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Mehrschichtige Rohrformstücke aus gesintertem Kunststoff und Verfahren zu ihrer Herstellung
Gegenstand der Erfindung sind mehrschichtige Rohrformstücke aus mehreren gesinterten Kunststoffschichten, insbesondere für Abflussleitungen, und ein Verfahren zur Herstellung der Formstücke.
Es ist bekannt, Rohrformstücke für Abflussleitungen aus einheitlichen Stoffen, aus Legierungen und aus Mischungen, z. B. aus Eisen, Stahl, Zement, keramischen Stoffen und Kunststoffen. herzustellen. Weiter ist bekannt, Abflussrohre aus Stahl, z. B. durch Emaillieren, Gummieren oder Plattieren, mit einer schützenden Schicht zu versehen oder diese Rohre durch Auskleiden mit keramischen Stoffen, mit Graphitsteinen, mit Sonderstahlplatten oder mit Kunststoffen widerstandsfähiger zu machen.
Bei der Abführung industrieller Abwässer besonders in der chemischen Industrie gibt es jedoch Fälle, bei denen diese bekannten Formstücke den auftretenden Aggressionen nicht gewachsen sind oder bei denen die Verwendung an sich geeigneter Arten von Formstücken aus wirtschaftlichen Gründen ausscheidet. Auch die nach dem an sich bekannten Sinterverfahren aus Kunststoff hergestellten Formstücke sind in vielen Fällen nicht in der Lage, den vielfältigen gleichzeitigen chemischen und physikalischen Beanspruchungen zu widerstehen. So sind manche Kunststoffe, z. B. Polyäthylen, zwar in weiten Grenzen temperaturbeständig, sie sind auch genügend fest gegen saure oder alkalische Beanspruchungen sowie gegen verdünnte Lösungsmittel, haben aber die Eigenschaften, gasdurchlässig, brennbar und gegen UV-Bestrahlungen anfällig zu sein.
Andere Kunststoffe, z. B. Polyvinylchlorid, wiederum sind gegen Chemikalien und Wärmeeinwirkung weniger, widerstandsfähig und weisen eine geringere mechanische Festigkeit auf, sie haben aber die Eigenschaften, gasundurchlässig, unbrennbar und bestrahlungsbeständig zu sein.
Es wurde nun gefunden, dass mehrschichtige Rohrformstücke aus gesintertem Kunststoff, oei welchen die Rohrwand aus übereinanderliegenden Schichten aus verschiedenen sich in ihren chemischen oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Kunststoffen besteht, insbesondere für Abflussleitungen, den extremen und vielfältigen Beanspruchungen durch industrielle Abwässer, insbesondere durch Abwässer chemischer Fabriken, widerstehen, wenn erfindungsgemäss die Rohrformstücke aus drei nacheinander von innen nach aussen fortschreitend selbständig aufgesinterten Schichten hergestellt sind, wobei die beiden aussenliegenden Schichten aus verschiedenen Kunststoffen bestehen und die mittlere,
die beiden Aussenschichten fest miteinander verbindende Schichte aus einer Mischung der für die beiden Aussenschichten verwendeten Kunststoffe gebildet ist. Ein Rohrformstück, dessen Wandung gemäss der vorliegenden Erfindung eine dem Rohrinnern zugekehrte Schichte aus einem Kunststoff aufweist, der sich von dem Kunststoff, aus dem die nach aussen gekehrte Schichte besteht, zum mindesten in einem Teil seiner chemi- schen und/oder physikalischen Eigenschaften erheblich unterscheidet und bei dem die verbindende mittlere Schichte der Wandung aus einer Mischung der beiden Kunststoffe besteht, kann bei entsprechender Auswahl der Kunststoffe fast allen vorkommenden Beanspruchungsfällen gerecht werden.
Ein Rohrformstück, bei dem z. B. die dem Rohrinnern zugekehrte Schichte der Wandung aus Hartpoly- äthylen, die nach aussen gekehrte Schichte aus Polyvinylchlorid und die mittlere verbindende Schichte in einer Mischung aus gleichen Teilen des Polyäthylens und des Polyvinylchlorids besteht, verbindet die gute Chemikalienfestigkeit und mechanische Festigkeit des Polyäthylens mit der Gasundurchlässigkeit, Feuersicherheit und Bestrahlungsfestigkeit des Polyvinylchlorids. Durch die mittlere, aus der Kunststoff-
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mischung gesinterte Schichte ist eine haltbare Verbindung der äusseren mit der inneren Schichte gesichert
Bei dickwandigeren Rohrformstücken können die einzelnen Schichten ihrerseits aus mehreren selbständigen, nacheinander aufgesinterten. Lagen bestehen. Auch die mittlere Schichte kann mehrere Lagen aufweisen.
