CH373673A - Verfahren zum Auskleiden von Innenflächen rohrförmiger Gebilde - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Auskleiden von Innenflächen rohrförmiger Gebilde
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer thermoplastischen Auskleidung auf die Innenfläche von allgemein rohrförmigen Gebilden, wie Rohren, Schläuchen, Leitungen und dergleichen.



   Zur Aufbringung von Auskleidungen auf die Innenwände von Metallrohren, Fässern usw. sind schon zahlreiche Verfahren angewandt worden. Im allgemeinen erfolgte bei vielen dieser Verfahren ein Eintauchen in Polymerlösungen oder das Aufspritzen heisser Schmelzen. Man erreicht dabei haftende Auskleidungen von Harzen, wie Polyäthylen, wenn die Oberfläche des Metalls richtig vorbereitet worden ist.



  Diese Verfahren sind aber mühselig oder verhältnismässig unwirksam. Spritzverfahren z. B. eignen sich nicht gut zum Auskleiden der Innenfläche langgezogener Gegenstände, wie Rohre. Zur Auskleidung von Metallrohren mit thermoplastischen Stoffen sind vor kurzem andere Verfahren entwickelt worden. So wird nach der britischen Patentschrift Nr. 778034 eine Polyäthylenfolie in Schlauchform in ein Metallrohr eingefügt und innerhalb des plastischen Schlauches ein Gasdruck ausgeübt, während das Ganze von aussen erhitzt wird, worauf man kühlt, um das ausgekleidete Metallrohr zu erhalten. Auch Verfahren zur Aufbringung elastischer Auskleidungen auf das Innere gewebter Schläuche mittels aufgeblasener Einlageteile sind beschrieben worden (USA-Patentschrift Nr. 2803056).

   Wie jedoch in der USA-Patentschrift Nr. 2695255 festgestellt wird, treten bei Verfahren, die von der Ausdehnung einer thermoplastischen Auskleidung in einem Metallrohr abhängen, leicht Lufteinschlüsse auf, wenn nicht besondere Vorsichtsmassnahmen getroffen werden.



   Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen thermoplastischer Auskleidungen auf die Innenfläche von allgemein rohrförmigen Gebilden, wie Leitungen, Rohren, Behälterwänden usw.



   Hierzu wird erfindungsgemäss ein Gas in eine Blase aus geschmolzenem thermoplastischem Material eingeblasen, während dieses Material von einer Strangpresse ausgepresst wird, wobei die Blase innerhalb des auszukleidenden Gebildes liegt, und dieses Gebilde, während es den ausgepressten aufgeblasenen Spritzling von der Strangpresse aufnimmt, in der Fliessrichtung des Spritzgutes bewegt wird.



   Die rohrförmigen Gebilde, die in der erfindungsgemässen Weise ausgekleidet werden können, sind nicht auf solche mit rundem Querschnitt beschränkt, sondern umfassen allgemein rohrförmige Gebilde beliebiger, z. B. rechteckiger, elliptischer Querschnittsform usw.



   Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens werden die Innenflächen solcher rohrförmiger Gebilde mit dem thermoplastischen Material ausgekleidet, indem man das thermoplastische Material durch ein langgestrecktes Rohr zu einer Ringdüse führt, wobei das vordere Ende des auszukleidenden Gebildes anfänglich ausserhalb der Ringdüse liegt, das thermoplastische Material durch die Ringdüse ausgepresst, in den so gebildeten Schlauch das Gas einbläst und den entstehenden Schlauch unter Bildung einer Blase verschliesst, das Gebilde in der Strömungsrichtung des thermoplastischen Materials und über die Blase in einer zur Ringdüse horizontalen Lage bewegt, die Bewegung des Gebildes in der gleichen Richtung und das Einblasen von Gas fortsetzt, wodurch das thermoplastische Material an die auszukleidende Innenfläche angedrückt wird,

   die Bewegung des - Gebildes während der Anpressung des thermoplastischen Materials an die Innenfläche weiter fortsetzt, bis die Auskleidung beendet ist und das   Gebilde sich über die Düse hinweg vor diese bewegt hat, und danach den Spritzling zwischen der Düse und dem ausgekleideten Gebilde trennt, wobei die Temperatur des Spritzlings bis zu seiner Berührung mit der Innenfläche oberhalb seines Schmelzpunktes gehalten, jedoch unter seinen Schmelzpunkt gesenkt wird, während er an die Innenfläche angedrückt wird.



