DE2138917A1 - Vorrichtung zur herstellung eines rohres aus einem geschaeumten kunststoff - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus einem geschäumten Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche zur Herstellung eines Rohres aus einem geschäumten Kunststoff verwendet werden soll. Diese Vorrichtung besteht aus einer die Abmessungen des Rohres festlegenden Form zur Aufnahme eines den geschäumten Kunststoff ergebenden Gemisches aus Kunststoffmonomeren oder Vorpolymerisaten und Härtern.
• Kunststoffrohre, insbesondere auch solche aus geschäumten Materialien, werden zur Fortleitung von flüssigen oder gasförmigen Medien immer mehr eingesetzt, da sie insbesondere gegen aggressive Medien beständig sind. Derartige Kunststoffrohre können mit bekannten Verfahren, beispielsweise mittels eines Extruders oder durch Gießen, hergestellt werden. Bei dem Extrusionsverfahren werden bereits polymerisierte Kunststoffe mit einem Treibmittel, das bei der Spritztemperatur Gase abspaltet, versetzt. Hierbei muß die Temperatur im Extruder konstant gehalten werden, da sonst Schäume verschiedener Porengröße entstehen Dieses Verfahren ist daher aufwendig. Beim Gießverfahren werden Kunststoffmonomere oder Vorpolymerisate, die eine gießbare Konsistenz haben, mit flüssigem Treibmittel oder mit einem zur Gasabspaltung führenden Stoff versetzt. Als weiterer Mischungsbestandteil wird ein für die Polymerisation notwendiger Katalysator bzw. Härter hinzugegeben, der in besonderen Fällen auch die Abspaltung des Gases auslösen kann. Die Kunststoffvorprodukte werden dann in eine Form gegossen, die im einfachsten Fall aus zwei kreiszylindrischen Papphälsen unterschiedlichen Durchmessers besteht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit Hilfe derer Rohre aus geschäumtem Kunststoff mit geringem Aufwand präzise hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Form als in waagerechter Position angeordnetes, drehbar gelagertes Formrohr, in welches das Gemisch über die gesamte Länge des Formrohres mittels einer Einfüllvorrichtung eingebracht wird, ausgebildet ist. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit einer derartigen Vorrichtung Rohre großer Länge hergestellt werden können, deren Wandstärke vollig gleichmäßig ist und deren Aufschäumgrad beliebig einstellbar ist. Hierbei ist es durch Steuerung der Drehzahl des Formrohres auch möglich, eine glatte Außenhaut für das Kunststoffrohr zu erhalten.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich nicht nur zur Herstellung von Kunststoffrohren an sich, sondern es ist auch möglich, das Formrohr mit Hilfe des Kunststoffes auszukleiden und so ein innen thermisch und schallisoliertes Leitungsrohr zu erhalten. Beim Betrieb der Vorrichtung ist darauf zu achten, daß das Formrohr während des Aufschäumvorgangs eine derartige Drehzahl hat, daß seine Radialbeschleunigung größer als die Erdbeschleunigung ist. Je nach der verwendeten Menge des Gemisches oder auch der Treibmittelmenge erhält man dann Rohre bzw. Auskleidungen mit unterschiedlicher Dicke.
• Das Gemisch, das heißt mit anderen Worten, das Kunststoffvorprodukt, wird in einer entsprechenden Mischkammer mit einem Mischkopf in der erforderlichen Weise gemischt und in das waagerecht eingespannte Formrohr eingeführt. Das Formrohr kann sich während des Einfüllens des Gemisches bereits in Rotation befinden, es kann jedoch auch erst nach dem Einfüllen in Rotation versetzt werden. Ausschlaggebend für eine gleichmäßige Wanddicke des zu erzeugenden Kunststoffrohres ist die Verwendung eines genau zentrierten, nicht schlagenden Formrohres. Das richtige Einbringen des Gemisches in das Formrohr ist' ebenfalls von Bedeutung.
• Bei dünnflüssigen Gemischen, die meist aus monomeren Kunststoffbausteinen bestehen, genügt das Einführen bei rotierendem Formrohr mit Hilfe eines Schnabelbechers. Bei viskosen Gemischen, bei schnelleinsetzender Schaumentwicklung bzw. bei langen Formrohren müssen die Rohstoffe des Gemisches an die Stelle des Formrohres gebracht werden, an der sie geschäumt und ausgehärtet werden sollen. Hier kann mit Hilfe eines sogenannten Löffels oder mit einer pneumatischen Vorrichtung das Gemisch in das rotierende Formrohr eingefüllt werden. Bei schnell einsetzender Schaum-und Härtungsreaktion muß das Gemisch direkt vom Mischkopf der Mischkammer aus in das Formrohr eingebracht werden.
