DE2518908A1

DE2518908A1 - Verfahren zum beschichten von rohren o.dgl. mit einer schaumstoffschicht

Info

Publication number: DE2518908A1
Application number: DE19752518908
Authority: DE
Inventors: Gian Pietre Borgnolo
Original assignee: VETRORESINA SpA
Current assignee: VETRORESINA SpA
Priority date: 1974-04-30
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2269675A1; GB1511001A; IT1018436B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sprühauftragen von Schaumstoffen, insbesondere von Polyurethanschaum— stoff, auf Tanks, Rohre oder dgl. hohle Rotationskörper, die vorzugsweise aus verstärktem Polyestermaterial oder Stahl hergestellt sind, zur Herstellung einer Schicht-Ummantelung aus isolierenden geschäumten Materialien.

Wenn hier von Rotationskörpern gesprochen wird, werden darunter alle Arten von Körpern verstanden, die im

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wesentlichen durch Rotation eines im wesentlichen symmetrischen Profils um seine eigene Symmetrieachse erhalten werden. Daher werden derartige Körper in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen der Einfachheit halber mit "hohle Rotationskörper" bezeichnet.

Die Wände von Tanks, Rohren und dgl. hohlen Rotationskörpern werden heute, insbesondere wenn es sich um aus verstärkten Kunststoffmaterialien, beispielsweise Polyesterharz mit Fiberglas, hergestellte Erzeugnisse handelt, bekanntlich nach einem ersten Auftrag durch Abdeckung der gesamten äußeren Oberfläche des hergestellten Gegenstandes mit Glasfasern erhalten, die mit Polyester getränkt sind und sich gegenseitig über— kreuzen, so daß ein Produkt geeigneter Festigkeit erhalten wird.

Wenngleich diesem l/erfahren sehr wirkungsvoll ist, weil die nach diesem Verfahren hergestellten hohlen Rotationskörper bemerkenswerte mechanische Eigenschaften haben, ermöglicht es nicht die Herstellung von solchen Rotationskörpern, deren Wände eine große Isolierfähigkeit besitzen.

Für hohle Rotationskörper, die eine derartige Eigenschaft aufweisen, ist es daher erforderlich, die Uände aus heterogenen Materialien auszubilden, die als Schichtverbund aufeinandergeschichtet sind.

Offensichtlich können die Innen- und Außenwände aus unterschiedlicher Materialien hergestellt sein und der Innenmantel kann auch metallisch sein. Ein besonders

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praktisches und geeignetes Material, das dieser Anforderung genügt, uar und ist geschäumtes Polyurethan.

Um daher die hergestellten Gegenstände mit einer solchen Schichtv/erbunduand zu v/ersehen, unterscheidet man bei den bekannten Verfahren im wesentlichen die folgenden Lösungen:

Bei einer ersten bekannten Lösung wird schäumfähiges Polyurethan auf die Basiswand des hohlen Rotationskörpers aufgetragen. Auf diese isolierende Schicht aus Polyurethanschaum wird dann eine weitere Ummantelung aufgetragen, um so die äußere Abdeckung rior Wand des hohlen Rotationskörpers zu erhalten.

Bei einer zweiten bekannten Lösung werden zur Herstellung der Hohlkörper zwei konzentrische Mantel v/erwendet, die zwischen der Außenfläche des ersten Mantels und der Innenfläche des zweiten Mantels einen Zwischenraum bilden, wobei der äußere Mantel mit geeignet angeordneten Öffnungen versehen ist. Durch diese Öffnungen wird mittels eines besonderen Misch-Injektors das Polyurethan eingespritzt, so daß es sich zwischen den Mänteln zur Ausbildung einer integrierten Schichtverbundstruktur ausdehnen kann.

Zweifellos ist das erste l/erfahren weniger aufwendig, hat aber den Nachteil, daß es keine ausreichende Vereinigung und/oder Verklebung zwischen der geschäumten Polyurethanschicht und deren Abdeckschicht ermöglicht. Überdies ist es nicht möglich, eine ausreichend qlatte Oberfläche zu erzielen, so daß die sich ergebenden hergestellten Gegenstände äußerlich sehr unregelmäßig sind.

