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Title:
PIPELINE MADE FROM EXTRUDED PLASTIC COMPOSITE PIPING WITH A SLEEVE CONNECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/036830
Kind Code:
A1
Abstract:
The pipeline is made from extruded plastic composite piping with a sleeve connection (21) and provided with a base pipe (20) to which a perforated strengthening layer is applied and preferably fixed with adhesive. An outer layer (22) consisting in particular of the same plastic as the base pipe (20) is provided, said plastic being optionally secured through the perforations of the strengthening layer (10) to the plastic of the base pipe (20) between the straightening layer (11) and outer layer (22). According to the invention, the strengthening layer consists of a fibre winding (11) and the plastic of the outer layer (22) should be joined to that of the base pipe (20) through the open meshes (23) between the fibres (10) of the fibre winding (11).

Inventors:
HOFFMANN MANFRED
Application Number:
PCT/EP1995/001903
Publication Date:
November 21, 1996
Filing Date:
May 19, 1995
Export Citation:
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Assignee:
BECKER PLASTICS GMBH (DE)
International Classes:
F16L9/128; F16L47/02; (IPC1-7): F16L9/128; F16L47/02
Foreign References:
BE544728A
DE1226842B1966-10-13
GB747732A1956-04-11
DE9304568U11993-05-19
FR1586305A1970-02-13
EP0567947A11993-11-03
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Claims:
Ansprüche
1. Rohrleitung aus extrudiertem KunststoffVerbund¬ rohr mit Muffenverbindung (21), welches ein Basis¬ rohr (20) aufweist, auf das eine perforierte Ver¬ stärkungsschicht aufgebracht und vorzugsweise mit einem Haftvermittler befestigt ist, wobei eine Außenschicht (22) aus insbesondere dem gleichen Kunststoff wie das Basisrohr (20) gegebenenfalls mit Hilfe des zwischen Verstärkungsschicht (11) und Außenschicht (22) mit dem Kunststoff des Ba¬ sisrohres (20) durch die Perforationen der Ver¬ stärkungsschicht vorgesehen ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Verstärkungsschicht aus einer Faserumwicklung (11) besteht und die die Verbin¬ dung des Kunststoffes der Außenschicht (22) mit dem Kunststoff des Basisrohres (20) durch die of¬ fenen Maschen (23) zwischen den Fasern (10) der Faserumwicklung (11) erfolgt.
2. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Rohrenden (24, 25) stumpf in die En¬ den (26, 27) von Schweißmuffen (21) gestoßen und in diesen unter Bildung eines stirnseitigen Schweißwulstes (30) an dem Rohrende (26, 27) be¬ festigt sind.
3. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Schweißwulste (30) der Rohrenden in den Schweißmuffen (21) auf ihrem Außenzylinder mit dem Innenzylinder der Muffenöff¬ nung verschweißt sind und die Schweißulste aus dem Übermaß des Außendurchmessers (31) der Rohrenden (24, 25) und des Untermaßes der Muffenöffnungen, die die Rohrenden aufnehmen, stammt.
4. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Maschen (23) zwischen sich kreuzenden Fasersträn¬ gen (10) gebildet sind.
5. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Maschen (23 ) zwischen den Fasern der Faserstränge (10) ausgebildet sind.
6. Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Faserstränge (10) übereinander gewickelt sind.
7. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftver¬ mittler zwischen der Umwicklung (11) des Basisroh¬ res (20) und der Außenschicht (22) in den Werk¬ stoff der Außenschicht und/oder in die Ummantelung des Basisrohres (20) gemischt ist.
8. Rohrleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Gewichtsanteil des Haftvermittlers im Werkstoff der Außenschicht (22) und der Ummante¬ lung des Basisrohres (20) 1 bis 5 Gew.% beträgt und als Haftvermittler aufgepfropfte haftende MaleinsäureanhydridGruppen dienen.
9. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (10) der Umwicklung (11) aus anorganischminerali¬ schen oder organischen Werkstoffen oder Metall¬ werkstoffen bestehen.
10. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Umwicklung zur vollständigen Benetzung mit dem Werkstoff des Rohres (31) mit einer Schlichte ver¬ sehen sind.
11. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen¬ schicht (22) in ihrer radialen Abmessung so auf die Schweißmuffe (21) abgestimmt ist, daß sie in der Schweißhitze als Schweißmaterial mit dem Muf¬ fenmaterial polyfusioniert und die nicht mit der Muffe schweißbare Umwicklung unterhalb der Schweißung erhalten bleibt.
12. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der stirn¬ seitige Schweißwulst (30) aus dem beim Einschieben der Rohrenden (24, 25) in die Schweißmuffe (21) verdrängten Werkstoff besteht und die Rohrstirn seite (28) im wesentlichen abdeckt.
13. Rohrleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwick¬ lung (11) im äußeren Drittel der Gesamtdicke des Rohres angeordnet ist.
Description:
"Rohrleitung aus extrudiertem Kunststoff-Verbundrohr mit Muffenverbindung"

