DE2707516A1 - Waermeisolierender mantel fuer rohr oder schlauch - Google Patents

Description

• Wärmeisolierender Mantel für Rohr oder Schlauch
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen wärmeisolierenden Mantel für Rohr oder Schlauch, welcher Mantel aus einer thermoplastischen Masse von Thermoplast- bzw. Gummimateria; und Schaumbildungsmittel und gegebenenfalls auch von einem Brückenbilder hergestellt ist, welche Masse extrudiert und durch Aufheizung der Masse bis über die Zers etzungstemperatur des Schaumbildungsmittels expandiert und zum Umschliessen des Rohrs gebracht worden ist.
• Es ist ein bekannter Vorgang, Thermoplaststoffen und Gummimassen einen Schaumbildungsmittel zuzuführen, das sich bei erhöhter Temperatur zersetzt und Gase von sich gibt, wobei die aufgeheizte plastische Masse zu einer porigen Masse mit Zellenstruktur schwillt. Man hat diesen Umstand auch dazu benutzt, mittels Extrusion durch eine Düse von erwünschtem Querschnitt ein durch die Düse zentral eingeführtes Rohr mit einer umschliessenden Hülle von Zellkunststoff bzw. Zellgummi zu umhüllen.
• Weil die durch die Düse extrudierte Masse nach der Düse unter z.B. dem atmosphärischen Druck frei schwellen darf, erhält man mit diesem Verfahren Hüllen von recht unbestimmbarer Form mit unerwünschten Abmessungsvariationen und mit übrigens ungleichmässiger Qualität. Es ist auch nicht gelungen, häufig erwünschte genaue Abmessungstoleranzen bei der Hülle dadurch zu erreichen, dass das nach dem Austritt aus der Extuderdüse kalt and steif gewordene Kunststoffsprofil durch ein formgebendes Kalibrierwerkzeug gedrückt oder gezogen wird, welches Verfahren ja, wie bekannt, bei der Extrusion und Kalibrierung von kompakten Kunststoffsprofilen erfolgreich angewendet wird.
• Das Verfahren verlangt auch je eine eigene Düse für jede Rohr- und Mantelgrösse.
• Z.B. aus der schwedischen Auslegeschrift 6 813 801 und aus der deutschen Auslegeschrift 1 694 130 kennt man bisher ein Verfahren für die Herstellung von Platten oder geometrisch einfachen Zellkunststoff artikeln, welches Verfahren wesentlich zwei verschiedene Stufen aufweist. In der ersten Stufe werden in ein Thermoplastmaterial durch Kneten in einem Extruder ein Schaumbildungsmittel und ein Brückenbildungsmittel bei einer Temperatur gemischt, die unterhalb der Zersetzungstemperatur der genannten Zusatzmittel liegt, worauf die homogene Mischung durch eine Düse zu einem vorgeformten Rohling in der Form einer dünnen Platte extrudiert wird. Der erhaltene Rohling ist im wesentlichen kompakt und unvernetzt, weil weder Schaumbildung noch Brückenbildung schon eingetreten ist.
• In der zweiten Stufe des Verfahrens wird der vorgeformte Rohling, d.h. die vorgeformte dünne Platte, durch'eine Erhitzungsvorrichtung geführt, die die Temperatur des Rohlings über die Zersetzungstemperatur der genannten Zusatzmittel erhöht, wobei Schaumbildung und Brückenbildung eintreten. Der scheibenförmige Rohling, der von beiden Seiten aufgeheizt -wird, und zwar zur Erhaltung einer ausreichend gleichmässigen und schnellen Temperaturerhöhung, darf hierbei in drei Dimensionen frei schwellen, und eine Zellkunststoff:platte bzw. -profilkörper von einer Form mit recht unbestimmten Abmessungen wird erhalten.
• Mit diesem Verfahren können nur gleich dicke Platten und geometrisch einfachere Profilkörper hergestellt werden, weil der nach der ersten Stufe des Verfahrens erhaltene vorgeformte Rohling scheibenförmig ist. Zur Herstellung eines zylindrischen Mantels um ein Rohr können die erhaltenen aufgeschäumten Platten selbverständlich spiralförmig ums Rohr gewickelt werden, aber das Verfahren eignet sich nicht für einen solchen günstigeren Wickelungsvorgang, bei welchem der Mantel ums Rohr in dessen Achsrichtung geformt wird.
