EP1973673A1 - Verfahren zum gleichmässigen auftragen einer beschichtung auf einer rohrförmigen wandung - Google Patents

Verfahren zum gleichmässigen auftragen einer beschichtung auf einer rohrförmigen wandung

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EP1973673A1
EP1973673A1 EP07702624A EP07702624A EP1973673A1 EP 1973673 A1 EP1973673 A1 EP 1973673A1 EP 07702624 A EP07702624 A EP 07702624A EP 07702624 A EP07702624 A EP 07702624A EP 1973673 A1 EP1973673 A1 EP 1973673A1
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EP
European Patent Office
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coating
tubular wall
channel
materials
coating device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07702624A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Lochte Wilfried
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of EP1973673A1 publication Critical patent/EP1973673A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y10T428/1359—Three or more layers [continuous layer]

Definitions

  • the invention relates to a method for the uniform application of a coating of reactive coating materials, preferably polyurethane components, on tubular walls and a coating device and a composite tube produced with the coating device.
  • a coating of reactive coating materials preferably polyurethane components
  • the composite pipes produced by the process may consist of an inner metal pipe, for example steel pipe, or of a GRP, PE or polyolefin pipe, onto which polyurethane is applied for bonding to further outer layers.
  • the polyurethane is said to be permanently elastic and compressible and is used to thermally insulate the tubular wall.
  • the outer layer may additionally be wrapped with a particularly thin aluminum foil.
  • the aluminum foil in this case represents a barrier for the substances diffusing through the PE.
  • Pipes designed in this way are used, for example, for supply lines, in particular district heating pipes.
  • the PE pipes are produced in a working process, for example by extruding and wound in large lengths on drums.
  • thermally insulated conduit and a method for its preparation is known. It is a longitudinally welded pipe having an inner and outer tube and arranged between the inner and outer tube heat insulating layer of foamed plastic.
  • the method used here is quite complicated and expensive.
  • EP 0 567 667 A1 discloses an extruded plastic-metal composite pipe for installation purposes which has a plastic outer layer and a reinforcing layer between the plastic inner pipe and the outer layer.
  • DE 195 07 224 A1 also discloses a method and a device for producing a multi-layer plastic composite tube in which the edges of the metal foil overlap and the foil layers lying metallically on one another in the overlapping region are welded by means of electrode irradiation.
  • the present invention has for its object to provide a method and a coating device with a uniform coating of tubular walls is possible and show a composite tube, which has the required conditions of a uniform outer coating for further processing.
  • the tubular wall is fed continuously into a coating device into which coating materials are fed to at least one dead volume-free distribution channel, which opens towards the tubular wall and merges into a coating channel in the transport direction, the coating materials entering the coating channel Flow into the distribution channel and pass from this on the surface of the tubular wall and until solidification in be kept in a narrow space.
  • the tubular wall which is to be provided with the coating is fed continuously to the coating apparatus, at the same time the coating materials are supplied via at least one dead volume-free distribution channel, which opens towards the tubular wall and merges into a coating channel in the transport direction. It is important that the coating materials flow dead volume-free into the distribution channel. Under dead volume is understood to mean a volume in which no vortex and no stoppages of volume elements occur to ensure that no residual materials adhere to the walls and optionally curing. Therefore, the flow profile should be as progressive as possible, that is, the flow rate during the transport of the reactants, at least consistent, should be better continuous, increasing.
  • the distribution channel in the form of an annular groove is constructed so that, taking into account the expansion upon reaction of the reactants, the annular groove first in the passage opening for the tubular wall to be coated expands and then in a defined gap-shaped coating channel, which is slightly larger than the tubular wall, passes.
  • the coating channel tapers slightly conically in the transport direction of the tubular wall, wherein at the same time a partial curing of the polyurethane mixture takes place within the conically tapered coating channel.
  • a coating takes place on the outside of the tubular wall.
  • a release agent in the coating channel is fed.
  • the coating materials used are preferably monomeric materials which are mixed with one another immediately before being fed into the distribution channel or in the distribution channel. This ensures that premature curing is prevented and thus blockage of the annular groove or the coating channel occurs.
  • the coating materials are fixed on the tubular wall during the coating process over a longer period, which is determined by the length of the coating channel and the transport speed of the tubular wall.
  • the peculiarity of the indicated production method is that the coating materials are fixed during the coating process over a longer period on the tubular wall, which is done for example by the cylindrical or in particular the conical taper of the coating channel. As far as a cylindrical coating channel is used, fixing also takes place on the tubular wall in order to harden the reactive coating materials in the available space.
  • foaming materials the gap between the coating device and the tubular wall is completely filled due to gas formation and expansion.
  • the period of time for coating is predetermined by the transport speed of the tubular wall and the length of the coating device with coating channel to ensure that with the exit of the tubular wall from the coating device, the curing of the coating materials has progressed so far that a further change in volume no longer takes place.
  • the coating material flexible and sham materials having different bulk densities or non-foaming materials in filled or unfilled form can be used.
  • a filler for example, talc or a glass fiber in question, wherein the glass fiber additionally leads to the reinforcement and stiffening of the coating materials.
  • the coating materials (reactants) are in this case mixed with pressures of 50 to 200 bar counterflow principle outside of the coating apparatus in a metering and introduced at high pressure in the distribution channel, so that at the same time ensures that as possible no coating materials adhere to the surfaces and optionally a blockage can bring about to increase the life of the coating device.
  • the reaction rate and thus the setting of the coating materials is additionally influenced by cooling or heating.
  • the withdrawal speed of the tubular walls in the coating channel is matched to the discharge capacity of the metering machine and maintained approximately constant during the coating process, so that a slight suction is built up due to the passage of the tubular wall to be coated thickened the tapered caliber of the coating head, with it and pulls as a result of further coating material from the reaction chamber or annular groove.
  • a coordination of the flow rate as well as the profile of the distribution channel and the tapering caliber is to be carried out in individual cases for the different polyurethane mixtures.
  • Foaming cell-like or non-foaming noncellular coating materials are particularly suitable as coating materials.
  • the coating is carried out at a temperature of 35 to a maximum of 60 degrees, whereby particular care is taken to ensure that the polyurethane foam does not get too hot, thus for the special case of a subsequent coating with aluminum foil, which is placed around the pipe and thus creates a longitudinal seam Aluminum does not stretch too much.
  • a coating takes place in a layer thickness of 0.4 to 2 mm, preferably 0.6 to 1, 2 mm and is applied by the coating device according to the invention in the desired layer thickness with low tolerances.
  • a tempering liquid can be used during the coating process, which makes it possible, with appropriate reaction, to set the polyurethane mixture under cooling or to accelerate the setting process under heat as well. Decisive for the success of the process to be carried out is also the formation of the coating channel, which must be correspondingly large and long dimensioned.
  • the optionally wound up tubular wall is stretched and straightened.
  • the surface of the tubular wall can be activated, for example, in polyolefins by heat or sparking.
  • a coating device for carrying out the method, into which a tubular wall can be fed via an inlet opening and emerges from an outlet opening after coating and the coating materials flow into a distribution channel and from there into a coating channel, wherein the coating channel is formed by a slit-shaped Space between the surface of the tubular wall and the coating device is predetermined.
  • the coating device initially consists of an inlet opening in which the tubular wall is held centrically by positive locking and transported in the direction of the coating channel until it emerges from the outlet opening again.
  • the distribution channel consists of an inner annular groove, wherein the inner diameter widens from the annular groove in the transport direction of the tubular wall to the cross section of the coating channel. It is important to ensure that the cross section of the coating channel is adjusted on the output side to the desired thickness of the layer to be applied.
  • the to be applied Layer thickness can be given for this purpose, for example, by a constant cross-section or by a tapered in the direction of the outlet opening cross-section. This is preferably done by an exchangeable caliber which can be pressed into the outlet opening, pushed or screwed to determine the inside diameter of the cross section of the coating channel.