   Zweckmässig werden die Düsengrösse und die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung des mit der Auskleidung zu versehenen Gebildes so gewählt, dass ein geschmolzener Film erzeugt wird, der in Berührung mit der Innenfläche eine Dicke von 0,025 bis 0,508 mm hat. Wenn gewünscht, kann man jedoch auch mit derart grossen Dicken   wie    2,5 mm arbeiten.



  Zur Erzeugung der entsprechenden Bewegung des Gebildes kann man mit einer beliebigen mechanischen Vorrichtung, z. B. in geeigneter Weise angeordneten und angetriebenen Quetschwalzen, arbeiten.



   Wenn eine Metallfläche auszukleiden ist, werden besonders günstige Ergebnisse erzielt, indem man das Gebilde auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der thermoplastischen Auskleidung, jedoch unterhalb seiner Zersetzungstemperatur vorwärmt.



  Die Auskleidung erstarrt, während sie durch den Druck des eingeblasenen Gases gegen die Fläche gepresst wird. Wenn gewünscht, kann diese Erstarrung dadurch beschleunigt werden, dass man das Gebilde während der Aufbringung der Auskleidung abschreckt, z. B. auf seine Aussenfläche einen Kühlmittelstrom einwirken lässt.



   Das auszukleidende Gebilde besteht zwar bei vielen der wichtigsten Anwendungen aus Stahl, kann aber auch aus jedem beliebigen anderen Material wie anderen Metallen (Kupfer, Aluminium, Messing usw.), einem faserartigen oder nichtfaserartigen Zellulosematerial (Pappe, Vulkanfiber, Cellophan usw.), einem Superpolyamid, Polyamid usw., oder einem verhältnismässig hochschmelzenden oder nichtschmelzenden Kunstharz, wie isotaktischen Polymeren, insbesondere Polypropylen, oder Acrylharzen, hochdichtem Polyäthylen (Dichte 0,95 und höher), peroxydgehärtetem oder strahlungsgehärtetem Poly äthylen und anderen gehärteten Polyolefinen, bestehen.



   Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert.



   Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine geeignete Anordnung unmittelbar nach Beginn der erfindungsgemässen Behandlung. Dabei ist ein Stahlrohr 11 verschiebbar über dem langgestreckten Rohr 5 angeordnet, welches das thermoplastische Material in seinem Inneren 8 einschliesst. Das Rohr 11 liegt koaxial zu dem Rohr 5. Das thermoplastische Material wird unter der Wirkung der Strangpresse 1 durch das Rohrinnere 8 und von dort durch die Ringdüse 7 ausgepresst. Ein Manometer 2 dient zur Messung des Strangpressdruckes und ein Thermoelement 3 zur Messung der Temperatur. Die in geeigneten Intervallen längs des -Rohres 5 angeordneten   Abstands-    stücke   ohalten    das Rohr 5 im Abstand von dem Rohr 11. Der Spritzling 13 tritt aus der Ringdüse in Form eines Schlauches aus, der durch Zusammenquetschen verschlossen wird.

   Druckluft wird durch eine Leitung 4 eingeführt, die längs des langgestreckten Rohres 5 angeordnet ist und sich zu einer mit der Blase in Verbindung stehenden Bohrung in dem Drehkreuz 12 erstreckt, mit dem die Düsengrösse eingestellt werden kann.



   Die Fig. 2 zeigt die relative Lage des Spritzlings 13 zum Rohr 11 in der nächsten Stufe des Verfahrens. Das Rohr 11 liegt hier durch Bewegung in der Richtung des Spritzgutflusses über der Ringdüse 7.



