DE1904353A1

DE1904353A1 - Kessel mit einem Polyurethan-Mantel

Info

Publication number: DE1904353A1
Application number: DE19691904353
Authority: DE
Inventors: Nickel Herbert Wendel
Original assignee: AO Smith Corp
Current assignee: AO Smith Corp
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1969-01-29
Publication date: 1969-09-04
Also published as: NL6901335A; BE726903A; DE1924412A1; US3521604A; FR2000877A1; JPS4940251B1; GB1204104A

Description

Kessel mit einem Polyurethan-Mantel.

Ein herkömmlicher Heißwasserbereiter weist einen Stahlbehälter auf, in dem sich das Wasser befindet, das erhitzt werden soll. Dieser Behälter ist von einem Stahlblechmantel umgeben. Um eine wirksame Isolierung zu schaffen, wird eine Schicht aus Glasfasern in den Zwischenraum zwischen dem Behälter und dem äusseren Gehäuse angeordnet. Das Anbringen des Stahlblechgehäuses bzw. der Stahlblechummantelung und der Isolierschicht erfordert einen beträchtlichen Aufwand an Handarbeit. Es ist nämlich unumgänglich, die Glasfäserpolster von Hand rings um den Behälter anzuordnen und anschliessend die Ummantelung um die Isolierschicht zu ziehen. Um eine ausreichend hohe Isolierwirkung in einem herkömmlichen Heißwasserbereiter zu erzielen, muß die Isolierschicht eine Dicke von etwa 50 mm Maßeinheiten oder mehr aufweisen. Diese Maße wachsen selbstverständlich mit der Gesamtgrösse des Heißwasserbereiters. Hierdurch nehmen naturgemäss auch die Lagerprobleme und die mit dem Verpacken und Verladen verbundenen Probleme zu.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß das Stahlblechgehäuse herkömmliche Heißwasserbereiter gewöhnlich aus einem verhältnismässig dünnen Stahlblech bestellt und häufig während der Verlade-

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und Versandvorgänge verlogen oder esderweitig beschädigt wirä. Während eine Beule im Gehäuse die Arbeitsweise des Heißwasserbereiters an sieh normalerweise nicht beeinträchtigt, hat eine solche Beule dennoch zur Folge, daß der Heißwasserbereiter nicht mehr verkäuflich ist. Infolgedessen muß beim Verpacken und Verladen herkömmlicher Heißwasserbereiter zur Vermeidung von Beschädigungen an der Stahlblechummantelung besondere Vorsicht walten. Biese Vorsichtsmaßnahmen tragen dazu bei, daß die Kosten des Verpackens und Verladene sowie des Versands stark zunehmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heißwasserbereiter, bei dem eine Schicht aus Polyurethanschaum direkt an der äusseren Oberfläche des Stahlbehälters angebracht und dort befestigt ist. Der Schaum ist offenzellig und weist eine verhältnismassig harte, zähe sowie biegsame äussere Haut auf, während die innere Oberfläche der Schaumahicht, die an dem Behälter befestigt ist, nahezu hautfrei ist. Die durchschnittliche Dichte des verwendeten Schaummaterials liegt, wenn man die Dichte längs der Dicke berücksichtigt, im Bereich von 64 - 240 kg/m , wahrend der innere Kern der Schaumschicht eine Dichte von etwa 32-96 kg/m aufweist und die Dichte der äusseren Oberfläche der Haut bis zu 1201 kg/m beträgt und im allgemeinen in einem Bereich von 320 - 960 kg/m liegt.

Die harte, zähe sowie biegsame äussere Oberfläche der Schaumschicht führt zu einer dekorativen Wirkung des lusseren des Heißwasserbereiters. Wenn ein Farbpigment in den Kunststoff eingebracht wird, ist es nicht erforderlich, den fertigen Behälter mit einen Anstrich zu versehen. Darüberhinaus erhöht die harte Haut an der äusseren Oberfläche der Schaumschicht den Widerstand gegen Abrieb. Darüberhinaus weist die Schaumschicht eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlag- und StoSbeanspruchungen auf, so daß diese Schicht unter der Einwirkung von Schlag- oder Stoßeinwirkungen nicht verformt oder verbogen, wird. Bs ist bekannt, daß eich derartige Einwirkungen während der Yerlaäevorgänge und anderer Arbeiten, die mit dem Versand zusammenhängen ergeben.