• Es ist nämlich für den Fachmann bekannt, dass man das obige deutsche und schwedische Verfahren nicht so anwenden kann, dass man statt der Extrusion einer vorgeformten Platte ein Kunststoffs rohr mit einer kompakten und unvernetzten Masse ummantelt und danach in einer zweiten Stufe durch äussere Erhitzung des ummantelten Rohrs die Masse zur Expansion und Vernetzung bringt. Die Ursache, warum dies nicht gelingt, liegt ganz einfach darin, dass die Masse in drei Dimensionen schwillt, wobei der Durchmesser des erzeugten Schaummantels grösser wird und die Schaumhülle nicht mehr dicht am Rohr sitzt sondern eine Schaummasse von unbestimmter Form ums Rohr bildet, welches Rohr ja mit unveränderlicher Geschwindigkeit zugeführt werden muss, während der schwellende Mantel die ganze Zeit danach strebt, seine lineare Geschwindigkeit als Folge der dreidimensionellen Expansion zu erhöhen. Ausserdem kann keine Aufheizung der ungeschwollenen Masse für deren Aufschäumung von innen stattfinden, und zwar wegen des Vorkommens des Rohrs, das schädlichen Wärmebeanspruchungen nicht ausgesetzt werden darf, weil das Rohr aus wärmeempfindlichem Material besteht.
• Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Erzeugung eines wärmeisolierenden Mantels für ein Rohr, welcher Mantel in einer einfachen Weise mit genauen erwünschten Abmessungstoleranzen und mit durchgehend gleichmässiger Zellenstruktur hergestellt werden kann. Der Mantel des Rohrs kann auch bei dicken Abmessungen ohne Bedarf an zusätzlichen Extrusionsdüsen und ohne vorgeformte Rohlinge verschiedener Dicken hergestellt werden.
• Dieser Zweck wird mit einem Mantel gemäss der vorliegenden Erfindung erreicht, der dadurch gekennzeichnet wird, dass der Mantel aus einer Anzahl von in der Längsrichtung des Rohrs laufenden Strängen aus der genannten Masse besteht, welche Stränge durch Aufheizung, Schwellen und Gruppierung ums Rohr dazu gebracht worden sind, aneinander zu haften und eine zusammenhängende Hülle ums Rohr zu bilden.
• Mittels der Ausführung gemäss der Erfindung kann der Mantel aus einer grösseren oder kleineren Anzahl von gleichartigen Strängen aufgebaut werden, welche Stränge jeder für sich dazu gebracht worden sind, unter gleichartigen Verhältnissen zu schwellen, wodurch eine feine und durchaus gleichmässige Zellenstruktur unabhängig von der Dicke des Mantels erhalten wird. Dies erfolgt als eine Folge des Umstandes, dass die Stränge gleichmässig von allen Seiten aufgehei zt werden, und dadurch, dass den Strängen eine möglichst symmetrische Querschnittsform gegeben werden kann, was eine gleichmässige und schnelle Wärmeaufnahme ermöglicht.
• aus Indem man den Mantel statt einer einzigen vorgeformten Scheibe aus vorgeformten Strängen herstellt, kann man gemäss dem Baukastenprinzip Mäntel von verschiedenen Grössen aus einer Anzahl von aneinander gelegenen Strängen aufbauen. Man kann dadurch mit grosser Leistung vorgeformte Stränge auf Lager herstellen, und mit einer einzigen Strangdimension kann man dann Mäntel von verschiedenen Dimensionen herstellen, wobei man also mit einem einzigen Extruder auskommt.
• Der spezielle Aufbau des Rohrmantels macht es auch möglich, Rohre und Schläuche aus wärmeempfindlichem Material kontinuierlich zu ummanteln, ohne dass das Material hierbei einer schädlichen Aufheizung ausgesetzt werden muss.
• Die erwünschte Form des endgültigen Mantels kann ausserdem mit Hilfe von äusserer Formgebung genau erreicht werden, ohne dass dem Mantel eine harte kompakte Oberflächenschicht beigebracht und ohne dass der Mantel Reibungskräften ausgesetzt wird.
