DE2324508B2

DE2324508B2 - Verfahren zur Herstellung eines Muffenrohres aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE2324508B2
Application number: DE2324508A
Authority: DE
Inventors: Jack Lendymore Sutton Coldfield Warwickshire Riley (Ver. Koenigreich)
Original assignee: YORKSHIRE IMPERIAL PLASTICS Ltd LEEDS YORKSHIRE (VER KOENIGREICH)
Current assignee: YORKSHIRE IMPERIAL PLASTICS Ltd LEEDS YORKSHIRE (VER KOENIGREICH)
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1980-08-14
Also published as: GB1432539A; IT987410B; NL182019B; NL182019C; NL7306742A; KE2679A; DE2324508A1

Description

den Unteransprüchen.

Es ist bekannt (DE-PS 1136815) Kunststoffrohre durch biaxiales Recken zu verstärken. Hierzu wird ein vorher auf Strecktemperatur erwärmter Rohling in eine Form eingespannt, dann axia- gereckt und anschließend mit Hilfe von Druckluft gegen eine Innenform aufgeblasen. Es ist ferner bekannt, zur Herstellung von Rohrkrümmern mit kleinem Biegeradius einen Rohling mit gegenüber dem endgültigen Rohrdurchmess^r kleinerer Abmessung auf Verformungstemperatur zu erwärmen, dann in eine Form einzulegen und mit Hilfe eines Druckmediums bis zur Anlage an die Innenkontur der Form aufzuweiten (DE-GM 1789761). Schließlich ist es bekannt, zur Erhöhung der Zerreißfestigkeit von Polyvinylchlorid-Borsten diese unter Orientieren des Kunststoffs zu recken.

Im folgenden werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine Form mit eingelegtem Rohling zur Herstellung eines Muffenrohrs,

Fig. 2 eine Endansicht längs des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung einen weiteren eingelegten Rohling.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird ein Kunststoffrohr 1 aus unplastifiziertem Polyvinylchlorid mit einem Vicat-Erweichungspunkt von 82° C als Rohling in das Innere einer geteilten Form eingelegt, die eine obere Hälfte 2 und eine untere Hälfte 3 hat. Der Rohling wird gegen die Form mit Hilfe von Außendichtungen 4 abgedichtet. Der Ringraum S um den Rohling kann mit Hilfe eines Einlaßrohrs 6 mit heißem Wasser gefüllt und über ein Auslaßrohr 7 entleert werden. Die beiden Formhälften werden mit Hilfe von Bolzen (nicht gezeigt) zusammengespannt, die in Bolzcnlöcher 8 eingeschraubt werden. Die Innenoberfiäche der Form ist zur Formung einer Rohrmuffe mit einer ringförmigen Vertiefung 9 mit einem Paar ringförmiger Nuten 11 versehen. Innerhalb des Rohlings werden vor dem Aufweiten an beiden Enden Innendichtungen untergebracht, die nicht gezeigt sind. Anschließend wird Heißwasser mit einer Temperatur von 92° C durch den Ringraum 5 zirkuliert, und zwar für eine ausreichende Zeit, um das Rohr zu erwärmen und zu erweichen und auf eine Temperatur zu bringen, bei der das Aufweitendes Rohrs zu einem Orientieren der Polymermoleküle führt. Befindet sich der Rohling auf der richtigen Temperatur, wird das heiße Wasser durch den Innenraum des Rohlings gefördert, unter Druck gesetzt und dabei der Rohling aufgeweitet, so daß er sich der Innengestalt der Form anpaßt. Bei diesem Aufweitendes Rohlings wird das Polyvinylchlorid orientiert. Da der Orientierungsgrad und dementsprechend der Anstieg der Festigkeit von der Größenordnung der Aufweitung abhängt, ergibt sich der Effekt, daß das in die Nuten 11 gedruckte Material stärker orientiert wird als das in die Vertiefung 9 eingedrückte Material und letzteres wiederum stärker orientiert wird als der Rest des Rohlings.