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Um diesem Nachteil abzuhelfen, muß die Polyurethanschicht vor dem Aufbringen der Abdeckschicht vorgeglättet werden.

Das zweite Verfahren ist beträchtlich aufwendig, wenn es zur Herstellung von große .Abmessungen habenden Rotationskörpern verwendet wird (wie von Rohren, Tanks oder dgl. aus verstärktem Kunststoff, wie einem Polyesterharz, das mit Glasfasern verstärkt ist), die gemäß dem angeführten Rotationsform-Verfahren hergestellt uerden können. , ·

Die Erfindung betrifft das Sprühauftragen auf hohle Rotationskörper im Sinne des zuerst genannten bekannten Verfahrens, wobei jedoch ein guter Schichtverbund für die Wände erhalten wird.

Zur Erzielung einer Schichtverbundwand für diese Art von Gegenständen (wie Rohre, Tanks oder dgl. hohle Rotationskörper) besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen im Aufsprühen eines schäumfähigen Kunststoffes (beispielsweise schäumbares Polyurethan) auf die genannte Basiswand des Gegenstandes und im gleichzeitigen Abdecken des geschäumten Materials, während es aufquillt, mit einem Papierband, so daß ein mit der Abdeckwand integrierter Körper während des Schäumvorganges gebildet wird.

Der hohle Rotationskörper, der durch Aufsprühen beschichtet werden soll, ist auf einer geeigneten Vorrichtung zum Drehen desselben mit einer angemessenen Geschwindigkeit befestigt.

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Die Sprühapparatur für das Polyurethanmaterial uird längs des Rotationskörpers und im wesentlichen parallel zu den umlaufenden Oberflächen der hohlen Rotationskörper, jedoch in einem angemessenen Abstand dav/on, bewegt.

Das schäumbare Material uird durch die Sprühapparatur auf die Basisuand des zu beschichtenden hohlen Rotationskörpers aufgesprüht, um so eine schraubenlinienförmig gebildete Ummantelung rings des ganzen hohlen Rotationskörpers zu erhalten.

Bekanntlich quillt das schaumfähige Material (beispielsweise schäumbares Polyurethan), sobald es auf die Uände aufgesprüht uird, unter Volumenvergrößerung auf, indem es sich verbreitert und in die Höhe wächst« Daher würde die Oberfläche bei Anwendung des bekannten Verfahrens ungleichmäßig werden, so daß die angeführten Nachteile auftreten würden.

Ein wesentliches Werkmal der Erfindung besteht im Aufbringen des Bandes auf die Polyurethanschicht während des Aufschäumens, wobei die Breite des Bandes größer als die Auftragsganghöhe beim Aufsprühen oder zumindest genauso groß wie diese ist, damit die auf die Oberfläche aufgesprühte aufquellende Polyurethanschicht kurz nach dem Aufsprühen abgedeckt und mit dem Band innig verbunden wird.

Auf diese Ueise deckt das Band im wesentlichen die aufquellende Schicht ab , damit die Dickenzunahme der aufschäumenden Schicht aus Polyurethan in Fichtung ihrer Höhe beschränkt wird und durch die 30 geschaffene Begrenzung konstant gehalten wird.

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In besonderen und spezifischen Fällen können ggf. auskragende Andruckrollen verwendet werden·

Eine bevorzugte Ausführunnsform der Erfindung besteht in der Verwendung einer Vorrichtung, die eine Sprühpistole oder Spritzdüse und eine Papierbandrolle trägt, und die parallel zur Oberfläche des abzudeckenden hohlen Rotationskörpers verfährt, der sich um sich selbst dreht, damit das gleichmäßige Aufsprühen auf seine Wand und das unmittelbar nachfolgende Umwickeln mit Papierband begünstigt wird.

Der Längsvorschub des Wagens, die Drehgeschwindigkeit der Form mit dem hergestellten Gegenstand, die Aufsprühmenge und die Anzahl der Durchlaufe werden so eingestellt, daß die gewünschte Dicke für das aufgebrachte Material erhalten wird.

