DE1924412A1

DE1924412A1 - Kessel mit einem Polyurethan-Mantel

Info

Publication number: DE1924412A1
Application number: DE19691924412
Authority: DE
Inventors: Nickel Herbert Wendel
Original assignee: AO Smith Corp
Current assignee: AO Smith Corp
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1969-01-29
Publication date: 1970-08-27
Also published as: NL6901335A; US3521604A; DE1904353A1; GB1204104A; BE726903A; FR2000877A1; JPS4940251B1

Description

Herne, ' 8000 München 23, FreiligrathstraBe 19 ■% ι ■ ι η υ ei l. Eisenacher Straße 17

Postfach 140 D I P I. - I Π 9- ΓΙ. H. B a Π Γ Pat.-Anw. Betzier

P»t.-Anw. Herrmann-Trentepohl r» s _ I Dk..« C«J..«.v«4 D η* ■.!»·■ Fernsprecher: 39 8011

Fernsprecher: 51013 Dipl.-PhJfS. Edliard ΒβΙΖίβΓ _39B012

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl _T| ³J"⁸"¹³

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P 19 04 353.9

A.O. Smith Corporation, 3533 North 27th Street, Milwaukee, Wisconsin 53216, USA

Kessel mit einem Polyurethan-Mantel

Ein herkömmlicher Heißwasserbereiter weist einen Stahlbehälter auf, in dem sich das Wasser befindet, das erhitzt werden soll. Dieser Behälter ist von einem' Stahlblechmantel umgeben. Um eine wirksame Isolierung zu schaffen, wird eine Schicht aus Glasfasern in den Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem äußeren Gehäuse angeordnet. Das Anbringen des Stahlblechgehäuses bzw. der Stahlblechummantelung und der Isolierschicht erfordert einen beträchtlichen Aufwand an Handarbeit. Es ist nämlich "unumgänglich, die Glasfaserpolster von Hand rings um den Behälter anzuordnen und anschließend die Ummantelung um die Isolierschicht zu ziehen. Um eine ausreichend hohe Isolierwirkung in einem herkömmlichen Heißwasserbereiter zu erzielen, muß die Isolierschicht eine Dicke von etwa 50 mm !Maßeinheiten oder mehr· aufweisen« Diese Maße wachsen selbstverständlich mit der Gesamtgröße des Heißwasserbereiters« Hierdurch nehmen natur-' gemäß auch die Lagerprobleme und die mit dem Verpacken und

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- 2 - Verladen verbundenen Probleme zu.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß das Stahlblech.geh.ause herkömmliche Heißwasserbereiter gewöhnlich aus einem verhältnismäßig dünnen Stahlblech besteht und häufig während der Verlade- und Versandvorgänge verbogen oder anderweitig beschädigt wird. Während eine Beule im Gehäuse die Arbeitsweise des Heißwasserbereiters an sich normalerweise nicht beeinträchtigt, hat eine solche Beule dennoch zur Folge, daß der Heißwasserbereiter nicht mehr verkäuflich ist. Infolgedessen muß beim Verpacken und Verladen herkömmlicher Heißwasserbereiter zur Vermeidung von Beschädigungen an der Stahlblechummantelung besondere Vorsicht walten. Diese Vorsichtsmaßnahmen tragen dazu bei, daß die Kosten des Verpackens und Verladens sowie des Versands stark zunehmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter, bei dem eine Schicht aus Polyurethanschaum direkt an der äußeren Oberfläche des Stahlbehälters angebracht und dort befestigt • ist. Der Schaum ist offenzellig und weist eine verhältnismäßig harte, zähe sowie biegsame äußere Haut auf, während die innere Oberfläche der Schaumschicht, die an dem Behälter befestigt ist, nahezu hautfrei ist. Die durchschnittliche Dichte des verwendeten Schaummaterials liegt, wenn man die Dichte längs der ! Dicke berücksichtigt, im Bereich von 64 - 240 kg/m , während der innere Kern der Schaumschicht eine Dichte von etwa 32 - 96 kg/nr aufweist,und die Dichte der äußeren Oberfläche der Haut bis zu 1201 kg/nr beträgt, und im allgemeinen in einem Bereich von 320 - 960 kg/nr³ liegt. · . ■

