BE1019794A5 - Werkwijze ter vervaardiging van drukbestendige gas en/of vloeistofdichte recipienten. - Google Patents

Description

TITEL : Werkwijze ter vervaardiging van drukbestendige gas en/of vloeistofdichte recipiënten. SITUERING VAN DE UITVINDING

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter vervaardiging van drukbestendige gas en/of vloeistofdichte recipiënten. Volgens de werkwijze volgens de uitvinding kunnen zulke recipiënten vervaardigd worden waarbij ze volledig uit opeenvolgend aangebrachte lagen van thermoplastisch materiaal bestaan. De volgens deze werkwijze vervaardigde drukvaten kunnen industriëel toegepast worden in de fabricage van bijvoorbeeld brandblussers of gasflessen.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Meestal worden recipiënten voor het opslaan van vloeistoffen en/of gassen, voornamelijk wanneer deze aan een hoge interne druk dienen te weerstaan, uit metaal vervaardigd.

Een voorbeeld hiervan zijn drukvaten zoals gebruikt in brandblussers of gasflessen.

Dit zijn recipiënten, die bestaan uit een stalen omhulsel, meestal in de vorm van een cilinder, dat aan één uiteinde een stalen nekstuk of fitting omvat. Bij toepassing als gasfles wordt het materiaal in zulk drukvat van de buitenwereld afgescheiden door een stop, die op de fitting geschroefd wordt.

In geval van toepassing als brandblusser, wordt het drukvat gekoppeld aan een mondstuk waarbij in geval van nood, via een op het mondstuk voorziene hendel, de inhoud van de brandblusser op de plaats van het onheil, meestal een brand, geledigd wordt.

Een eerste nadeel van dergelijke recipiënten in staal of metaal is het gewicht.

Dit nadeel is van cruciaal belang in het geval van grotere recipiënten, bijvoorbeeld brandblussers die meer dan 10 kg materiaal dienen te bevatten.

Door hun gewicht worden dergelijke grote en zware recipiënten moeilijk te behandelen of te gebruiken in de praktijk.

Dit is in het bijzonder het geval omdat dergelijke apparaten enkel in noodsituaties dienen gebruikt, waar het gewicht, en bijgevolg het gebruiksgemak een cruciale rol spelen.

Een tweede nadeel van dergelijke stalen recipiënten is hun hoge prijs, direct gevolg van de hoge kostprijs voor hun vervaardiging.

Een derde nadeel is roestvorming. Dit treedt op, bijvoorbeeld in het geval van brandblussers, als gevolg van interactie tussen het metalen omhulsel en de inhoud van de brandblusser. Het treedt bijgevolg op aan de binnenkant van de brandblusser en is dus van buitenaf niet merkbaar. Dit probleem stelt zich in het bijzonder bij brandblussers die voor vele toepassingen gevuld worden met een bijzonder agressief blusmiddel, bijvoorbeeld een schuimblusmiddel. Bij vergevorderde roestvorming kan de binnenkant zodanig aangevreten worden dat de brandblusser bij gebruik, en de ermee horende drukvorming, in de handen van de gebruiker ontploft.

WO 01/14212 A2 gepubliceerd op 1 maart 2001, beschrijft deze problematiek en geeft een oplossing voor dit probleem. De voorgestelde oplossing bestaat erin om binnenin het metalen drukvat een tweede, binnenste container aan te brengen bestaande uit een thermoplastisch synthetisch materiaal. Als voorbeeld wordt beschreven hoe binnen de metalen tank via blow-moulding een pre-form or pre-product bestaande uit polyethylene terephthalate aangebracht wordt. Men verkrijgt op deze wijze een tweelagig materiaal, waarbij de binnenste synthetische laag een effectieve bescherming biedt tegen corrosie door een mogelijk agressief brandblusmiddel, en de buitenste metalen container de effectieve sterkte geeft aan het gehele drukvat. Bij toepassing van de blow-moulding techniek fungeert de metalen container in feite als buitenste mechanische mal of matrijs. Om de lucht tussen de synthetische pre-form en de metalen container tijdens deze blow-moulding techniek te laten ontsnappen, dient de metalen container voorzien te worden van lucht-verwijderingskanalen, die de binnenste ruimte verbinden met de buiten vrije atmosfeer.

Dit vermindert natuurlijk in wezenlijke mate de sterkte van de metalen container, en maakt deze werkwijze in de praktijk quasi-onbruikbaar. Eén van de essentiële vereisten van een brandblusser is immers dat het drukvat ervan het drijfgas gedurende lange tijd op een hoge druk kan bewaren. Daartoe is mechanische sterkte een wezenlijke vereiste, wat tenietgedaan wordt door de aanwezigheid van dergelijke luchtkanalen.

Niettemin wordt deze oplossing als voordelig aanzien ten opzichte van eerdere in de stand van techniek beschreven werkwijzen, waarbij de metalen tank aan de binnenzijde beschermd wordt door een bekleding bestaande uit ofwel een thermoplastich synthetisch poeder, een phenol-formaldehyde vernis, of een multicomponent synthetische resin.

Een laatste nadeel van de klassieke metalen brandblussers is dat ze onder bepaalde omstandigheden een groot gevaar inhouden, met name dat ze een potentiële bom zijn. Dit doet zich bijvoorbeeld voor wanneer er een brand ontstaat en ze ongebruikt in, of in de nabijheid van, een brandend lokaal voorhanden blijven.

Door de met de brand gepaard gaande hitte kunnen ze in extreme omstandigheden exploderen, met alle schadelijke effecten tot gevolg bijvoorbeeld voor reddingsdiensten zoals brandweermannen.

