DE2461013B2 - Aus einem Metallrohr und einem Kunststoffmantel bestehendes wärmeisoliertes Verbundrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein wärmeisoliertes Verbundrohr, das aus einem metallischen Kernrohr und einem auf dieses aufextrudierten Kunststoffmantel besteht, der aus geschäumtem Kunststoff gefertigt ist und 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.

Verbundrohre dieser Gattung siod beispielsweise aus der DE-OS 2051 596 bekannt Der Kunststoffmantel besteht dabei vorzugsweise %us geschäumtem PVC, während das metallische Kernrohr aus Kupfer besteht Rohre mit dieser Form werden im folgenden als »Stegmantelrohre« bezeichnet

Der Ersatz eines kompakten PVC-Mantels durch den geschäumten PVC-Stegmantel ergibt keine nennenswerte Verbesserung der Wärmeisolation, was durch folgenden Versuch gezeigt wird: Die Dichte des kompakten PVC-Stegmantels betrug 1,56 g/cm³, während die Dichte des geschäumten PVC-Stegmantels bei sonst gleichen Bedingungen und Abmessungen 0,95 g/cm³ betrug.

Trotz des relativ hohen Aufschäumungsgrades, 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 20⁰C befand. Der Mißerfolg des Aufschäumens mußte dem Fachmann an sich die Lehre geben, daß bei einem 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.

Es ist weiterhin bekannt, glatte Kupferrohre mit einem glatt am Rohr anliegenden Schaumstoffmantel aus Polyäthylen 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.

Der Verwendung von Polyäthylen stellen sich noch andere Schwierigkeiten entgegen:

Verwendet man Niederdruckpolyäthylen mit einem Zusatz von Treibmittel eis Werkstoff fqr den Stegmantej, so ist die Temperaturbeständigkeit des fertig extrudierten Mantels zwar gerade noch ausreichend,

jedoch ist der Mantel für die weitere Verarbeitung und Handhabung des Verbundrohres vx steif.

Wählt man statt dessen Hochdruckpolyäthylen als Material für den Stegmantel, so ist Λψ. beim Niederdruckpolyäthylen ohnehin nur gerade noch

ίο 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.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verbundrohr der genannten Art anzugeben, das eine wesentlich bessere Wärmeisolation als ein Rohr mit PVC-Mantel aufweist ohne dabei andere Nachteile, wie Verschlechterung der Hitze- und Korrosionsbeständigkeit oder der thermi-

sehen Beständigkeit in Kauf nehmen zu müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Kunststoffmantel aus 19 bis 29 Gewichtsprozent Niederdruckpolyäthylen, 69 bis 79 Gewichtsprozent Hochdruckpolyäthylen und 0,1 bis 0.2% Stabilisatoren besteht

Überraschend 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 Eigenschaf-

ten der vorbekannten Materialien hinausgehen. Obwohl nur 19 bis 29 Gewichtsprozent Niederdruckpolyäthylen beigemischt sind, setzen sich die vorteilhaften Eigenschaften des Niederdruckpolyäthylens hinsichtlich der thermischen Beständigkeit in dem tißndungsgemäßen

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.

Aus der DE-OS 23 10 898 ist zwar die Verwendung von Stabilisatoren bekannt allerdings mit 2 bis 5%

Gewichtsprozent bei einem Kunststoffmantel auf der Basis von PVC.

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 ist, d. h. daß Polyäthylen für den Anwendungszweck von vornherein weniger geeignet erschien.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben, die einen Querschnitt durch

ein erfindungpgemftßes Verbundrohr darstellt. Eine Mischung aus ca, 74 Gewichtsprozent Hochdruckpoly' Ethylen, 25^i Niederdruckpolyftthyjen (beide in Gr«?ulRtform> 0,i5% pipheno)(y{|isulfohydrazid als Treibmittel pd 0,i% eines hochmolekularen, sterisch gehinderten Folyphenols 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 ejctrudiertv wobei die Schneckentemperatur auf eine über der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegende Maximaltemperatur eingestellt wurde. In den

Extruder wurde ein glattes Kupferrohr 5? mit 15 mm Außendurchmesser und J mm Wanddicke eingefügt. Das fertige Verbundrohr zeigte ψ seinem Stegmantel 3 eine Dichte von 0,54 g/cm³ 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 110⁰G Innen- und Außentemperatur betrug mehr ds 30 Tage. Das heißt, daß während dieser Zeit keine Beschädigungen, z.B, durch Oxidation oder durch Fließen des Kunststoffes, auftraten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Wärmeisoljertes Verbundrohr, das aus einem metallischen Kernrohr und einem auf dieses aufextrudierten Kunststoffmantel'besteht, der aus geschäumtem Kunststoff gefertigt ist und an seiner dem Kernrohr zugewandten Operfläche 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 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.