  • This has the advantage that tubular walls with different diameters and different layer thicknesses can be coated by simply replacing the respective caliber.
  • tubular walls are metal pipes, especially steel pipes or flexible plastic pipes, such as polyolefin or PE pipes in question. Metal pipes are processed here in existing lengths, while flexible plastic pipes are usually processed in a wound form.
  • the flexible tubes are supplied wound on bearing rollers, so that first a straightening and stretching of the tubular walls is necessary.
  • the surface can be activated by heat or by sparking before the tubular walls are passed through the coating device. By prior activation of the surface, a particularly good adhesion of the coating materials on the surface of the tubular walls, in particular the polyolefin tubes, is achieved.
  • the front end of the tubular wall is first centered by positive engagement in the coating device.
  • a centering is provided, which preferably consists of at least three offset by 120 ° arranged sliding guides.
  • the single slide consists for example of a screw with ball or roller and compression spring, the ball or roller rests against the tubular wall and holds them centrally in the coating device.
  • the caliber of a non-adhesive plastic for example Teflon or a material, for example pure nickel, consist whose adhesion is less than the cohesive force of the coating materials used, so as possible no buildup and thus a blockage of the Coating channels prevented or at least delayed.
  • the feed of a release agent or a film is provided.
  • a further supply for a release agent, or a film wherein the supply consists of a second supply channel, a branch channel and an inner trough-shaped depression in caliber.
  • a cooling and / or heating is provided coaxially to the coating channel in order to subsequently influence the reaction rate of the coating materials.
  • the possibility at the outlet opening to provide a channel for a bath with which also the reaction of the coating material can be influenced.
  • the coating device has a plurality, preferably three, circumferentially distributed feed channels for the distribution channel, so that the coating materials, for example polyurethane components, enter the distribution channel quickly and without dead volume.
  • the essential advantage of the coating apparatus and the method used is a very exact adherence to the predetermined layer thickness. This is necessary, for example, to overlap a longitudinally seamed aluminum foil. For larger layer thickness variations, this would, for example, lead to the fact that possibly the aluminum strip does not completely surround the tubular wall.
  • the aluminum foil after which it is glued on a permanently elastic polyurethane layer around the polyethylene tube, is structured. For this purpose, for example, a helical depression can be introduced around the tube, wherein the spacing of the grooves in the expansion direction of the tube is about 5 mm.
  • the grooves are in the heated state of Therefore, care must be taken to ensure that the temperature does not exceed certain values, because otherwise the depressions which are introduced into the layer structure are drawn back smooth by subsequent cooling due to temperature-induced shrinkage.
  • Further layers of the finished conduit follow, for example, a polyurethane foam layer several centimeters thick and, in turn, a layer of, for example, black, corrugated polyethylene.
  • the individual coating materials can additionally be provided with a reinforcing material reinforcement, for example glass fabric or hard celluloses or non-cellulosic material.
  • a composite pipe produced by the method with the aid of the coating device consists of a tube core made of metal or plastic, for example polyolefin, preferably polyethylene, wherein polyurethane is applied for bonding with further layers, in particular the outer layer, which is permanently elastic and compressible in a special version can be wrapped with a thin aluminum foil.
  • the composite pipe formed in this way can be further structured after bonding the aluminum foil to the polyurethane layer, preferably with a helical depression, wherein the spacing of the grooves in the expansion direction of the tubular wall is about 2 mm to 5 cm, preferably 5 mm to 1 cm.
  • a polymer foam layer several centimeters thick is applied to the aluminum foil, which is intended essentially for insulation. Subsequently, the application of a corrugated polyethylene layer on the polymer foam layer to prevent damage to the tubular wall.
  • FIG. 2 is a sectional top view of the coating apparatus according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a sectional side view of the coating device according to the invention according to Figure 1 with a tubular wall
  • Fig. 5 in a sectional side view of an inventive composite pipe in three detailed individual views and
  • Fig. 6 shows two different calibers for use with the coating device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a coating device 1 according to the invention which has an inlet opening 2 and an outlet opening 3.
  • a plurality of centering 4 are provided, which are circumferentially distributed, preferably offset by 120 °, respectively.
  • the centering device 4 consists of an adjusting screw 5 and a ball. 6 with compression spring 7.
  • a roller for the ball 6 can be used.
  • the inlet opening 2 is selected in terms of size so that different tubular walls can be supplied and held due to the adjustable centering device 4.
  • a caliber 11 is added on the opposite side of the inlet opening 2 .
  • the caliber 11 is designed replaceable and can be held for example by a press fit or a thread and determines the outer diameter of the coating by the inner diameter.
  • the coating device 1 In the middle of the coating device 1 there is an internal distribution channel 12, which is fed by a plurality of circumferentially distributed, preferably three feed channels 13. Via the feed channels 13, the reactive coating component is supplied.
  • the coating materials (reactants) are in this case mixed with pressures of 50 to 200 bar counterflow principle outside the coating apparatus 1 in a metering and introduced at high pressure in the distribution channel 12, so that it is simultaneously ensured that as possible no coating materials adhere to the surfaces and optionally can cause a blockage in order to increase the service life of the coating device 1.
  • By the geometry of the distribution channel and the intended pressure is ensured according to the invention that a dead volume free space is formed in which in particular no residues of the coating materials can adhere to the walls. This is ensured, for example, by the high pressure feed.
  • the coating channel 14 is formed with respect to the cross section through the inserted tubular wall and the inner diameter of the caliber 11.
  • the inner diameter is in this case selected so that the cross section is selected at least on the output side according to the layer thickness to be applied, wherein the inner diameter of the caliber 11 formed larger and larger, is as the inner diameter of the inlet opening 2.
  • the caliber 11 may have a constant inner diameter, so that there is a cylindrical cross-section over the entire distance.
  • the inner diameter of the caliber 11 tapers towards the exit side and thus an additional compression of the applied coating materials, for example in foam products, occurs.
  • the caliber 11 is designed to be interchangeable, so that different layer thicknesses can be applied with a coating device 1.
  • a second supply channel 17 is further provided for a release agent.
  • the feed channel 17 merges into a branch channel 18, which ends in a trough-shaped recess 19.
  • the recess 19 is provided on the inside of the caliber 11 and is located in the immediate vicinity of the distribution channel 12, thus the release agent is applied directly to the outer surface of the coating material and prevents adhesion to the inside of the caliber.
  • an externally applied tempering device 15 is provided in a further rotation, which, for example, enables cooling or heating of the coating device 1 and thus influences the hardening of the coating materials.
  • the tempering device is sealed by seals 8, 9 relative to the housing 16 of the coating device 1.
  • the length of the caliber 11 was chosen so that taking into account the transport speed of the tubular wall at the time of exit from the coating apparatus 1, a solidification of the coating materials has already occurred and thus the intended outer diameter of the tubular wall is maintained very precisely with a preselected layer thickness.
  • a wrapping of the tubular wall with an aluminum foil in the form of a longitudinal strip which is adapted to the diameter of the tubular wall with Be Mrs- material.
  • a spiral winding can take place.
  • the coating device 1 can also be seen from a sectional top view, with three centering passages 4 offset by 120 ° and three supply channels 13 offset by 120 °, which are in turn offset by 60 ° relative to the centering devices 4. are net.
  • the centering devices 4 consists of the already apparent from Figure 1 screw 5, a compression spring 7 and a voltage applied to the tubular wall ball 6, while the feed channel 13 tapers in the direction of the distribution channel 12 and is provided for pressing the coating materials.
  • the clear width of the coating device 1 is determined by the inserted on the exit side caliber 11, which is replaced according to the layer thickness to be selected.
  • the number of supply channels 13 and the centering devices 4 can be increased if necessary.
