DE69514645T2

DE69514645T2 - Prozess zur herstellung von gewellten mehrschicht-rohren

Info

Publication number: DE69514645T2
Application number: DE69514645T
Authority: DE
Inventors: Frank L. Mitchell; L. Noone
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2015-02-08
Also published as: PT743894E; WO1995021051A1; BR9506743A; JPH09505531A; EP0743894A1; EP0743894B1; ES2140663T3; US5460771A; JP2875395B2; ATE188902T1; DE69514645D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von viellagigen Rohrleitungen aus thermoplastischem Material mit wenigstens einem gewellten Bereich. Solche Rohrleitungen sind zur Verwendung als Schlauchmaterial in einem Kraftfahrzeug einsetzbar. Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Rohrleitungen weisen eine geringe Stärke und einen engen Durchmesser auf. Die Erfindung betrifft auch eine Gußform.
Einzelne Kraftstoffleitungen und Dampfrückleitungen aus synthetischen Materialien, wie Polyamiden, sind bereits in der Vergangenheit vorgeschlagen und verwendet worden. Kraftstoffleitungen, die solche Materialien verwenden, haben im allgemeinen Längen von wenigstens mehreren Metern. Dabei ist wichtig, daß sich die Leitung, wenn sie einmal installiert ist, während des Gebrauchs in ihrem Material weder durch Schrumpfung oder Längung oder infolge der Beanspruchung der Leitung während des Gebrauchs verändert.
Es wird außerdem in zunehmendem Maße wichtig, daß die verwendeten Leitungen bezüglich der Kohlenwasserstoffemissionen aufgrund der Permeation durch die Rohrleitungen im wesentlichen undurchlässig sind. Es wird angenommen, daß zukünftige rechtliche Bestimmungen den Grenzwert für die zulässigen Kohlenwasserstoffemissionen durch solche Leitungen festlegen werden. Bestimmungen, die in Staaten wie Kalifornien in Kraft treten werden, legen die gesamte passive Kohlenwasserstoffemission für ein Fahrzeug auf 2 g/m² pro 24 Stunden Zeitspanne fest, wobei dies durch Dampfemissionstestverfahren, wie etwa jene berechnet wird, die in Titel 13 des Kalifornischen Gesetzbuches, Abschnitt 1976, in der vorgeschlagenen Änderung vom 26. September 1991, dargelegt sind. Um die gewünschten Fahrzeugemissionsgesamtwerte zu erzielen, wäre ein Kohlenwasserstoffpermeationswert für die Leitungen erforderlich, der 0,5 g/m² pro 24 Stunden Zeitspanne beträgt oder noch darunter liegt.
Schließlich ist es ebenso unerläßlich, daß die verwendeten Kraftstoffleitungen in ihrer Wechselwirkung mit im Kraftstoff enthaltenen korrosiven Materialien, wie etwa Oxidationsmitteln und oberflächenaktiven Wirkstoffen, sowie auch gegenüber Zusätzen wie Ethanol und Methanol, undurchlässig sind.
Verschiedene Rohrleitungen sind vorgeschlagen worden, um sich diesen Belangen zu widmen. Im allgemeinen sind die erfolgreichsten koextrudierte viellagige Rohrleitungen gewesen, die eine relativ dicke äußere Lage verwenden, die sich aus einem Material zusammensetzt, das gegenüber der äußeren Umgebung beständig ist. Die innerste Lage ist dünner und setzt sich aus einem Material zusammen, das wegen seiner Fähigkeit ausgewählt ist, die Diffusion von Stoffen, wie aliphatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole und weiteren Materialien, die in den Kraftstoffmischungen vorliegen, zur äußeren Lage hin zu unterbinden. Die Materialien der Wahl für die innere Lage sind Polyamide, wie Nylon 6, Nylon 6.6, Nylon 11 und Nylon 12.
Alkohol und aromatische Verbindungen, die in dem durch die Rohrleitung beförderten Fluid vorliegen, diffundieren in solchen Raten durch die Rohrleitungswand, die verschieden zu jenen der aliphatischen Komponenten sind. Die sich hieraus ergebende Änderung in der Zusammensetzung der Flüssigkeit der Rohrleitung kann die Löslichkeitsgrenzen des Materials verändern, um so zum Beispiel Monomere und Oligomere von Materialien wie Nylon 11 und Nylon 12 in die Flüssigkeit auszukristallisieren. Das Vorliegen von Kupferionen, die von der Kraftstoffpumpe aufgenommen werden können, beschleunigt die Kristallisierung. Der kristallisierte Niederschlag kann Filter und Kraftstoffinjektoren verstopfen und sich anhäufen, wobei dadurch der Hub der Kraftstoffpumpe oder des Vergaserschwimmers begrenzt wird, und sich auch auf kritischen Kontrollflächen der Kraftstoffpumpe anreichern.
Im US-Patent Nr. 5,076,329, erteilt an Brunnhofer, wird eine fünflagige nichtgewellte Kraftstoffleitung vorgeschlagen, die sich aus einer dicken korrosionsbeständigen äußeren Lage zusammensetzt, welche aus einem Material gebildet ist, das dafür bekannt ist, daß es gegenüber den Umwelteinflüssen haltbar und beständig ist, wie etwa Nylon 11 oder Nylon 12. Die in dieser Referenz angegebene Rohrleitung enthält auch eine dicke Zwischenlage, welche sich aus herkömmlichem Nylon 6 zusammensetzt. Die äußere und zwischenliegende Lage sind über eine zwischenliegende Bindeschicht miteinander verbunden, welche aus einem Polyethylen oder einem Polypropylen mit aktiven Seitenketten aus Maleinsäureanhydrid gebildet wird. Eine dünne innere Lage aus nachkondensiertem Nylon 6 mit einem niedrigen Monomergehalt wird als der innerste Bereich der Rohrleitung verwendet. Die Verwendung von Nylon 6 als Material für die mit dem Fluid in Kontakt stehende innere Oberfläche ist so gestaltet, daß die Monomer- und Oligomerlösung, die mit Nylon 11 oder Nylon 12 erfolgen würde, nicht erfolgt. Die dünne innerste Lage ist mit der dicken Zwischenlage über eine Lösungsmittelsperrschicht verbunden, die aus einem Copolymer aus Ethylen und Vinylalkohol mit einem Ethylengehalt zwischen ungefähr 30 und ungefähr 45 Gew.-% besteht. Die Verwendung eines fünflagigen Systems wurde gewählt, um eine Rohrleitung mit der Schlagbiegefestigkeit von Nylon 12 und die niedrige Monomer/Oligomer-Bildung von Nylon 6 zur erhalten. Es wurde angenommen, daß diese Eigenschaften mit einer Rohrleitung aus weniger als fünf Lagen nicht zu erhalten sind.
Im US-Patent Nr. 5,038,833, ebenso an Brunnhofer erteilt, wird eine dreilagige nichtgewellte Kraftstoffleitung ohne Beständigkeit gegenüber Monomer/Oligomer-Lösung vorgeschlagen, wobei ein Rohr geformt wird, das eine koextrudierte äußere Wand aus Nylon 11 oder Nylon 12, als Alkoholschranke eine zwischenliegende Wand, die aus einem Ethylen-Vinylalkohol- Copolymer gebildet ist, und eine innere wassersperrende Wand, die aus einem Polyamid wie Nylon 11 oder Nylon 12 gebildet wird, aufweist. In der DE 40 06 870 wird eine Kraftstoffleitung vorgeschlagen, in der eine zwischenliegende Lösungsmittelschranke aus nichtverändertem Nylon 6.6 entweder einzeln oder in Verbindung mit Mischungen aus Polyamidelastomeren gebildet wird. Die innere Lage ist auch aus Polyamiden, vorzugsweise verändertes oder nichtverändertes Nylon 6.6, zusammengesetzt. Die äußere Lage ist entweder aus Nylon 6 oder Nylon 12 zusammengesetzt.
Eine weitere nichtgewellte Rohrleitung, die so gestaltet ist, daß sie beständig gegenüber alkoholischen Medien ist, wird in der britischen Anmeldung UK 204 376 A angegeben, wobei ein Rohr hergestellt wird, das eine dicke äußere Lage aufweist, die sich aus 11 oder 12 Blockpolyamiden wie Nylon 11 oder Nylon 12, die alleine oder in Verbindung mit Blockpolyamiden mit 6 Kohlenstoffatomen, wie Nylon 6 oder Nylon 6.6 verwendet werden, zusammensetzt. Die äußere Lage kann mit einer inneren Lage aus alkoholbeständigem Polyolefin-Copolymer, wie etwa einem Copolymer aus Propylen oder Maleinsäure koextrudiert werden.
Bis jetzt ist es äußerst schwierig gewesen, befriedigende Schichteigenschaften zwischen unterschiedlichen Polymerlagen zu erhalten. Deshalb wurden bei allen früher vorgeschlagenen viellagigen Rohrleitungen, Materialien auf der Basis von Polyamid für die meisten oder alle der vielfachen Lagen verwendet. Obwohl es weit mehr wirksame lösungsmittelbeständige Chemikalien gibt, ist ihre Verwendung auf diesem Gebiet wegen der begrenzten Längungseigenschaften, Stärke und Kompatibilität mit Materialien wie Nylon 11 und 12 begrenzt.
Es war auch schwierig eine viellagige Rohrleitung zu erhalten, die zur Verbiegung geeignet ist bzw. gebogen werden kann, um so den Konturen in den jeweiligen Kraftfahrzeugen angepaßt zu werden. Bei den meisten Anwendungen in Kraftfahrzeugen müssen die Rohrleitungen geeignet sein, in einer Vielzahl von stumpfen und spitzen Winkeln gebogen zu werden, um so der speziellen Gestaltung und den Raumerfordernissen bei einem Kraftfahrzeug angepaßt zu werden. Materialien, wie herkömmliches Nylon, besitzen eine beträchtliche elastische Kapazität, was es schwierig macht ein Stück der Rohrleitung in die notwendige Form oder Kontur bei einer speziellen Anwendung in einem Kraftfahrzeug zu biegen. Wenn herkömmliche nichtgewellte Rohrleitungen gebogen werden, dann erleiden diese aufgrund der Ermüdung und der Beanspruchung an oder nahe der Konturstelle, eine beträchtliche Verminderung in ihrer Lebensdauer.
Um dieses Problem zu umgehen wurde vorgeschlagen, daß die Rohrleitungen an den Konturbereichen gewellt werden, damit sie so an die speziellen Biegungen und Winkel angepaßt werden können, ohne durch Ermüdung oder Beanspruchung beschädigt zu werden. Die Konturbereiche können eine Vielzahl von ringförmig ausgerichteten ziehharmonikaartigen Falten enthalten, die es erlauben, daß eine Längsseite der Falten ineinander gedrückt wird, während die gegenüberliegende Längsseite der ringförmigen Falten auseinander gezogen wird, um sich auf diese Weise der notwendigen Biegung anzupassen.
In der Vergangenheit wurden einlagige gewellte Rohrleitungen hergestellt. Um Rohrleitungen mit geeigneten Wellungsbereichen oder anderen geeigneten ringförmigen Konturen herzustellen, wird ein geeignetes polymeres Monofilament aus einem geeigneten Extrusionskopf vorzugsweise in einem halbgeschmolzenen Zustand extrudiert. Das Material wird dann in ein geeignetes Formmittel eingebracht, wo es zu einer Form gepreßt wird, die den Konturen der inneren Oberfläche der Form entspricht. Das halbgeschmolzene Material darf sich dann vollständig verfestigen, wobei dabei das Rohrleitungsmaterial mit den geeigneten gewellten Bereichen erzeugt wird.
Dieses Verfahren ist ziemlich gut, um einlagiges polymeres Rohrleitungsmaterial herzustellen, das Wanddicken aufweist, die zwischen ungefähr 0,75 mm und ungefähr 2,0 mm liegen. Materialien, wie Nylon 11 und Nylon 12, weisen ihnen innewohnende Eigenschaften auf, die es ihnen möglich machen, daß sie sich nach der Extrusion ausdehnen, um sich dabei den Leisten und Konturen in den Preßformen anzupassen, ohne dabei die Integrität der Rohrleitungswand zu beeinträchtigen. Wenn jedoch die Wanddicken dieser Materialien, wie Nylon 11 und Nylon 12, unter diesen Wert erniedrigt werden, wird die elastische Dehnungsfähigkeit des extrudierten polymeren Materials überschritten. Dies führt zu inhomogenen Wandstärken in den gewellten Bereichen. So sind die derzeitigen Verfahren zur Herstellung von gewellten Rohrleitungen auf die Herstellung von Einzellagen mit Wandstärken oberhalb von 0,75 mm beschränkt.
Zusätzliche Probleme treten auf, wenn das verwendete Rohrmaterial aus Lagen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung besteht. Verschiedene Polymermaterialien haben verschiedene Grade an Elastizität, Dehnung und dergleichen. Wenn eine viellagige Rohrleitung ausgedehnt wird um sich den Konturen der inneren Oberfläche der Gußform anzupassen, dann können die unterschiedlichen Ausdehnungseigenschaften ein Aufblättern der verschiedenen Lagen verursachen, und so die Vorteile zunichte machen, die man sich durch die Verwendung von viellagigen Rohrleitungen versprach. Um zusätzlich eine geeignete Gesamtwandstärke zu erhalten, kann jede der verschiedenen in einer viellagigen Rohrleitung extrudierte Lage eine Stärke aufweisen, die der notwendigen Wandstärke für die Deformationsdehnung nahe kommt oder darunter liegt. Das nach der Extrusion erfolgende Gußverfahren kann zu lokalisierten Bereichen in dem gewellten Bereich der Rohrleitungen führen, in denen die Integrität der verschiedenen Lagen ernsthaft beeinträchtigt wird. Es ist möglich, daß lokalisierte Bereiche innerhalb der Wellung durch ein vollständiges Fehlen einer der Lagen aufgrund dieser ungleichen Deformation gekennzeichnet sind.
Von dem Standpunkt der Wirtschaftlichkeit und Herstellungseinfachheit betrachtet, wäre es höchst wünschenswert, über ein Verfahren zu verfügen, durch das gewellte viellagige Rohrleitungen als Teil eines Koextrusionsverfahrens auf kontinuierliche Weise hergestellt werden könnten.
Es wäre ebenso wünschenswert über ein Material für viellagige Rohrleitungen zu verfügen, das in Kraftfahrzeugen verwendet werden könnte, das haltbar wäre und die Permeation von organischen Materialien verhindern oder vermindern würde. Es wäre auch wünschenswert über ein Rohrleitungsmaterial zu verfügen, das mit Verbindungen der darin beförderten Flüssigkeit im wesentlichen nicht reagiert. Es wäre auch wünschenswert über ein viellagiges Rohrleitungsmaterial zu verfügen, das über diese Eigenschaften verfügt und das lokalisiert oder überall vorliegende Wellungsbereiche aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polymeren Rohrleitungen, die beständig gegenüber der Permeation des darin beinhalteten organischen Materials sind und die wenigstens einen Bereich aufweisen, der durch eine Wellung definiert ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
Nach dem Austritt des röhrenförmigen polymeren Materials aus einer geeigneten Extrusionseinheit, Einbringen des röhrenförmigen polymeren Materials mit einem ersten äußeren Durchmesser, das aus wenigstens drei konzentrischen polymeren Lagen aus thermoplastischem Material besteht, wobei wenigstens zwei davon Thermoplasten mit einer unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung sind, in eine Gußform, wobei die Gußform Mittel zum kontinuierlichen Formen des darin eingebrachten röhrenförmigen Materials umfaßt und die Gußform eine zylindrische Gußformoberfläche mit einem ersten inneren Durchmesser hat, der größer ist als der erste äußere Durchmesser der röhrenförmigen polymeren Rohrleitung;
Expandieren des röhrenförmigen Materials bis zu einem zweiten Durchmesser und zwar so, daß die äußere Oberfläche des röhrenförmigen Materials mit der zylindrischen Gußformoberfläche deformierbar in Kontakt kommt; und
Ermöglichen, daß das genannte röhrenförmige Material aus der genannten Gußform nach dem genannten Expansionsschritt austreten kann.
