DE2710784C2 - Biegsames Rohrfutter sowie Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Biegsames Rohrfutter sowie Verfahren zur Herstellung desselben

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Description

Die Erfindung betrifft ein biegsames Rohrfutter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
sowie ein entstehen, welche zu einem allmählichen Verschleiß der Deckschicht sowie Abblättern und Ablösen der Deckschicht führen könnten. Somit werden auch in Biegungsso bereichen des Rohres Schädigungen der Deckschicht des Rohrfutters aufgrund thermischer und mechanischer Beanspruchungen vermieden.
Ein zur Herstellung eines solchen Rohrfutters besonders geeignetes Verfahren ist durch die im Anspruch 8 enthaltenen Maßnahmen gekennzeichnet.
Für die Wärmeisolierschicht eignet sich eine Schicht aus Glasfaserfilz mit einer Dichte vorzugsweise von weniger als 0,05 g/cm3, bevorzugt 0,02 g/cm3. Vorzugsweise sind die Fasern der Wärmeisolierschicht Glasfasern. Gebildet wird die Wärmeisolierschicht insbesondere aus einer Fasermatte, auf welche Bindemittel, wie etwa Phenolharz-Bindemittel in einem wäßrigen Träger, aufgesprüht worden ist.
Auf diese Wärmeisolierschicht wird vor Aushärten des Binders in der Wärmeisolierschicht Kunstseide, also ein dünnes, leichtgewichtiges Gewebe aus organischen Fasern mit einer offenen Struktur, aufgeklebt. Die beiden Schichten werden dann durch eine Härtunesvor-
richtung geleitet, wobei die Schichten gleichzeitig erhitzt werden, wobei sie unter genügendem Druck zusammengehalten werden, um die Isolierschicht etwas zusammenzudrücken. Beispielsweise können beide Schichten gleichzeitig durch einen Satz von erhitzten Platten geleitet werden. Es können auch übliche Aushärtöfen mit Mitnehmerkissen verwendet werden, jedoch ist dabei die Dickensteuerung nicht so gut und es können Milnehmerabdrückc entstehen. Das Erwärmen der beiden Schichten und der Druck härten den Binder in der Wärmeisolierschicht und befestigen die dünne Schicht aus Kunstseide an die Wärmeisolierschicht mittels des Binders auf den Fasern an der Oberfläche der Wärmeisolierschicht.
Schließlich wird ein flammhemmender Überzug in Form einer Flüssigkeit auf die organische Schicht durch übliche Verfahren und Einrichtungen, wie etwa Sprühen, Walzbeschichtung, etc. aufgebracht. Wegen der offenen Struktur der Kunstseide gelangt ein Teil der Flüssigkeit in den obersten Bereich der Oberfläche der Warmeisolierschicht. Das beschichtete Rohrfutter wird dann zur Trocknung behandelt. Schließlich wird das biegsame Rohrfutter für Verpackung und Versand zusammengerollt.
Die Verwendung von Kunstseide für die Deckschicht ist für die Eigenschaft des Produkts von wesentlicher Bedeutung, weil nur damit zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. Sogar mit Kunstseide, ist eine relativ durchbrochene, offene Struktur von wesentlicher Bedeutung, da sonst die Deckfläche nicht ohne brüchig zu werden und ohne Neigung zu Baschälung oder Abreißen Arbeitstemperaturen bis zu 121°C nicht widerstehen kann. Es ist noch nicht erforscht, warum es hierbei auf Kunstseide mit einer offenen Struktur ankommt, aber nach einer Theorie soll dies eine schnellere Verteilung der Wärme gestatten. Auch die Art und Weise, in welcher die flammhemmende Flüssigkeit ein Gewebe mit einer offenen Struktur durchdringt, unterscheidet sich wesentlich von der Beschichtung eines Gewebes mit einer im wesentlichen durchgehenden oder festen Struktur. Besonders bevorzugt ist Kunstseide mit ungefähr 165 Öffnungen/Quadratmeter bis zu 225 Öffnungen/Quadratmeter.
Die Kunstseide verleiht der Wärmeisolierschicht eine glatte Oberfläche mit einer gewünscht geringen Rauhigkeitstiefe, welche die Luftreibung verringert. Kunstseide ist jedoch in hohem Maße brennbar und würde deshalb nicht die strengen Anforderungen an Flammausbreitung und Rauchentwicklung, die für ein Rohrfutter verlangt werden, erfüllen. Für den gleichen Zweck wie die Kunstseide wurden früher flammenfeste Glasfasermatten verwendet, die jedoch wesentlich teurer sind.
