DD221966A1 - Verfahren zur herstellung eines schnittflaechenschutzes fuer verbundwerkstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines stabilen Schnittflächenschutzes an Verbundwerkstoffen, der gegenüber Feuchtigkeit und anderen Medien beständig ist und vorzugsweise an Leichtbaurohren aus Verbundwerkstoff angebracht we rden kann. Dieser Schnittflächenschutz, der als eine Wulst aus Kunststoff an das Verbundwerkstoffelement formschlüssig anextrudiert wird, kann gleichzeitig als Verbindungselement für feste und lösbare Verbindungen genutzt werden. Durch Anwendung eines speziellen Formschuhes, der an eine ortsbewegliche Plastiziereinheit angeschlossen werden kann, wird die Anwendung dieses Verfahrens nicht nur unter Werkstatt-, sondern auch unter Montage- und Reparaturbedingungen ermöglicht.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines sehweiß- oder klebefähigen Schnittflächenschutzes aus thermoplastischen Werkstoffen für Verbundwerkstoffe, insbesondere für Verbundrohre. .' '' '' '-^:'y/

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Verbundrohre, die aus mehreren Lagen Papier- und Plastbändern bestehen, als endlose Rohre gewickelt und dann auf die Einsatz- bzw. Transportlänge geschnitten werden. Die dabei entstehenden Schnittflächen können nicht ungeschützt bleiben, da das Eindringen von Feuchtigkeit oder anderen Medien die Zerstörung des Verbundwerkstoffes bewirken. ,

Ähnliche Situationen entstehen bei der Montage derartiger Rohrleitungssysteme oder bei Reparaturen an diesen. Als gegenwärtige Lösungen sind neben Tauchen, Sprühen oder Anstreichen mit Dispersionen, Wachsen oder Lacken das Anschmelzen einer Wulst aus Kunststoff als Schnittflächenschutz bekannt.

Von diesen o. g. Lösungen wird gegenwärtig bei der Herstellung der Leichtbaurohre gemäß TGL 34 927 bis 34 937 aus Verbundwerkstoffen der Schnittflächenschutz durch einen Vinoflexanstrich im Gemisch mit PC-Klebelack durchgeführt. Die so geschützten Rohrleitungseiemente sind bei der Lagerung, beim Transport und beim späteren Einsatz vor Feuchtigkeit zu schützen, da der erreichte Schnittflächenschutz unvollkommen ist.

Für kleine Rolrrdurchmesser und spezielle Anwendungsfälle Wird das Anschmelzen einer Wulst aus PVC-weich oft praktiziert. Dies erfolgt in speziellen* auf die Rohr- oder Bau« : teilabjne Dieses Ver- ,

fahren gewährleistet nur einen bedingt ausreichenden Schnitt- >flächenschutz, der bei großen Rohr- oder Baute.ilabmessungen durch die Flexibilität der Verbundwerkstoffe zusätzlich verhindert wird« Als weitere ITachteile dieser Lösung sind der erforderliche umfangreiche Bestand an relativ aufwendig herzustellenden Torrichtungen und die Tatsache, daß die Fertigung nur in einer Werkstatt, nicht aber unter Montage- und Reparaturbedingungen möglich ist, zu nennen«

Heben dem Schnittflächenschutz für Verbundwerkstoffe ist auch das Problem.der Verbindung von derartig geschützten Verbundwerkstoffbauteilen zu lösen.

Bei derVerbindung von Leichtbaurohrbauteilen wird gegenwärtig eine Muffe aus diesem Verbundiaaterial, dessen Schnittflächen ebenso wie die des Grundrohres durch einen Anstrich geschützt sind, eingeklebt. Für diese Art der Rohrverbindung gelten die gleichen Einschränkungen des Schnittflächenschutzes wie für das Grundrohr· Bei Verwendung einer Muffe aus Thermoplast werden die Schnittflächen vor Angriffen von innen geschützt· Zur Erreichung des Schutzes von außen sind jedoch zusätzliche Mäßnahmen wie z. B· das Auftragen von Laminaten aus faserverstärkten Kunststoffen erforderlich·

Da die direkte Verbindung von Verbundwerkstoffbauteilen ζ. Β» durch Schweißen meist nicht möglich ist, werden Verbindungselemente an den zu Verbindenden Bauteilen angebracht. So werden Bunde aus verschiedensten Werkstoffen angewendet. Bunde aus Plasten, die angeklebt oder anlaminiert v/erden, können 30 gestaltet, werden, daß sie den Schnittflächenschutz bilden und eine feste oder lösbare Rohrverbindung ermöglichen. Dieses Verfahren wird häufig angewendet, erfordert jedoch ein umfangreiches Sortiment an Bunden und ist nur bei Schnittflächen, die im rechten Winkel zur Rohrachse verlaufen, an- wendbar. '.. .-' : ,'^;.···· : :-': ' -."^V