Da die Schaumschiclit direkt en dem Stahlbehälter angebracht ist, wird eine erhöhte Isolierwirkung erreicht. Das Anbringen des Schaums an der BenälterofcerflÄcfce beseitigt tea Lwftfilm an dear

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Zwischenfläehe zwisclieii dem Schaum und dem Behälter, welcher Luftfilm gewöhnlich vorhanden ist» wenn eine lose Schicht aus Faserisoliermaterial benutzt wird, wie es in herkömmlichen Heißwasserbereitern der Fall ist· Ba die Isolierwirkung durch den Einsatz von festgeklebtem Schaum erhöht wird, kann die Dicke der Isolierschicht entsprechend reduziert werden, um dennoch die gleiche Isolierwirkung wie bei herkömmlichen Heißwasserbereitern zu erzielen. Diese Maßnahme dient dazu, die Gesamtgrösse der Heißwasserbereiter zu verringern.

Während des Betriebes kann Wasser an der Zwischenfläche zwischen dem !TaTiTr und der Schaumschicht infolge von Undichtigkeiten der Behälterwandung oder infolge ύοώ. Leckverlusten der RohranschlUsse oder infolge von Kondensation von Feuchtigkeit von den Rohranschlilssen vorhanden sein. Ausserdem kann eine gewisse Wasserdampf<menge in den Zellen vorhanden sein, je nach dem, welcher Ausschäumvorgang benutzt wird. Wenn man eine Schaumschicht mit offener Zellstruktur verwendet, so ist ein erheblicher Anteil der Zellen» wände offen, so daß eine Verbindung zwischen den Zellen besteht. Wenn der Behälter erhitzt wird, wird der Wasserdampf oder anderes Gas an der Zwischenfläche und innerhalb der Schaumstruktur zur Ausdehnung neigen. Infolge der offenen Zellstruktur kann der dabei anwachsende Wasserdampf druck durch eine Entlüftung zur Atmosphäre hin herabgesetzt werden, und zwar ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schaum rissig wird. Ausserdem wird dadurch die Bildung von Blasen oder von Gastaschen innerhalb der Schäumschickt vermieden.

Andere Ziele und Zwecke sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Laufe der nachfolgenden Beschreibung offenbar, in der die Erfindung anhand von Ausfünrungsbeispieleen näher erläutert wird.

Ss ist selbstverständlich nicht "beabsichtigt, die Erfindung amf dieses AuBführungsbeispiel zu beschränken.

Besonderer Wert wird auf die feststellung gelegt, daß die angeführten Einzelheiten der erfindungsgemässen Ausführungßbeispiele erfindungswesentlich sind und nur im Interesse der Klarheit der Darstellung von einer Hervorhebung der Erfindungswesentlichfceit

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jedes Merkmals oder jeder Merkmalskombination im Verlauf der weiteren Beschreibung Abstand genommen wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Heißwasserbereiters nach der Erfindung im Vertikalschnitt; · .

Fig.' 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Anformen einer Schaumschicht an den eigentlichen Heißwasserbehälter;

Fig. 3 eine Teilansicht einer an einen Heißwasserbereiter angeformten Schaumschicht im Schnitt.

Die Abbildungen in den Fig. 1 und 3 veranschaulichen einen herkömmlichen elektrischen Heißwasserbereiter mit einem Stahlbehälter 1 zur Aufnahme des zu erhitzenden Wassers, das gewöhnlich auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 82⁰O aufgeheizt wird. Der Behälter 1 umfasst eine im wesentlichen zylindrische Behälterwandung 2, deren oberes Ende durch einen oberen Deckel 3 und dessen unteres Ende durch einen unteren Deckel 4 verschlossen ist. Der Behälter wird gegenüber dem Untergrund durch eine Anzahl Beine 5 abgestützt.