Nachdem der Binder in der Isolierschicht im wesentlichen ausgehärtet und die Kunstseide durch Aushärtung des Binders mit der Isolierschicht verklebt ist, wird auf den freiliegenden Teil der organischen Deckschicht in geeigneter Weise ein flammhemmender Überzug in Form einer Flüssigkeit aufgebracht. Ein Teil der Flüssigkeit gelangt durch die offenen Abschnitte der Deckschicht und lagert sich auf der Fläche der Wärmeisolierschicht ab. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit durch Besprühen aufgebracht, kann jedoch gleichfalls durch einen Walzenbezug oder andere übliche Verfahren aufgebracht werden. Es wurden eine Vielzahl von flammhemmenden Flüssigkeiten getestet, allerdings mußten die meisten aus dem einen oder anderen Grund ausgeschieden werden. Viele konnten den Anforderungen nicht gerecht werden, da sie die Deckschicht entweder bei Aufbringung, Trocknung oder Aufheizung auf 12i"C angriffen. Die vorzugsweise verwendeten Flüssigkeiten sind solche auf Wasserbasis, die als Binder Polyvinylacetat, einen anorganischen Füllstoff, eine anorganische Zusammensetzung mit flammhemmenden Eigenschaften und ein Plastifiziermittel aufweisen. Üblicherweise in flammhemmenden Überzügen oder Klebemittelzusammensetzungen verwendete Füllstoffe können verwendet werden, allerdings werden Aluminiumoxide oder Aluminiumtrihiydrate bevorzugt. Gewöhnlicherweise in flammhemmenden Überzügen oder Klebern verwendete anorganische Zusammensetzungen können wegen ihrer flammhemmenden Eigenschaften verwendet werden, jedoch sind Antimonzusamnienesetzungen wie etwa Antimonoxychlcride oder Antimontrioxide bevorzugt. Mit Polyvinylacetaten verträgliche Plastifiziermittel können verwendet werden, bevorzugt ist ein Phthalatester oder ein Trikresylphosphat. Vorzugsweise wird zur Erzeugung eines üblicherweise schwarzen Überzugs ein schwarzer Farbkörper zugesetzt, wie etwa Ruß.
Eine besonders bevorzugte Flüssigkeit ist ein Gemisch auf Wasserbasis mit ungefähr 49% + oder — 2% Gesamtfestkörpern und einen Aschegehalt von ungefähr 25% + oder - 2% nach 538°C basierend auf dem anfänglichen Naßgewicht. Die Festkörper umfassen ungefähr 40 bis 45 Teile Polyvinylacetat, 30 bis 40 Teile von Aluminiumoxid oder Aluminiumtrihydrat, ungefähr 5 bis 15 Teile von Antimonoxychlorid oder Antimontrioxid, ungefähr 4 bis 9 Teile eines Plastifiziermittels wie etwa Phthalatester oder Trikresylphosphat und wahlweise ungefähr 5 bis 6 Teile Ruß. Diese Flüssigkeit besitzt eine Viskosität von 300 + oder — ungefähr 150 cP und eine Dichte von ungefähr 1,3 kg/l + oder — ungefähr 60 g/l.
Die flammhemmende Flüssigkeit wird auf die Deckschicht in einer ausreichenden Menge aufgegeben, um eine glatte Oberfläche zu erhalten und den maximalen Anforderungen an Flammausbreitung und Rauchentwicklung gerecht zu werden. Eine kennzeichnende Aufbringdichte sind ungefähr 90 g trockener Überzug pro Quadratmeter der Rohrfutterfläche. Obgleich etwa 50 g des trockenen Überzugs pro Quadratmeter ausreichen, um eine zweckmäßige Feuerhemmung zu gewährleisten, werden vorzugsweise wenigstens 75 g trockener Überzug pro Quadratmeter vorgesehen, um eine glatte Oberfläche mit einem sehr geringen Rauhtiefenwert zu erzeugen. Beträge über ungefähr 11 g pro Quadratmeter auf Trockenbasis sind verwendbar, jedoc rechtfertigen die Kosten des Überzugs nicht mehr die dadurch erzielten Verbesserungen hinsichtlich der Produkteigenschaften.