Ist das Aufweiten beendet, wird die Form mit Hilfe von kaltem Druckwasser gekühlt, das das verbliebene heiße Wasser hinausdriickt und das fertige Muffenrohr abkühlt. Sobald das Rohr fest ist. wird es aus der Form entnommen und es wird der Innendruck abgelassen und die Innendichtung entfernt. Der aufgeweitete Abschnitt wird dünn entlang der gestrichelten Linie 12durchschnitten, «im zwei Muffencndcn zu bilden. Bei einem Aufwert^erhältnis in der Größenordnung von 2:1 für den Rest des Rohrs kompensiert die durch die Orientierung bedingte Festigkeitserhöhung in den Muffen und Nuten die sich durch das Aufweiten ergebende Verminderung in der Wanddicke, so daß das fertige Erzeugnis ausreichende Festigkeit besitzt und sicher benutzt werden kann.

Soll ein Rohr lediglich an einem Ende mit einer Muffe versehen werden, kann die in rig. 3 gezeigte Form benutzt werden, die einen oberen Abschnitt 13 lu und einen unteren Abschnitt 14 besitzt. Aus der Fig. 3 ersieht man, daß lediglich an einem Ende des Rohre eine einzige Muffe 15 mit einer einzigen Nut 16 gebildet wird.

Bei Polyvinylchlorid mit einer Vicat-Erweichungstemperatur von 75° C erfolgt das Orientieren bei einer Temperatur von 84° C bis 86° C.

Man sieht, daß Muffen an beiden Enden des Rohrs gebildet werden können; sofern ein außerordentlich kurzes Rohr benutzt werden kann, würde ein doppelt gemufftes Ende in wirkungsvoller Weise eine Doppelkupplung abgeben. Die Muffen können unterschiedliche Abmessungen haben, in welchen Fällen das Kupplungsstück ein Adapter ist.

Zapfen und Muffen mit »O«-Ringdichtungen wurden geprüft; sie bildeten ein gerades Rohr. Es handelt sich um einen hydrostatischen Test unter Verwendung eines konstanten Drucks, der so gewählt wurde, daß man (a) ein Platzen in einer Zeitspanne von 1 bis 10 Stunden und (b) ein Platzen in einer Zeitspanne von in 100 bis 1000 Stunden erhielt. Es wurden zwei Proberohre verwendet, die beide einen Außendurchmesser von 8,9 cm hatten, wobei das Aufwertverhältnis für das Rohr 2,03 und für die Muffe 2,13 betrug. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Probe Kleinste Test- Ring- Zeit bis Bemer-Nr. Wand- druck span- zum kungen dicke nung Bruch

1 0,282 cm 44 bar 672 bar 2,5 h Ringaus-

stoßung

2 0,292 cm 36,6 bar 541 bar 910,2 lV Ring

ausstoßung Aus der englischen Normvorschrift 3505 für nichtorientierte Kunststoffrohre derselben Klasse kann eine Bezugslinie erarbeitet werden, aus der es möglich ist, die Bruchspannungen bei den Zeitpunkten, bei denen das Versagen bei einem orientierten Rohr mit

so Muffen nach der Erfindung auftrat, zu interpolieren. Vergleicht man diese beiden, so ergeben sich die folgenden Informationen:

Probe Zeit bis Bruch- Bruch- Verhält-Nr. zum Ver- spannung spannung nis der ^S5 sagen im orien- nach Span-

tierten Norm- nung Rohr Vorschrift

für dieselbe "' Zeit

2,5 h
910,2 h

672 bar
541 bar

387 bar 313 bar

1,75* 1,73*

* Da die Proben durch Ringaasstoßen versagten, ist die Rohr- und Muffenfestigkeit größer als gezeigt, so daß diese Verhältnisse ein Minimum darstellen. Dies zeigt, daß die geraden Rohre mit Muffen für die Praxis extrem befriedigend sind und die Normspezifizierung erheblieh überschreiten.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für das Her- zuweiten.