Wasser, das erhitzt werden soll, wird in den Behälter 1 durch ein Einlaßrohr 6 eingeführt, das mit einem Tauchrohr 7 verbunden ist, das sich innerhalb des Behälters 1 bis in eine Lage dicht oberhalb des unteren Deckels 4 erstreckt. Das heisse Wasser wird durch ein Auslaßrohr 8 aus dem Behälter herausgeführt, das mit einem Anschluß am oberen Deckel 3 verbunden ist.

Um das Wasser innerhalb des Behälters aufzuheizen, ist ein Paar elektrischer Heizelemente 9 in dem Behälter an verschiedenen Stellen angeordnet, und die Heizelemente werden in üblicher Weise von einem Thermostat 10 gesteuert.

Erfindungsgemäss ist eine Schicht 11 aus Polyurethanechaum mit der äusseren Oberfläche der Behälterwandung 2 bzw. des Behältergehäuses 2 verbunden und ist ebenso an der äusseren Oberfläche des oberen Deckels 3 angebracht· Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, umfasst die Schicht 11 einen weniger dichten Kern 12 und eine

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verhältnisHiässig harte Aussenhaut 13. Bs gibt leine aeharfe Abgrenzu&gslinie zwischen der Haut 13 und dem Kern 12; es ist jedoch zwischen beiden ein Übergangsbereich vorhanden. Wenn auf eine "Haut" Bezug genommen wird, so muß man sich darunter eine S_chäumschicht mit einer Dichte von mehr als 320 kg/m vorstellen. Infolgedessen weist die Haut oder der Teil der Schicht 11 mit einer Dichte von mehr als 320 kg/m* eine Dicke im Bereich von 0,127 - 1|524 mm und vorzugsweise eine Dicke von 0,127 - 0,381mm auf. Die Gresamtdieke der Schicht 11 liegt in einem breiten Variationsbereich. Sie richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck und den Temperaturen, die jeweils zur Anwendung kommen. Im allgemeinen hat die Schicht 11 eine Dicke im Bereich von 15,88 - 50,8 mm.

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Die SchaumsfLcht 11 weist eine zusammengesetzte Dichte auf, worunter die Dichte der gesamten Dicke der Schaumschicht zu verstehen ist. Diese liegt im Bereich von 64 - 240 kg/nr und vorzugsweise in einem Bereich von 64 - 128 kg/m . Die Schaumstoffdichte längs der gesamten Dicke ,der Schicht 11 ist abgestuft, wobei die Haut Dichtewerte bis zu 1.200 kg/m und im allgemeinen im Bereich von 320 - 961 kg/nr aufweist, während der Kern 12 im allgemeinen eine Dichte in einem Bereich von 24 - 128 kg/nr und vorzugsweise im Bereich von etwa 32 - 64 kg/nr aufweist.

Die Schaumstoffschicht 11 selbst einschliesslich des Kerns 12 und der Haut 13 weist eine Dampfdurchlässigkeit auf, die grosser ist als ein Wasserdurchgang von 295Milligramm (mg), pro square foot per hour per inch of mercury und hat einen K-Jaktor, der im allgemeinen in einem Bereich von 0,16 bis 0,24 BTU per square foot per inch per ⁰P liegt. Unter der Einwirkung einer Stoßkraft von 1,59 Ktlogrammeter pro Zentimeter, die von einer 1,36 kg schweren Stahlkugel mit einem Durchmesser von 69,85 mm aufgebracht wurde, konnte kein die Struktur der Schicht betreffender Schaden in der Schaumschicht hervorgerufen werden und die Schaumschicht erlitt keine bleibende Verformung sondern richtete sich Vollständig wieder auf.