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung aus extru¬ diertem Kunststoff-Verbundrohr mit Muffenverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Das erfindungsgemäße extrudierte Kunststoff-Verbund¬ rohr besteht vorwiegend aus polyolefinischen Werk¬ stoffen, beispielsweise Polypropylen. Das Basisrohr weist infolge der Verstärkungsschicht, welche die Festigkeit erheblich steigert, eine gegenüber der durch die Industrienorm (DIN) vorgeschriebenen Dicke verminderte Stärke auf. Die erfindungsgemäße Rohrlei¬ tung kann dabei aus Einzelrohren bestehen, welche mit Hilfe von Muffenverbindungen zusammengeschlossen sind. Insbesondere handelt es sich hierbei um Heiz¬ element-Schweißmuffen. Insbesondere in dieser Ausfüh¬ rung dient die erfindungsgemäße Rohrleitung bevorzugt zur Weiterleitung von Kalt- und Warmwasser in der Trinkwasser-Hausinstallation, aber auch für chemika¬ lienführende Leitungen in der chemischen Industrie.

Die Verstärkungsschicht der erfindungsgemäßen Rohr¬ leitung ist nicht durchgehend, sondern läßt Teile der Rohroberfläche frei. Sie ist in diesem Sinne perfo¬ riert. Auf den durch die Perforierung geschaffenen Mantelflächen verbindet sich der Kunststoff des Ba¬ sisrohres mit dem Kunststoff der Außenschicht, welche die Verstärkungsschicht abdeckt. Diese Kunst¬ stoffverbindungen führen zu einer axialen Festlegung der Verstärkungsschicht. Sie ist Voraussetzung für die Angleichung der Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffanteiles und der Verstärkungsschicht. Diese

Ausdehnungskoeffizienten können mehr oder weniger stark voneinander abweichen. Außer dem dadurch gewon¬ nenen Zusammenhalt der verschiedenen und vorstehend beschriebenen Werkstoffe der erfindungsgemäßen Rohr¬ leitung ergibt sich in den Kunststoffverbindungen von Basisrohr und Außenschicht auch eine Möglichkeit, Wasser nach außen diffundieren zu lassen, falls der Kunststoff im Betrieb der Rohrleitung Wasser auf¬ nimmt.

Verwendet man zwischen der Verstärkungsschicht und dem Kunststoff von Basisrohr und Außenschicht einen Haftvermittler, so wird die Verbindung mit der Ver¬ stärkungsschicht zusätzlich auch an den Stellen herbeigeführt, die sich zwischen den Perforationen der Verstärkungsschicht befinden. Erfindungsgemäß ist deshalb die Verwendung von Haftvermittlern in der Re¬ gel günstig, aber nicht immer Voraussetzung.

Der für den betreffenden Einsatzfall zu wählende Durchmesser der erfindungsgemäßen Rohrleitung ist ge¬ ringer als der in der DIN vorgeschriebene Durchmes¬ ser, da die Verstärkungsschicht die Festigkeit er¬ höht.