Die Gußvorrichtung, in die das röhrenförmige polymere Material eingebracht wird, enthält eine Vielzahl von segmentierten Formen, wobei jede der genannten Formen ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen Schacht aufweist und zudem eine im wesentlichen zylindrische Gußformoberfläche definiert, die sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende der Form erstreckt. Wenigstens eine der segmentierten Formen weist wenigstens eine ringförmige Vertiefung auf, die sich in der zylindrischen inneren Oberfläche befindet, und so die Bildung von wenigstens einem Faltenbereich in der extrudierten Rohrleitung bewirkt. Die Formen sind aufeinanderfolgend in einer End-zu-End-Konfiguration angeordnet, so daß sie sich in Längsrichtung mit einer einheitlichen Wegstrecke von dem Extrusionselement entfernen.
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung besser erkennbar, wobei Bezug auf die folgenden Zeichnungen genommen wird:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Extrusionsauslaß und der Formenspur der vorliegenden Erfindung, wobei der Extrusionsauslaß, die Formenspur und das extrudierte Material im Querschnitt gezeigt sind;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt von ausgewählten Formen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Extrusionskopfes, der zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4;
Fig. 6 zeigt entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Inneren der Extrusionsform mit Vielfach-Einlaß;
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 6;
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 8-8 der Fig. 6;
Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 der Fig. 6;
Fig. 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10- 10 der Fig. 6;
Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht der mittleren Extrusionsform, die ein Teil der Extrusionsform der Fig. 4 mit Vielfach-Zugang ist;
Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12- 12 der Fig. 11;
Fig. 13 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13- 13 der Fig. 12;
Fig. 14 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 14- 14 der Fig. 12;
Fig. 15 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 15- 15 der Fig. 11;
Fig. 16 zeigt eine Querschnittsansicht einer äußeren Extrusionsform, die Teil der Anordnung der Koextrusionsform mit Vielfach-Einlaß der Fig. 4 ist;
Fig. 17 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 17- 17 der Fig. 16;
Fig. 18 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 18- 18 der Fig. 16;
Fig. 19 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 19- 19 der Fig. 16; und
Fig. 20 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 20- 20 der Fig. 16.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer viellagigen Rohrleitung, die gebogen, gebeugt und verdreht werden kann und wenigstens einen Wellungsbereich aufweist, der auf seiner Länge kontinuierlich angeordnet ist. Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte viellagige Rohrleitung mit lokalisierten gewellten Bereichen, weist im allgemeinen eine äußere Lage, die sich aus einem extrudierbaren, schmelzverarbeitbaren Thermoplasten zusammensetzt; eine mit der Innenseite der äußeren Lage verbundene zwischenliegende Bindeschicht, die im wesentlichen aus einem extrudierbaren, schmelzverarbeitbaren, thermoplastischen Material besteht und die geeignet ist, eine ausreichend dauerhafte Schichthaftung mit der Innenseite des äußeren Rohrleitungsmaterials auszubilden; und eine mit der zwischenliegenden Bindeschicht verbundene innere Lage, wobei die innere Lage aus einem Material besteht, das eine ausreichend dauerhafte Schichthaftung mit der zwischenliegenden Bindeschicht ausbildet, auf. Die innere Lage setzt sich aus einem thermoplastischen Material zusammen, das beständig gegenüber der Permeation oder der Wechselwirkung mit chemischen Verbindungen ist, welche im Kraftstoff aufgefunden werden können; dies sind insbesondere aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoff und Alkohole. Die innere Lage kann, wenn gewünscht, die Fähigkeit besitzen, Energie in einem Bereich von ungefähr 10&sup4; Ohm/cm² bis ungefähr 10&sup9; Ohm/cm² zu dissipieren. In Fällen, wo das für die innere Lage verwendete thermoplastische Material chemisch unterschiedlich zu dem für die äußere Lage verwendeten Material ist, wird das thermoplastische Material aus der Gruppe gewählt, die besteht aus Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid und Ethylentetrafluoroethylen-Copolymeren. In Fällen, wo das für die innere Lage verwendete thermoplastische Material chemisch ähnlich zu dem für die äußere Lage verwendeten Material ist, ist das thermoplastische Material ein Polyamid, das gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Nylon 12, Nylon 11 und Nylon 6.
Die Materialien, die die verschiedenen Lagen der Rohrleitung ausbilden, werden auf solche Weise koextrudiert, daß die Lagen nach Austritt aus dem Koextrusionselement aufeinander geschichtet werden und auch während und nach dem Extrusionsformen und/oder der Wellungsverarbeitung, sowie auch während der darauffolgenden Nutzung der Rohrleitung, gegenüber einmr Aufblättern im allgemeinen beständig sind. Die Rohrleitung kann so hergestellt werden, daß sie verschiedene Vorgaben erfüllt. Rohrleitungen für den Kraftfahrzeugbereich, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, haben vorzugsweise eine Gesamtzugfestigkeit von nicht weniger als 25 N/mm² und einen Dehnungswert in nichtgewellten Bereichen von wenigstens 150%.
Die äußere Lage der Rohrleitung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, kommt mit der äußeren Umgebung der Rohrleitung in Kontakt. Das für die äußere Lage verwendete Thermoplast ist vorzugsweise ein Material, das beständig gegenüber der äußeren Umgebung ist und unterschiedliche Stöße, Vibrationsermüdung und Temperaturänderungen aushalten kann, sowie auch verschiedenen korrosiven oder abbauenden Verbindungen, denen es bei dem normalen Gebrauch ausgesetzt ist, standhalten kann. Bei Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich wird angenommen, daß der in der äußeren Lage verwendete Thermoplast die fertige viellagige Rohrleitung zur Verwendung bei äußeren Betriebstemperaturen zwischen ungefähr -40ºC und ungefähr 150ºC, bei einem bevorzugten Bereich von -20ºC bis 120ºC, tauglich macht.
Im allgemeinen setzt sich die äußere Lage aus einem thermoplastischen Material zusammen, das aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Blockpolyamiden mit zwölf Kohlenstoffatomen (Nylon 12), Blockpolyamiden mit elf Kohlenstoffatomen (Nylon 11), Zinkchlorid-beständigen Blockpolyamiden mit sechs Kohlenstoffatomen (Nylon 6) und Mischungen daraus. Es ist klar, daß weitere unterschiedliche thermoplastische Materialien verwendet werden können, um gewellte viellagige Rohrleitungen durch das erfindungsgemäße Verfahren herzustellen. Geeignete Materialien sind zur Koextrusion mit wenigstens einer Lage aus einem chemisch unähnlichem thermoplastischen Material geeignet, um so eine Bindung zwischen den beiden jeweiligen Lagen zu auszubilden, die im geschmolzenen Zustand ausreichend einheitlich und homogen ist, um zu einer dauerhaften Haftung zwischen den Lagen nach dem Abkühlen und der Verfestigung zu führen, und um so einer Aufblätterung der Lagen zu widerstehen, die auftreten könnte, wenn man dies überprüfen würde, wobei Verfahren verwendet werden, die bei anderen thermoplastischen Materialien definiert wurden, die jedoch im allgemeinen zu den Polyamiden ähnliche Extrusionseigenschaften und ähnliche Eigenschaften nach der Extrusion aufweisen. Beispiele von weiteren Materialien, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die äußere Lage verwendet werden können, schließen Materialien wie Polyestermaterialien, Bromoisobutenisopren, Polybutadien, chloriertes Butylgummi, chloriertes Polyethylen, Polychloromethyloxiran, Chloropren,
Chlorosulphonylpolyethylen, Ethylenoxid und Chloromethyloxiranpolymere ein. Geeignete polymere Materialien können auch Ethylenpropylendienterpolymere, Ethylenpropylencopolymere, Polyetherurethane, Isopren, Isobutenisopren, Nitrilbutadien, Polyvinylchlorid, Styren- Butadien, Polysulfide, Polyolefine, Polyphenylsulfide enthalten.
In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Polyamid, wie ein Zinkchlorid-beständiges Nylon 6, Nylon 11 oder Nylon 12 verwendet. Solche Materialien können verschiedene Weichmacher, durch Eigentum geschützte Zusätze und dergleichen enthalten, wie sie im Stand der Technik bekannt sind. Solche Materialien werden in das Polyamidmaterial integriert, so wie dieses vom Händler geliefert wird. Dort wo Weichmacher in das als die äußere Lage koextrudierte Polyamidmaterial integriert werden, können Polyamide wie Nylon 12 bis zu 17 Gew.-% der Zusammensetzung an Weichmacher enthalten, wobei Mengen zwischen ungefähr 1% und ungefähr 13% bevorzugt werden.
Polyamide, wie Zinkchlorid-beständiges Nylon 6, können modifzierende Wirkstoffe, wie verschiedene weichmachende Wirkstoffe, enthalten, wobei diese im allgemeinen in einer. Menge zwischen ungefähr 1,0 Gew.-% und ungefähr 13 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der thermoplastischen Zusammensetzung, vorliegen.
Nylon 12 ist ein standarmäßig vertriebener Handelsartikel und ist von einer Vielzahl von Quellen zu erhalten, um viellagige gewellte Rohrleitungen für Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich zu fertigen. Das thermoplastische Material Nylon 12 kann geeignete Zusätze und Modifikatoren enthalten, um so schließlich eine Rohrleitung zu ergeben, die dazu geeignet ist, Aufschlägen von wenigstens 2,71 Joule bei -20ºC standzuhalten, so wie dies durch das im SAE J844 (geändert im Juni 1990) dargelegte Testverfahren definiert ist. Ein solches Material wird als ein in seiner Aufschlagsbeständigkeit modifiziertes Nylon 12 bezeichnet. Beispiele für solche Materialien schließen GRILAMIDE XE3148 ein, ein in seiner Aufschlagsbeständigkeit modifiziertes Nylon 12, das im Handel von der EMS-Chemie AG in Zürich, Schweiz, zu erhalten ist, Hüls 2124, das im Handel von der Hüls GmbH in Hüls, Deutschland erhältlich ist, und UBE 3030 sowie UBE 3030 JIX 31, die im Handel von den UBE Industries zu erhalten sind.
Das Zinkchlorid-beständige Nylon 6 ist ein Material, das geeignet ist Aufschlägen von wenigstens 2,71 Joule bei -20ºC standzuhalten, so wie dies durch das Testverfahren J844 definiert ist. Dort wo Blockpolyamidmaterialien mit 6 Kohlenstoffatomen in der inneren Lage verwendet werden, können diese Materialien verschiedene Weichmacher, feuerhemmende Mittel und dergleichen, sowie ausreichende Mengen an modifizierenden Wirkstoffen enthalten, um ihnen einen Grad an Beständigkeit gegenüber Zinkchlorid zu verleihen, der größer oder gleich ist als jener, der durch das Testverfahren SAE J844 gefordert wird: d. h. keine Reaktion nach 200 Stunden Eintauchen in eine 50 Gew.-%-ige wäßrige Zinkchloridlösung. Wenn es verwendet wird, ist das Blockpolyamidmaterial mit 6 Kohlenstoffatomen ein Vielkomponentensystem, das ein mit anderen Nylons und olefinischen Verbindungen gemischtes Nylon 6-Copolymer umfaßt. Das Blockpolyamidmaterial mit 6 Kohlenstoffatomen der Wahl ist vorzugsweise beständig gegenüber Zinkchlorid und hat eine Verarbeitungstemperatur zwischen ungefähr 221ºC und 277ºC. Solche Materialien sind vorzugsweise in der Aufschlagsbeständigkeit modifizierte Materialien und geeignet Aufschlägen von wenigstens 2,71 Joule bei Temperaturen unterhalb von ungefähr -20ºC standzuhalten, wenn sie zu Rohrleitungen ausgebildet werden. Beispiele für thermoplastische Materialien, die Nylon 6 enthalten, und zur Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Rohrleitungen geeignet sind, sind durch Eigentum geschützte Materialien, die im Handel unter den Handelsnamen M-7551 von der NYCOA Corporation und ALLIED 1779 von Allied Chemical bezogen werden können. Diese Materialien haben Eigenschaften, die von dem jeweiligen Hersteller definiert werden; diese sind in der Tabelle I dargelegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das thermoplastische Material der äußeren Lage aus einem geeigneten Extrusionskopf kontinuierlich extrudiert und hat Wandstärken, die so ausreichend bemessen sind, daß es sich bei einer lokalisierten Ausdehnung und Längung konturierten und gewellten Bereichen anpassen kann. Die konturierten oder gewellten Bereiche können einen bestimmte Grad an lokalisierter Ausdehnung oder Verdünnung aufweisen oder erst erfahren, haben jedoch eine ausreichende anfängliche Dicke um der Dehnung ohne eine Beeinträchtigung der Integrität der viellagigen Wandstruktur standzuhalten. In der bevorzugten Ausführungsform wird die äußere Lage bei einer anfänglichen Wandstärke zwischen ungefähr 0,2 mm und ungefähr 1,5 mm extrudiert, wobei eine Stärke von ungefähr 0,6 mm und ungefähr 1,5 mm bevorzugt und eine Stärke von ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,0 mm am meisten bevorzugt ist.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine geeignete innere Lage mit der äußeren Lage koextrudiert und weist eine auswärts gerichtete Seite auf, die mit der inneren Oberfläche einer Zwischenlage verbunden ist, welche zwischen die jeweilige innere und äußere Lage gelegt ist, was im folgenden im einzelnen dargelegt wird. Die innere Lage weist eine einwärts gerichtete Seite auf, die der auswärts gerichteten Seite gegenüberliegt und zu dieser im wesentlichen parallel verläuft. Die einwärts gerichtete Seite ist so angeordnet, daß sie in Kontakt mit dem organischem Material, wie Kraftstoff, steht, welches durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten viellagigen Rohrleitungen befördert wird. Die innere Lage setzt sich aus einem permeationsbeständigen, chemisch beständigem thermoplastischen Material zusammen. Das Material der Wahl kann entweder ein Material sein, das dem für die äußere Lage verwendeten Material chemisch unähnlich ist, oder ein Material sein, das diesem ähnlich ist.
Geeignete "chemisch ähnliche" Materialien schließen thermoplastische Materialien ein, welche zuvor in Verbindung mit der äußeren Lage definiert wurden, wobei das bevorzugte thermoplastische Material ein Polyamid ist, das gewählt ist aus der Gruppe, die aus Blockpolyamiden mit 12 Kohlenstoffatomen (Nylon 12), Blockpolyamiden mit 11 Kohlenstoffatomen (Nylon 11), sowie gegenüber Zinkchlorid beständigen Blockpolyamiden mit 6 Kohlenstoffatomen (Nylon 6) besteht. Somit kann das für die innere Lage der erfindungsgemäßen Rohrleitung verwendete thermoplastische Polyamidmaterial entweder identisch zu dem in der dicken Außenlage verwendeten Material sein, oder kann ein davon verschiedenes thermoplastisches Polyamid sein, das aus jenen ausgewählt wird, die oben aufgelistet sind.