  • FIG. 2 shows by way of example only a first exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows the coating apparatus 1 already known from FIG. 1, in which a tubular wall 20, for example, a PE pipe rests. From this sectional side view of the coating channel 14 and the central storage of the tubular wall 20 can be seen very clearly.
  • the tubular walls 20, as far as they are made of plastic, are usually supplied in a wound-up form, so that beforehand a straightening and stretching of the tubular wall 20 is required before they are introduced into the coating device 1.
  • the recording and centering of the tubular wall 20 takes place in the coating device 1 through the centering 4, so that a uniform gap formation around the tubular wall 20 with a predetermined layer thickness corresponding to the selected caliber 11 is present.
  • the reactive coating materials are supplied via the feed channel 13 into the distribution channel 12 at a pressure of up to 200 bar and from there into the coating channel 14.
  • the length of the coating channel 14 is determined by the caliber 11 and determined so that, taking into account the transport speed Curing of the coating materials in the coating channel 14 already occurs and, when the tubular wall 20 leaves the outlet opening 3, the coating materials have hardened to such an extent that the predetermined layer thickness is maintained very precisely.
  • FIG. 4 shows, in a sectional plan view, the coating device 1 according to FIG. 3 with the tubular wall 20 inserted.
  • FIG. 5 shows a composite pipe 30 according to the invention, which is produced from a tubular wall 31.
  • the composite pipe 30 according to the invention is shown in Figures 5.1, 5.2 and 5.3 in several individual manufacturing steps.
  • To the tubular wall 31 is a polyurethane layer in a first step
  • the aluminum foil 32 coated with the coating device described and then takes place an envelope with an aluminum foil 33.
  • the aluminum foil Preferably, the aluminum foil
  • the aluminum layer 33 is applied in the form of a very thin layer which is shown somewhat thicker in order to better represent it.
  • the aluminum layer 33 has on its surface helical depressions 34, so that tearing of the aluminum foil 33 is prevented for further processing.
  • a polymer foam layer 35 which may be several centimeters thick, is applied around the aluminum foil 33.
  • a corrugated layer 36 preferably made of polyethylene, is wound up, which is intended to prevent damage to the composite pipe 30 as a protective layer.
  • FIG. 6 shows two partial figures 6.1. and 6.2 different embodiments of a caliber 40, 41, as it can be pressed or screwed in the coating device 1.
  • Both caliber 40, 41 show an axially symmetrical outer surface 42, 43, while the inner surface 44 is formed straight in the caliber 40 and the inner surface 45 in the caliber 41 has a conical shape.
  • the caliber 40, 41 can be used in exchange in the coating device in order to achieve a desired compression of the polyurethane layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen einer Beschichtung von reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyurethan- Komponenten, auf rohrförmigen Wandungen (20) sowie eine Beschichtungsvorrich- tung und ein hiermit hergestelltes Verbundrohr. Um eine gleichmäßige Schichtdicke aufzutragen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die kontinuierliche Zuführung der rohrförmigen Wandung (20) in eine Beschichtungsvorrichtung(1) erfolgt, in welcher Beschichtungsmaterialien zumindest einem Verteilungskanal zugeführt werden, der sich zur rohrförmigen Wandung (20) hin öffnet und in Transportrichtung in einen Beschichtungskanal (14) übergeht, wobei die Beschichtungsmaterialien totvolumenfrei in den Verteilungskanal (12) hineinfließen und von diesem auf die Oberfläche der rohrförmigen Wandung (20) gelangen und bis zur Erstarrung in einem eng begrenzten Raum gehalten werden. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass unter Berücksichtigung der Transportgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandung (20) und der Länge des Beschichtungskanals eine Aushärtung der Beschichtungsmaterialien vor dem Austritt der rohrförmigen Wandung (20) aus der Beschichtungsvorrichtung 1 eingetreten ist und somit eine sehr exakt eingehaltene Schichtdicke entsteht.

Description

Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen einer Beschichtung auf einer rohrförmigen Wandung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen einer Beschichtung von reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyurethan- Komponenten, auf rohrförmigen Wandungen sowie eine Beschichtungsvorrichtung und ein mit der Beschichtungsvorrichtung hergestelltes Verbundrohr.
Die nach dem Verfahren hergestellten Verbundrohre können aus einem inneren Metallrohr, zum Beispiel Stahlrohr, oder aus einem GFk-, PE- oder Polyolefin-Rohr bestehen, auf welches zum Verkleben mit weiteren äußeren Schichten Polyurethan aufgebracht wird. Das Polyurethan soll dabei dauerelastisch und komprimierbar sein und wird dazu verwendet, um die rohrförmige Wandung thermisch zu isolieren. In einer besonderen Ausführungsform zum Beispiel bei PE-Rohren kann die äußere Schicht zusätzlich mit einer besonders dünnen Aluminiumfolie umwickelt sein. Die Aluminiumfolie stellt hierbei eine Barriere für die durch das PE hindurch diffundierenden Stoffe dar. Derart gestaltete Rohre werden beispielweise für Versorgungsleitungen, insbesondere Fernwärmungsrohre, eingesetzt. Hierbei werden die PE-Rohre in einem Arbeitsprozess beispielweise durch extrudieren hergestellt und in großen Längen auf Trommeln aufgewickelt. Zur weiteren Verarbeitung, insbesondere zum Umwickeln mit Aluminiumfolie ist die vorherige Auftragung von Beschichtungsmaterialien, insbesondere von reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien notwendig, auf welche die Aluminiumfolie aufgeklebt werden kann. Erst danach werden weitere Isolierschichten aufgetragen. Damit ein Reißen der Aluminiumschicht nach dem Auftragen verhindert wird, ist es erforderlich, dass die reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien in einer exakt einzuhaltenden und vorgegebenen Dicke aufgetragen werden.
Nach einem bekannten Herstellungsverfahren erfolgt ein nachträgliches Auftragen der Beschichtung auf die rohrförmige Wandung durch Aufspritzen oder Aufstreichen. Hierdurch kann aber keine gleichmäßige Schichtdicke gewährleistet werden, die insbesondere bei PE-Rohren mit Aluminiumfolie erforderlich ist. Bei einer geringen Schichtdicke können ferner Luftblasen oder Unterbrechungen auftreten, die unerwünscht sind.
Aus der DE 33 07 865 A1 ist ein wärmeisoliertes Leitungsrohr und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Es handelt sich um ein längsnahtgeschweißtes Rohr, welches ein Innen- und Außenrohr aufweist und einer zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordneten Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumten Kunststoff. Das hierbei angewendete Verfahren ist jedoch recht aufwendig und kostenintensiv.
Aus der EP 0 567 667 A1 ist ein extrudiertes Kunststoff-Metall-Verbundrohr für Installationszwecke bekannt, welches eine Kunststoffaußenschicht und zwischen dem Kunststoffinnenrohr und der Außenschicht eine Verstärkungsschicht aufweist.
Aus der DE 195 07 224 A1 ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Mehrschicht-Kunststoffverbundrohres bekannt bei denen die Ränder der Metallfolie überlappen und die im Überlappungsbereich metallisch aufeinander liegenden Folienschichten mit Hilfe einer Elektrodenbestrahlung verschweißt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Beschichtungsvorrichtung aufzuzeigen mit dem eine gleichmäßige Beschichtung von rohrförmigen Wandungen möglich ist sowie ein Verbundrohr aufzuzeigen, welches die geforderten Bedingungen einer gleichmäßigen äußeren Beschichtung zur weiteren Bearbeitung aufweist.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Verfahrensaufgabe vorgesehen, dass die kontinuierliche Zuführung der rohrförmigen Wandung in eine Beschichtungsvorrichtung erfolgt, in welche Beschichtungsmaterialien zumindest einem totvolumenfreien Verteilungskanal zugeführt werden, der sich zur rohrförmigen Wandung hin öffnet und in Transportrichtung in einen Beschichtungskanal übergeht, wobei die Beschichtungsmaterialien in den Verteilungskanal hineinfließen und von diesem auf die Oberfläche der rohrförmigen Wandung gelangen und bis zur Verfestigung in einem eng begrenzten Raum gehalten werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Verfahrensansprüchen.
