DE2461013A1 - Aus einem metallrohr und einem kunststoffmantel bestehendes waermeisoliertes verbundrohr - Google Patents

Description

WIELAND-WERKE 7900 Ulm (Donau), 20.12..74 ka

Aktiengesellschaft PAT-2281

Aus einem Metallrohr und einem Kunststoffmantel bestehendes wärmeisoliertes Verbundrohr

Die Erfindung betrifft ein aus einem Metallrohr und einem Kunststoffmantel bestehendes wärmeisoliertes Verbundrohr, das aus einem metallischen Kernrohr und einem auf diesem durch Extrudieren aufgebrachten Kunststoffmantel besteht, welcher seinerseits an seiner dem Kernrohr zugewandten Oberfläche ununterbrochene Längskanäle aufweist. Die Form der Längskanäle ist im Querschnitt so gestaltet, daß sich der Kunststoffmantel lediglich mit schmalen Stegen auf dem Kernrohr aufstützt.

Verbundrohre dieser Gattung sind bereits bekannt. Der Kunststoffmantel besteht dabei aus kompaktem Weichpolyvinylchlorid, während das Kernrohr-aus Kupfer besteht. Rohre mit dieser Form werden im folgenden als "Stegmantelrohre" bezeichnet. ·

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Wärmeisolation des Rohres zu verbessern, ohne dabei andere Nachteile, wie Verschlechterung der Hitze- und Korrosionsbeständigkeit oder der thermischen Beständigkeit in Kauf zu nehmen.

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Es ist bekannt, glatte Kupferrohre mit einem glatt am Rohr anliegenden Schaunistoffmantel zu'versehen. Die Wärmeisolationswirkung eines solchen Mantels ist nicht besser als die eines Stegmantelrohres mit kompaktem PVC--Überzug, weil die Wärmeleitzahl von Polyäthylen doppelt so hoch als die von PVC ist.

Wird der kompakte PVC-Mantel des bekannten Stegmantelrohres durch einen geschäumten PVC-Stegmantel ersetzt, so ergibt sich keine nennenswerte Verbesserung der Wärmeisolation, was durch folgenden Versuch gezeigt wird: Die Dichte des kompakten PVC-Stegmantels betrug 1,56 g/cm, während die Dichte des geschäumten PVC-Stegmantels bei sonst gleichen Bedingungen und Abmessungen 0,95 g/cm betrug. Trotz des relativ hohen Aufschäumgrades, der sich aus dem Dichteunterschied ergibt, zeigte sich praktisch keine Verbesserung der Isolationswirkung. Diese wurde unter Betriebsbedingungen geprüft, wobei im Kernrohr Heißwasser von 80 bis 120° strömte, während sich das Verbundrohr in ruhender Luft von 20° C befand. Der Mißerfolg des Aufschäumens mußte dem Fachmann an sich die Lehre geben, daß bei dem bekannten Rohr, das aus einem metallischen Kernrohr und einem Kunststoffstegmantel besteht, ein Aufschäumen des Kunststoffes ganz allgemein keine bedeutende Verbesserung der Wärmeisolation ergeben kann, diese vielmehr vorwiegend durch die Luftkammern des Stegmantels bestimmt wird.

Bei der Auswahl schäumbarer Kunststoffe stellten sich noch

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andere Schwierigkeiten entgegen. Verwendet man Niederdruckpolyäthylen mit einem Zusatz von. Treibmittel als Werkstoff für den Stegmantel, so ist die Temperaturbeständigkeit des fertig extrudierten Mantels zwar gerade noch ausreichend, jedoch ist der Mantel für die weitere Verarbeitung und Handhabung des Verbundrohres zu steif. Wählt man statt dessen Hochdruckpolyäthylen als Material für den Stegmantel, so ist die beim Niederdruckpolyäthylen ohnehin nur gerade noch ausreichende Temperaturbeständigkeit völlig unzureichend. Sobald das im Kernrohr fließende Medium Temperaturen von über 115° C aufweist, wird der Schaumstoffmantel aus Hochdruckpolyäthylen bei einer Belastung von 24 Stunden Dauer zerstört. Ein Mantel aus Hochdruckpolyäthylen besitzt schlechte Hitzebeständigkeit und gute Geschmeidigkeit, während ein Mantel aus Niederdruckpolyäthylen zu große Steifigkeit und ausreichende Hitzebeständigkeit aufweist. Eine Mischung zwischen Hochdruck- und Niederdruckpolyäthylen erschien daher ; von vornherein als aussichtslos, da das Schmelzverhalten beim Niederdruckpolyäthylen nur gerade noch ausreichte. Eine Verschlechterung der Hitzebeständigkeit durch Beimischung von Hochdruckpolyäthylen war unzulässig.

