DE202019101108U1 - Multi-layer composite pipe - Google Patents

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Abstract

Mehrschichtverbundrohr mit einer aus einem Polymer hergestellten Innenschicht, einer aus einem Polymer hergestellten Außenschicht und einer zwischen der Innen- und der Außenschicht eingelagerten, aus Metall hergestellten Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Schicht (3a,6) vorgesehen ist, die wenigstens eine Zugkräfte aufnehmende Faser (7) aufweist.Multi-layer composite pipe with an inner layer made of a polymer, an outer layer made of a polymer and an intermediate layer made of metal embedded between the inner and outer layers, characterized in that at least one further layer (3a, 6) is provided, which has at least one Has fiber (7) absorbing tensile forces.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrschichtverbundrohr mit einer aus einem Polymer hergestellten Innenschicht, einer aus einem Polymer hergestellten Außenschicht und einer zwischen der Innen- und der Außenschicht eingelagerten, aus Metall hergestellten Zwischenschicht.The invention relates to a multilayer composite pipe with an inner layer made of a polymer, an outer layer made of a polymer and an intermediate layer made of metal embedded between the inner and the outer layer.

Mehrschichtverbundrohre dieser Art sind allgemein bekannt. Sie bestehen üblicherweise aus einer Innenschicht und einer Außenschicht, die jeweils aus einem Polymer hergestellt sind. Zwischen der Innenschicht und der Außenschicht ist eine Metallschicht eingelagert, die meistens aus Aluminium besteht. Dabei erfolgt die Verbindung von der Innen- und der Außenschicht mit der Metallschicht üblicherweise mittels einer Haftvermittlerschicht. Die Haftvermittlerschicht, die ebenfalls aus einem weiteren Polymer gebildet ist, kann ebenso wie die Innen- und die Außenschicht mittels Extrusion aufgebracht werden. Die haftvermittelnde Wirkung des weiteren Polymers beruht in der Regel auf aufgepfropften polaren Gruppen, wie Maleinsäureanhydrid.Multi-layer composite pipes of this type are generally known. They usually consist of an inner layer and an outer layer, which are each made of a polymer. A metal layer, which mostly consists of aluminum, is embedded between the inner layer and the outer layer. The connection between the inner and the outer layer with the metal layer usually takes place by means of an adhesion promoter layer. The adhesion promoter layer, which is likewise formed from a further polymer, can be applied by extrusion, as can the inner and outer layers. The adhesion-promoting effect of the further polymer is generally based on grafted-on polar groups, such as maleic anhydride.

Derartige Mehrschichtverbundrohre lassen sich durch eine geeignete Wahl des für die Innenschicht verwendeten Polymers grundsätzlich für viele Anwendungsbereiche einsetzen. Deshalb werden sie überwiegend in Heizungs- und Wasserversorgungsanlagen eingesetzt.Multi-layer composite pipes of this type can in principle be used for many areas of application by a suitable choice of the polymer used for the inner layer. That is why they are mainly used in heating and water supply systems.

Bei Mehrschichtverbundrohren dieser Art dient die Metallschicht, also insbesondere die Aluminiumschicht, zur Gewährleistung der Druckfestigkeit, der Formstabilität und der Diffusionsdichtheit der Mehrschichtverbundrohre. Aluminium ist allerdings ein relativ teurer Werkstoff. Außerdem macht diese Metallschicht die Mehrschichtverbundrohre je nach Wandstärke so unflexibel, dass die bisherigen Mehrschichtverbundrohre nicht für alle vorstellbaren Anwendungsbereiche geeignet sind.In multi-layer composite pipes of this type, the metal layer, in particular the aluminum layer, serves to ensure the pressure resistance, the dimensional stability and the diffusion tightness of the multi-layer composite pipes. However, aluminum is a relatively expensive material. In addition, this metal layer makes the multi-layer composite pipes, depending on the wall thickness, so inflexible that the previous multi-layer composite pipes are not suitable for all conceivable areas of application.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mehrschichtverbundrohr so weiterzuentwicklen, dass es universeller einsetzbar ist.The object of the invention is to further develop a multilayer composite pipe so that it can be used more universally.

