DE1629716C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht auf ein Metallrohr - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht auf ein Metallrohr

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DE1629716C3 DE1629716A DEB0094733A DE1629716C3 DE 1629716 C3 DE1629716 C3 DE 1629716C3 DE 1629716 A DE1629716 A DE 1629716A DE B0094733 A DEB0094733 A DE B0094733A DE 1629716 C3 DE1629716 C3 DE 1629716C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht aus einem schäumbaren Polyolefin auf die äußere Umfangsfläche eines Metallrohres durch Extrudieren, bei dem das ein Treibmittel enthaltende Polyolefin mittel Druck und Wärme plastifiziert, in einem Querspritzkopf auf das längsbewegte Metallrohr aufgebracht sowie durch Verringern des Umgebungsdruckes vor dem Austritt aus dem Querspritzkopf zum Aufschäumen gebracht wird, und bei dem das ummantelte Metallrohr auf Raumtemperatur gekühlt wird.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 33 00 554) wird der im Durchlaufverfahren mit dem schäumbaren Polyolefin ummantelte Gegenstand in Form eines Drahtes oder Metallrohres vor dem Eintritt in den Extruder auf Extrusionstemperatur vorgewärmt. Nach dem Aufschäumen des mit einem nicht näher spezifizierten Anteil unter Wärmeeinwirkung zersetzbarem Treibmittel versetzten Polyolefins auf über 90%
ίο seines Expansionsvermögens innerhalb des Extruders wird das fertig beschichtete Metallrohr unmittelbar nach dem Austritt aus dem Querspritzkopf des Extruders in einem Wasserbad möglichst rasch auf Raumtemperatur abgekühlt, um eine weitere Expansion der Mantelschicht nach Möglichkeit zu verhindern.
Bei diesem bekannten Verfahren geht es speziell in Anwendung auf schaumstoffisolierte elektrische Leiter in erster Linie um die Lösung der Aufgabe, einen über den Querschnitt der Mantelschicht möglichst gleichförmigen Aufbau der Zellstruktur zu erzielen, um ein entsprechend gleichmäßiges Isolationsverhalten des Leiters sicherzustellen.
Für andere Zwecke, insbesondere für die Herstellung von Installationsrohren mit einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht aus aufgeschäumtem Polyolefin, kommt es nicht so sehr auf die gleichförmige Zellstruktur der Mantelschicht an, als vielmehr in erster Linie darauf, eine möglichst fest auf der Außenfläche des Metallrohres haftende Mantelschicht zu erzeugen, die sich beim Verlegen der Installationsrohre nicht verschieben kann, und die bei einem für die Wärme- und Schallisolation optimalen Zellvolumen eine möglichst glatte Außenfläche aufweist, die das Einfädeln der Installationsrohre in dafür vorgesehene Kanäle im Baukörper erleichtert.
Nach dem bekannten Verfahren hergestellte, mit einer Mantelschicht aus einem schäumbaren Polyolefin versehene Metallrohre erfüllen die an solche Installationsrohre zu stellenden Anforderungen zwar hinsicht-Hch der Voraussetzung, durch eine weitgehend geschlossene Zellstruktur der Mantelschicht zu verhindern, daß sich auf der äußeren Umfangsfläche des Metallrohres zwischen diesem und der Mantelschicht die Korrosion förderndes Schwitzwasser bilden oder Flüssigkeit von außen an das Metallrohr gelangen kann. Es ist dagegen nicht geeignet, die an solche Rohre in anderer Hinsicht zu stellenden Anforderungen zu erfüllen, insbesondere die der auf der äußeren Umfangsfläche des Metallrohres fest haftenden und außen völlig glatten Mantelschicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu verbessern, daß es neben den beschriebenen Vorteilen auch zu einer auf der äußeren Umfangsfläche des Metallrohres fest haftenden und außenseitig überdies völlig glatten Mantelschicht führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß das Aufschäumen des Polyolefins mit einem Treibmittelanteil von 0,2 bis 1,5 Gew.-% während gleichzeitigem Absaugen der Treibgase und/oder der Luft im Bereich zwischen dem beim Eintritt in den Querspritzkopf kalten Metallrohr und der Innenfläche der Mantelschicht erfolgt und daß das ummantelte Metallrohr zum Glätten seiner Außenfläche noch im Querspritzkopf oberflächig erwärmt und vor dem Kühlen auf eine Zwischentemperatur von etwa 50° bis 60° C vorgekühlt wird.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß es mit den erfindungsgemäß gemeinsam angewendeten Maßnahmen möglich ist, zu einer auf dem Metallrohr durch Reibung fest haftenden Mantelschicht zu gelangen, die nicht nur ausgezeichnete Wärme- und Schallisolationseigenschaften besitzt, sondern trotz ihrer Zellstruktur eine im wesentlichen glatte Außenfläche aufweist und dabei völlig gleichförmig ist.
