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Patent Searching and Data


Title:
PLASTIC PIPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/056049
Kind Code:
A1
Abstract:
A plastic pipe (1) comprising two hollow cylindrical end areas (3, 4) between a central concertina-like area consisting of twelve folds (2). Preferably, the plastic pipe (1) mainly consists of polytetrafluoroethylene (PTFE). The plastic pipe (1) and folds (2) are, for example, produced by turning a plastic blank on a lathe at normal temperature. Folds (2) already exist in the original, stable arrangement of polymers. Said folds remain when the temperature rises above the softening temperature of the plastic and after subsequent cooling, resulting in long-lasting flexibility of said plastic pipe (1) over a larger range of temperatures than is usual in conventional flexible plastic pipes.

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Inventors:
GUELLER ROLF (CH)
MUNCH SERAPHIN (FR)
JABLONSKI PHILIPPE (FR)
GEES THOMAS (CH)
Application Number:
PCT/CH1999/000179
Publication Date:
November 04, 1999
Filing Date:
April 29, 1999
Export Citation:
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Assignee:
CHEMSPEED LTD (CH)
GUELLER ROLF (CH)
MUNCH SERAPHIN (FR)
JABLONSKI PHILIPPE (FR)
GEES THOMAS (CH)
International Classes:
F16L11/11; B29D23/18; C08J5/00; F16L11/15; (IPC1-7): F16L11/15; B29D23/18
Foreign References:
EP0494321A11992-07-15
US2304828A1942-12-15
Attorney, Agent or Firm:
A. BRAUN BRAUN HERITIER ESCHMANN AG (Holbeinstrasse 36-38 Basel, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kunststoffrohr (1,101), das im wesentlichen aus polyfluorierten Kohlenwasserstoffen besteht und mindestens über einen Teil seiner Länge balgartig angeordnete Falten (2,102) aufweist, die ein Biegen des Kunststoffrohrs (1, 101) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunst stoffrohr (1,101) aus einem derartigen Kunststoff besteht und derart durch Drechseln eines Kunststoffrohrrohlings bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs mit den Falten (2,102) versehen wurde, dass ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger und/oder ein flüssiges oder gasförmiges Lösungsmittel mit einer Tempera tur zwischen100°C und 200°C passieren kann und das Kunst stoffrohr (1,101) dabei seine Form behält oder nach dem Passieren des Wärmeträgers und/oder Lösungsmittels wieder in seine ursprüngliche Form zurückgeht.
2. Kunststoffrohr (1,101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Anbringen der Falten (2, 102) auf eine Temperatur über 80°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 200°C, erwärmt wurde, so dass es weitgehend po renfrei ist.
3. Kunststoffrohr (1,101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen aus Poly tetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem EthylenPropylen (FEP), Perfluoralkoxy (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder einem Gemisch davon besteht.
4. Kunststoffrohr (1,101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wandstärke (dl, d2) zwischen ca. 0,1 mm und ca. 1 mm, vorzugsweise zwischen ca. 0,2 mm und ca. 0,7 mm, beträgt.
5. Kunststoffrohr (1,101) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen 3 und 20 Falten (2,102) aufweist und/oder der Abstand (fl, f2) zweier benachbarter Falten (2,102) zwischen ca. 0,5 mm und ca. 5 mm, vorzugsweise zwischen ca. 1 mm und ca. 2 mm, be trägt.
6. Kunststoffrohr (1,101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Falten (2,102) derart ausgebildet sind, dass es bei einer maximalen Länge (11,12) von 5 cm, insbesondere 3 cm, in einem Temperaturbe reich von100°C bis 200°C um mindestens 20° biegbar ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohrs (1,101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass zunächst ein Kunststoffrundstab hergestellt und danach aus diesem das Kunststoffrohr (1,101) mit Fal ten (2,102) bei einer Temperatur unterhalb der Erwei chungstemperatur des Kunststoffs gedrechselt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass das Drechseln auf einer Drehbank bei einer Temperatur unterhalb von ca. 30°C erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das Kunststoffrohr (1,101) nach dem Anbringen der Falten (2,102) auf eine Temperatur über 80°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 200°C, erwärmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass das Erwärmen des Kunststoffrohrs (1,101) in einer Flüssigkeit mittels Mikrowellen erfolgt.
11. Verwendung eines Kunststoffrohrs (1,101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur flexiblen Verbindung zweier Kammern zum Flüssigkeitsund/oder Gastransfer von einer Kammer zur anderen, wobei es sich bei der transferierten Flüssigkeit um Lösungsmittel und/oder Wärmeträger mit einer Temperatur zwischen100°C und 200°C handelt.
Description:
Kunststoffrohr Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoff- rohr, wie es im Oberbegriff des unabhängigen Patentan- spruchs 1 definiert ist.