Die Schaumschicht weist ausserdem eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser und Hitze auf, Nach dem die Schaum-

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schicht an einer Seite der Einwirkung einer Temperatur von 82⁰C und einer relativen Luftfeuchtigkeit in Form von Dampf von 100 $> für eitene Zeitdauer von 1 Stunde ausgesetzt wurde» konnte keine Hißbildung oder Zersetzung oder Alterung des Schaums festgestellt werden. Die Tolumenzunahme nach dieser einstündigen Einwirkung war geringer als 2 %, und die Gewichtszunahme "betrug im Anschluß an die Versuchsdaiaer wesniger als 3 #. Im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze wurde nach einer Temperatureinwirkimg von 93°C während einer Dauer von 6 Monaten keine Eißbildung und lediglich ein geringfügiges Dunkelwerden der Farbe festgestellt. Die Volumenzunahme nach der Versuchsdauer von 6 Moisten war geringer als 3 $» und die Gewichtszunahme betrug im Anschluß an diese Yersuchsdauer weniger als 1 $.

Während die äussere Oberfläche der Schicht 11 mit einer harten, jedoch biegsamen und zähen Schicht 13 versehen ist, ist die innere Oberfläche der Schicht 11, die an dem Sank 1 angebracht ist, nicht mit einer nennenswerten Haut ausgestattet. Dadurch wird nicht nur die wärmeisolierende Wirkung der Sehaumschieht 11 sondern auch die Wirtschaftlichkeit der verschiedenen mit der Ausformung verbundenen Maßnahmen erhöht. Infolge praktischer Notwendigkeiten ist es nicht möglich, die Rautbildung an der Innenfläche der Schicht 11 vollständig zu verhindern. Nichtsdestoweniger ist es ausserordentlich wichtig, die Ausbildung einer Haut an der Innenfläche möglichst klein zu halten, und die dabei ersielte Dicke soll möglichst niedrig liegen, vorzugsweise weniger als 0,127 mm betragen, um eine grösstmögliche Wärmeisolationswirkung und Wirtschaftlichkeit bei der Eoxmarbeit zu erzielen.

Der Polyurethanschaum 1st offensellig, wnä. die offene Seilstruktur kann durch Anwendung von Oberflächenbehandlungsmitteln (Surfactants) und gewisser Katalysatoren herbeigeführt werden. Dieser Torgang ist allgemein bekannt. Bei der offenzelligen Stu^ktur ist ein erheblicher Anteil der Zellwandungen, nämlich im allgemeinen über 80 56 geöffnet, so daß eine Verbindung zwischen den Zellen besteht· Infolgedessen ist die gesamte Schaum« schicht porös, einschliesslich der Haut 13, so daß Wasserdampf und andere strömungsfähige Medien durch die SchaumseMciit

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durchgelangen können. Obwohl die Haut 13 porös ist, erscheint sie dem blosen Auge als harte, durchgehende sowie dichte Schicht.

Die offenzellige Struktur der Zellen hat bedeutende Vorteile, wenn der Schaum bei einem erhitzten Element angewendet wird, wie es ein Heißwasserbehälter ist. Wenn die Zellen eine geschlossene Struktur aufweisen, versucht das Wasser an der Zwischenfläche zwischen dem Behälter und der Schaumschicht, das aus Leckverlusten und Kondensation resultiert, in die geschlossenen Zellen einzudringen, die an den Behälter angrenzen. Wenn der Behälter beheizt ist, kann der Dampfdruck des Wasserdampfs an der Zwischenfläche und ebensogut innerhalb der Zellen selbst bis auf einen Wert ansteigen, bei dem die Zellen gesprengt werden oder einreissen, wobei das äussere Erscheinungsbild der Schicht 11 stark beeinträchtigt wird.

In einigen Pällen kann sogar der Druckanstieg innerhalb geschlossener Zellen eine Blasenbildung oder eine Erweiterung bestimmter Gebiete der Schaumschicht 11 hervorrufen. Es ist daher wichtig, daß die Schaumschicht offenzellig ist, so daß der überschüssige Dampfdruck, der innerir.ib der Zellen entsteht, schnell nach aussen abgebaut werden kann»