Während die Einhaltung des angegebenen Treibmittelanteils in Verbindung mit der Verwendung von Polyolefin dazu beiträgt, der Mantelschicht eine weitgehend geschlossene Zellstruktur zu erhalten, dienen die drei weiteren Maßnahmen gemeinsam dazu, eine einwandfreie Haftung der Mantelschicht auf der äußeren Umfangsfläche des Metallrohres sicherzustellen und eine glatte Außenfläche zu erzielen.
Es ist bei ähnlichen Verfahren zwar bereits bekannt, die Treibgase und/oder die Luft im Ringbereich zwischen der Außenfläche des Metallrohres und der Innenfläche der Mantelschicht abzusaugen, (US-PS 32 25 385), doch führt dies in der Regel nicht dazu, daß die aufgeschäumte Mantelschicht auf der Außenfläche des Metallrohres auch fest haftet. Dieser Effekt setzt vielmehr voraus, daß es sich um einen nur verhältnismäßig mäßig aufgeschäumten Isolationsmantel aus Polyolefin mit dem angegebenen Anteil an Treibmittel handelt, der weitgehend geschlossene Zellen bildet und der es daher beim Absaugen gestattet, nicht nur die sich an der Grenzfläche bildenden Treibgase sowie die Umgebungsluft zu entfernen, sondern es überdies ermöglicht, die aufextrudierte Mantelschicht während des Aufschäumens fest an die äußere Umfangsfläche des Metallrohres anzusaugen.
Es hat sich indessen gezeigt, daß es auch auf diese Weise allein noch nicht möglich ist, ein ummanteltes Metallrohr zu erzeugen, dessen Mantelschicht nach dem Abkühlen fest auf der Außenfläche des Metallrohres haftet.
Dies setzt vielmehr nach den Erkenntnissen der Erfindung weiterhin voraus, daß das Metallrohr nicht vorgewärmt, sondern kalt, d. h. bei Raumtemperatur, in den Querspritzkopf des Extruders eingeführt wird und die Abkühlung des fertig ummantelten Metallrohres nach dem Austritt aus dem Querspritzkopf nicht rasch erfolgt, sondern unter Einhaltung einer Zwischentemperatur von etwa 50° bis 60° C abgestuft bzw. allmählich.
Zwar wärmt sich das kalt eingesetzte Metallrohr innerhalb des Querspritzkopfes während des Aufextrudierens der Mantelschicht auf, doch wird durch das kalt eingesetzte Metallrohr in Verbindung mit dem Ansaugen der geschlossenzelligen Mantelschicht gewährleistet, daß das Metallrohr und die Mantelschicht trotz ihres von Natur aus erheblich unterschiedlichen Wärmedehnverhaltens während des nachfolgenden Abkühlens schrumpfen können, ohne daß sich die Mantelschicht dabei wieder von der Außenfläche des Metallrohres löst. Dazu trägt das allmähliche und unter Anwendung einer Zwischentemperatur von etwa 50° bis 60°C abgestufte Abkühlen des fertig ummantelten Metallrohres deswegen entscheidend bei, weil auf diese Weise — im Gegensatz zu den Verhältnissen bei dem gattungsgemäß bekannten Verfahren — verhindert wird, daß sich infolge der relativ hohen Durchlaufgeschwindigkeit und der Isolationseigenschaften der Mantelschicht die Kühlwirkung der äußeren Kühlwasserbeaufschlagung zunächst nur auf die Mantelschicht erstreckt und das Metallrohr infolge entsprechend langsamerer Abkühlung erst später schrumpft und sich dabei von der Innenfläche der bereits verfestigten Mantelschicht wieder ablöst.
