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Verfahren zum Verbinden von innen oder innen und außen mit Kunststoff
beschichteten Stahlrohren.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von inen oder innen
und außen mit Kunststoff nach der -Pulverschmelzmethode beschichteten Stahlrohren
mit Ku#plungselementen.
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Derartige Verbindungen müssen sehr dicht sein und sich auch nach längerem
Gebrauch nicht lockern.
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Ss ist bekannt, Rohre mit Hilfe sog. Ermeto-Verbindungen miteinander
zu verbinden. Dabei werden die beiden Rohrenden mit Überwurfmuttern mit Hilfe eines
Schneid-oder Keilringes miteinander verschraubt. Es ist dabei erforderlich, daß
das Rohr gegen den Anschlag im Innen konus stößt, da sonst der Schneidvorgang des
Schneidringes nicht erfolgen kann.
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Das Arbeiten mit diesen Kupplungselementen ist beispielsweise in den
DiN-Vorschriften 2353 und 3852 beschrieben.
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Neben der#Verwendung von Ermeto-Verbindungen ist auch die Verwendung
von Zwischenstücken, sog. Fittings, zum Verbinden von Rohrenden unmittelbar zwischen
Rohr und Rohr gebräuchlich. Diese Pitt#ngs- sind zumeist aus dem gleichen Material
wie bei den zu verbindenden Rohren und werden durch Spritzgießen oder Spritzpressen
in genormten Abmessungen hergestellt.
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Auch durch Ineinanderschieben zweier, mit Klebst-off bestrichenen
Rohrenden, von denen das eine Rohrende z.B. mit einem heißen Dorn aufgeweitet ist,
ist eine Verbindung von Rohren möglich ( G. Schulz, Die Kunststoffe, 1964, S. 502
bis 504).
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Es ist.ferner bekannt, Metalle mit Klebern auf Polyurethan'-Basis
zu verkleben. Die vernetzten Klebschichten sind in organischen Lösungsmitteln unlöslich
und werden bei höheren Temperaturen nicht thermoplastisch. Die Klebeschicht bleibt
nach dem Trocknen flüssig, so daß man die Pügeteile bequem aneinanderpassen kann
( E. und B. Plath, Taschenbuch der Kitte und Klebstoffe, 1963, S.317).
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Auch Kunststoffe können durch Verklebung miteinander yerbunden werden.
So können beispielsweise Polyamide mit waseerfreier Ameisensäure oder mit lösungen
von Polyamiden in Ameisensäure verklebt werden.( 0. Jordan, Das Kleben von Kunststoffen,
1963, S. 54).
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Bei den mechanischen Kuppiungselementen, wie zum Beispiel den Ermeto-Verbindungen,
berüliren sich die beiden miteinander zu verbindenden Rohrenden nicht, sondern es
besteht ein Zwischenraum, der durch einen Teil dieser Ermeto-Verbindung
überbrückt
wird. Diese Stelle ist infolge der offenen Schnittkanten der Rohre besonders korrosionsanfällig
so daß die Verbindung bald zerstört wird.
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Die Verwendung von Fittings ist bei Rohren geringen Durchmessers problematisch.
Oft ist die Verbindung nicht dicht genug, so daß noch zusätzlich geklebt werden
muß, was wirtschaftlich ungünstig ist.
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Die Verklebung von Rohren durch Aufweiten des Endes eines Rohres mit
einem heißen Metalldorn auf eine Länge von etwa 5 cm, damit das zweite Rohrende
gut eingepaßt werden kann, ist nur bei dem Verbinden von Kunststoffrohren möglich.
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Eine Verbindung von Metallrohren untereinander gelingt nach dieser
Methode nicht.
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Bei der Verklebung von Metallen ist sorgfältig darauf zu achten, daß
die zu verklebenden Flächen frei von Verunreinigungen, Fett und Oxidationsprodukten
sind.
