DE2461013C3 - 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 vnd beispielsweise aus der DE-OS 20 51596 bekannt Der Kunststoffmantel besteht dabei vorzugsweise aus -reschäumtem 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 Kunststoffstegmantcl 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 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 c'ie 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 NiederdruckpolyätJiylen 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 thermisehen Beständigkeit in Kauf nehmen zu müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäb 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 Eigenschaften 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 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

•»5 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

Mi 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 erfindungsgemäßes Verbundrohr darstellt. Eine Mischung aus ca. 74 Gewichtsprozent Hochdruckpolyäthylen, 25% Niederdruckpolyäthylen (beide in Granulatform), 0,6% Diphenoxydisulfohydrazid als Treibmittel und 0,1% 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 mm Wanddicke eingefügt. Das fertige Verbundrohr zeigte ii seinem Stegmantel 3 eine Dichte von 044 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

ίο 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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, 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. Verbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator aus einem hochmolekularen, sterisch gehinderten Polyphenol besteht.