DE2914457C2

DE2914457C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren oder Rinnen aus Polyamid

Info

Publication number: DE2914457C2
Application number: DE2914457A
Authority: DE
Inventors: Norbert 5240 Betzdorf Geisler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE2914457A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren oder Rinnen aus Polyamid, bei welchem das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs durch einen Schleudervorgang in Umfangsrichtung längs den Wänden einer Drehform verteilt und dabei polymerisiert wird.

Die Herstellung von Schleudergußstücken aus Polyamid ist bereits seit langem bekannt, wie bspw. aus »Kunststoff-Taschenbuch« 17. Ausgabe, l967,Seite 151. hervorgeht.

Bekannt ist es, bspw. durch die Zeitschrift »Kunststoffe« 68 (5978). Heft 10. Seiten 642 bis 644, aber auch schon. Rohre aus Polyamid beim Bau von Rohrleitungen für den Feststoff-Transport, z. B. zur Hydroförderung von Kohle oder Erz in Bergbaubetrieben, einzusetzen. Damit diese Kunststoffrohre auch nach einer bestimmten Verschleißrate noch eine ausreichende Zeitstandfestigkeit behalten, werden sie mit einer entsprechenden großen Wanddicke, bspw. von mehr als 16 mm bei einem Außendurchmesser von 250 mm, hergestellt, die

ίο sich über ihren gesamten Umfang hinweg erstreckt, obwohl der ihre Zeitstandfestigkeit beeinträchtigende Abrieb nur an der Rohrsohle, also auf einem verhältnismäßig begrenzten Umfangsabsehnitt, auftritt. Da als durch den Abrieb verursachte Verschleißrate im Bereich der Rohrsohle etwa 40 bis 45% der Ausgangs-Wanddicke zn berücksichtigen sind, ergibt sich der erhebliche Nachteil einer unnötig hohen Materialverschwendung, weil nämlich der nicht dem Abrieb unterworfene — von der Rohrsohle entfernte — Umfangsbereich der Rohre gegenüber dem tatsächlichen Verschleißbereich eine Überdimensionierung der Wanddicke zwischen 55 und 60% aufweist.

Durch die DD-PS 9 384 und die DE-OS 28 04 730 gehören bereits Leitungsrohre für die Förderung von abrasiven Medien, bspw. von Kohle oder Erz in Bergbaubetrieben, zum Stand der Technik, deren Wand im jeweiligen Verschleißbereich eine größere Stärke aufweist als im übrigen Wandungsbereich. In beiden Fällen sind dabei die Rohre in Schweißkonstruktion aus Metall

jo gefertigt. Während nach der DE-PS 9 384 zwei im Querschnitt halbkreisförmige Schalenhälften mittels zweier Längsnähte verbunden sind und die der Verschleißzone des Rohres zugeordnete Schalenhälfte insgesamt eine größere Wandstärke aufweist und/oder aus verschleiß-

J5 festerem Werkstoff als die der Verschleißzone gegenüberliegende Schalenhälfte besteht, ist das Rohr nach der DE-OS 28 04 730 aus Bandmaterial gebogen, das eine von seiner Längsmitte aus symmetrisch zu den beiden Längsrändern hin stetig abnehmende Wanddicke aufweist und an den Längsrändern durch eine einzige Schweißnaht zum geschlossenen Rohrquerschnitt verbunden ist.

Diese bekannten Metallrohre haben zwar den Vorteil einer optimalen Werkstoffausnutzung, weil nur ihre im Verschleißbereich liegenden Wandungsabschnitte eine auf die Verschleißrate abgestimmte Wanddicke aufweisen. Der Herstellungsaufwand für solche Rohre ist jedoch trotzdem noch beträchtlich, und zwar deshalb, weil entweder zwei Bandmaterialabschnitte unterschiedlieher Dicke nach getrennter Biegeverformung zu HaIb-TChalen durch zwei Längs-Schweißnähte verbunden werden müssen oder aber ein als Profil gewalztes Bandmaterial erforderlich ist, das nach Biegeverformung zum Rohrquerschnitt die Anbringung einer Längs-Schweißnaht erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Rohren und/oder Rinnen aus Polyamid der gattiingsgemäßen Art sowie auch eine Vorrichtung zu seiner Durchführung anzugeben, bei welchem bzw. mit welcher es auf einfache Art und Weise ermöglicht wird, deren Wanddicke den unterschiedlichen Beanspruchungen in den verschiedenen Quer= schnittszonen optimal anzupassen und dabei auch nach einer bestimmten Verschleißrate in der am stärksten