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Nachteile dieses "Verfahrens sind das erforderliche große Sortiment an Bunden sowie das mit einem hohen 'Arbeit's- und Zeitaufwand verbundene Anbringen der Bunde. Weiterhin eignet sich dieses Verfahren nur für spezielle Verbundwerk- stoffe, bei denen die inneren und äußeren Schichten eine Bindung mit dem Bundmaterial eingehen.

Bekannt Igt ferner das Verfahren, daß mit dem Schnittflächenschutz gleichzeitig Verbundwerkstoffbauteile miteinander verbunden werden· Bei der Herstellung von Formteilen aus Leichtbaurohren müssen nicht im rechten Winkel zur Rohrachse verlaufende Schnittflächen geschützt und miteinander verbunden werden. Diese Verbindung wird gegenwärtig mit Schmelzklebstoffen realisiert.

Selbst arbeitsintensive Vorkonservierungsmaßnahmen,¹ wie die Behandlung der Schnittflächen mit Wachsen,, bringen nicht den gewünschten Effekt. Eine derartige Verbundwerkstoffverbindung reduziert die Einsatzgrenzen des Rohrleitungssystems : durch die geringere Temperaturbelastbarkeit der verwendeten Schmelzklebstoffe. ~

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist in der Patentschrift DD-PS 91:338 beschrieben. Hier werden die Schnittflächen an Span- und Paserplatten verschlossen und gleichzeitig die Platten miteinander verbunden. Bei diesen Verfahren i3t eirxe Vorrichtung erforderlich, die der Außenkontur der gesamten Schnittflächen angepaßt sein muß. Es findet damit vorrangig bei geraden Schnittflächen Anwendung. Auf Grund der fehlenden Flexibilität der Vorrichtung ist dieses Verfahren nur unter Werkstattbedingungen und nur für den speziellen Anwendungsfall begrenzt anwendbar.

In den Patenten DD-PS 158997 und DD-PS 200077 werden Vorrichtungen zur Herstellung eines Bundes an plastinnenbesehichteten Rohren beschrieben. Dieses Verfahren bezieht sich primär auf Stahlrohre, die mit einer PVC-hart-Auskleidung; versehen sind und bei denen ein Teil der Stahlrohrstirn- _: fläche mit einem PVC-Bund versehen werden soll· Das Ther* moplastmaterial wird dabei in jedem Fall nicht zusatzlich zugeführt, sondern aus der Auskleidung verdrängt.

Dieses Verfahren kann für Verbundwerkstoffe, die z» B« aus mehrschichtig verklebten Papier» und Plastmaterialienbestehen, keine Anwendung finden, da die Schnittflächen nicht allseitig umschlossen werden und weil aus dem alsInnenlage der Verbundwerkstoffe eingesetzten Plastmaterial (PÖliendicke 0,5 mm) nicht die zur Anformung eines geschlosseneh Bundes erforderliche Materialmenge gewonnen werden kann» Weiterhin erfordert dieses Verfahren einen großen Bestand an Werkzeugen in Verbindung mit aufwendigen Vorrichtungen, die die hohen Verdrängungskräfte erzeugen.

Die bekannten und z. T» praktizierten Verfahren zum Verschließen der Schnittflächen von Verbundwerkstoffen erfül- : len nicht die hohen Anforderungen eines; ausreichenden allseitig umschließenden Schutzes der Schnittflächen gegen das Bindringen von Medien von innen; und von außen sowie gegen mechanische Einflüsse. Sie erlauben keine unmittelbare Verklebung oder Verschweißung von mehreren Verbundelementen, sondern erfordern zusätzliche Arbeitsgänge, Verbindungselemente und Vorrichtungen.

