DE2420608A1

DE2420608A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines mit einem geschaeumten kunststoffmantel versehenen metallrohres

Info

Publication number: DE2420608A1
Application number: DE2420608A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Phys Dr Bauser; Walter Drumm; Johannes Dipl Phys Dr R Scherb; Hans-Herrmann Dipl Chem D Sick
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1974-04-27
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1501145A; FR2268622B1; IT1032667B; CH584381A5; FR2268622A1; BE828067A

Description

WIELAND-WERKE 7900 Ulm (Lonau), den 24. 4. 197 4 me

Aktiengesellschaft PAT 22^8

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines mit einem geschäumten Kunststoffmantel versehenen Metallrohres

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem geschäumten Kunststoffmantel versehenen Metallrohres. Hierbei wird das Metallrohr in einem Querspritzkopf V-eines Extruders mit einem mit Treibmittel, vorzugsweise Azodicarbonamid versehenen schäumfähigen thermoplastischen Kunststoff ummantelt und anschließend gekühlt.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt. Dort werden jedoch das Absaugen der Treibgase an der Anlagerungsstelle des ~ Schaumkunststoffes am Metallrohr und das Glätten des Schaumkunststoffmantels durch eine an den Querspritzkopf und an das Spritzwerkzeug angeschlossene rohrförmige Matrize vorgeschrieben.

Durch die Absaugung der Treibgase wird jedoch das kunststoffummantelte Rohr an der inneren Oberfläche porös, was unerwünscht ist. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß Absaugung und Glättung komplizierte Einrichtungen erfordern. Deren Arteits-

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weise muß auf das übrige Verfahren abgestimmt sein, was den, Arbeitsablauf umständlich und störanfällig macht. Zudem kann der Schaumkunststoff bei nicht genau abgestimmten. Druckver-

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hälthissen in die Absaugvorrichtung gelangen und diese stören.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Absaugung nicht unter allen Betriebsbedingungen eine vollständige Anlage des Schaumkunststoffes am Metallrohr bewirkt und daß der Glättring nicht immer eine eint\^randfreie äußere Oberfläche des Schaumkunststoff mantels erzielt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen vorzuschlagen, die die beschriebenen Nachteile vermeiden, die aber zugleich eine technisch einwandfreie Arbeitsweise erlauben. Mit Hilfe der Verfahren und Vorrichtungen soll ein Rohr hergestellt werden, das eine hinreichend glatte äußere Oberfläche bei gleichzeitig guter Wärmedämmung durch intensives Aufschäumen aufweist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen vorzuschlagen, die die Herstellung eines Verbundrohres erlauben, das zur Weiterverarbeitung und Verwendung als Installationsrohr besonders geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

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a) im Querspritzkopf wird an dessen Ende bei Eintritt des Schaumkunststoffes in das Spritzwerkzeug mit einem Druck extrudiert, der sich über die Länge des Spritz-

\ Werkzeuges abbaut und mindestens so hoch ist, daß sich '. beim Verlassen des Rohres aus dem Spritzwerkzeug ohne

Zuhilfenahme weiterer Maßnahmen, wie Glättung, eine • geschlossene Oberfläche des Schaumkunststoffmantels ergibt und

b) das Volumen des fertigen Schaumkunststoffmantels wird pro Längeneinheit.des fertigen Rohres so gering gehalten, daß sich der Schaumkunststoffmantel ohne Zuhilfenahme weiterer Maßnahmen, wie Absaugung oder Andrückung an das Metallrohr anlegt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die gleichzeitige Anwendung, der beschriebenen Maßnahmen das Absaugen und Glätten nach dem bekannten Verfahren vollständig erspart. Zugleich wird durch Vermeidung von Gaseinschlüssen in der äußersten Schicht des Schaumkunststoffmantels ein dichterer äußerster Kunststoffmantel erzeugt. Das bekannte Verfahren verlangt Absaugung und Glättung als zwingende Maßnahmen. Es war nicht vorauszusehen, daß trotz des Weglassens dieser beiden Schritte ein einwandfreies und sogar noch verbessertes Verbundrohr hergestellt werden kann. An sich war nämlich die Annahme überzeugend,

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daß die Absaugung unerläßlich ist, wenn der Mantel aus Schaumkunststoff möglichst an jeder Stelle eng am Metallrohr anliegen sollte. Denn durch das Absaugen von Teilen des Treibgases aus dem Inneren des Schaumkunststoffmantels wird das Gesamtvolumen demselben verkleinert, wodurch sich beim bekannten Verfahren dessen Durchmesser verringert. Hierdurch müßte an sich das Anliegen an das Metallrohr bewirkt werden. Es erschien deshalb von vorneherein undenkbar, daß gerade durch eine gegenteilige Maßnahme, nämlich durch Aufbau und Aufrechterhalten eines Mindestdruckes durch Reibungserhöhung im Spritzwerkzeug und damit durch Schließung der Poren an der Oberfläche des Schaumstoffmantels das geforderte Anliegen erreicht werden konnte. Durch Schließung der Außenporen wird nämlich dem Treibgas Azodicarbonamid die Möglichkeit genommen, nach Außen abzuströmen. Es bleibt daher in den Hohlräumen des Schaumkunststoffmantels eingeschlossen und müßte eigentlich ein Anliegen des Kunststoffmantels am Metallrohr überhaupt vollständig verhindern, weil ohne Verringerung des Gesamtvolumens des Kunststoffmantels der mittlere Durchmesser desselben nicht genügend verkleinert wird, um das Anliegen zu erreichen. Es war überraschend, daß in Verbindung mit der unter b) geschilderten Maßnahme tatsächlich ein sattes Anliegen erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird die unter a) geschilderte Maßnahme, nämlich der Aufbau und das Aufrechterhalten des Druckes im Querspritzkopf,