• Die Erfindung soll nachstehend näher beschrieben werden, und zwar mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, worin Fig. 1 ein vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung eines ummantelten Rohrs gemäss der Erfindung schematisch darstellt und die Figuren 2, 3 und 4 Querschnittsansichten längs der Linien II-II, III-III und IV-IV in Fig. 1 darstellen.
• Das in Fig. 1 dargestellte Verfahren hat seinen Ausgang in vorgeformten Strängen 1 aus wesentlich kompaktem ungeschwollenem Kunststoff - oder Gummimaterial, vorzugsweise Polyithylen oder sonstigem Polyolefin, das eine geeignete Menge eines Schaumbildungsmittels, z.B. Azodikarbonamid, oder gleichzeitig sowohl eines Schaumbildungsmittels als auch eines Brückenbilders, z.B. eines geeigneten organischen Peroxyds, wie z.B.
• Dikumylperoxyds, enthält. Sämtliche Rohlinge haben vorzugsweise einen möglichst symmetrischen Querschnitt und dasselbe Querschnittsprofil - kreisförmig oder eckig.
• Die Stränge 1 werden in separaten Bahnen ohne Berührung eine miteinander durch jeweils eigene Aufheizungsvorrichtung 2 geführt, wo die Stränge mit heisser Luft, infraroter Strahlung, Mikrowellen oder anderer geeigneter Aufheizungstechnik aufgeheizt werden. Durch diese Aufheizung auf die Zersetzungstemperatur des Schaumbildungsmittels und des Brückenbilders beginnen die Stränge zu schwellen, indem gleichzeitig Kreuzbindung der Moleküle stattfindet. Es ist oft ein Vorteil, wenn die obere Schicht der Stränge zunächst schnell aufgeheizt wird, so dass eine teilweise Brückenbildung in der oberen Schicht eintritt, bevor das Schwellen und die Brückenbildung im Kern beginnt. Hierdurch wird eine stärkere obere Schicht erhalten, die die Zusammenhaltung der verhältnismässig weichen und teilweise plastischen expandierenden Stränge erleichtert.
• Wenn die Stränge so gut wie volle Expansion und Brückenbildung erreicht haben, werden die klebrigen Stränge zusammen in Verbindung miteinander gemäss einem im voraus bestimmten geometrischen Muster geführt, welches Muster möglichst gut dem Profil entspricht, das man erhalten will. Die Stränge werden gleichmässig um ein kontinuierlich zugefUhrtes Rohr 3 angeordnet, dessen Isoliermantel die Stränge bilden sollen.
• Die Zusammenführung der Stränge erfolgt dadurch, dass diese gemeinsam in eine Formgebevorrichtung 4 geführt werden, die sich in der Herstellungsrichtung A mit einer Geschwindigkeit bewegt, die unveränderlich und dem Volumen des in die Vorrichtung zugeführten Strangbündels angepasst ist.
• Die Formgebevorrichtung besteht aus zwei gegeneinander arbeitenden endlosen Förderbändern 5 bzw. -ketten, auf welchen darauf montierte formgebende Klötze 6 sitzen, die paarweise das Strangbündel umschliessen und formen, welches Bündel hier noch ein ausreichendes Expansionsvermögen besitzt, um den Formraum zur erwünschten Vollständigkeit auszufüllen.
• Beim Eintreten in die Formgebevorrichtung wird die Expansion mechanisch in der Achsrichtung verhindert, d.h. in der Herstellungsrichtung, denn die das Bündel umgreifenden Formgebemittel, die sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, verhindern jede weitere Geschwindigkeitszunahme des Strangbündels in der Achsrichtung. Als Folge der somit verhinderten axia len Expansion nimmt stattdessen die radiale Expansion in erwünschtem Masse zu, um alle Winkel und Ecken des Formraums besser zu füllen.
• Im von den formgebenden Klötzen 6 begrenzten Formraum 7 werden die klebrigen Stränge durch den deformierenden Druck aneinander geschweisst, der als Folge der Restexpansion des Materials und der komprimierenden Wirkung der formgebenden Elemente entsteht.
• Es ist vorteilhaft, eine Möglichkeit anzuordnen, die formgebenden Elemente bei Bedarf aufzuwärmen und/oder abzukühlen.
