DE4323838A1 - Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen LeitungsrohresInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
mehrschichtigen Leitungsrohres nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Aus der EP 0 154 931 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Kunststoff-Metall-Kunststoff-Verbundrohres bekannt, bei
welchem ein inneres Kunststoffrohr durch Extrusion erzeugt und
darüber ein metallisches Rohr geformt wird, auf welches
anschließend eine äußere Kunststoffschicht extrudiert wird.
Das metallische Rohr wird aus einem längseinlaufenden
Metallband durch Formen des Metallbandes zu einem Schlitzrohr
und Verschweißen der Naht hergestellt. Dabei ist der
Durchmesser des Schlitzrohres größer als der Außendurchmesser
des Innenrohres, um eine Beschädigung des Innenrohres durch
die Schweißenergie zu verhindern. Der Durchmesser des
geschweißten Rohres wird anschließend ohne Streckung und ohne
Verlängerung durch Rollen-Kalibrieren auf den Durchmesser des
Innenrohres kalibriert. Um einen Verbund zwischen dem
Metallrohr und dem Innenrohr und dem Außenrohr herzustellen,
wird auf das Innenrohr vor der Metallbandumhüllung und auf das
geschweißte kalibrierte Metallrohr jeweils eine
Kleberbeschichtung aufextrudiert. Dieses Verfahren ist nicht
wirtschaftlich, da insgesamt vier Extruder (Innenrohr, 1.
Kleberbeschichtung, 2. Kleberbeschichtung und Außenrohr)
erforderlich sind.
Aus der DE 32 25 869 A1 ist es bekannt, ein Kunststoffrohr zu
extrudieren, und auf dieses Rohr ein längseinlaufendes
Metallband, welches beidseitig mit einer klebfähigen Schicht
versehen ist, derart aufzulegen, daß eine rohrförmig
geschlossene, auf dem Innenrohr aufliegende Metallschicht
entsteht. Anschließend wird ein Außenrohr aus Kunststoff auf
die Metallhülle extrudiert. Die Metallhülle wird entweder mit
überlappenden Längskanten geformt, die miteinander verklebt
werden, oder die Längskanten werden stegartig radial nach
außen gebogen und an ihren Stirnseiten miteinander
verschweißt. Der radial nach außen weisende Steg wird nach dem
Schweißen auf den Rohrumfang heruntergeformt.
Das Überlapptverkleben ergibt insbesondere bei Temperaturen
über 100°C und Druckwechseln keine gasdichte Naht. Das
Verschweißen der Stirnkanten erfordert einen hohen Aufwand an
Formwerkzeugen und Führungsanordnungen, um eine exakte
Schweißnaht zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
daß sowohl die Überlapptnaht als auch insbesondere der auf den
Rohrumfang aufgelegte Steg nicht von dem Außenrohr abdruckfrei
überdeckt werden können.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das
eingangs erwähnte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das
Verfahren weniger störanfällig und kostengünstiger ist und zu
einem ansehnlicheren Produkt mit einer höheren Druckfestigkeit
führt.
Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1
Erfaßte gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in
den Unteransprüchen erfaßt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß
die Metallhülle zusammen mit den für die Verklebung benötigten
beidseitigen Beschichtungen in einem Arbeitsgang auf das
Innenrohr aufgebracht wird. Da bei der Erfindung gegenüber dem
bekannten Stand der Technik auf das Rollen-Kalibrieren
verzichtet wird, statt dessen die Metallhülle auf das
Innenrohr heruntergezogen wird, kann eine Metallfolie, d. h.
eine Metallhülle mit einer sehr geringen Wanddicke verwendet
werden. Eine Stabilisierung der dünnen Metallfolie erfolgt
durch die Beschichtung mit Kunststoff. Wenn mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen Leitungsrohre
hergestellt werden sollen, bei denen die Metallhülle als
Diffusionssperre dient und schwerpunktmäßig nicht als
Armierung, ist die Verwendung einer Metallfolie als
Metallhülle möglich und sinnvoll. Dadurch wird das
Leitungsrohr wesentlich biegbarer. Soll die Metallhülle als
Armierung verwendet werden, muß notgedrungen eine größere
Wanddicke gewählt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil
wird darin gesehen, daß infolge der Kunststoffbeschichtung die
Metallhülle durch einen Ziehvorgang auf das Innenrohr
heruntergezogen werden kann. Ein Anfressen der Metallfolie an
das Ziehwerkzeug ist nicht zu befürchten.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 und 2
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leitungsrohres, bei
dem die jeweils äußeren Schichten gegenüber den
darunterliegenden Schichten abgesetzt sind. Das Innenrohr 1
besteht aus Polyethylen, welches vorzugsweise vernetzt ist.
