DE69838348T2

DE69838348T2 - Wasserheizer aus druckfestem kunststoffmaterial

Info

Publication number: DE69838348T2
Application number: DE69838348T
Authority: DE
Inventors: Ruggero Marchetti
Original assignee: Merloni Termosanitari SpA
Current assignee: Merloni Termosanitari SpA
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: CN1127645C; DE69811954T2; CN1283260A; SK285784B6; EP1211466A3; PL341560A1; ITMO970240A0; UA46167C2; PL189491B1; TR200001874T2; ES2194381T3; RU2193146C2; AU1759799A; SK285785B6; SK9502000A3; CN100359260C; DE69811954D1; IT1297428B1; CN1515847A; WO1999034153A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen zum Erhitzen von Wasser bzw. Boiler. Die Erfindung ist dabei mit speziellem Bezug auf elektrische Boiler gestaltet und insbesondere solche aus Kunststoffmaterialien.
Kunststoffmaterialien werden allgemein für die Herstellung von Boilern des oben genannten Typs verwendet, um die Nachteile herkömmlicher Geräte zu vermeiden, die aus Metalltanks bestehen, die speziell angepasst werden mussten, um der Korrosion zu widerstehen.
Das Dokument EP-A-0 674 139 beschreibt einen Boiler, der durch das Zusammenfügen zweier Mäntel aus einem einzigen Kunststoffmaterial, insbesondere Polypropylen, hergestellt wird.
Das Dokument FR-A-2 620 803 beschreibt einen Boiler mit einem Mantel aus einem wärmeisolierenden geschäumten Material, der mit einer Umhüllung aus Polyurethanschaum beschichtet ist.
Alle oben genannten Boiler eines bekannten Typs haben ein geringes Fassungsvermögen und können keine hohen Drücke aushalten, beispielsweise Betriebsdrücke von 8 Bar bei Temperaturen von bis zu 90°–100°C. Sie können jedoch Druckspitzenwerte von wenigstens 16 Bar aushalten, wie dies von den gültigen Vorschriften auf diesem Gebiet gefordert wird. Zusätzlich müssen Boiler von einem bekannten Typ mit ziemlich dicken Schichten aus isolierendem geschäumten Material hergestellt werden, um einen schnellen Wärmeverlust nach außen zu vermeiden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist durch die Tatsache gegeben, dass die Auswahl verschiedener thermoplastischer Materialien so geschieht, dass der betrachtete Boiler Eigenschaften hoher mechanischer Widerstandsfähigkeit und zeitlicher Zuverlässigkeit erhält, und dies auch beim Vorhandensein hoher Drücke.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Boiler herzustellen, der leicht wieder verwertbar ist und dessen Komponenten aus hoch kompatiblem Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Insbesondere gilt, dass der aus Kunststoffmaterial hergestellte Boiler, der einen Hauptteil umfasst, der vorzugsweise aber nicht ausschließlich aus zwei Halbmänteln besteht, die verschweißt sind, um einen gegen Temperatur und Druck widerstandsfähigen Körper zu bilden, und der zusätzlich ein äußeres Gehäuse umfasst, dadurch gekennzeichnet ist, dass die zwei Halbmäntel und das äußere Gehäuse aus kompatiblen, wieder verwertbaren, thermoplastischen Materialien bestehen, die aus einem Satz in die folgenden Gruppen eingeteilt werden:

