DE3440427A1

DE3440427A1 - Verfahren zur herstellung von profilierten rohren aus kunststoff, vorrichutng zur durchfuehrung dieses verfahrens und nach dem verfahren hergestellte, profilierte rohre

Info

Publication number: DE3440427A1
Application number: DE19843440427
Authority: DE
Inventors: Bulent Akman; Bernard de Langres Curraize
Original assignee: Plastic Omnium SE
Current assignee: Plastic Omnium SE
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1984-11-06
Publication date: 1985-05-15
Also published as: GB2149342A; FR2554386A1; GB8428030D0; DE3440427C2; US4957687A; GB2149342B; FR2554386B1

Description

Anmelder: Compagnie Plastic Omnium S.A. in 69007 Lyon Frankreich

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Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung von profilierten

Rohren aus Kunststoff, Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellte, profilierte Rohre

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von profilierten Rohren aus einem Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften im heißen Zustand aufweist, insbesondere aus fluorierten Harzen, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTFE), sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und auf nach dem Verfahren hergestellte Rohre.

Gewöhnlich werden derartige profilierte (gewellte, geriffelte oder dergleichen) Rohre durch Formgebung in relativ komplizierten Formen mit Halbschalen hergestellt oder, beispielsweise für die Fertigung von profilierten, weichen Rohren werden für die Formgebung Lochwerkzeuge mit ausgearbeiteten Einschnürungen benutzt, bei denen das Rohr in die Vertiefung der Einschnürung des Lochdorns mittels eines Kabels oder einer anderen Spanneinrichtung gedrückt wird.

Die benötigten Werkzeuge sind kostspielig und die Herstellungsschritte für das Formen relativ langwierig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren, Formvorrichtungen und

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hergestellten Rohre zu vermeiden und ein Herstellungsverfahren, eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung und danach hergestellte Rohre zu schaffen, die relativ kostengünstige Werkzeuge benötigen und es ermöglichen, eine große Vielfalt von profilierten Rohren mit unterschiedlicher Wandstärke und/oder unterschiedlichen Durchmessern zu fertigen, wobei diese Rohre eine gute thermische Stabilität aufweisen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß ein Rohr aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften im heißen Zustand aufweist, auf eine etwas oberhalb des Plastifizierungspunktes liegende Temperatur erhitzt wird, daß dieses Rohr in eine Form eingelegt wird, deren Innenprofil im wesentlichen das gewünschte Außenprofil des Fertigproduktes hat, daß man auf das in der Form gehaltene Rohr einen Innendruck einwirken läßt, um es gegen die Innenwand der Form anzulegen, so daß es deren Profilform annimmt, daß man unter Beibehaltung des Innendrucks das in der Form befindliche Rohr abkühlt, daß man das Rohr entnimmt und es auf eine Temperatur oberhalb des Plastifizierungspunktes erhitzt; um das Rohr auf Grund der plastischen Gedächtniseigenschaften in seine profilierte Form, die ihm zuvor in der Form verliehen wurde, zurückzubringen.

Die erste Phase des Heizens des in der Form befindlichen Rohres erfolgt vorzugsweise in einer Heizvorrichtung, während einer ausreichenden Zeitspanne, damit das Rohr die Plastifizierungstemperatur des Kunststoffs übersteigt.

Bei der praktischen Anwendung für dünnwandige Rohre aus PTFE mit einem Plastifizierungspunkt von 327 Grad Celsius und für übliche profilierte Rohre mit Dicken zwischen

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0,1 und sechs Millimeter und Durchmessern zwischen zwei und dreihundert Millimetern erfolgt das Heizen in einer Heizvorrichtung, die bei einer Temperatur etwas oberhalb dieser Plastifizierungstemperatur arbeitet, insbesondere in Nähe von 350 Grad Celsius.

Der Verfahrensschritt der Abkühlung, bei dem der Formvorgang unter Druck stattfindet, wird vorteilhafterweise während einer Zeitspanne zwischen etwa zwei und etwa vierzig Minuten durchgeführt, die Endtemperatur des Rohres vor Verlassen der Form beträgt etwa zwanzig Grad Celsius.

