DE2637995C2 - Verfahren zur Herstellung von doppelwandigen Kunststoffrohren mit einer ringförmig gewellten Außenwand und einer glatten Innenwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von doppelwandigen Kunststoffrohren mit einer ringförmig gewellten Außenwand und einer glatten Innenwand, bei dem in einem Arbeitsgang zwei konzentrische Rohre extrudiert werden, das äußere Rohr in umlaufenden Kokillen gewellt wird und beide Rohre miteinander verschweißt werden.

Damit das innere Rohr eine glatte Oberfläche erhält und sich weder nach innen noch nach außen wölbt, wird bei diesem Verfahren vorgewärmte Luft, die einen gewissen Überdruck aufweist, in den Raum zwischen den beiden Rohren und in den Innenraum des inneren Rohres eingeführt. Bei der Abkühlung des äußeren Rohres stellt sich dann ein Druckgleichgewicht ein. Die Durchführung dieses bekannten Verfahrens macht keinerlei Schwierigkeiten, wenn die Qi'jrwellen des äußeren Rohres schraubenlinienförmig verlaufen und somit einen ununterbrochenen Kanal bilden. Dabei kann sich der Luftdruck innerhalb dieses Kanales ausgleichen, so daß kein Ober- oder Unterdruck entsteht,
Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Querwellen des äußeren Rohres nicht schraubenlinienförmig verlaufen., sondern geschlossene Kreisrillen sind. In diesem FaJl ist ein Druckausgleich nach dem Anschweißen des inneren Rohres nicht mehr möglich. Doppelvandrohre

mit kreisförmigen Querwellen werden aber in allen Fällen bevorzugt, in denen besonderer Wert auf Dichtigkeit in den Rohrverbindungen und bei Abzweigungen gelegt wird.

Bei den Rohren mit schraubenförmig verlaufenden

!■· Querwellen muß an den Rohrenden und an Abzweigstellen darauf geachtet werden, daß der Kanal zwischen den beiden Rohren sorgfältig abgedichtet ist Bei Rohren mit ringförmigen Querwellen ist dies nicht erforderlich, weil sowieso jeder der ringförmigen Kanäle gegen den benachbarten Kanal abgedichtet ist.

Die Herstellung solcher Rohre mit ringförmigen

Querwellen macht erhebliche Schwierigkeiten, weil sich der Luftdruck innerhalb der Ringwellen während des Abkühlungsprozesses ändert. Bei der Verarbeitung von Polyolefinchloriden, insbesondere Polyvinylchlorid, lassen sich diese Schwierigkeiten noch dadurch meistern, daß in den Zwischenraum zwischen beiden Rohren Luft mit erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eingeführt wird. Bei der Abkühlung nimmt der Luftdruck innerhalb der Ringkanäle ab, die Druckabnahme kann aber in solchen Grenzen gehalten werden, daß bei der weiteren Abkühlung keine zu große Druckdifferenz entsteht, die das innere Rohr in die ringförmigen Kanäle hineinsaugen würde. Bei der Verarbeitung von Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen oder Polyamiden und ähnlichen Hochpolymeren entstehen wesentlich größere Schwierigkeiten. Polyolefine haben aber gegenüber den Polyolefinchloriden den Vorteil, daß sie gut zu verschweißen sind und eine höhere Kältebeständigkeit aufweisen. Ferner ergeben Polyolefine bei der Verbrennung keine Umweltbelastung, während bei der Verbrennung von Polyolefinchloriden Salzsäure entsteht. Die Schwierigkeiten sind vor allem darauf zurückzuführen, daß die Verarbeitungstemperaturen der Polyolefine erheblich höher liegen als die Verarbeitungstemperaturen der Polyolefinchloride. Dementsprechend ist auch die Volumenverminderung des in den Kreisrillen eingeschlossenen Luftvolumens erheblich größer als bei Pc-Iyolefinchloriden und läßt sich nicht mehr dadurch ausgleichen, daß Luft von höherem Druck in den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren eingeleitet wird. Hinzu kommt, daß die Polyolefine eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Wird das äußere, mit Querwellen versehene Rohr abgekühlt, so kann die Wärme aus dem inneren Rohr nur über die Verschweißungsstellen nach außen abfließen, d. h. das innere Rohr bleibt auch nach dem Erstarren des äußeren Rohres noch lange Zeit warmplastisch verformbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Doppelwandrohr mit ringförmigen Querwellen aus Polyolefinen mit glatter Innenwand ZU erhalten.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs I oder 2 gelöst.

In dem zweiten Fall würden die gleichen Verhältnisse vorliegen, wie bei Rohren mit schraubenlinienförmigen Querwellen, die Nachteile dieser Rohre werden aber durch das nachträgliche Schließen der Verbindungsöff-

nungen vermieden.