Das für die innere Lage verwendete thermoplastische Polyamid kann entweder modifiziert werden oder aber nicht modifiziert werden. Wenn es modifiziert wird, wird vorweggenommen, daß das Material verschiedene Weichmacher enthält, so wie diese bereits im Stand der Technik bekannt sind. In der bevorzugten Ausführungsform, wo Polyamide wie Nylon 6 oder Nylon 12 verwendet werden, enthalten solche Materialien vorzugsweise bis zu 17 Gew.-% der Zusammensetzung an Weichmacher, wobei Mengen zwischen ungefähr 1% und ungefähr 13% bevorzugt sind.
Wo Blockpolyamide mit 6 Kohlenstoffatomen für die innere Lage verwendet werden, können diese Materialien unterschiedliche Weichmacher, feuerhemmende Mittel und dergleichen, sowie ausreichende Mengen an modifizierenden Wirkstoffen enthalten, um diesen einen Grad an Beständigkeit gegenüber Zinkchlorid zu vermitteln, der größer oder gleich ist als jener, der durch das Testverfahren SAE J844 gefordert ist: d. h. keine Reaktion nach 200 Stunden Eintauchen in eine 50 Gew.-%ige wäßrige Zinkchloridlösung. Wenn es verwendet wird, dann ist das Blockpolyamidmaterial mit 6 Kohlenstoffatomen ein Multi- Komponentensystem, das ein Nylon-6-Copolymer, gemischt mit anderem Nylon und olefinischen Verbindungen umfaßt. Das für die innere Lage verwendete Blockpolyamid mit 6 Kohlenstoffatomen kann beständig gegenüber Zinkchlorid sein, und ist vorzugsweise ein in seiner Aufschlagsbeständigkeit modifiziertes Material, das dazu geeignet ist, Aufschlägen von wenigstens 2,71 Joule bei Temperaturen unterhalb von ungefähr -20ºC standzuhalten. Beispiele für thermoplastische Materialien, die zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Rohrleitungen geeignet sind, sind durch Eigentum geschützte Materialien, die im Handel unter den Handelsnamen M-7551 von NYCOA Corporation und ALLIED 1779 von Allied Chemicals, bezogen werden können, und Eigenschaften aufweisen, wie sie zuvor in Tabelle I definiert wurden.
Der Ausdruck "chemisch unähnlich" wird hier verwendet, um Materialien zu definieren, die zur Haftung entweder auf einer zwischenliegenden Bindeschicht, die zwischen die innere und äußere Lage gelegt ist, oder alternativ hierzu, direkt auf die innere Oberfläche der äußeren Lage geeignet sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist das verwendete chemisch unähnliche Material ein thermoplastisches Nicht-Polyamid. Vorzugsweise ist das Material ein fluoriertes Thermoplast, wobei dieses Material gewählt aus der Gruppe ist, die aus Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid, Polychlorotrifluoroethylen und Ethylentetrafluoroethylen- Copolymeren besteht. Beispiele für weitere fluoroplastische Materialien, die für die innere Lage der viellagigen erfindungsgemäßen Rohrleitung verwendet werden können, umfassen Fluoropolymere wie Copolymere aus Ethylenchlortrifluoroethylen, fluoriertes Ethylenpropylen, sowie jene, die aus perfluorierten α-Fluoroolefin-Monomeren mit zwischen 2 und 6 Kohlenstoffatomen hergestellt sind, wie Hexafluoropropen, Perfluorobuten, Perfluoroisobuten und dergleichen, sowie jene die aus Wasserstoff enthaltenden α- Fluorolefinen hergestellt sind, wie Trifluorothylen, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid, Pentafluorpropan und dergleichen, sowie aus Halogen enthaltenden α-Fluoroolefinen wie Trifluorchlorethylen, 1,1-Difluoro-2,2-dichlorethylen, 1,2-Difluoro-1,2-dichlorethylen, Trifluorbromoetyhlen und dergleichen und aus Perfluoroalkoxyethylen-Copolymeren hergestellt sind.
Ethylen-Tetrafluoroethylen-Copolymere, die für das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise verwendet werden, haben Schmelztemperaturen zwischen ungefähr 270ºC und 560ºC und ein spezifisches Gewicht von 1,7. Geeignete, hier verwendete Ethylen-Tetrafluoroethylen-Copolymere stammen aus der Copolymerisation von Ethylen mit Tetrafluoroethylen. Das bevorzugte polymere Material weist einen von Ethylen stammenden Gehalt zwischen ungefähr 40% und ungefähr 70% und einen Tetrafluoroethylengehalt zwischen ungefähr 30% und ungefähr 60% bezogen auf das gesamte Polymergewicht auf. Geeignete Materialien sind im Handel unter den Handelsnamen "TEFZEL 210", "TEFZEL 200" und "TEFZEL 280" von I.G. duPont de Nemours, Inc. in Wilmington, Delaware zu beziehen, wobei deren allgemeine Eigenschaften von den Herstellern festgelegt werden; diese sind in der Tabelle II dargelegt.
Geeignete fluoroplastische Materialien aus Polyvinilidenfluorid sind aus der thermischen Dehalogenierung von Chlorodifluoroethan hergeleitet. Geeignete Materialien sind unter den Handelsnamen "FORAFLON" und "KYNAR" von Atochem Inc. elf Aquitane Group in Philadelphia, Pennsylvania zu beziehen, wobei deren Eigenschaften vom Hersteller festgelegt werden; diese sind in der Tabelle III dargelegt. Beispielsweise hat sich gezeigt, daß KYNAR 740, KYNAR 10098, leitend oder nichtleitend, sowohl vom Standpunkt der Verarbeitung als auch der Perforierung der hergestellten Rohrleitung her, wirksam als innere Lage verwendet werden können.
Das Material, das für die mit der dicken äußeren Lage koextrudierte innere Lage verwendet wird, ist geeignet als Grenze für die Permeation aufgrund der Wechselwirkung mit organischen Komponenten, insbesondere mit kurzkettigen Kohlenwasserstoffen, zu wirken. Das Material der Wahl ist geeignet, eine signifikante Permeation von Materialien, wie den aromatischen, aliphatischen und alkoholischen Komponenten von Benzin, durch die äußere Lage der viellagigen Rohrleitung und somit in die Umgebung hinaus zu verhindern. Zusätzlich bleibt das für die innere Lage verwendete Material vorzugsweise im wesentlichen nichtreaktiv mit den organischen Verbindungen, die durch die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Rohrleitung befördert werden.
Das für die innere Lage verwendete thermoplastische Material weist einen Expansionsgrad auf, der größer ist als jener der äußeren Lage. Im allgemeinen liegt der Längungswert der thermoplastischen inneren Lage zwischen ungefähr 150% und ungefähr 250%. Das Material weist im allgemeinen eine elastische Kapazität auf, die zu einer Kontraktion des Materials bis ungefähr 200% seines Längungswertes nach dem Ausdehnen oder anderen deformierenden Vorgängen führt.
Um der hergestellten Rohrleitung die Fähigkeit zu vermitteln, elektrostatische Ladung zu dissipieren, kann das thermoplastische Material der inneren Lage Leitfähigkeitseigenschaft aufweisen. Wo Leitfähigkeitseigenschaften vorliegen, ist die innere Lage vorzugweise fähig, elektrostatische Ladung im Bereich zwischen ungefähr 10&sup4; und ungefähr 10&sup9; Ohm/cm² zu dissipieren.
Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Material kann inherent leitfähig in den gewünschten Bereichen sein, oder vorzugsweise in seiner Zusammensetzung ein leitfähiges Medium in ausreichender Menge enthalten, um die elektrostatische Dissipation in dem vorbestimmten Bereich zu ermöglichen. Als leitfähiges Medium kommt jedes beliebige geeignete Material in Betracht dessen Zusammensetzung und Form zur statischen Dissipation geeignet ist. Das leitfähige Material kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus elementarem Kohlenstoff, rostfreiem Stahl und hochleitfähigen Materialien wie Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Silizium und Mischungen daraus besteht. Der Ausdruck "elementarer Kohlenstoff", wie er hier verwendet wird, wird benutzt, um Materialien zu beschreiben und mit einzuschließen, die allgemein als "Ruß" bezeichnet werden. Ruß kann in der Form von Kohlefasern, -pulver, -kügelchen und dergleichen vorliegen.
Die Menge des in den Fluoroplasten integrierten leitfähigen Materials wird im allgemeinen durch Berücksichtigung der Haltbarkeit bei niedriger Temperatur und der Beständigkeit gegenüber den abbauenden Wirkungen des organischen Materials, das durch die Rohrleitung hindurchtritt, begrenzt. Vorzugsweise enthält das fluoroplastische Material leitfähiges Material in einem Umfang der ausreicht, die elektrostatische Dissipation zu bewirken. Die im allgemeinen in dem Material verwendete Maximalmenge beträgt weniger als 5 Vol.-%. Elektrisch leitfähige Materialien, die in die Fluoropolymere eingebracht werden, werden im US-Patent Nr. 3,473,087 beschrieben, auf welches hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Vorzugsweise wird die innere Lage bei der minimalen Stärke extrudiert, die notwendig ist um nach der Extrusion ein erfolgreiches Gußformen zu ermöglichen und um in der fertigen gewellten Rohrleitung eine Grenzlage zu schaffen, welche die Permeation von organischem Material, wie Kohlenwasserstoffen, durch das Rohrleitungsmaterial verhindert. Es ist bevorzugt, daß der Umfang der Kohlenwasserstoffpermeation durch die hergestellte viellagige Rohrleitung der vorliegenden Erfindung nicht größer als 0,5 gm/m² pro Zeitspanne von 24 Stunden ist.
So wie es bei der Extrusion der äußeren Lage der Fall ist, wird die innere Lage mit einer Stärke extrudiert, die ausreicht sich der lokalisierten Ausdehnung und Längung der thermoplastischen Lagen in den geformten und konturierten Bereichen anzupassen. Die konturierten Bereiche können in einem bestimmten Umfang eine lokalisierte Dehnung oder Verdünnung aufweisen oder erst erfahren, haben jedoch nach der Extrusion eine ausreichend bemessene anfängliche Stärke, um der Ausdehnung ohne einer Beeinträchtigung der viellagigen Wandstruktur standzuhalten. In der bevorzugten Ausführungsform wird die innere Lage auf eine anfängliche Wandstärke zwischen ungefähr 0,15 mm und ungefähr 0,25 mm extrudiert, wobei eine bevorzugte Stärke zwischen ungefähr 0,18 mm und ungefähr 0,22 mm liegt.
Um eine wirksame Laminierung zwischen der inneren und äußeren Lage zu erzielen, wird wenigstens eine geeignete zwischenliegende Bindeschicht vorzugsweise zwischen die beiden Lagen koextrudiert, um eine geeignete und homogene Bindung zwischen den jeweiligen Lagen zu erzielen. Die zwischenliegende Bindeschicht setzt sich im allgemeinen aus einem elastischeren thermoplastischen Material zusammen, als das, welches für die innere und äußere Lage verwendet wird. Deswegen ist es wahrscheinlich, daß die zwischenliegende Schicht eine unterschiedliche Ausdehnung und Längung bei dem Form- und Wellungsvorgang nach der Extrusion erfährt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die zwischenliegende Bindeschicht ein chemisch unähnliches, permeationsbeständiges, chemisch beständiges, gegenüber Kraftstoff beständiges thermoplastisches Material, welches in den gewöhnlichen Bereichen der Extrusion schmelzverarbeitbar ist. Mit dem Ausdruck "chemisch unähnlich" ist gemeint, daß die innere Bindeschicht vorzugsweise aus einem Nicht-Polyamidmaterial besteht, das als ein Ergebnis der Koextrusion zur vollständigen Anhaftung zwischen der äußeren und inneren Lage fähig ist.
Die zwischenliegende Bindeschicht setzt sich aus einem thermoplastischen Material zusammen, welche die Errichtung einer homogenen Bindung zwischen der inneren und äußeren Lage erlaubt. Das thermoplastische Material weist auch Widerstandseigenschaften bezüglich der Permeation von aliphatischen, aromatischen und alkoholischen Materialien, wie jene die im Kraftstoff gefunden werden, auf. Das hier verwendete thermoplastische Material ist vorzugsweise ein schmelzverarbeitbares, koextrudierbares Thermoplast, das eine Affinität zum polymeren Material hat, welches in der äußeren Lage vorliegt, wie etwa Nylon und dergleichen.
Das koextrudierte thermoplastische Material als zwischenliegende Bindeschicht, ist ein schmelzverarbeitbares Fluoroplast, das gewählt ist aus der Gruppe, die aus Polyvinylidenfluorid, Polyvinylfluorid und Mischungen daraus besteht. Geeignete Polyvinylidenfluoridmaterialien können aus der thermischen Dehalogenierung von Chlorodifluoroethan abgeleitet werden. Ein Beispiel für ein geeignetes Polyvinylidenfluoridmaterial mit einer Schmelzverarbeitungstemperatur im Bereich zwischen 193ºC und 274ºC ist im Handel von Atochem elf Aquitane unter dem Handelsnamen ADEFLON 4000 erhältlich.
In einer zweiten alternativen Ausführungsform ist das als die innere Bindeschicht koextrudierte thermoplastische Material ein nichtfluoriertes thermoplastisches Material, das gewählt ist aus der Gruppe, die aus thermoplastischen Polyestern besteht, welche von Ethylenglykol, Copolymeren aus substituierten oder unsubstituierten Alkenen mit weniger als vier Kohlenstoffatomen und Vinylalkohol, Copolymeren aus substituierten oder unsubstituierten Alkenen mit weniger als vier Kohlenstoffatomen und Vinylacetat, und Mischungen aus Polyvinylacetat und Urethan abgeleitet sind.
Geeignete Ethylenglykolderivate sind aus der Gruppe gewählt, die aus Polybutylenterephtalat, Polyethylenterephtalat, Polytermethylenterephtalat und Mischungen daraus besteht, wobei Polybutylenterephtalat bevorzugt ist. Ein geeignetes von Ethylenglykol abgeleitetes Material ist im Handel unter dem Handelsnamen Hüls 1607 ZE40 von der Hüls GmbH in Deutschland erhältlich. Beispiele für geeignete Polyvinylacetat-Urethan Mischungen sind im US-Patent Nr. 5,112,692, das am 12. Mai 1992 an Strassel erteilt wurde, angegeben, worauf hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
Geeignete Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat haben einen Ethylengehalt zwischen ungefähr 25 Gew.-% und ungefähr 40 Gew.-%, während Copolymere aus Ethylen und Vinylalkohol einen Ethylengehalt zwischen ungefähr 27 Gew.-% und ungefähr 35 Gew.-% haben, wobei ein Ethylengehalt zwischen ungefähr 27 Gew.-% und ungefähr 32 Gew.-% bevorzugt ist. Beispiele für geeignete Ethylenvinylalkoholmaterialien, die für die Rohrleitungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Ethylenvinylalkohol ein, der im Handel von der EVAL Company, Lisle, Illinois erhältlich ist; dessen Eigenschaften sind in der Tabelle VI dargelegt.
Zusätzlich zur Möglichkeit eine homogene Bindung zwischen der inneren und äußeren Lage zu errichten, kann die zwischenliegende Bindeschicht leitfähige oder statisch dissipative Eigenschaften, wie jene weiter oben beschriebenen aufweisen. Somit kann die zwischenliegende Bindeschicht ausreichende Mengen an leitfähigen Medien enthalten, um die elektrostatische Dissipation im Bereich von 10&sup4; bis 10&sup9; Ohm/cm² zu bewirken. So wie es der Fall bei der inneren Lage ist, kann die zwischenliegende Bindeschicht inherent elektrostatisch dissipativ sein oder kann durch den Einschluß gewisser leitfähiger Materialien, wie jene, die aus der Gruppe gewählt sind, die aus elementarem Kohlenstoff, rostfreiem Stahl, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Silizium und Mischungen daraus besteht, so gemacht werden.