Zur Verbindung zweier Kammern zum Flüssigkeits-und/oder Gastransfer von einer Kammer zur anderen sind hohlzylinder- förmige Kunststoffrohre aus Polytetrafluorethylen bekannt, die in einem weiten Temperaturbereich einsetzbar und gegen die üblicherweise in der chemischen Industrie verwendeten Lösungsmittel resistent sind. Diese Kunststoffrohre sind aber im allgemeinen relativ schwer biegbar und somit für Anwendungen, bei denen eine flexible Verbindung der beiden Kammern gefordert ist, nicht geeignet, insbesondere wenn die Verbindung über eine kurze Distanz erfolgt. Eine flexi- ble Verbindung ist beispielsweise dann notwendig, wenn die eine Kammer geschüttelt werden soll, während die andere ruhig bleiben soll, oder die Kammern am oberen Ende fixiert werden müssen.

Zur flexiblen Verbindung zweier Kammern wurden Kunststoff- rohre entwickelt, die mindestens über einen Teil ihrer Länge balgartig angeordnete Falten aufweisen, die ein Bie- gen des Kunststoffrohrs ermöglichen. Diese Falten werden durch eine nachträgliche Thermoverformung aus zumindest einem Teil eines zuvor hergestellten hohlzylinderförmigen Rohrrohlings aus einem thermoplastischen Kunststoff er- zeugt, d. h. der betreffende Teil wird auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs erhitzt und dann mittels eines Formwerkzeugs in Falten geformt.

Dieser ganze Prozess kann auch kontinuierlich durchgeführt werden. Die so erhaltenen Produkte sind unter dem Namen

"corrugated tubes"markterhältlich.

Derartige biegbare Kunststoffrohre weisen den Nachteil auf, dass bei einer Temperaturerhöhung schon weit unter der Er- weichungstemperatur während des Gebrauchs die Falten wieder verschwinden, und zwar je höher die Temperatur ist, desto schneller. Da bei der ursprünglichen, stabilen Anordnung der Polymere im Rohr keine Falten vorhanden sind, nehmen die Polymere mit der Zeit wieder ihre ursprüngliche Form an. Die gewünschte Biegbarkeit ist daher mit der Zeit und vor allem nach dem Wiedererkalten nicht mehr oder nur mehr in einem ungenügenden Ausmass vorhanden. Zudem verändert sich die Länge des Rohrs stark, da der Faltenbereich bei- spielsweise nach einem Einsatz bei z. B. 80°C während 20 Stunden bis zu fünfmal länger werden kann.

Angesichts der Nachteile der bisher bekannten, oben be- schriebenen Kunststoffrohre liegt der Erfindung die fol- gende Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist ein Kunststoffrohr der eingangs erwähnten Art, dessen Biegbarkeit in einem vergleichsweise grösseren Temperaturbereich gewährleistet ist und dessen Länge nach dem Wiedererkalten etwa gleich gross ist, d. h. dessen Falten etwa die selbe Form aufweisen und die selben Winkel einschliessen.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Kunststoff- rohr gelöst, wie es im unabhängigen Patentanspruch 1 defi- niert ist. Patentanspruch 7 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und Patentanspruch 11 auf eine erfindungs- gemässe Verwendung eines solchen Kunststoffrohrs. Bevorzug- te Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Pa- tentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Kunststoff- rohr, das im wesentlichen aus polyfluorierten Kohlenwasser-

stoffen besteht und mindestens über einen Teil seiner Länge balgartig angeordnete Falten aufweist, die ein Biegen des Kunststoffrohrs ermöglichen, aus einem derartigen Kunst- stoff besteht und derart durch Drechseln eines Kunststoff- rohrrohlings bei einer Temperatur unterhalb der Erwei- chungstemperatur des Kunststoffs mit den Falten versehen wurde, dass ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger und/oder ein flüssiges oder gasförmiges Lösungsmittel mit einer Temperatur zwischen-100°C und 200°C passieren kann und das Kunststoffrohr dabei seine Form behält oder nach dem Passieren des Wärmeträgers und/oder Lösungsmittels wie- der in seine ursprüngliche Form zurückgeht.