b5 beanspruchten Querschnittszone noch eine ausreichende Zeitstandfestigkeit der Rohre zu gewährleisten.

Ausgehend vcn einem Verfahren zur Herstellung von Rohren und/oder Rinnen aus Polyamid, bei welchem

das flüssige Ausgangsmateria! des Kunststoffs, z. B. Caprolactam für Polyamid 6 oder Laurinlactam für Polyamid 12 zuzüglich Katalysatoren, durch einen Schleudervorgang in Umfangsrichiung längs den Wänden einer Drehform verteilt und dabei polymerisiert wird, wird dieses Ziel erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß durch periodisch ungleichförmige Verteilung des flüssigen Ausgangsmaterials in Umfangsrichtung längs den Wänden der Drehform in verschiedenen Umfangsbereichen unterschiedliche Wanddicken ausgebildet und anschließend polymerisiert werden.

Hierbei ist es dann möglich, das gemäß Anspruch 2 das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs durch den Schleudervorgang kreisexzentrisch zur Rotationsachse in der Drehform verteilt wird. Alternativ kann nach Anspruch 3 aber auch das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs durch den Schleudervorgang elliptisch oder langrund-exzentrisch zur Rotationsachse in Umfangsrichtung der Drehform verteilt werden.

tür aufweisenden Drehform gemäß Anspruch 8 auf der Ebene der kurzen Querschnittsachse mit in Formlängsrichtung verlaufenden Rippen zu versehen. Durch diese Rippen können dann beim Schleudervorgang die Trennstellen im Rohr zur Bildung der beiden Rinnen direkt gebildet, zumindest aber vormarkiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

ίο Fig. 1 in räumlicher Ansichtsdarstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polyamidrohres.

Fig.2 ebenfalls in einer räumlichen Ansichtsdarstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polyamidrohres,

Fig.3 wiederum in räumlicher Darstellung eine durch Längstrennung des Polyamidrohres nach Fig. 2 gebildete erfindungsgemäße Polyamidrinne.

F i g. 4 im Querschnitt eine in eine Schleudermaschine einsetzbare sowie auf Polymerisat'.· ristemperatur er-

hauptsächlich waagerecht zu verlegende ftohre mit kreisförmig geschlossenem Irinenquerschnitt fertigen lassen, eignet sich die zweite Verfahrensart besonders dann zum Einsatz, wenn nach oben offene Rinnen für wenig geneigte Verlegung geschaffen werden sollen. Hierbei wird ebenfalls zunächst ein in Umfangsrichtung geschlossener Rohrformling gebildet und dieser dann in zwei gleiche Hälften längsgeteilt.

Verfahrenstechnisch vorteilhaft ist in beiden Fällen, daß in bestimmten Längenbereichen der Rohre oder Rinnen durch entsprechende Ausgestaltung der Drehform in Umfangsrichtung verlaufende Außenprofilierungen angeformt werden können, wie sie bspw. zur Bildung von Stützauflagen oder Verbindungsteilen sinnvoll sind.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebenen Verfahrens mit einer durch eine Schleudermaschine antreibbaren Drehform zeichnet sich, nach Anspruch 4 erfindungsgemäß in besonders vorteilhafter Weise dadurch aus. daß die Drehform mit einer zur Rotationsachse unsymmetrischen Formwandung versehen ist, in der das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs unter Polymerisationstemperatur ausformbar ist.