Gruppe A) die Halbmäntel sind aus einem Gemisch von PPE und PS, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das äußere Gehäuse ist aus PS (mit mineralischer Beimischung) hergestellt;
Gruppe B) die Halbmäntel sind aus einem Gemisch von PPE und PA 6/6, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PA 6/6 (mit mineralischer Beimischung) hergestellt;
Gruppe C) die Halbmäntel sind aus einem Gemisch von PPE und PBT, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PBT (mit mineralischer Beimischung) hergestellt;
Gruppe D) die Halbmäntel sind aus PA 6/6, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PA 6/6 (mit mineralischer Beimischung) hergestellt;
Gruppe E) die Halbmäntel sind aus PET, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PET (mit mineralischer Beimischung) hergestellt;
Gruppe F) die Halbmäntel sind aus PP, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PP (mit mineralischer Beimischung) hergestellt.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich, die in Form eines Beispiels gegeben und mit besonderem Bezug auf die Figur der beigefügten Zeichnung ausgeführt ist, in der ein schematischer Querschnitt eines Boilers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
Mit Bezug auf die Figur, umfasst ein Boiler 1, der aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das relativ hohen Drücken widersteht, einen Hauptteil 2, der aus zwei Halbmänteln 2a, 2b besteht, wobei eine elektrische Heizung 3 vorhanden ist, die an einem Flansch 4 befestigt ist, der so angebracht ist, dass er eine Öffnung 5 in einer der zwei Halbmäntel 2a, 2b bedeckt. Leitungen 6 gehen in den Hauptteil hinein, um Wasser in den Boiler 1 hinein und aus ihm hinaus zu bringen. Ein äußerer Kasten 7, der hauptsächlich eine ästhetische Funktion hat, umgibt den Hauptteil 2.
Die beiden Halbmäntel 2a, 2b sind aus thermoplastischem Material hergestellt, das danach ausgewählt wurde, eine hohe mechanische Festigkeit und eine niedrige Wärmeübertragung für den Hauptteil 2 sicherzustellen. Die Verwendung von thermoplastischem Material stellt die vollständige Wiederverwertbarkeit des Boilers 1 sicher, nachdem der einzige Flansch 4, der das elektrische Heizelement 3 trägt, abmontiert wurde. Hierfür können auch die Leitungen 6 aus einem thermoplastischen oder einem wärmeaushärtenden Material hergestellt sein. Im letzteren Fall können die Leitungen 6, obwohl sie nicht als solches wieder verwertet werden können, jedoch zusammen mit dem Hauptteil 2 dem Wiederverwertungsprozess zugeführt werden und sie bleiben daher als eine Zugabe im thermoplastischen Material, aus dem die beiden Halbmäntel 2a, 2b hergestellt sind, vorhanden.
Die hier nachfolgend aufgelisteten Materialien sind besonders geeignet für die Herstellung des Boilers, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, und dies mit besonderem Bezug auf ihre Eigenschaften, die es ihnen gestatten, leicht bei Temperaturen bearbeitet zu werden, die höher liegen als die maximalen Betriebstemperaturen des Boilers (etwa 90–100°C), auf ihre hohe Widerstandsfähigkeit im Gebrauch, ihre niedrige Durchlässigkeit für Wasser und ihre Temperaturen für den Glasübergang, die deutlich höher, um wenigstens 50°C, als die Betriebstemperaturen liegen.
Beispielsweise wurde gezeigt, dass PPE/PPO (Polyphenylenether/Polyphenylenoxid) mehrere Möglichkeiten bietet, Materialien wie etwa PS (Polystyrol), PA (Polyamid), PBT (Polybutylenterephthalat), PEK (polyacrylische Ketonether) in unterschiedlichen Prozentanteilen zu binden, um Mischungen zu erzeugen, die bei Temperaturen bearbeitet werden können, die bei weitem höher sind, als die typischen Betriebstemperaturen von Boilern, die etwa 90–100°C maximal betragen. Einige der Materialien, für die festgestellt wurde, dass sie eine geeignete Bearbeitbarkeit und Robustheitseigenschaften haben, werden hier nachfolgend besprochen.
Die Mischungen aus PPE und PS bieten eine gute Bearbeitbarkeit und sie sind robust gegenüber oxidierenden Einwirkungen.
Das Vorhandensein von Polystyrol kann in einigen Fällen ein Risiko für das Auftreten von Spannungsrisse verursachen, was mit geeigneten Beimischungen von PS ausgeglichen werden kann. Von diesem Standpunkt aus werden bessere Eigenschaften von den Mischungen aus getrocknetem PPE/PA 6.6 oder von den Mischungen aus PPE/PBT bereitgestellt. Diese zeichnen sich durch eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber inneren Spannungsrissen als PPE aus, wobei die Risse bei wiederholten und zyklischen Belastungen – die vorgesehen sind – zu Brüchen führen können.
Diese Mischungen sind daher für die Anwendung bei der Herstellung von Boilern gemäß der vorliegenden Erfindung besser geeignet.
Die oben genannten Materialien erzielen die beabsichtigten Eigenschaften, wenn sie einen prozentualen Anteil an Glasfasern enthalten, der im allgemeinen gleich oder größer als 30% ist, je nach den Mischungen und dem Polymertyp, den sie enthalten.
Zusätzlich stellt das Vorhandensein von Glasfasern eine verringerte Wasseraufnahme bis zur Sättigung des Kunststoffmaterials sicher, die im allgemeinen unter etwa 3% liegt.
Eine wesentliche Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist durch die Kompatibilität der Materialien, aus denen die Komponententeile des Boilers hergestellt sind, gegeben. Insbesondere wurden die folgenden Materialgruppen festgestellt, die ausgezeichnet sind durch eine gute Kompatibilität für die Herstellung des Mantels (der Temperaturen und Druck standhalten muss), des äußeren Kastens oder Gehäuses 7 (das leicht, kostengünstig und leicht zu bearbeiten sein muss) und von einer möglichen Isolierschicht (in der Figur nicht dargestellt), die zwischen dem Mantel und dem äußeren Kasten angeordnet ist.