Die harte, zähe sowie biegsame äußere Oberfläche der Schaumschicht führt zu einer dekorativen Wirkung des äußeren des , Heißwasserbereiters. Wenn ein Farbpigment in den Kunststoff eingebracht wird, ist es nicht erforderlich, den fertigen

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Behälter mit einem Anstrich zu versehen. Daruberhinaus erhöht die harte Haut an der äußeren Oberfläche der Schaumschicht den Widerstand gegen Abrieb. Daruberhinaus weist die Schaumschicht eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlag- und Stoßbeanspruchungen auf, so daß diese Schicht unter der Einwirkung von Schlag- oder Stoß einwirkungen nicht verformt oder verbogen wird. Es ist bekannt, daß sich derartige Einwirkungen während der Verladevorgänge Und andere Arbeiten, die mit dem Versand zusammenhängen, ergeben.

Da die Schaumschicht direkt an dem Stahlbehälter eingebracht ist, wird eine erhöhte Isolierwirkung erreicht. Das Anbringen des Schaums an der Behälteroberfläche beseitigt den Luftfilm an der Zwischenfläche zwischen dem Schaum und dem Behälter, welcher Luftfilm gewöhnlich vorhanden ist, wenn eine lose Schicht aus Faserisoliermaterial benutzt wird, wie es in herkömmlichen Heißwasserbereitern der Fall ist. Da die Isolierwirkung durch den Einsatz von festgeklebtem Schaum erhöht wird, kann die Dicke der Isolierschicht entsprechend reduziert werden, v™ dennoch die gleiche Isolierwirkung wie bei herkömmlichen Heißwa,. _ ·" ereitern zu erzielen. Diese Maßnahme dient dazu, dig Gesamtgröße der Heißwasserbereiter zu verringern.

Während des Betriebes kann 7/asser an der Zwischenfläche zwischen dem Tank und der Schaumschicht infolge von Undichtigkeitender Behälterwandung oder infolge von Leckverlusten der Rohranschlüsse oder infolge von Kondensation von Feuchtigkeit von den Eohranschlüssen vorhanden sein. Außerdem kann eine gewisse Wasserdampf menge in den Zellen vorhanden sein, je naajffdem, welcher Ausschäumvorgang benutzt wird.Wenn man eine Schaumschicht mit offener Zellstruktur verwendet, so ist ein ,erheblicher Anteil der Zellenwände offen, so daß eine Verbindung zwischen den Zellen besteht. Wenn der Behälter erhitzt

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wird, wird der Wasserdampf oder anderes Gas an der Zwischenfläche und innerhalb der Schaumstruktur zur Ausdehnung neigen. Infolge der offenen Zellstruktur kann der dabei anwachsende Wasserdampfdruck durch eine Entlüftung zur Atmosphäre hin herabgesetzt werden, und zwar ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schaum rissig wird. Außerdem wird dadurch die Bildung von Blasen oder von Gastaschen innerhalb der Schaumschicht vermieden.

Andere Ziele und Zwecke sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Laufe der nachfolgenden Beschreibung offenbar, * in der die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.

Es ist selbstverständlich nicht beabsichtigt, die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel zu beschränken.

Besonderer Wert wird auf die Tests teilung gelegt, daß die angeführten Einzelheiten der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele erfindungswesentlich sind, und nur im Interesse der Klarheit der Darstellung von einer Hervorhebung der Erfindungswesen tlichkeit jedes Merkmals oder jeder Merkmalskombination im Verlauf der weiteren Beschreibung Abstand genommen wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Heißwasserbereiters nach der Erfindung im Vertikalschnitt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Anformen einer Schaumschicht an den eigentiichtn Heißwasserbehälterj

Fig. 3 eine Teilansicht einer an einen Heißwasserbereiter angeformten Schaumschicht im Schnitt.