Die zweite Phase des Heizens, durch die das Rohr auf Grund des plastischen Formgedächtnisses in die geformte Gestalt zurückgebracht wird; ist sehr kurz. Für die angegebenen Rohrabmessungen beträgt die Heizzeit zwischen etwa fünf Sekunden und etwa zehn Minuten in einer Heizvorrichtung, die auf eine zehn Prozent unterhalb der Plastifizierungs*- temperatur befindliche Temperatur aufgeheizt ist, insbesondere etwa 310 Grad Celsius.

Falls es gewünscht wird, können die erhaltenen, profilierten Rohre nach dem Ablängen mit zylindrischen Endbereichen versehen werden, indem die Endbereiche lokalisiert oberhalb der Plastifizierungstemperatur erwärmt werden.

Die gefertigten Rohre haben eine Dimensionsstabilität bis zur Plastifizierungstemperatur. Um so mehr weisen derartige Rohre eine Dimensionsstabilität in den üblichen Anwendungsbereichen derartiger Rohre, beispielsweise für PTFE zwischen minus dreißig Grad Celsius und plus 260 Grad Celsius, auf.

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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2.

Der rohrförmige Körper der Form kann vorteilhafterweise ein einfacher metallischer Mantel, insbesondere aus nichtrostendem Stahl, sein, der ein gewelltes Längsprofil beispielsweise aus schraubenlinienförmigen oder parallelen Wellen aufweist. Hierdurch hat die Form eine sehr geringe thermische Masse, die kurze Heizzeiten und Abkühlungszeiten ermöglicht.

Vorzugsweise weist jede Verschlußvorrichtung ein äußeres Gehäuse auf, das mit einer Verriegelungseinrichtung für den zugehörigen Flansch der Form versehen ist und eine innere Ausnehmung von vorzugsweise Kegelstumpfform aufweist, in die ein Ansatzstück entsprechender Form eingesetzt werden kann, wodurch jeweils ein Endbereich des·Rohres zwischen einem Ansatzstück und dem Gehäuse der Verschlußvorrichtung eingespannt wird, und mindestens ein Ansatzstück einen Durchlaß aufweist, der mit einer Quelle für eine Druckflüssigkeit verbindbar ist.

Für die Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung legt man in die Form des oben beschriebenen Typs ein glattes (profilloses) Rohr, das etwas länger ist als die Form. Es wird in der Form eingespannt, indem die randseitigen Verschlußvorrichtungen angebracht werden. Die gesamte Einheit wird dann in eine Heizvorrichtung gelegt und während einer ausreichenden Zeitspanne erhitzt, damit das Rohr die Plastifizierungstemperatur des Kunststoffs überschreitet. Die Einheit wird danach aus der Heizvorrichtung entnommen, wäh-

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rend der Abkühlung wird durch mindestens ein Ansatzstück eine Flüssigkeit unter Druck zugeführt. Danach entfernt man eine der Verschlußvorrichtungen und zieht das Rohr durch axialen Zug mit Hilfe der anderen Verschlußvorrichtung aus der Form heraus. Anschließend wird auch diese abgenommen. Das Rohr wird in einer Heizvorrichtung angeordnet, damit es auf Grund seines plastischen Formgedächtnisses die profilierte Form wiederfindet, die es auf Grund des Längens während des vorbeschriebenen Verfahrensschritts der Entnahme aus der Form verloren hatte.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden beispielhaft und nicht einschränkend ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schnittbildliche Prinzipdarstellung einer Form für das erfindungsgemäße Verfahren,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Figur 1, mit zusätzlich in die Form eingelegtem Rohr,

Fig. 3 eine schnittbildliche Darstellung einer Einheit aus Form, eingelegtem Rohr und endseitigen, montierten Verschlußvorrichtungen,

Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung gemäß Figur 3 in einem schnittbildlich dargestellten Ofen,

Fig. 5 eine Darstellung der Anordnung gemäß Figur 3 mit zusätzlichen Mitteln für den Formvorgang unter Druck,

Fig. 6 eine schnittbildliche Darstellung für den Verfahrensschritt der Entnahme des geformten Rohres und

Fig. 7 eine schnittbildliche Darstellung für den Verfahrensschritt des zweiten Heizvorganges zur Wiedererlangung der vermittelten Form.

In Figur 1 ist eine Form 1, 2 für die Durchführung der Erfindung einer Herstellung von Rohren mit gewelltem Längsprofil gezeigt.

Die Form 1, 2 hat einen länglichen, rohrförmigen Körper 1, beispielsweise aus nicht rostendem Stahl, der endseitig mit Flanschen 2 versehen ist.