Gruppe A) der Mantel ist aus einem Gemisch von PPE und PS, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das äußere Gehäuse ist aus PS (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus EPS (geschäumtem Polystyrol) hergestellt;
Gruppe B) der Mantel ist aus einem Gemisch von PPE und PA 6/6, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PA 6/6 (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus EPA 6/6 (geschäumtem PA 6/6) hergestellt;
Gruppe C) der Mantel ist aus einem Gemisch von PPE und PBT, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PBT (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus geschäumtem PBT hergestellt;
Gruppe D) der Mantel ist aus PA 6/6, verstärkt durch Glasfasern, hergestellt, das Gehäuse ist aus PA 6/6 (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus EPA 6/6 (geschäumtem PA 6/6) hergestellt;
Gruppe E) der Mantel ist aus PET (Polyethylentherephthalat), verstärkt durch Glasfasern mit einem prozentualen Anteil von 30% oder mehr, hergestellt, das Gehäuse ist aus PET (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus geschäumtem PET hergestellt;
Gruppe F) der Mantel ist aus PP, verstärkt durch Glasfasern mit einem prozentualen Anteil von 30% oder mehr, hergestellt, das Gehäuse ist aus PP (mit mineralischer Beimischung) hergestellt und eine mögliche Isolierschicht ist aus geschäumtem PP hergestellt.

Insbesondere letztere Materialgruppe wird zur Herstellung von Boilern einer unteren Klasse verwendet, die Betriebsdrücken ausgesetzt sind, die im allgemeinen 3–4 Bar nicht übersteigen.
Die Isolierschicht, die gegebenenfalls zwischen dem Mantel und dem äußeren Gehäuse angeordnet sein kann, kann insbesondere aus einem geschäumten Polymer hergestellt sein, das mit denjenigen kompatibel ist, aus denen der Mantel und das äußere Gehäuse gebildet sind. Als Alternative besteht das Isoliermaterial aus einer warm geformten Schicht, die, ausgehend von einer flachen Platte, den Mantel des Boilers umhüllt.
Weitere Ausführungsformen der Isolierschicht sehen folgendes vor:

– eine aus geschäumten Körnern gesinterte Schicht,
– eine Spritzgussschicht mit einem In-Form-Schäumen und einer Form, die geeignet ist, den Mantel zu bedecken, oder
– eine mittels Coextrusion eingespritzte geschäumte Schicht, die innerhalb oder außerhalb des Mantels angewendet wird, indem Druckbahnen bekannten Typs mit zwei Extrudern verwendet werden.