So wie es der Fall bei der Extrusion der inneren und äußeren Lage ist, wird die zwischenliegende Schicht mit einer Stärke extrudiert, die ausreicht, daß sie sich den lokalisierten Ausdehnungen und Längungen in den geformten und konturierten Bereichen anpassen kann. Die konturierten Bereiche können eine bestimmte Menge an lokalisierter Dehnung oder Ausdünnung aufweisen oder erst erfahren, haben jedoch eine ausreichende anfängliche Stärke um der Ausdehnung standzuhalten, ohne die Integrität der viellagigen Wandstruktur zu beeinträchtigen. In der bevorzugten Ausführungsform wird die zwischenliegende Schicht auf eine anfängliche Wandstärke extrudiert, die zwischen ungefähr 0,05 mm und ungefähr 0,2 mm liegt, wobei eine bevorzugte Stärke zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 0,15 mm liegt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Materialien, die die innere, äußere und zwischenliegende Lage bilden, in konzentrischer Weise aus einem Extrusionskopf extrudiert, der an einem geeigneten Extrusionselement (nicht gezeigt) befestigt ist. In der in der Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist die Extrusionsdüse eine befestigte äußere Hülse 14 mit einem Auslaß zum Ausgeben von extrudiertem thermoplastischen Material und Einlaßmittel (nicht gezeigt) zum Aufnehmen des geschmolzenen thermoplastischen Materials auf. Eine besonder Art eines Extrusionselementes wird im folgenden genauer beschrieben. Die Hülse 14 der Extrusionsdüse definiert einen Kanal für den Thermoplasten, durch den die jeweiligen thermoplastischen Materialien gleichzeitig befördert werden. Die Hülse 14 weist einen definierten inneren Durchmesser an. ihrem Auslaß auf, der dem äußeren Durchmesser der fertigen viellagigen Rohrleitung im wesentlichen äquivalent ist. Durch "im wesentlichen äquivalent" ist gemeint, daß der innere Durchmesser der Extrusionskopfhülse 14 einen Durchmesser hat, der zwischen ungefähr 60% und ungefähr 80% des mittleren äußeren Durchmessers der fertigen viellagigen Rohrleitung liegt, wobei ein Durchmesser zwischen ungefähr 65% und ungefähr 75% bevorzugt ist. Der Ausdruck "mittlerer äußerer Durchmesser", wie hier verwendet, ist als Durchmesser der fertigen viellagigen Rohrleitung definiert, wobei dieser an den nichtgewellten Bereichen bestimmt wird. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Durchmesser der verschiedenen nichtgewellten Bereiche der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Rohrleitung im wesentlichen einander gleich.
Eine Mittelspitze 18 wird innerhalb der Hülse 14, angrenzend an den Hülsenauslaß, angeordnet. Die Spitze hat ein äußeres Ende, das konzentrisch im Innern der Hülse 14 angeordnet ist. Ein gegenüberliegendes inneres Ende (nicht gezeigt) steht mit geeigneten Justiermitteln zum Modifizieren und Justieren der Konzentrizität der so definierten Öffnung in Verbindung.
Das aus dem Extrusionskopf 14 extrudierte Material ist röhrenförmig und umfaßt wenigstens drei konzentrisch angeordnete thermoplastische Lagen, wobei wenigstens zwei der jeweiligen Lagen aus chemisch unähnlichen Materialien zusammengesetzt sind. Das röhrenförmige Material hat vorzugsweise eine äußere Lage, wenigstens eine zwischenliegende Lage und eine innere Lage. Die zwischenliegende und innere Rohrleitungslage werden fortschreitend innerhalb der äußeren Lage in einer, einander berührenden, konzentrischen Weise angeordnet.
Zur Zeit des Austretens aus dem Extrusionskopf, liegt das röhrenförmige Material vorzugsweise in einem geschmolzenen Zustand vor. Wie hier verwendet, ist der Ausdruck "geschmolzen" als derjenige Zustand definiert, in dem sich das extrudierte Material ausreichend verfestigt hat, um seine im wesentlichen röhrenförmige Gestalt mit den jeweiligen aneinander haftenden koextrudierten Materialien beizubehalten, während noch ausreichende Deformationseigenschaften vorliegen, um eine Querschnittsausdehnung der Rohrleitung in lokalisierten Bereichen in einem Umfang zwischen ungefähr 40% und ungefähr 60% der anfänglichen Querschnittsfläche der Rohrleitung nach Eintritt in die Gußform zu ermöglichen. Das geschmolzene koextrudierte Material behält auch in Längsrichtung Längungseigenschaften bei, die größer sind als jene des schließlich hergestellten Materials und vorzugsweise zwischen ungefähr 300% und ungefähr 400% größer sind als die Längungseigenschaften in Längsrichtung des fertigen nichtgewellten Materials. In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorweg genommen, daß das thermoplastische viellagige Material nach Austritt aus dem Extrusionskopf im Bereich zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% verfestigt ist. Eine Veränderung im Verfestigungsgrad kann unter den verschiedenen Lagen der Rohrleitung nach Austritt aus dem Extrusionskopf vorkommen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie in der Fig. 1 dargestellt, wird das extrudierte röhrenförmige Material 20, das die konzentrischen Lagen umfaßt, nach Austritt aus dem Extrusionskopf 14 in eine geeignete Gußform eingebracht. In der bevorzugten Ausführungsform wird das extrudierte röhrenförmige Material 20 in einem geschmolzenen Zustand in die Gußform eingebracht, was es einer weiteren Verarbeitung während der darauffolgenden Formschritte des Verfahrens zugänglich macht. Der in der äußeren Lage verbleibende Grad an Plastizität liegt zwischen ungefähr 50% und ungefähr 100% oberhalb der schließlich für dieses Material erhaltenen Plastizität. In ähnlicher Weise liegt der Grad an Plastizität in dem Material der zwischenliegenden inneren Lagen zwischen ungefähr 50% und ungefähr 100% oberhalb der schließlich für die jeweiligen Materialien erhaltenen Plastizität.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Gußform umfaßt vorzugsweise eine Vielzahl von segmentierten Formen 22, von denen jede eine obere Hälfte und eine untere Hälfte, die bewegbar auf einem geeigneten reversiblen Drehmittel, wie etwa Raupenzügen, angebracht sind, aufweist. Die jeweiligen segmentierten Formhälften werden in aufeinander folgender Weise angeordnet, so daß sie eine verlängerte innere Formhöhlung bilden. Jeder segmentierte Formsatz 22, 22' hat ein erstes Ende 24 und ein zweites Ende 26. Wenn die beiden Hälften zueinander gebracht werden, wird ein ausgehöhlter innerer Schacht, der einen im wesentlichen zylindrischen inneren Kanal definiert, gebildet, der sich von einer Öffnung im ersten Ende 24 des jeweilige Formsatzes zu einer gegenüberliegenden Öffnung im zweiten Ende 26 des jeweiligen Formsatzes erstreckt. Die einzelnen Formsätze werden aufeinander folgend in einer End-zu-End-Konfiguration angeordnet, und zwar so, daß das zweite Ende 26 eines Formsatzes mit dem ersten Ende 24 des folgenden Formsatzes in Kontakt kommt, um so eine fluiddichte kommunizierende Verbindung durch die definierten ausgehöhlten Schächte zu bilden.
Wie in der Fig. 2 gezeigt, weist wenigstens einer der einzelnen Formsätze 22, 22' wenigstens einen Bereich im zylindrischen Kanal auf, in dem wenigstens eine ringförmige Vertiefung 28 definiert ist. Die ringförmige Vertiefung 28 hat eine Geometrie, die zur längsgerichteten Geometrie der der fertigen viellagigen Rohrleitung auferlegten Geometrie eine negative Form hat. Die ringförmigen Vertiefungen können in jeder beliebigen Weise angeordnet und konfiguriert werden, um der fertigen viellagigen Rohrleitung die gewünschte Wellungsgeometrie aufzuerlegen.
Die Geometrie der Gußformoberfläche kann jede beliebige Konfiguration annehmen, die die Bildung von einzelnen oder vielfachen Leisten, Flansche, Wellungen und dergleichen erlauben. Die verschiedenen Formsätze können so angeordnet werden, daß die sich ergebende viellagige Rohrleitung einen weichen nichtgewellten Bereich und Bereiche mit einer Wellung aufweisen, wobei diese insbesondere entsprechend den Verwendungserfordernissen der Rohrleitung angeordnet werden. Die sich ergebende viellagige Rohrleitung kann auch einzelne Leisten und Flansche aufweisen, die im Rohrleitungskörper ausgeformt werden, um so an Endanschlußstücke und dergleichen angepasst zu werden. Diese werden auch durch geeignet konfigurierte Formsätze, die relativ zueinander in geeigneter Weise angeordnet werden, vermittelt. Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die im Querschnitt gezeigte Gußformoberfläche eine Vielzahl von im wesentlichen krummlinigen, sinusförmigen, ringförmigen Vertiefugen auf. Diese ergeben ein Segment der fertigen viellagigen Rohrleitung, die durch einen Bereich von im wesentlichen krummlinigen, sinusförmig profilierten Wellungen definiert wird. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Gußform, in der eine Vielzahl von im wesentlichen rechteckigen ringförmigen Vertiefungen angeordnet werden. Diese ergeben ein Segment der fertigen viellagigen Rohrleitung, die durch einen Bereich von rechteckig profilierten Wellungen definiert wird. Es ist klar, daß die exakte Geometrie der in jeder segmentierten Form verwendeten ringförmigen Vertiefungen modifiziert werden kann, um so den speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials und den erwünschten Wellungseigenschaften der fertigen Rohrleitung in Verbindung mit jedwelchen notwendigen ringförmigen Kelchungen und dergleichen, angepaßt zu werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Formsätze 22, 22' auf einer geeigneten reversiblen Drehvorrichtung, wie reversiblen Raupenzügen (nicht gezeigt), in einer End-zu-End- Konfiguration angeordnet, um einen zylindrischen Kanal zu bilden der im Betrieb eine effektive kontinuierliche Länge aufweist. Extrudiertes, geschmolzenes, ungegossenes, viellagiges Rohrleitungsmaterial kann in den zylindrischen Kanal eingebracht werden. Vorzugsweise werden die zueinander passenden oberen und unteren Hälften der Formsätze 22, 22' auf der reversiblen Drehvorrichtung angebracht, so daß sie von der Extrusionsdüse 14 mit einer im wesentlichen einheitlichen Bewegungsrate in Längsrichtung wegbewegt werden. Wenn die Formgebung erst einmal vervollständigt ist, werden die jeweiligen einzelnen Formhälften jedes Formsatzes 22, 22' nacheinander geöffnet, um es zu ermöglichen, daß das gegossene Teil daraus austreten kann. Die jeweiligen Formhälften jedes Formsatzes 22, 22' können in endloser Weise zurückgeführt werden um zu zusätzlichen Gußformlängen für das Material in einem kontinuierlichen Verfahren wieder vereinigt zu werden. Wenn die Formsätze 22, 22' auf eine reversible Drehvorrichtung, wie reversible Raupenzüge, montiert werden, bewegen sich die beiden Raupenzüge in paralleler seitlicher Richtung von dem Extrusionselement weg. In einem geeigneten Abstand von dem Extrusionsauslaß der Extrusionshülse 14 entfernt, bewegen sich die beiden Drehzüge zurück in Richtung auf die Extrusionsauslaßstelle, während die fertige gewellte viellagige Rohrleitung sich weiterhin in einer im wesentlichen seitlichen Richtung von den geöffneten Formhälften wegbewegt.
Wenn sie vereinigt werden, weist der durch die Formhälften definierte zylindrische Kanal einen minimalen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des geschmolzenen röhrenförmigen viellagigen Materials, das aus dem Extruderauslaß des Extruderelementes 14 austritt. Der durch die segmentierten Sätze definierte Kanal weist vorzugsweise einen in seinem nichtgewellten Bereich gemessenen Innendurchmesser auf, der zwischen ungefähr 5% und ungefähr 20% größer ist als der Innendurchmesser des Auslaß der Extrusionsdüsenhülse 14. Das extrudierte geschmolzene viellagige Material tritt aus der Extrusionsdüse aus und wird von der Extrusionsdüse in den Gußformbereich mit einer Rate gezogen, die ausreichend bemessen ist, um die Extrusions- und Formschritte anzugleichen; vorzugsweise beträgt diese zwischen ungefähr 1 Meter pro Minute und ungefähr 10 Meter pro Minute.
Das Wegziehen des anfänglichen Endes des extrudierten viellagigen Materials von der Extrusionsdüse, kann durch ein beliebiges geeignetes Mittel erreicht werden, wie etwa dem mechanischen Einfädeln der anfänglichen Längen des extrudierten Materials in die anfängliche Form, die auf der reversiblen Drehvorrichtung angeordnet ist, und/oder indem ein externes Vakuum an dem extrudierten viellagigen Material abgezogen wird. Wo ein anfängliches Vakuum abgezogen wird, ist es bevorzugt, daß es zwischen ungefähr 254 mm und ungefähr 381 mm Hg liegt. Wenn einmal ein anfänglicher Teil der geschmolzenen röhrenförmigen viellagigen Rohrleitung in den zylindrischen Bereich des Gußformbereiches eingebracht worden ist und in die innere Gußformoberfläche eingegriffen hat, werden darauffolgende Längen des extrudierten geschmolzenen röhrenförmigen viellagigen Materials angesichts des Eingreifens der äußeren Oberfläche des Materials in die innere Oberfläche des zylindrischen Kanals und der seitlichen Bewegung der segmentierten Formen in Längsrichtung weiter gezogen.
Wenn es im Gußformbereich ist, wird das geschmolzene röhrenförmige viellagige Material von seinem ersten Außendurchmesser auf einen zweiten, größeren Durchmesser ausgedehnt, bei dem das geschmolzene röhrenförmige viellagige Material in die ausgehöhlte zylindrische innere Gußformoberfläche der segmentierten Formen, die den Formbereich definieren, eingreift. Ein Expansionskraft wird auf das geschmolzene röhrenförmige viellagige Material ausgeübt, welche ausreicht, daß das geschmolzene Material mit der inneren Oberfläche des Formbereiches deformierbar in Kontakt tritt und es zwingt sich der inneren Oberfläche und den in dem Formbereich angeordneten ringförmigen Vertiefungen anzugleichen.