• Als Gemisch eignet sich besonders eine Mischung aus Isocyanaten und Polyolen, denen auch ein Zusatz von Treibmitteln beigegeben werden kann. Als Formrohr kann ein Metall- oder Kunststoffrohr verwendet werden, das innen mit Trennmitteln oder Haftvermittlern beschichtet werden kann, je nach dem, ob das geschäumte Kunststoffrohr selbständig sein oder mit dem Formrohr eine Einheit bilden soll. Es ist auch zweckmäßig, das Formrohr vor dem For-º mungsvorgang auf eine Temperatur von etwa 40 bis 150 C zu erwärmen. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Kunststoffschaummasse durch zu langsam ablaufende Polymerisation bzw. Polyaddition nicht in sich zusammenfällt, und daß ein niedriges Raumgewicht des Schaumes entsteht.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
• Die Fig. 1 bis 3 zeigen drei unterschiedliche Ausführungsformen für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, zum Teil in schematischer Darstellung, und Fig. 4 gibt eine Einzelheit von Fig. 3 in vergrößertem Maßstab wieder.
• Mit 1 ist eine Vorrichtung bezeichnet, deren Spannkopf 2 in Rotation versetzt werden kann. In diesem Spannkopf ist das Formrohr 3 angeordnet, welches an seinen Enden mit Verschlüssen 4 und 5 versehen ist, Der Verschluß 5 hat dabei eine Bohrung zur Aufnahme eines Löffels 6, der gemäß der gesonderten Ansicht des Schnittes A-B nach oben offen ist.
• Der Löffel 6 ist mit Hilfe der Schubstange 7 in das Formt rohr 3 einschibbar und hat eine Länge, die genau der Länge des Formrohres 3 entspricht. In den Löffel 6 wird das aus der Mischkammer kommende Gemisch zur Herstellung des geschäumten Kunststoffrohres eingefüllt. Nach diesem Einfüllvorgang wird der Löffel 6 durch die Öffnung des Verschlusses 5 in das Formrohr 3 eingeführt, welches inzwischen in Rotation versetzt worden ist, und innerhalb des Rohres dann umgekippt, so daß das Gemisch auf die Innenfläche des Formrohres gelangt.
• Infolge der Rotation des Formrohres 3 wird der Kunststoff des Gemisches sich dann gleichmäßig über die innere Oberfläche des Formrohres verteilen und so ein Rohr aus geschäumten Kunststoff mit gleichbleibender Wanddicke erzeugen. Die Einstellung dieser Wanddicke und der Grad der Aufschäumung hängen dabei von der Zusammensetzung des Kunststoffgemisches ab. Wie bereits weiter oben erwähnt, kann das Formrohr 3 vor dem Einfüllen des Kunststoffgev misches an seiner inneren Oberfläche mit einem Trennmittel oder einem Haftvermittler beschichtet worden sein, die bewirken, daß das geschäumte Kunststoffrohr nach dem Formungsvorgang aus dem Formrohr 3 entfernt werden kann oder fest mit diesem verbunden bleibt und so als Auskleidung desselben dient. Vor dem Einspannen des Formrohres 3 in den Spannkopf 2 der Vorrichtung 1 ist es außerdem möglich und auch zweckmäßig, das Formrohr zu erwärmen.
• In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Formrohr und sein Antrieb sind die gleichen wie in Fig. 1, jedoch ist die Art der Zuführung des Gemisches gegenüber Fig. 1 abgeändert. Mit 8 ist jetzt ein-Einleirohr bezeichnet, das direkt mit dem Mischkopf 9 einer der Einfachheit halber nicht dargestellten Mischkammer verbunden ist, an welche der Mischkopf über die Leitung 10 angeschlossen ist. Das Einleitrohr 8 ist nun mindestens genauso lang wie das Formrohr 3 und kann mit Hilfe eines Druckrohres il in das Formrohr 3 eingeführt werden. Für diesen Einführungsvorgang wird dann das Gemisch aus der Mischkammer in den Mischkopf 9 gedrückt und gelangt aus der Öffnung des Einleitrohres 8 austretend in das Formrohr 3. Das Einleitrohr 8 wird mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Formrohr 3 bewegt und auf diese Weise eine gleichmäßige Beschichtung des Formrohres 3 erreicht, welches wiederum bereits rotieren oder auch anschließend in Rotation versetzt werden kann.
• Mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung lassen sich längere Rohre als mit den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 herstellen. Auch hier sind gleiche Teile wie in den vorangehenden Figuren wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In den Spannkopf 2 der Antriebsvorrichtung 1 ist wiederum ein Formrohr 3 eingespannt, das an den Enden mit Verschlüssen 4 und 5 versehen ist. Diese Verschlüsse sind hier jedoch beide mit Öffnungen versehen, und durch das Formrohr 3 sind eine antreibbare Leitspindel 12 und ein Führungsstab 13 hindurchgeführt. Leitspindel und Führungsstab sind in den Lagerböcken 14 und 15 gelagert, in welchen auch der Antrieb für die Leitspindel angeordnet ist. Aus Fig. 4, welche eine vergrößerte Ansicht des Inneren des Formrohres 3 wiedergibt, geht nun hervor, daß auf der Leitspindel 12 und dem Führungsstab 13 ein Mischkopf 16 angebracht ist, welcher über Zuleitungen 17 mit einer wieder der Einfachheit halber nicht dargestellten Mischkammer verbunden ~ist. Dieser Mischkopf läßt sich mittels der Leitspindel 12 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Formrohr 3 bewegen und so dazu verwenden, die innere Oberfläche des Formrohres 3 gleichmäßig mit dem aus der Mischkammer kommenden Gemisch des Kunststoffes zu beschichten. Auch hier kann wieder das Formrohr bereits vor der Beschichtung rotieren. Es ist jedoch auch möglich, dasselbe erst nach der Beschichtung in Rotation zu versetzen. Auch bei dieser Vorrichtung ergibt sich wieder ein Kunststoffrohr mit gleichmäßiger Wandstärke, das als selbständiges Gebilde oder mit dem Formrohr 3 verklebt hergestellt werden kann.
• Im folgenden werden noch drei Beispiele zur Herstellung von Kunststoffrohren mit der VOrrichtung nach der Erfindung angegeben.
• Beispiel 1 Als Formrohr wird ein Metallrohr mit einem Innendurchmesser von 100 mm und einer Länge von 300 mm verwendet. Dieses Metallrohr wird vor dem Einbringen des Kunststoffgemisches auf eine Temperatur von etwa 65 0c vorgewärmt und dann auf eine Umdrehungszahl von 400 U/min gebracht. Als Kunststoffmasse wird ein Gemisch aus Isocyanat, Polyol und Wasser verwendet, und zwar werden 80 g dieser Kunststoffmasse in das Metallrohr eingefüllt. Es ergibt sich dann eine Wanddicke des Kunststoffrohres von ca. 10 mm.
• Beispiel 2 Als Formrohr wird wiederum ein Metallrohr mit 100 mm Innendurchmesser und 300 mm Länge verwendet, das auf etwa 650c erwärmt wird. Die Drehzahl beträgt wiederum 400 U/min und die gleiche Kunststoffmasse von 80 g wird zur Herstellung verwendet. Die Geschwindigkeit des Einleitrohres 8 wird über die Drucklufteinrichtung so eingestellt, daß das Einleitrohr bzw. dessen Öffnung das 300 nun lange Metallrohr in 7 sec durchlaufen hat. Auch hier ergibt sich dann wieder ein Rohr mit einer Wandstärke von 10 mm.
• Beispiel 3 Als Formrohr wird hier ein Metallrohr mit einem Innendurchmesser von 100 mm verwendet, dessen Länge 2000 mm beträgt.
• Dieses Rohr wird auf eine Temperatur von etwa 500C vorgewärmt und erhält eine Drehzahl von 400 U/min. Die gleiche Kunststoffmischung, also wiederum Isocyanat, Polyol und Wasser, wird dann in dieses Rohr mit Hilfe des von der Leitspindel bewegten Mischkopfes eingefüllt, und zwar werden hier 530 g verwendet. Die Geschwindigkeit des Mischkopfes wird so eingestellt, daß derselbe das Metallrohr in 46 sec passiert hat.- Auch hier ergibt sich dann eine Wandstärke des Kunststoffrohres von 10 mm.
• Für alle drei Beispiele wurde eine Kunststoffschaummasse mit einem Raumgewicht von 50 g/l (freischäumend) verwendet.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Rohres aus einem geschäumten Kunststoff, bestehend aus einer die Abmessungen des Rohres festlegenden Form zur Aufnahme eines den geschäumten Kunststoff ergebenden Gemisches aus Kunststoffmonomeren oder Vorpolymerisaten und Härtern, dadurch gekennzeichnet, daß die Form als in waagerechter Position angeordnetes, drehbar gelagertes Formrohr (3), in welches das Gemisch über die gesamte Länge des Formrohres (3) mittels einer Einfüllvorrichtung eingebracht wird, ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllvorrichtung als um seine Achse schwenkbarer Löffel (6) mit einer der Länge des Formrohres (3) entsprechenden Länge ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllvorrichtung als an eine Mischkammer, in welcher das Gemisch enthalten ist, angeschlossenes, in axialer Richtung über die gesamte Länge des Formrohres (3) verschiebbares Einleitrohr (8) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfüllvorrichtung als an eine Mischkammer angeschlossener Mischkopf (16), der mittels einer durch das Formrohr (3) geführten Leitspindel (12) durch das Formrohr bewegt wird, ausgebildet ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus geschäumtem Kunststoff mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch in das stillstehende oder bereits rotierende Formrohr (3) gleichmäßig über seine gesamte Länge verteilt eingefüllt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Formrohr (3) vor Beginn des herstellungsverfahrens erwärmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Formrohres (3) vor Beginn des Herstellungsverfahrens mit einem Trennmittel beschichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Formrohres (3) vor Beginn des Herstellungsverfahrens mit einem Haftvermittler beschichtet wird.

L e e r s e i t e