DE102006057199A1

DE102006057199A1 - Verbundrohr mit zwei Polyvinylidenflurid-Schichten

Info

Publication number: DE102006057199A1
Application number: DE200610057199
Authority: DE
Inventors: Willy Hendrickx
Original assignee: Henco Industries NV
Current assignee: Henco Industries NV
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbundrohr, bestehend aus zumindest zwei Kunststoffschichten, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht bilden, die jeweils unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht eine Metallschicht einschließen. Erfindungsgemäß wird ein Verbundrohr sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundrohres bereitgestellt beziehungsweise angegeben, dass zur Beaufschlagung mit höheren Betriebsdruck und einer höheren Betriebstemperatur als beim Stand der Technik geeignet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die innere und die äußere Schicht (1, 2) jeweils eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) ist. Ein solches Verbundrohr kann mit (Innen)-Drücken von ca. 50 bar belastet werden und verträgt Temperaturen im Bereich von bis zu 150° Celsius.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundrohr, bestehend aus zumindest zwei Kunststoffschichten, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht bilden, die jeweils unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht eine Metallschicht einschließen.
Ein derartiges Verbundrohr ist beispielsweise aus der DE 199 25 097 A1 bekannt. Dieses Verbundrohr ist aus einer PVDC-Innenschicht (Polyvinylidenchlorid) und einer Außenschicht aus einem weiteren Kunststoff gefertigt. Dieses Verbundrohr wird insbesondere in der Installations- und Heizungstechnik verwendet und ist für einen maximalen Betriebsdruck von ca. 5 bar und eine maximale Betriebstemperatur von ca. 70° Celsius ausgelegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundrohr sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundrohres bereitzustellen beziehungsweise anzugeben, dass zur Beaufschlagung mit einem höheren Betriebsdruck und einer höheren Betriebstemperatur als beim Stand der Technik möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die innere und die äußere Schicht jeweils eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) ist. Die besondere Eigenschaften dieser Schichten aus Polyvinylidenflurid ist insbesondere die hohe Festigkeit, die hohe Kriechfestigkeit unter Dauerbelastung, die guten Kälteeigenschaften und die hohe Temperaturbeständigkeit. Ein solches Verbundrohr kann mit (Innen)-Drücken von ca. 50 bar belastet werden und verträgt Temperaturen im Bereich von bis zu 150° Celsius. Weiterhin ist ein solches Verbundrohr besonders widerstandfähig gegen UV-Strahlen, sowie Öle Gase und Chemikalien.
In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung weist die innere Polyvinylidenfluorid-Schicht eine Rohrwandstärke von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere von 1,275 mm (oder 1,05 mm) auf. Die äußere Polyvinylidenfluorid-Schicht weist eine Rohrwandstärke von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,525 mm (oder 0,55 mm) auf, während die Metallschicht eine Rohrwandstärke von 0,1 mm bis 0,4 mm, insbesondere von 0,2 mm (oder 0,4 mm) aufweist. Die Haftvermittlerschichten weisen jeweils eine Schichtstärke von 0,05 mm bis 0,2 mm, insbesondere von 0,1 mm auf. Bei einem Außendurchmesser von 16 mm ergibt sich folglich bei einer bevorzugten Gesamtrohrwandstärke von 2 mm ein Innendurchmesser von 12 mm. Die in Klammern aufgeführten Maße stellen eine Ausführungsform mit einer dickeren Metallschicht und entsprechend dünneren Polyvinylidenfluorid-Schichten dar. Die zuvor aufgeführten Maße sind ausdrücklich immer Soll-Werte. Diese Soll-Werte können in der Praxis eine geringe zugelassene Toleranz aufweisen, die beispielsweise für die Gesamtrohrwandstärke ±0,2 mm beträgt. Diese Toleranzen sind bei einem Extrusionsvorgang unbedingt einzuplanen und können auch so eingehalten werden, dass bei den zuvor angegebenen Vorzugs-Maßen tatsächlich der angegebene Außendurchmesser und Innendurchmesser (auch hier jeweils unter Zulassung einer Toleranz) des Verbundrohrs eingehalten werden kann.
Ein solches Verbundrohr hat einerseits die zuvor genannten guten Druck- und Temperaturbeständigkeitseigenschaften, ist aber andererseits noch genügend flexibel, um problemlos verformt, insbe sondere gebogen werden zu können. Damit ist ein solches Verbundrohr auch gut handhabbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass es zumindest ähnliche Eigenschaften wie ein Kupferrohr aufweist, aber kostengünstiger herstellbar ist.
In weiterer Ausgestaltung ist zumindest das Verhältnis des Außendurchmessers zu dem Innendurchmesser bei verschiedenen Verbundrohrdurchmessern zumindest angenähert gleich. Damit wird beispielsweise bei Verbundrohren mit größeren Außendurchmessern die Gesamtrohrwandstärke größer. Dabei kann aber vorgesehen sein, bei allen Durchmessern die Rohrwandstärke der Metallschicht und auch die Schichtstärke der Haftvermittlerschichten unverändert beizubehalten. Bezüglich der Metallschicht hat dies den Vorteil, dass auch bei verschiedenen Verbundrohrdurchmessern immer eine gleich dicke Metallschicht verwendet wird. Dies hat beispielsweise bei der Fertigung (beispielsweise gleiche Schweißeinstellung) Vorteile.