Da Technopoloymere, also die Mischungen von Polymeren, die zu Herstellung des Mantels verwendet werden, eine hohe Qualität und einen inhärenten Wert haben, ist es notwendig und vorteilhaft, dass sie vollständig wieder verwertet werden, um erneut zur Herstellung neuer Produkte eingesetzt zu werden. Diese vollständige Wiederverwertbarkeit ist durch die Kompatibilität der Materialien sichergestellt, die für die Herstellung der anderen Boilerkomponenten verwendet werden, wie dies für die oben genannten Gruppen erwähnt wurde.
Zur Verbesserung der Isoliereigenschaften des Hauptteils 2 ist es daher möglich, für jeden Halbmantel 2a, 2b eine äußere Haut anzufertigen, indem Koextrusionstechniken von allgemein bekanntem Typ eingesetzt werden oder indem die Halbmäntel 2a, 2b oberflächen-bandagiert werden.

Claims

Boiler aus Kunststoff, der einen Hauptteil (2) enthält, der vorzugsweise aber nicht ausschließlich aus zwei Halbmänteln (2a, 2b) besteht, die verschweißt sind, um, einen gegen Temperatur und Druck widerstandsfähigen Körper zu bilden, sowie ein äußeres Gehäuse (7), und der sich dadurch auszeichnet, dass die zwei Halbmäntel (2a, 2b) und das äußere Gehäuse aus kompatiblem, recyclebarem, thermoplastischem Material bestehen und aus einem Satz in die folgenden Gruppen eingeteilt werden: Gruppe A: Halbmäntel aus einem Gemisch von PPE und PS, durch Glasfasern verstärkt, äußeres Gehäuse aus PS (mit mineralischer Ladung); Gruppe B) Halbmäntel aus einem Gemisch von PPE und PA 6.6, durch Glasfasern verstärkt, Gehäuse aus PA 6.6 (mit mineralischer Ladung); Gruppe C) Halbmäntel aus einem Gemisch von PPE und PBT, durch Glasfasern verstärkt, Gehäuse aus PBT (mit mineralischer Ladung); Gruppe D) Halbmäntel aus einem Gemisch von PA 6.6, durch Glasfasern verstärkt, Gehäuse aus PA 6.6 (mit mineralischer Ladung); Gruppe E) Halbmäntel aus PET, durch Glasfasern verstärkt, Gehäuse aus PET (mit mineralischer Ladung); Gruppe F) Halbmäntel aus PP, durch Glasfasern verstärkt, Gehäuse aus PP (mit mineralischer Ladung).
Boiler aus Dunststoff, wie im Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass er eine thermische Isolierungsschicht enthält, die sich zwischen den zwei Halbmänteln (2a, 2b) und dem äußeren Gehäuse befindet, die aus einem Material besteht, das mit den zwei genannten Halbmänteln und dem genannten äußeren Gehäuse kompatibel ist und im Verhältnis zu den in der jeweiligen Gruppe für die Halbmäntel und das äußere Gehäuse verwendeten Materialien in die folgenden Gruppen eingeteilt werden: Gruppe A) Isolierschicht aus EPS (PS verschäumt) Gruppe B) Isolierschicht aus EPA 6/6 (PA 6/6 verschäumt) Gruppe C) Isolierschicht aus PET verschäumt Gruppe D) Isolierschicht aus EPA 6/6 (PA 6/6 verschäumt) Gruppe E) Isolierschicht aus PET verschäumt Gruppe F) Isolierschicht aus EPP (PP verschäumt).
Boiler aus Kunststoff, wie im Patentanspruch 1 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Halbmäntel (2a, 2b) einen Anteil an Glasfasern von mindestens 30% enthält.
Boiler aus Kunststoff, wie im Patentanspruch 1 beschrieben, der sich dadurch auszeichnet, dass die beiden Halbmäntel (2a, 2b) während ihres Gebrauchs einem Druck von ca. 8 bar und Temperaturen von bis zu 100 Grad Celsius ausgesetzt sind und die genannten Halbmäntel einem Druck von bis zu 16 bar standhalten können und aus einem Material bestehen, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die ein Gemisch aus PPE und PS, durch Glasfasern verstärkt, ein Gemisch aus PPE und PA 6/6 durch Glasfasern verstärkt, ein Gemisch aus PPE und PBT durch Glasfasern verstärkt, PA 6/6 durch Glasfasern verstärkt, enthält
Boiler aus Kunststoff, wie in den Patentansprüchen 1 bis 4 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Glasfasern mindestens 30% beträgt.