stellen eines orientierten Rohrs mit Muffe lediglich Anstelle von Polyvinylchlorid können auch

durch die Länge der erforderlichen Hohlform be- chloriertes Polyvinylchlorid, Polyäthylen hoher

schränkt. Da nichts in das Rohr einzusetzen ist, ergibt oder niedriger Dichte, Polypropylen oder Acryl-

sich kein Reibungsproblem mit der Rohroberfläche, > nitril-Butadien-Styrol-Terpolymer oder andere

wie es sonst auftreten würde, wenn im Inneren des geeignete orientierbare Polymere verwendet wer-

Rohrs ein Dorn zu benutzen wäre, um das Rohr auf- den.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: nem anderen FaU (DE-PS 1479626) wird das Rohr ende zur Erhöhung der Wandstärke gestaucht.

1. Verfahren zur Herstellung eines Muffenrohrs Schließlich wurde auch versucht (GB-PS 997521), aus thermoplastischem Material, dadurch ge- beim Strangpressen selbst durch Veränderung der kennzeichnet, daß man einen dem endgültigen s StrangpreBgeschwindigkeit eine Materialanhäufung Rohr entsprechend langen Roiding aus einem ori- an gewünschter Stelle zu erzwingen. Diese Maßnahentierbaren Material mit einem gegenüber dem men laufen im wesentlichen darauf hinaus, daß man endgültigen Rohr geringerem Durchmesser über die durch den Verformungsvorgang bedingte Mateseine ganze Länge in eine Form einlegt, und mit- riatverdünnung durch Zusatzmaterial ausglich. Beim teis in der Form zirkulierendem Wassers auf On- io Aufweitungsvorgang ergab sich ferner das Problem entierungstemperatur erwärmt und anschließend einer ausreichenden Maßhaltigkeit der Innenkontur unter DruckbeaufscbJagung des Wassers unter des aufgeweiteten Abschnitts. Anfänglich wurde mit Orientieren auf den endgültigen Rohrdurchmes- Hilfe von Innendruck, z. B. mit Hilfe von Preßluft ein ser und im Bereich der Muffe weiter auf den Muf- Rohr nach dem Erwärmen am Ende gegen eine Infenquerschinitt aufweitet und in der Form unter is nenform aufgeweitet. Zwar konnten auf diese Weise Aufrechterhaltung des Drucks mittels Wasser ab- die Außenabmessungen garantiert werden, jedoch kühlt. wurden die Innenaömessungen zu ungenau. Aus die-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- sem Grunde wurde statt dessen vorgeschlagen, mit kennzeichnet, daß man die Muffe durch örtlich Hilfe eines Innendorns das Rohrende aufzuweiten begrenztes weiteres Aufweiten mit einer Dicht- 20 (US-PS 3432887). Diese Arbeitsweisen haben den ringnut versieht. Nachteil, daß eine Wandstärkenvergrößerung im Be-

3. Verfaliren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch reich der Muffe sehr aufwendige zusätzliche Schritte gekennzeichnet, daß das thermoplastische Mate- erfordert und ein Innendorn eine verhältnismäßig rial PVC ist und das Erwärmen aiuf mindestens komplizierte technische Einrichtung ist, insbesondere, 80° C erfolgt. 25 wenn sie so ausgestaltet sein muß, daß sie auf einen

4. Verfahren nach, Anspruch 3, dadurch ge- kleineren Außendurchmesser wieder zusammenziehkennzeichnet, daß das PVC einen Vicat-Erwci- bar ist, um nicht nur das Herauslösen aus dem Formchungspunkt von 75° C hat und das Erwärmen körper, sondern insbesondere auch das Herstellen von auf 82 bis 86" C erfolgt. Hinterschneidungen ermöglichen zu können.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur kennzeichnet, daß das PVC einen Vkat-Erwei- Herstellung eines Muffenrohrs zu schaffen, mit dem chungspunkt von 82° C hat und das Erwärmen ohne Materialverstärkung der Festigkcitsverlust inauf 88 bis 92° C erfolgt. folge der durch das Aufweiten bedingten Quer-