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Die Abbildungen in den Figuren 1 und 3 veranschaulichen einen herkömmlichen elektrischen Heißwasserbereiter mit einem Stahlbehälter 1 zur Aufnahme des zu erhitzenden Wassers, das gewöhnlich auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 82° G aufgeheizt wird. Der Behälter 1 umfaßt eine im wesentlichen zylindrische Behälterwandung 2, deren oberes Ende durch einen oberen Deckel 3 und dessen unteres Ende durch einen unteren Deckel 4 verschlossen ist. Der Behälter wird gegenüber dem Untergrund durch eine Anzahl Beine 5 abgestützt.

Wasser, das erhitzt werden soll, wird in den Behälter 1 durch ein Einlaßrohr 6 eingeführt, dasmit einem Tauchrohr 7 verbunden ist, das sich innerhalb des Behälters 1 bis in eine Lage dicht oberhalb des unteren Deckels 4 erstreckt. Das heiße Wasser wird durch ein Auslaßrohr 8 aus dem Behälter herausgeführt, das mit einem Anschluß am oberen Deckel 3 verbunden ist.

Um das Wasser innerhalb des Behälters aufzuheizen·, ist ein Paar elektrischer Heizelemente 9 in dem Behälter an verschiedenen Stellen angeordnet, und die Heizelemente werden in üblicher Weise von einem Thermostat 10 gesteuert.

ErfindungsggiläB i°^ eine* Schicht 11 aus Polyurethan schaum mit der äußeren Oberfläche der Behälterwandung 2 bzw. des Behältergehäuses 2 verbunden, und ist ebenso an der äußeren Oberfläche des oberen Deckels 3 angebracht,-Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, umfaßt die Schicht 11 einen weniger dichten Kern 12 und eine verhältnismäßig harte Außenhaut 13» Es gibt keine scharfe Abgrenzungslinie zwischen der Haujj·· 13 und dem Kern 12$ es ist jedooh zwischen beiden ein Übergangsbereioh vorhanden« Wem auf eine "Haut" Bezug genommen wird, so muß man eioh darunter eine Schaumschicht mit einer Dichte von k$im als 320 kg/nr vorstellen* Infolgedessen weist die Haut. aäev to !eil äer Sohioht 11 mit einer Dichte von mtar »Is

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320 kg/m-⁵ eine Dicke im Bereich, von 0,127 - 1,524 mm und vorzugsweise eine Dicke von 0,127 - 0,381 mm auf. Die Gesamtdicke der Schicht 11 liegt in einem "breiten Variationsbereich. Sie richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck und den Temperaturen, die ,jeweils zur Anwendung kommen. Im allgemeinen hat die Schicht 11 eine Dicke im Bereich von 15,88 50,8 mm. '

Die Schaumschicht 11 weist eine zusammengesetzte Dichte auf, worunter die Dichte der gesamten Dicke der Schaumschicht zu verstehen ist, Diese liegt im Bereich von 64 - 240 kg/m^ und vorzugsweise in einem Bereich von 64 -. 128 kg/m . Die Schaumstoffdichte längs der gesamten Dicke der Schicht 11 ist abgestuft, wobei die Haut Dichtewerte bis zu 1.200 kg/nr* und im allgemeinen im Bereich von 320 - 961 kg/m-⁵ aufweist, während der Kern 12 im allgemeinen eine Dichte in einem Bereich von 24 - 128 kg/m·* und vorzugsweise im Bereich von etwa 32 - 64 kg/nr aufweist. \

Die Schäumst off schicht 11 selbst einschließlich des Kerns 12 und der Haut 13 weist eine Dampfdurchlässigkeit auf, die größer ist als ein Wasserdurchgang von 295 Milligramm (mg) pro square foot per hour per inch of mercury und hat einen K-Faktor, der im allgemeinen in einem Bereich von 0,16 bis 0,24 BTU per spare foot per inch per ⁰P liegt, tfoter der Einwirkung! einer Stoßkraft von 1,59 Kilogrammeter pro Zentimeter, die von einer 1,36 kg schweren Stahlkugel mit einem Durchmesser ^! von 69,85 mm aufgebracht wurde, konnte kein die Struktur der ' Sohioht betreffender Schaden in der Schaumsohioht hervorgerufen werden, und die Sohaumsehieht■erlitt keine bleibende : Verformung, sondern richtete sich vollständig wieder auf, [

Die Schaumschiolit weist außerdem eiäe hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser und Hitae auf. Nachdem die.

