WO2010066301A1 - Kunststoff-metall-verbundrohr zur sicheren vermeidung von blasenbildung im verbund - Google Patents

Kunststoff-metall-verbundrohr zur sicheren vermeidung von blasenbildung im verbund Download PDF

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metal
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PCT/EP2008/067350
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Eberhard Kertscher
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The Thomas Machines S.A.
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    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • the invention relates to the structure of a plastic-metal
  • House installation is suitable. It comprises at least one internally arranged first plastic layer, which is surrounded by a tube-shaped metal layer, which is a special
  • the invention also provides a method for
  • a plastic-metal composite pipe according to the preamble of claim 1 with a similar structure is known from EP 0 567 667 A1.
  • This known plastic-metal composite pipe consists of an inner tube and an outer tube of the material polypropylene (PP), between these two tubes is a (unshielded) metal foil, which serves as a reinforcing layer.
  • PP polypropylene
  • the perforation of the metal foil is designed in such a way that the polymer of the outer tube, which is still soft during application, can penetrate through the holes in the metal foil so as to connect to the material of the already cooled inner tube by melting its surface.
  • the metal foil can be referred to as embedded between the plastic tubes. Furthermore, the perforation produced by perforation serves to prevent condensation between the inner tube and the metal foil. Thus, corrosion of the metal foil and / or delamination of the layers is avoided since the water vapor diffusing through the inner tube wall is released through the holes of the perforation and through the outer tube to the environment.
  • the described perforation represents a weakening of the metal foil, which can lead to tearing of the metal foil along the hole lines at high force effects on the tube construction, by internal pressure, by strong temperature changes or bending loads.
  • the invention has for its object to improve the known plastic-metal composite pipes, and in particular to avoid the problems described.
  • edge zones of the metal layer remain unperforated and are bonded together in a material-locking manner, after the metal layer has been converted into a tube.
  • the imperforate edge zones can be connected together by local melting, for example by welding, cohesively. This gives a pressure-resistant metal tube.
  • the described invention of a plastic-metal composite pipe with special perforation is a significant improvement, since in addition to the known effective properties in addition, the strength, the process reliability and the applicability of such pipelines is significantly improved.
  • the invention consists in presenting a plastic-metal composite pipe, in which the edge zones of the specially perforated metal layer enter into a material and non-positive connection by fusing the material together. This results in a metal tube, which is referred to as bearing and thus can be included in the strength calculation of the pipe construction.
  • the present invention also relates to a method for producing a tube according to the invention, comprising the following steps: providing at least one inner plastic layer,
  • the perforation achieves optimum properties when a very large number of very small holes a barely obstructed gas diffusion - A -
  • the holes have a diameter of at most 2 mm, preferably at most 1 mm.
  • the cross section of the holes need not necessarily be round.
  • the holes are arranged in a grid, which has a grid size which is between 2mm and 10mm.
  • a hole pattern of 3x3mm and a hole diameter of 0.1 mm is industrially feasible.
  • smaller hole diameters lead to better results, and embodiments in which the hole diameter is well below 1 mm, and possibly even in the nano range, are expressly included within the scope of the present claims.
  • the described perforation in contrast to the known embodiment of the perforation, results in a significantly lower weakening of the metal layer.
  • the tube cross-section of the metal layer is weakened by the perforation by at most 15%.
  • the strength of the stabilizing metal layer is hardly reduced.
  • This is essentially achieved by the particularly small hole diameter of the perforation, the implementation of which moreover includes the method development also described here. In this case, due to the special perforation with particularly many, small and uniform openings, regardless of the order type of the outer plastic layer, under the metal layer no air pockets, which can cause the same as described in the current designs to inflate the same.
  • the inner plastic layer may be made of any material approved for use in piping systems.
  • the metal layer preferably has a thickness of between 100 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the imperforate edge zones of the metal layer are preferably welded together in the longitudinal direction, so that the metal layer constitutes a supporting tube.
  • the metal layer is perforated in advance by means of a perforating roller or thermally with a special laser drilling machine.
  • the space between the inner plastic layer and the metal layer formed into a tube can be reliably vented by means of Kompaktierrollen on the perforation, so that unwanted cavities, especially medicinesslunker be avoided.
  • the imperforate edge zones of the metal layer are preferably bonded together by laser welding or TIG welding.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the layers of a plastic-metal composite pipe according to the invention.
  • the tube comprises an inner plastic layer a, which is surrounded by a perforated metal layer c.