Dit laatste nadeel vermindert naarmate de wanden van de brandblusser dikker en dus steviger uitgevoerd worden. De handelbaarheid van de brandblusser vermindert dan echter evenredig wegens het toegenomen gewicht, zodat in de praktijk dit risico blijft bestaan.

Omwille van de bovenvermelde nadelen is het aangewezen dergelijke recipiënten niet uit staal te vervaardigen, maar uit een gepaste kunststof.

Dit biedt niet alleen een voordeel op het vlak van gewicht, maar ook op het vlak van kostprijs in de fabricage. Bovendien, wanneer dergelijke kunststof-toestellen zich in een ongebruikte toestand in of in de nabijheid van een brand bevinden zullen ze gewoon smelten, en dus geen potentieel gevaar voor reddingswerkers inhouden.

Het is gekend om dergelijke kunststof recipiënten te vervaardigen, uit gas en/of vloeistofdichte materialen.

WO 2008/119147 Al, gepubliceerd op 9 oktober 2008, op naam van Delgado Junior, beschrijft bijvoorbeeld drukvaten voor gebruik in brandblussers, vervaardigd uit een éénlagig composiet materiaal bestaande uit polyamide, glasvezel en minerale elementen zoals bv calcium, aluminium,... naast andere elementen zoals bijvoorbeeld U.V. beschermingsadditieven. Er is echter geen werkwijze beschreven ter effectieve vervaardiging van zulke drukvaten.

Meestal worden gas en/of vloeistofdichte drukvaten echter uit meerlagige materialen vervaardigd.

De binnenste laag, meestal vervaardigd uit een thermoplastisch materiaal, dient als barrière laag, of als gas en/of vloeistof ondoorlatende laag. Hieromheen wordt een tweede, uitwendige laag aangebracht om het geheel de nodige sterkte te verlenen. Deze tweede laag bestaat doorgaans uit een thermoset materiaal, omwille van de hieronder aangegeven redenen.

Een gekende werkwijze bestaat er bijvoorbeeld in om in een uitwendige mal, die een fitting of nekstuk omvat, via rotationeel vormgeven, zogenaamd roto-molding, een wand uit een thermoplastisch materiaal aan te brengen.

Hierna wordt de uitwendige mal verwijderd, en wordt om de thermoplastische (binnen)wand dan een additionele wand aangebracht, welke bestaat uit een thermoset materiaal.

Een dergelijke roto-molding werkwijzç wordt bijvoorbeeld beschreven in het Frans octrooi nr. 1 520 457, verleend op 4 maart 1968. Dit octrooi beschrijft een werkwijze om de binnenzijde van recipiënten te voorzien van een continue laag uit een kunststof om bijvoorbeeld corrosie tegen te gaan, of om het recipiënt te versterken. Hiertoe wordt het rotationeel vormgeven of de roto-molding techniek toegepast die erin kan bestaan het te bekleden recipiënt op een apparaat te plaatsen die het recipiënt doet draaien om een centrale as. De kunststof wordt dan bijvoorbeeld in de vorm van een poeder ingebracht en via de draaibeweging van het te bekleden recipiënt en onder invloed van warmte wordt een continue ononderbroken kunststof laag op de binnenwand van het recipiënt aangebracht.

Na de vervaardiging van deze binnenwand dient dan een additionele of buitenwand aangebracht. Bij deze tweede productie stap zal de thermoplastische (binnen) wand als inwendige mal dienst doen.

; Het materiaal voor de buitenste wand kan aangebracht worden via verschillende op zich gekende technieken : bijvoorbeeld via wikkeling van vezels of draden, via aanbrengen van vooraf op maat gesneden vellen, door sproeien, of op enigerlei andere wijze. Als materiaal hiervoor wordt steeds een thermoset kunststof gekozen. Na het aanbrengen van dit materiaal op voormelde wijze, vindt een polymerisatie plaats.

) Het aanbrengen via wikkeling is één van de mogelijke werkwijzen. In dit geval dient de binnenste thermoplastische wand voldoende sterk te zijn om niet te vervormen bij het wikkelen van deze buitenste vezels. Het volstaat meestal een minimum dikte te respecteren, welke afhankelijk is van de grootte van het beoogde recipiënt. Hoe groter het recipiënt, hoe sterker de krachten die tijdens het wikkelen van de thermoset vezels op de binnenwand uitgeoefend > worden, en bijgevolg hoe dikker de binnenste thermoplastische wand dient te zijn.

Om het vervormen van de binnenste thermoplastische wand tijdens het aanbrengen van de thermoset-vezels van de buitenste wand te vermijden, kan men ook een gepaste tegendruk aanbrengen in de binnenste wand.

Nadat het materiaal van de buitenste wand via zulke vezel-wikkelmethode over de binnenste ) wand is aangebracht, dienen deze vezels onderling verbonden te worden. Dit gebeurt via een consolidatie stap. Om te vermijden dat tijdens deze stap de binnenste wand vervormt, en bijgevolg het ganse recipiënt vervormt, dient als materiaal voor de buitenste wand een thermoset kunststof gekozen te worden. Bij de keuze voor een dergelijk materiaal kan immers de consolidatie faze plaatsvinden door toepassing van koude polymerisatie.

5 Dus vermits de eerst vervaardigde binnenste thermoplastische wand als mal dient zowel tijdens het aanbrengen van het materiaal van deze tweede buitenste mantel, als tijdens de eropvolgende polymerisatie ervan, dient het materiaal van deze tweede mantel of laag noodzakelijkerwijs uit een thermoset materiaal te bestaan.