Die trotz der Zellstruktur glatte Außenfläche der Mantelschicht wird in Verbindung mit dem Absaugen der Treibgase und/oder der Luft aus dem Anlagerungsbereich und den weitgehend geschlossenen Zellen der nur relativ mäßig aufgeschäumten Mantelschicht durch den »Bügeleiseneffekt« des Glättens unter äußerer Wärmeeinwirkung beim Austritt aus dem Querspritzkopf erzielt, ein Effekt, der im übrigen voraussetzt, daß die Mantelschicht bereits innerhalb des Querspritzkopfes des Extruders fertig aufgeschäumt ist und sich in ihrem Außendurchmesser nach dem Austritt aus dem Querspritzkopf allenfalls nur noch geringfügig vergrößert.
Eine bekannte Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht (US-PS 33 00 554) hat einen Extruder, der eine Einrichtung zum Verringern des Umgebungsdruckes aufweist, sowie einen Querspritzkopf, dessen Düse an ihrer engsten Stelle nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des ummantelten Metallrohres und dessen Führungsdorn einen als Ringraum ausgebildeten Abstand zu dem Metallrohr aufweist, weiterhin eine dem Querspritzkopf nachgeordnete Kühleinrichtung mit direkter Kühlwasserbeaufschlagung zum Kühlen des ummantelten Metallrohres auf Raumtemperatur, sowie eine Regeleinrichtung zum kontinuierlichen Messen und zum Regeln des Außendurchmessers der Mantelschicht mittels einer Vorschubeinrichtung für das Metallrohr. Von dieser bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich die Vorrichtung nach der Erfindung dadurch, daß der im Bereich der Düse des Querspritzkopfes mündende Ringraum an seinem rückwärtigen Ende über eine Saugleitung mit einer Gasabsaugeinrichtung verbunden ist, daß im Bereich der engsten Stelle der Düse ein erwärmbarer Glättring angeordnet ist und daß vor der Kühleinrichtung eine Zwischenkühleinrichtung zum Zwischenkühlen des ummantelten Metallrohres auf eine Temperatur von etwa 50° bis 60°C angeordnet ist.
In Verbindung mit der Herstellung von Kunststoffummantelungen sind Querspritzkopf-Extruder mit innerer Vakuumabsaugung an sich bekannt (US-PS 32 25 385), so daß sich darauf die Erfindung nicht bezieht. Die Verwendung einer Vakuumpumpe, die zum Absaugen der an der Anlagerungsstelle des Kunststoffes am Metallrohr sich bildenden Treibgase und/oder dort vorhandener Luft dient, fördert aber im Rahmen der
so Erfindung in vorteilhafter Weise das feste Anliegen der Ummantelung an der Außenfläche des Metallrohres. Luft- oder Gasblasen zwischen der Ummantelung und der Außenfläche des Metallrohres werden auf diese Weise vermieden, so daß von vornherein annähernd die gesamte Außenfläche des Metrallrohres direkt mit Kunststoffteilchen behaftet ist, was dazu beiträgt, den von der Erfindung angestrebten festen Sitz der Schaumstoffummantelung auf dem Metallrohr zu erreichen. Eine stufenlose Regelbarkeit der Vorschubeinrichtung für das Metallrohr ermöglicht die Herstellung eines gleichmäßigen, nur innerhalb enger Toleranzen schwankenden Außendurchmessers der Mantelschicht. Dieser Außendurchmesser wird von mindestens einer Meßstelle laufend kontrolliert, so daß eventuell auftretende Fehlstellen sofort erkannt werden. Empfehlenswert ist es dabei, zwischen dem Querspritzkopf des Extruders und der Kühlstrecke und/oder hinter der Kühlstrecke eine Meßstelle anzuordnen. Auf diese