Die während des Gußformvorgangs auf die geschmolzene röhrenförmige viellagige Rohrleitung ausgeübte Expansionskraft kann erzielt werden, indem ein Expansionsvakuum an der äußeren Oberfläche des extrudierten geschmolzenen röhrenförmigen viellagigen Materials abgezogen wird, oder indem das Innere des extrudierten geschmolzenen röhrenförmigen viellagigen Materials während des Formschrittes unter Druck gesetzt wird, oder auch durch eine Kombination dieser beiden Methoden. In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wird eine Kombination von niedrigem Expansionsvakuum und niedrigem Druck verwendet, um eine Ausdehnung des geschmolzenen röhrenförmigen Materials zu bewirken. Im allgemeinen übersteigt das auf das extrudierte röhrenförmige viellagige Material ausgeübte Expansionsvakuum 381 mm Hg nicht und die ausgeübten Drücke liegen unterhalb von 68,9 10&supmin;³ N/mm². Vorzugsweise liegen die Expansionsvakuumwerte zwischen 254 und 381 mm Hg und der Luftdruck liegt zwischen 6,89 · 10&supmin;³ N/mm² und 103,42 · 10&supmin;³ N/mm².
Ein Vakuum, das geeignet ist, die notwendige Expansionskraft zu erzeugen, kann durch die Gußform über ein beliebiges herkömmliches dem Fachmann bekanntes Verfahren gezogen werden. Der Druck wird vorzugsweise ausgeübt, indem ein geeignetes inertes Gas durch eine vorzugsweise in der Spitze 18 angeordnete Gaseinbringöffnung (nicht gezeigt) eingebracht wird.
Die Gußformzeit, d. h. die Zeit während der das viellagige Material in der Form gehalten wird, ist jene Zeitspanne, die ausreicht, daß das extrudierte röhrenförmige viellagige Material von seinem geschmolzenen Zustand in eine im wesentlichen feste Form übergehen kann, in der es jede beliebige Kontur beibehält, die ihm während des Formschrittes auferlegt wurde. Diese Zeitspanne variiert in Abhängigkeit des spezifischen Zusammensetzung des Materials, welches die verschiedenen Lagen der viellagigen Rohrleitung ausbildet und der Schmelzverarbeitungstemperatur während der Extrusion. Im allgemeinen dauert das Formen so lange, daß sich das am langsamsten fest werdende Material verfestigen kann. Im allgemeinen liegt die Formzeit zwischen ungefähr 20 Sekunden und ungefähr 40 Sekunden, wobei eine Zeitspanne zwischen ungefähr 25 Sekunden und ungefähr 35 Sekunden bevorzugt ist.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das viellagige Rohrleitungsmaterial von der Extrusionsdüse durch die Bewegung der segementierten Formen während ihres Drehbewegungsschrittes wegbefördert. Die segmentierten Formen bewegen sich in Längsrichtung von der Extruderdüse mit einer Rate weg, die im wesentlichen zur Extrusionsrate des viellagigen Materials aus der Extrusionsdüse gleich ist. Unter dem Ausdruck "eine Rate, die im wesentlichen zur Extrusionsrate gleich ist" soll verstanden werden, daß die Extrusionsrate der Aufnahmerate der segmentierten Formen gleich sein kann, oder daß die beiden jeweiligen Raten geeicht werden können, so daß das röhrenförmige Material eine ziehende oder dehnende Kraft erfährt.
In der bevorzugten Ausführungsform liegt die Bewegungsrate zwischen ungefähr 1 m pro Minute und ungefähr 10 m pro Minute. Es ist klar, daß aufgrund der auf die Rohrleitung während der Formung ausgeübten Expansionskräfte, die längsgerichtete Bewegung, die mit einer zur Extrusionsrate im wesentlichen gleichen Rate erfolgt, zu einer linearen Nettoexpansionskraft führt, die auf die Rohrleitung während der Formung ausgeübt wird. Vorzugsweise beträgt die lineare Ausdehnungskraft weniger als 34,5 10&supmin;³ N/mm² bei einer linearen Expansionsrate. Die lineare Expansion führt zu einer gesamten Verminderung der Wandstärke bei den einzelnen Lagen der viellagigen Rohrleitung gegenüber der anfänglich extrudierten Stärke, welche 20% der anfänglichen Wandstärke einer beliebigen Lage, so wie sie extrudiert wurde, nicht übersteigt. Es wird vorweg genommen, daß die einzelnen Lagen aufgrund der ihren verschiedenen Zusammensetzungen inherenten Eigenschaften, sowie auch aufgrund der Position jeder Lage in Bezug auf die Gußformoberfläche, unterschiedliche Verminderungen in den Wandstärken erfahren. Es ist bevorzugt, daß das als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte viellagige fertige Rohrleitungsmaterial eine Wandstärke zwischen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 2,0 mm aufweist, wobei eine Wandstärke zwischen ungefähr 0,75 mm und ungefähr 1,25 mm bevorzugt ist, und die äußere Lage zwischen 40% und 80% der Wandstärke umfaßt, die zwischenliegende Lage zwischen 5% und 25% der gesamten Wandstärke umfaßt und die innere Lage zwischen 5% und 25% der gesamten Wandstärke umfaßt.
Wenn das thermoplastische Material erst einmal erstarrt ist, können die jeweiligen Fomsätze aufeinanderfolgend geöffnet werden und die kontinuierliche viellagige Rohrleitung kann aus der Gußform austreten. Die so gebildete thermoplastische Rohrleitung kann nach Austritt in geeignete Längen geschnitten werden oder kann aufgerollt und wenn notwendig zu einer späteren Zeit auf eine bestimmte Länge geschnitten werden.
Die Koextrusion der jeweiligen röhrenförmigen Lagen kann durch verschiedene Methoden und Anordnungen erreicht werden. Ein solcher Koextruder, der wirksam in dem Reihenverfahren zur Herstellung von gewellten viellagigen Rohrleitungen verwendet werden kann, ist die Anordnung MINI TRI DIE Modell 1, welche von Genco Co. in Clearwater, Florida, hergestellt wird. Solche geeigneten Anordnungen sind Kreusspritzkopfformen für vielfache konzentrische Lagen, welche für die meisten thermoplastischen Materialien ausgelegt sind. Das MINI TRI DIE Modell 1 zum Beispiel hat einen ID von 13,46 mm und einen maximalen ID der Spitze von 11,43 mm und weist drei Helikoide mit vielfachen Kanälen und 8 Strömen für die innere, mittlere und äußere Lage auf. Das MINI TRI DIE Element enthält auch geeignete Heizer für die Kopfkartusche und einen Heizer für die Form.
Andere Arten von Extrusionsformen können verwendet werden, wie für Fachleute leicht erkennbar ist. Als Beispiel wird Bezug auf das folgende nichtgeschützte Koextrusionselement genommen, in dem der Betrieb einer Extrusionsform nunmehr beschrieben wird. Für dieses Beispiel zeigt die Fig. 4 drei Einlaßformen für die drei koextrudierten Lagen der vorliegenden Erfindung. Es ist klar, daß in Rohrleitungen mit mehr als drei Lagen mehr Einlaßformen verwendet werden können.
Die in der Fig. 4 gezeigte Formanordnung enthält ein Formgehäuse 52 mit einem inneren Formglied 56, einem mittleren Formglied 58 und einem äußeren Formglied 60 als die Hauptstrukturelemente. Die Formglieder 56, 58 und 60 sind konzentrisch und im allgemeinen zylindrisch geformte Extrusionsformglieder. Die durchlaufende Bohrung 54 verläuft längs der Achse A der Formanordnung 50. Die Formglieder 56, 58 und 60 werden durch einen Bolzen oder Stift 62 oder dergleichen zusammengehalten, der durch die Öffnung 64 hindurchgeht. In der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform weisen die Extrusionsformglieder 56, 58 und 60 einen Einlaß 70, 72 und 74 auf, der sich jeweils von dem äußeren Umfang des Formgehäuses 50 zu dem zugehörigen Formglied einwärts erstreckt. Wie am besten in der Fig. 5 gezeigt ist, erstreckt sich der Einlaß 70 vorzugsweise bis zu einem Verteilungskanal 80 mit halbem Umfang, durch den das Extrusionsmaterial wie der Fluorkohlenwasserstoffthermoplast zum Zwecke der Verteilung zum Extrusionsende 76 der Formanordnung 50 durchgeht. Der Verteilungskanal 80 steht in Fluidverbindung mit einem Paar von axialen Verteilungskanälen 82. Die axialen Verteilungskanäle 82 sind vorzugsweise symmetrisch um die inneren Formglieder 58 herum angeordnet, und erstrecken sich von dort zu dem Extrusiorisende 76 hin. Wird nun Bezug auf die Fig. 6 und 9 genommen, ist erkennbar, daß Querschnitte des inneren Formgliedes 56 dargestellt sind, wobei jeder axiale Verteilungskanal 82 in Fluidverbindung einem Paar von Zweigverteilungskanälen 84 steht. Wie dargestellt, verlaufen die Zweigverteilungskanäle 84 um das innere Formglied 56 im allgemeinen halbumfänglich herum. Die Zweigverteilungskanäle 84 stehen in Fluidverbindung mit vier axialen Verteilungskanälen 86. Nimmt man besonders auf die Fig. 6 Bezug, sieht man, daß die axialen Verteilungskanäle 86 längs der Achse A des inneren Formgliedes 56 in Richtung auf das Extrusionsende 76 verlaufen. Die Kanäle 86 stehen in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Zweigverteilungskanälen 90, die um das innere Formglied 56 teilumfänglich verlaufen, so wie es am besten in der Fig. 8 gezeigt ist. Wie in den Figuren gezeigt ist, stehen in der bevorzugten Ausführungsform die Verteilungskanäle 90 in Fluidverbindung mit acht axialen Verteilungskanälen 92, die sich ebenso längs der Achse A in Richtung auf das Extrusionsende 76 erstrecken. Wie in der Fig. 6 gezeigt ist, stehen die axialen Verteilungskanäle 92 in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von im allgemeinen schraubenförmgen Kanälen 94.
Somit tritt das fluoroplastische Extrusionsmaterial in den Einlaß 70 ein und fließt durch das innere Formglied 56. An den halbumfänglichen Verteilungskanälen 80 teilt sich das Extrusionsmaterial auf und tritt in die axialen Verteilungskanäle 82 ein. Das Material fließt die Kanäle 82 entlang und wird wiederum an den Zweigverteilungskanälen 84 geteilt. Das Extrusionsmaterial tritt dann in die axialen Verteilungskanäle 86 ein und fließt zu den Zweigverteilungskanälen 90, wo das Material wieder aufgeteilt wird und in die acht axialen Verteilungskanäle 92 eintritt. Aus den Kanälen 92 tritt das Extrusionsmaterial in die schraubenförmigen Kanäle 94 ein. Diese schraubenförmigen Kanäle 94 bewirken, daß während des Extrusionsverfahrens ein gleichförmig verteiltes und einheitliches Extrusionsmaterial entsteht.
Wird nun Bezug auf die Fig. 11-15 genommen, sind verschiedene Querschnitte des mittleren Formgliedes 58 zu erkennen. Das Extrusionsmaterial tritt in das mittlere Formglied 58 durch den Einlaß 72 ein. Der Einlaß 72 verläuft vorzugsweise zu einem halbumfänglichen Verteilungskanal 100, durch den das Extrusionsmaterial zur Verteilung zum Extrusionsende 76' durchtritt. Wie am besten in der Fig. 15 beschrieben ist, steht der Verteilungskanal 100 in Fluidverbindung mit einem Paar von axialen Verteilungskanälen 102. Wie dargestellt, sind die axialen Verteilungskanäle 102 vorzugsweise symmetrisch um das mittlere Formglied 58 herum angeordnet und erstrecken sich in Richtung auf das Extrusionsende 76'. Die Kanäle 106 stehen in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von Zweigverteilungskanälen 110, die um das mittlere Formglied 58 herum teilumfänglich verlaufen. In dieser Ausführungsform stehen die Verteilungskanäle 110 in Fluidverbindung mit acht axialen Verteilungskanälen 112, die auch längs des Gliedes 58 in Richtung auf das Extrusionsende 76' verlaufen. Wie in der Fig. 11 gezeigt ist, stehen die axialen Verteilungskanäle 112 in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von im allgemeinen schraubenförmigen Kanälen 114, die um das Extrusionsende 76' herum spiralig angeordnet sind.
In Betrieb tritt das Extrusionsmaterial in den Einlaß 72 und fließt zu dem mittleren Formglied 58. An dem halbumfänglichen Verteilungskanal 100 teilt sich das Extrusionsmaterial und tritt in die axialen Verteilungskanäle 102 ein. Das Material fließt längs der Kanäle 102 und teilt sich an den Zweigverteilungskanälen 104 abermals. Das Extrusionsmaterial tritt dann in die axialen Verteilungskanäle 106 ein und bewegt sich von dort zu den Zweigverteilungskanälen 110, wo sich das Material wieder teilt und in die acht axialen Verteilungskanäle 112 eintritt. Aus den Verteilungskanälen 112 tritt das Extrusionsmaterial in die schraubenförmigen Kanäle 114. So wie es der Fall bei dem inneren Formglied ist, bewirken die schraubenförmigen Kanäle 114 während des Extrusionsvorganges eine gleichmäßige Verteilung und gute Einheitlichkeit des Extrusionsmaterials.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, tritt das fluoroplastische Extrusionsmaterial durch den Einlaß 74 in das äußere Formglied 60. In den Fig. 16-20 sind verschiedene Querschnitte des äußeren Formgliedes 80 dargestellt. Der Einlaß 74 verläuft vorzugsweise bis zu einer Mulde 120, die mit einem im allgemeinen halbumfänglichen Verteilungskanal 122 verbunden ist, durch den das Extrusionsmaterial zwecks Verteilung zu dem Extrusionsende 76" übergeht. Der Verteilungskanal 122 steht vorzugsweise in Fluidverbindung mit einem Paar von axialen Verteilungkanälen 124. Wie dargestellt ist, sind die axialen Verteilungskanäle 124 vorzugsweise symmetrisch um das äußere Formglied 60 herum angeordnet und verlaufen von dort in Richtung auf das Extrusionsende 76". In der bevorzugten Ausführungsform steht jeder axiale Verteilungskanal 124 in Fluidverbindung mit einem Zweigverteilungskanal 126. Wie am besten in der Fig. 19 gezeigt ist, verlaufen die Zweigverteilungskanäle 126 um das äußere Formglied 60 in einer im allgemeinen halbumfänglichen Weise herum. Die Zweigverteilungskanäle 126 stehen in Fluidverbindung mit vier axialen Verteilungskanälen 128. Die axialen Verteilungskanäle 128 verlaufen längs des äußeren Formglieds 60 in Richtung auf das Extrusionsende 76". Die Kanäle 128 stehen mit einer Vielzahl von Zweigverteilungskanälen 130 in Fluidverbindung, die um das äußere Formglied 60 herum in einer teilumfänglichen Weise verlaufen, so wie es am besten in der Fig. 18 gezeigt ist. In der bevorzugten Ausführungsform stehen die Verbindungskanäle 130 in Fluidverbindung mit acht axialen Verteilungskanälen 132. Diese axialen Verteilungskanäle verlaufen längs des Formgliedes 60 in Richtung auf das Extrusionsende 76". Die axialen Verteilungskanäle 132 stehen in Fluidverbindung mit einer Vielzahl von im allgemeinen schraubenförmigen Kanälen 134, die um das Extrusionsende 76" herum spiralig angeordnet sind. Im Betrieb tritt das Extrusionsmaterial in den Einlaß 74 ein und fließt zu dem mittleren Formglied 58. Das Material fließt längs der halbumfänglichen Verteilungskanäle 124 und teilt sich an den Zweigverteilungskanälen 126 wieder auf. Das Extrusionsmaterial tritt dann in die axialen Verteilungskanäle 128 ein und fließt von dort zu den Zweigverteilungskanälen, wo sich das Material wieder aufteilt und in die acht axialen Verteilungskanäle 132 eintritt. Von den Verteilungskanälen 132 tritt das Extrusionsmaterial in die schraubenförmigen Kanäle 134. So wie es der Fall bei den inneren und mittleren Formgliedern ist, bewirken die schraubenförmigen Kanäle 134 eine gute Verteilung und Einheitlichkeit des Extrusionsmaterials während des Extrusionsverfahrens. TABELLE I EIGENSCHAFTEN VON NYLON-6-MATERIALIEN TABELLE II PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON POLYVINYLIDENFLUORID FLUOROPLASTEN TABELLE III PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON ETHYLENTETRAFLUOROETHYLEN TABELLE IV PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON ETHYLENVINYLALKOHOL