Weiterhin beschränkt sich die Anwendbarkeit dieses Verfahrene bei Röhren meist auf Schnittflächen, die im rechten Winkel zur Rohrachse verlaufen und sich damit für die Pormteilherstellung nicht eignen·

Als großer Nachteil der bekannten Verfahren erweist sich der hohe ökonomische Aufwand, der beginnend mit dem Auftragen des Schnittflächenschutzes, über den Transport unter Vermeidung von mechanischen und medialen Belastungen bis zur aufwendigen Rohrverbindungstechnologie bei der Montage geht. Diese Verfahren sind darüber hinaus nicht auf der Baustelle durchführbar und verringern damit bei notwendigen Reparatur-' arbeiten die Standzeitder Rohrleitungssysteme wesentlich*

Ziel der Erfindung '

Es ist das Ziel der Erfindung, ein ökonomisches Verfahren zu entwickeln, durch das ein stabiler und gegenüber Feuchtigkeit oder anderen Medien beständiger Schnittflächenschutz an Verbundwerkstoffen, vorzugsweise an Verbundrohren, angebracht werden kann, durch den darüber hinaus die Herstellung einer schweiß- oder klebefähigen Verbindung von geraden Rohrstücken sowie von Formteilen ermöglicht wird und der nicht nur unter .Vi/erkstat.t-j· sondern auch unter Montage-· und Repaxaturbediiigungen herstellbar ist,

des Wesens der Erfindung .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schnittflächenschutzes aus thermoplastischen Kunststoffen für Verbundwerkstoffe, insbesondere für Verbundrohre, zu entwickeln, der gegenüber feuchtigkeit Oder anderen Medien beständig ist, der eine sichere und einfache Verbindung von Verbundwerkstoffeleraenten ζ· B. durch Schweißen oder ICLeben ermöglicht und der gleichzeitig das Eindringen von Medien in den Verbundwerkstoff verhindert. ^;\.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an die zu schützenden Schnittflächen eine Wulst aus einem Kunststoff so angeformt, vorzugsweise anextrudiert wird, daß die Wulst mit dem Verbundwerkstoff formschlüssig verbunden ist und dabei der die 'Wulst bildende Kunststoff vorzugsweise aus einer Piastiziereinheit durch einen an der VerbundwerkstoffSchnittfläche entlang geführten Formschuh gepreßt, und nach Verfestigung mit dem durch den Formschuh vorgegebenen Wulstquer- . schnitt aus dem Formschuh austritt. V

Zur Verbesserung der Haftung des Schnittflächenschutzes an dem Verbundwerkstoff werden die 'mit dem pläs^izierten Material in Verbindung kommenden Flächen mit geeigneten mechanischen Vorrichtungen bearbeitet, in dem beispielsweise die Oberfläche vergrößert oder widerhakenähnliche Vertiefung oder Aufwerfungen angebracht werden. .

Eine weitere Verbesserung des Haftverbundes des Sehnittflä·- / chenschutzes aus thermoplastischem Material mit den aus Plästmaterialien bestehenden inneren und äußeren Lagen des _: Verbundwerkstoffes kann erreicht werden, in dem ein geeigneter Haftvermittler aufgetragen wird, wobei durch den¹ Zusatz von grobkörnigen festen Zuschlagstoffen bis zu.50 % in den Haftvermittler zusätzlich ein Verdübelungseffekt mit der Therraoplastwul3t entsteht.

Der erfindungsgeiüäße Schnittflächenschutz in Form einer Wulst an Kunststoff kann so ausgebildet werden, daß nicht nur das Schweißen oder das Kleben mit anderen Thermoplastmaterialiteh wie Thermoplastrohren möglich ist, sondern daß die Wulst eines Verbundrohres die Form ähnlich eines Vorschweißbundec besitzt und dadurch ζ. B. unter Verwendung von Losflansohen lösbare Rohrverbindungen oder lösbare Verbindungen mit anderen z. B. metallischen Viierkstoffen hei^gestelit werden können.

Die Erhöhung der thermischen oder mechanischen Belastbarkeit der miteinander geschweißten oder geklebten Wulstverbindungselemente kann diese Verbindungasteile durch zusätzliche äußere Laminatschichten, z· B. aus GUP, verstärkt werden·

Durch eine Anwendung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens werden wesentliche Nachteile und Einsatzbegrenzungen bei herkömmlichen Verbundrohren, z, B· bei Le ich tbaur ohr en, die aus/. einem Stützkern auf Zellulosebasis bestehen, der mit inneren und äußeren Schutzschichten aus Piastraaterialien versehen ist, beseitigt.