Eine solciie Vorrichtung zur Herstellung von Rohren mit runder Innen- und Außenkontur zeichnet sich gemäß Anspruch 5 in vorteilhafter Weise dadurch aus, daß die Formwandung der Drehform kreisexzentrisch zu deren Rotationsachse ausgebildet ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird nach Anspruch 6 noch in der Anwendung eines hydraulischen oder mechanischen Auswuchtsystems gesehen, das einen dem fortschreitenden Füllstand der Form angepaßten Gewichtsausgleich bewirken kann.

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Rinnen zeichnet sich gemäß Anspruch 7 in besonders vorteilhafter Weise dadurch aus, daß die Formwandung der Drehform eine elliptische oder langrunde Kontur hat, bei der der Schnittpunkt zwischen der langen Querschnittsachse und der kurzen Querschnittsachse mit der Rotationsachse derselben zusammenfällt. Ein in einer solchen Drehform geschleudertes Rohr mit elliptischer oder langrunder Außenkontur und kreisförmiger Innenkontur kann dann, jewe'ls im Bereich der geringsten Wandstärke, durch zwei Trennschnitte in zwei gleichförmige Rinnen unterteilt werde!:. Möglich ist es aber auch, die Formwandung der eine elliptische oder langrunde Kondrohres nach F i g. 1, wahrend

F i g. 5 im Querschnitt eine in eine Schleudermaschine einsetzbare und auch auf Polymerisationstemperatur erhitzbare Drehform zur Herstellung von Polyamidrohren nach F i g. 2 wiedergibt.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Rohre 1 bzw. 2 und die aus Fig.3 ersichtliche Rinne 3 bestehen aus Polyamid und finden hauptsächlich Verwendung bei der Hydroförderung von Feststoffen, insbesondere Kohle oder Erzen, beispielsweise in Bergwerksbetrieben oder in Kiesgruben. Hierbei werden die Rohre 1 und 2 bzw. die Rinnen 3 im wesentlicher, horizontal liegend eingebaut, so daß ihre Wände hauptsächlich im flurnahen Bereich 4 durch die sich darüber bewegenden Feststoffe einem hohen- Verschleiß ausgesetzt sind. Hingegen unterliegen die sich an den flurnahen Bereichen 4 anschließenden Rohr- und Rinnen-Wandungsteile 5 einrr wesentlich geringeren Verschleißbeanspruchung.

Die aus den F i g. 1 und 2 ersichtlichen Polyamidrohre 1 u> d 2 bzw. die in F i g. 3 gezeigte Polyamidrinne 3 sind deshalb so ausgelegt, daß ihr flurnaher Bereich 4 eine wesentlich größere, beispielsweise mindestens die doppelte Wanddicke aufweist als die daran anschließenden Wandungsteile 5.

Beim Rohr 1 nach Fig. 1 wird dies dadurch erreicht, daß dieses eine kreisförmige Außenkontur 6 und eine ebenfalls kreisförmige Innenkontur 7 aufweist, wobei aber die Längsachse 8 der Außenkontur 6 exzentrisch zur Längsachse 9 der Innenkontur 7 verläuft.

Aufgrund der Exzentrizität 10 zwischen den Längsachsen B und 9 der im Durchmesser größeren Außenkontur und der im Durchmesser kleineren Innenkontur ergibt sich dann im flurnahen Bereich 4 des Rohres 1.

weicher der hohen Verschleißbeanspruchung durch das Geschiebe unterliegt, die wesentlich höhere Wanddicke als in den anschließenden Wandungsteilen 5.

Das Rohr 2 nach Fig. 2 weist eine elliptische bzw. langrunde Außenkontur 11 auf, die durch eine lange Querschnittsachse 12 und eine kurze Querschnittsachse 13 bestimmt ist. Ferner hat es eine kreisförmige Innenkontur 14. Die kreisförmige Innenkontur 14 ist innerhalb der elliptischen bzw. langrunden Außenkontur Il so ausgebildet, daß ihre Längsachse 15 mit dem Kreu-

b5 zungspunkt zwischeii der langen Querschnittsachse 12 und der kurzen Querschnittsachse 13 der Außenkontur U zusammenfällt. Hierdurch erhält das Rohr 2 jeweils zwei sich in Richtung der Querschnittsachse 12 gegen-