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Kraftstoff- und Dampfrohrleitungen, die aus einer Vielzahl von konzentrischen Lagen aus polymerem Material bestehen, welche wenigstens einen Bereich aufweisen, der durch eine Vielzahl von sich auswärts erstreckenden ringförmigen Leisten und entsprechenden inneren Windungen definiert ist, wobei das Verfahren die Schritte zur Extrusion von röhrenförmigem polymeren Material (20) aus einem Extrusionskopf enthält, und das genannte röhrenförmige polymere Material (20) wenigstens drei konzentrische, übereinanderliegende und miteinander verbundene Lagen aus thermoplastischem Material aufweist, wobei wenigstens zwei konzentrische Lagen aus thermoplastischem Material einer verschiedenen chemischen Verbindung bestehen und das genannte extrudierte viel-lagige röhrenförmige polymere Material einen ersten äußeren Durchmesser, eine innere Oberfläche und eine gegenüberliegende äußere Oberfläche hat, und das Verfahren durch die folgenden Schritte charakterisiert ist:

Einbringen des genannten extrudierten viel-lagigen röhrenförmigen polymeren Materials (20) in eine Gußform (12) nach Austreten des genannten röhrenförmigen Materials (20) aus dem genannten Extruxionskopf (14), wobei die genannte Gußform(12) Mittel zum kontinuierlichen Formen des genannten darin eingebrachten röhrenförmigen Materials (20) umfaßt, und die genannten Mittel zum kontinuierlichen Formen eine Formeinheit umfassen, in der eine Formoberfläche mit einem im wesentlichen zylindrischen Kanal definiert ist, und diese einen ersten inneren Durchmesser der Formoberfläche hat, der größer ist als der genannte erste äußere Durchmesser des genannten eingebrachten röhrenförmigen polymeren Materials und wenigstens eine darin angeordnete ringförmige Vertiefung (28) aufweist, wobei die genannte ringförmige Vertiefung (28) einen maximalen zweiten inneren Durchmesser hat, der größer ist als der genannte erste innere Durchmesser;