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durch eine Erhöhung der Reibung am Ende des Spritzwerkzeuges bewerkstelligt. Vorzugsweise erfolgt die Erhöhung der Reibung zugleich an der inneren Oberfläche der Außendüse und an der äußeren Oberfläche des Hohldornes des Spritzwerkzeuges.

Es ist zweckmäßig, daß der Druck am Ende des Querspritzkopfes in dessen Innenraum bei Eintritt des Schaumkunststoffes in

das Spritzwerkzeug mindestens 50 kp/cm beträgt.

Die unter b) geschilderten Maßnahmen werden erfindungsgemäß durch einzelne oder kombinierte Anwendung der folgenden Verfahrensschritte erreicht; dabei werden die sonstigen Bedingungen gleich gehalten:

der Innendurchmesser der Außendüse am Ende des Spritzwerkzeuges wird entsprechend gering' gehalten,

die Geschwindigkeit.des Rohrabzuges wird entsprechend gesteigert,

die Förderleistung der Extruderschnecke wird entsprechend weit gedrosselt,

der Gehalt an Treibmittel wird entsprechend erniedrigt.

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Dabei ist es zweckmäßig, daß das Treibmittel Azoüicarbonarnid höchstens 0,7 Gewichtsprozent des ungεschaumten Kunststoffes beträgt. Die erfindungsgemaßen Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich durch die in den Ansprüchen 9 bis

l4, genannten Maßnahmen.

Vorzugsweise wird dabei ein Spritzwerkzeug verwendet, dessen Hohldorn an seiner äußeren Oberfläche ununterbrochene Kerben aufweist, die parallel zur Achsrichtung des Metallrohres verlaufen und sich bis an das Ende des Spritzwerkzeuges erstrecken. Dadurch wird ein Verbundrohr hergestellt, das einen Stegmantel aus Schaumkunststoff besitzt. Der Stegrsantel weist an der dem Metallrohr zugewandten Seite Kanäle auf, die zum Metallrohr offen sind und zur Rohrachse parallel verlaufen. Durch diese Kanäle ergibt sich eine zusätzliche erwünschte Wärmedämmung des fertigen Verbundrohres. Durch die beschriebenen vorrichtungstechnischen Maßnahmen wird ein besonders wirksamer Aufbau und ein wirksames Aufrechterhalten des beschriebenen Mindestdruckes im Querspritzkopf erreicht.

In den folgenden Zeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Spritzwerkzeug "J>

Fig. 2 einen Querschnitt durch das fertige Verbundrohr mit Längskanälen,

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Fig. 3einen Querschnitt durch das Ende des Hohldornes, der der Herstellung des Verbund rohr es nach' Fig. 2 dient.

In Fig. 1 ist lediglich das Spritzwerkzeug. 7 dargestellt. Ss ist an das Ende 6 des nicht dargestellter. Querspritzkopfes 1 angeschlossen. Er befindet sich in Fig. 1 rechts neben dem Spritzwerkzeug 7·

Das Metallrohr 4 wird in Vorschubrichtur-g 12 durch den Hohldorn 3 geschoben. Es verläßt mit einem Schaumkunststoffmantel 5 versehen den Querspritzkopf 1 und das Spritzwerkzeug 7·

Außendüse 2 und Hohldorn 3 beginnen in Richtung der Extrusion gesehen am Ende 6 des nicht dargestellter. Querspritzkopfes 1 und enden bei Ziffer I3. Die Länge des Spritzwerkzeuges 7 ist mit 8 bezeichnet. Zwischen dem jeweiligen Innendurchmesser der Außendüse 2 und dem Außendurchmesser des Hohldornes 3 befindet sich der Ringspalt, der mit dem schäumenden Kunststoff 11 ausgefüllt ist.

In den Fig. 1 und 3 sind die Kerben 15 zu erkennen, die am fertigen Rohr die Kanäle 14 (Fig. 2) erzeugen.

Der schäumende Kunststoff 11 besteht erfindungsgemäß aus

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einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen mit einem Zusatz von bis zu 0,7 % Azodicarbonamid, welches als Treibgaslieferant wirkt.

Der schäumende Kunststoff wird im Extruder mit Hilfe der Schnecke verdichtet. Danach wird der Kunststoff im Querspritzkopf umgelenkt und um eine Pinole herumgeführt, um schließlich in das Spritzwerkzeug 7 zu gelangen.