Im ersten Fall steht jeder einzelne Ringraum mit d,er Außenluft in Verbindung, und bei der Abkühlung der Luft innerhalb der Ringwelle kann Luft von außen eintreten, so daß ein Unterdruck vermieden wird. Um die eingestochenen öffnungen nach der Abkühlung des Rohres wieder schließen zu können, ist es zweckmäßig, durch entsprechende Vertiefungen in den Kokillen an den Ringrippen warzenartige Erhöhungen anzuformen, in die die Öffnungen eingestochen werden. Durch Heizflächenschweißung oder durch Ultraschallschweißung können die Öffnungen in den Warzen verschlossen werden, wobei die Warzen flachgedrückt und dabei dem übrigen Profil angeglichen werden.

Das Einstechen der öffnungen erfolgt beim Austreten des Rohres aus der Kokillenbahn. Die öffnungen können aber auch innerhalb der Kokillenbahn eingestochen werden. Zu diesem Zweck können in den Kokillen Bohrungen vorgesehen sein, deren Weite der Dicke der Nadeln zum Einstechen der öffnungen entspricht Während der Formung des Rohres befinden sich diese Nadeln in einer Lage, in der ihre Spitzen noch nicht in den Hohlraum der Kokillen hineinragen. Sobald die äußere Wand genügend formstabil ist, vorzugsweise kurz ehe sich die Kokillenbahn öffnet, werden die Nadeln dann durch äußere Führungsorgane in die äußere Wand eingestoßen und wieder zurückgezogen.

Wenn das Rohr die Formungsbahn verläßt, bzw. während es weiter abgekühlt wird, stellt sich innerhalb der Ringrillen ein Unterdruck ein, so daß durch die eingestochenen öffnungen Luft in die Ringrillen einströmt. Dabei gelangt nicht nur Luft, sondern auch hohe Luftfeuchtigkeit und unter Umständen auch Wasser, das zum Kühlen des äußeren Rohres verwendet wird, in den Hohlraum hinein.

Trifft dieses Gemisch aus Luft und Wasser auf die Außenseite des inneren Rohres, so wird diese durch Verdampfung deformiert und es entstehen unerwünschte Ausbeulungen der Innenwand nach innen, die nicht nur unschön aussehen, sondern die Brauchbarkeit des Rohres herabsetzen, weil sie den Strömungswiderstand erhöhen. Es hat sich ergeben, daß derartige Schaden dadurch vermieden werden können, daß die Öffnungen, in die bei der Formung des Rohres senkrecht oder nahezu senkrecht stehenden Wandteile eingestochen werden, d. h. sie werden von der Seite eingestochen, so daß beim Einströmen der Luft mitgerissene Wassertröpfchen nicht auf die der Öffnung gegenüberliegende Stelle der Innenwand treffen, sondern nach unten in den Ringkanal fallen, wo sie sich verteilen und verdampfen.

Es ist bekannt (DE-AS 2119 290) bei der Herstellung von Doppelfenstern aus organischem Kunststoffglas, bei dem die Ränder der Plattenelemente miteinander verschweißt werden, in einem Plattenelement einen Durchlaß anzubringen, wodurch vermieden werden soll, daß beim Zusammenschweißen die beiden Plattenelemente zusammenklappen. Dies bezieht sich aber ausdrücklich nur auf Werkstücke, bzw. Hohlkörper mit verhältnismäßig großen Abmessungen, während angegeben wurde, daß bei kleinen Werkstücken oder Hohlkörpern keine Schwierigkeiten entstehen. Der Fachmann konnte somit dieser DE-AS keine Anregung bezüglich der Herstellung von Doppelwandrohren entnehmen, und insbesondere nicht die Lehre, die zum Luftausgleich erzeugten Öffnungen nach der Fertigstellung wieder zu verschließen.

Ausfuhrungsbeispiele, die den Gegenstand der Erfindung erläutern, sind in dj ι F i g. I bis 9 dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Rohres mit eingestochener Öffnung gemäli I-J,

Fig.2 einen waagerechten Längsschnitt durch das gleiche Rohr,

F ί g. 3 den gleichen Längsschnitt mit verschweißten öffnungen,

Fig.4 einen Querschnitt durch einen Teil eines Rohres mit eingestochener öffnung gemäß IV-IV,
Fig.5 einen senkrechten Längsschnitt durch das Rohr nach F i g. 4,

Fig.6 einen Querschnitt durch einen Teil eines Rohres mit Verbindungsöffnungen zwischen benachbarten Kreisrillen gemäß VI-VI,

Fig.7 einen Teillängsschnitt durch das Rohr nach Fig. 6,

Fig.8 einen Teillängsschnitt durch ein Rohr mit seitlich an den Rillen angeformten Warzen.

Das Rohr nach Fig. 1 bis 3 besteht aus dem glatten inneren Rohr 1 und dem in ringförmige Querwellen geformten äußeren Rohr 2. Durch e'.<e entsprechende Formgebung der Kokillen sind an den Pingwellen des äußeren Rohres 2 Warzen 3 angeformt, und zwar an den Stellen, die beim Austreten des Rohres aus der Formungsbahn senkrecht stehen, d. h. der Ringkanal 5, zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2, steht an dieser Stelle senkrecht.

In die Warzen 3 sind Öffnungen 4 eingestochen.