Es ist bekannt, die Verstärkungsschicht aus einer Aluminiumfolie zu bilden. Sie weist in der Regel eine Dicke von 150 bis 200 μm auf und wird bei der Her¬ stellung der Rohrleitung um das Basisrohr gelegt und an ihren Längskanten durch Warmversiegelung, aber auch nach anderen Schweißverfahren verbunden. In die¬ sen Fällen ist die Verwendung von Haftvermittlern Voraussetzung für eine optimale Verbindung der Ver¬ stärkungsschicht mit dem Kunststoff der Rohrleitung.

Die durch die Aluminiumfolie gesteigerte Festigkeit der Rohrleitung beschränkt sich hierbei auf die Ver¬ bundwirkung mit der dünnen Aluminiumfolie. Der Durch¬ messer des Rohrmantels ist daher noch immer ver¬ hältnismäßig groß.

Da außerdem die Aluminiumfolie mit dem Kunststoff der Schweißmuffe nicht verschweißbar ist, macht die Ver¬ bindung der Rohrenden mit den Muffen einen besonderen Arbeitsgang erforderlich. Der besteht darin, vor dem Verschweißen die Außenschicht einschließlich der Alu¬ miniumfolie abzuschälen, so daß der Kunststoff des Basisrohres freigelegt wird und mit der Schweißmuffe zusammenfließen kann. Hierdurch fehlt es in der Muf¬ fenverbindung weitgehend an einer Armierung der Rohr¬ leitung.

Mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen unter¬ scheidet sich die Erfindung allerdings von ebenfalls vorbekannten faserverstärkten Rohren aus duromeren Kunststoffen, wie ungesättigtem Polyesterharz (UP) oder Epoxidharz (EP). Die Faserverstärkung besteht in der Regel aus Glasfasern in Form von Bündeln oder Strängen ( sogenannten Rovings ) oder Matten und ist in die Wand des Basisrohres eingebettet. Der Verbund der Fasern mit dem Kunststoff des Rohres wird mit Hilfe einer Schlichte der Glasfasern gewährleistet. Rohr¬ leitungen dieser Art weisen Muffen oder Formstücke auf, welche aus dem gleichen faserverstärkten Mate¬ rial wie die Rohre gefertigt sind. Bei der Verbindung müssen die Enden der Rohre in die Muffen eingeklebt werden. Die Klebung erfolgt mit dem Basisharz und den notwendigen Härtern. Eine Verschweißung der Rohre ist aufgrund ihrer duromeren, nicht aufschmelzbaren Werk¬ stoffe nicht möglich.

Von solchen zum Stande der Technik gehörigen, aus du¬ romeren Kunststoffen bestehenden Rohrleitungen unter¬ scheiden sich anderweitig bekannte Rohre aus Kunst¬ stoff, welche anstelle von Glasfasern solche aus Car¬ bon, Aramid oder Kevlar verwenden, die nach dem soge¬ nannten Pulwind-Prozeß longitudinal und über Kreuz bzw. verflochten in die Formmasse eingebettet werden. Diesen Rohren fehlt eine verschweißbare Außenschicht, so daß die Verbindungen ebenfalls nicht mit Schwei߬ muffen hergestellt werden können.

Allerdings sind auch Kunststoffrohre aus thermo¬ plastischen Werkstoffen, wie Polyethylen (PE) und Po¬ lypropylen (PP) bekannt, welche zur Erhöhung ihrer Festigkeit, insbesondere bei Wärme- und Chemikalien¬ beanspruchung außen mit einer faserverstärkten Schicht aus Glasfaser-Rovings oder -Matten, eingebet¬ tet in Polyesterharz, armiert werden. Derartige Rohre sind schwierig herzustellen und entsprechend teuer. Sie werden daher nur in der chemischen Industrie ein¬ gesetzt.