In alternativer Ausführung ist es auch vorgesehen, die Rohrwandstärken und Schichtstärken bei verschiedenen Verbundrohrdurchmessern zumindest angenähert gleich zu gestalten. Dies hat Vorteile bei der Herstellung, da die grundsätzliche Abstimmung des Fertigungsvorgangs gleich bleibt.
Für die Metallschicht kommen insbesondere Aluminium, rostfreier Stahl, Stahl, Kupfer oder Messing in Frage.
Die Haftvermittlerschicht ist aus einem extrudierbaren Kleber gebildet, der besonders gut an der Metallschicht und den Polyvinylidenfluorid-Schichten haftet. Dazu ist der Kleber bevorzugt aus einem Fluoropolymer hergestellt.
Ein erstes Verfahren zum Herstellen des Verbundrohrs sieht vor, dass zunächst die innere Schicht als eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird, um die unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht eine aus einem Metallband geformte und verschweißte Metallschicht gefertigt wird, um die unter Zwischenfügung einer zweiten Haftvermittlerschicht die äußere Schicht als ebenfalls eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird.
Ein zweites Verfahren zum Herstellen sieht vor, dass zunächst aus einem Metallband die Metallschicht geformt und verschweißt wird, in die fortlaufend die innere Schicht als eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht extrudiert wird, und dass um das Metallrohr unter Zwischenfügung einer zweiten Haftvermittlerschicht die äußere Schicht als eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird.
Die Metallschicht wird bei beiden Verfahren insbesondere von einem Flachbandwickel abgerollt, in die Rohrform gebogen und die dann aneinander liegenden Längsenden überlappend oder aneinander stoßend verschweißt. Der Schweißvorgang kann in einem oder mehreren aufeinander folgenden Schweißvorgängen erfolgen.
Das Verbundrohr wird für Kühlanlagen (Klimageräte) zur Verbindung deren Komponenten verwendet.
Eine weitere Verwendung des Verbundrohrs ist die für Solarenergieanlagen zur Verbindung deren Komponenten.
Bei beiden Verwendungen bestehen besondere Anforderungen an die Druck- und Temperaturbeständigkeit des Verbundrohres, die von herkömmlichen Verbundrohren nicht erfüllt werden. Zudem ist eine besonders hohe Beständigkeit gegen UV-Strahlung und auch gegen die durchgeleiteten Flüssigkeiten/Gase, wie beispielsweise Frigen R22 oder anderen Kühlgasen gegeben. Schließlich ist das erfindungsgemäße Verbundrohr besonders korrosionsbeständig.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Das Verbundrohr gemäß dem Ausführungsbeispiel ist aus einer inneren Schicht 1 aus Polyvinylidenflurid (PVDF) und einer äußeren Schicht 2 aus ebenfalls Polyvinylidenflurid (PVDF) hergestellt, die jeweils unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht 3a, 3b eine Metallschicht 4 einschließen.
Das Verbundrohr wird bevorzugt in der Form gefertigt, das zunächst die innere Schicht 1 als Polyvinylidenflurid-Schicht (PVDF)-Schicht extrudiert wird und dann in einem folgenden Extrusionsvorgang die Haftvermittlerschicht 3a um die innere Schicht 1 extrudiert wird.
Dann wird die Metallschicht 4 von einem Flachbandwickel abgerollt, in die Rohrform gebogen und die dann aneinander liegenden Längsenden überlappend oder aneinander stoßend verschweißt. Als Schweißverfahren kommen TIG-, Laser- oder ULTRA-SON-Schweißverfahren als besonders geeignet zur Anwendung. Andere Schweißverfahren können aber gegebenenfalls auch zur Anwendung kommen. Als Metall kommen insbesondere Aluminium, rostfreier Stahl, Stahl, Kupfer oder Messing in Frage.
Abschließend wird eine weitere Haftvermittlerschicht 3b und die äußere Schicht 2 ebenfalls als Polyvinylidenflurid-Schicht (PVDF)- Schicht in weiteren Extrusionsvorgängen um die Metallschicht 4 extrudiert. Dabei können die nötigen Fertigungsgeräte zu einem einzigen Gesamtgerät zusammengefasst sein.
Bei einem Verbundrohr mit einem Soll-Außendurchmesser von 16 mm weist die äußere Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) 2 eine Soll-Rohrwandstärke von 0,525 mm auf, so dass sich ein Soll-Innendurchmesser von 14,95 mm für die äußere Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) 2 ergibt. Dann folgt die Haftvermittlerschicht 3b mit einer Soll-Schichtstärke von 0,1 mm. Die folgende Metallschicht 4 hat einen Soll-Außendurchmesser von 14,95 mm und bei einer Soll-Rohrwandstärke von 0,2 mm einen Soll-Innendurchmesser von 14,55 mm. Die folgende Haftvermittlerschicht 3a hat wieder eine Soll-Schichtstärke von 0,1 mm. Die innere Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) 1 weist einen Soll-Außendurchmesser von 14,55 mm und bei einer Soll-Rohrwandstärke von 1,275 mm einen Soll-Innendurchmesser von 12 mm auf. Es sind zuvor ausdrücklich immer Soll-Werte aufgeführt worden. Diese Soll-Werte weisen in der Praxis geringe Toleranzen auf. Diese Toleranzen sind bei dem Fertigungsvorgang einzuplanen und so bemessen, dass die bei den angegebenen Soll-Maßen alle für den Aufbau genannten Schichten tatsächlich bei dem fertigten Verbundrohr vorhanden ist.