  • the metal layer c is formed into a tube and has unperforated edge zones, which are materially connected to one another. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, these imperforate edge zones of the metal layer c are welded to one another along a longitudinally extending weld seam x.
  • the outer plastic layer in general also cover layer or
  • Outer tube called, can by a special construction more
  • a further layer to the outer plastic layer which allows the water vapor diffusing from the inside to the outside to flow out unhindered, but effectively limits the diffusion of atmospheric oxygen from outside to inside.
  • a barrier layer for example of ethylene-vinyl alcohol copolymer, short EVOH, provided and coextruded by known suitable application methods.
  • Bonding agent layers are preferably provided for bonding all the layers mentioned.
  • the first bonding agent layer b is located between the inner plastic layer and the
  • the metal layer is preferably made of a
  • Aluminum alloy whose thickness is exactly adapted to the requirements of the pipe.
  • the thickness of such metal layers is between 150 .mu.m and 1000 .mu.m, when using higher-strength materials, for example stainless steel, between 100 .mu.m and 500 .mu.m.
  • the process technology described below as part of this invention makes it possible, with a variety of metallic materials to provide the required special perforation.
  • the increased strength over existing methods is achieved in addition to the particularly small diameters of the holes in the perforation by the already described material bond.
  • all known and process-safe methods of local melting of metals, also commonly called welded joint can be used, for example laser welding and TIG welding.
  • the execution of the process technology according to the invention enables a process-reliable cohesive connection of all types of connection and thus substantially contributes to an increase in strength compared to existing methods.
  • this invention guarantees maximum process reliability, since focusing blurring (laser welding) or arc fluctuations (TIG welding) are avoided by the process.
  • the invention also relates to a method for producing the described plastic-metal composite pipe.
  • the inner plastic layer is produced by tube extrusion or provided as a pre-fabricated tube from a drum.
  • the bonding agent between the inner plastic layer and the later registered metal layer can already be on the plastic layer or be applied with a separate coextrusion, the latter
  • the specially perforated metal layer can be prepared as a strip offline or can also be produced directly inline.
  • the two imperforate edge zones according to the invention are positioned flush against each other or overlapped one above another and cohesively by means of local melting Laser welding technology or TIG welding technology connected together. In this case, a sufficiently large distance of the resulting melt to the surface of the inner plastic layer prevents thermal damage thereof.
  • the distance required for welding to the inner plastic layer is gradually pulled down onto the adhesion promoter layer with suitable compacting roller sets.
  • the existing air between the inner plastic layer and the metal tube can escape evenly through the special perforation and thus increases the process reliability according to the invention over currently known techniques without perforation, in which this air must escape over a long distance before the formation of cohesive connection, and Thus, the welding process by an accelerated discharge of atmospheric oxygen enriched ambient air can affect unevenly negative. In addition, there is no reliable detectability in existing techniques that the entire air has escaped and thus unwanted cavities, such as liability cavities are avoided.
  • the inner plastic layer expands and thus presses the adhesion promoter layer against the inside of the metal tube in such a way that any air residues can reliably escape.
  • the adhesive layer which is plasticized by this heating, forms a hydraulic seal to the inner plastic layer and, in addition, interlocks in the special perforation.
  • the amount of adhesion promoter emerging from the perforation can be controlled via its application thickness and / or via the gradation of the compactor roller sets used.
  • this process can be controlled using a controlled belt puller, which provides a consistently constant tensile force and thus guarantees a precise outer diameter of the inner plastic layer with a bonding agent layer.
  • the outer plastic layer with bonding agent is applied by coextrusion, the coating can be done with a pressure tool or with a vacuum-assisted hose tool.
  • a further coextrusion follows directly after the application of a further adhesion promoter layer and the EVOH layer.
  • This cascade arrangement of the two coextrusions allows flexible production of non-diffusion-tight as well as non-diffusion plastic-metal composite pipes on the same line. This is followed by a second heating to homogenize the adhesion properties between all applied layers with a sufficiently long Einwirkdistanz to cooling.
  • the described special perforation can be made in various ways depending on the strength and the thickness of the metal layer. For functional reasons, openings of a few nanometers would be sufficient and desirable because of the low weakening of the metal tube. Such small openings are currently not industrially inexpensive to produce. However, the scope of the claims is intended to include tubes having such small openings, i. with opening diameters in the range of a few nanometers. As technical advances allow for smaller openings, the number of openings need not be increased further.