Als Vernetzungsverfahren wird die sogenannte Silanvernetzung
bevorzugt, die eine vollständige Vernetzung nach
Fertigstellung des Leitungsrohres ermöglicht. Das Innenrohr 1
ist umgeben von einer Metallhülle 2, vorzugsweise aus
Aluminium, die eine beidseitige Copolymerbeschichtung 2a und
2b aufweist. Die Metallhülle 2 liegt fest auf dem Innenrohr 1
auf und ist mit diesem durch die Copolymerschicht 2a
ganzflächig verklebt. Die Metallhülle 2 ist durch Längsformen
eines beidseitig copolymerbeschichteten Metallbandes und
Verschweißen der Längsnaht 2c hergestellt. Die Metallhülle 2
ist von einem Außenmantel 3 aus Polyethylen umgeben, der mit
der Metallhülle 2 über die Copolymerschicht 2b ganzflächig
verklebt ist.
Die Abmessungen des Leitungsrohres können z. B. wie folgt sein:
In der Fig. 2 ist eine seitliche Ansicht einer
Fertigungsstraße schematisch dargestellt, auf welcher das
erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft ausgeführt
werden kann.
Das Innenrohr 1, welches entweder von einer nicht
dargestellten Vorratsspule oder direkt aus einem ebenfalls
nicht dargestellten Extruder kommt, wird von dem
kontinuierlich von einer Vorratsspule 4 abgezogenen Metallband
2, welches beidseitige Copolymerbeschichtungen 2a und 2b
aufweist, umhüllt. Hierzu dienen nicht dargestellte an sich
bekannte Formwerkzeuge. Bei der Formung des Metallbandes zu
einem Rohr mit stumpf aneinanderliegenden Bandkanten ist
darauf zu achten, daß zwischen dem Innenrohr 1 und dem
Längsschlitz ein Spalt verbleibt, damit eine Beschädigung des
Innenrohres 1 beim Verschweißen des Längsschlitzes vermieden
wird. Das Schlitzrohr 5 wird mittels einer
Laserschweißeinrichtung 6 verschweißt, wobei die dabei
entstehenden Gase bzw. Dämpfe abgesaugt werden. Der von dem
Laserstrahl beeinflußte Bereich der Bandkanten ist so schmal,
daß die Copolymerschichten 2a und 2b nur über einen sehr
begrenzten Bereich von dem Laserstrahl zerstört werden.
Nach der Verschweißung wird das Rohr 5 durch eine Matrize 7
gezogen, in welcher das Rohr 5 stramm auf das Innenrohr 1
heruntergeformt wird. Mittels einer
Hochfrequenzheizeinrichtung 8 kann das Rohr 5 erhitzt werden,
so daß die innenliegende Copolymerschicht 2a schmilzt, und
sich ein Klebeverbund zwischen Innenrohr 1 und Metallhülle 2
ergibt. Gleichzeitig werden die durch den Laserstrahl
beeinflußten Bereiche wieder mit Copolymer aufgefüllt. Nach
dem Erkalten greift eine Abzugsvorrichtung 9, z. B. ein
sogenannter Spannzangenabzug oder ein Bandabzug an dem Rohr
an.
Ein Extruder 10 erzeugt auf dem Rohr das Außenrohr 3 aus
Polyethylen. Das Außenrohr 3 verklebt dabei aufgrund der hohen
Extrusionstemperatur mit der Copolymerschicht 2b. Das fertige
Verbundrohr 11 kann dann zu Ringen oder auf Kabeltrommeln
gewickelt bzw. zu Stangen bestimmter Länge geschnitten werden.