  Der Spritzling 13 wird von der eingeblasenen Luft gegen die Innenwandung des Rohres 11 gepresst. Die Dicke der Auskleidung wird von der Grösse der Ringdüsenöffnung und der Geschwindigkeit bestimmt, mit der das ausgekleidete Rohr abgezogen wird, dessen Bewegung den Spritzling von der Strangpresse wegzuziehen sucht. Das Rohr 11 wird durch nichteingezeichnete Mittel in der Richtung des Spritzgutflusses bewegt.



   Fig. 3 zeigt die Lage des Rohres 11 und des Spritzlings 1 3 in bezug auf das langgestreckte Rohr 5 nach Beendigung des Auskleidevorganges, unmittelbar vor der Abtrennung des Spritzlings zwischen der Düse und dem ausgekleideten Rohr, wobei das Rohr vor der Düse liegt. In bevorzugter Weise wird der Spritzling 13 an der Vorderseite der Düse abgequetscht, um die Bildung einer Blase zur Vorbereitung der Wiederholung des Verfahrens in einem folgenden Arbeitszyklus zu ermöglichen. Dies geschieht, wenn das Rohr sich vor die Düse bewegt hat (wie in Fig. 3). Das ausgekleidete Rohr wird von den Stützen 9 aufgenommen, wobei geeignete Kabel und Klammern dazu verwendet werden, um die notwendige Bewegung des Rohres 11 zu erleichtern.



   Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.



   Beispiel 1
Ein zylindrisches Papprohr mit einem Innendurchmesser von 7,6 cm wird über eine Spritzdüse mit Lufteinblasleitung nach Fig. 1 geschoben. Durch die Düse wird Polyäthylen verspritzt. Der gespritzte Schlauch wird zur Bildung einer Blase abgequetscht, die durch Einblasen von Luft so ausgedehnt wird, dass sie die Innenfläche des Papprohres berührt. Das Papprohr wird mit einer Geschwindigkeit von 2,90 m je Minute vorwärtsbewegt. Der geschmolzene Film erstarrt nach Berührung mit der Pappfläche unter Bildung einer Auskleidung in dem Papprohr.



   Beispiel 2
Ein Polymethylmethacrylatrohr mit einem Innendurchmesser von etwa 5,1 cm wird nach der Methode von Beispiel 1 mit Polyhexamethylenadipamid ausgekleidet. Dabei beträgt die Temperatur des Gutes 2320 C, der Spritzdruck 281 at, die Abzugsgeschwin  digkeit 4,27 m je Minute und der Spritzgutausstoss 0,36 kg je Minute. Anstelle von Luft verwendet man als Aufblähgas Stickstoff von 0,28 at. Man erhält dabei gute Auskleidungen.



   Beispiel 3
Ein Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 7,6 cm, das auf 2600 C vorerhitzt ist, wird über ein langgestrecktes Rohr mit Düse nach Fig. 1 gescho   ben ; wie in der Figur gezeigt, wird eine Blase aus    Polyäthylen (Schmelzpunkt etwa 1100 C) bei einer Guttemperatur von 1570 C erzeugt. Der Spritzdruck beträgt 211 at und die Abzugsgeschwindigkeit 4,72 m je Minute, d. h. dass das Rohr mit dieser Geschwindigkeit vorwärtsbewegt wird, wobei der Ausstoss an Polyäthylen 0,204 kg je Minute und der Luftdruck 0,35 at beträgt. Eine Pyrometermessung der Oberfläche des Stahlrohres zeigt, dass die Temperatur beim Auftrag der Auskleidung 232 bis 2600 C beträgt.



  Der Aussenseite des Rohres wird nach der Aufbringung der Auskleidung zur Abschreckung Leitungswasser zugeführt. Nach beendeter Aufbringung der Auskleidung wird der Polyäthylenschlauch abgetrennt und abgequetscht. Das ausgekleidete Rohr wird zerschnitten, um die Adhäsion der Auskleidung zu prüfen. Die Auskleidung lässt sich nicht von dem Rohr abziehen.



   Beispiel 4
Das Beispiel 3 wird unter Verwendung von Poly äthylen wiederholt, das 2,5 Gew. % Titandioxydfüllstoff enthält. Die entstehende Auskleidung hat eine weisse, opake und porzellanartige Beschaffenheit. Sie kann von der Innenwand des Rohres nicht abgezogen werden.