Dabei genügt es, sehr kleine öffnungen von wenigen zehntel Millimeter Durchmesser einzusiechen, um den Druckausgleich sicherzustellen. Werden von der durch die öffnungen 4 einströmenden Luft Wassertröpfchen mitgerissen, so fallen diese, wie die Pfeile 6 in F i g. 1 andeuten, in den an dieser Stelle senkrechten oder nahezu senkrechten Ringkanal 5, wo sie, ohne Schaden anzurichten, verdampfen.

Beim Gegenstand der Erfindung kann sich durch die eingestochenen öffnungen der Druck gegen den äußeren Luftdruck ausgleichen, d. h. in den Ringkanälen tritt, sobald die öffnungen eingestochen sind, überhaupt kein Unterdruck oder Überdruck auf, und die Innenwand kann, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, ohne jede Ausbeulung erstarren, wobei noch hinzukommt, daß durch das Kontraktionsbestreben warmplastischen Kunststoffes sich sogar geringe Ein- oder Ausbeulungen, die sich vor dem Einstechen der öffnungen gebildet haben, wieder ausgeglichen werden.

Die Fig.4 und 5 zeigen die unerwünschte Wirkung, die eintreten kann, wenn die Öffnungen senkrecht von so oben in das Rohr eingestochen werden. Das in F i g. 4 und 5 dargestellte Rohr besteht wieder aus einem inneren Rohr 21 und einem äußeren Rohr 22, an das Warzen 23 angeformt sind, in die die Ausgleichsöffnungen 24 eingestochen sind. Werden in diesem Fall durch die einströmende Luft Wassertröpfchen mitgerissen, so fallen diese, wie die Pfeile 25 andeuten, au/ die der Ausgleichsöffnung 24 gegenüberliegende Außenfläche des inneren Rohres 21. Hier verdampfen die Wassertropfen und erzeugen eine starke Abkühlung und damit eine Deformierung Jer Innenwand, die dann an diesen Stellen unschöne und den Strömungswiderstand erhöhende Ausbeulungen 26 zeigen.

Statt die Öffnungen von außen einzustechen können, wie die Fig. 6 und 7 zeigen, bei der Formgebung des äußeren Rohres an den inneren Wellen Erhöhungen 33 erzeugt weiden. W,iJ nur· an das in Querwellen geformte äußere Rohr 32 das innere Rohr 31 angedrückt, so bleiben an diesen Stellen zwischen den

einzelnen Ringräumen 34 Verbindungskanäle 35 offen, so daß die einzelnen Ringräiime miteinander in Verbindung stehen. Infolgedessen kann sich der Druck zwischen den Ringräumen ausgleichen, so daß auch in diesem Fall keine Deformierung der Innenwand eintritt. Nachträglich, nachdem äußeres und inneres Rohr erstarrt sind, können die Verbindungskanäle 35 dadurch verschlossen werden, daß die Erhöhungen 33 mit einem auf Erweichungstemperatur erhitzten Werkzeug flachgedrückt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß an den äußeren Rippen keine Narben zu sehen sind. Das Verschließen der Verbindungskanäle 35 ist aber nicht so einfach zu bewerkstelligen, wie das Verschließen der Öffnungen 4 bzw. 24.

Um Narben am äußeren Umfang der Ringrippen zu vermeiden, können, wie F i g. 8 zeigt, die Warzen 43 auch seitlich an den Ringrippen angeformt sein. Die Ausgleichsöffnungen 44 können in diesem Fall in die Warzen schräg nach oben eingestochen werden.

Hier/u I BIaIt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von doppelwandigen Kunststoffrohren mit einer ringförmig gewellten Außenwand und einer glatten Innenwand, bei dem in einem Arbeitsgang zwei konzentrische Rohre extrudiert werden, das äußere Rohr in umlaufenden Kokillen gewellt wird und beide Rohre miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Querwellen während oder nach dem Verschweißen der beiden Rohre öffnungen erzeugt werden, die die Innenräume der Querwellen mit der Umgebung verbinden, und daß diese öffnungen nach dem Abkühlen des doppelwandigen Rohres durch Verschweißen geschlossen werden.

2. Verfahren zum Herstellen von doppelwandigen Kunststoffrohren mit einer ringförmig gewellten Außenwand und einer glatten Innenwand, bei dem in einem Arbeitsgang zwei konzentrische Rohre extrudiert werden, das äußere Rohr in umlaufenden Kokillen gewellt wird und beide Rohre miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wellen des äußeren Rohres an den inneren Wellen in Rohrlängsrichtung verlaufende Vertiefungen geformt werden, die nach dem Verschweißen der beiden Rohre Verbindungskanäle zwischen den Innenräumen der Querwelle« bilden und daß diese Verbindungskanäle nach dem Abkühlen des Rohres durch Verschweißen verschlossen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen beim Austreten des Rohres aus der Kokillenbahn eingestochen werden.

4. Verfahren nach Anspn:jh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen während des Wellens in das Rohr eingestochen werden

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Wellens des Rohres warzenartige Erhöhungen angeformt werden, in die die Öffnungen eingestochen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in die, bei der Formung des Rohres senkrecht oder nahezu senkrecht, stehenden Wandteile eingestochen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen durch Heizflächenschweißung oder durch Ultraschallschweißung verschlossen werden.