überliegende Wandungsbereiche großer Dicke und ebenfalls zv/ei sich auf der Querschnittsachse 13 gegenüberliegende Wandungsbereiche geringer Dicke. Ein Vorteil dieses Rohres 2 gegenüber dem Rohr I nach F i g. I liegt darin, daß es etwa die doppelte Lebensdauer erreichen kann, weils es nämlich nach dem Verschleiß des einen flurnahen Bereiches 4 lediglich um 180° um seine Längsachse 15 gedreht zu werden braucht, und damit der gegenüberliegende Wandungsbercich großer Dicke den flurnahen Bereich bilden kann.

Das Rohr 2 nach F i g. 2 hat aber gegenüber dem Rohr 1 nach Fig. I noch den weiteren Vorteil, daß aus ihm im Bedarfsfälle zwei Rinnen 3 gefertigt werden können, wie eine in Fig.3 dargestellt ist. Zu diesem Zweck braucht das Rohr 2 lediglich entlang der beiden in F i g. 2 angedeuteten Kerblinien 16 in Längsrichtung aufgetrennt zu werden.

Die PolyamiJrohre 1 und 2 nach den F i g. I und 2 werden aus flüssigem Ausgangsmaterial, beispielsweise Caprolactam für Polyamid 6 oder Laurintactam für Polyamid 12 zuzüglich Katalysatoren durch einen Schleudervorgang hergestellt. Und zwar wird durch diesen das flüssige Ausgangsmaterial periodisch ungleichförmig in Umfangsrichtung längs den Wänden einer Drehform verteilt und dabei unter Polymerisationstemperatur von beispielsweise 438⁼ K (165° C) mit dieser Verteilung entsprechender unterschiedlicher Wanddicke polymerisiert.

Bei der Herstellung des in F i g. 1 dargestellten Rohres 1 mit kreisexzentrisch zueinander angeordneter Au- jo Denkontur 6 und Inn.nkontur 7 wird zur Durchführung des Schleudervorgangs die in F i g. 4 in rein schematischer Schnittdarstellung angedeutete Drehform 17 benutzt. Die Rotationsachse 18 dieser Drehform 17 ist dabei exzentrisch zur Längsachse 19 der in der Drehform 17 ausgebildeten Innenkontur 20 angeordnet, so daß sich eine Rotation der Drehform 17 exzentrisch zur

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19 der Innenkontur 20 exzentrischen Rotation der Drehform 17 um die Achse 18 ergibt sich eine periodisch ungleichförmige Massenverteilung des Ausgangsmaterials längs der Innenkontur 20, wie das in Fig.4 durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. In dieser periodisch ungleichförmigen Massenverteilung findet dann unter der Einwirkung der Polymerisationstemperatur die Polymerisation des Caprolactam oder des Laurinlactam zuzüglich Katalysatoren zu einem Rohr 1 mit kreisexzentrischer Querschnittsform statt.

Damit ein ruhiger Umlauf der Drehform 17 während des Betriebs der Schleudermaschine gewährleistet ist, muß zunächst die Drehform 17 statisch ausgewuchtet werden. Das kann z. B. durch an deren Außenumfang angebrachte Auswuchtgewichte 21 geschehen. Während des Füllens der Form 17 muß zur Vermeidung einer Unwucht durch ein hydraulisches oder mechanisches Auswuchtsystem für einen dem fortschreitenden Füllstand angepaßten Gewichtsausgleich gesorgt werden.

Zur Herstellung eines Polyamidrohres 2, wie es in F i g. 2 angedeutet ist, und welches jeweils in zwei Rirvnen 3 nach Fig.3 unterteilt werden kann, dient eine Drehform 22, wie sie in F i g. 5 gezeigt wird.

Diese Drehform 22 hat eine im Querschnitt elliptische bzw. langrunde Innenkontur 23, weiche durch die lange Querschnittsachse 24 und die kurze Querschnittsachse 25 ucSÜfniTii WiFu.

Der Kreuzungspunkt zwischen den beiden Querschnittsachsen 24 und 25 fällt dabei mit der Rotationsachse 26 der Drehform 22 zusammen.