6. Verfaliren nach einem der Ansprüche 1 bis Schnittsminderung ausgeglichen und auch ohne In-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling in ei- 35 nendorn die erforderliche Maßhaltigkeit gewährleistet nem Verhältnis in der Größenordnung von 2:1 werden kann.

aufgeweitet wird. Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten

Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dieser Arbeitsweise wird die unvermeidliche Querschnitts-

*» verminderung durch eine Festigkeitserhöhung ausgeglichen, indem gegenüber dem Stand der Technik in einem wesentlich stärkcrem Maß aufgeweitet wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur was dadurch möglich ist, daß auch der außerhalb der Herstellungeines Muffenrohrs aus thermoplastischem Muffe liegende Teil des Rohrs erst auf seinen Soll-Material. 45 querschnitt aufgeweitet wird, so daß sich insgesamt Da sich Rohre mit Muffenende nicht im Strang- ein solches Ausmaß an Aufweitung ergibt, das überpreßverfahren bersteilen lassen und Spritzgießverfah- haupt erst eine nennenswerte Orientierung und damit rcn für Rohre großer Abmessungen nicht in Frage Festigkeitserhöhung gewährleistet. Durch die Verkommen, arbeitete man in der Weise, daß man glatte wendung von Wasser zur Erwärmung des Rohlings Strangpreßrohre mit einem dem späteren Enddurch- so innerhalb der Form ist eine sehr genaue Temperaturmesser entsprechenden Durchmesser einfach am steuerung, damit Einstellung auf den optimalsten Bc-Ende mittels geeigneter Formtechniken aufweitete. reich möglich, und dies völlig gleichförmig, also ohne Dabei ergab sich das Problem, daß durch den Auf- örtliche Unterschiede, wobei insbesondere bei Wasser weitvorgang eine Minderung der Wandstärke im Be- als Druckmittel eine ebenso gleichförmige Verforreich der Muffe eintrat und damit dieser Bereich ge- 55 mung erfolgt, so daß neben dem Vorteil der Festigschwächt wurde, was bei Rohren, die für höhere keitserhöhung auch der Vorteil einer ausreichenden Innendrücke bestimmt sind, bedeutete, daß entweder Maßhaltigkeit erreicht wird. Die größere Maßhaltigdcr zulassige Diuck herabgesetzt werden mußte oder keit wird ferner dadurch erreicht, daß wegen der Fcaber für einen vorgegebenen Solldruck mit Rohren stigkeitserhöhung mit dünnerer Wandstärke gearbcigroßerer Wandstärke gearbeitet wenlen mußte. Um «o tet werden kann, die eine leichtere Anpassung an den diese Schwierigkeiten zu beseitigen, half man sich in Muffenabschnitt der Form ermöglicht. Da im Falle der Weise, daß man die Rohrenden verstärkte, wozu von Wasser ein inkompressible* Druckmedium vorverschiedene Arbeitsweisen angewendet wurden. Die liegt und das Abkühlen unter Aulrechterhaltung des eine (GB-PS 1124930) bedient sich hierzu einer Innendrucks in der Form erfolgt, bleibt das aufgcwci-Hiilsc, die auf das Rohrende aufgeschnimpft wird, so 65 tete Profil unverändert, wobei die erhaltenen neuen daß sich eine größere Ausgangswandstärke ergibt, die physikalischen Eigenschaften die Formstabilität auch sich dann beim Aufweitvorgang auf die dem sonstigen nach dem Abkühlen und Entspannen gewährleisten. Rohr entsprechende Wandstärke reduziert. - In ei- Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus