DE3018194A1

DE3018194A1 - Verfahren zum herstellen von rohren, platten oder behaeltern aus kunststoff

Info

Publication number: DE3018194A1
Application number: DE19803018194
Authority: DE
Inventors: Günter 5210 Troisdorf Simons
Original assignee: Henze GmbH
Current assignee: Henze GmbH
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE3018194C2; US4353763A

Description

PATENTANWALT
DIPL-ING. KLAUS-JÖRGEN SCHWARZ - 3 - 53BONN1, 12. Mai 1980

ADFNAUERAUEE «SA

TELEFON (0 22 21) f.3 1547 -f 6316 48

K., 1 9 39/7 9

Anmelder:

Henze GmbH
Gertrudenweg 16

5210 Troisdorf-Oberlar

Patentanmeld u η g

Verfahren zum Herstellen von Rohren, Platten oder Behältern aus Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Rohre und Behälter aus chemisch beständigen Kunststoffen, die zur Verwendung in der chemischen Industrie bestimmt sind, werden üblicherweise nach dem sogenannten Wickelverfahren durch schraubenlinienförmiges Umwinden eines Dornes mit einer oder mehreren Lagen eines Flachbandes aus Kunststoff derart hergestellt, daß die benachbarten Kanten des oder der Flachbänder, die sich überlappen oder aneinanderstoßen, z.B. durch Zusammenpressen des Kunststoffes im erweichten Zustand zu einem Rohr mit glatter Innenoberfläche verschweißt werden, das sich nach dem Abkühlen vom Dorn abziehen läßt.

Das Wickelverfahren läßt sich grundsätzlich auch zur Herstellung von Rohren und Platten aus Polyvinylidenfluorid (PVDF)—Kunststoff anwenden. Da dieser Werkstoff mit einer Dichte von 1,78 g · cm im Vergleich zu bekannten Massenkunststoffen sehr

0047/0-193

teuer ist, ergeben sich jedoch allein schon unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten Grenzen für den Einsatz dieses Werkstoffes.

Da der PVDF-Werkstoff gegenüber den bekannten Massenkunststoffen jedoch über eine hervorragende thermische Stabilität und über eine äußerst bemerkenswerte Beständigkeit gegenüber den verschiedensten chemischen Einflüssen sowohl bei niedrigen als auch bei hoher), Temperaturen verfügt und darüber hinaus eine außerordentlich hohe Lebensdauerbeständigkeit hat, besteht ein beachtliches Interesse/ insbesondere großvolumige Rohre und Hohlkörper für spezielle Verwendungszwecke in der chemischen Industrie aus dem Werkstoff PVDF wirtschaftlich herzustellen.

Es wurde versucht, ein Rohr oder eine Platte aus PVDF-Kunststoff mit einer Wanddicke von 4 mm mittels glasfaserverstärkter Kunststoffe zu bewehren und durch diese Kombination teuerer und billigerer Werkstoffe ein Fertigprodukt zu erstellen. Eine solche Lösung hat sich jedoch nicht als brauchbar erwiesen, da derartige Konstruktionen aus PVDF- und GFK-Kunststoffen in der · .lemisehen Industrie insbesondere in Temperaturbereichen von etwa 343° K bis 413° K bzw. etwa 70° C bis 140° C eingesetzt werden und im Einsatz zum Teil sehr großen Wechseltemperaturen von 29 3° K bis etwa 413°. K, das heißt von etwa 20° C bis 140° C, ausgesetzt sind. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Lebensdauer und Gebrauchstüchtigkeit einer solchen Werkstoffkombination durch die hohen Wechseltemperaturen beträchtlich eingeschränkt werden. Verdeutlicht wird dies insbesondere dadurch, daß PVDF-Kunststnff einen mittleren linearen thermischen Ausdehnungskoei f izient-i-n von 12-10 K hat, während dieser Wert beim glasfaserverstärkten Polyesterharz bei 3,6 bis 2,0 · 1o"^J K liegt. Die Ausdehnung und vor allem der Schrumpf des PVDF-Kunststoffes kann daher das 3- bis 6-fache der entsprechenden Werte des glasfaserverstärkten Polyesterharzes betragen, so daß die GFK-Schicht durch das- stärkere Ausdehnungsund Schrumpfverhalten des PVDF-Kunststoffes aufgeweitet wird und sich nach einem bestimmten Zeitraum von dem thermoplastischen Innenliner aus PVDF-Kunststoff löst.