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Schaumschicht an einer Seite der Einwirkung einer Temperatur von 82° C land einer relativen Luftfeuchtigkeit in Form von Dampf von 100'''fo für eine Zeitdauer von 1 Stunde ausgesetzt wurde,-konnte keine Rißbildung oder Zersetzung oder Alterung des Schaums festgestellt werden. Die. Volumenzunahme nach dieser einstündigen Einwirkung war geringer als 2 f»,;' und die Gewichtszunahme "betrug im Anschluß aN die Versuchsdauer weniger als 3 $>. Im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze wurde nach einer Temperatureinwirkung von 93°. G während einer Dauer von 6 Monaten keine Rißbildung und lediglich ein geringfügiges Dunkelwerden der Farbe festgestellt. Die Volumenzunahme nach der Versuchsdauer von 6 Monaten war geringer als 3 f°, und die Gewichtszunahme betrug im Anschluß an diese Versuchsdauer weniger als 1 fo.

'.fahrend die äußere Oberfläche der Schicht 11 mit einer harten, jedoch biegsamen und zähen Schicht 13 versehen ist, ist die innere Oberfläche der Schicht 11, die an dem Tank 1 angebracht ist, nicht mit einer nennenswerten Haut ausgestattet. Dadurch wird nicht nur die wärmeisolierende Wirkung der Schaumschicht 11 sondern auch die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen mit der Ausformung verbundenen Maßnahmen erhöht. Infolge praktischer Notwendigkeiten ist es nicht möglich, die Hautbildung an der Innenfläche der Schicht 11 vollständig zu verhindern. Nichtsdestoweniger ist es außerordentlich wichtig, die Ausbildung einer Haut an der Innenfläche möglichst klein zu halten, und die dabei erzielte Dicke soll möglichst niedrig sein, vorzugsweise weniger als 0,127 mm betragen, um eine (größtmögliche WärmeiBolationswirkung und Wirtschaftlichkeit bei der Formarbeit zu erzielen.

Der Polyurethanechaum ist offenzellig, und die offene ZeIletrüktur kann durch Anwendung von Oberflächenbehandlungsmit-

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teln (Surfactants) und. gewisser Katalysatoren herbeigeführt werden. Dieser Vorgang ist allgemein "bekannt. Bei der offenzelligen Struktur ist ein erheblicher Anteil der Zellwandungen/ nämlich im allgemeinen über 80 f* geöffnet, so daß eine Verbindung zwischen den Zellen besteht. Infolgedessen ist die gesamte Schaumschicht porös, einschließlich der Haut 13, so daß ^TYasserdampf und andere strömungsfähige Medien durch die Schaumschicht hindurchgelangen können. Obwohl die Haut 13 porös- ist, erscheint sie dem bloßen Äuge als·: harte, durchgehende sowie dichte Schicht.