Diese Aufgabe wird bei einem Mehrschichtverbundrohr der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eine weitere Schicht vorgesehen ist, die wenigstens eine Zugkräfte aufnehmende Faser aufweist.This object is achieved according to the invention in a multilayer composite pipe of the type described in the introduction in that at least one further layer is provided which has at least one fiber absorbing tensile forces.

Durch diese zusätzliche weitere Schicht, die wenigstens eine Zugkräfte aufnehmende Faser aufweist, kann die Druckfestigkeit eines Mehrschichtverbundrohres erhöht werden, ohne dass die Biegesteifigkeit erhöht wird und ohne dass das Mehrschichtverbundrohr weniger flexibel wird. Dadurch kann das Mehrschichtverbundrohr auch für höhere Druckbereiche eingesetzt werden. Ohne diese zusätzliche Schicht müsste die Wanddicke der Metallschicht erhöht werden, was einerseits die Kosten erhöhen würde und andererseits das Mehrschichtverbundrohr extrem biegesteif und unflexibel machen würde. Auch für bisherige Anwendungen ist diese zusätzliche weitere Schicht vorteilhaft, da die Wandstärke der Aluminiumfolie reduziert werden kann, ohne dass die Druckfestigkeit verringert wird. Ein derartiges Mehrschichtverbundrohr ist flexibel und universell einsetzbar. Je nach Materialauswahl der Faser(n), der Wickelart, der Abstände der Fäden und der Dicke der Fäden kann das jeweilige Mehrschichtverbundrohr auf einfache Weise an den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden, ohne den Grundaufbau des Mehrschichtverbundrohres ändern zu müssen. Unter Faser im Sinne der Erfindung ist nicht nur eine einzelne Faser, sondern sind auch mehrere Fasern, Faserbänder, Gewebe und Multifilamente zu verstehen.This additional layer, which has at least one fiber that absorbs tensile forces, can increase the compressive strength of a multilayer pipe without increasing the bending stiffness and without making the multilayer pipe less flexible. This means that the multi-layer composite pipe can also be used for higher pressure ranges. Without this additional layer, the wall thickness of the metal layer would have to be increased, which on the one hand would increase the costs and on the other hand would make the multilayer composite pipe extremely rigid and inflexible. This additional layer is also advantageous for previous applications, since the wall thickness of the aluminum foil can be reduced without reducing the compressive strength. Such a multilayer composite pipe is flexible and universally applicable. Depending on the choice of material for the fiber (s), the type of winding, the spacing of the threads and the thickness of the threads, the respective multilayer pipe can be easily adapted to the respective application without having to change the basic structure of the multilayer pipe. Fiber in the sense of the invention is not only a single fiber, but also several fibers, fiber tapes, fabrics and multifilaments.

Grundsätzlich ist es z.B. aus DE 20 2008 002 386 U1 bei einem reinen Kunststoffrohr bekannt, eine Armierungslage vorzusehen. Ein solches Kunststoffrohr unterscheidet sich jedoch deutlich von einem Mehrschichtverbundrohr mit einer Metallschicht.Basically, it is out, for example DE 20 2008 002 386 U1 in a pure plastic pipe known to provide a reinforcement layer. However, such a plastic pipe differs significantly from a multi-layer composite pipe with a metal layer.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Faser als Faserwicklung oder als Fasergeflecht ausgebildet ist. Die Art der geometrischen Ausgestaltung und Anordnung der Faser hängt vom jeweiligen Einsatzzweck ab.In a preferred embodiment it is provided that the fiber is designed as a fiber winding or as a fiber braid. The type of geometric design and arrangement of the fiber depends on the particular application.

Als Fasermaterial sind bevorzugt Carbon, Glas, Aramid und/oder Draht vorgesehen. Es kann auch ein Multifilament aus unterschiedlichen Fasern eingesetzt werden.Carbon, glass, aramid and / or wire are preferably provided as the fiber material. A multifilament made of different fibers can also be used.

Die Faser kann grundsätzlich je nach Einsatzzweck an beliebiger Stelle angeordnet sein. Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die weitere Schicht eine Haftvermittlerschicht ist, in welche die Faser eingebettet ist. Die Faser ist dann innerhalb oder außerhalb der Metallschicht angeordnet.The fiber can basically be arranged at any point depending on the intended use. According to a first preferred embodiment it is provided that the further layer is an adhesion promoter layer in which the fiber is embedded. The fiber is then arranged inside or outside the metal layer.