— 5 —

1 30047/0193

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres oder eines Hohlkörpers aus thermoplastischen Kunststoffen zur Verwendung in der chemischen Ine jstx"ie zu schaffen, das einerseits die geforderte Lebensdauerbaständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen und gegenüber Temperatur-Wechselbeanspruchungen besitzt, andererseits aber auch in einem wirtschaftlich vertretbaren Rahmen hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen durch den Kennzeichnungsteil des Anspruches 1.

Dadurch, daß der PVDF-Kunststoff zunächst in Band- oder Streifenform nach dem Wickelverfahren um einen beheizten Dorn derart gewunden wird, daß sich die benachbarten Kanten des PVDF-Bandes überlappen und durch Druck miteinander verbinden, kann bei Verwendung eines PVDF-Bandes geringer Dicke von z.B. etwa 2 bis 5 mm an dem herzustellenden Rohr oder Behälter in kostensparender Weise ein praktisch gegenüber den meisten anorganischen Säuren und Basen beständiger Innenliner wirtschartlich hergestellt werden, der durch die gegenseitige Verschweißung der benachbarten Kanten des schraubenlinienförmig gewickelten PVDF-Bandes zudem absolut dicht ist und durch das anschließende Umwickeln mit einem Polyestergewebe und mit einem Außenmantel aus dem wesentlich billigeren Polypropylen (PP)-Kunststoff einen idealen Stützmantel erhält, wobei durch das Einbringen'des Polyestergewebes als Haftvermittler in zuverlässiger Weise dafür gesorgt wird, daß auftretende Scherkräfte nicht nur auf eine der verschiedenen Kunststofflagen einwirken, sondern von der gesamten Rohr- oder Behälterwandung aufgenommen werden. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des Polypropylens weicht dabei

-5 -1

mit einem Wert von 15 · 10 K nur geringfügig von dem mitleren linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des PVDF von 12-10 K ab, wodurch die Gefahr eines Lösens des PVD.F-In.nenliner von dem PP-Außenmantel selbst bei sehr hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen vermieden wird.

130047/0193 ■t ■ '· BAD ORIGINAL

Eine besonders intensive Verbindung zwischen dem Innenliner aus PVDF-Kunststoff, dem als Haftvermittler verwendeten Polyestergewebe und dem Stützmantel aus Polypropylen-Kunststoff Jcann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung überraschenderweise dadurch erreicht werden/ daß der Dorn beim Umwickeln mit dem PVDF-Band auf eine Temperatur erwärmt wird/ die höher als die Schmelztemperatur der PVDF-Kristalle·von 451° K bzw. 178° C ist.

Um auch bei extremen Temperatur-Wechselbeanspruchungen eventuelle Unterschiede im Schrumpf- und Ausdehnungsverhalten der kombinierten Werkstoffe durch zusätzliches Aufheizen oder Kühlen ausgleichen zu können, können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf die gesamte Polypropylen-Oberfläche des Wickelkörpers extrudierte Polypropylen (PP)-Rohre aufgewickelt und verschweißt werden, die dann noch mit einer geschlossenen Außenschicht aus einem PP-Band umwickelt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum schraubenlinienförmigen Wickeln eines Rohres oder Behälters aus mehreren Lagen von Kunststoffstreifen oder -bändern, die aus Spritzdüsen von Kunststoff-Extrudern austreten,

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 einen weiteren Arbeitsgang bei der Herstellung eines Rohres oder-Behälters nach dem Wickelverfahren auf einer Vorrichtung von Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch das Rohr oder den Behälter gemäß Schnittlinie IV - IV von Fig. 3.

130047/0193

^IA\§0^} ORIGINAL

Die in der Zeichnung gezeigte Wickelvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ilohlzylinderdorn 1 , der von Rollen 2 gestützt wird, von denen mindestens eine den Dorn 1 in Richtung des Pfeiles 1a von Fig. 1 antreibt. Die Rollen 2 sind auf einem Schlitten 3 angebracht, der in der Längsachse des Dornes .1 beweglich ist und sich mit einer Geschwindigkeit verschieben läßt, die auf die Wickelgeschwindigkeit und die Breite eines Kunststoff Streifens 4 abgestimmt ist, der aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) besteht und von der Extruderdüse 5 eines PVDF-Extruders 6 zugeführt wird.