  • Thin materials with lower strength are perforated with a perforation roller (eg needle roller) adapted for each bandwidth, a subsequent calender eliminates the resulting unevenness and thus in turn increases the process reliability during the forming and the formation of the cohesive connection.
  • the openings thus produced are not necessarily round, they may for example be pyramidal. At present, openings down to 0.1 mm can be produced in this way.
  • Thick, low-strength materials and all high-strength materials are considered in terms of wavelength and thickness Power suitable laser drilled. This laser drilling machine is optimized to the maximum throughput of a line and can therefore be equipped with multiple processing optics, rotating mirrors and / or CNC controlled movement units.
  • the programmable parameters of this drilling unit enables the flexible realization of all hole spacings and / or diameters specified for the respective metal layer used and, in addition to high process reliability, above all ensures high accuracy in the reproduction of parameters.
  • openings down to 0.2mm are possible.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Konstruktion und das Herstellverfahren von Kunststoff-Metall-Verbundrohren insbesondere für den Einsatz in Hausinstallationen. Das vorgestellte Rohr besteht mindestens aus einer inneren Kunststoffschicht (a), welche von einer Metallschicht (c) umgeben ist, die eine spezielle Perforation aufweist, und einer oder mehreren äusseren Schichten (e,g). Erfindungsgemäß bleiben die Randzonen der Metallschicht unperforiert, damit eine prozesssichere, stoffschlüssige Verbindung der zum Rohr umgeformten Metallschicht durch lokale Aufschmelzung (Schweissen) erfolgen kann, so dass ein druckbeständiges Metallrohr entsteht.

Description

Kunststoff-Metall-Verbundrohr zur sicheren Vermeidu ng von Blasenbildung im Verbund
Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau eines Kunststoff-Metall-
Verbundrohres, welches insbesondere für den Einsatz in der
Hausinstallation geeignet ist. Es umfasst mindestens eine innen angeordnete ersten Kunststoffschicht, welche von einer zum Rohr umgeformten Metallschicht umgeben ist, wobei diese eine spezielle
Perforation aufweist und an den Randzonen eine stoffschlüssige
Verbindung aufweist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur
Herstellung der Perforation und des daraus entstehenden wasserdampfdurchlässigen (und wahlweise zudem diffusionsdichten) Kunststoff-Metall-Verbundrohres.
Ein Kunststoff-Metall-Verbundrohr gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit ähnlichem Aufbau ist aus der EP 0 567 667 A1 bekannt. Dieses bekannte Kunststoff-Metall-Verbundrohr besteht aus einem Innenrohr und einem Außenrohr aus dem Werkstoff Polypropylen (PP), zwischen diesen beiden Rohren befindet sich eine (unverschweisste) Metallfolie, die als Verstärkungsschicht dient. Zur Verbindung des Innenrohres und des Außenrohres mit der Metallfolie weist diese eine beidseitige Kunststoffkaschierung auf die als Haftvermittler dient. Die Perforation der Metallfolie ist so ausgelegt, dass das beim Auftrag noch weiche (plastifizierte) Polymer des Außenrohres durch die Löcher der Metallfolie hindurch dringen kann, um sich so mit dem Material des bereits abgekühlten Innenrohres durch Anschmelzung von dessen Oberfläche zu verbinden. Die Metallfolie kann als zwischen den Kunststoffrohren eingebettet bezeichnet werden kann. Des Weiteren dient die durch Lochung erzeugte Perforation der Vermeidung von Kondenswasserbildung zwischen dem Innenrohr und der Metallfolie. Damit wird eine Korrosion der Metallfolie und/oder Delamination der Schichten vermieden, da der durch die Innenrohrwand diffundierende Wasserdampf durch die Löcher der Perforation und durch das Außenrohr hindurch an die Umgebung abgegeben wird.