Die offenzellige Struktur der Zellen hat bedeutende Vorteile, wenn der Schaum bei einem erhitzten Element angewendet wird, wie es ein Heißwasserbehälter ist. '.7enn die Zellen eine geschlossene Struktur aufweisen, verursacht das ,'asser an der Zwischenflache zwischen dem Behälter und der Schaumschicht, das aus Leckverlusten und Kondensation resultiert, in die geschlossenen Zellen einzudringen, die an den Behälter angrenzen. 'Venn der Behälter beheizt ist, kann der Dampfdruck des 'Tasserdampfs an der Zwischenfläche und ebensogut innerhalb der Zellen selbst bis auf einen ".'ert ansteigen, bei dem die Zellen gesprengt werden oder einreißen, wobei das äußere Erscheinungsbild der· Schicht. 11 stark beeinträchtigt wird. ■ *

In einigen Fällen kann sogar der Druckanstieg ir.vicrlial¹.) /j-3-achlossener Zellen eine Blasenbildung oder eine '.Ilrweiterung bestimmter Gebiete der Schaumschicht 11 hervorrufen. "5s ist daher wichtig, daß die Schaumschicht offenzellig ist, so daß der überschüssige Dampfdruck,der innerhalb der Zellen entsteht, schnell nach außen abgebaut werden kann.

Der Polyurethan schaum wird in herkömmlicher ",'eise hergestellt durch die Reaktion eines Isocyanat mit einer geeigneten

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Hydroxyl-Trägerkomponente, wobei in die Reaktion ein Verfahren zur Gasbildung einbezogen wird, die die Schaumform des Materials herbeiführt. Urethanpolyinere werden in bekannter V/eise vorbereitet durch die Reaktion eines Diisocyanats mit einem hydroxylbegrenzten Polyäther oder Polyester. Die hierbei brauchbaren Polyester schließen solche auf der Basis von Adipinsäure, Dimerensäure oder Castoröl ein, während die Polyäther Propylenglykol mit einem Molekulargewicht bis zu 2000 und Triole mit einem Molekulargewicht bis zu 5000 umfassen, hierzu gehören Propylenoxydaprodukte des Glyzerins. Beispielsweise kann Polyurethanschaum hergestellt werden durch die Reaktion von Polytetramethylätherglykol mit 2,4-Toluol-Diisocyanat. Andere besondere Polyurethane sind in den US-Patenten 2 920 983, 2 85O 464 und 2 740743 offenbart.

Die Eigenschaften des Schaums können in einem breiten Bereich durch Veränderung der relativen Anteile der Reaktionskomponenten variiert werden, und durch eine geeignete Beeinflussung und Behandlung der Füllstoffe und'Besetandteile Sann, eine Vielzahl von verschiedenen physikalischen Eigenschaften erreicht werden. Zusätzlich vermag ein Katalysator,wie beispielsweise ein tertiäres Amin, bei,seiner Verwendung die Reaktion zwischen dem Isocyanat und der Hydroxylbasiskomponente zu beschleunigen.

Nach einem Verfahren zum Bilden von Polyurethanschaum wird das organische Polyisocyanat, vorzugsweise ein Diisocyanate mit dem Polyester oder Polyäther zusammengebracht und eine kleine Menge ,Yasser wird mit. dem Polyester hinzugegmischt. Ein geeignetes quervernetzendes Mittel, wie beispielsweise 1,3-Propylenglykol und ein Reaktionskatalysator, wie Beispielsweise bestimmte tertiäre Alkylamine, werden mit dem Polyester vermischt. 7/ährend der Polymerisation tritt Eahlendioxyd aus, und das Austreten von Kohlendioxyd führt zu der Schaumsiiuktür des Polyurethankunststoffs.

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• Fach einem anderen Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaum wird ein verflüssigtes Gas, wie beispielsweise Fluorkohlenstoff, in dem Polyol verteilt und dient als Treibmittel. Bei Verwendung eines Fluorkohlenstoffgases, wie beispielsweise

. Monofluorchlormethan oder Difluorchlormethan, führt die exo-

• therme Reaktion zur Verdampfung des Fluorkohlenstoffgases zur Ausbildung der Schaumstruktur.