Die rohrförmige Wandung, die mit der Beschichtung versehen werden soll, wird der Beschichtungsvorrichtung kontinuierlich zugeführt, gleichzeitig werden die Beschich- tungsmaterialien über zumindest einen totvolumenfreien Verteilungskanal zugeführt, der sich zur rohrförmigen Wandung hin öffnet und in Transportrichtung in einen Beschichtungskanal übergeht. Hierbei ist es wichtig, dass die Beschichtungsmateria- lien totvolumenfrei in den Verteilungskanal hinein fließen. Unter totvolumenfrei wird ein Volumen verstanden, in dem keine Wirbel und auch keine Stillstände von Volumenelementen auftreten, damit sichergestellt ist, dass keine Restmaterialien an den Wänden haften bleiben und gegebenenfalls Aushärten. Daher sollte das Strömungsprofil möglichst progressive sein, dass heißt, dass die Strömungsgeschwindigkeit während des Transportes der Reaktanten, zumindest gleichbleibend, besser kontinuierlich, zunehmend sein sollte. Zu diesem Zweck ist der Verteilungskanal in Form einer Ringnut so aufgebaut, dass unter Berücksichtigung der Ausdehnung bei Reaktion der Reaktanten die Ringnut sich in Durchtrittsöffnung für die zu beschichtende rohrförmige Wandung zunächst aufweitet und anschließend in einen definierten spaltförmigen Beschichtungskanal, der geringfügig größer ausgebildet ist, als die rohrförmige Wandung, übergeht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Beschichtungskanal in Transportrichtung der rohrförmigen Wandung sich leicht konisch verjüngt, wobei gleichzeitig eine teilweise Aushärtung des Polyurethangemisches innerhalb des sich konisch verjüngenden Beschichtungska- nals erfolgt. Vorzugsweise erfolgt eine Beschichtung auf der Außenseite der rohrförmigen Wandung. Um eine Anhaftung der Beschichtungsmaterialien im Kaliber möglichst zu vermeiden, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass nach der Zuführung der Beschichtungsmaterialien ein Trennmittel in den Beschichtungskanal, vorzugsweise in geringem Abstand zum Verteilungskanal, eingespeist wird. Als Beschichtungsmaterialien werden vorzugsweise Monomermate- rialien eingesetzt, die unmittelbar vor Einspeisung in den Verteilungskanal oder im Verteilungskanal miteinander vermischt werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine frühzeitige Aushärtung verhindert wird und somit eine Verstopfung der Ringnut beziehungsweise des Beschichtungskanals eintritt. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtungsmaterialien während des Beschichtungsprozesses über einen längeren Zeitraum, welcher durch die Länge des Beschichtungskanals und die Transportgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandung bestimmt wird, auf der rohrförmigen Wandung fixiert werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine nachträgliche Volumenvergrößerung ausgeschlossen ist, wobei die Verarbeitung von nicht schäumenden und schäumenden Materialien möglich ist. Dadurch, dass beispielweise das Polyurethangemisch bei der Reaktion Gas entwickelt, entsteht ein Schaum, der durch das vorgegebene Spaltvolumen insbesondere durch einen konischen Auslauf komprimiert wird und aushärtet. Gleichzeitig erhöht sich beim Abbinden die Viskosität des Beschichtungs- materials, sodass eine gleichmäßige und vollständige Oberflächenbeschichtung stattfindet.
Die Besonderheit des aufgezeigten Herstellungsverfahrens besteht darin, dass die Beschichtungsmaterialien während des Beschichtungsprozess über einen längeren Zeitraum auf der rohrförmigen Wandung fixiert werden, was beispielweise durch die zylindrische oder insbesondere die konische Verjüngung des Beschichtungskanals erfolgt. Soweit ein zylindrischer Beschichtungskanal verwendet wird erfolgt ebenfalls ein Fixieren auf der rohrförmigen Wandung, damit die reaktiven Beschichtungsmaterialien in dem zur Verfügung stehenden Raum aushärten. Bei der Verwendung von schäumenden Materialien wird infolge der Gasbildung und Ausdehnung der Spalt zwischen der Beschichtungsvorrichtung und der rohrförmigen Wandung vollständig ausgefüllt. Der Zeitraum zur Beschichtung wird hierbei durch die Transportgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandung und die Länge der Beschichtungsvorrichtung mit Beschichtungskanal vorgegeben damit sichergestellt ist, dass mit dem Austritt der rohrförmigen Wandung aus der Beschichtungsvorrichtung die Aushärtung der Beschichtungsmaterialien insoweit fortgeschritten ist, dass eine weitere Volumenveränderung nicht mehr stattfindet. Als Beschichtungsmaterial können flexible und schämende Materialien mit unterschiedlicher Rohdichte oder nicht schäumende Materialien in gefüllter oder ungefüllter Form verwendet werden. Als Füllstoff kommt zum Beispiel Talkum oder eine Glasfaser infrage, wobei die Glasfaser zusätzlich zur Verstärkung und Aussteifung der Beschichtungsmaterialien führt. Die Beschichtungsmaterialien (Reaktanten) werden hierbei mit Drücken von 50 bis 200 Bar im Gegenstromprinzip außerhalb der Beschichtungsvorrichtung in einer Dosiermaschine vermischt und mit hohem Druck in den Verteilungskanal eingebracht, sodass gleichzeitig gewährleistet ist, dass möglichst keine Beschichtungsmaterialien an den Oberflächen haften bleiben und gegebenenfalls eine Verstopfung herbeiführen können, um die Standzeit der Beschichtungsvorrichtung zu erhöhen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Reaktionsgeschwindigkeit und damit die Abbindung der Beschichtungsmaterialien durch Kühlung oder Erwärmung zusätzlich beeinflusst wird. Während des gesamten Prozesses wird in dem Beschichtungskanal die Abzugsgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandungen auf die Austragsleistung der Dosiermaschine abgestimmt und während des Beschichtungsprozesses annähernd konstant aufrechterhalten wird, sodass aufgrund des Hindurchschiebens der zu beschichtenden rohrförmigen Wandung ein leichter Sog aufgebaut wird, der das Beschichtungsmaterial, welches sich in dem verjüngenden Kaliber des Beschichtungskopfes verdickt, mit sich zieht und infolge dessen weiteres Beschichtungsmaterial aus der Reaktionskammer beziehungsweise Ringnut zieht. Insofern ist für die unterschiedlichen Polyurethanmischungen eine Abstimmung der Durchflussgeschwindigkeit sowie das Profil des Verteilungskanals und des sich verjüngenden Kalibers im Einzelfall vorzunehmen. Als Beschichtungsmaterialien kommen hierbei insbesondere schäumende zellige oder nicht schäumende nicht zellige Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyadditionswerkstoffe infrage. Die Beschichtung wird bei einer Temperatur von 35 bis maximal 60 Grad durchgeführt, wobei insbesondere darauf geachtet wird, dass der Polyurethanschaum nicht zu heiß werden darf, damit für den Sonderfall einer anschließenden Beschichtung mit Aluminiumfolie, welche um das Rohr gelegt wird und somit eine Längsnaht entsteht, das Aluminium sich nicht zu stark ausdehnt.