Die Erfindung unterscheidet sich durch die eingangs bezeichneten Merkmale auch von anderweitig bekannten, faserverstärkten, flexiblen Schläuchen aus weich¬ macherhaltigem, thermoplastischem Kunststoff (z.B. Weich-PVC) oder Natur- bzw. Synthese-Kautschuk. Letz¬ tere werden in der einschlägigen Technik allgemein als Gummischläuche bezeichnet. Als Fasern verwendet man in der Verstärkung anorganische, mineralische oder metallische Werkstoffe, z.B. Glasfasern oder Me¬ tallfasern oder auf organischer Basis Hanf- oder Ju¬ tefasern. Carbon-, Kevlar- oder Aramidfasern werden wegen ihrer vergleichsweise hohen Beschaffungskosten nur in Sonderfällen eingesetzt. Da die Schäuche kein Basisrohr verwenden, bleiben sie im Gegensatz zu

steifen Rohren in allen Richtungen flexibel und eig¬ nen sich daher nicht als heizwasserführende Rohre in der Trinkwasser-Hausinstallation, sondern werden in der Haustechnik nur als Duscheschläuche oder Zulei¬ tungen für Öl- und Gasbrenner an Kesseln eingesetzt.

Die Erfindung unterscheidet sich ferner von faserver¬ stärkten Rohren aus thermoplastischen Kunststoffen, bei denen Glasfasern kurzer Länge von ca. 0,3 bis 0,6 mm bereits bei der Granulatherstellung in der Kunst¬ stoff-Formmasse enthalten sind und diese dann nach dem konventionellen Extrusionsverfahren zu einem Rohr verarbeitet werden. Dann sind die Verstärkungsfasern im Rohr durch den Schmelzfluß im Extrusionswerkzeug in Extrusionsrichtung, d.h. in Längsrichtung des Roh¬ res, ausgerichtet. Die Faserverstärkung ergibt dann zwar in Längsrichtung der Rohre eine Festigkeitserhö¬ hung, quer dazu entsteht jedoch eine Festigkeitsver¬ minderung. In temperaturbeanspruchten Leitungen, in denen es darauf ankommt, die Längendehnung der Rohre zu beherrschen, lassen sich deswegen derartige Rohre kaum verwenden.

Die Erfindung geht von den eingangs als bekannt vor¬ ausgesetzten Rohrleitungen aus extrudiertem Kunst¬ stoff-Verbundrohr mit Muffenverbindung und Basisrohr aus. Sie geht demgegenüber jedoch einen anderen Weg, dessen Grundgedanke im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird die in den bekannten Rohrleitun¬ gen verwendete perforierte Metall- insbesondere Alu¬ miniumfolie durch eine Faserumwicklung ersetzt, die so gestaltet ist, daß sie die Verbindung des Kunst¬ stoffes der Außenschicht mit dem Kunststoff des Ba-

sisrohres durch offene Maschen zwischen den Fasern der Faserumwicklung gewährleistet. Hierdurch wird ei¬ nerseits eine erhöhte Festigkeit der Rohrleitung ge¬ schaffen, die durch die Vielzahl der zwischen den Fa¬ sern freiliegenden Teilflächen des Rohrmantels ge¬ genüber dem Bekannten begründet ist, aber außerdem in der vergrößerten Festigkeit der für die Umwicklung verwendeten Fasern zu suchen sein kann. Ein solches Verbundrohr läßt sich wie bekannt aus einem thermo¬ plastischen Kunststoff wie beispielsweise Polypropy¬ len, Polyethylen oder Polybuten extrudieren und als Basisrohr verwenden. Das Basisrohr kann unmittelbar nach Verlassen der Vakuumtankkalibrierung und eines nachfolgenden Kühlbades auf seiner äußeren Oberfläche mittels IR-Strahlung oder Warmluft bis über seine Er¬ weichungstemperatur aufgeheizt und durch eine Ver¬ seilmaschine geführt werden, mit der die Faserumwick¬ lung in Form von Fasersträngen, vorzugsweise aus Glasfaser, sogenannten Rovings, welche vorzugsweise mit einer Schlichte versehen sind, überkreuzend ver¬ flochten oder nur diagonal übereinander gewickelt und in die erweichte Rohroberfläche eingebettet werden. Anschließend durchläuft das umflochtene Rohr den Um- mantelungskopf ( Pinolen-Querkopf ) eines weiteren Ex¬ truders und wird mit einer relativ dicken Beschich¬ tung aus dem gleichen thermoplastischen Kunststoff versehen, die die Umwicklung abdeckt und durch die offenen Maschen der kreuzweisen Umflechtung bzw. Um¬ wicklung mit dem Material des inneren Rohres eine in¬ nige Verbindung durch Verschweißen in der Schmelze eingeht.