Der Polyurethanschaum wird in herkb'mmlicherweise issrgestellt durch die Reaktion eines Isocyanat mit einer geeigneten Hydroxyl-Trägerkomponente, wobei in die Reaktion ein Verfahren zur Gasbildung . einbezogen wird, die die Schaumform des Materials herbeiführt. Urethanpolymere werden in bekannter Weise vorbereitet durch die Reaktion eines Diisocyanate mit einem hydroxylbegrenzten Polyäther oder Polyester. Die hierbei brauchbaren Polyester schliessen solche auf der Basis von Adipinsäure, Dimerensäure oder Oastoröl ein, während die Polyäther Bopylenglykol mit einem Moleculargewicht bis zu 2000 und Triole mit einem Moleculargewieiit bis zu 5000 umfassen, hierzu gehören Propylenoxydaddukte des Glyzerins. Beispielsweise kann Polyurethanschaum hergestellt werden durch die Reaktion von Polytetramethylätherglykol mit 2,4-Toluol-Diisocyanat. Andere besondere Polyurethane sind in den US-Patenten 2 920 983, 2 850 464- und 2 740 743 offenbart.

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Die Eigenschaften des Schaums können in einem "breiten Bereich durch Veränderung der relativen Anteile der Reaktionskomponenten variiert werden, und durch eine geeignete Beeinflussung und Behandlung der Füllstoffe und Bestandteile kann eine Vielzahl von verschiedenen physikalischen Eigenschaften erreicht werden. Zusätzlich vermag ein Katalysator wie beispielsweise ein tertiäres Amin "bei seiner Verwendung die Reaktion zwischen dem Isocyanat und der Hydroxylbasiskomponente zu beschleunigen.

Nach einem Verfahren zum Bilden von Polyurethanschaum, wird das organische Polyisocyanat, vorzugsweise ein Diisocyanat, mit dem Polyester oder Polyäther zusammengebracht, und eine kleine Menge Wasser wird mit dem Polyester hinzugemischt. Ein geeignetes quervernetzendes Mittel wie beispielsweise 1,3 Propylenglykol und ein Reaktionskatalysator wie beispielsweise bestimmte tertiäre Alkylamine werden mit dem Polyester vermischt. Während der Polymerisation tritt Kohlendioxyd aus,und das Austreten von Kohlendioxyd führt zu der Schaumstruktur des Polyurethankunststoffs.

Nach einem anderen Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaum wird ein verflüssigtes Gas wie beispielsweise Fluorkohlenstoff in dem Polyol verteilt und dient als Treibmittel. Bei Verwendung eines Fluorkohlenstoffgases wie beispielsweise Monofluorchlormethan oder Difluorchlormethan führt die exotherme Reaktion zur Verdampfung des Fluorkohlenstoffgases zur Ausbildung der S&haumstruktur.

Wie eingangs erwähnt ist, ist die Schaumschicht 11 mit einer verhältnismässig harten Aussenhaut 13 versehen, und diese Haut kann durch eine Anzahl verschiedener Verfahren gebildet werden, wie beispielsweise nach den Verfahren, die in den ÜS-Patentschriften 3 099 516 und 3 178 490 besehrieben sind. Nach dem in der US-Patentschrift 3 099 516 beschriebenen Verfahren wird die !Temperatur der Form unter diejenige Temperatur gebracht, die für die Verdampfung des Flourkohlenstoffgases notwendig ist, und zwar mit dem Ergebnis, daß das Gas längs der Oberfläche der Form nicht verdampft und eine harte, dichte Hautoberfläche gebildet wird. Nach dem in der US-Patentschrift 3 178 490 beschriebenen Verfahren wird die geschlossene Form mit der Reaktionsmischung überladen, und während der Polymerisation innerhalb der geschlossenen

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Form wird auf diese Weise eine harte Oberflächenschicht erreicht.