Alternativ ist es auch möglich, dass die weitere Schicht die äußerste Schicht ist, d.h. die Faser bildet dann die Außenlage des Mehrschichtverbundrohres.Alternatively, it is also possible for the further layer to be the outermost layer, i.e. the fiber then forms the outer layer of the multilayer pipe.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in

  • 1 eine Seitenansicht eines Mehrschichtverbundrohrabschnittes nach einer ersten Ausgestaltung,
  • 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in 1,
  • 3 eine Seitenansicht eines Mehrschichtverbundrohrabschnittes nach einer zweiten Ausgestaltung und
  • 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3.
The invention is explained in more detail below using the drawings as an example. These show in
  • 1 2 shows a side view of a multilayer pipe section according to a first embodiment,
  • 2nd a section along line II-II in 1 ,
  • 3rd a side view of a multilayer pipe section according to a second embodiment and
  • 4th a section along line IV-IV in 3rd .

Ein abschnittweise dargestelltes Mehrschichtverbundrohr ist in den Zeichnungen allgemein mit 1 bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 weist das Mehrschichtverbundrohr 1 von innen nach außen gesehen eine aus einem Polymer bestehende Innenschicht 2, daran angrenzend eine erste Haftvermittlerschicht 3, eine Zwischenschicht 4 aus Aluminiumfolie sowie diese radial außenseitig umgebend eine weitere, aus Polymer hergestellte Außenschicht 5 auf. Dabei kann, was zeichnerisch nicht dargestellt ist, zwischen der Zwischenschicht 4 und der Außenschicht 5 noch eine weitere Haftvermittlerschicht angeordnet sein.A multi-layer composite pipe shown in sections is generally included in the drawings 1 designated. In the embodiment according to the 1 and 2nd shows the multilayer pipe 1 seen from the inside out, an inner layer made of a polymer 2nd , adjoining it is a first adhesion promoter layer 3rd , an intermediate layer 4th made of aluminum foil and surrounding it radially on the outside a further outer layer made of polymer 5 on. What is not shown in the drawing can be between the intermediate layer 4th and the outer layer 5 yet another adhesion promoter layer can be arranged.

Insoweit unterscheidet sich das Mehrschichtverbundrohr 1 nicht von bekannten Mehrschichtverbundrohren. Wesentlich ist nun, dass beim Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 die Außenschicht 5 von einer weiteren Schicht 6 umgeben ist, die eine Zugkräfte aufnehmende Faser aufweist. Dieser Faser ist in 1 mit 7 bezeichnet und als Fasergeflecht dargestellt. Alternativ kann die Faser 7 auch als Faserwicklung ausgebildet sein.The multilayer composite pipe differs in this respect 1 not from known multi-layer composite pipes. It is now essential that in the embodiment according to the 1 and 2nd the outer layer 5 from another layer 6 is surrounded, which has a tensile force-absorbing fiber. This fiber is in 1 designated 7 and shown as a fiber braid. Alternatively, the fiber 7 also be designed as a fiber winding.

Das Mehrschichtverbundrohr 1 wird bei dieser Ausführungsform auf übliche Weise hergestellt, d.h. zunächst wird die Innenschicht 2 extrudiert, bevorzugt gleichzeitig mit der Haftvermittlerschicht 3. Anschließend wird die Aluminiumfolie aufgebracht und in Längsrichtung z.B. laserverscheißt. Nachfolgend wird die Außenschicht 5 ebenfalls durch Extrusion aufgebracht und schließlich die weitere Schicht 6, wobei je nach Anwendungsfall vorgesehen sein kann, dass das Aufbringen der weiteren Schicht 6 mit den Fasern 7 im noch weichen Zustand der Außenschicht 5 erfolgt, so dass die Fasern 7 wenigstens bereichsweise in die Außenschicht 5 eingebettet werden.The multi-layer composite pipe 1 is produced in the usual way in this embodiment, ie first the inner layer 2nd extruded, preferably simultaneously with the adhesion promoter layer 3rd . The aluminum foil is then applied and laser-sheared in the longitudinal direction, for example. Below is the outer layer 5 also applied by extrusion and finally the further layer 6 , depending on the application, it can be provided that the application of the further layer 6 with the fibers 7 while the outer layer is still soft 5 is done so the fibers 7 at least in some areas in the outer layer 5 be embedded.