Dadurch hat die erfindungsgemäße Rohrleitung gegen¬ über zum Stand der Technik gehörigen Kunststoffröhren aus dem gleichen Basiswerkstoff bei gleicher Wand¬ dicke eine wesentlich höhere Festigkeit im Zeitstand-

Innendruck- oder Berstdruckversuch. Dies findet seine Erklärung darin, daß die Umwicklung durch ihre diago¬ nal oder rautenförmig überkreuzte Anordnung in Rich¬ tung der Resultierenden aus der Längs- und Querbean¬ spruchung der Rohre unter Druckbelastung eine erhöhte Spannung im Vergleich zum reinen Kunststoffmaterial aufnehmen kann. Deshalb läßt sich die Wanddicke der erfindungsgemäßen Rohre im gegebenen Einsatzfall ge¬ genüber der DIN beträchtlich reduzieren. Bezogen auf die in den DIN-Normen festgelegten Druckklassen der vrschiedenen Kunststoffrohre mit ihren zugeordneten Wanddicken können somit bei gleicher möglicher Druck¬ beanspruchung über die Zeit in Abhängigkeit von der Temperatur beispielsweise um zwei Druckklassen nie¬ driger eingestufte Rohre mit geringer Wanddicke und Faserverstärkung verwendet werden. Damit verbunden ist nicht nur eine Materialersparnis, sondern auch bei gleichem Außendurchmesser durch die reduzierte Wanddicke ein vergrößerter Innendurchmesser, d.h. ein vergrößertes Durchflußvolumen. Wird auf diese Weise eine Trinkwasser-Installation nach dem Durch¬ flußvolumen berechnet und dimensioniert, so können im Umkehrschluß faserverstärkte Rohre geringeren Außen¬ durchmessers eingesetzt werden, die einen geringeren Platzbedarf für Rohrschächte und andere bauliche Ma߬ nahmen, wie Ausgleichsdämmungen bei Stock- werksinstallationen auf der Rohrdecke haben und bei vorschriftsmäßiger Wärmedämmung nach der verschärften Wärmeschutzverordnung geringere Dämmstoffdicken benö¬ tigen. Insgesamt ergibt sich dann eine Einsparung von Baukosten.

Die erfindungsgemäße Rohrleitung hat im Vergleich zu den als bekannt vorausgesetzten Rohren aus thermopla¬ stischen Kunststoffen eine geringere thermische Län¬ genänderung. Sie ist je nach Art des Werkstoffes und

der verwendeten Fasern sowie deren Menge und geome¬ trischer Anordnung geringer. Gegenüber unverstärkten Kunststoffrohren aus dem gleichen Basiswerkstoff er¬ gibt sich eine um den Faktor 5 bis 10 geringere ther¬ mische Längenänderung. In allen Fällen ergibt sich daraus der Vorteil, daß bei der Montage die sonst notwendigen Längenkompensationshilfen in Form von Dehnungsbögen bzw. -schleifen entfallen oder in ihrer Zahl vermindert werden können. Die höhere Steifigkeit der erfindungsgemäßen Rohre äußert sich auch darin, daß die Rohre unter warmen Betriebsbedingungen, d.h. in der Warmwasserleitung nicht durchhängen und des¬ halb weniger Stützen in Form von Rohrschellen benöti¬ gen.