1: innere Schicht
2: äußere Schicht
3a, 3b: Haftvermittlerschicht
4: Metallschicht

Claims

Verbundrohr, bestehend aus zumindest zwei Kunststoffschichten, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht bilden, die jeweils unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht eine Metallschicht einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußere Schicht (1, 2) jeweils eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) ist.
Verbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Polyvinylidenfluorid-Schicht (1) eine Rohrwandstärke von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere von 1,275 mm aufweist.
Verbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Polyvinylidenfluorid-Schicht (2) eine Rohrwandstärke von 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere von 0,525 mm aufweist.
Verbundrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht (4) eine Rohrwandstärke von 0,1 mm bis 0,4 mm, insbesondere von 0,2 mm aufweist.
Verbundrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (3a, 3b) jeweils eine Schichtstärke von 0,05 mm bis 0,2 mm, insbesondere von 0,1 mm aufweist.
Verbundrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Verhältnis des Außendurchmessers zu dem Innendurchmesser bei verschiedenen Verbundrohrdurchmessern zumindest angenähert gleich ist.
Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwandstärken und Schichtstärken bei verschiedenen Verbundrohrdurchmessern zumindest angenähert gleich sind.
Verfahren zum Herstellen eines Verbundrohrs, bestehend aus zumindest zwei Kunststoffschichten, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht bilden, die jeweils unter Zwischenfügung einer Haftvermittlerschicht eine Metallschicht einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die innere Schicht (1) als eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird, um die unter Zwischenfügung einer ersten Haftvermittlerschicht (3a) eine aus einem Metallband geformte und verschweißte Metallschicht (4) gefertigt wird, um die unter Zwischenfügung einer zweiten Haftvermittlerschicht (3b) die äußere Schicht () als eine weitere Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird.
Verfahren zum Herstellen eines Verbundrohrs, bestehend aus zumindest zwei Kunststoffschichten, die eine innere Schicht und eine äußere Schicht bilden, die jeweils unter Zwischenfügung einer Klebeschicht eine Metallschicht einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Metallschicht (4) aus einem Metallband geformt und verschweißt wird, in das fortlaufend die innere Schicht (1) als eine Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) unter Zwischenfügung einer ersten Haftvermittlerschicht extrudiert wird, und dass um die Metallschicht (4) unter Zwischenfügung einer zweiten Haftvermittlerschicht (3b) die äußere Schicht (2) als eine weitere Polyvinylidenfluorid-Schicht (PVDF-Schicht) extrudiert wird.
Verwendung eines Verbundrohres bestehend und/oder hergestellt nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundrohr für Kühlanlagen zur Verbindung deren Komponenten verwendet wird.
Verwendung eines Verbundrohres bestehend und/oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundrohr für Solarenergieanlagen zur Verbindung deren Komponenten verwendet wird.