Zulke materialen kunnen immers koud gepolymeriseerd worden. De binnenste ) thermoplastische wand zal dan niet vervormen noch bij het aanbrengen van het thermoset materiaal van de tweede wand, noch bij de eropvolgende polymerisatiestap.

Een dubbelwandig kunststof materiaal bestaande enerzijds uit een binnenste laag bestaande uit een thermoplastisch materiaal, en anderzijds uit een buitenste laag bestaande uit een thermoset materiaal, heeft echter een aantal nadelen.

5

Een eerste nadeel is dat een thermoplastisch en een thermoset materiaal incompatiebel zijn met elkaar, en dus niet leiden tot één rigied sterk geheel.

In de meeste gevallen blijven de twee lagen naast elkaar bestaan, zonder dat ze met elkaar sterk interageren.

Een tweede nadeel is dat zulke materialen moeilijk of niet recycleerbaar zijn, juist omdat ze uit inherent incompatiebele materialen bestaan.

Er is bijgevolg sinds lang nood aan een werkwijze voor de productie van meerlagige vloeistof en/of gasdichte recipiënten voor de bewaring van vloeistoffen en/of gassen, die in hun geheel uit thermoplastisch materiaal bestaan.

In praktijk was dit echter tot nu toe ofwel niet mogelijk ofwel uiterst gecompliceerd.

In vele gevallen wordt het materiaal van de buitenste wand via wikkeling van vezels of draden aangebracht, die in een erop volgende stap onderling versmolten worden onder invloed van warmte.

Deze versmelting onder invloed van warmte heeft echter tot gevolg dat bij de toepassing van deze productiestap de binnenste thermoplastische wand die als mal dient, onder invloed van deze warmte eveneens verweekt en bijgevolg vervormt. Het uiteindelijk bekomen recipiënt is bijgevolg onbruikbaar, wegens twee oorzaken. Enerzijds heeft de binnenste thermoplastische laag ten gevolge van deze verweking en vervorming zijn barrière eigenschappen verloren, ten gevolge waarvan het recipiënt zijn gas en/of vloeistofondoorlatende eigenschappen eveneens verloren heeft en bijgevolg onbruikbaar wordt. Anderzijds is het uiteindelijke recipiënt vervormd, waardoor het in de meeste gevallen onbruikbaar wordt door de vorm alleen al.

In de stand van techniek zijn oplossingen hiervoor beschreven, die echter in de praktijk onbevredigend zijn, in het bijzonder voor de vervaardiging van kleinere recipiënten, zoals bijvoorbeeld drukvaten voor brandblussers.

Een techniek bestaat er bijvoorbeeld in om de binnenste thermoplastische wand van binnenuit te versterken met een oplosbare, opblaasbare, plaasteren of mechanisch demonteerbare mal.

Het Frans octrooi 2 173 837 vermeldt bijvoorbeeld op zijn pagina 1, lijn 8-9, het gebruik van opblaasbare interne mallen. Op het oppervlak hiervan kan dan een kunststoflaag aangebracht worden ter vervaardiging van een recipiënt.

US patent 3,220,910, verleend op 30 november 1965, beschrijft een voorbeeld van een plaasteren interne mal of matrijs die voor zulk doel kan gebruikt worden.

In de praktijk is dit echter, zeker voor kleinere recipiënten niet bruikbaar.

Bij het mechanisch verwijderen van zulke plaasteren mal, beschadigt men in de meeste gevallen de binnenste wand, waardoor het recipiënt achteraf niet meer vloeistof en/of gasdicht blijkt te zijn. Een dergelijke plaasteren mal is bovendien enkel geschikt voor éénmalig gebruik, zodat de fabricagekostprijs van het uiteindelijk vervaardigde recipiënt prohibitief duur wordt.

Het gebruik van een oplosbare mal brengt ook geen bevredigende oplossing. Ofwel is zulke werkwijze onbevredigend omdat steeds resten van de gedeeltelijk onopgeloste mal overblijven in het finale recipiënt, ofwel omdat zulke werkwijze duur en tijdrovend is. Het US octrooi 3, 508, 677 beschrijft een voorbeeld van zulke oplosbare mal, zie in het bijzonder de in dit octrooi ! geschetste figuur 2 die zulke oplosbare mal voorstelt.

Het werken met een interne mechanisch demonteerbare mal, vervaardigd uit metalen lamellen bijvoorbeeld, is eveneens een tijdrovende techniek, en bijgevolg duur. De moeilijkheden die gepaard gaan met het werken met zulke demonteerbare mal volgen voort uit het feit dat zulke i mal binnenin het recipiënt aanwezig is. Bovendien kan deze techniek enkel toegepast worden bij grotere recipiënten, of minstens bij recipiënten waarbij de opening van het nekstuk of de fitting voldoende groot is om de zich in het recipiënt bevindende metalen lamellen te demonteren en te verwijderen via de opening van deze fitting uit het recipiënt.

Het US octrooi 5, 266, 137 beschrijft een voorbeeld van zulke mechanische interne mal, die in I positie gehouden wordt door opblaasbare ‘ballonnen’. Maar zelfs in dit geval is het demonteren en verwijderen via de opening van de fitting van de metalen lamellen een omslachtige activiteit. Bovendien dient deze met de nodige omzichtigheid plaats te vinden om beschadiging van de binnenste thermoplastische wand te vermijden. De minste van zulke beschadiging leidt immers in de meeste gevallen tot een situatie waarbij het uiteindelijk vervaardigde recipiënt zijn gas i en/of vloeistofdichte eigenschap verloren heeft.