Die Temperaturresistenz der Falten in einem Bereich von -100°C bis 200°C gewährleistet eine Biegbarkeit des Kunst- stoffrohrs auf Zeit in einem grösseren Temperaturbereich als bei den herkömmlichen biegbaren Kunststoffrohren. Die Temperaturresistenz wird einerseits durch die Wahl eines geeigneten Kunststoffs und anderseits durch das Erzeugen der Falten durch mechanisches Drechseln eines Kunststoff- rohrrohlings bei einer Temperatur unterhalb der Erwei- chungstemperatur des Kunststoffs erreicht. Unter mechani- scher oder hydraulischer Belastung werden minime Druck- oder Zugkräfte in der Grössenordnung von 2 bis 3 bar ver- standen, die bei den herkömmlichen biegbaren Kunststoffroh- ren zu einer Verformung der Falten führen.

Mit Vorteil besteht das Kunststoffrohr im wesentlichen aus Polytetrafluorethylen (PTFE), fluoriertem Ethylen-Propylen (FEP), Perfluoralkoxy (PFA), Polychlortrifluorethylen (PCTFE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder einem Gemisch davon. Diese Materialien haben einerseits eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und anderseits auch eine sehr gute chemische Beständigkeit beispielsweise gegen die üblichen in der chemischen Industrie verwendeten Lösungsmittel.

Die Herstellung des Kunststoffrohrs inklusive der Falten erfolgt vorzugsweise durch Drechseln eines Kunststoffrohr- rohlings auf einer Drehbank bei einer Temperatur unterhalb von ca. 30°C. Bei der ursprünglichen, stabilen Anordnung der Polymere sind daher Falten vorhanden, so dass bei einer Temperaturerhöhung über die Erweichungstemperatur und an- schliessendem Wiedererkalten die Falten erhalten bleiben, im Gegensatz zu nachträglich mit Falten versehenen Rohren.

Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kunststoffrohrs wird zunächst ein Kunst- stoffrundstab hergestellt und danach aus diesem das Kunst- stoffrohr mit Falten bei einer Temperatur unterhalb der Er- weichungstemperatur des Kunststoffs gedrechselt. Im Gegen- satz zum oben beschriebenen Stand der Technik werden die Falten nicht nachträglich durch Thermoverformung aus einem zuvor hergestellten hohlzylinderförmigen Kunststoffrohrroh- ling erzeugt, so dass bei der stabilen Polymeranordnung be- reits Falten vorhanden sind und die Polymere somit immer wieder in die entspannte Form, den Faltenbalg, drängen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante wird das Kunst- stoffrohr nach dem Anbringen der Falten auf eine Temperatur über 80°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 200°C, erwärmt, um die nach dem mechanischen Herstellen der Falten im Kunststoffrohr allenfalls vorhandenen Poren dauerhaft zu schliessen, so dass keine Flüssigkeit und kein Gas durch die Poren austreten kann. Die hierfür notwendige Temperatur hängt einerseits vom verwendeten Kunststoff und anderseits von der Dauer der Wärmebehandlung ab. Die Wärmebehandlung des Kunststoffrohrs kann beispielsweise in einem flüssigen Wärmeträger mittels Mikrowellen erfolgen, z. B. in einem ge- wöhnlichen Mikrowellengerät für die Küche. Es sind auch an- dere Temperaturquellen und Wärmeübertragungsmittel verwend-

bar.

Das erfindungsgemässe Kunststoffrohr ist in erster Linie zur flexiblen Verbindung zweier Kammern zum Flüssigkeits- und/oder Gastransfer von einer Kammer zur anderen, wobei es sich bei der transferierten Flüssigkeit um Lösungsmittel und/oder Wärmeträger mit einer Temperatur zwischen-100°C und 200°C handelt, vorgesehen. Insbesondere ist es sehr gut geeignet beim Einsatz von Polydimethylsiloxan oder Polydi- phenylsiloxan als Wärmeträger.