• Es kommen keine schädlichen Reibungskräfte zwischen dem Erzeugnis und den formgebenden Flächen der Formgebevorrichtung vor.
• Da die Stränge bei der Formgebung völlig oder teilweise zu plastischem Zustand aufgewärmt sind, k#ann, ausser der gerade oben genannten vom Schwellen gegen die Foriflächen bedingten Formung, weiter eine rein mechanische, für Therioplaststoffe normale Verformung durch den Druck der Poriungsflächen gegen das formbare Kunststoff material stattfinden.
• Man sieht, dass der Mantel 8 des hergestellten ummantelten Rohrs 3 aus einer Anzahl von aneinander haftenden strangförmigen Zellkunststoff elementen aufgebaut ist, welche Zellkunststoff -elemente eine gleichmässige Zellenstruktur aufweisen, indem ihre Aufwärmung für Schaumbildung und Brückenbildung in der Lage gewesen sind, getrennt voneinander in vom Gesichtspunkt der Aufwärmung vorteilhaften kleineren Strängen stattzufinden.
• Diese Art des Rohrmantelaufbaus aus separaten Strängen macht es somit möglich, Mäntel von verschiedenen Grössen und verschiedenen Dicken dadurch herzustellen, dass nur die Zahl der Stränge je nach dem Querschnitt des Mantels angepasst wird, und zwar mit Hilfe einer einzigen Strangdimension.
• Die Verfertigung der oben genannten vorgeformten Stränge 1 erfolgt geeigneterweise durch Zusammenmischen des Kunststoff -bzw. Gummimaterials mit dem Schaumbildungsmittel und eventuell mit einem Brückenbilder durch Kneten in einem Extruder bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Zersetzungstemperatur der Zusatzmittel. Die so erhaltene homogene Masse wird durch eine Mehrlochdüse extrudiert, um genannte vorgeformte Stränge 1 zu bilden, welche vorzugsweise zu Rollen gewickelt werden, um im Lager aufbewahrt zu werden.
• Statt der Herstellung der Stränge durch Extrusion können für den Prozess gemäss Fig. 1 geeignete Stränge auch dadurch erhalten werden, dass Streifen aus einer Platte geschnitten werden, welche Platte in einer an und für sich bekannten Weise aus der genannten Masse durch Extrusion in Scheibenform hergestellt worden ist.
• Die Zeichnungen und der damit verbundene Teil der Beschreibung sind nur dazu gemeint, den Gedanken der Erfindung zu veranschaulichen. In seinen Einzelheiten kann das ummantelte Rohr beträchtliche Variation im Rahmen der Patentansprüche aufweisen.
• Somit ist es z.B. möglich, den Mantel aus in mehrere Schichten zusammengefügten Strängen aufzubauen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: Wärmeisolierender Mantel für Rohr oder Schlauch, welcher Mantel aus einer thermoplastischen Masse von Thermoplast- bzw. Gummimaterial und Schaumbildungsmittel und gegetenenfalls auch von einem Brückenbilder hergestellt ist, welche Masse extrudiert und durch Aufheizung der Masse bis über die Zerspaltungstemperatur des Schaumbildungsmittels expandiert und zum Umschliessen des Rohrs gebracht worden ist, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, dass der Mantel (8) aus einer Anzahl von in der Längsrichtung des Rohrs (3) laufenden Strängen (1) aus der genannten Masse besteht, welche Stränge durch Aufheizung, Schwellen und Gruppierung ums Rohr dazu gebracht worden sind, aneinander zu haften und eine zusammenhängende Hülle ums Rohr zu bilden.
2. 2. Mantel gemäss dem Anspruch 1, g e k e n n z e i c h -n e t dadurch, dass die Stränge (1) aus extrudierten, vorgeformten, zum Beginn unexpandierten Rohlingen gebildet sind, welche im Zusammenhang mit der Gruppierung ums Rohr (3) und einer Restexpandierung einer äusseren Formgebung (6) ausgesetzt worden sind, um die Stränge zu dichtem Anliegen gegeneinander und gegen das Rohr zu bringen.
3. 3. Mantel gemäss dem Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t dadurch, dass die vorgeformten unexpandierten Rohlinge (1) einen symmetrischen Querschnitt aufweisen.