Gemäß der Erfindung -können die Aufsprühvorgänge und das Umwickeln der Rotationshohlkörper (beispielsweise Tanks, Rohre oder dgl.) in einem einzigen oder in mehreren Durchgängen bewerkstelligt werden. Im ersten Fall hängt die Dicke des aufgesprühten isolierenden Materials (schäumbares Polyurethan) unmittelbar von der vom Vorschub des Wagens abhängigen Ganghöhe, der Menge und der Breite des Sprühstrahles ab. Uenn die Breite des Sprühstrahles genauso groG ist, wie die Ganghöhe (Längsvorschub des Wagens pro Umdrehung des Rotationskörpers), dann ist die nicke nur von der Einheitsmenge des ausgetriebenen, geschäumten Materials abhängig. Offensichtlich kann diese Menge so eingestellt werden, daß das Material weder T_rc_Pf_Bn noch Klumpen auf der Außenfläche

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des hohlen Rotationskörpars bildet·

Soll bei gleichbleibendem Mengenausstoß an Sprühmaterial eine größere Dicke erhalten werden, reicht es aus, den Vorschub des Wagens gegenüber der Drehgeschwindigkeit des Gegenstandes zu reduzieren, d. h., die Ganghöhe bezogen auf die Breite des Sprühstrahles zu verringern. Durch Anwendung dieser Maßnahme können soviele Schichten übereinander angeordnet uerden, uie dem ganzzahligen Vi3lfachen dss Längsvorschubes verglichen mit der Breite des Sprühstrahles entsprechen. Das Ummantelungsband kann breiter als der Sprühstreifen sein, so daß mittels der sich überlappenden Kanten ein gleichförmiges Einbinden ermöglicht ist.

Offensichtlich wird, wenn die Breite des Bandes ein Vielfaches des Längsvorschub^ des Uagens pro Umdrehung ausmacht, die Dickensteuerung und/oder die Verstärkungswirkung verbessert. Zs ist jedoch ratsam, Bänder zu verwenden, deren Breite größer als die Ganghöhe und/oder die Sprühstrahlbreite, oder ein Vielfaches davon sind, damit Vorsorge für das Abdecken einer Verbreiterung des Materials aufgrund der Ausdehnung des Materials getroffen ist.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind aus der zugehörigsn Zeichnung in Form nicht beschränkender Beispiele ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines hohlen Rotationskörpers (beispielsweise eines Rohr°.s) während des Aufsprühens von Polyurethan ^ei gleichzeitiger Abdeckumwicklung mit dem Band,

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Fig, 2 im Schnitt eine äußere Schicht der üblichen Einfachabdeckung, die durch Anwendung eines Längsvorschubes pro Umdrehung erhalten wird, der gleich der Breite des Sprühstrahles ist., ohne Aufbringen des Abdeckbandes,

Fig. 3 im Schnitt eine l/ielfachabdsckschicht, die durch Anwenden eines gegenüber der Sprühstrahlbreite um ein Vielfaches geringeren Ganghöhe des Sprühbandes erhalten wird, noch ohne Aufbringen des die Dicke steuernden Abdeckbandes, und

Fig. 4 den Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung der Abdeckung der Schaumstoffschicht mit dem die Dicke steuernden Abdeckband je nach dem verwendeten Sprühsystem.

Aus Fig. 1 ist gemäß Erfindung und in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ersichtlich, daß der sich drehende hohle Rotationskörper 2 durch Aufsprühen von Polyurethan und gleichzeitiges Abdecken mit einem Papierband 3 beschichtet wird. Die Vorrichtung oder der Uagen trägt sowohl eine Palyurethan-Sprühpistole 5, als auch eine Vorratsrolle für das Uickelband 3.

Der Uagen 1 bewegt sich vorzugsweise parallel zu der abzudeckenden Oberfläche und axial zu dem genannten hohlen Rotationskörper, damit die Gleichmäßigkeit der Herstellung und der Ablage des isolierenden Materials gewährleistet ist. Fig. 2 zeigt den Fall, bei welchem die Breite des Sprühstrahles A ebenso groß ist, wie der Lengsvorschub ρ des Uagens pro Umdrehung des Rotationskörpers. Fig. 3

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stellt den Fall dar, bei uelchem die Breite des Sprühstrahles größer ist als der Längsvorschub pro Umdrehung und sie genau ein Vielfaches des Längsv/orschubes ρ pro Umdrehung ausmacht, niese Ausführungsform uird zur Erzielung einer größeren Dicke des isolierenden Abdeckmaterials bevorzugt.