Jedoch ist sowohl die generelle Stabilität der Rohrkonstruktion sowie die Prozesssicherheit bei der Herstellung solcher Kunststoff-Metall- Verbundrohre als auch deren Einsatz in geschlossenen Systemen wie Warmwasser-Heizungen verbesserungsfähig und somit Anlass für diese Erfindung. So stellt die beschriebene Perforation eine Schwächung der Metallfolie dar, was bei hohen Krafteinwirkungen auf die Rohrkonstruktion, durch Innendruck, durch starke Temperaturwechsel oder Biegebelastungen, zum Reißen der Metallfolie entlang der Lochlinien führen kann. Weiterhin ist es prozesstechnisch sehr schwierig, Lufteinschlüsse in der Perforation beim Auftragsverfahren des Außenrohres gänzlich zu vermeiden, insbesondere bei heute typischen Produktionsgeschwindigkeiten kleinerer Dimensionen auf Hochleistungs- Rohrextrusionsanlagen. Diese unerwünschten Lufteinschlüsse stellen partielle Haftungslunker dar. Die eingeschlossenen Luft expandiert bei Temperaturerhöhung, Wasserdampf diffundiert in diese Hohlräume und erhöht den osmotischen Druck, beides führt dazu, das sich das Aussenrohr an diesen Stellen aufbläht. Das wird von Endnutzern als Schaden an der Rohrleitung beurteilt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kunststoff- Metall-Verbundrohre zu verbessern, und insbesondere die beschriebenen Probleme zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kunststoff-Metall- Verbundrohr gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäss bleiben Randzonen der Metallschicht unperforiert und werden stoffschlüssig miteinander verbunden, nachdem die Metallschicht zu einem Rohr umgeformt worden ist. Die unperforierten Randzonen können durch lokales Aufschmelzen, beispielsweise durch Verschweissen, stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Man erhält somit ein druckbeständiges Metallrohr.
Daher ist die beschriebene Erfindung eines Kunststoff-Metall- Verbundrohres mit spezieller Perforation eine deutliche Verbesserung, da neben den bekannt wirksamen Eigenschaften zusätzlich die Festigkeit, die Prozesssicherheit und die Einsetzbarkeit solcher Rohrleitungen wesentlich verbessert wird.
Die Erfindung besteht darin, ein Kunststoff-Metall-Verbundrohr vorzustellen, bei dem die Randzonen der speziell perforierten Metallschicht durch Verschmelzen des Werkstoffes eine Stoff- und kraftschlüssige Verbindung eingehen. Dabei entsteht ein Metallrohr, welches als tragend bezeichnet wird und somit in die Festigkeitsberechnung der Rohrkonstruktion einbezogen werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemässen Rohres umfassend folgende Schritte: - bereitstellen mindestens einer inneren Kunststoffschicht,
- bereitstellen einer perforierten Metallschicht, wobei Randzonen der Metallschicht unperforiert sind,
- umformen der Metallschicht zu einem die innere Kunststoffsschicht umgebenden Rohr, - stoffschlüssiges Verbinden der unperforierten Randzonen miteinander, um ein druckbeständiges Metallrohr zu bilden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung.
Die Perforation erreicht optimale Eigenschaften wenn eine sehr grosse Anzahl von sehr kleinen Löchern eine kaum behinderte Gasdiffusion - A -
erlaubt, das Rohr dabei aber nur unwesentlich in seinen mechanischen Eigenschaften beschränkt wird. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Löcher einen Durchmesser von höchstens 2mm, vorzugsweise höchstens 1 mm auf. Der Querschnitt der Löcher muss dabei nicht notwendigerweise rund sein. Vorzugsweise sind die Löcher in einem Raster angeordnet sind, welches ein Rastermass aufweist, das zwischen 2mm und 10mm liegt. Beim derzeitigen Stand der Technik ist ein Lochraster von 3x3mm und ein Lochdurchmesser von 0.1 mm industriell realisierbar. Im Prinzip gilt, dass kleinere Lochdurchmesser zu besseren Ergebnissen führen, und Ausführungsformen, bei denen der Lochdurchmesser deutlich unter 1 mm, eventuell sogar im Nanobereich liegt, sind ausdrücklich vom Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche mit umfasst. Durch die beschriebene Perforation entsteht im Gegensatz zur bekannten Ausführung der Perforation eine deutlich geringere Schwächung der Metallschicht. Vorzugsweise wird der Rohrquerschnitt der Metallschicht durch die Perforierung um höchstens 15% geschwächt wird. Somit wird erreicht, dass trotz gleicher oder, je nach Ausführung und Einsatzzweck, sogar höherer Dampfdurchlässigkeit als bei bestehenden Konstruktionen, die Festigkeit der stabilisierenden Metallschicht kaum reduziert wird. Dies wird im Wesentlichen durch den besonders kleinen Lochdurchmesser der Perforation erreicht, deren Realisierung darüber hinaus die hier ebenfalls beschriebene Verfahrensentwicklung beinhaltet. Dabei bilden sich aufgrund der speziellen Perforation mit besonders vielen, kleinen und gleichmäßigen Öffnungen, unabhängig von der Auftragsart der äußeren Kunststoffschicht, unter der Metallschicht keine Lufteinschlüsse, die wie beschrieben bei den derzeitigen Ausführungen zum Aufblähen derselben führen können.