Nach Aufbringung der flammhemmenden Flüssigkeit wird das erstellte Produkt in einen Ofen oder andere Heizeinrichtungen zur Trocknung des Überzugs und zur vollständigen Aushärtung noch ungehärteten in der faserhaltigen Wärmeisolierschicht vorhandenen Bindemittels gegeben. Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Beispiel
Eine Glasfasermatte mit einer vorbestimmten Dicke und Dichte, welche flammgestreckte Glasfasern, beschichtet mit einem wäßrigen Bindemittel auf Phenol· harzbasis besitzt, wird mit einer nicht gewebten Kunstseidenschicht mit einer netzähnlichen offenen Struktur bedeckt. Die beiden Schichten werden dann -/wkrhrn
einen Satz von erwärmten Platten gelegt, wobei die faserhaltige Wärmeisolierschicht zusammengedrückt wird, so daß man für diese Schicht die gewünschte Dicke erhält nachdem das Bindemittel ausgehärtet ist. Nach Entfernung von den Platten ist aufgrund der Aushärtung des Bindemittels in der Wärmeisolierschicht unter Druck die Kunstseide mit der Wärmeisolierschicht verklebt. Die freie Oberfläche der Deckschicht wird dann mit einer flammhemmenden Flüssigkeit übersprüht, welche ungefähr 48,5% Festkörper, ungefähr 24,9% Asche nach 538°C basierend auf dem Naßgewicht enthält, wobei die Festkörper ungefähr 40 bis 45 Teile Polyvinylacetat, 30 bis 40 Teile Aluminiumoxidtrihydrat, 5 bis 15 Teile Antimcnoxychlorid, 4 bis 9 Teile eines oben beschriebenen Plastifiziermittels sowie ungefähr 5 bis 6 Teile Ruß enthält. Ungefähr 90 g/Quadratmeter (Trockengewicht) werden aufgebracht. Das beschichtete Material wird dann in einen Trockner gegeben, wo die Trocknung erfolgt und das Produkt 3uf eine genügend hohe Temperatur erhitzt wird, daß jeglicher ungehärtete Binder in der Wärmeisolierschicht aushärtet. Das nach dem obigen Verfahren hergestellte Rohrfutter besitzt einen Flammausbreitungsgrad von weniger als 25 und einen Rauchentwicklungsgrad von weniger als 50. Das Rohrfutter hält Geschwindigkeit bis zu 3810 m/ min stand, was 2.5mal der Nenngeschwindigkeit von 1524 m/min entspricht. Das erzeugte Rohrfutter besitzt einen Luflreibungs-Korrekturfaktor von ungefähr 1,04 bei 152,4 m/min und ungefähr 1,2 bei 1524 m/min. Die beschichtete Oberfläche des Produkts hat eine Rauhtiefe von ungefähr 0,24 bis ungefähr 0,63 mm. Das Produkt ist leicht zu handhaben und fühlt sich weich an. Das Produkt kann sehr genau mit üblichen Handwerkzeugen geschnitten werden und besitzt eine ausreichende Elastizität und Zerreißfestigkeit, um ohne Beschädigung auch unsachgemäßen Werkzeuggebrauch standhalten zu können. Das Erzeugnis kann leicht um 90° Winkel gebogen werden, ohne daß eine Beschädigung zu befürchten ist.
40
60

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Biegsames Rohri utter mit einer äußeren Wärmeisolierschicht aus faserartigem Material, insbesondere Giasfasern, und einer inneren verschleißbeständigen, mit einer Flüssigkeit behandelten dünnen Deckschicht aus organischen Fasern mit einer offenen Struktur und einer gegenüber der Isolierschicht höheren Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht Kunstseide mit einer offenen Struktur umfaßt, welche an die Wärmeisolierschicht geklebt und dort mit einer Vinylpolmer enthaltenden flammhemmenden Flüssigkeit behandelt und nachfolgend zur Bildung des Rohrfutters getrocknet worden ist, welches einen Flammausbreitungsgrad von weniger als 25, einen Rauchentwicklungsgrad von weniger als 50 (beide Werte nach Standard E-84 der amerikanischen Gesellschaft für Werkstoffprüfung — ASTM) und eine Oberflächenrauhtiefe von weniger als ungefähr 0,75 mm besitzt.
2. Rohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstseite nichtgewebte Kunstseide verwendet ist.
3. Rohrfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einen Füllstoff, eine anorganische Zusammensetzung mit flammhemmenden Eigenschaften, ein Plastifizierungsmittel und ein schwarzes Pigment sowie als Vinylpolymerbestandteil Polyvinylacetat umfaßt.
4. Rohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus der Gruppe enthaltend Aluminiumoxid und Aluminiumhydrat gewählt ist.
5. Rohrfutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flammenhemmende anorganische Zusammensetzung eine Antimonzusammensetzung ist.
6. Rohrfutter nach Anspruch 5, dadurch gekenn-
Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrfutters.
Bei einem bekannten Rohrfutter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 (DE-GM 17 13 253) ist als Material für die innere Deckschicht einer äußeren Wärmeisolierschicht u. a. der Einsatz von imprägniertem Stoff vorgeschlagen, um die äußere Wärmeisolierschicht vor Abfaserungen infolge des darüberstreichenden Luftstromes zu schützen. Eine derartige Deckschicht besitzt somit eine Schutzfunktion gcgenüber der Wärmeisolierschicht, kann andererseits aber auch selbst beschädigt werden infolge von !hermischen und mechanischen Beanspruchungen, die insbesondere durch das hindurchgeleitete Medium verursacht werden. Dieses Problem stellt sich für Rohre vor allem dort, wo starke Biegungen, wie etwa Krümmungen u. dgl. vorhanden sind, da dort aufgrund von Kantungen das Rohrfutter entsprechend belastet wird. Derartige Biegungsbereiche sind ferner einer erhöhten Reibung durch das durch das Rohr transportierte Medium ausgesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein biegsames Rohrfutter zu schaffen, bei dem auch in Biegungsbereichen eine Schädigung der Deckschicht aufgrund thermischer und mechanischer Beanspruchungen ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale. Die Erfindung zeichnet sich durch den Einsatz von Kunstseide mit offener Struktur für die Deckschicht aus organischen Fasern aus, welche einmal an die Wärmeisolierschicht angeklebt und andererseits mit einer Vinylpolymer enthaltenden flammhemmenden Flüssigkeit behandelt und einer nachfolgenden Trocknung zur Bildung des Rohrfutters unterzogen ist. Dadurch wird einerseits ein sehr fester Verbund der einzelnen Schichten des Rohrfutters erreicht, insbesondere ein fester Verbund zwischen der Deckschicht und der Wärmeisolier-
zeichnet, daß die Antimonzusammensetzung aus der 40 schicht. Der Einsatz von Kunstseide beeinträchtigt nicht
Gruppe enthaltend Antimontrioxid und Antimonox- die Biegsamkeit des Rohrfutters. Ferner wird durch den
ychlorid ist. Einsatz von Kunstseide erreicht, daß die insbesondere in
7. Rohrfutter nach Anspruch 6, dadurch gekenn- den Biegungsbereichen infolge erhöhter Reibung durch zeichnet, daß das schwarze Pigment Ruß ist. das durch das Rohr transportierte Medium entstehende
8. Rohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 45 Wärme schnell verteilt wird, so daß daraus keine überdadurch gekennzeichnet, daß die flammhemmende mäßigen lokalen Spannungen innerhalb des Rohrfutters Flüssigkeit auf Trockenbasis ungefähr 30 bis 40 Teile
Polyvinylacetat, ungefähr 30 bis 40 Teile Aluminiumoxid oder Aluminiumtrihydrat, ungefähr 5 bis 15 Teile Antimonoxychlorid, ungefähr 4 bis 9 Teile eines Plastifiziermittels sowie ungefähr 5 bis 6 Teile Ruß umfaßt.
9. Verfahren zur Herstellung eines Rohrfutters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einen ungehärteten Binder enthaltende Wärmeisolierschicht mit Kunstseide bedeckt wird, unter Aufbringen von Wärme und Druck zum Aufkleben der Kunstseide an die Wärmeisolierschicht diese zusammengedrückt und der Binder gehärtet wird, und daß die Kunstseide mit der flammhemmenden Flüssigkeit behandelt und nachfolgend zur Bildung des Rohrfutters getrocknet wird.
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