Expandieren des genannten röhrenförmigen polymeren Materials (20) bis zu einem zweiten äußeren Durchmesser, und zwar so, daß die genannte äußere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) mit der genannten Formoberfläche der genannten Formeinheit deformierbar in Kontakt kommt, und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert wird um der genannten ringförmigen Vertiefung (28), die in der genannten Formoberfläche angeordnet ist, zu entsprechen; und

es dem genannten röhrenförmigen Material (20)zu ermöglichen aus der genannten Formeinheit nach dem genannten Expansionsschritt auszutreten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine äußere Lage des genannten röhrenförmigen Materials (20) aus einem extrudierbareren schmelzverarbeitbaren Thermoplasten besteht, der gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Nylon 11, Nylon 12, Zinkchlorid-beständigem Nylon 6 und Mischungen daraus, und wenigstens eine innere Lage aus einem fluoroplastischen Material besteht, das gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylidinfluorid, Polyvinylfluorid, Ethylentetrafluoroethylen und Mischungen daraus.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die genannte äußere Lage des genannten röhrenförmigen Materials (20) nach Eintritt in die genannte Formeinheit einen Grad an Plastizität hat, der ungefähr 50% bis ungefähr 100% größer ist als der nach dem Freigeben aus der genannten Formeinheit erreichte Grad an Plastizität.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der genannte Expansionsschritt zu einer Querschnittsexpansion des genannten röhrenförmigen Materials (20) in einem Umfang von ungefähr 40% bis ungefähr 60% des genannten ersten Querschnittsdurchmessers führt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin die Schritte des längsgerichteten Ziehens des genannten röhrenförmigen Materials (20) umfaßt, um eine Längung des genannten röhrenförmigen Materials (20) zu erreichen, die in einem Umfang von von ungefähr 10% bis ungefähr 20% größer ist als die des anfänglich extrudierten röhrenförmigen Materials (20).

6. Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin nach dem Austreten aus der genannten Form auf den genannten Expansionsschritt folgend den Schritt der Trennung der geformten viel-lagigen Röhrenleitung in bemessene Längen umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die genannten Mittel zum kontinuierlichen Formen des darin eingebrachten röhrenförmigen Materials umfassen:

eine Vielzahl von segmentierten Formsätzen (22, 22'), wobei jeder der genannten Formsätze umfaßt:

ein erstes Glied mit einem ersten Ende (24), einem dem genannten ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende (26), eine zwischen dem genannten ersten Ende und dem genannten zweiten Ende angeordnete obere Seite und eine Formfläche, die in und der genannten oberen Seite angrenzend angeordnet ist; ein zweites Glied mit einem ersten Ende (24), einem dem genannten ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende (26), eine zwischen dem genannten ersten Ende und dem genannten zweiten Ende angeordnete obere Seite und eine Formfläche, die in und der genannten oberen Seite angrenzend angeordnet ist; bei dem die genannte obere Seite des genannten ersten Glieds und die genannte Seite des genannten zweiten Glieds passend in Eingriff kommen können und einen im wesentlichen zylindrischen Schaft definieren, wenn das genannte erste Glied und das genannte zweite Glied in passendem Eingriff angeordnet sind;

Mittel um die genannten Glieder der genannten Formsätze in End- zu End-Eingriff mit einem weiteren Glied zu halten, und zwar so, daß das genannte erste Ende von einem Glied des genannten Formsatzes in das zweite Ende eines angrenzenden Formsatzeseingreift;

rotierendes Bewegen der genannten ersten und zweiten Glieder der genannten Formsätze (22, 22') gegenüber einem weiteren, und zwar so, daß die jeweiligen ersten und zweiten Glieder passend in Eingriff sind, um den genannten zylindrischen Formkanal für eine Zeitspanne während der genannten Rotationsbewegung zu definieren, wobei die genannten Formsätze während der genannten Zeitspanne des Eingriffs eine seitliche Bewegung erfahren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem wenigstens ein Formsatz (20, 22') wenigstens eine ringförmige Vertiefung (28) aufweist, die in dem genannten im wesentlichen zylindrischen Schaft, der durch die genannten ersten und zweiten Glieder definiert ist, befindlich ist, und die genannte ringförmige Vertiefung (28) einen zweiten inneren Durchmesser hat, der größer ist als der genannte innere Durchmesser des zylindrischen Bereiches des genannten zylindrischen Schaftes.

9. Verfahren nach Anspruch 8, welches weiterhin die Schritte umfaßt:

Ermöglichen, daß das genannte röhrenförmige Material (20) aus der genannten Injektionsdüse mit einer Rate weggezogen wird, die der genannten Bewegungsrate der genannten Formen (20, 22') im wesentlichen gleich ist; und

sequentielles Öffnen der genannten Formsätze (22, 22'), um es dem genannten röhrenförmigen Material (20) zu ermöglichen daraus auszutreten nachdem das genannte röhrenförmige Material (20) expandiert ist und die genannte innere Oberfläche des genannten zylindrischen Kanals deformierbar kontaktiert hat.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der genannte Expansionsschritt das Abziehen eines Vakuums auf der genannten äußeren Oberfläche des genannten viel-lagigen röhrenförmigen Materials (20) während des Verweilens der genannten äußeren Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) in der genannten Formeinheit umfaßt, und das genannte Vakuum das genannte röhrenförmige Material (20) in Kontakt mit der genannten inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zieht und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert, um so den Konturen in der inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zu entsprechen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Schritt des Abziehens eines Vakuums das Abziehen eines Vakuumdrucks von ungefähr 254 bis ungefähr 508 mm Hg umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der genannte Expansionsschritt das Ausüben eines Gasdruckes auf die genannte innere Oberfläche des genannten koextrudierten röhrenförmigen Materials (20) umfaßt, was die genannte äußere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) in Kontakt mit der genannten inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zwingt und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert, um den Konturen in der genannten inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zu entsprechen.

13. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der genannte Expansionsschritt das Ausüben eines Gasdruckes auf die genannte innere Oberfläche des genannten koextrudierten röhrenförmigen Materials (20) umfaßt, was das genannte röhrenförmige Material (20) in Kontakt mit der genannten inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zwingt und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert, um den Konturen in der genannten inneren Oberfläche der genannten Formeinheit zu entsprechen.

14. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das genannte viellagige röhrenförmige Material (20) in einem geschmolzenen Zustand in Kontakt mit den genannten Formmitteln gebracht wird, wobei sich in diesem Zustand von ungefähr 10% bis ungefähr 20% des genannten thermoplastischen Materials verfestigt hat.

15. Gußform zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das genannte extrudierte viel-lagige röhrenförmige Material (20) nach Einbringen in die genannte Gußform in einem geschmolzenen Zustand vorliegt und die genannte Gußform umfaßt:

eine Vielzahl von segmentierten Formsätzen (22, 22'), von denen jeder ein erstes Ende (24), ein zweites Ende (26) und einen im wesentlichen zylindrischen Schaft, der sich von dem genannten ersten Ende (24) zu dem genannten zweiten Ende (26) des genannten Formsatzes erstreckt, aufweist, und der genannte zylindrische Schaft eine innere Oberfläche definiert, die einen ersten inneren Durchmesser hat, der größer ist als der genannte erste äußere Durchmesser des genannten eingebrachten viel lagigen röhrenförmigen thermoplastischen Materials (20), wobei wenigstens einer der genannten Formsätze wenigstens eine ringförmige Vertiefung (28) mit einem inneren Durchmesser, der größer ist als der genannte erste innere Durchmesser, aufweist;

Mittel um die genannten Formsätze (22, 22') sequentiell in einer End-zu-End-Anordnung zu positionieren, und zwar so, daß das genannte erste Ende (24) eines Anfangsformsatzes (22) in das genannte zweite Ende (26) eines darauffolgenden Formsatzes (22') eingreift und an der genannten Stelle das genannte geschmolzene röhrenförmige Material (20) in die genannte Gußform eingebracht wird;

Mittel um die genannten Formsätze (22, 22') mit einer einheitlichen Bewegungsrate von dem genannten Extrusionskopf seitlich weg zu bewegen; und Mittel um das Entfernen des genannten röhrenförmigen Materials (20) aus den genannten Formsätzen (22, 22') an einer von dem genannten Extruxionskopf fernen Stelle zu ermöglichen;

Mittel um das genannte röhrenförmige Material von dem genannten Extrusionskopf mit einer Rate, die im wesentlichen der Bewegung der genannten Formsätze (22, 22') gleich ist, wegzuziehen, und der genannte Ziehschritt ausreicht, um eine Längung des genannten röhrenförmigen Materials (20) in einem Umfang von ungefähr 10% bis ungefähr 20% gegenüber dem genannten röhrenförmigen Material (20), wie anfänglich extrudiert, zu bewirken;

Mittel um das genannte röhrenförmige Material (20) von dem genannten ersten äußeren Durchmesser zu dem genannten zweiten röhrenförmigen äußeren Durchmesser ausreichend zu expandieren, um einen deformierbaren Kontakt zwischen der genannten äußeren Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials und der genannten inneren Oberfläche des genannten im wesentlichen zylindrischen Schaftes der genannten segmentierten Formen (22, 22') zu erlauben, wobei der genannte zweite äußere Durchmesser von ungefähr 40% bis ungefähr 60% größer ist als der genannte erste äußere Durchmesser und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert wird, um der genannten in dem genannten Formsatz (22, 22') angeordneten ringförmigen Vertiefung zu entsprechen; und Mittel um die genannten segmentierten Formen (22, 22') aufeinanderfolgend zu öffnen, um es dem genannten röhrenförmigen Material (20) zu ermöglichen daraus auszutreten, und das genannte röhrenförmige Material (20) den genannten zweiten röhrenförmigen äußeren Durchmesser und Windungen, die der genannten in wenigstens einem Formsatz (22, 22') angeordneten ringförmigen Vertiefung im wesentlichen gleich sind, aufweist, wobei das genannte viel-lagige Röhrenleitungsmaterial (20) eine äußere Lage umfaßt, die von einem extrudierbaren, schmelzverarbeitbaren Thermoplasten gebildet ist, und wenigstens eine innere Lage ein fluoroplastisches Material ist, das gewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylidinfluorid, Polyvinylfluorid, Ethylentetrafluoroethylen und Mischungen daraus.

16. Gußform nach Anspruch 15, mit einem Mittel um ein Vakuum auf der genannten äußeren Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) während des Verweilens des genannten röhrenförmigen Materials in dem genannten Formmittel zu abzuziehen, und das genannte Vakuum das genannte röhrenförmige Material in Kontakt mit der genannten inneren Oberfläche der genannten Formen (22, 22') zieht und die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) deformiert, um so der genannten in dem genannten Formsatz (22, 22') angeordneten ringförmigen Vertiefung zu entsprechen.

17. Gußform nach Anspruch 16, bei welcher ein Vakuumdruck von ungefähr 254 bis ungefähr 508 mm Hg vorliegt.

18. Gußform nach Anspruch 15, bei welcher die genannten Mittel zur Expansion weiterhin Mittel zum Ausüben eines Gasdruckes auf die genannte innere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Gliedes umfassen, was die genannte äußere Oberfläche des genannten röhrenförmigen Materials (20) in Kontakt mit dem genannten zylindrischen Schaft in den genannten Formsätzen (22, 22') zwingt, und bei welcher die genannte Gußform weiterhin Mittel zur Rotationsbewegung der genannten ersten Hälfte und der genannten zweiten Hälfte der genannten Formsätze (22, 22') relativ zueinander umfaßt, und die genannten Formsätze (22, 22') relativ zueinander gelenkig angebracht bewegbar sind und die genannten Formsätze (22, 22') in einer End-zu-End-Anordnung sequentiell angeordnet sind und mit einer einheitlichen Bewegungsrate von dem genannten Koextrusionskopf in Längsrichtung wegbewegt werden.