Eine Beschichtung erfolgt in einer Schichtdicke von 0,4 bis 2 mm, vorzugsweise 0,6 bis 1 , 2 mm und wird durch die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung in der gewünschten Schichtdicke mit geringen Toleranzen aufgetragen. Zusätzlich kann während des Beschichtungsprozesses eine Temperierflüssigkeit eingesetzt werden, welche es ermöglicht bei entsprechender Reaktionsführung das Polyurethangemisch unter Kühlung abbinden zu lassen oder ebenso unter Hitze den Abbindungsprozess zu beschleunigen. Entscheidend für den Erfolg des durchzuführenden Verfahrens ist ferner die Ausbildung des Beschichtungskanals, welcher entsprechend groß und lang dimensioniert werden muss. Um die zentrische Führung der rohrförmigen Wandung zu verbessern wird die gegebenenfalls aufgewickelt angelieferte rohrförmige Wandung gereckt und begradigt. Zur Verbesserung der Oberflächenhaftung der Beschichtungsmaterialien kann die Oberfläche der rohrförmigen Wandung zum Beispiel bei Polyolefinen durch Hitze oder Funkenschlag aktiviert werden.
Erfindungsgemäß ist zur Durchführung des Verfahrens eine Beschichtungsvorrich- tung vorgesehen, in die eine rohrförmige Wandung über eine Eintrittsöffnung zuführbar ist und nach erfolgter Beschichtung aus einer Austrittsöffnung austritt und die Beschichtungsmaterialien in einen Verteilungskanal und von diesem in einen Beschichtungskanal einfließen, wobei der Beschichtungskanal durch einen spaltförmigen Raum zwischen der Oberfläche der rohrförmigen Wandung und der Beschichtungsvorrichtung vorgegeben ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Beschichtungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch den vorgegebenen Querschnitt des spaltförmigen Raumes, welcher den Beschichtungskanal bildet, wird der maximal zur Verfügung stehende Radius des Beschichtungsmaterials vorgegeben und infolge der zumindest teilweisen Aushärtung des Beschichtungsmaterials wird eine sehr genau eingehaltene Schichtdicke erzielt. Hierbei besteht die Beschichtungsvorrichtung zunächst aus einer Eintrittsöffnung, in der die rohrförmige Wandung durch Formschluss zentrisch gehalten und in Richtung auf den Beschichtungskanal transportiert wird, bis sie aus der Austrittsöffnung wieder austritt. Der Verteilungskanal besteht aus einer inneren Ringnut, wobei sich der Innendurchmesser ab der Ringsnut in Transportrichtung der rohrförmigen Wandung um den Querschnitt des Beschichtungskanals aufweitet. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Querschnitt des Beschichtungskanals ausgangsseitig an die gewünschte Dicke der aufzutragenden Schicht angepasst ist. Die aufzutragende Schichtdicke kann hierzu beispielweise durch einen gleichbleibenden Querschnitt oder durch einen konisch in Richtung auf die Austrittsöffnung zulaufenden Querschnitt vorgegeben werden. Dies geschieht vorzugsweise durch ein auswechselbares Kaliber, welches in der Austrittsöffnung einpressbar, einschiebbar oder einschraubbar gehalten ist, um die lichte Weite des Querschnitts des Beschichtungs- kanals zu bestimmen. Hierdurch besteht der Vorteil, dass rohrförmige Wandungen mit unterschiedlichen Durchmessern und unterschiedlichen Schichtdicken durch einfaches Auswechseln des jeweiligen Kalibers beschichtet werden können. Als rohrförmige Wandungen kommen Metallrohre, insbesondere Stahlrohre oder flexible Kunststoffrohre, beispielweise Polyolefin- oder PE-Rohre, infrage. Metallrohre werden hierbei in vorhandenen Längen verarbeitet, während flexible Kunststoffrohre in der Regel in aufgewickelter Form verarbeitet werden. Die flexiblen Rohre werden hierzu auf Lagerrollen aufgewickelt angeliefert, sodass zunächst eine Begradigung und Reckung der rohrförmigen Wandungen notwendig ist. Zudem kann durch Hitze oder durch Funkenschlag die Oberfläche aktiviert werden, bevor die rohrförmigen Wandungen durch die Beschichtungsvorrichtung hindurchgeführt werden. Durch die vorherige Aktivierung der Oberfläche wird eine besonders gute Haftung der Beschichtungsmaterialien auf der Oberfläche der rohrförmigen Wandungen, insbesondere der Polyolefin-Rohre, erreicht.
Das vordere Ende der rohrförmigen Wandung wird durch Formschluss zunächst in der Beschichtungsvorrichtung zentriert. Hierzu ist beispielweise eine Zentrierung vorgesehen, welche vorzugsweise aus mindestens drei um jeweils 120° versetzt angeordnete Gleitführungen besteht. Die einzelne Gleitführung besteht beispielweise aus einer Stellschraube mit Kugel oder Rolle und Druckfeder, wobei die Kugel oder Rolle an der rohrförmigen Wandung anliegt und diese zentrisch in der Beschichtungsvorrichtung hält.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kaliber aus einem nichthaftenden Kunststoff, zum Beispiel Teflon oder aus einem Material, zum Beispiel Reinnickel, bestehen, dessen Adhäsionskraft geringer als die Kohäsionskraft der verwendeten Beschichtungsmaterialien ist, damit möglichst keine Anhaftungen entstehen und somit eine Verstopfung des Beschichtungskanals verhindert oder zumindest verzögert wird. Zur weiteren Verringerung einer Anhaftung an dem verwendeten Kaliber ist die Einspeisung eines Trennmittels oder einer Folie vorgesehen. Hierzu befindet sich in Transportrichtung der rohrförmigen Wandung hinter dem Verteilungskanal eine weitere Zuführung für ein Trennmittel, beziehungsweise einer Folie, wobei die Zuführung aus einem zweiten Zuführungskanal, einem Stichkanal und einer innenliegenden muldenförmigen Vertiefung im Kaliber besteht. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass ein gleichbleibender Trennmittelfilm auf die verwendeten Beschichtungsmaterialien noch innerhalb des Kalibers aufgezogen wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass koaxial zu dem Beschichtungskanal eine Kühlung und/oder eine Heizung vorgesehen ist, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Beschichtungsmaterialien nachträglich zu beeinflussen. Ebenso besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit an der Austrittsöffnung einen Kanal für eine Temperierflüssigkeit vorzusehen mit der ebenfalls die Reaktion des Beschichtungsmaterials beeinflusst werden kann.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Beschichtungsvor- richtung mehrere, vorzugsweise drei umfangsverteilte Zuführungskanäle für den Verteilungskanal aufweist, damit die Beschichtungsmaterialien, zum Beispiel Polyurethon-Komponenten, schnell und totvolumenfrei in den Verteilungskanal gelangen.
Der wesentliche Vorteil der Beschichtungsvorrichtung und des angewendeten Verfahrens besteht in einer sehr exakten Einhaltung der vorgegebenen Schichtdicke. Dies ist beispielweise erforderlich um eine mit einer Längsnaht versehene Aluminiumfolie überlappend aufzutragen. Bei größeren Schichtdickenvariationen würde dies beispielweise dazu führen, dass möglicherweise die Aluminiumstreifen die rohrförmige Wandung nicht vollständig umschließt. Zusätzlich wird die Aluminiumfolie, nach dem sie auf einer dauerelastischen Polyurethanschicht um das Polyethylen- rohr geklebt ist, strukturiert. Hierzu kann beispielweise eine helikale Vertiefung um das Rohr eingebracht werden, wobei der Abstand der Rillen in Ausdehnungsrichtung des Rohres etwa 5 mm beträgt. Die Rillen werden im erwärmten Zustand der Aluminiumfolie und der Beschichtung eingebracht, daher muss darauf geachtet werden, dass die Temperatur bestimmte Werte nicht übersteigt, weil sonst die Vertiefungen die in den Schichtaufbau eingebracht werden bei anschließender Abkühlung durch temperaturbedingtes Schrumpfen wieder glatt gezogen werden. Weitere Schichten des fertigen Leitungsrohres folgen wie beispielweise eine mehrere zentimeterdicke Polyurethanschaumschicht und darüber wiederum eine Schicht aus zum Beispiel schwarzem, gewellten Polyethylen. Die einzelnen Beschichtungsmate- rialien können zusätzlich mit einer Armierung aus Verstärkungsmaterial, zum Beispiel Glasgewebe oder harten Zellulosen oder nicht Zellulosen Material versehen sein.