Die Verbindung der erfindungsgemäßen Rohre unterein¬ ander ist durch Schweißen, insbesondere mit Hilfe der handelsüblichen, genormten Schweißmuffen oder Form¬ stücke wie T-Fittings, Bögen, Winkel und Reduzier¬ stücken aus dem gleichen Bsiswerkstoff deshalb mög¬ lich, weil die Außenschicht auf der Faserumwicklung vorhanden ist und die Umwicklung allgemein gesehen, vorzugsweise im äußeren Drittel der Rohrwanddicke an¬ geordnet ist. In der Praxis ergibt sich dadurch ein Abstand von der Außenfläche der Außenschicht, der etwa 1 bis 3 mm betragen kann. Deshalb verbleibt eine Außenschicht ausreichender Stärke ihres verschweißba¬ ren Kunststoffes, die eine fachgerechte Heizelement- Muffenschweißung ermöglicht. Dabei kann auf den be¬ sonderen Arbeitsgang des Abschälens der Faserarmie¬ rung zum Zwecke des Schweißens verzichtet werden.

Vorzugsweise und mit den Merkmalen des Anspruches 1 verschweißt man nicht nur den Rohrmantel mit der Muffe, sondern außerdem auch die Stirnseiten der Rohrenden mit Hilfe eines stirnseitigen Schweißwul-

stes, der durch das Einstoßen der stumpfen Rohrenden in die Schweißmuffe entsteht. Dies kann selbsttätig mit den Merkmalen des Anspruches 3 erfolgen. Hierbei wird der zur Verschweißung erforderliche Schweißwulst aus dem Muffenwerkstoff gewonnen, der sich aus dem Übermaß des Außendurchmessers des Rohres und des Un¬ termaßes der Muffenöffnung, die das Rohrende auf¬ nimmt.

Die Verschweißung der Rohrenden in den Muffen wird vorzugsweise mit den Merkmalen des Anspruches 11 op¬ timiert. Dabei ist die Außenschicht in ihrer radialen Abmessung derart auf die Schweißmuffe abgestimmt, daß das Material der Außenschicht in das Muffenmaterial gepreßt wird und die nicht mit der Muffe schweißbare Umwicklung unterhalb der Schweißung erhalten bleibt. Es ergibt sich dadurch eine erhebliche Erhöhung der Festigkeit auch in den Muffen.

Wenn man gemäß den Merkmalen des Anspruches 4 die Um¬ wicklung aus sich kreuzenden Fasersträngen bildet, ergeben sich zwischen den Fasersträngen freie Mantel¬ flächen, die die offenen Maschen bilden, die die Ver¬ bindungen der Außenschicht mit dem Basisrohr enthal¬ ten. Wenn sich diese Flächen im Interesse einer ver¬ breiterten Faserumwicklung vermindern, können zusätz¬ liche offene Maschen zwischen den Fasern der Faser- stränge gemäß den Merkmalen des Anspruches 5 geschaf¬ fen werden. Sind in den Fasersträngen die Fasern von¬ einander getrennt, so lassen sich die Faserstränge auch übereinander wickeln, ohne daß Maschen zwischen den Wicklungen verlorengehen. Diese Ausführungsform ist Gegenstand des Anspruches 7.

Ferner kann es im Interesse einer vereinfachten Fer¬ tigung der erfindungsgemäßen Rohre zweckmäßig sein,

den Haftvermittler nicht gesondert aufzubringen, son¬ dern nach den Merkmalen des Anspruches 8 in den Werk¬ stoff der Außenschicht einzumischen, bevor diese auf¬ gebracht wird.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vor¬ teile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen¬ den Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Fertigung der er¬ findungsgemäßen Rohrleitung,

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Rohr der erfin¬ dungsgemäßen Rohrleitung und

Fig. 4 eine Darstellung der Muffenverbindung zweier in der Rohrleitung aneinander anschließender Rohre.

Die Anlage gemäß Fig. 1 dient der sogenannten on¬ line-Fertigung von extrudierten Kunststoff-Verbund¬ röhren, bei der die gesamte Fertigung in einer zusam¬ menhängenden Anlage erfolgt. Hierbei fertigt ein Ex¬ truder 1 mit einem Rohrkopf 2 und einer Vakuumkali¬ brierung 3 zunächst ein Basisrohr aus polyolefini- schen Werkstoffen, welches im Innendurchmesser dem späteren fertigen Rohr entspricht. Die Wanddicke be¬ trägt jedoch nur zwischen 75 und 90 % der geforderten Wanddicke nach der DIN-Norm.