Wach der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination dieser Verfahren benutzt, um die dichte»harte Haut 13 auszubilden. Darüberhinaus dient der Behälter 1 als innere Formfläche für die ausgeschäumte Schicht 11 und wird hierfür auf eine im wesentlichen oberhalb der Temperatur der äusseren Form liegende Temperatur gebracht, um die Ausbildung einer harten dichten Haut an der Innenfläche der Schaumschicht zu vermeiden oder auf ein Minimum zu begrenzen, welche Schicht mit dem Behälter. 1 verbunden wird. Im allgemeinen wird die Form 14 auf eine Temperatur im Bereich von 24 - 52° C erhitzt, während der Behälter 1 im allgemeinen auf eine höhere Temperatur im Bereich von 43 - 82⁰C erhitzt wird. Seine Temperatur ist um mindesten 20⁰F höher als die Temperatur der Form 14. Zusätzlich wird die Form geringfügig mit der Reaktionsmischung überladen, wobei die geschlossene Form ungefähr 1-1/2 bis 3mal soviel Gewicht aufweist wie das Ansatzgewicht, das normalerweise benötigt wird, um ein geschäumtes Material mit einer Dichte von etwa 32 - 64 kg/m herzustellen. Unter diesen Reaktionsbedingungen wird an der äusseren Oberfläche der Schicht 11 eine harte dichte Haut 12 ausgebildet, während die innere Oberfläche der Schicht 11 zellenförmig bleibt mit einer äusserst geringen Hautausbi-ldung, und zwar infolge der Tatsache, daß die Temperatur des Behälters 1 ausreichend hoch liegt, so daß das verflüssigte Fluorkohlenstoffgas längs der Oberfläche des Behälters verdampft werden kann, obwohl die Reaktionsmischung selbst im Hinblick auf ihre Menge höher bemessen ist als üblich.

Im allgemeinen wird die Dichte der Schaumschicht 11 ebenso wie die Dicke der Haut durch die Temperatur der Form und des Behälters, durch den Druck des Kunststoffs, durch die Art des zur Anwendung kommenden Kunststoffs und des Treibmittels reguliert.

Die Anordnung, die beim Ausformen verwendet wird, ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Der Behälter 1 ist innerhalb der äusseren Form 14 mit Zapfen 15 angeheftet, die in die Anschlüsse an dem oberen Behälterende eingeschraubt sind und sich nach oben durch Löcher in der Form 14 erstrecken. Die Form 14 ist aus mehreren abnehmbaren Teilstücken gebildet, die durch eine Schraubverbindung

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oder eine andere Anschlußart rund um den Behälter zusammenge* halten sind. Ein ringförmiger Flansch 16 erstreckt sich von dem unteren Ende der Form 14 nach innen und ist gegen äen unteren Teil des Behälters 1 abgedichtet. Geeignete Einsätze können innerhalb des Hohlraums 17 zwischen dem Behälter 1 und der Form 14 angeordnet sein, um Bereiche zu schaffen, in denen kein Schaum ausgebildet wird und die zum Anbringen von Teilen dienen oder Zugang verschaffen.

Die äussere Oberfläche des Behälters 1 wird gesäubert, um Öl, Gußhaut, Zunder o; ä. zu beseitigen, und ein herkömmliches Antihaftmittel zum Abziehen der Form 14 wird an deren inneren Oberfläche aufgebracht. Wie bereits vorher erwähnt, wird die Form 14 auf Temperaturen in einem Bereich von 24 - 66⁰C aufgeheizt, und der Behälter 1 wird auf eine höhere Temperatur im Bereich von 43 - 82⁰C aufgeheizt» Die flüssige Zunststoffmischung wird sodann in die geschlossene Höhlung 17 durch eine leitung 18 eingeführt, die innerhalb der Öffnung der Form angebracht ist. Während des Ausschäumungsvorgangs wird die Luft, die ursprünglich in dem Hohlraum 17 vorhanden war, von dem oberen Ende der Form 14 durch ein geeignetes Entlüftungsventil (nicht dargestellt) abgeblasen.

Wenn der Ausschäumungsvorgang abgeschlossen wird, wird die ausgeschäumte Schicht während einer Zeitdauger von etwa 5 bis 15 Min. zum Aushärten des Kunststoffs innerhalb der Form gehalten. Nach dem Aushärten wird die Form 14 von der ausgeschäumten Schicht abgezogen, die einteilig mit dem Behälter verbunden ist-.