Ein nach dem Verfahren hergestelltes Verbundrohr mit Hilfe der Beschichtungsvor- richtung besteht aus einem Rohrkern aus Metall oder Kunststoff, zum Beispiel aus Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen, wobei zum Verkleben mit weiteren Schichten, insbesondere der äußeren Schicht Polyurethan aufgebracht ist, welches dauerelastisch und komprimierbar ausgebildet und bei einer Sonderausführung mit einer dünnen Aluminiumfolie umwickelt sein kann. Das derart ausgebildete Verbundrohr kann im Weiteren nach Verkleben der Aluminiumfolie auf der Polyurethanschicht strukturiert werden, vorzugsweise mit einer helikalen Vertiefung, wobei der Abstand der Rillen in Ausdehnungsrichtung der rohrförmigen Wandung ca. 2 mm bis 5 cm, vorzugsweise 5 mm bis 1 cm, beträgt. Durch diese Maßnahme wird ein Zerreißen der Aluminiumschicht infolge der Eigenbewegung des Verbundrohres weitestgehend ausgeschlossen. Im Weiteren wird auf die Aluminiumfolie eine mehrere zentimeterdicke Polymerschaumschicht aufgebracht, welche im Wesentlichen zur Isolierung gedacht ist. Auf der Polymerschaumschicht erfolgt anschließend die Aufbringung einer gewellten Polyethylenschicht um Beschädigungen der rohrförmigen Wandung zu verhindern.
Durch das aufgezeigte erfindungsgemäße Verfahren und die Beschichtungsvorrich- tung wird somit eine Möglichkeit aufgezeigt, eine rohrförmige Wandung mit einer dünnen und exakt einzuhaltenden Beschichtung zu versehen, damit in einem anschließenden Arbeitsprozess in einer Sonderausführung zum Beispiel eine Aluminiumfolie, welche in Streifenform vorliegt um das Rohr gelegt und mit den Beschichtungsmaterialien verklebt wird. Die Vorgaben einer sehr genau einzuhalten- den Schichtdicke werden in vorteilhafter weise durch die Beschichtungsvorrichtung mit äußerst geringen Toleranzen eingehalten. Hierdurch kann eine maschinelle Fertigung mit hoher Kapazität störungsfrei aufgebaut und somit eine kostengünstige Herstellung der Verbundrohre durchgeführt werden.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachstehend aufgeführten Figuren nochmals erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 in einer geschnittenen Seitenansicht die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung,
Fig. 2 in einer geschnittenen Draufsicht die Beschichtungsvorrichtung gemäß Figur 1 ,
Fig. 3 in einer geschnittenen Seitenansicht die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung gemäß Figur 1 mit rohrförmiger Wandung,
Fig. 4 eine geschnittene Draufsicht gemäß Figur 3,
Fig. 5 in einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Verbundrohr in drei detaillierten Einzelansichten und
Fig. 6 zwei unterschiedliche Kaliber zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung 1 , welche eine Eintrittsöffnung 2 und eine Austrittsöffnung 3 aufweist. Zur zentrischen Aufnahme einer nicht dargestellten rohrförmigen Wandung sind mehrere Zentrierungen 4 vorgesehen, die umfangsverteilt, vorzugsweise um jeweils 120° versetzt, angeordnet sind. Vorzugsweise werden mindestens drei Zentrierungsvorrichtungen 4 verwendet. Die Zentrierungsvorrichtung 4 besteht aus einer Stellschraube 5 und einer Kugel 6 mit Druckfeder 7. Alternative kann eine Rolle für die Kugel 6 verwendet werden. Somit liegt die Rolle oder Kugel 6 an der rohrförmigen Wandung an und zentriert diese in der Beschichtungsvorrichtung 1. Die Eintrittsöffnung 2 ist hierbei größenmäßig so gewählt, dass unterschiedliche rohrförmige Wandungen zugeführt und aufgrund der verstellbaren Zentrierungsvorrichtung 4 gehalten werden können. Auf der gegenüber liegenden Seite der Eintrittsöffnung 2 ist eine größere Eindrehung 10 vorhanden, in der ein Kaliber 11 aufgenommen ist. Das Kaliber 11 ist auswechselbar gestaltet und kann beispielweise durch einen Presssitz oder ein Gewinde gehalten werden und bestimmt den Außendurchmesser der Beschichtung durch den Innendurchmesser.
Mittig befindet sich in der Beschichtungsvorrichtung 1 ein innen liegender Verteilungskanal 12, welcher durch mehrere umfangsverteilte, vorzugsweise drei Zuführungskanäle 13 gespeist wird. Über die Zuführungskanäle 13 wird die reaktive Beschichtungskomponente zugeführt. Die Beschichtungsmaterialien (Reaktanten) werden hierbei mit Drücken von 50 bis 200 Bar im Gegenstromprinzip außerhalb der Beschichtungsvorrichtung 1 in einer Dosiermaschine vermischt und mit hohem Druck in den Verteilungskanal 12 eingebracht, sodass gleichzeitig gewährleistet ist, dass möglichst keine Beschichtungsmaterialien an den Oberflächen haften bleiben und gegebenenfalls eine Verstopfung herbeiführen können, um die Standzeit der Beschichtungsvorrichtung 1 zu erhöhen. Durch die Geometrie des Verteilungskanals und den vorgesehenen Druck wird erfindungsgemäß sichergestellt, dass ein totvolumenfreier Raum entsteht in dem insbesondere keine Rückstände der Beschichtungsmaterialien an den Wänden anhaften können. Dies wird beispielweise durch die hohe Druckzuführung gewährleistet. Der Beschichtungskanal 14 wird hinsichtlich des Querschnittes gebildet durch die einliegende rohrförmige Wandung und den Innendurchmesser des Kalibers 11. Der Innendurchmesser ist hierbei so gewählt worden, dass der Querschnitt zumindest ausgangsseitig entsprechend der aufzutragenden Schichtdicke gewählt wird, wobei der Innendurchmesser des Kalibers 11 immer größer ausgebildet, ist als der Innendurchmesser der Eintrittsöffnung 2. In einer ersten Ausführungsvariante kann das Kaliber 11 einen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweisen, sodass ein zylindrischer Querschnitt über die gesamte Wegstrecke vorliegt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass sich der Innendurchmesser des Kalibers 11 zur Austrittsseite hin verjüngt und somit eine zusätzliche Komprimierung der aufzutragenden Beschichtungsmaterialien, beispielweise bei Schaumprodukten, eintritt. Vorzugsweise ist hierbei das Kaliber 11 auswechselbar gestaltet, damit unterschiedliche Schichtdicken mit einer Beschich- tungsvorrichtung 1 aufgetragen werden können. Um eine Anhaftung von Beschichtungsmaterialien auf der Innenseite des Kalibers 11 zu vermeiden, ist ferner ein zweiter Zuführungskanal 17 für ein Trennmittel vorgesehen. Der Zuführungskanal 17 geht in einen Stichkanal 18 über, der in einer muldenförmigen Vertiefung 19 endet. Die Vertiefung 19 ist auf der Innenseite des Kalibers 11 vorgesehen und befindet sich in unmittelbarer Nähe des Verteilungskanals 12, somit wird das Trennmittel unmittelbar auf der Außenfläche des Beschichtungsmaterials aufgetragen und verhindert eine Anhaftung auf der Kaliberinnenseite.