Wie eingangs erwähnt ist, ist die Schaumschicht 11 mit einer verhältnismäßig harten Außenhaut 13 versehen, und diese Haut kann durch eine Anzahl verschiedener Verfahren gebildet werfe den, wie beispielsweise nach den Verfahren, die in den US-Patentschriften 3 090 516 und 3 178 490 beschrieben sind. Nach dem in der US-Paetentschrift 3 090 516 beschriebenen Verfahren wird die Temperatur der Form unter diejenige Temperatur gebracht, die für die Verdampfung des Fluorkohlenstoff gases notwendig ist, und zwar mit dem Ergebnis, daß das Gas längs der Oberfläche der Form nicht verdampft und eine harte,·dichte Hautoberflache · gebildet wird. Nach dem in deer US-Patentschrift 3 178 490 be*- ■schriebenen Verfahren wird die geschlossene Form mit der Reaktionsmischung überladen, und während der Polymerisation innerhalb der geschlossenen Form wird auf diese "/eise eine harte Oberflächenschicht erreicht.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination dieser Verfahren benutzt, um die Dichte, harte Haut 13 auszubilden. Darüberhinaus dient der Behälter 1 als innere Formfläche für die ausgeschäumte Schicht 11 und wird hierfür auf eine im wesentlichen oberhalb der Temperatur der äußeren Form liegende Temperatur gebracht, um die Ausbildung einer harten dichten Haut an der Innenfläche der Schaumschicht zu vermeiden oder auf ein Minimum zu begrenzen, welche Schicht mit dem Behälter 1 verbunden wird. Im allgemeinen wird die Form 14 auf eine Temperatur im Bereich von 24 - 52° C erhitzt, während der Behälter 1 im

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allgemeinen auf eine höhere Temperatur im Bereich von 43 - 52° C erhitzt wird. Seine Temperatur ist um mindestens 20° C höher als die Temperatur der Form 14. Zusätzlich wird die Form geringfügig mit der Reaktionsmischung überladen, wobei die geschlossene Form ungefähr 1 1/2 bis 3-mal soviel Gewicht aufweist wie das Ansatzgewicht, das normalerweise benötigt wird, um ein ge scha Lunte s Material mit einer Dichte von etwa 32 - 64 kg/m herzustellen. Unter diesen Reaktionsbedingungen wird an der äußeren Oberfläche der Schicht 11 eine harte dichte Haut 12 sell«s£ea?fflig ausgebildet, während die innere Oberfläche der Schicht 11 zellenförmig bleibt mit einer äußerst geringen Hautausbildung, und zwar infolge der Tatsache, da3 die Temperatur des Behälters 1 ausreichend hoch liegt, so daß das verflüssigte Fluorkohlenstoffgas längs der Oberfläche des Behälters verdampft werden kann, obwohl die Reaktionsmischung selbst im Hinblick auf ihre Lierige höher bemessen ist als üblich.

Im allgemeinen wird die Diehte der Schaumschicht 11 ebenso wie die Dicke der Haut durch die Temperatur der Form und des Behälters, durch den Druc-k des Kunststoffs, durch die Art des zur Anwendung kommenden Kunststoffs und des Treibmittels reguliert.

Die Anordnung, die beim Ausformen verwendet wird, ist schematisch in Fig. 2 dargeste'llt. Der Behälter 1 ist innerhalb der äußeren Form 14 mit Zapfen 15 angeheftet, die in die Anschlüsse an dem oberen Behälterende eingeschraubt sind und sich nach oben durch Löcher in der Form 14 erstrecken. Die Form 14 ist aus mehreren abnehmbaren Teilstücken gebildet, die durch eine Schraubverbindung oder eine andere Anschlußart rund um den Behälter zusammengehalten sind. Ein ringförmiger Flansch 16 erstreckt sich von dem unteren Ende der Form 14 nach innen und ist gegen den unteren Teil des Behälters 1 und der Form 14 angeordenet sein, um Bereiche zu schaffen,. in denen kein Schaum ' ausgebildet wird und die zum Anbringen von Teilen dienen oder Zugang verschaffen.