Ein besonderes Beispiel zur Ausbildung eines Heißwasserbereiters nach der Erfindung sieht folgendermaßen auss

Durch Mischen von. 100 Teilen aus einem 4500 Molekulartriol mit 23 Teilen aus einem primären Amin LD-813 (Du Pont de Nemours, E.I., & Co.), 1 Teil aus einem Oberflächenmittel DC-200, 50 Centistokes (Dow Corning Corp.), einem feil eines primären Katalysators Dabco 33LV (Houdry Processing and.Chemical Co*) und 0,3 Teilen eines Sekundärkatalysators Dibutylzinndilaurat wird eine Polyolphase vorbereitet.

Eine Diisocyanatphase wird durch Mischen von 23 Teilen des

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Isocyanats Hylene TM 65 (Du Pont de Hemours, E.I. & Co.) mit 12 Teilen von Freon 11 (Du Pont de Nemours, E.I. & Co.) gebildet.

Die Polyolphase wird bei einer Temperatur von etwa 38⁰C mit der Isocyanatphase gemischt, die selbst eine Temperatur von etwa 24⁰C aufweist. Die Reaktionsmischung wird sodann in eine Hohlform eingeführt, wobei die 3-fache Menge des Ansatzgewichtes verwendet wird, das normalerweise zum Herstellen einer freien Ausschäumung für eine Dichte von etwa 64 kg/nr benötigt wird. Der Behälter weist z. Zt. der Einfüllung eine Temperatur von 66⁰C auf um
aufgeheizt.

66⁰C auf und die Form ist selbst auf eine Temperatur von 49⁰C

Unter Umständen wie vorstehend angegeben wurde der geschäumte Kunststoff 5 Minuten lang in der Form gehalten, worauf dann die Form von dem Behälter abgezogen wurde. Die entstandene PoIyurethanschaumschicht wies eine offenzellige Struktur auf sowie eine harte, biegsame dichte Aussenhaut und einen elastischen Kern von geringer Dichte. Die Gesamtdichte oder die zusammengesetzte Dichte der Schaumschieht lag in -;Inem Bereich von 160 - 192 kg/m , während die Dichte des Kerns im Bereich von 96 - 128 kg/m lag.

Wenn die Schaumsehiclit 11 mit dem Stahlbehälter .rerbunden wird, ist die Isolierwirkung durch den Polyurethanschaum bedeutend grosser als diejenige einer Schicht aus losem fasrigem Isolationsmaterial der gleichen Dicke. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß ein 15»88 mm dickes Polster der Schaumschieht 11 die gleichen wärmeisolierenden Eigenschaften aufweist wie ein 25,4 mm dickes Polster aus einem Faserisoliermaterial. Wenn die SChaumschicht 11 mit dem Behälter verbunden wird, ist kein Imftfilm an der Zwischenfläche vorhanden. Dadurch erhöhen sich die gesamten wärmeisolierenden Eigenschaften der Sehaumschicht 11 gegenüber einem Fasermaterial für Isolationszwecke. Denn in eine£ Isolierschicht aus Fasermaterial ist ein Luftfilm vorhanden, der die Isolierwirkung der Anordnung insgesamt herabsetzt·

Die harte äussere Schicht 13 schafft nicht nur eine dekorative Wirkung für den Behälter sondern dient auch dazu, eine verhältniiN massig harte und dauerhafte Schichtoberfläche zu bilden, die

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ausserordentlich abriebfest ist. Die Schaumschicht selbst weist eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßbelastungen auf. Diese Eigenschaft bildet einen wesentlichen Faktor bei der Verminderung von Schäden an dem Behälter während seiner Verpackung und Verladung und während des Versands.

Da der Polyurehtanschaum in der Schicht von offener Zellstruktur ist., kann der erhöhte Dampfdruck, der während des Aufheizvorgangs durch geglichen Wasserdampf, der in der Zwischenschicht zwischen dem Behälter und der Schaumschicht infolge von Leckverlusten oder Kondensation vorhanden ist, entsteht oder Wasserdampf selbst, der in den Zellen vorhanden ist, nach aussenhin frei abgebaut werden, um hierdurch eine Verformung der SChaumschicht während des Betriebes zu vermeiden.