Zur Beeinflussung der Reaktionsdauer und Aushärtung der Beschichtungsmaterialien ist im Weiteren in einer Ausdrehung eine außen anliegende Temperiereinrichtung 15 vorgesehen, welche beispielweise eine Kühlung oder Aufheizung der Beschichtungsvorrichtung 1 ermöglicht und somit die Aushärtung der Beschichtungsmaterialien beeinflusst. Die Temperiereinrichtung ist durch Dichtungen 8, 9 gegenüber dem Gehäuse 16 der Beschichtungsvorrichtung 1 abgedichtet. Die Länge des Kalibers 11 wurde so gewählt, dass unter Berücksichtigung der Transportgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandung zum Zeitpunkt des Austritts aus der Beschichtungsvorrichtung 1 bereits eine Erstarrung der Beschichtungsmaterialien eingetreten ist und somit der vorgesehene Außendurchmesser der rohrförmigen Wandung mit einer vorgewählten Schichtdicke sehr exakt eingehalten wird. Im Anschluss nach der Aufbringung der Beschichtungsmaterialien kann im Sonderfall eine Umwicklung der rohrförmigen Wandung mit einer Aluminiumfolie in Form eines Längsstreifen, der auf den Durchmesser der rohrförmigen Wandung mit Beschich- tungsmaterial angepasst ist. Alternative kann eine Spiralwicklung erfolgen.
Aus Figur 2 ist aus einer geschnittenen Draufsicht ebenfalls die Beschichtungsvorrichtung 1 ersichtlich, und zwar mit drei um jeweils 120° versetzte Zentrierungen 4 sowie drei um jeweils 120° versetzt angeordnete Zuführungskanäle 13, wobei diese wiederum gegenüber den Zentriervorrichtungen 4 um jeweils 60° versetzt angeord- net sind. Die Zentriervorrichtungen 4 besteht aus der bereits aus Figur 1 ersichtlichen Stellschraube 5, einer Druckfeder 7 und einer an der rohrförmigen Wandung anliegenden Kugel 6, während der Zuführungskanal 13 sich in Richtung auf den Verteilungskanal 12 verjüngt und zum Einpressen der Beschichtungsmaterialien vorgesehen ist. Die lichte Weite der Beschichtungsvorrichtung 1 wird durch das an der Austrittsseite eingeschobene Kaliber 11 bestimmt, welches entsprechend der zu wählenden Schichtdicke ausgewechselt wird. Die Anzahl der Zuführungskanäle 13 und die der Zentriervorrichtungen 4 kann im Bedarfsfall erhöht werden. Figur 2 zeigt beispielhaft nur ein erstes Ausführungsbeispiel.
Aus Figur 3 ist die bereits aus Figur 1 bekannte Beschichtungsvorrichtung 1 ersichtlich, in der eine rohrförmige Wandung 20 beispielweise ein PE-Rohr einliegt. Aus dieser geschnittenen Seitenansicht ist sehr deutlich der Beschichtungskanal 14 und die zentrische Lagerung der rohrförmigen Wandung 20 erkennbar. Die rohrförmigen Wandungen 20 werden soweit sie aus Kunststoff bestehen in der Regel in einer aufgewickelten Form angeliefert, sodass zuvor eine Begradigung und Reckung der rohrförmigen Wandung 20 erforderlich ist, bevor diese in die Beschichtungsvorrichtung 1 eingeführt werden. Die Aufnahme und Zentrierung der rohrförmigen Wandung 20 erfolgt in der Beschichtungsvorrichtung 1 durch die Zentrierung 4, sodass eine gleichmäßige Spaltbildung um die rohrförmigen Wandung 20 mit einer vorgegebenen Schichtdicke entsprechend dem gewählten Kaliber 11 vorliegt. Die reaktiven Beschichtungsmaterialien werden über den Zuführungskanal 13 in den Verteilungskanal 12 mit einem Druck von bis zu 200 Bar zugeführt und gelangen von diesem in den Beschichtungskanal 14. Die Länge des Beschichtungskanals 14 wird durch das Kaliber 11 vorgegeben und so bestimmt, dass unter Berücksichtigung der Transportgeschwindigkeit bereits eine Aushärtung der Beschichtungsmaterialien im Beschichtungskanal 14 eintritt und beim Austritt der rohrförmigen Wandung 20 aus der Austrittsöffnung 3 die Beschichtungsmaterialien insoweit ausgehärtet sind, dass die vorgegebene Schichtdicke sehr exakt eingehalten wird. Zusätzlich besteht die Möglichkeit durch Kühlung oder Erwärmung die Reaktionsfähigkeit der Beschichtungsmaterialien zu beeinflussen und durch die Zugabe eines Trennmittels über den Zuführungskanal 17 eine Anhaftung an der Innenwandung des Kalibers 11 zu vermeiden. Figur 4 zeigt in einer geschnittenen Draufsicht die Beschichtungsvorrichtung 1 gemäß Figur 3 mit einliegender rohrförmiger Wandung 20.
Figur 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbundrohr 30, welches aus einer rohrförmi- gen Wandung 31 hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Verbundrohr 30 wird in der Figur 5.1 , 5.2 und 5.3 in mehreren einzelnen Fertigungsschritten dargestellt. Um die rohrförmige Wandung 31 wird in einem ersten Arbeitsschritt eine Polyurethanschicht
32 mit der beschriebenen Beschichtungsvorrichtung aufgetragen und sodann erfolgt eine Umhüllung mit einer Aluminiumfolie 33. Vorzugsweise wird die Aluminiumfolie
33 in Form einer sehr dünnen Schicht aufgetragen die zeichnerisch etwas dicker dargestellt ist, um sie besser darstellen zu können. Die Aluminiumschicht 33 weist auf ihrer Oberfläche helikale Vertiefungen 34 auf, damit für die weitere Bearbeitung ein Einreißen der Aluminiumfolie 33 verhindert wird. Um die Aluminiumfolie 33 wird eine Polymerschaumschicht 35 aufgetragen, die mehrere Zentimeter Dicke aufweisen kann. Zum Abschluss wird eine gewellte Schicht 36, vorzugsweise aus Polyethylen, aufgewickelt, die als Schutzschicht Beschädigungen des Verbundrohrs 30 verhindern soll.