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Die äußere Oberfläche des Behälters 1 wird gesäubert, um öl, Gußhaut, Zunder o. ä. zu beseitigen, und ein herkömmliches Ant!haftmittel zum iLbziehen der Form 14 wird an deren inneren Oberfläche aufgebracht. 'Tie bereits vorher erwähnt, wird die Form 14 auf Temperaturen in dem Bereich von 24 - 66° C aufgeheizt, und der Behälter 1 wird auf eine höhere Temperatur im Bereich von 43 - 82° C aufgeheizt. Die flüssige Kunststoffmischuiig wird sodann in die geschlossene Höhlung 17 durch eine Leitung 18 eingeführt, die innerhalb der Öffnung der Form angebracht ist. Während des Ausschäumungsvorgangs wird die Luft, die ursprünglich in dem Hohlraum 17 vorhanden war, von dem oberen Ende der Form 14 durch ein geeignetes Entlüftungsventil (nicht dargestellt) abgeblasen.

"Venn der Ausschäumungsvorgang abgeschlossen wird,'wird die ausgeschäumte Schicht während einer Zeitdauer von etwa 3 bis 15 Minuten zum Aushärten des Kunststoffes innerhalb der Form gehalten. Fach dem Aushärten wird die Form 14 von der ausgeschäumten Schicht abgezogen, die einteilig mit dem Behälter verbunden ist.

Ein besonderes Beispiel zur Ausbildung eines Heißwasserbereiters nach der Erfindung sieht folgendermaßen aus:

Durch Mischen von 100 Teilen aus einem 4500 Molekulartriol mit 23 Teilen aus einem primären Amin LD-813 (Du Pont de Remours, S.I., & Co.), 1 Teil aus einem Oberflächenmittel DC-200, 50 Centistokes (Dow Corning Corp.), einem Teil eines primären Katalysators Dabco 33LV (Houdry Processing and Chemical Co.) und 0,3 Teilen eines Sekundärkatalysators Dibutylzinndilaurat wird eine Polyolphase vorbereitet.

Eine Diisocyanatphase wird durch Mischen von 23 Teilen des

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Isocyanats HyIene TK 65 (Du Pont de ITemours, 3.1. & Co..) mit 12 Teilen von Preon 11 (Du Pont de Nemours, S.I. & Co.) gebildet. ■ -

Die Polyolpliase wird bei einer Temperatur von etwa 38° C mit der Isocyanatphase gemischt, die selbst eine Temperatur von etwa 24° O aufweist. Die Reaktionsmischung wird sodann in eine Hohlform eingeführt, wobei die 3-fache Menge des Ansatzgewichtes verwendet wird, das normalerweise zum Herstellen einer freien Ausschäumung für eine Dichte von etwa 54 kg/m^ benötigt wird." Der Behälter weist z. Zt. der Einfüllung" eine Temperatur von 5-5 G auf, und die Form ist selbst auf eine Temperatur von 49° 3 aufgeheizt.

Hnter Umständen wie vorstehend angegeben wurde der geschäumte Kunststoff 5 Hinuten lang in der Porm gehalten, worauf dann die Form von eiern 'Gehälter abgesogen wurde. Die entstandene Polyurethanschaumochicht wies eine offenzellige Struktur auf sowie eine harte, biegsame, dichte Außenhaut und einen elastischen Zern von geringer Dichte. Die Gesamtdichte oder die zusammengesetzte Dichte der Schaurnschicht lag in einem Bereich •/on 160 - 132 kg/m"¹, -während die Dichte des Eerns im Bereich von 96 - 128 kg/m-⁵ lag.

'Jenn die Schaums chi eh. t 11 mit dem Stahlbehälter verbunden wird, ist die Isolierr/irkung durch den Polyure than schaum bedeutend größer als diejenige einer Schicht aus losem faserigem Isolationsmaterial der gleichen Dicke. Es wurde beispielsweise festgestellt, dai3 ein 15,88 mm dickes Polster der Schaumschicht 11 die gleichen wärmeisolierenden Eigenschaften aufweist wie ein 25,4 mm dickes Polster aus einem Paserisoliermaterial. ',Venn die Schaumschicht 11 mit dem Behälter verbunden wird, ist kein Luftfilm an der Zwischenfläche vorhanden. Dadurch erhöhen sich

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die gesamten wärmeisolierenden Eigenschaften der Schaumschicht 11 gegenüber einem Fasermaterial für Isolationszwecke. Denn in einer Isolierschicht aus Fasermaterial ist ein Luftfilm vorhanden, der die Isolierwirkung der Anordnung insgesamt herabsetzt.

