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DE4323838A1 - Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres

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DE4323838A1 DE4323838A DE4323838A DE4323838A1 DE 4323838 A1 DE4323838 A1 DE 4323838A1 DE 4323838 A DE4323838 A DE 4323838A DE 4323838 A DE4323838 A DE 4323838A DE 4323838 A1 DE4323838 A1 DE 4323838A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 154 931 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Metall-Kunststoff-Verbundrohres bekannt, bei welchem ein inneres Kunststoffrohr durch Extrusion erzeugt und darüber ein metallisches Rohr geformt wird, auf welches anschließend eine äußere Kunststoffschicht extrudiert wird. Das metallische Rohr wird aus einem längseinlaufenden Metallband durch Formen des Metallbandes zu einem Schlitzrohr und Verschweißen der Naht hergestellt. Dabei ist der Durchmesser des Schlitzrohres größer als der Außendurchmesser des Innenrohres, um eine Beschädigung des Innenrohres durch die Schweißenergie zu verhindern. Der Durchmesser des geschweißten Rohres wird anschließend ohne Streckung und ohne Verlängerung durch Rollen-Kalibrieren auf den Durchmesser des Innenrohres kalibriert. Um einen Verbund zwischen dem Metallrohr und dem Innenrohr und dem Außenrohr herzustellen, wird auf das Innenrohr vor der Metallbandumhüllung und auf das geschweißte kalibrierte Metallrohr jeweils eine Kleberbeschichtung aufextrudiert. Dieses Verfahren ist nicht wirtschaftlich, da insgesamt vier Extruder (Innenrohr, 1. Kleberbeschichtung, 2. Kleberbeschichtung und Außenrohr) erforderlich sind.
Aus der DE 32 25 869 A1 ist es bekannt, ein Kunststoffrohr zu extrudieren, und auf dieses Rohr ein längseinlaufendes Metallband, welches beidseitig mit einer klebfähigen Schicht versehen ist, derart aufzulegen, daß eine rohrförmig geschlossene, auf dem Innenrohr aufliegende Metallschicht entsteht. Anschließend wird ein Außenrohr aus Kunststoff auf die Metallhülle extrudiert. Die Metallhülle wird entweder mit überlappenden Längskanten geformt, die miteinander verklebt werden, oder die Längskanten werden stegartig radial nach außen gebogen und an ihren Stirnseiten miteinander verschweißt. Der radial nach außen weisende Steg wird nach dem Schweißen auf den Rohrumfang heruntergeformt.
Das Überlapptverkleben ergibt insbesondere bei Temperaturen über 100°C und Druckwechseln keine gasdichte Naht. Das Verschweißen der Stirnkanten erfordert einen hohen Aufwand an Formwerkzeugen und Führungsanordnungen, um eine exakte Schweißnaht zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sowohl die Überlapptnaht als auch insbesondere der auf den Rohrumfang aufgelegte Steg nicht von dem Außenrohr abdruckfrei überdeckt werden können.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß das Verfahren weniger störanfällig und kostengünstiger ist und zu einem ansehnlicheren Produkt mit einer höheren Druckfestigkeit führt.
Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß die Metallhülle zusammen mit den für die Verklebung benötigten beidseitigen Beschichtungen in einem Arbeitsgang auf das Innenrohr aufgebracht wird. Da bei der Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf das Rollen-Kalibrieren verzichtet wird, statt dessen die Metallhülle auf das Innenrohr heruntergezogen wird, kann eine Metallfolie, d. h. eine Metallhülle mit einer sehr geringen Wanddicke verwendet werden. Eine Stabilisierung der dünnen Metallfolie erfolgt durch die Beschichtung mit Kunststoff. Wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen Leitungsrohre hergestellt werden sollen, bei denen die Metallhülle als Diffusionssperre dient und schwerpunktmäßig nicht als Armierung, ist die Verwendung einer Metallfolie als Metallhülle möglich und sinnvoll. Dadurch wird das Leitungsrohr wesentlich biegbarer. Soll die Metallhülle als Armierung verwendet werden, muß notgedrungen eine größere Wanddicke gewählt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird darin gesehen, daß infolge der Kunststoffbeschichtung die Metallhülle durch einen Ziehvorgang auf das Innenrohr heruntergezogen werden kann. Ein Anfressen der Metallfolie an das Ziehwerkzeug ist nicht zu befürchten.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leitungsrohres, bei dem die jeweils äußeren Schichten gegenüber den darunterliegenden Schichten abgesetzt sind. Das Innenrohr 1 besteht aus Polyethylen, welches vorzugsweise vernetzt ist. Als Vernetzungsverfahren wird die sogenannte Silanvernetzung bevorzugt, die eine vollständige Vernetzung nach Fertigstellung des Leitungsrohres ermöglicht. Das Innenrohr 1 ist umgeben von einer Metallhülle 2, vorzugsweise aus Aluminium, die eine beidseitige Copolymerbeschichtung 2a und 2b aufweist. Die Metallhülle 2 liegt fest auf dem Innenrohr 1 auf und ist mit diesem durch die Copolymerschicht 2a ganzflächig verklebt. Die Metallhülle 2 ist durch Längsformen eines beidseitig copolymerbeschichteten Metallbandes und Verschweißen der Längsnaht 2c hergestellt. Die Metallhülle 2 ist von einem Außenmantel 3 aus Polyethylen umgeben, der mit der Metallhülle 2 über die Copolymerschicht 2b ganzflächig verklebt ist.
Die Abmessungen des Leitungsrohres können z. B. wie folgt sein:
In der Fig. 2 ist eine seitliche Ansicht einer Fertigungsstraße schematisch dargestellt, auf welcher das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft ausgeführt werden kann.
Das Innenrohr 1, welches entweder von einer nicht dargestellten Vorratsspule oder direkt aus einem ebenfalls nicht dargestellten Extruder kommt, wird von dem kontinuierlich von einer Vorratsspule 4 abgezogenen Metallband 2, welches beidseitige Copolymerbeschichtungen 2a und 2b aufweist, umhüllt. Hierzu dienen nicht dargestellte an sich bekannte Formwerkzeuge. Bei der Formung des Metallbandes zu einem Rohr mit stumpf aneinanderliegenden Bandkanten ist darauf zu achten, daß zwischen dem Innenrohr 1 und dem Längsschlitz ein Spalt verbleibt, damit eine Beschädigung des Innenrohres 1 beim Verschweißen des Längsschlitzes vermieden wird. Das Schlitzrohr 5 wird mittels einer Laserschweißeinrichtung 6 verschweißt, wobei die dabei entstehenden Gase bzw. Dämpfe abgesaugt werden. Der von dem Laserstrahl beeinflußte Bereich der Bandkanten ist so schmal, daß die Copolymerschichten 2a und 2b nur über einen sehr begrenzten Bereich von dem Laserstrahl zerstört werden.
Nach der Verschweißung wird das Rohr 5 durch eine Matrize 7 gezogen, in welcher das Rohr 5 stramm auf das Innenrohr 1 heruntergeformt wird. Mittels einer Hochfrequenzheizeinrichtung 8 kann das Rohr 5 erhitzt werden, so daß die innenliegende Copolymerschicht 2a schmilzt, und sich ein Klebeverbund zwischen Innenrohr 1 und Metallhülle 2 ergibt. Gleichzeitig werden die durch den Laserstrahl beeinflußten Bereiche wieder mit Copolymer aufgefüllt. Nach dem Erkalten greift eine Abzugsvorrichtung 9, z. B. ein sogenannter Spannzangenabzug oder ein Bandabzug an dem Rohr an.