Als Vorzüge können genannt werden:

"- Das Bindringen von Medien durch die Schnittfläche des Verbündwerkstoffes in den Stützkern wird durch die me~ dienbeständige und die Schnittfläche schützende Wulst sicher verhindert. '; -. :

- Der angeformte Schnittflächenschutz kann mit herkömm? i-* chen Verfahren geschweißt oder geklebt werden* '

- Durch einen erfindungsgemäß hergestellten Schnittflächen-· schutz in Form einer stabilen Thermoplastwulst an einem Verbundwerkstoffelement wird die Lager- und Transporttechnologie derartiger Ausrüstungen wesentlich vereinfacht und die' Gefahr der Beschädigung der Verbundwerkst off schnitt flächen verringert· '" ·. . · ..;^Λ .^: ':' ' ^;' '

- Das Anbringen der Wulst kann mit einer bekannten Pia- ^: . stiziereinheit auch nach einer Reparatur an einem Rohrleitungssystem unter Produktionsbedingungen durchgeführt werden und gev/ährleistet anschließend wieder die volle

Punktionsfähigkeit. ' .

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- Durch eine erfindungsgemäß als Vorschweißbund ausgebildete Wulst können Verbundwerkstoffrohrleitungselemente

.. auch mit Rohrleitungssystemen, die aus anderen ^erkstof- , fen bestehen, verbunden oder an Apparaten und Ausrüstungen angeschlossen werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispieleh erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

Hergestellt wird ein Schnittflächenschuts aus PVC~hart an einem Leichtbaurohr -KW; 400, das aus mehrlagig verklebten Papierbandem als Stützkern besteht, der innen und außen durch ein PVC-hart-Band von 0,3 mm Dicke geschützt ist. Dabei werden bei dem Sägeschnitt des Leichtbaurohres nach der Hersteilung auf einer Spiralhülsenwickelmaschine zwangsläufig entstehenden Schnittwülste und die damit verbundenen Aufsprei&ungen der einzelnen Lagen erfindungsgemäß als widerhakenähnliche Aufwerfungen genutzt.

Nach der üblichen Hachhärtungszeif der Leichtbaurohre von mindestens 24. h wird an die Schnittfläche ein Formschuh aus Metall aufgesteckt, an den eine Piastiziereinheit angeschlossen wird*

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Dieser Pla3tiziereinheit wird PVC-hart-Draltmaterial zugeführt und in. deren Schmelzkamraer und Homogenisierungsteil aufgeschmolzen und homogenisiert. Das derart im plastischen Zustand vorliegende PVC tritt mit einer Temperatur von ^Λ 200. ⁰C bis 250 ⁰C in den Formschuh, füllt diesen und damit den Wulst querschnitt und s-chiebt die gesamte Vorrichtung per Hand unterstützt mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min an der Schnittfläche des Leichtbaurohres^r entlang. Die den Formschuh verlassende Wulst umschließt die ^: Schnittfläche und einen ca· 10.mm breiten Streifen der Innen- und Außenfläche des Leichtbaurohrendes. Durch das im plastizierten Zustand auf diese Flächen gelangende PVC werden sowohl die durch den Sägeschnitt verursachten Aufspreizungen mit PVC gefüllt als auch die vom Öl gereinigten PVC -Band er der inneren und äußeren Lage des Leichtbaurohres mit dem die Wulst bildenden PVC dicht verbunden.

' Ausführungsbeispiel 2

Hergestellt wird ein" Schriittflächenschutz aus PVC-hart an Leichtbaurohren UW 800, die aus mehrlagig verklebten Papierbändern als Stützkern bestehen, deren innere Lage ein PVC-hart~Band von 0,3 mm Dicke bildet und die eine au-"ßere Schutzschicht aus GUP besitzen. Neben der im Ausfüh- : rungsbeispiel 1 beschriebenen zwangsläufig entstehenden Schnittwialst wird zu Verbesserung der Haftung des Schnittflächenschutzes an der Außenschicht aus GUP ein sich mit diesem Material verbindender Haftvermittler aus einem Polyes t er-Polyurethan-Gemis ch aufge tragen, dem fes te Susclilagstoffe mit einem Volumenanteil von 40 % beigemengt worden sind· Zwei so vorbereitete Leichtbaurohre werden in einer Vorrichtung eingespannt, die eine gleichmäßige Drehbewegung der Rohre um ihre eigene Achse ermöglicht.