Die Länge, der Durchmesser und auch die Profilform der Form 1, 2 sind den Merkmalen des profilierten Rohres angepaßt, das gefertigt werden soll.

Beispielsweise wurde eine Form aus nicht rostendem Stahl aus einem gefalteten Rohr hergestellt, das eine Länge von einem Meter, einem freien Innendurchmesser von 12,3 Millimetern und schraubenlinienförmige- Wellen bei einem Außendurchmesser von 17,8 Millimetern mit einer Ganghöhe von 3,5 Millimeter aufwies.

Für die Durchführung der Erfindung wird in eine derartige Form ein Rohr 3 eingelegt, im speziellen Ausführungsbeispiel eine extrudierter Rohrmantel aus PTFE, mit einem Innendurchmesser von 10,5 Millimeter und einem Außendurchmesser von zwölf Millimeter, das in Längsrichtung mit seinen Endbereichen 4 gegenüber der Form 1, 2 übersteht.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, wird danach das Rohr 3 in der Form 1, 2 festgelegt, indem endseitige Verschlußvorrichtungen 5, 6 angebracht werden. Jede dieser Verschlußvorrichtungen 5, 6 weist ein Gehäuse 7 bzw. 8, das mittels geeigneter Verriegelungseinrichtungen 9 an dem zugehörigen Flansch befestigt werden kann, sowie ein Ansatzstück 10 bzw. 11 auf, das einen kegelstumpfförmigen Bereich 12 hat,

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der in eine Ausnehmung 13 mit entsprechender Formgebung des Gehäuses 7 bzw. 8 dergestalt einsetzbar ist, daß die Endbereiche 4 des Rohres 3 festgelegt werden.

Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, weist mindestens ein Ansatzstück, im gezeigten Ausführungsbeispiel das Ansatzstück 10, einen inneren Durchlaß 14 auf, der mit einer Leitung 15 oder einem Schlauch (Figur 4) verbunden werden kann und eine Verbindung zu einer Quelle für ein Druckme-· dium (nicht dargestellt) schafft.

Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, wird die so erhaltene Einheit aus der durch die Verschlußvorrichtungen 5, 6 abgeschlossenen Form 1, 2 mit Rohr 3 in eine Heizvorrichtung eingebracht.

Im betrachteten Ausführungsbeispiel wird die Einheit auf eine Temperatur von etwa 340 Grad aufgeheizt, die Einheit wird während einer Zeitspanne von etwa vierzig Minuten in der Heizvorrichtung 16 belassen.

Die Einheit wird sodann aus der Heizvorrichtung 16 entnommen, man läßt sie während einer Zeitspanne von etwa dreißig Minuten abkühlen, wobei durch die Leitung 15 ein Fluid unter Druck, beispielsweise Stickstoff bei einem Druck von sechzehn bar, zugeführt wird. Das Fluid dringt, wie schematisch in Figur 5 dargestellt ist, in den Innenraum des Rohres 3 ein und preßt dieses gegen die Innenwand der Form 1, 2.

Nach Druckentspannung werden die Verschlußvorrichtungen 5, 6 von den Flanschen 2 der Form 1, 2 gelöst, das Ansatzstück 11 wird entfernt, wodurch der rechte Endbereich 4 des

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Rohres 3 freigegeben wird, und schließlich wird das Rohr 3 aus der Form 1, 2 herausgezogen, wie in Figur 6 dargestellt ist, indem ein axialer Zug auf die linke Verschlußvorrichtung 5 im Sinne des Pfeils (Figur 6) ausgeübt wird.

Auf Grund dieses axialen Zuges wird das Rohr 3 gelängt, hierdurch geht die ihm verliehene Welligkeit mehr oder weniger vollständig verloren.

Nachdem auch die linke Verschlußvorrichtung 5 entfernt wurde, durchläuft das Rohr 3 eine zweite Heizvorrichtung 7, während einer Zeitspanne von drei Minuten wird es auf eine Temperatur von dreihundert Grad Celsius gebracht. Auf Grund dieses Aufheizens gewinnt das Rohr 3 seine längsprofilierte Form wieder, die ihm während des Verfahrensschrittes einer Formgebung im heißen Zustand und unter Druck (Figur 5) verliehen wurde, dies erfolgt auf Grund der plastischen Formgedächtniseigenschaften des PTFE. Das Rohr wird daraufhin auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Das erhaltene Rohr hat einen Innendurchmesser von 10,5 Millimetern mit Wellen eines Durchmessers von 14,8 Millimeter. Die Wandstärke des Rohrs 3 variiert zwischen 0,5 und 0,65 Millimeter, der Gang der Wellen liegt bei vier Millimeter.