Het US octrooi 4,448,628 beschrijft eveneens het gebruik van zulke mechanisch demonteerbare mallen, en stelt dat deze kunnen aangewend worden voor de vervaardiging van grote holle vaten. Zulke vaten zijn bijvoorbeeld bruikbaar als opslagtanks of als vaten voor de opslag van brandstof bij ruimtetuigen, maar totaal ongeschikt voor de productie van kleinere drukvaten.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding om aan de bovengestelde problemen een bevredigende oplossing te bieden.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

)e huidige uitvinders hebben gevonden dat de hoger geschetste problemen verwonderlijk cunnen opgelost worden mits toepassing van de werkwijzen beschreven in de aangehechte conclusies.

Concreet omvat de werkwijze voor de vervaardiging van een drukbestendig gas en/of /loeistofdicht recipiënt volgens de uitvinding de volgende principiële stappen : aanbrengen van een demonteerbare uitwendige mal (11) omheen een nekstuk (10); - aanbrengen aan de binnenzijde van de mal (11) van thermoplastisch materiaal ter vervaardiging van een thermoplastische binnenwand (16); verwijderen van de uitwendige mal (11); vullen van de thermoplastische binnenwand (16) met een koelvloeistof (17); aanbrengen aan de buitenzijde van de thermoplastische wand van additioneel thermoplastisch materiaal ( 18); - consolidatie van het additioneel aangebrachte thermoplastisch materiaal (18); verwijderen van de koelvloeistof ( 17).

Volgens een voorkeuruitvoeringsvorm wordt de thermoplastische binnenwand (16) vervaardigd via rotationeel vormgeven (roto-molding) of via blaasvormgeven (blow-molding).

Het additioneel aangebrachte thermoplastisch materiaal (18) wordt bij voorkeur aangebracht via wikkeling, en bij voorkeur geconsolideerd onder invloed van warmte.

Het thermoplastisch materiaal omvat bij voorkeur polybutene-1 en het additioneel aangebrachte thermoplastisch materiaal omvat glasvezel versterkt polybutene-1.

De koelvloeistof kan bestaan uit water.

Bij voorkeur is het nekstuk (10) van het recipiënt uitgevoerd in metaal, en aan de buitenzijde van een schroefdraad voorzien. Het drukvat kan dan afgedicht worden met een stop (21), voorzien van een binnen-schroefverbinding welke operationeel verbonden wordt met de buitenschroefdraad van het metalen nekstuk van het recipiënt.

Tenslotte wordt bij voorkeur een dichting, mogelijk een rubberen afdichtingsring (20), geplaatst tussen de stop en het nekstuk van het recipiënt.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een werkwijze ter vervaardiging van een gas en/of vloeistofdicht recipiënt volgens de uitvinding.

Hierbij wordt verwezen naar de bijgaande schematische tekeningen. De bijgaande tekeningen en gedetailleerde beschrijving zoals hierna weergegeven, verwijzen naar algemene en voorkeursuitvoeringsvormen volgens de uitvinding.

De tekeningen en figuren zijn niet uitgevoerd volgens schaal. De dimensies en de onderlinge verhoudingen corresponderen niet noodzakelijk met actuele uitvoeringsvormen van de uitvinding. Sommige elementen zijn bewust uitvergroot ter verduidelijking van hun werking en/of onderlinge posities en/of voor illustratieve bedoelingen. Hoofdbedoeling van de figuren en tekeningen is de principiële werking van de uitvinding te beschrijven.

Overzicht van de bijgevoegde tekeningen

Figuur 1 geeft schematisch een vooraanzicht weer van een brandblusser.

Figuur 2 geeft schematisch een voorstelling weer van een dwarsdoorsnede van een brandblusser.

Figuur 3 geeft een detail weer van de koppeling tussen het drukvat en de mondstukinrichting van een brandblusser.

Figuur 4 geeft een detail weer van de mondstukinrichting van een brandblusser.

Figuur 5 geeft een voorstelling in perspectief van het drukvat van een brandblusser.

Figuur 6 geeft een voorstelling weer in vooraanzicht van een demonteerbare uitwendige mal en een fitting of nekstuk voor het vervaardigen van een thermoplastische binnenwand.

Figuur 7 geeft een voorstelling eveneçns van deze mal en fitting, maar in dwarsdoorsnede; Figuur 8 geeft een voorstelling weer van de thermoplastische binnenwand,gevuld met de koelvloeistof;

Figuur 9 geeft een voorstelling weer van de binnenwand, waarbij een gedeelte van het additionele thermoplastische materiaal via wikkeling is aangebracht;

Figuur 10 geeft een voorstelling weer van de binnenwand, na aanbrengen van het volledige additionele thermoplastische materiaal;

Figuur 11 geeft een voorstelling van het drukvat volgens de uitvinding, na consolidatie van het additioneel aangebrachte thermoplastische materiaal.

Figuur 12 stelt een detail voor van het drukvat vervaardigd volgens de werkwijze van de uitvinding voor gebruik als gasflesje.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Zoals hoger aangegeven, is de werkwijze volgens de uitvinding bijzonder geschikt voor de vervaardiging van gas en/of vloeistofdichte recipiënten die aan een hoge interne druk dienen te weerstaan. Zulke zogenaamde drukvaten vinden hun toepassing in bijvoorbeeld brandblussers of gasflessen. In de hieropvolgende beschrijving wordt bij wijze van voorbeeld de toepassing > van de volgens de uitvinding vervaardigde recipiënten als drukvat in brandblussers beschreven, maar dit is geenszins limitatief. Zoals gesteld leent de werkwijze volgens de uitvinding zich evengoed voor de vervaardiging van drukvaten in andere toepassingsgebieden, zoals bijvoorbeeld gasflessen.