Die innere Kunststoffschicht kann aus einem beliebigen für den Einsatz in Rohrleitungssystemen zugelassenem Material bestehen.
Die Metallschicht hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 100 μm und 1000 μm. Die unperforierten Randzonen der Metallschicht sind vorzugsweise in Längsrichtung miteinander verschweisst sind, so dass die Metallschicht ein tragendes Rohr darstellt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens wird die Metallschicht vorab mittels einer Perforierwalze oder thermisch mit einer speziellen Laserbohrmaschine perforiert.
Der Zwischenraum zwischen der innen liegenden Kunststoffschicht und der zu einem Rohr umgeformten Metallschicht kann mittels Kompaktierrollen über die Perforation prozesssicher entlüftet werden, so dass unerwünschte Hohlräume, insbesondere Haftungslunker, vermieden werden.
Die unperforierten Randzonen der Metallschicht werden vorzugsweise durch Laserschweißung oder WIG Schweißung stoffschlüssig miteinander verbunden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Fig. 1 beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Schichten eines Kunststoff-Metall-Verbundrohres gemäss der Erfindung. Das Rohr umfasst eine innere Kunststoffschicht a, welche von einer perforierten Metallschicht c umgeben ist. Die Metallschicht c ist zu einem Rohr umgeformt und besitzt unperforierte Randzonen, welche stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese unperforierten Randzonen der Metallschicht c miteinander entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Schweissnaht x verschweisst.
Die äußere Kunststoffschicht, im allgemeinen auch Deckschicht oder
Außenrohr genannt, kann durch einen speziellen Aufbau weitere
Funktionen erfüllen. Speziell für den Einsatzzweck in geschlossenen Rohrleitungssystemen, zum Beispiel in Flächenheizungen und bei Radiatorenanbindungen, wird zusätzlich die Dichtheit gegen von außen eintretenden Luftsauerstoff gefordert. Dazu kann auf die äußere Kunststoffschicht Optional eine weitere Schicht aufgetragen werden, die den von innen nach außen diffundierenden Wasserdampf ungehindert austreten lässt, jedoch die Diffusion von Luftsauerstoff von außen nach innen wirksam beschränkt. Dazu wird in der äußersten Schicht g eine Barriereschicht, z.B. aus Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer, kurz EVOH, vorgesehen und durch bekannt geeignete Auftragsverfahren coextrudiert.
Zur Verbindung aller genannten Schichten werden vorzugsweise Haftvermittlerschichten vorgesehen. Die erste Haftvermittlerschicht b befindet sich zwischen der innen liegenden Kunststoffschicht und dem
Metallrohr, die zweite d zwischen dem Metallrohr und der äußeren
Kunststoffschicht und bei gegen Luftsauerstoff geschützten Rohrsystemen eine dritte f zwischen der äußeren Kunststoffschicht und der Barriere- (EVOH) Schicht.
Als Material für die innere und die äußere Kunststoffschicht können aufgrund der Verfahrenstechnik, die anschließend beschrieben wird, alle Werkstoffe eingesetzt werden, die hinsichtlich ihrer Rezeptur, vor allem in Bezug auf die Langzeitstabilisierung gegen thermooxidativen Abbau, eine Zulassung für die Verwendung in Trinkwasser- und / oder Heizungsnetzen tragen. Zur gezielten Beeinflussung von speziellen Eigenschaften, zum Beispiel Resistenz gegen besonders hohe Temperatur- und / oder Druckspitzen oder hohe Flexibilität, ist es aufgrund der Verfahrenstechnik optional möglich, einen Materialmix einzusetzen. Die Metallschicht besteht vorzugsweise aus einer
Aluminiumlegierung deren Dicke exakt den Anforderungen an das Rohr angepasst ist. Üblicherweise liegt die Dicke solcher Metallschichten zwischen 150 μm und 1000 μm, beim Einsatz von höher festen Werkstoffen, zum Beispiel Edelstahl, zwischen 100 μm und 500 μm. Die anschließend beschriebene Verfahrenstechnik als Bestandteil dieser Erfindung ermöglicht es, verschiedenste metallische Werkstoffe mit der erforderlichen, speziellen Perforation zu versehen. Die erhöhte Festigkeit gegenüber existierenden Verfahren wird neben den besonders kleinen Durchmessern der Löcher in der Perforation durch den bereits beschriebenen Stoffschluss erreicht. Dazu können alle bekannten und Prozesssicheren Verfahren der lokalen Aufschmelzung von Metallen, im allgemeinen auch Schweißverbindung genannt, eingesetzt werden, zum Beispiel das Laserschweißen und das WIG Schweißen. Durch die spezielle Ausführung der Perforation mit unperforierten Randzonen ist es möglich, die Kanten sowohl stumpf als auch überlappend angeordnet zu verbinden. Durch den Verzicht auf eine Perforation in den Randzonen der Metallschicht ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführung der Verfahrenstechnik eine prozesssichere Stoffschlüssige Verbindung aller Verbindungsarten und trägt somit im wesentlichen zur Festigkeitserhöhung gegenüber bestehenden Verfahren bei. Gegenüber einer vollflächigen Perforation der Metallschicht garantiert diese Erfindung eine maximale Prozesssicherheit, da Fokussierungsunschärfen (Laserschweißung) oder Lichtbogenschwankungen (WIG Schweißung) Verfahrenstechnisch vermieden werden.
Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Kunststoff-Metall-Verbundrohres. Bei diesem Verfahren wird die innen liegende Kunststoffschicht durch Rohrextrusion erzeugt oder als bereits gefertigtes Rohr von einer Trommel bereitgestellt. Dabei kann sich der Haftvermittler zwischen der innen liegenden Kunststoffschicht und der später eingetragenen Metallschicht bereits auf der Kunststoffschicht befinden oder mit einer separaten Coextrusion aufgetragen werden, letztere
Vorzugsweise mit einem vakuumunterstützten Schlauchwerkzeug. Die speziell perforierte Metallschicht kann als Band offline vorbereitet werden oder auch direkt inline hergestellt werden. Nach der Umformung des speziell perforierten Bandes mit geeigneten und der Dimension angepassten Rollformwerkzeugen werden die beiden erfindungsgemäß unperforierten Randzonen stumpf voreinander oder überlappt übereinander positioniert und durch lokale Aufschmelzung stoffschlüssig mittels Laserschweißtechnik oder WIG Schweißtechnik miteinander verbunden. Dabei verhindert ein ausreichend großer Abstand der entstehenden Schmelze zur Oberfläche der inneren Kunststoffschicht eine thermische Beschädigung derselben. Nach Bildung dieses geschlossenen Metallrohres wird die zum Schweißen erforderliche Distanz zur innen liegenden Kunststoffschicht mit geeigneten Kompaktierrollen-Sätzen schrittweise auf die Haftvermittlerschicht heruntergezogen. Die vorhandene Luft zwischen der inneren Kunststoffschicht und dem Metallrohr kann dabei gleichmäßig durch die spezielle Perforierung entweichen und steigert somit die erfindungsgemäße Prozesssicherheit gegenüber derzeit bekannten Techniken ohne Perforation, bei der diese Luft über eine lange Distanz noch vor der Bildung der Stoffschlüssigen Verbindung austreten muss, und somit den Schweißprozess durch einen beschleunigten Austritt von mit Luftsauerstoff angereicherter Umgebungsluft ungleichmäßig negativ beeinflussen kann. Zudem gibt es bei bestehenden Techniken keine sichere Nachweisbarkeit, dass die gesamte Luft entwichen ist und somit unerwünschte Hohlräume, wie z.B. Haftungslunker, vermieden werden.
Nach der Kompaktierung werden alle vorhandenen Schichten erhitzt. Hier ist vorzugsweise die induktive Erwärmung einzusetzen, die aufgrund der speziellen Perforierung mit sehr kleinen Lochdurchmessern noch sicher einsetzbar ist. Dabei expandiert die innere Kunststoffschicht und presst somit die Haftvermittlerschicht derart gegen die Innenseite des Metallrohres, dass jegliche Luftreste prozesssicher entweichen können. Die durch diese Erwärmung plastifizierte Haftvermittlerschicht bildet einen hydraulischen Abschluss zur inneren Kunststoffschicht und verzahnt sich dabei zusätzlich in der speziellen Perforierung. Die Menge des aus der Perforierung austretenden Haftvermittlers kann über dessen Auftragsdicke und / oder über die eingesetzte Abstufung der Kompaktierrollen-Sätze gesteuert werden. Optional kann zur Absicherung dieses Prozesses ein geregelter Bandabzug eingesetzt werden, der eine konstant gleich bleibende Zugkraft bereitstellt und somit einen präzisen Außendurchmesser der inneren Kunststoffschicht mit Haftvermittlerschicht garantiert. Die äußere Kunststoffschicht mit Haftvermittler wird mittels Coextrusion aufgetragen, die Beschichtung kann mit einem Druckwerkzeug oder mit einem vakuumunterstützten Schlauchwerkzeug erfolgen. Im Falle einer optional aufzutragenden Barriereschicht folgt direkt im Anschluss eine weitere Coextrusion für den Auftrag einer weiteren Haftvermittlerschicht und der EVOH Schicht. Diese kaskadenförmige Anordnung der beiden Coextrusionen ermöglicht eine flexible Herstellung von nicht diffusionsdichten als auch von diffusionsdichten Kunststoff-Metall- Verbundrohren auf derselben Linie. Es folgt eine zweite Erwärmung zur Homogenisierung der Haftungseigenschaften zwischen allen aufgetragenen Schichten mit ausreichend langer Einwirkdistanz bis zur Abkühlung.
