DE69925868T2

DE69925868T2 - Verbindungsrohr für heizwasser- und /oder klimasysteme und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69925868T2
Application number: DE69925868T
Authority: DE
Inventors: Angelo Pressi
Original assignee: STICKLETON TRADING Ltd
Current assignee: STICKLETON TRADING Ltd
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: WO2000043705A1; AU3533599A; ITMI990123A1; DE69925868D1; IT1307640B1; EP1144898B1; EP1144898A1; ATE298060T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsrohr für Heizwasser- und/oder Klimasysteme.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Rohres.
Bekannterweise müssen nach den Hauptanforderungen an für in Heizsystemen zu benutzende Bauteile gemäß den neuesten technischen Standards diese Bauteile Abdichtungseigenschaften gegenüber Sauerstoff aufweisen, wodurch das Heizsystem vor unerwünschter Oxydation geschützt wird.
Es ist außerdem auch bekannt, dass das in den oben erwähnten Anwendungen benutzte Rohr sehr gute Festigkeits- – und Flexibilitätseigenschaften haben muss.
In diesem Zusammenhang sollte hervorgehoben werden, dass gegenwärtig kein die obigen Eigenschaften und/oder ein gutes Qualitäts- – Preisverhältnis aufweisendes Gummirohr verfügbar ist.
Das Dokument US-A-4 633 912 offenbart einen Schlauch, umfassend: (1) einen Polyamidkern; (2) eine elastomere Friktionsschicht umfassend: eine Polymerbasis ausgewählt aus:
EPDMs, Copolymeren aus Butadien, Polychloropren, Polybutadien, Polyisopren oder Mischungen daraus, (b) eine Calciumionenquelle ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Calciumstearat, Calciumalkoxide mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Calciumhydroxid, Calciumoxid und Calciumkarbonat, (c) ein auf Resorcin oder Phenol basierendes Adhäsivsystem, und (d) ein Peroxid- oder Schwefelhärter; der auf die äußere Oberfläche der Kerns aufgebracht und direkt auf ihr nach der Härtung haftet; (3) eine erste Schicht von um die elastomere Friktionsschicht gespannter Verstärkungsfäden; (4) eine Adhäsiv-/Grenz-/Friktionsschicht umfassend eine Bindung, die aus natürlichen und synthetischen Elastomeren und Copolymeren aus Ethylen- und Akrylsäure ausgewählt wird; (5) eine zweite Schicht von um die Adhäsiv-/Grenz-/Friktionsschicht gespannter Verstärkungsfäden; und (6) eine Halo-Butyl-Gummiabdeckung, bei der der Halo-Butyl-Gummi ein Bis-Dienophil als Vernetzungsmittel enthält.
Das Dokument US-A-4330017 offenbart ein Verbundrohr in dem eine innere Schicht durch Extrusion und ein Außenrohr durch Extrusion gebildet werden, so dass ein erstes Rohr eng sehr genau abgedeckt wird. Dieses Dokument offenbart nicht bzw. bemüht sich nicht darum, ein EPDM-Rohrelement kovalent mit einem Halo-Butyl-Rohrelement zu binden. Außerdem offenbart bzw. bemüht sich dieses Dokument nicht darum, erste und zweite Schritte zum Überziehen mit einem geflochtenen Wollmaterial und einem geflochtenen metallischen Material auf den Rohrelementen auszuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, solch ein Verbindungsrohr für thermohydraulische Systeme zur Verfügung zu stellen, das mit guten physikalisch-mechanischen und Alterungseigenschaften eines EPDM-Rohrs, ebenso wie mit den chemischen Kennzeichen eines aus Halo-Butyl-Material herge stellten Rohrs versehen ist.
Im Rahmen des oben erwähnten Ziels ist es ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung, solch ein Rohr zur Verfügung zu stellen, dass sowohl die Eigenschaften der EPDM-Gummirohre als auch die der aus Halo-Butyl-Material hergestellten Rohre hat, insbesondere was ihre Gasdichtigkeit angeht.
Das obige Ziel und die obigen Gegenstände ebenso wie auch andere Gegenstände werden durch die vorliegende Erfindung realisiert, indem ein Rohr und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 1 bzw. 9 zur Verfügung gestellt werden.
Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile in Bezug auf den Stand der Technik.