) De figuren 1 tot en met 5 beschrijven de principiële opbouw van een typische brandblusser op basis van een metalen drukvat. Het volgens de werkwijze van de uitvinding vervaardigde drukvat uit thermoplastische materialen kan in zulke opbouw gebruikt worden ter vervanging van het metalen drukvat.

Een brandblusser is een apparaat om het vuur van een kleine brand te doven. Het bestaat uit 5 een drukvat, meestal in de vorm van een cilinder, waarin een beperkte hoeveelheid blusmiddel onder druk staat. Er zijn ook blussers waarin zich een drukpatroon bevindt, die eerst geactiveerd (ingeslagen) moet worden via een rode inslagknop boven op de blusser. Door een opening kan het blusmiddel op het vuur gespoten worden.

Een brandblusser bestaat ruwweg uit een drukvat, blusstof en drijfgas. Als er geen drijfgas in 3 het drukvat aanwezig zou zijn, dan kan ook de blusstof niet uit de blusser komen. Sommige blussers hebben daarom een drukmeter (manometer) boven op de blusser zitten. Hierin is te zien of de druk van het drijfgas nog voldoende is om de blusser te activeren.

Men kan daarom een brandblusser ruwweg indelen in twee soorten: blussers die onder permanente druk staan en blussers die niet onder druk staan (moet door gebruiker onder druk 5 worden gezet met een inslagknop bijvoorbeeld).

Het blusmiddel kan vloeibaar zijn, maar ook (bijv. in poedervorm) in gasvorm zijn. Veelgebruikte blusmiddelen zijn water, poeder (men spreekt in dit geval van een poederblusser), schuim (in dit geval spreekt men van een schuimblusser) of koolstofdioxide George Manby introduceerde de eerste draagbare brandblusser in 1813 in Engeland, hij vond 3 hiermee het principe uit voor de blusapparaten die we vandaag gebruiken. Het apparaat was gemaakt uit koper en de container of het drukvat bevatte liters kaliumcarbonaat oplossing en geperste lucht.

Een vooraanzicht van een brandblusser wordt gegeven in figuur 1. Deze bevat in essentie een 5 lichaam 1, in concretu een drukvat, verbonden met een mondstukinrichting 2. De mondstukinrichting 2 bevat een hendel 3 voor bediening, en een uitlaatopening 4. Via de uitlaatopening wordt het mengsel van blusmiddel, bijvoorbeeld een brandblusoplossing, en drijfgas op de brandhaard gespoten.

De brandblusser vertoont eveneens een manometer 5, ter aanduiding van de resterende druk in het drukvat.

Een dwarsdoorsnede van de brandblusser wordt weergegeven in figuur 2. De letter A verwijst naar het detail van de koppeling, weergegeven in figuur 3.

Figuur 3 geeft de koppeling weer van de mondstukinrichting 2 van de brandblusser met het drukvat 1, meestal in de vorm van een cylinder. Meestal worden deze beide elementen via een schroefdraadverbinding 6 met elkaar gasdicht verbonden. De onderkant van de manometer I wordt aangeduid door 5. 7 wijst op de fitting of het nekstuk van het drukvat 1, voorzien van een binnenschroefdraad. 8 wijst op de opening van het nekstuk waarlangs het blusmiddel en het drijfgas bij gebruik uitgedreven worden.

Figuur 4 geeft het detail weer van een mondstukinrichting.

Figuur 5 geeft een voorstelling in perspectief van het drukvat 1 van een brandblusser, voorzien i van een “nekstuk” of fitting 7, en een binnenschroefdraad 9.

Zoals op de figuren weergegeven, is het drukvat 1 voorzien van een binnenschroefdraad 9, en de mondstukinrichting 2 van een buitenschroefdraad 6.

We zullen hierna de verschillende stappen van de werkwijze volgens de uitvinding toelichten I aan de hand van de bijgevoegde figuren 6 tot en met 11.

Figuur 6 geeft in vooraanzicht een demonteerbare uitwendige mal 11 weer, en een nekstuk of fitting 10. Deze dienen om de thermoplastische binnenwand te vervaardigen.

Figuur 7 geeft een dwarsdoorsnede weer van de uitwendige mechanische mal 11 met de > lamellen 12 en de fitting 10.

De uitwendige mechanische mal 11 bestaat uit een veelvoud (minimum een tweetal) van mechanische lamellen 12, die samengehouden worden door een sluitstuk 14, of door een ring (niet afgebeeld), of door een combinatie van beiden. De lamellen worden bij voorkeur symmetrisch uitgevoerd rond een centrale as 13, zodanig dat het uiteindelijke recipiënt de vorm ) van een cilinder krijgt. Het geheel kan gemonteerd worden op een centrale as 15.

Het nekstuk of de fitting 10 is aan de bovenzijde voorzien van een buitenschroefdraad, ter montering van een mondstukinrichting van bijvoorbeeld een brandblusser of een stop van een gasfles. Aan de onderzijde loopt het bij voorkeur uit in een puntig einde, zodat het omvat kan worden door het materiaal van de thermoplastische binnenwand, en er bijgevolg onlosmakelijk ! en gasdicht mee verbonden kan worden.

De lamellen sluiten bij voorkeur aan onder de buitenschroefdraad van de fitting of het nekstuk 10 en laten voldoende ruimte tussen de lamellen zelf en het onderste deel van de fitting, zodanig dat het onderste gedeelte van de fitting 10 zowel aan de binnen- als aan de buitenzijde omgeven wordt door het thermoplastische materiaal van de binnenwand 16. Op die wijze is de fitting 10 > gas en/of vloeistof dicht verbonden en geïntegreerd in de binnenste thermoplastische wand 16. De samenstellende onderdelen van de mechanische mal kunnen vervaardigd worden uit metaal, bij voorkeur staal, roestvrij staal of aluminium.