Die beschriebene, spezielle Perforation kann in Abhängigkeit von der Festigkeit und der Dicke der Metallschicht auf verschiedene Weise hergestellt werden. Aus Funktionsgründen wären Öffnungen von wenigen Nanometern ausreichend und wegen der geringen Schwächung des Metallrohrs wünschenswert. Derart kleine Öffnungen sind derzeit industriell nicht preiswert herstellbar. Der Schutzbereich der Ansprüche soll jedoch auch Rohre mit derart kleinen Öffnungen umfassen, d.h. mit Öffnungsdurchmessern im Bereich weniger Nanometer. Wenn durch technische Fortschritte kleinere Öffnungen möglich werden, muss die Anzahl der Öffnungen dabei nicht weiter erhöht werden.
Dünne Materialien mit geringerer Festigkeit werden mit einer für jede Bandbreite angepassten Perforationswalze (z.B. Nadelwalze) perforiert, ein anschließendes Glättwerk beseitigt die entstehenden Unebenheiten und erhöhen somit wiederum die Prozesssicherheit bei der Umformung und der Bildung der Stoffschlüssigen Verbindung. Die so hergestellten Öffnungen sind nicht notwendigerweise rund, sie können z.B. pyramidenförmig sein. Derzeit können auf diese Weise Öffnungen bis hinab zu 0.1 mm erzeugt werden. Dicke Materialien mit geringer Festigkeit und alle Materialien mit hoher Festigkeit werden mit einem hinsichtlich der Wellenlänge und Leistung geeignetem Laser gebohrt. Diese Laserbohrmaschine wird auf den maximalen Durchsatz einer Linie optimiert und kann daher mit mehreren Bearbeitungsoptiken, Drehspiegeln und / oder CNC gesteuerten Verfahreinheiten ausgestattet sein. Die speicherprogrammierbaren Parameter dieser Bohreinheit ermöglicht die flexible Realisierung von allen Lochabständen und / oder Durchmessern, die für die jeweilig eingesetzte Metallschicht spezifiziert wurden und sorgt neben einer hohen Prozesssicherheit vor allem für eine hohe Genauigkeit bei der Reproduktion von Parametern. Je nach Blechdicke sind derzeit Öffnungen bis hinab zu 0.2mm möglich.
Beide Varianten für die Herstellung der speziellen Perforation sind sowohl offline als auch inline einsetzbar.
Bezuqszeichen
a = inneres Rohr b = Haftvermittlerschicht c = zum Rohr verschweisste Metallschicht x = Schweissnaht r = Rastermass für die Öffnungen d = Haftvermittlerschicht e = äusseres Rohr f = Haftvermittlerschicht g = Barriereschicht

Claims

ANS P RÜCH E
1. Kunststoff-Metall-Verbundrohr, insbesondere geeignet für den Einsatz in Hausinstallationen, umfassend mindestens aus einer inneren Kunststoffschicht (a), welche von einer perforierten Metallschicht (c) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass Randzonen der Metallschicht (c) unperforiert sind, wobei die Metallschicht (c) zu einem Rohr umgeformt ist, und die unperforierten Randzonen insbesondere durch lokales Aufschmelzen stoffschlüssig miteinander verbunden sind, um ein druckbeständiges Metallrohr zu bilden.
2. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach Anspruch 1 , wobei die Löcher der Perforierung der Metallschicht (c) einen Durchmesser von höchstens 2mm, vorzugsweise höchstens 1 mm, weiter vorzugsweise um die 0,1 mm aufweisen.
3. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Löcher der Perforierung der Metallschicht (c) in einem Raster angeordnet sind, welches ein Rastermass aufweist, das zwischen 2mm und 10mm liegt.
4. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohrquerschnitt der Metallschicht (c) durch die
Perforierung um höchstens 15% geschwächt wird.
5. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die innere Kunststoffschicht (a) aus einem beliebigen für den Einsatz in Rohrleitungssystemen zugelassenem Material besteht.
6. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach einem der vorstehenden
Ansprüche, wobei die Metallschicht (c) eine Dicke zwischen 100 μm und 1000 μm hat.
7. Kunststoff-Metall-Verbundrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die unperforierten Randzonen der Metallschicht in Längsrichtung miteinander verschweisst sind, so dass die Metallschicht ein tragendes Rohr darstellt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Metall- Verbundrohres, umfassend folgende Schritte: - bereitstellen mindestens einer inneren Kunststoffschicht (a),
- bereitstellen einer perforierten Metallschicht (c), wobei Randzonen der Metallschicht (c) unperforiert sind,
- umformen der Metallschicht (c) zu einem die innere Kunststoffsschicht (a) umgebenden Rohr, - stoffschlüssiges Verbinden der unperforierten Randzonen miteinander, um ein druckbeständiges Metallrohr zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Metallschicht (c) vorab mittels einer Perforierwalze oder thermisch mit einer spezieller Laserbohrmaschine perforiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Zwischenraum zwischen der innen liegenden Kunststoffschicht (a) und der zu einem Rohr umgeformten Metallschicht (c) mittels Kompaktierrollen über die Perforation prozesssicher entlüftet wird, so dass unerwünschte Hohlräume, insbesondere Haftungslunker, vermieden werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die unperforierten Randzonen der Metallschicht (c) durch Laserschweißung oder WIG Schweißung stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102635740A (zh) * 2012-04-24 2012-08-15 林长青 一种ppr复合管

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3069763A (en) * 1959-04-20 1962-12-25 Reynolds Metals Co Method and apparatus for making plastic lined continuously welded aluminum tubing
US4142663A (en) * 1977-04-28 1979-03-06 Kaiser Steel Corporation Apparatus and method for making perforated tube
GB2255148A (en) * 1991-04-26 1992-10-28 Glynwed Plastics A structurally composite metal and plastics tube and method of manufacture
EP0567667A1 (de) * 1992-04-25 1993-11-03 Gerhard Rosenberg Extrudiertes Kunststoff-Metall-Verbundrohr für Installationen
DE19635951C1 (de) * 1996-09-05 1997-11-20 Hsm Maschinentechnik Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren
WO2001002154A1 (fr) * 1999-07-05 2001-01-11 Tungtay (Chengdu) Industrial Co., Ltd. Dispositif de fabrication de tubes en plastique composite servant de renfort a une plaque metallique a structure en treillis perforee
WO2008132120A1 (de) * 2007-04-27 2008-11-06 The Thomas Machines S.A. Verfahren zur herstellung eines metallverstärkten kunststoff-verbundrohrs und metallverstärktes kunststoff-verbundrohr

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3069763A (en) * 1959-04-20 1962-12-25 Reynolds Metals Co Method and apparatus for making plastic lined continuously welded aluminum tubing
US4142663A (en) * 1977-04-28 1979-03-06 Kaiser Steel Corporation Apparatus and method for making perforated tube
GB2255148A (en) * 1991-04-26 1992-10-28 Glynwed Plastics A structurally composite metal and plastics tube and method of manufacture
EP0567667A1 (de) * 1992-04-25 1993-11-03 Gerhard Rosenberg Extrudiertes Kunststoff-Metall-Verbundrohr für Installationen
DE19635951C1 (de) * 1996-09-05 1997-11-20 Hsm Maschinentechnik Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren
WO2001002154A1 (fr) * 1999-07-05 2001-01-11 Tungtay (Chengdu) Industrial Co., Ltd. Dispositif de fabrication de tubes en plastique composite servant de renfort a une plaque metallique a structure en treillis perforee
WO2008132120A1 (de) * 2007-04-27 2008-11-06 The Thomas Machines S.A. Verfahren zur herstellung eines metallverstärkten kunststoff-verbundrohrs und metallverstärktes kunststoff-verbundrohr

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102635740A (zh) * 2012-04-24 2012-08-15 林长青 一种ppr复合管

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