Figur 6 zeigt in zwei Teilfiguren 6.1. und 6.2 unterschiedliche Ausführungsformen eines Kalibers 40, 41 , wie es bei der Beschichtungsvorrichtung 1 eingepresst oder eingeschraubt werden kann. Beide Kaliber 40, 41 zeigen eine axialsymmetrische Außenfläche 42, 43, während die Innenfläche 44 bei dem Kaliber 40 gerade ausgebildet ist und die Innenfläche 45 bei dem Kaliber 41 eine konische Form aufweist. Je nach vorgesehenen Verwendungszweck können die Kaliber 40, 41 im Austausch in der Beschichtungsvorrichtung eingesetzt werden, um eine gewünschte Komprimierung der Polyurethanschicht zu erreichen. Bezugszeichenliste
1 Beschichtungsvorrichtung
2 Eintrittsöffnung
3 Austrittsöffnung
4 Zentrierung
5 Stellschraube
6 Kugel
7 Druckfeder
10 Eindrehung
11 Kaliber
12 Verteilungskanal
13 Zuführungskanal
14 Beschichtungskanal
15 Temperiereinrichtung
16 Gehäuse
17 Zuführungskanal
18 Stichkanal
19 Vertiefung
20 Rohrförmige Wandung
30 Verbundrohr
31 Wandung
32 Polyurethanschicht
33 Aluminiumfolie
34 Vertiefung
35 Polymerschaumschicht 6 Schicht 0 Kaliber 1 Kaliber 2 Außenfläche 3 Außenfläche 4 Innenfläche 5 Innenfläche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum gleichmäßigen Auftragen einer Beschichtung von reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyurethan Komponenten, auf rohrförmigen Wandungen (20),
gekennzeichnet durch
die kontinuierliche Zuführung der rohrförmigen Wandung (20) in eine Beschich- tungsvorrichtung (1), in welche Beschichtungsmaterialien zumindest einem totvolumenfreien Verteilungskanal (12) zugeführt werden, der sich zur rohrförmigen Wandung (20) hin öffnet und in Transportrichtung in einen Beschich- tungskanal (14) übergeht, wobei die Beschichtungsmaterialien in den Verteilungskanal (12) hineinfließen und von diesem auf die Oberfläche der rohrförmigen Wandung (20) gelangen und bis zur Verfestigung in einem eng begrenzten Raum gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung auf der Außenseite der rohrförmigen Wandung (20) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zuführung der Beschichtungsmaterialien ein Trennmittel in den Beschichtungskanal (14), vorzugsweise in geringem Abstand zum Verteilungskanal (12), eingespeist wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Monomermaterialien, unmittelbar vor Einspeisung in den Verteilungskanal (12) oder im Verteilungskanal (12) gemischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungsmaterialien während des Beschichtungsprozesses über einen längeren Zeitraum, welcher durch die Länge des Beschichtungskanals (14) und die Transportgeschwindigkeit der rohrförmigen Wandung (20) bestimmt wird, auf der rohrförmigen Wandung (20) fixiert werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer konischen Verjüngung des Beschichtungskanals (14) zumindest eine teilweise Aushärtung der Beschichtungsmaterialien, insbesondere eines zelligen Polyurethangemisches, stattfindet.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gas- und Materialvolumen durch einen konischen Auslauf des Be- schichtungskanals (14) komprimiert wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungsmaterialien mit Drücken von 50 bis 200 Bar im Gegen- stromprinzip außerhalb der Beschichtungsvorrichtung (1) in einer Dosiermaschine vermischt und mit hohem Druck in den Verteilungskanal (12) eingebracht werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reaktionsgeschwindigkeit der Beschichtungsmaterialien durch Kühlung oder Erwärmung beeinflusst wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Beschichtungskanal (14) die Abzugsgeschwindigkeit der rohrför- migen Wandungen (20) auf die Austragsleistung der Dosiermaschine abge- stimmt und während des Beschichtungsprozesses annähernd konstant aufrechterhalten wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Beschichtung schäumende zellige oder nicht schäumende nicht zellige Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyadditionswerkstoffe verwendet werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung bei einer Temperatur von 35 bis 60 Grad durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung in einer Schichtstärke von 0,4 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,6 - 1 ,2 mm aufgetragen wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Wandung (20) aus Metallrohren oder Kunststoff röhren, vorzugsweise Polyolefinrohren, besteht.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zu beschichtende rohrförmige Wandung (20), soweit flexible Kunststoffrohre verwendet werden, vor der Beschichtung gereckt und begradigt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zu beschichtende rohrförmige Wandung (20), soweit Polyolefin-Rohre verwendet werden, durch Hitze oder durch Funkenschlag auf der Oberfläche aktiviert wird.
17. Beschichtungsvorrichtung (1) zum gleichmäßigen Auftragen einer Beschichtung von reaktionsfähigen Beschichtungsmaterialien, vorzugsweise Polyurethan- Komponenten, auf rohrförmige Wandungen (20), wobei die rohrförmige Wandung (20) über eine Eintrittsöffnung (2) zuführbar ist und nach erfolgter Beschichtung aus einer Austrittsöffnung (3) austritt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtungsmaterialien in einen Verteilungskanal (12) und von diesem in einen Beschichtungskanal (14) einfließen, wobei der Beschichtungska- nal (14) durch einen spaltförmigen Raum zwischen der Oberfläche der rohrför- migen Wandung (20) und der Beschichtungsvorrichtung (1) ausgebildet ist.
18. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verteilungskanal (12) aus einer inneren Ringnut besteht, wobei sich der Innendurchmesser ab der Ringnut in Transportrichtung der rohrförmigen Wandung um den Innendurchmesser des Beschichtungskanals (14) aufweitet.
19. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des Beschichtungskanals (14) ausgangsseitig an die Dicke der aufzutragenden Beschichtung (32) angepasst ist.
20. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Beschichtungskanal (14) einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist oder dass der Beschichtungskanal (14) in Richtung auf die Austrittsöffnung (3) konisch zulaufend ausgebildet ist.
21. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Austrittsöffnung (3) ein auswechselbares Kaliber (11 , 40, 41) einpressbar, einschiebbar oder einschraubbar gehalten ist, welches die lichte Weite des Durchmessers des Beschichtungskanals (14) bestimmt.
22. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kaliber (11 , 40, 41) aus einem nichthaftenden Kunststoff, zum Beispiel Teflon, oder aus einem Material, zum Beispiel Reinnickel, bestehen, dessen Adhäsionskraft geringer als die Kohäsionskraft der verwendeten Beschich- tungsmaterialien ist.
23. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
dass die rohrförmige Wandung (20) in der Beschichtungsvorrichtung (1) formschlüssig und zentrisch führbar ausgebildet ist.
24. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Transportrichtung der rohrförmigen Wandung (20) hinter dem Verteilungskanal (12) eine weitere Zuführung für ein Trennmittel oder eine Folie vorgesehen ist, wobei die Zuführung aus einem zweiten Zuführungskanal (17), einem Stichkanal (18) und einer innenliegende muldenförmigen Vertiefung (19), im Kaliber (11) besteht.
25. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zentrierung (4) für die rohrförmige Wandung (20) aus mindestens drei um jeweils 120° versetzt, angeordnete Gleitführungen besteht.
26. Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitführung aus einer Stellschraube (5) mit Kugel (6) oder Rolle und Druckfeder (7) besteht.
27. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
dass koaxial zu dem Beschichtungskanal (14) eine Temperiereinrichtung (15), beispielweise eine Kühlung und/oder eine Heizung, vorgesehen ist.
28. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
dass diese mehrere, vorzugsweise drei, umfangsverteilte Zuführungskanale (13) für den Verteilungskanal (12) aufweist, durch welche die Polyurethan- Komponenten zuführbar sind.
29. Beschichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Seite der Austrittsöffnung (3) eine Ausnehmung für eine Temperiereinrichtung (15) ausgebildet ist.
30. Verbundrohr, hergestellt durch eine kontinuierliche Zuführung einer rohrförmi- ' gen Wandung (20, 31) in eine Beschichtungsvorrichtung (1), in welche Be- schichtungsmaterialien zumindest einem totvolumenfreien Verteilungskanal (12) zuführbar sind, der sich zur rohrförmigen Wandung (20, 31) hin öffnet und in Transportrichtung in einen Beschichtungskanal (14) übergeht, wobei die Be- schichtungsmaterialien in den Verteilungskanal (12) hineinfließen und von diesem auf die Oberfläche der rohrförmigen Wandung (20, 31) gelangen und bis zur Verfestigung in einem eng begrenzten Raum eingeschlossen sind, wobei das Verbundrohr (30) aus einem Rohrkern aus Metall oder Kunststoff, zum Beispiel Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen besteht und zum Verkleben mit weiteren Schichten, insbesondere der äußeren Schicht eine Polyurethanschicht (32) aufgebracht ist, welche dauerelastisch und komprimierbar ausgebildet und eine eng tolerierte Beschichtung aufweist sowie mit einer dünnen Aluminiumfolie (33) umwickelt ist.
31. Verbundrohr nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aluminiumfolie (33) nach dem Verkleben auf der Polyurethanschicht (32) struktiert wird, vorzugsweise mit einer helikalen Vertiefung (34), wobei der Abstand der Rillen in Ausdehnungsrichtung der rohrförmigen Wandung ca. 2 mm bis 5 cm, vorzugsweise 5 mm bis 1 cm, beträgt.
32. Verbundrohr nach Anspruch 30 oder 31 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf die Aluminiumfolie (33) eine mehrere zentimeterdicke Polymerschaumschicht (35) aufgebracht ist.
33. Verbundrohr nach Anspruch 30, 31 oder 32,
dass auf der Polymerschaumschicht (35) eine gewellte Schicht (36) aus PoIy- ethylen aufgebracht ist.
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