Vor dieser Aufnahmevorrichtung wird ein kontinuierlich: : arbeitender Extruder als Plastiziereinheit angeordnet,/ : an den eine hydraulische Umschalteinheit und zwei Formschuhe angeschlossen sind. Das in dem Plastizierzylinder des Extruders mit großer Homogenität geschmolzene PVG-;

hart-Granulat gelangt unter Druck durch die Umsehalteinheit '·.' zu einem FormachuTa, in dem ein Leichtbaurohx entlang ^geführt wird, das zur "Ausbildung einer bundähnlichen Wulst

^N mit einem zusätzlichen Pormeleiaeiit versehen ist· Die den Formschuh verlassende w'ulst umschließt die Schnittflache des Leichtbaurohres allseitig und ist auf der Außenseite ; des Rohres so ausgebildet, das sie den Bund eines Los- '

- ;..:': . -flarisches bilden kann· Uach Anbringung einer Viiulst an \; einer Leichtbaurohrschnittfläche gewährleistet die Umschalteinheit des Extruders den kontinuierlichen Materialfluß des PVC durch Umsehaltung auf den formschuh des zweiten in der Aufnahmevorrichtung eingespannten

·',.' · Leichtbaurohres. So wird in, gleicher Art und Weise eine Wulst am zweiten Rohr anextrudiert. Iir der Swischenaeit

v, ist das erste Rohr in der'Aufnahmevorrichtung gewendet ^v oder gewechselt worden und so eine Fortsetzung dieser :. Produktion und damit der kontinuierliche Betrieb des Kx- .; truders möglich. , . ' ·

Claims (5)

1. ;^:.:;^;"; :^v,: ; / · ·' :. ' - I.Q.- . .· :. ^; ; . ·. ν . ·. . .

   Erfindungsanspruoh ': ' ". .'. . . .

   i. Verfahren zur .'Herstellung eines Schnittflächensehutzes : -,λ aUstheriäoplastischen Kunststoffen für Verbunclwerkstoffe, insbesondere Verbundrohre, gekennzeichnet dadurch,, : :: daß an die au schützende Schnittfläche eine Wulst aus einem Kunststoff so angeformt, vorzugsweise ariextrudiert .',\· wird, daß die Wulst mit dem Verbundworkstoff forrfiscThlüssig verbunden ist und dabei der die Wulst bildende y Kunststoff vorzugsweise aus einer Piastiziereinheit durch einen an der Verbundwerkstoffschnittfläche entlang geführten Formschuh gepreßt und nach Verfestigung mit ,^:· ..dem durch den Fomschuh vorgegebenen Wulst querschnitt ; ·: ^ aus dem Fonnschuh austritt. ... . .' . ;.; ; _: .,
2. 2*. Verfahren nach Punkt T, gekennzeichnet dadui'ch, daß zur Verbesserung der Haftung des Schnittflächenschutaes an dem Verbundwerkstoff die mit dem plastizierten Material in Verbindung kommenden Flächen mit geeigneten mechanischen Vorrichtung 'bearbeitet werden, in dein beispielsweise die Oberfläche vergrößert oder -widerhaken- · ;. ähnliche Vertiefungen oder Aufwerfungen angebracht werden. -'.,. ' · ' . '. ..- '· ..:.'· - :. ' ' ' - /'^:·' - ^:.' .

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3. 3. Verfahren nach Punkt 1 und/oder 2 gekennzeichnet dadurch„ daß zur Verbesserung der Haftung des Sclmittflächenschut-· zes aus thermoplastischem Material an den aus Plastmateriälien bestehenden inneren .und/oder äußeren Lagen des -Ver-. bundwerkßtoffes ein geeigneter Haftvermittler' aufgetra-v gen wird,: wobei durch den Zusatz von festen Zuschlag- ;. .· stoffen bis zu 50 ;^:5 in den .Haftvermittler' zusätzlich, ein VerdUbelungseffekt mit der Thermoplastwulst erreicht wir*ä>
4. 4. 'Verfahren nach Punkt 1 und/oder 2 und /oder 3 gekennzeichnet dadurch, daß der durch den Formschuh vorgegeben^ Wulstquerschnitt nicht nur das Schweißen oder das Kleben; mit anderen Thermoplastmaterialien, beispielsweise Thermo plastrohren oder mit einer Thermoplastwulst versehenen Verbundrohren, erlaubt, sondern daß,die:Wulst die Form ähnlich', eines Vors chwe iß bunde s besitzt und dadurch z. B,

   unter Verwendung von Losflanachen lösbare Rohrverbindungen hergestellt werden können. .....·
5. 5, Verfahren nach Punkt 1 und/oder 2 und/οder 3 gekennzeichnet dadurch, daß aur Erhöhung der iherraiachen oder Hie- . chanischen Belastbarkeit der miteinander geschweißten oder geklebten WuIstverbindungs elemente diese'yerbin- V dungssteile durch zusätzliche äußere Laminatschichten, ζ.. B· aus GUP, verstärkt wird.