Der Druck, der sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Querspritzkopf aufbaut, wird vorzugsweise kontinuierlich bis zum Ende des Spritzwerkzeuges 7 abgebaut.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Kunststoff 11 erheblich langer zwischen Außendüse 2 und Hohldorn 5 geführt wird als dies zur Ausbildung des Schaumkunststoffmantels 5 erforderlich wäre. Durch die Vergrößerung der Reibungsflächen an der inneren Oberfläche der Außendüse 2 und an der äußeren Oberfläche des Hohldornes J5 erhöht sich der Druck am Ende 6 des Querspritzkopfes 1. Überraschenderweise wird dadurch die äußere Oberfläche des Schaumkunststoffmantels geschlossen. Der Querschnitt des fertigen Rohres zeigt eine dünne äußere Schicht, die ein etwa glasartiges Aussehen hat und aus kompaktem Kunststoff besteht.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

.j Verfahren zur Herstellung eines mit einem geschäumten Kunststoffmantel versehenen Metallrohres, wobei das Metallrohr in einem Querspritzkopf eines Extruders mit einem mit Treibmittel, !vorzugsweise Azodicarbonamid versehenen schäumfähigen Kunststoff ummantelt und anschließend gekühlt wird, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) im Querspritzkopf (1) wird an dessen Ende (6) bei Eintritt des Schaumkunststoffes in das Sprit zvjerkzeug (7) mit einem Druck extrudiert, der sich über die Länge (8) des Spritzwerkzeuges (7) abbaut und mindestens so hoch ist, daß sich beim Verlassen des Rohres aus dem Spritzwerkzeug ohne Zuhilfenahme weiterer Maßnahmen, wie Glättung, eine geschlossene Oberfläche des Schaumkunststoffmantels ergibt und

b) das Volumen des fertigen Schaumkunststoffmantels (5) wird pro Längeneinheit des fertigen Rohres so gering gehalten, daß sich der Schaumkunststoffmantel (5) ohne Zuhilfenahme weiterer Maßnahmen, wie Absaugung oder Andrückung an das Metallrohr (k) anlegt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau des Druckes im Querspritzkopf (1) durch Erhöhung der Reibung am Ende (9) des Spritzwerkzeuges (7) erfolgt.

3·\ Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, i

daß die Erhöhung der Reibung zugleich an der inneren Oberfläche der Außendüse (2) und der äußeren Oberfläche des Hohldornes (j5) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und/oder 3j dadurch gekennzeichnet, daß der Druck am Ende (6) des Querspritzkopfes (1) in dessen Innenraum (10) bei Eintritt des Schaumkunststoffes (11) in das Spritzwerkzeug (7) mindestens 50 kp/cm beträgt.

5· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei sonst gleichen Bedingungen der Innendurchmesser der Außendüse (2) am Ende (9) des Spritzwerkzeuges (7) so gering gehalten wird, daß sich die Maßnahme nach Anspruch 1. b) ergibt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5* dadurch -gekennzeichnet, daß bei sonst gleichen Bedingungen die Geschwindigkeit des Rohrabzuges so weit gesteigert wird, daß sich die Maßnahme nach Anspruch 1. b) ergibt.

— ~5 —

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3·-

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei sonst gleichen Bedingungen die Förderleistung der Extruderschnecke mindestens so weit gedrosselt wird, daß sich die Maßnahme nach Anspruch 1. b) er-

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß bei sonst gleichen Bedingungen der Gehalt an Treibmittel höchstens 0,7 Gewichtsprozent des ungeschäumten Kunststoffes beträgt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Hohldorn (3) und Außendüse (2) mindestens 25mal so lang sind wie die Ringspaltweite am Ende (9) des Spritzwerkzeuges (7).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß Hohldorn (3) und Außendüse (2) am Ende {9) des Spritzwerkzeuges (7)· einen vorzugsweise zylindrischen Ringspalt bilden, der über seine gesamte Länge ein und dieselbe Ringspaltweite aufweist und 'mindestens fünfmal so lang ist wie die Ringspalt weite am Ende (9) des Spritzwerkzeuges (7).

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11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 und

10, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des Ringspaltes am Ende (9) des Spritzwerkzeuges (7)

j mindestens die l,25fache Dicke des fertigen Schaumkunst-

\ stoffmantels (5) beträgt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Hohldornes (3) und der Außendüse (2), die mit dem schäumenden Kunststoff (11) in Berührung kommen, sandgestrahlt sind.

Ij. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß Außendüse (2) und Hohldorn (3) in RohrvorSchubrichtung (12) gesehen etwa an derselben Stelle (13) enden.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13 zur Herstellung eines Verbundrohres, dessen Schaumkunststoffmantel an seiner inneren, dem Metallrohr zugewandten Seite Kanäle (14) aufweist, die zum Metallrohr offen sind und zur Rohrlängsachse parallel laufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohldorn (3) an seiner äußeren Oberfläche ununterbrochene Kerben (I5) aufweist, die parallel zur Achsrichtung (16) des Metallrohres (4) verlaufen und sich bis an das Ende (I3) des Spritzwerkzeuges erstrecken.

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