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Günstig ist das Aufrauhen der Flächen, damit der Klebstoff eine Verankerungsmöglichkeit
findet. Das gleiche gilt im Prinzip auch für die Verklebung von Polyamiden. Allerdings
hat die Verklebung mit Ameisensäure oder Ameisensäure enthaltenden Klebern den Nachteil,
daß die Gefahr des hydrolytisden Abbaues des zu verklebenden Polyamids besteht.
Außerdem ist Ameisensäure ätzen und greift die menschliche Haut an.
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Diese und andere Nachteile des Standes der Technik versucht die Erfindung'
zu vermeiden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die kritisien Stellen
der miteinander zu verbindenden Rohre, nämlich die freien 2ehnittkanten von nach
der Pulverschmelzmethode innen oder innen und außen mit Kunststoff beschichteten
Stahlrohren
sicher und festhaftend miteinander zu verbinden. Die
Verbindungsstellen sollen korrosionsunempfindlioh sein und keine Unterwanderung
der Kunststoffbeschichtung zulassen.
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Die Verbindungen sollen nach dem Erhärten eine entsprechende Festigkeit
besitzen, um die einzelnen Teile während der gewünschten Lebensdauer gut miteinander
zu verbinden. Diese-Sestigkeit muß während den auftretenden.
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Gebrauchsbedingungen bestehen bleiben. Erwünscht sind gute Zug- und
Schubfestigkeiten und gute Dauerfestigkeiten.
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Die Verbindung soll ferner eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen und.
keine oder nur eine geringe Überwachung oder Wartung erfordern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die freien
Schnittkanten der Rohre mit einem der Kunststoffbeschichtung chemisch verwandten
flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial überzieht und nach dem Erhärten des
Kunststoffmaterials beide Rohrenden mit dem Kupplungselement verbindet.
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liter chemische der Kunststoffbeschichtung verwandten S flüssigen,
lufttrociuienden Kunststoffmaterialien sind solche Kunststoffe zu verstehen, die
in ihrem chemischen istische Aufbau ähnlich sind. Die charakter Gruppe der Polyamide
ist die Säureamidgruppe oder auch Peptidgruppe genannt, -CONH-, die im Makromolekül
stets wiederkeI#t.
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Brsetzt man in dieser Gruppe den Wasserstoff H beispielsweise durch
einen organischen Rest R, so erhält man die Gruppe - CONR -, wodurch ein abgewandelter
Kunststoff entsteht, der j#edoch in seinem Aufbau und in seinen Eigenschaften ähnlich
dem unsubstituierten Kunststoff ist.
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Auch die Gruppe - OOONH - ist der Carbonamid- oder Säuregruppe sehr
ähnlich.
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Kunststoffe, die diese Gruppe enthalten, werden im Rahmen der Erfindung
bevorzugt. Diese Gruppe ist in den Polyurethanen enthalten.
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Zweckmässig setzt man jedoch keine-Polyurethane ein, sondern man verwendet
Verbindungen, die beim oder während des Erhärtens die Urethan-Gruppen bilden. Es
sind dazu zwei Arten von Verbindungen erforderlich und zwar einerseits solche, die
mehrere Hydroxylgruppen HO- und andererseits solche, die mehrere Isocyanatgruppen
OCN- im ?2molekül enthalten.
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Bevorzugt sind die Hydroxylgruppen entaltenden Vesbindungen höhermolekular.
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Geeignet sind beispielsweise Hydroxylgruppen enthaltende Polyester
oder Polyäther, wie lineare oder verzweigte Polyester aus Adipinsäure und Glykolen,
verzweigtesoder teilverzweigtes Polypropylenglykol oder Acrylatharze.
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Als Isocyanatgruppen enthaltende Verbindungeh sind beispielsweise
aliphatische oder aromatische Di- oder Polyisocyanate geeignet.
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Beim-Zusammengeben dieser zwei Arten von Verbindungen entstehen unter
Polyaddition Polyurethane.
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Die Mengenteile der beiden Komponenten richten sich nach den Erfordernissen.