Gemäß der Erfindung uird der hergestellte Gegenstand, wie in Fig. 4 gezeigt, durch ein erstes übliches Aufsprühen v/on isolierendem Material 6 auf den hohlen Rotationskörper 2 beschichtet. Anschließend uird, uie in Fig. 2 gezeigt, der hohle Rotationskörper mit einer abschließenden aufquellenden Palyurethanschicht 4 beschichtet, die gleichzeitig damit mit dem Band 3 aus Fig. 4 umwickelt und begrenzt uird. Offensichtlich ist die Bandrolle mit geeignet einstellbaren Spanneinrichtungen ausgerüstet.

Überdies kann das Verfahren, ohne daß dies näher beschrieben werden muß, uiederholt werden, wenn es erforderlich ist, eine Flehrfachbeschichtung mit dem die Dicke Dicke steuernden Band zu erhalten. Offensichtlich kann man unter Veruendung des die Dicke steuernden Bandes eine flehrfachbeschichtung nach Fig. 3 aufsprühen. Auch kann man offensichtlich eine erste Mehrfachschicht, uie in Fig. 3 gezeigt, aufsprühen und eine erste f'iehrfachschicht 6 (Fig. 4) erhalten und anschließend eine Abdeckschicht unter Aufuickeln des die Dicke steuernden Bandes aufsprühen (Fig. 4).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet man daher für die Bpschicht jng v/on Rohren, Behältern oder ähnlichen hohlen Rotationskörpern aus glasfaserverstärkten Polyestern die beiden folpsnden Uerfahrensschritte:

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1. Ablagerung einer geeigneten Schaumdicke, gemäß dem Verfahren von Fig. 2 und/oder Fig. 3, die geringfügig kleiner als die sich endgültig ergebende Dicke (beispielsweise der Schicht 6 von Fig. 4) ist.

2. Wiederholung des Zyklus und Aufsprühen einer weiteren Schaumschicht mit einer gleichzeitigen Abdeckung mit dem die Dicke steuernden Band 3 (ζ. B. gemäß Fig. 4).

Es uird als wesentliches Merkmal darauf hingewiesen, daß die Kante b des Bandes 3 gegenüber der vorlaufenden Kante c der aufgesprühten aufgequollenen Schicht und/oder der vorlaufenden Kante c¹ der maximalen Polyurethan-Ausdehnungsbreite zurückgesetzt ist, so daß dort ein angemessen vorstehender Rand e oder e¹ aus geschäumtem Material für die nachfolgenden Schaumschichten 4 erhalten wird, so daß sie Kante an Kante zu liegen kommen und fehlerfrei zusammenkleben. In diesem Fall ist, wie in Fig. 4 dargestellt, die Breite 1 des Bandes 3 größer als der Längsvorschub ρ pro Umdrehung oder vorzugsweise ein Vielfaches davon für den besonders bevorzugten Fall, bei welchem die Breite 1 des Bandes 3 doppelt so groß wie der Längsvorschub ρ pro Umdrehung ist (2 ρ = l).

Offensichtlich ist die Erfindung nicht auf die genannten und vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern diese können als Ausgangspunkt für — andere Ausführungsformen angesehen werden, deren Ausführungsdetails abweichen können, ohne daß der hier offenbarte und beanspruchte Erfindungsgedanke verlassen wird.

Anstelle eines Bandes aus Papier kann auch ein solches aus Kunststoff, verstärkten» Kunststoff oder einem sonstigen Material verwendet werden.