Das während der Rotation der Drehform um die Achse 26 in diese eingefüllte flüssige Ausgangsmaterial verteilt sich aufgrund der auf es einwirkenden Fliehkraft periodisch ungleichförmig innerhalb der Drehform 22, wobei sich eine Massenverteilung ergibt, wie sie durch die strichpunktierte Linie in F i g. 5 angedeutet ist. Unter der Wirkung der in der Drehform 22 herrschenden Polymerisationstemperatur verfestigt sich das Ausgangsmaterial in der entsprechenden Massenverteilung zu dem außen eine langrunde Kontur 11, innen jedoch eine kreisförmige Kontur 14 aufweisenden Polyamidrohr 2 nach Fig. 2. Dieses läßt sich dann im Bedarfsfalle durch Anbringen zweier längs verlaufender Trennschnitte in zwei Rinnen 3 gemäß Fig.3 unterteilen. Damit die Trennebene für das Polyamklrohr 2 von vornherein bestimm! ist, können in der Drehform 22 beispielsweise keilquerschnittförmige Längsleisten 27 vorgesehen werden, welche die Kerbnuten 16 nach Fig. 2 ausformen. Gegebenenfalls ist es aber auch möglich, die Längsleisten 27 in ihrer Dicke so zu bemessen, daß sogleich durch den Schleudervorgang innerhalb der Drehform 27 zwei voneinander getrennte Rinnen 3 nach Fi g. 3 entstehen.

Ein wichtiges Kriterium liegt bei der Fertigung der Polyamidrohre nach dem Schleuderverfahren darin, daß sich die Wandstärken derselben bei gegebener Außenkontur besonders einfach variieren läßt, indem nämlich die Meng«.· des in die Drehform 22 eingegebenen flüssigen Ausgangsmaterials entsprechend unterschiedlich dosiert wird.

Im Sinne der Erfindung kann die Außenkontur z. B. auch einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es. wenn außenseitig Flächen. Füße oder dergleichen angeformt sind, die das Verlegen der Rohre und Rinnen erleichtern und dabei sicherstellen, daß die Rohr- oder Rinnenwandungsteile größerer Stärke sich in Flisrnähe befinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Rohren und/ oder Rinnen aus Polyamid, bei welchem das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs durch einen Schleudervorgang in Umfangsrichtung längs den Wänden einer Drehform verteilt und dabei polymerisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch periodisch ungleichförmige Verteilung des flüssigen Ausgangsmaterials in Umfangsrichtung längs den Wänden der Drehform in verschiedenen Umfangsbereichen unterschiedliche Wanddicken ausgebildet und polymerisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs durch den Schleudervorgang kreisexzentrisch zur Rotationsachse (18) in der Drehform (17) verteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Ausgangsmaterial des Kunststoffs cJSptisch — oder langrund-exzentrisch zur Rotationsachse in Umfangsrichtung der Drehform (22) verteilt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer durch eine Schleudermaschine antreibbaren Drehform, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehform (17 bzw. 22) mit einer zur Rotationsachse (18 bzw. 26) unsymmetrischen Formwandung versehen ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, zur Herstellung von Rohren mit runder Innen- und Außenkontur, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwandung der Drehform (17) kreisexzeqtrisch u deren Rotationsachse (18)ausgebildet ist (F i g. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch "-, gekennzeichnet durch ein einen dem fortschreitenden Füllstand der Form (17) angepaßten Gewichtsausgleich bewirkendes hydraulisches oder mechanisches Auswuchtsystem.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, zur Herstellung von Rohren und/oder Rinnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwandung der Drehform (22) eine elliptische oder langrunde Kontur hat, bei der der Schnittpunkt zwischen der langen Querschnittsachse (24) und der kurzen Querschnittsachse (25) mit der Rotationsachse (26) derselben zusammenfällt (F ig. 5).

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwandung der Drehform (22) auf der Ebene der kurzen Querschnittsachse (25) in Formlängsrichtung verlaufende Rippen (27) hat (F ig. 5).