Dabei ist es vorteilhaft für die Verbindung mit der inneren und äusseren Schichte, wenn sich die einzelnen selbständigen Lagen der mittleren Schichte untereinander im Mischungsverhältnis der verwendeten Kunststoffe unterscheiden. Von zwei Lagen kann die eine ein Mischungsverhältnis 1 : 2 und die andere ein Verhältnis 2 : 1 besitzen.
Die äussere Schichte der Rohrformstücke kann mit besonderen Vorteilen für die spätere Verlegung aus einem klebefähigen Kunststoff bestehen. Die Verbindung der Formstücke untereinander oder mit Leitungsteilen kann dann in einfachster Weise durch überschiebbare Klebemuffen erfolgen. Formstücke mit angeformten Muffen, deren innere Schichte nicht klebefähig ist, können auf der Innenseite der Muffe zusatz- lich eine nach innen gekehrte Schichte aus dem Kunststoff der äusseren Schichte aufweisen.
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Lagen der Schichten sind darin mit 4 bezeichnet.
Als Beispiel für das Rohrformstück ist in Fig. 1 ein Muffenrohrabzweigstück dargestellt. Die eine der Muffen 5 ist zusätzlich mit einer Schichte 6 auf der Innenseite der Muffe versehen. Die Schichte 6 ist aus einem klebefähigen Kunststoff, der beispielsweise dem Kunststoff entspricht, aus dem die äussere Schichte 2 der Wandung besteht. Auf die Muffen 5 kann, wenn die äussere Schichte 2 der Wandung des Formstückes aus einem klebefähigenKunststoff besteht, auch verzichtet werden. Alle freien Enden können dann wie das Ende 8 glatt ausgebildet sein. Die Verbindung mit andern Leitungsteilen kann in diesen Fällen in bekannter Weise mittels einer Klebemuffe 7 durchgeführt werden.
Zur Herstellung der Rohrformstücke verfährt man mit Vorteil nach dem an sich bekannten Sinterverfahren, man verwendet jedoch gemäss der Erfindung zum Sintern der dem Rohrinnern zugekehrten Schichte ein Pulver aus einem Kunststoff, der sich zum mindesten in einem Teil seiner physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von dem Kunststoff erheblich unterscheidet, der zum Sintern der äusseren Schichte verwendet wird, und benutzt zum Sintern der mittleren verbindenden Schichte Mischungen der beiden Kunststoffe.
Gemäss vorliegender Erfindung besteht das Verfahren zur Herstellung der Rohrformstücke darin, dass die erste Schichte auf dieAussens ite eines erhitzten Kernes oder auf die Innenseite einer erhitzten Hohlform unter Ausnutzung der im Kern oder in der Form gespeicherten Wärme gesintert wird und die weiteren Schichten durch wiederholtes Erhitzen, Aufbringen des Kunststoffpulvers und Sintern hierauf aufgebaut werden. Zweckmässig erfolgt der Aufbau der ersten Schichte auf derAussenseite einer über den Kern gezogenen Hülse aus Metall oder keramischem Material oder auf der Innenseite einer in die Fern t gelegten Hülse.
Es ist zweckmässig, hiezu eine Form oder einen Kern von hohem Wasserwert, z. B. eine Metallform, zu verwenden. Es können aber auch Formen oder Kerne aus keramischen Stoffen, z. B. aus Ton oder aus Zement oder Gips, benutzt werden, vorausgesetzt, dass das Wärmespeichervermögen glOR genug ist, den Wärmebedarf zur Sinterung der ersten Schichte oder Lage zu decken, ohne dass eine Schädigung 10.
Grundstoffes durch zu hohe Temperaturen eintritt. Weiterhin ist zweckmässig, Form und Kern aus zwei oder mehreren Teilen zu fertigen, damit sie nach dem Erkalten leicht von dem Formstück getrennt werden können. Bei der Herstellung kann Zeit gespart werden, wenn man die Formstücke nicht auf einen Kern oder in einer Form direkt aufbaut, sondern eine geteilte Hülse verwendet, die satt über den Kern oder in die Form eingelegt ist. Kern oder Form können dann schon vor dem Erkalten abgenommen und für die Herstellung des nächsten Rohrformstückes durch Erwärmen vorbereitet werden.
Zum ersten Erwärmen der Form oder des Kernes kann man Öfen bekannter Bauart benutzen, man kann die Formen oder Kerne aber auch mit Heizeinrichtungen versehen und sie z. B. elektrisch oder mittels Luft oder eines andern Wärmeträgers beheizen. Die nach dem Aufbringen der ersten Schichte oder Lage erforderliche Wärmezufuhr zum Sintern der zweiten und nächsten Lagen oder Schichten kann in einem Ofen oder mittels Strahlungsheizkörper oder auch durch Anblasen mit erwärmter Luft erfolgen.