De thermoplastische wand 16 kan aangebracht worden aan de binnenzijde van de mechanische uitwendige mal 11 via de op zich gekende techniek van de roto-molding.

) Roto-molding, of rotationeel vormgeven, ook gekend onder de begrippen roto-casting (rotationeel gieten) of spin casting, is een voor de vakman gekende methode voor het vormen van holle voorwerpen, meestal vervaardigd uit een kunststof.

De mechanische uitwendige mal of matrijs 11 wordt hiertoe verwarmd, en gevuld met een afgewogen hoeveelheid kunststof, in het bijzonder een thermoplast, en wordt hierna langzaam > gedraaid rond één of twee (in dit geval loodrecht op elkaar gepositioneerde) assen. Hierbij wordt de verweekte of gesmolten kunststof verdeeld over de wanden van de matrijs. Om een gelijke dikte van de thermoplastische kunststof binnenwand over het volledige oppervlak van de mechanische matrijs te bekomen, blijft de matrijs bij voorkeur bewegen gedurende de ganse duurtijd van het proces, en eveneens tijdens het afkoelen van de thermoplastische kunststof. Dit ) laatste om vervorming tijdens het afkoelen te vermijden.

Een alternatieve techniek om deze thermoplastische binnenwand aan te brengen, is het vormgeven via blazen, de zogenaamde blow-molding techniek of blaasvormingstechniek. Hierbij wordt een pre-vorm van de thermoplastische binnenwand uitgeblazen tegen de 5 binnenzijde van de mechanische matrijs 11. Deze techniek is bijvoorbeeld beschreven in het eerder geciteerde octrooi WO 01/14212, gepubliceerd op 1 maart 2001.

Nadat de thermoplastische binnenwand op deze wijze gevormd is, wordt de uitwendige mechanische matrijs 11 gedemonteerd en verwijderd, en wordt de binnenwand 12 gevuld met ) een koelvloeistof 17. De met de koelvloeistof 17 gevulde binnenwand 16 wordt afgebeeld in figuur 8.

Hierna wordt additioneel thermoplastisch materiaal aangebracht aan de buitenzijde van de in de vorige methode stappen gevormde thermoplastische binnenwand 16.

5 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding wordt dit materiaal aangebracht via een op zich gekende wikkelmethode.

Hierbij wordt op een voor de vakman op zich gekende wijze het thermoplastische materiaal in de vorm van draden, vezels of stroken 18 afgewikkeld van een bobijn, en via een wikkelmechanisme in opeenvolgende wikkelingen 18 op de binnenwand 16 aangebracht.

Het wikkelen vindt plaats totdat het aangebrachte materiaal een voldoende dikte bereikt heeft. Het wikkelmechanisme dient zodanig gekozen dat een vrijwel uniforme dikte over het volledige oppervlak van de binnenwand 16 gerealiseerd wordt. De figuren 9 en 10 illustreren dit, zoals hierna toegelicht.

Om de verschillende aangebrachte stroken van thermoplastisch materiaal goed te laten hechten aan elkaar en aan op het oppervlak van de binnenwand 16, vindt een consolidatie plaats. De consolidatie van dit additioneel aangebrachte thermoplastische materiaal kan doorgevoerd worden ofwel samen, dus tegelijkertijd, met het aanbrengen, bijvoorbeeld via wikkeling, van dit additionele thermoplastische materiaal. Het kan ook aansluitend aan deze stap doorgevoerd worden, of zowel tijdens de wikkelstap, als erna plaatsvinden.

Hierbij wordt het additioneel aangebrachte materiaal gelijkmatig verwarmd tot boven zijn verwekingstemperatuur. Hierdoor gaat het enerzijds onderling aan elkaar kleven en zo een additionele buitenwand 19 vormen. Anderzijds gaat dit materiaal eveneens aan de buitenzijde van de binnenwand 16 kleven. Als gevolg hiervan ontstaat in feite één rigiede uniforme struktuur bestaande uit de onderling verkleefde binnenwand 16 en de buitenwand 19.

De huidige uitvinders hebben gevonden dat de aanwezigheid van de koelvloeistof 17 binnenin de wand 16 een uitermate gunstig en verrassend effect heeft in de werkwijze volgens de uitvinding.

Enerzijds zorgt deze koelvloeistof ervoor dat het binnenste gedeelte van de binnenwand 16 voldoende koel blijft zodat deze zijn stijfheid en sterkte behoudt om als interne mal of matrijs te kunnen dienen zowel tijdens het aanbrengen van het additionele thermoplastische materiaal voor de buitenwand 19, als tijdens de warme consolidatiefaze van dit materiaal.

Anderzijds is het effect van deze koelvloeistof beperkt, zodanig dat het buitenste gedeelte van de binnenwand 16 tijdens de consolidatiefaze van het additioneel aangebrachte thermoplastische materiaal lichtjes verweekt onder invloed van de tijdens deze consolidatie aangewende warmte. Deze beperkte verweking zorgt ervoor dat de binnenwand 16 samen met de geconsolideerde buitenwand 19 één ondeelbaar en hecht geheel gaat vormen, hetgeen de mechanische sterkte en de gas en/of vloeistof ondoorlaatbaarheid van het resulterende recipiënt uitermate gunstig beïnvloedt.