Das Rohr der Erfindung stellt sehr gute Dichtigkeitseigenschaften gegenüber Sauerstoff zur Verfügung, wodurch das System vor unerwünschter Oxydation geschützt wird.
Außerdem behält das erfindungsgemäße Rohr alle physikalischen und mechanischen Eigenschaften von flexiblen Gummirohren.
So kann das erfindungsgemäße Rohr von einem einzigen extrudierten, einen metallischen Überzug aufweisendes Rohrelement aufgenommen werden, das einfach in thermohydraulischen, Heiz-, Klima- und ähnlichen Systemen installiert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Kennzeichen werden offenkundiger unter Zuhilfenahme der folgenden Offenbarung, die mit Hilfe eines illustrativen aber nicht begrenzenden Beispiels unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen angegeben wird, wobei:
Die 1 eine Seitenansicht eines spezifisch für thermohyd raulische Systeme bestimmten erfindungsgemäßen Rohrs ist;
Die 2 eine weitere Seitenansicht eines Details des erfindungsgemäßen Rohrs ist, welche deutlich die innere Konstruktion des besagten Rohrs gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung zeigt;
Die 3 eine weitere Seitenansicht eines weiteren Details des erfindungsgemäßen Rohrs ist, welche deutlich die innere Konstruktion des besagten Rohrs gemäß einer modifizierten Ausbildungsform der Erfindung zeigt; und
Die 4 eine weitere Seitenansicht eines weiteren Details des erfindungsgemäßen Rohrs ist, welche deutlich die Bindung der zwei elastomeren röhrenförmigen Schichten des besagten Rohrs zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der folgenden Offenbarung wird sich auf einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezogen, welche mit Hilfe eines nicht begrenzenden Beispiels zahlreicher möglicher Variationen illustriert worden ist.
Die 1 zeigt das spezifisch für eine Anwendung in thermohydraulischen Systemen, wie z.B. Heiz- und Klimasysteme, erfindungsgemäß konzipierte Rohr, das allgemein durch die Bezugsnummer 1 angegeben ist und an seinen Endteilen mit Rohranschlusstücken 6 und 7 versehen ist.
Das Rohr 1 umfasst, wie gezeigt, eine äußere Flechtüberzugsschicht 2, die aus einem rostfreien Stahlmaterial hergestellt ist, um innerhalb der besagten äußeren Schicht eine innere Flechtüberzugsschicht 3, die aus einem vorher zur Verfügung gestellten Wollmaterial hergestellt ist.
Innerhalb der besagten Flechtüberzugsschicht 3, umfasst das Rohr 1 eine erste und eine zweite röhrenförmige Schicht, die jeweils durch die Bezugszahlen 4 und 5 angegeben sind.
Spezifischer gesagt, ist die erste röhrenförmige Schicht 4 aus einem halogenierten thermopolymerischen EPDM-Material hergestellt, während die zweite röhrenförmige Schicht 5 aus einem Halo-Butyl-Elastomerverbundmaterial hergestellt ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die aus einem halogenierten thermopolymerischen EPDM-Material hergestellte erste röhrenförmige Schicht 4 innerhalb der zweiten aus Halo-Butyl-Elastomerverbundmaterial hergestellten röhrenförmigen Schicht 5 angeordnet.
Nach einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erste röhrenförmige Schicht 4 außerhalb der zweiten röhrenförmigen Schicht 5 angeordnet.
Insbesondere weist die erste röhrenförmige Schicht folgende indikative Zusammensetzung auf: 29,5% Elastomermaterial, 16% Weichmacher, 34% Ruß, 19% Füllstoffe und 1,5% Vernetzungs- oder Aushärtungsmittel.
Diese Schicht weist eine sehr gute Härte, Bruch-, Dehnungs-, und Abnutzungseigenschaften, Druckverformung, Alterung gegenüber atmosphärischen Stoffen, Widerstandsfähigkeit gegenüber kaltem und warmem Wasser, ebenso wie Widerstandseigenschaften gegenüber gelösten Basen und Säuren auf.
Die zweite elastomere röhrenförmige Schicht 5 weist folgende indikative Zusammensetzung auf: 43% Elastomermaterial, 18% Weichmacher, 23% Russ, 14,5% Füllstoffe und 1,5% Vernetzungs- oder Aushärtungsmittel.
Außerdem umfasst die besagte zweite Elastomerschicht 5 außerdem mindestens 1% Brom.