Weise läßt sich das Mantelrohr sowohl unmittelbar nach dem Austreten aus dem Querspritzkopf im warmen Zustand als auch nach dem Austreten aus der Kühlstrecke im kalten Zustand laufend kontrollieren. Mittels der Regeleinrichtung wird der Antrieb der Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von den Meßwerten selbsttätig und stufenlos gesteuert, so daß ein Regeln von Hand während des normalen Betriebes entfallen kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung besteht der Glättring aus Polytetrafluoräthylen. Dieser Werkstoff ist verhältnismäßig beständig gegen die auftretenden Beanspruchungen, so daß er sich besonders dazu eignet, die Oberfläche der Mantelschicht nach Art eines Bügeleisens zu glätten. Zur Erzielung dieses Effekts genügt die relative hohe Temperatur, die er infolge direkter Berührung mit dem beheizten Querspritzkopf sowie mit der warmen Kunststoffmasse aufweist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer Mantelschicht auf ein Metallrohr,
Fig.2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1, und
F i g.3 einen Längsschnitt eines Querspritzkopfes der Vorrichtung nach F i g. 1 in größerem Maßstab.
Ein Metallrohr 1 wird mittels einer Vorschubeinrichtung 3 von einer Haspel 2 abgezogen. Die als Rohrrichtmaschine ausgebildete Vorschubeinrichtung 3 schiebt das gerichtete Metallrohr 1 durch einen Querspritzkopf 4, in dem das Metallrohr 1 mit einer Mantelschicht 28 aus geschäumtem Polyolefin versehen wird. Dem Querspritzkopf 4 wird das Polyolefin von einem Extruder 5 zugeführt, der das Polyolefin durch Erwärmung auf etwa 210°C und bei einem Schneckendruck von ungefähr 121 bar vorplastifiziert.
Unmittelbar nach dem Austreten aus dem Querspritzkopf 4 durchläuft das nunmehr ummantelte Metallrohr 1 eine Meßstelle 10, die kontinuierlich den Außendurchmesser der Mantelschicht 28 mißt. Anschließend passiert das Metallrohr 1 eine Zwischenkühleinrichtung 11 mit relativ warmem Kühlwasser von etwa 8O0C und eine Kühleinrichtung 12 mit kaltem Kühlwasser von etwa 100C.
Nach dem Passieren der Zwischenkühleinrichtung 11 und der Kühleinrichtung 12 wird das Metallrohr 1 durch eine zweite Meßstelle 13 hindurchgeführt, die den Außendurchmesser der Mantelschicht 28 nach erfolgter Abkühlung mißt. Die Meßwerte der Meßstellen 10 und 13 werden einem Regelgerät 14 zugeleitet, welches die Vorschubgeschwindigkeit des Metallrohres 1 durch entsprechende Regelung des Antriebes der Vorschub-ο einrichtung 3 regelt.
Der Querspritzkopf 4 des Extruders 5 ist über eine Saugleitung 15 an eine als Vakuumpumpe ausgebildete Gasabsaugeinrichtung 16 angeschlossen.