Es können stöchiometrische Mengen angewandt oder die Isocyanat-Komponente kann im
Überschuß oder im Unterschuß angewendet werden.
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W@nscht man eine elastischere Verbindung, so wendet man zweckmäßig
die Isocyanat-Komponente im Unterschuß an, weil bei zu hohem Isocyanat-Anteil leicht
ein Verhärten der Verbindungsstellen eintritt.
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Aus diesem Grunde wird im Rahmen der Erfindung darauf geachtet, daß
der Isocyanat-Anteil des aufzubringenden Gemisches nicht oder nicht wesentlich das
stöchiometirische Verhältnis
zwischen den Hydroxylgruppen HO- und
isocyanatgruppen OON- der beiden Verbindungen übersteigt.
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Die einzelnen Verbindungen sind im Handel erhältlich.
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Bekannt sind beispielsweise -OH Gruppen - enthaltende Verbindungen
unter dem Namen Desmophen ( BAYER) und die Isocyanat-Gruppen enthaltenden Verbindungen
unter dem Namen Desmodur (BAYER).
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Sind die Rohre mit Hart-Polyvinylchlorid beschichtet, verwendet man
im Rahmen der Erfindung als flüssiges, lufttrocknendes Kunststoffmaterial ein male
ins äuremodifiziertes Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat Nach einer
Weiterbildung des Verfahrens gibt man dem flüssigen, luftrocknenden Kunststoffmaterial
den für die Rohrbeschichtung verwendeten Kunststoff in Pulverform m.
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Bei mit Polyamid beschichteten Rohren setzt man dem flüssigen, lufttrocknenden
Kunststoffmaterial Polyamidpulver -zu und entsprechend bei mit Hart-Polyvinylchlorid
beschichteten Rohren pulverförmiges Hart-Polyvinylchlorid.
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Die Mengen können dabei zwischen 5 bis 50 Gew.% liegen, bevorzugt
wird jedoch eine Zusatzmenge von 10 bis 20 Gew.
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bezogen auf das flüssige, lufttrocknende Kunststoffmaterial.
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Im Rahmen der Erfindung -werden als Kupplungselemente bevorzugt Ermeto-Verbindungen
verwendet.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung und den Ausführugsbeispielen
näher beschrieben.
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Die Figur zeigt schematisch und im Schnitt die erfindungsgemäße Verbindung
zweier Rohrenden. Es bedeuten: 1 und 1' die miteinander zu verbindenden Rohrenden,
2
und 2' die auf der Innenseite der Stahlrohre aufgebrachten Kunststoffbeschichtungen,
3 und 3' das aufgebrachte flüssige, lufttrocknende Kunststoffmaterial, 4 und 4'
Schneidringe und 5 und 5' die Überwurfmuttern der Ermetoverbindung6.
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Ausführungsbeispiele 1) ) Ein mit Polyundecanamid ( Rilsan; Organico
P.A. Paris) in einer Schichtstärke von 150/um nach der Pulverschmelzmethode innen
beschichtetes Stahlrohr mit einer lichten Weite von 12 mm und einem Außendurchmesser
von 17mm, wird an der freien Schnittkante 1 mit einem flüssigen, lufttrocknenden
frisch hergestellten Gemisch aus 100 Gew.Teilen eines Polyäthers mit ,einem OH-Gehalt
von 3,6 # und 70 Gew.Teilen eines Polyisocyanats mit einem OCN-Gehalt von 13,3,
einer Dichte von 1,2 g/cm3 und einer Viskosität von 2200 cP bei 2500 durch kurzes
Eintauchen der Schnittkante in das Kunststoffmaterial, versehen und trocknen lassen.
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Auf die gleiche Weise wird ein zweites Rohrende 1' eines Rohres mit
den gleichen Eigenschaften wie das erste behandelt. Beide Rohrenden werden über
eine Ermeto-Verbindung 6 miteinander unter Verschraubung zusammengefügt.