Die zweite Schicht ist, wie bereits dargelegt, ein Halo-Butyl -Elastomer-Verbundmaterial, das dem Rohr sehr gute Dichtigkeitseigenschaften gegenüber Sauerstoff verleiht.
In diesem Zusammenhang sollte es offenkundig sein, dass die beiden zur Bildung des Rohrs benutzten Materialien keine Flammen- und Feuerschutzstoffe enthalten.
Eine perfekte Bindung der beiden Schichten wird durch eine kovalente chemische Bindung erhalten, die mit der Brom(Br)-Komponente gebildet wird, die sowohl in der ersten als auch in der zweiten röhrenförmigen Schicht 4 und 5 vorliegt.
So ist das Rohr sehr homogen und frei von jedem Bindungsfehler zwischen den beiden Schichten wodurch Lufttaschen erzeugt werden könnten.
Außerdem verleiht die Beschichtung AISI 304 rostfreien Stahls dem Rohr sehr gute Abrasions- und hydraulische Druckfestigkeitseigenschaften ebenso wie eine sehr gute Flexibilität.
Das erfindungsgemäße Rohr 1 kann in Abhängigkeit von den gegenseitigen Lagen der beiden röhrenförmigen Schichten 4 und 5, die jeweils auf der Außenseite der anderen oder auf der Innenseite der anderen angeordnet sein können, entsprechend den beiden Variationen des folgenden Herstellungsverfahrens hergestellt werden.
Für den Fall, dass die erste röhrenförmige Schicht innerhalb der zweiten röhrenförmigen Schicht 5 angeordnet ist, wie es auf der 4 gezeigt ist, umfasst das Verfahren die folgenden Arbeitsschritte.
Die halogenierte EMDM-Mischung wird extrudiert, um die am meisten innen liegende röhrenförmige Schicht zur Verfügung zu stellen, welche durch die Bezugsnummer 4 auf der 4 angegeben ist.
Mit Hilfe eines Zugvorgangs unter kontrollierten Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen wird die röhrenförmige Schicht 4 in eine Anordnung mit jeglicher mechanischen Eigenschaft überführt.
Ein Förderband transportiert das extrudierte Material unter kontrollierte Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen durch einen Aushärtungs- oder Vernetzungsofen vom Typ „schmelzflüssiges Salz", wodurch es dem Elastomermaterial ermöglicht wird, korrekt auszuhärten und dem ausgehärteten Produkt die oben offenbarten mechanischen Eigenschaften zu verleihen.
Das extrudierte Material wird dann zu einem Aushärtungs- und Waschbottich bzw. -Tank weitergereicht.
Die Größeneigenschaften des hergestellten Artikels werden kontinuierlich von einer Laserüberwachungsvorrichtung überwacht, welche das Verfahren innerhalb jeglichen geeigneten Rückkopplungskreises kontrolliert.
Dann wird das Rohr aufgerollt, um Rollen mit geeigneter Größe zu bilden und wird dann zu den nächsten Verarbeitungsschritten weitergereicht.
Dann wird von einer folgenden Ziehausrüstung, die unter kontrollierten Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen funktioniert, ein Schritt mit konzentrischer Extrusion der Mischung des Rohrs 1 ausgeführt, wodurch das Rohr 1 einschließlich der beiden röhrenförmigen Schichten 4 und 5 zur Verfügung gestellt wird.
Dank der in dem Herstellungsverfahren benutzten spezifisch konzipierten Temperatur-, Druck- und chemischen Bindungsbedingungen werden die beiden Schichten perfekt aneinander gebunden.
Anschließend an eine Adhäsionsschutzbehandlung wird das Rohr in Rollen verpackt und an anschließend mögliche Verarbeitungsschritte weitergegeben.
Insbesondere wird die erste Beschichtung durch Flechten eines Wollmaterials 3 ausgeführt, wobei die Anzahl, der Durchmesser und die Zugspannung der Fäden ebenso wie der Flechtwinkel und die Flechtsteigung kontrolliert werden.
Das so beschichtete Rohr wird dann in einem Autoklaven unter kontrollierten Temperatur- und Zeitbedingungen ausgehärtet.
In einem folgenden Verarbeitungsschritt des Verfahrens wird das Rohr mit einem metallischen Geflecht 2 beschichtet, wobei rostfreie Stahlfäden- oder Drähte benutzt, und die Anzahl, der Durchmesser und die Zugspannung der Drähte ebenso wie der Flechtwinkel und die Flechtsteigung kontrolliert werden.