Het buitenste gedeelte van de binnenwand 16 zal dus tijdens de consolidatiestap verweken, en daardoor met het additioneel aangebrachte thermoplastiche materiaal één onlosmakelijk geheel uitmaken. Daardoor blijft niet alleen het resulterende drukvat zijn mechanische sterkte behouden, maar blijft het ook zijn gas- en/of vloeistofdichtheid en oorspronkelijke vorm behouden.

Nadat de voorgaande stappen hebben plaatsgevonden, wordt de koelvloeistof verwijderd, en is het recipiënt klaar voor gebruik.

Figuur 11 stelt in dwarsdoorsnede het drukvat volgens de uitvinding voor, na consolidatie van het additioneel aangebrachte thermoplastische materiaal. 10 verwijst zoals voorheen naar de fitting of nekstuk, ter bevestiging van het drukvat aan bijvoorbeeld een mondstukinrichting van een brandblusser, zoals hoger aan gegeven. 16 duidt op de thermoplastische binnenwand, en 19 op de additionele thermoplastische buitenwand, versterkt met bijvoorbeeld glasvezels. De tekening is illustratief in die zin dat de scheiding tussen het materiaal van de binnenwand en de buitenwand 19 in de praktijk niet zo scherp is als uit de tekening blijkt. Wegens de verweking van de buitenkant van de binnenwand 16 tijdens de consolidatiefaze van de buitenwand, wordt deze binnenwand immers tot één rigied geheel met de buitenwand 19 verenigd, hetgeen zoals gesteld aan het gehele drukvat zijn mechanische sterkte en gas en/of vloeistofondoorlatende eigenschappen ten goede komt.

Het recipiënt vervaardigd volgens de werkwijze van de uitvinding is bruikbaar voor toepassing in allerlei typen drukvaten, zoals bijvoorbeeld in brandblussers of gasflessen.

In geval van een toepassing als brandblusser, wordt het recipiënt vervaardigd volgens de werkwijze van de uitvinding bijvoorbeeld voorzien van een stalen nekstuk of fitting, voorzien van een binnen- of buitenschroefdraad. Via deze schroefdraad wordt het recipiënt dan operationeel gasdicht verbonden met het mondstuk van de brandblusser.

Bij voorkeur wordt een metalen nekstuk voorzien. In dit geval kan zowel met een binnen- als een buitenschroefdraad gewerkt worden. Indien het nekstuk vervaardigd is uit een composiet materiaal, verdient het aanbeveling een binnenschroefdraad te voorzien, vermits deze over het algemeen slijtvaster is.

Indien het recipiënt vervaardigd volgens de werkwijze van de uitvinding als gasfles wordt gebruikt, dient het drukvat van de buitenwereld afgescheiden door een stop, die op het nekstuk of de fitting geschroefd wordt. Ook in deze toepassing wordt het nekstuk of de fitting uitgerust wordt met een schroefdraad, die operationeel met de schroefdraad van de stop verbonden wordt. De lucht en/of waterdichte afsluiting tussen beide wordt gerealiseerd door middel van een ronde dichting, meestal vervaardigd uit een elastisch materiaal, b.v. rubber. Zulke afsluitingsmethode wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het bewaren van gassen.

Het nekstuk kan bijvoorbeeld beschikken over een schroefdraad, aangebracht aan de binnenzijde ervan, dit is een zogenaamde binnenschroefdraad. In dit geval dient de afdichtingsstop te beschikken over een buitenschroefdraad.

Het kan ook net andersom, het nekstuk bevat dan een schroefdraad langs de buitenzijde, en de stop bevat een binnenschroefdraad.

Indien het nekstuk in een composietmateriaal is uitgevoerd, is het over het algemeen aangewezen een binnenschroefdraad te voorzien. Dit is meestal slijtvaster dan een buitenschroefdraad.

Of gewerkt wordt met een binnen- of buitenschroefdraad op het nekstuk, en of dit uitgevoerd wordt in metaal of composiet, hangt af van de specifieke toepassing die voor het drukvat vervaardigd volgens de uitvinding beoogd wordt, bv als gebruik in een brandblusser of als 1 gasfles.

Figuur 12 stelt een detail weer van het drukvat zoals vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding, als onderdeel van een gasfles. Hiertoe wordt het nekstuk of de fitting 10 van het drukvat afgesloten met een stop en afdjchtingsring. 21 verwijst naar de afsluitingsstop, uitgevoerd in metaal of bijvoorbeeld glasvezelversterkte kunststof, 20 verwijst naar de afdichtingsring, uitgevoerd bijvoorbeeld in kunstrubber, bv neopreen.

Als dusdanig kan het recipiënt van de uitvinding gebruikt worden voor de opslag van gassen, bijvoorbeeld als gasfles.

Als thermoplastisch materiaal voor de binnenwand voor gebruik in de huidige uitvinding kan een keuze gemaakt worden uit bijvoorbeeld polyethylene, polypropylene, polybutene, ethylene I vinyl alcohol,. Bijzonder voordelig is polybutene-1. (PB-1) Polybutene-1 is een polymeer dat kan verkregen worden van de firma LyondellBasell, uit Nederland.

Bij voorkeur wordt voor het additionele thermoplastische materiaal van de buitenwand een keuze gemaakt uit volgende materialen : continue hoge-sterkte vezels of draden ge(pre)impregneerd of co-mingled met een thermoplastisch materiaal. Onder co-mingled ! verstaan we een techniek waarbij enerzijds draden van een thermoplastisch materiaal enerzijds, en anderzijds de hoge-sterkte vezel draden samen van een bobijn afgewikkeld worden om op de binnenwand, zoals vervaardigd volgens de uitvinding, aangebracht te worden via wikkeling.