Das extrudierte Rohr durchläuft die Kühlbäder 5, 6 und wird dabei bis auf seine Formstabilität abge¬ kühlt. Daran schließt sich eine Infrarot-Aufwärmvor- richtung 7 an, die das Kunststoffröhr auf seiner äußeren Oberfläche bis kurz unter die Vicat-Erwei- chungstemperatur aufwärmt, ohne dessen Gesamtstabili-

tat zu beeinträchtigen. Die Vorrichtung 7 kann durch einen Heißluftkanal ersetzt werden, den das Rohr durchläuft.

Im Anschluß an die Aufwärmung passiert das Rohr eine Verseilmaschine 8, die mit zwei gegeneinander umlau¬ fenden Radkränzen ausgeführt ist. Auf den Radkränzen befinden sich Spulen 9 mit aufgewickelten Glasfaser¬ strängen 10 (Rovings). Die Glasfaserstränge sind mit einer Schlichte versehen. Diese dient der gleichmäßi¬ gen Benetzung der Faseroberfläche und ermöglicht eine Verbundhaftung mit dem polyolefinischen Werkstoff des Rohres.

Sofern eine sehr hohe Festigkeit der Fassern im poly- meren Basismaterial verlangt wird, läßt sich zusätz¬ lich ein Haftvermittler, beispielsweise ein Malein- säureanhydrid-gepfropftes Polypropylen-Random-Copoly- mer verwenden, das man in geringer Menge (ca. 2 Gew.- %) dem polymeren Werkstoff, z.B. Propylen-Random-Co- polymer der äußeren Schicht des Basisrohres bei¬ mischt. Dann kann mittels zwei Extrudern und einem Zweischichten-Rohrkopf ein Zweischichtrohr als Basis¬ rohr hergestelt werden, das den Haftvermittler auf¬ weist.

Das gegenläufige Verdrehen der Randkränze mit gleich¬ zeitigem Verflechten der Rovings diagonal über die Oberfläche des Basisrohres 20 (Fig. 3) führt zu einer Faserumwicklung 11 aus den sich überkreuzenden Fasern 10. Zwischen den Fasern 10 der Faserumwicklung 11 be¬ finden sich freie Flächen, die von den offenen Ma¬ schen 23 zwischen den Fasern 10 der Faserumwicklung 11 begrenzt sind. In der weiteren Folge wird das auf diese Weise umflochtene Basisrohr 20 durch den Pino- len-Querkopf 12 eines weiteren Extruders 13 geführt

und eine zweite, äußere Schicht 22 des polyole- finischen Werkstoffes aufgebracht. Der Kunststoff dieser Schicht findet seinen Weg durch die Maschen 23 und verbindet sich mit dem Kunststoff des Basisrohres 20. Die Dicke der Außenschicht 22 wird so gewählt, daß in Addition mit der Wanddicke des Basisrohres die Gesamtwanddicke entsprechend einer Norm-Rohrreihe er¬ reicht wird. Der Kunststoff der Außenschicht 22 um¬ hüllt die Faserumwicklung 11, so daß im Ergebnis ein fester Verbund des Rohres entsteht (Composite) aus polymerem, thermoplastischem Basiswerkstoff und der Außenschicht 22.

Danach wird in der Fertigungslinie das Verbundrohr in einem Sprühkühlbad 14 abgekühlt und über eine Abzugs¬ vorrichtung 15 der Säge 16 zugeführt, wo es in Stan¬ gen von handelsüblicher Länge zugeschnitten wird.

Die in Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellte Fer¬ tigungslinie unterscheidet sich von der Anlage nach Fig. 1 durch ihre off-line-Fertigung. An die Stelle des Extruders 1 mit Vakuumtankkalibrierung 3 und Kühlbädern 5, 6 tritt eine Abwicklungsvorrichtung 17, in die eine Großtrommel 18 mit bereits fertigem, po- lyolefinischem Basisrohr 19 eingelegt ist. Dieses Ba- sisrohr wird zuvor mit einem geringeren Außendurch¬ messer produziert und durchläuft im folgenden eine Anlage, wie sie bereits in Fig. 1 ab der Infrarot- Aufwärmestrecke 7 dargestellt und vorstehend be¬ schrieben ist.