Die harte äußere Schicht 13 schafft nicht nur eine dekorative Wirkung für den Behälter, sondern dient auch dazu, eine verhältnismäßig harte und dauerhafte Schichtoberfläche zu bilden, die außerordentlich abriebfest ist. Die Schaumschicht selbst weist eine ausgezeichnete 'Viderstandsfähigkeit gegenüber Stoßk belastimgen auf. Diese Eigenschaft bilde.t einen wesentlichen Faktor bei der Verminderung von Schäden an dem Behälter während seiner Verpackung und Verladung und während des Versands.

Da der Polyurethanschaum in der Schicht von offener Zellstruktur ist, kann der erhöhte Dampfdruck, der während des Aufheizvorgangs durch ,jeglichen 7/asserdampf, der in der Zwischenschicht zwischen dem Behälter und der Schaumschicht infolge von Leckverlusten oder Kondensation vorhanden ist, entsteht oder 7asserdampf selbst, der in den Zellen vorhanden ist, nach außen hin frei abgebaut werden, um hierdurch eine Verformung der Schaumschicht während des Betriebes zu vermeiden.

'Jährend die obige Beschreibung auf einen Heißwasserbereiter als Haushaltsgerät Bezug nimmt, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbstverständlich auch auf die Herstellung anderer Behälter und Tanks anwendbar ist, und zwar insbesondere für solche Tanks geeignet ist, die heiße oder kalte Stoffe aufnehmen.

Patentansprüche;

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Claims

P 19 04 353.9 ■ _Γ M 01 325

Α.Ο. Smith Corporation · <τ> * 9. Mai 1969

Paten ta nsprüche

1JL Verfahren zur Herstellung einee Kessele oder eines Heißwasserbereiters mit einem Polyurethan-t-Mantel, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Einsetzen eines Metairbehälters in eine geschlossene Form zur Bildung eines Hohlraums zwischen dem Behälter und der Form, Aufheizen der Form auf eine Temperatur im Bereich von 24 his 66⁰C, Erhitzen des Behälters auf eine um mindestens 2O⁰P höhere Temperatur als die Form, Einführen einer nicht ausgehärteten, flüssigen, schäumbaren Reaktionsmisehung für einen Urethankunststoff in den Hohlraum zur Bildung einer Schaumkunststoffschioht, Aushärten des Kunststoffs zur Bildung einer ausgehärteten, ausgeschäumten Kunststoffschicht aus Polyurethan, die einteilig mit dem Behälter verbunden iffc, und Abziehen der Form von dem Behälter, wobei die Kunststoffschicht eine offene Zellstruktur aufweist, die dampfdurchlässig ist und eine zusammengesetzte Dichte im Bereich von 64 bis 240 kg/nr aufweist und wobei die Schaumschicht eine dünne, harte sowie dichte aussere Haut mit einer Dichte zeigt, die grosser ist als 320 kg/m⁵ und wobei die Schaumschicht innen mit einem Bereich niedrigerer Dichte ausgestattet ist, der sich von der Haut zu dem Behälter erstreckt und eine Dichte im Bereich von 24-128 kg/nr aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Hohlraum mit der Reaktionstiftohung derart überladen wird, dass die eingeführte Reaktionemieohung zwei bis vier Mal so gross ist wie bei einem normalen Ansatz, der zur Herstellung eines frei aueiohäumbaren Stoffes bei einer Dichte von32-64 kg/m* benötigt wird.

3· Verfahren nach Anspruoh 1, daduroh gekennseiohnet , dass der Behälter auf ein· Temperatur im Bertioh von 43-82⁰C aufgeheizt wird.

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