Für manche Anwendungsfälle, insbesondere bei einer
dünnwandigen Metallhülle 2, ist die Erwärmung bei der
Extrusion des Außenrohres 3 so groß, daß eine Durchwärmung bis
zur Copolymerschicht 2a erfolgt. In diesem Fall kann auf eine
Erwärmung mit der Hochfrequenzheizeinrichtung 8 verzichtet
werden.
Sollte der "Selbstheileffekt" für die durch den Laser
beschädigten Copolymerschichten 2a und 2b bei der Erwärmung
durch die Einrichtung 8 und/oder die Extrusionswärme im
Extruder 10 nicht ausreichend sein, damit eine vollständige
Verklebung zwischen der Metallhülle 2 mit dem Innenrohr 1 und
dem Außenrohr 3 erhalten wird, kann mit dem Innenrohr 1 ein
nicht dargestellten Copolymerstreifen unterhalb der
Schweißnaht eingefahren werden, der bei der Herstellung der
Klebeverbindung Innenrohr/Metallhülle 2 sich mit der
Copolymerschicht 2a verbindet. In gleicher Weise kann auf die
Schweißnaht ein nicht dargestellter Copolymerstreifen
aufgelegt werden, der bei der Extrusion des Außenrohres 3 mit
der Copolymerschicht 2b verschmilzt.
Das Innenrohr 1 ist, wenn eine Silanvernetzung vorgenommen
wird, bereits etwas anvernetzt, insbesondere an der äußeren
Oberfläche. Damit eine einwandfreie Verklebung mit dem Band 2,
2a, 2b erfolgen kann, ist es von Vorteil die Oberfläche vor
der Umhüllung mit dem Band 2, 2a, 2b zu aktivieren.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen
Leitungsrohres, bei dem ein Innenrohr aus Kunststoff
extrudiert wird, um das Innenrohr ein längseinlaufendes
Metallband zu einem Schlitzrohr mit einem größeren
Durchmesser als das Innenrohr derart geformt wird, daß
zwischen dem Innenrohr und dem Schlitzrohr im Bereich des
Längsschlitzes ein Spalt verbleibt, daß das Schlitzrohr
mittels einer Laserschweißeinrichtung verschweißt wird,
daß das geschweißte Metallrohr auf das Innenrohr
heruntergeformt wird und daß auf das geschweißte
Metallrohr ein Außenrohr aus Kunststoff extrudiert wird,
bei welchem das Metallrohr sowohl mit dem Innenrohr als
auch mit dem Außenrohr verklebt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Innenrohr von einem beidseitig
mit einem Copolymer beschichteten Metallband umgeben
wird, und daß die Verklebung des geschweißten
Metallrohres mit dem Innenrohr und dem Außenrohr über die
Copolymerschichten durch die Extrusionswärme des
Außenrohres erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die im Bereich der Schweißnaht zerstörte
Copolymerbeschichtung nach dem Schweißen durch die
Extrusionswärme des Außenrohres repariert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Innenrohr ein Streifen aus Copolymerfolie
derart zugeführt wird, daß er unterhalb der Schweißnaht
zu liegen kommt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß vor oder nach dem Herunterziehen des
Metallrohres ein Streifen einer Copolymerfolie über die
Schweißnaht gelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Streifen auf die noch warme Schweißnaht aufgeklebt
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Copolymer in Pulverform auf die
Schweißnaht aufgebracht und das Copolymerpulver bei der
Extrusion des Außenmantels aufgeschmolzen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Innenrohr vernetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberfläche des Innenrohres vor der Umhüllung mit dem
Metallband aktiviert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das geschweißte Metallrohr durch
Ziehen durch eine Matrize auf das Innenrohr
heruntergeformt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das geschweißte Metallrohr mit einem
Türkenkopf auf das Innenrohr geformt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metallrohr unmittelbar vor dem
Extruder in kontinuierlichem Durchlauf auf mindestens
180-200° erwärmt wird.
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DE4323838A Expired - Fee Related DE4323838B4 (de) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres |
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