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Claims

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Patentansprüche;

l/erfahren zum Sprühauftragen von Polyurethanschaurnttoff oder dgl. schäumbaren Materialien auf Tanks, Rohre oder dgl. hohle Rotationskörper zur, Erzielung einer Schichtummantelung mit Schaumstoffmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß auf hohle Rotationskörper, die bereits mit ihrer endgültigen oder wenigstens nahezu endgültigen Tragstruktur ausgestattet sind und eine zum Aufbringen einer Ummantelung und/oder einer Beschichtung während ihrer Umdrehung geeignete Form haben und auf einer sie in Umdrehung um ihre eigene Achse versetzenden Vorrichtung abstützbar und/oder befestigbar sind, zur Beschichtung mit Schaumstaffmaterial in einer oder mehreren Schichtenjund/oder zur Herstellung einer Schichtverbijndstruktur insbesondere zur Isolierung und/oder Verstärkung das Schaummaterial auf die Oberfläche des hohlen Rotationskörpers entlang eines schraubenlinienförmigen Ueges rings des hohlen Rotationskörpers durch eine Einrichtung aufgebracht wird, welche in translatorischer Bewegung längs und/oder im wesentlichen parallel und/oder normal und/oder radial zur Rotationsachse mit gleichbleibendem, sich vergrößerndem oder verkleinerndem Abstand zu dieser im wesentlichen derart bewegt wird, daß sie parallel zur Oberfläche des hohlen Rotationskörpers oder dgl. Gegenstandes, wie einem Rohr oder einem Tank, mit adäquater Annäherung und in erforderlicher Ueise vorgeschoben wird, wobei insbesondere zusammen mit dem Aufbring en des schäumenden Materials ein die Dicke steuerndes Band auf dieses unmittelbar anschließend aufgelegt wird, so daß eine kontinuierliche 'jnü fortschreitende Uand durch Begrenzung oder Steuerung des Aufsprüh-

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Vorganges des expandierenden Materials in bestimmter Ueise erhalten uird, so daß ein äußerer Mantel erhalten uird, welcher im wesentlichen parallel zum Tnnenmantel verläuft, und somit eine Schichtverbunduand mit einer oder mehreren Schichten erhalten uird, welche den isolierenden Schaum oder das expandierende Kunststoffmaterial enthalten.
2. l/erfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Einrichtung zum drehbaren Abstützen des zu beschichtenden Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stütz- und Vorschubeinrichtung (1) vorgesehen ist, welche im wesentlichen parallel zur Rotationsachse des zu beschichtenden Rotationshohlkörpers und wahlweise normal dazu derart bewegbar ist, daß sie im wesentlichen der Form des hohlen Rotationskörpers folgt, wobei die Einrichtung (1) einen Spritzkopf (5) zum Aufbringen der Schicht aus schäumbarem Kunststoffmaterial und eine Einrichtung (3) zum Aufbringen eines zur Abdeckung dienenden und/oder die Schichtdicke des Schaummaterials steuernden Bandes aufweist, welches im wesentlichen entlang einer Schraubenlinie unmittelbar nach dem Aufbringen der Schicht aus schäumbarem Kunststoffmaterial und während des Aufschäumens des Materials direkt auf dieses aufgebracht wird, so daß die Dicke der erhaltenen Uand unter Erzielung einer gleichförmigen Oberfläche gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das expandierbare Material aufgesprüht wird.
4. v/erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsvorschub pro Umdrehung des

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Rotationskörpers für das Aufsprühen des Materials der Sprühbreite entspricht oder um ein Vielfaches der Sprühbreite geringer oder jedenfalls geringer als die Sprühbreite ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Abdecken und zur Dickensteuerung des expandierenden Materials verwendete Band wesentlich breiter als die Uickelganghöhe und gleich der Sprühstrahlbreite ist.
6. l/erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Beschichtung und/oder zur Dickensteuerung verwendete Band eine Breite hat, die im wesentlichen einem Vielfachen der Uickelganghöhe und/oder der Sprühbreite entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Rotationshohlkörper aufgebrachte Schicht aus Schaumstoffmaterial in einem oder mehreren Durchgängen ohne Verwendung des die Dicke steuernden Bandes aufgebracht wird und daß dann wenigstens ein abschließender Beschichtungsvorgang unter Verwendung des die Dicke steuernden Bandes erfolgt.

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