Flexible Hohlkörper, insbesondere Rohre oder Schläuche, bei denen die Rohrwände aus abwechselnden Zonen von Materialien verschiedener technologischer Eigenschaften gebildet sind und bei denen der Hohlkörper aus wenigstens zwei Schichten aufgebaut ist, deren jede aus abwechselnden Zonen von Materialien verschiedener Härte bzw. Elastitzität besteht, sind bekannt.
Derartige Schläuche oder Rohre unterscheiden sich von jenen gemäss der vorliegenden Erfindung insbesondere dadurch, dass sie keine Mittelschichte enthalten, die ein Gemisch der beiden äusseren Kunststoffkomponenten enthält.
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Ferner ist ein aus mehreren Schichten aufgebauter säurebeständiger Druck-und Saugschlauch bekannt, dessen Hauptmerkmal die Versteifung des säurebeständigen elastischen Kunststoffschlauches durch eine Polyvinylchloridwendel bildet, die frei auf der Innenwandung des Schlauches liegt oder in die Schlauchwandung eingebettet ist und der sich somit grundlegend von den erfindungsgemässen Rohren un- terscheidet.
Weiters ist auch noch ein aus drei Kunststoffschichten bestehendes Mehrschichtrohr bekannt, bei dem die mittlere Schichte aus dem Kunststoff der inneren Schichte mit einem relativ hohen Gehalt an Weichmachern besteht. Das zur Herstellung solcher Mehrschichtrohre angewandte Verfahren kann jedoch nur mit grossen Schwierigkeiten durchgeführt werden.
Beispiel : Für die Abflussleitung eines chemischen Betriebes, aus dem wechselweise saure, alkalische und lösungsmittelhaltige Abwässer anfallen, sollen mehrschichtige Rohrformstücke aus Kunststoffen im Sinterverfahren hergestellt werden. Die Formstücke sollen eine ausreichende Festigkeit gegen mechanische Beanspruchung und gegen Temperatl1reinwirkung bis 1000 aufweisen.
Man wählt für die innere. Schichteder ? ormstücke Hartpolyäthylen, für die äussere Polyvinylchlorid und für die mittlere Schichte eine Mischung von Hartpolyäthylen und Polyvinylchlorid im Verhältnis 1 : 1.
Ein Kern aus Aluminium, der den Innenabmessungen des fertigen Rohrformstückes entspricht, wird in einem Wärmeschrank auf 2000 erwärmt und dann in das Hartpolyäthylenpulver getaucht. Auf dem Kern sintert sich eine Schichte von 0, 5 mm Stärke an. Der Kern mit der aufgetragenen Schichte wird nochmals in den Wärmeschrank gegeben und dann erneut in das Kunststoffpulver getaucht. Dabei wird die Schichte aus Polyäthylen auf 0, 8 mm verstärkt. In gleicher Weise werden nun eine Schichte aus der Kunststoffmischung von 0, 3 mm und dann die äussere Schichte in zwei Lagen von je 0, 3 mm aus Polyvinylchlorid aufgetragen.
Man erhält nach dem Abkühlen und Herausnehmen des Kernes ein Rohrformstück von 1, 7mm Wandstärke, das gegen verdünnte Lösungsmittel, gegen saure und alkalische Beanspruchung, gegen UV-Bestrahlung, gegen die zu erwartende mechanische Beanspruchung und gegen die auftretenden Temperaturen ausreichend widerstandsfähig ist.
Nach der in diesem Beispiel beschriebenen Verfahrensvariante können Rohrformstücke der gebräuchlichen Typen und Nennweiten in den verschiedensten Wandstärken hergestellt werden. Wo bei anders gelagerter Beanspruchung andere Kunststoffe gewählt werden können oder müssen, ist es erforderlich, bei der Auswahl der Kunststoffe auf thermische Beständigkeit zu achten und weiter nur Stoffe zu verarbeiten, deren Schmelzpunkte nahe beieinanderliegen. Gegebenenfalls kann man in bekannter Weise durch Zugabe von Stabilisatoren für eine zum Sintern ausreichende thermische Beständigkeit des einen oder beider Kunststoffe sorgen. Weiterhin kann man, falls erforderlich, die Sintertemperatur durch hiezu bekannte Zuschlagsstoffe in gewissen Grenzen einstellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrschichtige Rohrformstücke aus gesintertem Kunststoff, bei welchen die Rohrwand aus übereinanderliegenden Schichten aus verschiedenen sich in ihren chemischen oder physikalischen Eigenschaften unterscheidenden Kunststoffen besteht, insbesondere für Abflussleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus drei nacheinander von innen nach aussen fortschreitend selbständig aufgesinterten Schichten (1, 3 und 2) hergestellt sind, wobei die beiden aussenliegenden Schichten (1 und 2) aus verschiedenen Kunststoffen bestehen und die mittlere, die beiden Aussenschichten (1 und 2) fest miteinander verbindende Schichte (3) aus einer Mischung der für die beiden Aussenschichten verwendeten Kunststoffe gebildet ist.