Im folgenden wird das erfindungsgemässe Kunststoffrohr un- ter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen : Fig. 1-eine Seitensansicht eines ersten Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemässen Kunststoffrohrs mit einer relativ kleinen Wandstärke ; Fig. 2-einen Schnitt durch das Kunststoffrohr von Fig. 1 gemäss der Linie A-A ; Fig. 3-eine Stirnansicht des Kunststoffrohrs von Fig. 1 ; Fig. 4-eine Seitensansicht eines zweiten Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemässen Kunststoffrohrs mit einer relativ grossen Wandstärke ; Fig. 5-einen Schnitt durch das Kunststoffrohr von Fig. 4 gemäss der Linie B-B ; und Fig. 6-eine Stirnansicht des Kunststoffrohrs von Fig. 4.

Figuren 1 bis 3 Das dargestellte erfindungsgemässe Kunststoffrohr 1 umfasst zwei hohlzylinderförmige Endbereiche 3 und 4, zwischen den ein balgartiger Mittelbereich mit zwölf Falten 2 angeordnet ist. Die Wandstärke d1 ist vorzugsweise über das ganze Kunststoffrohr 1 konstant und beträgt zwischen ca. 0,1 mm und ca. 1 mm, vorzugsweise zwischen ca. 0,2 mm und ca. 0,7 mm. Der Abstand fi zweier benachbarter Falten 2 beträgt zwischen ca. 0,5 mm und ca. 5 mm, vorzugsweise zwischen ca.

1 mm und ca. 2 mm. Zwei benachbarte Falten 2 schliessen einen Winkel a1 ein, der vorzugsweise zwischen 20° und 90° liegt und im vorliegenden Fall 45° ist. Die Gesamtlänge 11 des Kunststoffrohrs 1 ist normalerweise kleiner oder gleich 5 cm.

Der maximale Biegewinkel des Kunststoffrohrs 1 hängt von der Anzahl Falten 2, der Wandstärke dl, dem Abstand fi zweier benachbarter Falten 2 und dem Winkel a1 zwischen zwei Falten 2 ab, ist normalerweise mindestens 20° im gan- zen Temperaturbereich und bleibt über eine lange Einsatz- dauer konstant.

Das Kunststoffrohr 1 besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder anderen polyfluorier- ten Kohlenwasserstoffen, insbesondere fluoriertem Ethylen- Propylen (FEP), Perfluoralkoxy (PFA), Polychlortrifluo- rethylen (PCTFE) und/oder Polyvinylidenfluorid (PVDF).

Diese polyfluorierten Kohlenwasserstoffe können rein oder mit Zusatzstoffen versehen verwendet werden.

Die Herstellung des Kunststoffrohrs inklusive der Falten erfolgt beispielsweise durch Drechseln eines Kunststoff- rohrrohlings auf einer Drehbank bei Normaltemperatur. Das mit Falten versehene Kunststoffrohr wird dann während meh-

rerer Minuten einer Temperatur zwischen ca. 120°C und 200°C ausgesetzt, je nach verwendetem Kunststoff.

Figuren 4 bis 6 Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst das darge- stellte erfindungsgemässe Kunststoffrohr 101 zwei hohlzy- linderförmige Endbereiche 103 und 104, zwischen den ein balgartiger Mittelbereich mit sechs Falten 102 angeordnet ist. Die Wandstärke d2 ist über das ganze Kunststoffrohr 101 konstant. Der Abstand zweier benachbarter Falten 102 ist mit f2, der Winkel dazwischen mit a2 und die Gesamtlänge des Kunststoffrohrs 101 mit 12 bezeichnet. Die Wandstärke d2 ist hier grösser und die Anzahl der Falten 102 kleiner als beim ersten Ausführungsbeispiel, was einen kleineren maximalen Biegewinkel des Kunststoffrohrs 101 zur Folge hat.

Zu den vorbeschriebenen Kunststoffrohren sind weitere kon- struktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich er- wähnt sei noch, dass auch mehrere voneinander getrennte Faltenbereiche vorhanden sein können oder sich die Falten über die ganze Lange des Kunststoffrohrs erstrecken können.