Ein Extruder 10 erzeugt auf dem Rohr das Außenrohr 3 aus Polyethylen. Das Außenrohr 3 verklebt dabei aufgrund der hohen Extrusionstemperatur mit der Copolymerschicht 2b. Das fertige Verbundrohr 11 kann dann zu Ringen oder auf Kabeltrommeln gewickelt bzw. zu Stangen bestimmter Länge geschnitten werden.
Für manche Anwendungsfälle, insbesondere bei einer dünnwandigen Metallhülle 2, ist die Erwärmung bei der Extrusion des Außenrohres 3 so groß, daß eine Durchwärmung bis zur Copolymerschicht 2a erfolgt. In diesem Fall kann auf eine Erwärmung mit der Hochfrequenzheizeinrichtung 8 verzichtet werden.
Sollte der "Selbstheileffekt" für die durch den Laser beschädigten Copolymerschichten 2a und 2b bei der Erwärmung durch die Einrichtung 8 und/oder die Extrusionswärme im Extruder 10 nicht ausreichend sein, damit eine vollständige Verklebung zwischen der Metallhülle 2 mit dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 3 erhalten wird, kann mit dem Innenrohr 1 ein nicht dargestellten Copolymerstreifen unterhalb der Schweißnaht eingefahren werden, der bei der Herstellung der Klebeverbindung Innenrohr/Metallhülle 2 sich mit der Copolymerschicht 2a verbindet. In gleicher Weise kann auf die Schweißnaht ein nicht dargestellter Copolymerstreifen aufgelegt werden, der bei der Extrusion des Außenrohres 3 mit der Copolymerschicht 2b verschmilzt.
Das Innenrohr 1 ist, wenn eine Silanvernetzung vorgenommen wird, bereits etwas anvernetzt, insbesondere an der äußeren Oberfläche. Damit eine einwandfreie Verklebung mit dem Band 2, 2a, 2b erfolgen kann, ist es von Vorteil die Oberfläche vor der Umhüllung mit dem Band 2, 2a, 2b zu aktivieren.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Leitungsrohres, bei dem ein Innenrohr aus Kunststoff extrudiert wird, um das Innenrohr ein längseinlaufendes Metallband zu einem Schlitzrohr mit einem größeren Durchmesser als das Innenrohr derart geformt wird, daß zwischen dem Innenrohr und dem Schlitzrohr im Bereich des Längsschlitzes ein Spalt verbleibt, daß das Schlitzrohr mittels einer Laserschweißeinrichtung verschweißt wird, daß das geschweißte Metallrohr auf das Innenrohr heruntergeformt wird und daß auf das geschweißte Metallrohr ein Außenrohr aus Kunststoff extrudiert wird, bei welchem das Metallrohr sowohl mit dem Innenrohr als auch mit dem Außenrohr verklebt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr von einem beidseitig mit einem Copolymer beschichteten Metallband umgeben wird, und daß die Verklebung des geschweißten Metallrohres mit dem Innenrohr und dem Außenrohr über die Copolymerschichten durch die Extrusionswärme des Außenrohres erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Schweißnaht zerstörte Copolymerbeschichtung nach dem Schweißen durch die Extrusionswärme des Außenrohres repariert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Innenrohr ein Streifen aus Copolymerfolie derart zugeführt wird, daß er unterhalb der Schweißnaht zu liegen kommt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach dem Herunterziehen des Metallrohres ein Streifen einer Copolymerfolie über die Schweißnaht gelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen auf die noch warme Schweißnaht aufgeklebt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer in Pulverform auf die Schweißnaht aufgebracht und das Copolymerpulver bei der Extrusion des Außenmantels aufgeschmolzen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr vernetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Innenrohres vor der Umhüllung mit dem Metallband aktiviert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das geschweißte Metallrohr durch Ziehen durch eine Matrize auf das Innenrohr heruntergeformt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das geschweißte Metallrohr mit einem Türkenkopf auf das Innenrohr geformt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr unmittelbar vor dem Extruder in kontinuierlichem Durchlauf auf mindestens 180-200° erwärmt wird.
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