Das Metallrohr 1 ist in einem Dorn 19 des Querspritzkopfes 4 geführt, wobei ein zwischen dem Metallrohr 1 und dem Dorn 19 angeordneter Ringraum 18 an seinem der Vorschubeinrichtung 3 zugekehrten Endabschnitt mit einer Abdichtung 20, die das Metallrohr 1 allseitig umschließt, verschlossen ist. Der Dorn 19 ist in einer Führungsbüchse 21 mittels eines Gewindes 17 in axialer Richtung verschiebbar gelagert, damit vor allem beim Anfahren der Vorrichtung die Menge des zugeführten Polyolefins stufenlos einstellbar ist. Die Führungsbüchse 21 ist mit einer in F i g. 3 nur zu einem kleinen Teil sichtbaren Nut 22 versehen, durch welche das von dem Extruder 5 seitlich zugeführte vorplastifizierte Polyolefin in einen Ringraum 23 gelangt, der zwischen der Außenfläche des Domes 19 und der Wandung der Gehäusebohrung des Gehäuses 24 des Querspritzkopfes 4 angeordnet ist. Der freie Durchtrittsquerschnitt des Ringraumes 23 ist vor allem in seinem der Abdichtung 20 abgekehrten Bereich durch das axiale Verschieben des Domes 19 veränderbar.
Mittels eines Flansches 25 ist ein Glättring 26 aus Polytetrafluoräthylen am Gehäuse 24 des Querspritzkopfes 4 befestigt. Im Bereich des Glättringes. 26 befindet sich die Anlagerungsstelle der Mantelschicht 28 am Metallrohr 1. Der dem Glättring 26 zugekehrte vordere Rand des Domes 19 ragt bis unmittelbar an die Anlagerungsstelle heran. Durch den Ringraum 18 zwischen der Außenfläche des Metallrohres 1 und der Innenwandung des Domes 19 werden die sich an der Anlagerungsstelle bildenden, hier störenden Treibgase sowie gegebenenfalls an dieser Stelle noch vorhandene Luft mittels der Gasabsaugleitung über die Unterdruckleitung 15 abgesaut.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht aus einem schäumbaren Polyolefin auf die äußere Umfangsfläche eines Metallrohres durch Extrudieren, bei dem das ein Treibmittel enthaltende Polyolefin mittels Druck und Wärme plastifiziert, in einem Querspritzkopf auf das längsbewegte Metallrohr aufgebracht sowie durch Verringern des Umgebungsdruckes vor dem Austritt aus dem Querspritzkopf zum Aufschäumen gebracht wird, und bei dem das ummantelte Metallrohr auf Raumtemperatur gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschäumen des Polyolefins mit einem Treibmittelanteil von 0,2 bis 1,5 Gew.-% während gleichzeitigem Absaugen der Treibgase und/oder der Luft im Bereich zwischen dem beim Eintritt in den Querspritzkopf kalten Metallrohr und der Innenfläche der Mantelschicht erfolgt und daß das ummantelte Metallrohr zum Glätten seiner Außenfläche noch im Querspritzkopf oberflächig erwärmt und vor dem Kühlen auf eine Zwischentemperatur von etwa 50° bis 600C vorgekühlt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Extruder, der eine Einrichtung zum Verringern des Umgebungsdruckes aufweist, sowie mit einem Querspritzkopf, dessen Düse an ihrer engsten Stelle nur geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des ummantelten Metallrohres und dessen Führungsdorn einen als Ringraum ausgebildeten Abstand zu dem Metallrohr aufweist, mit einer dem Querspritzkopf nachgeordneten Kühleinrichtung mit direkter Kühlwasserbeaufschlagung zum Kühlen des ummantelten Metallrohres auf Raumtemperatur, sowie mit einer Regeleinrichtung zum kontinuierlichen Messen und zum Regeln des Außendurchmessers der Mantelschicht mittels einer Vorschubeinrichtung für das Metallrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der Düse des Querspritzkopfes (4) mündende Ringraum (18) an seinem rückwärtigen Ende über eine Saugleitung (15) mit einer Gasabsaugeinrichtung (16) verbunden ist, daß im Bereich der engsten Stelle der Düse ein erwärmbarer Glättring (26) angeordnet ist und daß vor der Kühleinrichtung (12) eine Zwischenkühleinrichtung (11) zum Zwischenkühlen des ummantelten Metallrohres (1) auf eine Temperatur von etwa 50° bis 600C angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättring (26) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
DE1629716A 1967-09-29 1967-09-29 Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärme- und schallisolierenden Mantelschicht auf ein Metallrohr Expired DE1629716C3 (de)

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