Bei einem letzten Verarbeitungsschritt werden Schneidevorgänge durchgeführt und Anschlüsse werden zusammengebaut, um es dem gebildeten Rohr 1 zu ermöglichen, einfacher in dem für seine Anwendungen zur Verfügung gestellten System installiert werden zu können.
Im Gegensatz dazu werden für den Fall bei dem die erste röhrenförmige EPDM-Schicht 4 außerhalb der zweiten röhrenförmigen Elastomerschicht 5 angeordnet wird, wie es auf der 2 gezeigt wird, die Arbeitsschritte folgende sein:
Die beiden Elastomermaterialien von einer Extrudierdüse unter kontrollierten Temperatur- und Geschwindigkeits- oder Ratenbedingungen koextrudiert, wobei ein Rohr 1 zur Verfügung gestellt wird, das jede gewünschte Größe aufweist.
So wird das Rohr gleichzeitig mit einer inneren aus dem Halo-Butyl-Polymermaterial gebildeten Schicht und einer äußeren aus dem halogenierten EPDM-Material gebildeten Schicht versehen.
Ein Förderband wird das extrudierte Rohr unter kontrollierten Temperatur- und Zeitbedingungen zu einem Aushärtungsofen transportieren, bevorzugt ein Umluftofen, wodurch ein ausgehär tetes, die oben offenbarten gewünschten physikalisch-mechanischen Eigenschaften aufweisendes Rohr zur Verfügung gestellt wird.
Das extrudierte Rohr wird dann an eine Abkühlungsbottich bzw. -tank weitergereicht.
Bei diesem Vorgang wird die Größe des Rohres kontinuierlich mit Hilfe jeglicher Überwachungsvorrichtung, wie z.B. einer Laserüberwachungsvorrichtung überwacht, die innerhalb jeglichen Rückkopplungskreises arbeiten kann.
Dann wird das Rohr 1 in Rollen verpackt und an mögliche folgende Verarbeitungsschritte weitergereicht.
Bei einem folgenden Verarbeitungsschritt des Verfahrens wird das Rohr mit einem metallischen aus rostfreien Stahlfäden hergestelltes Geflecht 2 versehen, wobei die Anzahl, der Durchmesser und die Zugspannung der Drähte ebenso wie der Flechtwinkel und der Flechtschritt kontrolliert werden.
Bei einem letzten Verarbeitungsschritt wird das Rohr auf jede gewünschte Länge abgeschnitten, und Anschlüsse 6 und 7 werden zusammengesetzt um das fertig gestellte Rohr leicht installieren zu können.
Aus der obigen Offenbarung sollte es offenkundig sein, dass die Erfindung vollständig das beabsichtigte Ziel und die beabsichtigten Gegenstände realisiert.

Claims

Verbindungsrohr (1) für Heizwasser- und/oder Klimasysteme von einem Typ mit einer oder mehreren Flechtüberzugsschichten (2, 3), wobei im Inneren der Flechtüberzugsschichten (2, 3) eine erste und eine zweite röhrenförmige Schicht (4, 5) angeordnet ist, wobei die erste röhrenförmige Schicht (4) aus einem halogenierten thermopolymerischen EPDM-Material und die zweite röhrenförmige Schicht (5) aus einem Halo-Butyl-Elastomer-Verbundmaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (4) und die zweite (5) röhrenförmige Schicht durch eine kovalente chemische Bindung miteinander verbunden sind, wodurch ein Verbindungsrohr ohne Bindungsausfälle zwischen der ersten und der zweiten röhrenförmigen Schicht, die zu Lufttaschen führen könnten, entsteht.
Verbindungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste röhrenförmige Schicht (4) im Inneren der zweiten röhrenförmigen Schicht (5) angeordnet ist und an die zweite röhrenförmige Schicht (5) angrenzt.
Verbindungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste röhrenförmige Schicht (4) außerhalb der zweiten röhrenförmigen Schicht (5) angeordnet ist und an die zweite röhrenförmige Schicht (5) angrenzt.
Verbindungsrohr nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die erste röhrenförmige Schicht (4) folgende Zusammensetzung hat: 29,5% Elastomermaterial, 16% Weichmacher, 34% Ruß, 19% Füllstoffe und 1,5% Vernetzer.