Een alternatieve uitvoeringsvorm omvat een thermoplastisch bindmiddel ge-preimpregneerd in de vezel of de stroken (tape). Dit kan gebeuren tijdens de productie van de ge-preimpregneerde I vezels of stroken, of kort voor het aanbrengen op de binnenwand tijdens de productiemethode volgens de uitvinding.

In plaats van draden kan ook met stroken of strippen gewerkt worden voor het wikkelen.

Als hoge-sterkte vezels kan bijvoorbeeld gebruikt gemaakt worden van glasvezels, koolstofvezels, metaalvezels, minerale vezels, wol, katoen, polyester, polypropylene, basalt, kevlar, aramide, ge- stretched thermoplasten, of een mengsel van één of meerdere van voomoemde of soortgelijke vezels.

Bij voorkeur wordt het additionele thermoplastische materiaal aangebracht via een wikkeltechniek. Dit is een op zich gekende techniek. Het voordeel om het additionele thermoplastische materiaal op deze wijze aan te brengen, is dat de gekende voordelen en machines voor deze techniek kunnen aangewend worden. Volgens deze techniek worden de 5 vezels of stroken dan op een snelle en eenvoudige wijze, zonder noemenswaardige menselijke tussenkomst, op een standaard wikkelapparaat automatisch op de binnenwand aangebracht. Tijdens deze techniek worden verschillende vezels of stroken achter elkaar aangebracht zodat deze met elkaar overlappen en zo de vereiste mechanische sterkte aan het recipiënt van de uitvinding bezorgen.

) Figuur 9 geeft de thermoplastische binnenwand weer, waarbij een gedeelte van het additionele thermoplastische materiaal via wikkeling is aangebracht;

Figuur 10 geeft de thermoplastische binnenwand weer, na aanbrengen van het volledige additionele thermoplastische materiaal via de wikkeltechniek.

Het referentieteken 18 wijst op de verschillende stroken materiaal dat via deze wikkeltechniek 5 aangebracht wordt. Het kan, zoals hoger gesteld, bijvoorbeeld bestaan uit stroken, strippen, of draden van een glasvezelversterkt polybuteen, of polypropyleen thermoplastisch polymeer. Deze worden via een gepaste wikkeltechniek zodanig aangebracht dat de opeenvolgende stroken materiaal overlappen. Als gevolg van het consolideren van deze overlappende stroken zal dan een hecht en uniform geheel bekomen worden dat de additionele buitenwand 19, 3 weergegeven in de figuur 11, uitmaakt.

US octrooi 3,367,815 en Brits octrooi 1 255 738 beschrijven bijvoorbeeld eveneens deze wikkeltechniek voor het aanbrengen van vezels ter vervaardiging van gas en/of vloeistofdichte recipiënten.

5 Als koelvloeistof in de methode volgens de uitvinding kan gewoon water gebruikt worden. Mogelijk kan deze koelvloeistof tijdens het aanbrengen van het additionele thermoplastiche materiaal en de consolidatiefaze geroerd worden. Dit heeft het voordeel dat de temperatuur in de koelvloeistof uniform blijft tijdens deze stappen van de werkwijze volgens de uitvinding, maar strikt noodzakelijk is dit niet. Mogelijk kan de koelvloeistof in de thermoplastische 3 binnenwand ook additioneel gekoeld worden via bijvoorbeeld een serpentijn met koelwater in de binnenwand te installeren tijdens voomoemde stappen in de werkwijze volgens de uitvinding. Dit is echter redelijk omslachtig, en ook niet noodzakelijk gevonden om de voordelige effecten van de werkwijze volgens de uitvinding te bekomen.

5

Claims (9)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een drukbestendig gas en/of vloeistofdicht recipiënt (1), bevattende de volgende stappen : aanbrengen van een demonteerbare uitwendige mal (11) omheen een nekstuk ( 10); aanbrengen aan de binnenzijde van de mal (11) van thermoplastisch materiaal ter vervaardiging van een thermoplastische binnenwand (16); verwijderen van de uitwendige mal (11); daardoor gekenmerkt dat ze de volgende additionele stappen bevat : vullen van de thermoplastische binnenwand (16) met een koelvloeistof (17); aanbrengen aan de buitenzijde van de thermoplastische wand van additioneel thermoplastisch materiaal (18) consolidatie van het additioneel aangebrachte thermoplastisch materiaal ( 18); verwijderen van de koelvloeistof (17).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de thermoplastische binnenwand (16) vervaardigd wordt'ofwel via rotationeel vormgeven ofwel via blaasvormgeven.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, waarbij het additioneel aangebrachte thermoplastisch materiaal (18) geconsolideerd wordt onder invloed van warmte.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het additionele thermoplastisch materiaal (18) aangebracht wordt via wikkeling.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het thermoplastisch materiaal uit polybutene-1 bestaat en het additioneel thermoplastisch materiaal uit glasvezelversterkt polybutene-1 bestaat.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies waarbij de koelvloeistof water is.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies waarbij het nekstuk (10) van het recipiënt uitgevoerd is in metaal en voorzien is van een buitenschroefdraad;

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij het recipiënt afgedicht wordt met een stop (21), voorzien van een binnen-schroefverbinding welke operationeel verbonden wordt met de buitenschroefdraad van het metalen nekstuk van het recipiënt.

9. Werkwijze volgens conclusie 8 waarbij een dichting, bij voorkeur een rubberen afdichtingsring (20), geplaatst wordt tussen de stop (21) en het nekstuk (10)van het recipiënt.