ein Ansatzstück (10 bzw. 11) einen Durchlaß (14) aufweist, der mit einer Quelle für eine Druckflüssigkeit verbindbar ist.
- 6. Profiliertes Rohr aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Grund des Prozesses nach Anspruch 1 gefertigt ist und eine Dimensionsstabilität bis zur Plastifizierungstemperatur aufweist.
- 7. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Polytetrafluoräthylen gefertigt ist.
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