Umso überraschender ist die Tatsache, daß die· im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebene Kombination bei der Form des Stegmantelrohres Eigenschaften hervorruft, die über die zu erwartende Summe der Eigenschaften der vorbekannten Materialien

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hinausgeht. Obwohl nur 19 bis 29 Gewichtsprozent Niederdruckpolyäthylen beigemischt sind, setzen sich die vorteilhaften Eigenschaften des Niederdruckpolyäthylens hinsichtlich der thermischen Beständigkeit in dem erfindungsgemäßen'Verbundrohr durch. Obwohl nur 69 bis 79 Gewichtsprozent Hochdruckpolyäthylen enthalten sind, setzen sich im fertigen Verbundrohr auch hier die vorteilhaften Eigenschaften des Hochdruckpolyäthylens hinsichtlich der Geschmeidigkeit durch, ohne daß die ungünstigen Eigenschaften, die sich aus der geringen Hitzebeständigkeit und dem niedrigen Schmelzbereich ergeben, von nennenswertem Einfluß wären.

Die hohe thermische Beständigkeit"wird unter anderem hervorgerufen durch ein besonders günstiges Macrogefüge, das in Verbindung mit der äußeren Form des Stegmantelrohres die erwähnten ■ guten Eigenschaften zeigt.

Es hat sich gezeigt, daß die Isolation des Rohres" gegenüber dem Verbundrohr mit kompaktem Stegmantel beträchtlich verbessert werden konnte. Dies war umso überraschender, als die eingangs beschriebenen Versuche die Erfolglosigkeit des Aufschäumens beim Stegmantelrohr erwarten ließen und außerdem die Wärmeleitfähigkeit des kompakten Polyäthylens erheblich höher als die von PVC, d. h. Jenes Material für den Anwendungszweck von vornherein weniger geeignet ist.

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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben, die einen Querschnitt durch ein .erfindungsgemäßes Verbundrohr darstellt. Eine Mischung aus ca. Jk Gewichtsprozent Hochdruckpolyäthylen, 25 % Niederdruckpolyäthylen (beide in Granulatform), 0,6 % Diphenoxydisulfohydrazid als Treibmittel und 0,1 fo eines hochmolekularen, sterisch gehinderten Polyphenols als Stabilisator wurden in einem Mischer gemischt.

Vorzugsweise wird das Treibmittel in einer Menge von 0,4 bis 0,7 Gewichtsprozent zugegeben.

Die Mischung wurde in einem Kunststoffextruder extrudiert, wobei die Schneckentemperatur auf eine über der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegende Maximaltemperatur eingestellt wurde. In den Extruder wurde ein glattes Kupferrohr 2 mit 15 mm Außendurchmesser und 1 rnm Wanddicke eingefügt. Das fertige Verbundrohr zeigte in seinem Stegmantel 3 eine Dichte von 0,54 g/cm und eine Dicke von 21,4 mm (mit Stegen). Die Stege, die durch die Zwischenräume 1 unterbrochen sind, sind ca. 2 mm hoch.

Das fertige Verbundrohr weist eine glatte äußere Oberfläche auf. Das Stegmantelrohr liegt satt auf dem Kupferrohr auf. Die Temperaturbeständigkeit bei 110 C Innen- und Außentemperatur betrug mehr als 30 Tage. Das heißt, daß während dieser Zeit keine Beschädigungen, z. B. durch Oxidation oder durch Fließen des Kunststoffes, auftraten.

- Patentansprüche 609826/058 3

Claims (2)

1. Patentansprüche

   π7) Aus einem Metallrohr und einem Kunststoffmantel bestehendes wärmeisoliertes Verbundrohr, das aus einem metallischen Kernrohr v.nä einem auf diesem durch Extrudieren aufgebrachten Kunststoffmantel besteht, xvelcher an seiner dem Kernrohr zugewandten Oberfläche ununterbrochene Längskanäle aufweist, deren Querschnitt eine solche Form besitzt, daß sich der Kunststoffmantel lediglich mit schmalen Stegen auf dem Kernrohr abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffmantel aus geschäumtem Kunststoff besteht, welcher aus 19 bis 29 Gewichtsprozent Niederdruckpolyäthylen, 69 bis 79 Gewichtsprozent Hochdruckpolyäthylen und 0,1 bis 0,2 % Stabilisatoren besteht.
2. 2. Verbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. der Stabilisator aus einem hochmolekularen, sterisch gehinderten Polyphenol besteht.

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