Abkühlungs- und Heizversuche für das so gefertigte Rohr 3 im Temperaturbereich zwischen minus dreißig Grad Celsius und plus 260 Grad Celsius haben gezeigt, daß, wenn nach jedem Temperaturschritt das Rohr 3 auf die Umgebungstemperatur zurückgebracht wird, eine hervorragende thermische Stabilität des erhaltenen Rohres erreicht wird, dieses bewahrt vollständig die ihm verliehene, gewählte Form.

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Wenn auch die Erfindung im Hinblick auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist doch zu verstehen, daß sie hierdurch nicht eingeschränkt ist und verschiedene Varianten und Modifikationen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Insbesondere ist die Anwendung der Erfindung nicht auf den Kunststoff PTFE beschränkt, vielmehr kann sie mit anderen Kunststoffen ausgeführt werden, die plastische Gedächtniseigenschaften aufweisen.

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Claims

Ansprüche

L .5 Verfahren zur Herstellung von profilierten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (3) aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften im heißen Zustand aufweist, auf eine etwas oberhalb des Plastifxzierungspunktes liegende Temperatur erhitzt wird, daß dieses Rohr (3) in eine Form (1, 2) eingelegt wird, deren Innenprofil im wesentlichen das gewünschte Außenprofil des Fertigproduktes hat, daß man auf das in der Form (1, 2) gehaltene Rohr (3) einen Innendruck einwirken läßt, um es gegen die Innenwand der Form (1, 2) anzulegen, so daß es deren Profilform annimmt, daß man unter Beibehaltung des Innendrucks das in der Form (1, 2) befindliche Rohr (3) abkühlt, daß man das Rohr (3) entnimmt und es auf eine Temperatur oberhalb des Plastifizierungspunktes erhitzt, um das Rohr (3) auf Grund der plastischen Gedächtniseigenschaften in seine profilierte Form, die ihm zuvor in der Form (1, 2) verliehen wurde, zurückzubringen.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nicht demontierbare Form (1, 2) mit einem rohrförmigen Körper (1), dessen Innenwand ein Profil aufweist, das dem Profil ähnlich ist, das man dem Rohr mitgeben möchte, und mit zwei endseitigen Flanschen (2), die jeweils mit einer endseitigen Verschlußvorrichtung (5, 6) verbindbar sind, daß jede dieser Verschlußvorrichtungen (5, 6) Mittel für eine Einspannung des zu formenden, in der Form (1, 2) befindlichen Rohres (3) hat, und daß mindestens eine der Verschlußvorrichtungen (5 bzw. 6) Mittel (Durchlaß 14) für eine innere Druckbeaufschlagung des in der Form (1, 2) befindlichen Rohres (3) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (1) der Form (1, 2) ein metallischer Mantel, insbesondere aus nicht rostendem Stahl, ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (1) ein Wellenprofil aus zum Beispiel schraubenlinienförmigen oder parallelen Wellen aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verschlußvorrichtung (5, 6) ein äußeres Gehäuse (7, 8) aufweist, das mit einer Verriegelungseinrichtung (9) für den zugehörigen Flansch (2) der Form (1, 2) versehen ist und eine innere Ausnehmung (13) von vorzugsweise Kegelstumpfform aufweist, in die ein Ansatzstück (10, 11) entsprechender Form eingesetzt werden kann, wodurch je-

weils ein Endbereich (4) des Rohres (3) zwischen einem Ansatzstück (10 bzw. 11) und dem Gehäuse (7 bzw. 8) der Verschlußvorrichtung (5, 6) eingespannt wird, und daß mindestens ein Ansatzstück (10 bzw. 11) einen Durchlaß (14) aufweist, der mit einer Quelle für eine Druckflüssigkeit verbindbar ist.
6. Profiliertes Rohr aus Kunststoff, der plastische Gedächtniseigenschaften aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Grund des Prozesses nach Anspruch 1 gefertigt ist und eine Dimensionsstabilität bis zur Plastifizierungstemperatur aufweist.
7. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Polytetrafluoräthylen gefertigt ist.