   Die vorstehenden Beispiele dienen nur der Erläuterung, und im Rahmen der Erfindung sind dem Fachmann zahlreiche weitere Ausführungsformen möglich. Wenn gewünscht, kann man anstelle von Titandioxyd Kohlenstoff, kolloidales Siliziumdioxyd oder andere geeignete Füllstoffe verwenden. Besonders wertvolle Ergebnisse erhält man, wenn als Auskleidung pigmentierte Harze, insbesondere pigmentierte hochmolekulare Polyäthylenharze verwendet werden. Für Polyolefinharze in Form dünner Auskleidungen sind keine Zusatzmittel erforderlich, um eine gute Haftung zu erzielen, aber wenn dickere Auskleidungen gewünscht werden, sind Zusatzmittel wie Fumarsäure (USA-Patentschrift Nr. 2838437) sehr wirksam.

   Bei besonderen Ausführungsformen können Grundiermittel, einschliesslich solcher aus Polyisocyanaten, oder andere Haftanstriche zur Erzielung einer hohen Bindungsfestigkeit zwischen Harz und Metallflächen verwendet werden. Wenn gewünscht, können nach der Aufbringung geeignete Verfahren zur Vernetzung von Auskleidungen, z. B. mittels sehr schneller Elektronen, organischer Peroxyde und dergleichen in der bekannten Weise angewandt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Aufbringen einer thermoplastischen Auskleidung auf die Innenfläche von allgemein rohrförmigen Gebilden, dadurch gekennzeichnet, dass man in eine Blase des geschmolzenen thermoplastischen Materials, während es von einer Strangpresse ausgepresst wird, ein Glas einbläst, wobei die Blase innerhalb des auszukleidenden Gebildes liegt, und dass dieses Gebilde während der Aufnahme des ausgepressten aufgeblasenen Spritzlings in der Richtung des Flusses des Spritzgutes bewegt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das thermoplastische Material durch ein langgestrecktes Rohr einer Ringdüse zuführt, wobei das vordere Ende des auszukleidenden Gebildes anfänglich ausserhalb der Ringdüse liegt, das thermoplastische Material durch die Ringdüse auspresst, in den so geformten Schlauch das Gas einbläst und den Schlauch unter Bildung einer Blase verschliesst, das Gebilde in der Richtung des Flusses des thermoplastischen Materials und über die Blase in einer zur Ringdüse koaxialen Lage bewegt, die Bewegung des Gebildes in der gleichen Richtung und das Einblasen von Gas fortsetzt, wodurch das thermoplastische Material an die auszukleidende Innenfläche angedrückt wird, die Bewegung des Gebildes während der Ausrückung des thermoplastischen Materials an die Innenfläche weiter fortsetzt,

   bis die Auskleidung fertiggestellt ist und sich das Gebilde bis über die Düse hinweg vor diese bewegt hat, und den Spritzling danach zwischen der Düse und dem ausgekleideten Gebilde trennt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Spritzlings bis zu seiner Berührung mit der auszukleidenden Innenfläche oberhalb seines Schmelzpunktes gehalten, jedoch unter seinen Schmelzpunkt gesenkt, während er an die Innenfläche angedrückt wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch zur Behandlung eines Gebildes aus einem Metall, dadurch gekennzeichnet, dass man dasselbe auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials, aber unterhalb dessen Zersetzungstemperatur vorerhitzt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metallgebilde während der Aufbringung der thermoplastischen Auskleidung mittels eines Kühlmittelstroms abschreckt, der seiner Aussenfläche zugeführt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch- gekennzeichnet, dass das Metall Stahl und das thermoplastische Material Polyäthylen ist 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges Gebilde aus Zellulose ausgekleidet wird.

   7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebilde aus Eisenblechrohr ausgekleidet wird.

   8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges Gebilde aus einem Polyolefinharz ausgekleidet und als thermoplastisches Material ein anderes thermoplastisches Harz verwendet wird, dessen Schmelzpunkt unter demjenigen des Polyolefinharzes liegt.