Das fertige Rohr nach Fig. 3 besteht aus einem poly- olefinischen Werkstoff, beispielsweise Polypropylen- Random-Copolymerisat (PP-R). Zur Verdeutlichung der Faserumwicklung 11 ist die äußere Schicht teilweise weggelassen. Dabei ist davon auszugehen, daß die Fa-

sern in die äußere Randzone der Wand des Basisrohres 20 eingelagert und diagonal verflochten bzw. überein¬ ander gewickelt sind, wodurch genügend große Maschen

23 entstehen, welche die Verbindung des Kunststoffes der Außenschicht 22 mit dem Kunststoff des Basisroh¬ res 20 gewährleisten.

In Fig. 4 ist die Verbindung zweier erfindungsgemäßer Verbundrohre nach Fig. 3 mit einer Schweißmuffe 21 dargestellt, deren einander zugekehrte Rohrenden mit

24 und 25 bezeichnet sind. Die Rohrenden werden außen und die Schweißmuffe wird innen mit einer Schweißvor¬ richtung für das Heizelement-Muffenschweißen auf eine Schweißtemperatur von z.B. 260°C aufgeheizt und dann in Längsrichtung, ohne die stumpfen Rohrenden zu ver¬ drehen, in die Muffenenden 26, 27 eingestoßen. Jedes der in die Schweißmuffe 21 eingestoßenen Rohrenden 24, 25 schiebt einen Schmelzewulst vor sich her, der sich in einen Hohlraum 30 schiebt. Dieser wird aus der Stirnfläche 28 des betreffenden Rohrendes 24, 25 und dem anfangs konischen Ende 26 bzw. 27 der Schweißmuffe 21 gebildet. Er wird mit dem Wulst 30 im wesentlichen ausgefüllt, so daß die gesamte Faserver¬ stärkung in die Muffe 21 eingebettet ist. Außerdem wird verhindert, daß Schmelze in den freien Durch¬ flußquerschnitt der Schweißmuffe und der Rohrenden eindringt und diese verengt. Die Rohre und die Schweißmuffe gehen an ihrer Berührungsfläche in der Schmelze eine unlösbare, innige Verbindung miteinan¬ der durch die ineinanderfließenden Werkstoffe des Ba¬ sisrohres 20 und der Außenschicht 22 ein. Die Faser- verstärkung ist damit auch an der Stirnseite durch den Schmelzewulst 30 gegen das im Betrieb der Rohr¬ leitung durchfließende Medium geschützt. Dabei sind nach dem Verschweißen die Muffenenden 26 und 27 mit

dem außen zylindrischen Querschnitt 31 (Fig. 3) der Rohrenden 24 und 25 polyfusioniert.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung und Herstel¬ lung der Muffenverbindung kann die Stärke der Außen¬ schicht 22 in ihrer radialen Abmessung beeinflussen oder bestimmen. Dann ist die radiale Abmessung der Außenschicht 22 so auf die Schweißmuffe 21 abge¬ stimmt, daß sie in der Schweißhitze als Schweißmate¬ rial mit dem Muffenmaterial polyfusioniert wird, aber die nicht mit der Muffe 21 schweißbare Umwicklung 11 unterhalb der Schweißung erhalten bleibt.

Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform der Erfin¬ dung, bei der der Haftvermittler zwischen der Umwick¬ lung 11 des Basisrohres 20 und der Außenschicht 22 in den Werkstoff der Außenschicht und eine mit diesem Werkstoff hergestellte Ummantelung des Basisrohres 20 gemischt ist. Hierbei kann der Gewichtsanteil des Haftvermittlers im Werkstoff der Außenschicht 22 und der Ummantelung des Basisrohres 20 zwischen 1 bis 5 Gew.-% betragen, wobei als Haftvermittler auf¬ gepfropfte haftende Maleinsäureanhydrid-Gruppen die¬ nen.