Der 'in' Richtung des Pfeiles 1a angetriebene Dorn 1 nimmt den aus der Extruderdüse 5 des Extruders 6 austretenden bandförmigen Streifen 4 von PVDF-Kunststoff auf, wobei der Kunststoffstreifen 4 durch eine Andruckvorrichtung 7 gegen den Umfang des Dornes 1 gedrückt wird.

An der gegenüberliegenden Seite des Wickeldornes 1 befinden sich je eine Zuführvorrichtung 8 für ein Polyester-Gewebeband 9 und für ein weiteres Kunststoffband 10, das aus der Düse 11 eine zweites Kunststoffextruders 12 austritt und aus Polypropylen (PP)-Kunststoff besteht. Sowohl das Polyestergewebeband 9 als auch das Polypropylen-Band 10 werden durch je eine Andruckvorrichtung 13 bzw.. 14 an den Dorn 1 angedrückt.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Zuführvorrichtung 8 für das Polyester-Gewebeband 9 am Umfang des Dornes 1 so angeordnet, daß das Polyester-Gewebeband 9 nach etwa 1,5 Umdrehungen des Dornes 1 auf die Außenseite des bereits aufgebrachten PVDF-Bandes 4 gelangt, um sodann von dem anschließend zugeführten Polypropylen-Band 10 überdeckt zu werden.

Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, können in einem weiteren Arbeitsgang auf die gesamte Polypropylen-Oberfläche des nach dem Verfahren von Fig. 1 und 2 hergestellten Wickel-Hohlkörper?; Polypropylen-Rohre 15 mit einem Außendurchmesser von etwa 20 mm bis

"™ ft —

130047/0193

^:.Λ~^: "-./-■■: 3018134

etwa 50 mm aufgewickelt und verschweißt werden. Die Rohre 15 sind an beiden Enden offen und im übrigen endlos miteinander verbunden. An den beiden Rohrenden werden später geeignete Armaturen angebracht, um Kühl- oder Heizkreisläufe anzuschliessen. Hierdurch ist es möglich, das aus dem PVDF-Band 4 hergestellte und durch das Polyestergewebe 9 und das außenliegende Polypropylen-Band 10 verstärkte Rohr oder die Platte zu kühlen oder zu beheizen. Damit ist ein gleichmäßiges Ausdehnen und . Schrumpfen auch bei hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen gewährleistet, und der abweichende Ausdehnungskoeffizient des Polypropylen-Kunststoffes gegenüber dem Ausdehnungskoeffizienten des PVDF-Kunststoffes kann dadurch in einfacher Weise ausgeglichen werden. Anschließend werden die Rohre 15 mit einem Polypropylen-Band 16 umwickelt, das eine geschlossene Außenhaut bil det und die Rohre 15 gegen Beschädigungen schützt.

130047/0193

Leerseite

Claims

Patentansprüche

.\ Verfahren zum Herstellen von Rohren, Platten oder Behältern zur Verwendung insbesondere in der chemischen Industrie mit einer auch bei hohen Temperaturen oberhalb etwa 423° K bzw. 150° C laugen- und säurebeständigen Innenbeschichtung aus Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Kunststoff und mit einem Stützmantel aus einem extrudierbaren thermoplastischen K .iststoff mit einer geringeren chemischen Beständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der PVDF-Kunststoff in Band- oder Streifenform nach dem Wickelverfahren um einen beheizten Dorn derart gewunden wird, daß sich die benachbarten Kanten des PVDF-Bandes überlappen und durch Druck miteinander verbinden, daß im Anschluß an das PVDF-Band ein Polyestergewebe als Haftvermittler zwischen der Innen- und der Außenschicht des Wickelkörpers aufgebracht wird, und daß unmittelbar nach dem Aufbringen des Polyestergewebes auf dieses ein Band von Polypropylen (PP)-Kunststoff extrudiert, um die darunter befindlichen Kunststofflagen herumgewickelt und an den aneinanderstoßenden oder einander überlappenden Kanten verschweißt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn beim Umwickeln mit dem PVDF-Band auf eine Temperatur

130047/0193

BAD ORIGIN*!

erwärmt wird, die höher als die Schmelztemperatur der PVDF-Kristalle von 451° K bzw. 178° C ist. ·
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Arbeitsgang auf die gesamte Polypropylen-Oberfläche des Wickelkörpers extrudierte Polypropylen (PP)-Rohre aufgewickelt und verschweißt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die PP-Rohre mit einer geschlossenen Außenschicht aus einem PP-Band umwickelt werden.

130047/0193
original