In den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Mehrschichtverbundrohres 1 dargestellt, wobei die dieselben Bezugszeichen wie in den 1 und 2 verwandt sind.In the 3rd and 4th is a second embodiment of a multilayer composite pipe 1 shown, the same reference numerals as in the 1 and 2nd are related.

Dieses Mehrschichtverbundrohr 1 weist eine Innenschicht 2 auf, auf welche die Zwischenschicht 4 aus Aluminiumfolie aufgebracht wird. Die Zwischenschicht 4 ist außenseitig von einer äußeren Haftvermittlerschicht 3a umgeben, welche bei diesem Ausführungsbeispiel die weitere Schicht bildet, die eine Zugkräfte aufnehmende Faser 7 enthält. Dazu wird auf die Haftvermittlerschicht 3a ein Fasergeflecht aus Fasern 7 im noch weichen Zustand durch Umwickeln aufgebracht, so dass die Fasern 7 in die Haftvermittlerschicht 3a eingebettet sind. Anschließend wird auf die die Fasern 7 enthaltende Haftvermittlerschicht 3a durch Extrusion die Außenschicht 5 aus dem weiteren Polymer aufgebracht.This multilayer pipe 1 has an inner layer 2nd on which the intermediate layer 4th is applied from aluminum foil. The intermediate layer 4th is on the outside of an outer adhesive layer 3a surround, which in this embodiment forms the further layer, the fiber absorbing tensile forces 7 contains. This is done on the adhesion promoter layer 3a a network of fibers 7 applied while still soft by wrapping, so that the fibers 7 into the adhesion promoter layer 3a are embedded. Then the fibers 7 containing adhesion promoter layer 3a by extrusion the outer layer 5 applied from the further polymer.

Alternativ kann auch zwischen der Innenschicht 2 und der Zwischenschicht 4 wie beim Ausführungsbeispiel nach 1 eine Haftvermittlerschicht 3 vorgesehen sein, die als weitere Schicht dient, in welche das Geflecht oder die Wicklung aus Fasern 7 eingebettet wird.Alternatively, you can also between the inner layer 2nd and the intermediate layer 4th as in the embodiment 1 an adhesion promoter layer 3rd be provided, which serves as a further layer in which the braid or the winding of fibers 7 is embedded.

BezugszeichenlisteReference list

11
MehrschichtverbundrohrMulti-layer composite pipe
22nd
InnenschichtInner layer
3, 3a3, 3a
HaftvermittlerschichtAdhesion promoter layer
44th
ZwischenschichtIntermediate layer
55
AußenschichtOuter layer
66
Weitere SchichtAnother shift
77
Faserfiber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 202008002386 U1 [0008]DE 202008002386 U1 [0008]

Claims (5)

Mehrschichtverbundrohr mit einer aus einem Polymer hergestellten Innenschicht, einer aus einem Polymer hergestellten Außenschicht und einer zwischen der Innen- und der Außenschicht eingelagerten, aus Metall hergestellten Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Schicht (3a,6) vorgesehen ist, die wenigstens eine Zugkräfte aufnehmende Faser (7) aufweist.Multi-layer composite pipe with an inner layer made of a polymer, an outer layer made of a polymer and an intermediate layer made of metal embedded between the inner and outer layers, characterized in that at least one further layer (3a, 6) is provided, which has at least one Has fiber (7) absorbing tensile forces. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser (7) als Faserwicklung oder als Fasergeflecht ausgebildet ist.Multi-layer composite pipe after Claim 1 , characterized in that the fiber (7) is designed as a fiber winding or as a fiber braid. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser (7) aus Carbon, Glas, Aramid und/oder Draht besteht.Multi-layer composite pipe after Claim 1 or 2nd , characterized in that the fiber (7) consists of carbon, glass, aramid and / or wire. Mehrschichtverbundrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine Haftvermittlerschicht (3a) ist, in welche die Faser (7) eingebettet ist.Multi-layer composite pipe according to one or more of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the further layer is an adhesion promoter layer (3a) in which the fiber (7) is embedded. Mehrschichtverbundrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (6) die äußerste Schicht ist.Multi-layer composite pipe according to one or more of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the further layer (6) is the outermost layer.
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