Während die obige Beschreibung auf einen Heißwasserbereiter als Haushaltsgerät bezugnimmt, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbstverständlich auch auf die Herstellung anderer Behälter und Tanks anwendbar ist, und zwar insbesondere für solche Tanks geeignet ist, die heisse oder kalte Stoffe aufnehmen.

-Patentansprüche:-

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Claims

Neue Patentansprüche

1. Kessel mit einem Polyurethan-Mantel, gekennzeichnet durch einen Metallbehälter (1) zur Aufnahme eines Stoffes und durch eine Schicht (11) aus Polyurethanform, die an der äußeren Oberfläche des Behälters (1) angebracht und mit dieser verbunden ist, wobei die Schaumschicht (11) eine dampfdurchlässige offenzeüge Struktur aufweist und eine zusammengesetzte bzw. Durchschnittsdichte im Bereich von 64 - 240 kg/m⁵, und dadurch, daß die Schaumschicht (11) eine verhältnismäßig harte und dichte Außenhaut (13) und einen in der Zellstruktur weniger dichten Bereich (12) aufweist, der sich von der Haut (13) zu dem Behälter (1) hin erstreckt.

2. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich geringerer Dichte der Polyurethanschaumschicht (11) eine Dichte im Bereich von 24 - 128 kg/m⁵ aufweist und die innere Oberfläche dieses Bereiches (12) mit dem Behälter (2) verbunden ist und nahezu keine Haut aufweist, die hart und dicht ist.

3. Kessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- - zeichnet, daß die Haut (13) eine Dichte aufweist,

die mehr als 320 kg/m⁵ beträgt.

4. Kessel nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Bereich (13) der Schicht (11), der eine grössere Dichte als 320 kg/m⁵ aufweist, eine Dicke im Bereich von 0,127 bis 1,524 mm hat.

5. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus Stahl besteht und der Behälterinhalt heißes Wasser ist.

6. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß mindestens 80 j£ der Zellwandungen der Schaumschicht (11) offen sind und eine Verbindung zwischen den Zellen besteht.

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7. Kessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht (11) eine Bampfdurchlässigkeit aufweist, die größer ist als 960 (Atm), entsprechend 5 grains of water transmitted per square foot per hour per inch of mercury.

8. Kessel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-7» gekennzeichnet durch einen Stahlbehälter (1) zur Aufnahme von heißem Wasser, durch Heizelemente (9) zum Erhitzen des Wassers in dem Behälter (1) und durch eine Schicht (11) aus Polyurethanschaum, die mit der äußeren Oberfläche des Behälters (1) verbunden ist und eine offenzellige Struktur für den Dampfdurchgang und eine zusammengesetzte bzw. Durchschnittsdichte im Bereich von 64 - 240 kg/nr aufweist und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschicht (11) eine dünne, harte sowie dichte äußere Haut (13) mit einer Dichte von mehr als 320 kg/nr aufweist und innen mit einem Bereich (12) geringerer Dichte ausgestattet ist, der sich von der Haut (13) bis zu dem Behälter (1) erstreckt und eine Dichte im Bereich von 24 - 128 kg/ar aufweist.

9. Kessel nach Anspruch 8, dadurch geke η η ζ eichnet, daß der Behälter (1) eine im wesentlichen zylindrische Wandung (2) und einen oberen, das obere Ende der Wandung (2) abschließenden Deckel (3) aufweist und die Schaumschicht (11) im wesentlichen die äußere Oberfläche der Wandung (2) bedeckt sowie die äußere Oberfläche des oberen Deckels (3).

10. Kessel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 80 J* der aus Zellen der Schaumschicht (11) gebildeten Wandung offen sind für eine Verbindung zwischen den Zellen und daß die Schaumschicht (11) eine Dampfdurchlässigkeit aufweist, die größer ist als 960 Milligramm

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Wasserdurchgang pro dm und pro Stunde sowie pro Atmosphäre (Atm), entsprechend 5 grains of water transmitted per square foot per hour per inch of mercury.

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