Verbindungsrohr nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite röhrenförmige Schicht (5) folgende Zusammensetzung hat: 43% Elastomermaterial, 18% Weichmacher, 23% Ruß, 14,5% mineralische Füllstoffe und 1,5% Vernetzer.
Verbindungsrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite röhrenförmige Schicht (5) des Weiteren wenigstens 1% Brom umfasst.
Verbindungsrohr nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Rohr (1) des Weiteren – außerhalb der röhrenförmigen Schichten – eine erste Flechtschicht aus geflochtenem Baumwollmaterial umfasst.
Verbindungsrohr nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) des Weiteren – außerhalb der röhrenförmigen Schichten (4, 5) – eine zweite Flechtüberzugsschicht (6) aus einem geflochtenen metallischen Material umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsrohres für Heizwasser- und/oder Klimasysteme nach Anspruch 1, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es wenigstens die folgenden Schritte umfasst: Extrudieren einer halogenierten EPDM-Mischung zu einem röhrenförmigen EPDM-Extrusionselement, Aushärten des röhrenförmigen EPDM-Extrusionselements, Abkühlen und Waschen des EPDM-Extrusionselements in einem Bottich und konzentrisches Extrudieren – direkt gegen das EPDM-Extrusionsprodukt – einer HabButyl-Mischung zu einer Baugruppe aus einem röhrenförmigen EPDM-Element und einem röhrenförmigen Halo-Butyl-Element, wobei das röhrenförmige EPDM-Element und das röhrenförmige Halo-Butyl-Element kovalent miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren des Weiteren einen ersten und einen zweiten Flechtschritt umfasst, bei denen ein Baumwollmaterial bzw. ein Metallmaterial auf die kovalent verbundene Baugruppe aus röhrenförmigen Elementen geflochten wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Extrudierens der halogenierten EPDM-Mischung die Verwendung eines Extrusionswerkzeugs vorsieht, das unter kontrollierten Temperatur- und Ratenbedingungen arbeitet, um eine innere röhrenförmige Schicht mit festgelegten mechanischen Abmessungen herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des konzentrischen Extrudierens der Halo-Butyl-Mischung auf dem röhrenförmigen Element aus halogenierten EPDM-Material mittels einer weiteren Extrusionswerkzeug-Operation unter kontrollierten Temperatur- und Ratenbedingungen ausgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aushärtens in schmelzflüssigen Salzen und unter temperatur- und zeitgesteuerten Bedingungen ausgeführt wird, damit sich das Elastomermaterial richtig vernetzen kann.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst: Koextrudieren zweier Elastomermaterialien, und zwar eines halogenierten EPDM-Materials und eines Halo-Butyl-Materials, zur Herstellung eines ersten inneren röhrenförmigen Elements aus einem Halo-Butyl-Material und eines zweiten, angrenzenden äußeren röhrenförmigen Elements aus einem halogenierten EPDM-Material; Aushärten der so erhaltenen Baugruppe aus röhrenförmigen Elementen in einem Luftofen unter kontrollierten Temperatur- und Zeitbedingungen, so dass das Elastomermaterial aushärten kann; Abkühlen des Extrusionsprodukts in einem Abkühlungsbottich; und Ausführen eines ersten und eines zweiten Flechtschrittes an dem Extrusionsprodukt, mit denen eine Baumwollmaterialschicht bzw. ein angrenzendes Metallmaterial aufgeflochten werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Koextrusionsschritt mit einem Extrusionswerkzeug ausgeführt wird, das unter kontrollierten Temperatur- und Ratenbedingungen arbeitet, um ein extrudiertes Rohr mit jeglichen festgelegten mechanischen Abmessungen herzustellen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem oder mehreren der Schritte die Größe des Rohres kontinuierlich mit einer Laserüberwachungsvorrichtung, die innerhalb eines Rückkopplungskreises arbeitet, überwacht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem oder mehreren der Flechtüberzugsschritte die Anzahl, der Durchmesser und die Zugspannung der Flechtfäden und/oder -drähte sowie der Flechtwinkel und die Flechtsteigung kontinuierlich überwacht werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet dass im Anschluss an den ersten Flechtüberzugsschritt das Rohr in einem Autoklaven unter kontrollierten Temperatur- und Zeitbedingungen ausgehärtet wird.