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2) Ein Stahlrohr mit einer lichten Weite von 12 mm und einem Außendurchmesser
von 1-7 mm wird innen nach der Pulverschmelzmethode mit einem Überzug 2 von Hart-Polyvinylchlorid
mit einem K-Wert von 50 in einer Stärke von 180/um versehen.
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Dir freien Schnittkanten zweier Rohrenden 1, 1', werden kurz in ein
flüssiges, lufttrocknendes Maleinsäure -modifiziertes Mischpolymerisat aus Vinylchlorid
und Vinylacetat ( Gotekplast; Burgi-Werkstätten GmbH, Frankfurt/M.) eingetaucht.
Nach dem Trocknen werden beide Rohrenden über eine Ermeto-Verbindung 6 miteinander
unter Verschraubung zusammengefügt.
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3) Ein Stahlrohr mit den gleichen Abmessungen wie in -Beispiel 1
und 2 angegeben, wird innen und außen nach der Pulverschmelzmethode mit einem Überzug
von Polyundecanamid ( Rilsan ; Organico P.A., Paris ) in einer Stärke von je 200
/um versehen. Die freien Schnittkanten zweier Rohrenden 1, 1' werden kurz in ein
flüssiges, lufttrocknendes frisch hergestelltes Gemisch aus 100 Gew.Teilen eines
Polyäthers mit einem OH-Gehalt von 3,6 Xo und 70 Gew.Teilen eines Polyisocyanats
mit einem OCN-Gehalt von 13,3 % einer Dichte von 1,2 g/cm³ und einer Viskosität
von 2300 cP bei 25°C , dem man 20 Gew.Teile, bezogen auf das flüssige Kunststoffmaterial,
Polyundecanamidpulver in einer Körnung von 80 bis 100/um zugemischt hat, eingetaucht.
Nach dem Trocknen werden beide Rohrenden wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben, miteinander
verbunden.
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4) Zwei Stahlrohre mit je einer lichten Weite von 12 mm und einem
Außendurchmesser von 17 mm, die innen mit einem Überzug aus Polyamid-11 ( Rilsan;
Organico P.A., Paris ) in einer Schichtstärke von 200/um versehen sind, werden an
ihren freien Schnittkanten 1, 1' kurz in ein flüssiges, lufttrocknendes Gemisch
aus 100 Gew.Teilen Acrylatharz mit einer OH-Zahl zwischen 50 und 70 und 25 GewTeilen
eines Polyisocyanats mit einem Gehalt an ca. 16,5 % oaN- Gruppen getaucht und trocknen
lassen.
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Nach dem Trocknen werden beide so behandelten Rohrenden ~über eine
Ermeto-Verbindupg unter Verschraubung zusammengefügt.
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Di e mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß es gelingt, innen oder innen und außen mit Kunststoff beschichtete Stahlrohre
sicher miteinander zu verbinden.
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Die Verbindungen sind sehr dicht. Da die Schnittflächen der
Rohre
durch ihre Kunststoffummantelung zuverlässig abgedichtet sind, treten an den Verbindungsstellen
keine Unterwanderungserscheinungen von durch die Rohre transportierten Medien auf.
Dies ist insbesondere bei geförderten korrosiven Medien, wie wässrigen Salzlösungen,
verdünnten Säuren und dergleichen, wichtig. Bei durchgeführten Vergleichsversuchen
zeigte es sich, daß bei mit Ermeto-Verbindungen zusammengefügten Rohren, ohne die
erfindungsgemässe Behandlung mit dem flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial
schon nach kurzer Gebrauchsdauer sich Unterwanderungserscheinungen, verbunden mit
einer starken Korrosion, bemerkbar machen. Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen
flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterialien sind aufgrund ihrer chemischen
Verwandtschaft mit dem Rohrbeschichtungsmaterial sehr gut verträglich, so daß eine
feste unlösbare Verbindung entsteht, wodurch keine Korrosionserscheinungen am ungeschützten
Metall auftreten können.
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Patentansprüche