DE2032650C3 - Verfahren'zum Auskleiden eines dickwandigen Rohres mit einem dünnwandigen zylinderförmigen aus Kunststoff bestehenden Hohlkörper E.I. du Pont de Nemours and Co. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auskleiden eines dickwandigen Rohres mit einem dünnwandigen, zylinderförmigen, aus Kunststoff bestehenden Hohlkörper mit kleinerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohres, bei dem das Rohr von seiner inneren Oberfläche her auf eine Temperatur zwischen der Erweichungstemperatur und der Zersetzungstemperatur des Kunststoffes des Hohlkörpers erwärmt wird, welcher in das Rohr eingeführt sowie durch Aufblasen mit der inneren Oberfläche des Rohres fest verbunden wird und bei dem das ausgekleidete Rohr anschließend abgekühlt wird.

Dickwandige Rohre aus Kunststoff werden in der Technik oft eingesetzt. Obwohl diese Rohre für viele Einsatz/wecke auf Grund ihrer guten physikalischen Eigenschaften brauchbar sind, besteht doch häufig die Notwendigkeit, die Innenfläche mit einem weiteren Kunststoff auszukleiden, um die erforderliche Beständigkeit gegen den Angriff von Chemikalien zu gewährleisten oder um die Innenfläche leichter mit einer weiteren Konstruktion verbinden zu können.

Aus der US-PS 2 724 672 ist ein Verfahren zum Auskleiden eines dickwandigen, im wesentlichen zylinderförmigen Korpers mit einem Kunststoff bekannt, bei dem ein dünnwandiger zylinderförmige Hohlkörper aus Kunststoff mit eine.n unter dem Innendurchmesser des zylinderförmigen Hohlkörpers liegenden Außendurchmesser in den an seiner inneren Oberfläche erhitzten zylinderförmigen Körper eingeführt und die außere Oberfläche des dünnwandigen Hohlkörpers durch Einleiten eines Druckmittels in das Innere des Hohlkörpers an die Innenwand des zylinderförmigen Körpers gedruckt und dadurch mit ihr verbunden wird. Der so mit einer Innenschicht aus Kunststoff ausgekleidete zylinderförmige Körper kann aus Metall oder Keramik bestehen. Aus der DT-PS 863 257 ist es bekannt, thermoplastische Kunststoffe durch Strahlungswärme zu

verschweißen.

Aufgabe der Erfindung ist es. Verfahren zum Verbinden eines dicken Rohres aus einem Kunststoff mit einer Innenbeschichtung aus einem anderen Kunststoff zu schaffen, wobei von den Kunststoffen bekannt ist, daß s^e schlecht aneinander haften. Liegen die Zersetzungstemperaturen der beiden Kunststoffe verhältnismäßig dicht beieinander, so besteht die Gefahr, daß sich beim Erhitzen der zu verbindenden Oberflächen der Kunststoff mit der niedrigeren Zersetzungstemperatur zersetzt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Hohlkörper vor dem Einführen in das aus Kunststoff bestehende Rohr mittels Strahlungswärme auf eine Temperatur zwischen der Erweichungs- und der Zersetzungstemperatur seines Kunststoffes erwärmt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, um ein dickwandiges Rohr aus Polytetrafluoräthylen mit einem Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeren auszukleiden. Hierzu wird der Hohlkörper auf eine Temperatur zwischen 270 und 315°C und die innere Oberfläche des aus Polytetrafluoräthyien bestehenden Rohres auf eine Temperatur zwischen 340 und 425°C erwärmt. Wanddicke und Durchmesser des Rohres haben keine wesentliche Bedeutung, jedoch muß die Wand so dick sein, daß die Erwärmung der inneren Oberfläche nicht zu einer sofortigen Erwärmung des ganzen Rohres führt. Die Wanddicke des Rohres hängt daher von der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Kunststoffes ab und davon, ob äußerer wärmebeständiger Halter um den Gegenstand zugelassen werden kann. Im allgemeinen muß das Rohr jedoch, damit es unter seinem Gewicht nicht zusammensinkt! so starkwandig sein, daß der äußere Teil des Rohres für die Formstabilität sorgt, wenn der innere Teil weich wird. Das Verfahren wurde mit Rohren aus Poly tetrafluoräthylen ausgeführt, deren Durchmesser zwischen 63,5 und 330 mm lag, wobei die Wanddicke zwischen 15 und 25% des Durchmessers betrug.

Am besten arbeitet man mit einem an einem Ende bereits verschlossenen Hohlkörper, aber das Ende kann auch während des Heizens offen bleiben, und es ist dann ein Stopfen oder eine Klammer od dgl. vorzusehen, durch die das Ende wahrend des Aufblascns des Hohlkörpers geschlossen gehalten wird.

Der Hohlkörper muß dünnwandig sein, weil es während des F.rwärmungsvorganges am günstigsten ist, wenn der Hohlkörper oder zumindest seine Seitenwände sich gleichmäßig innerhalb einer angemessenen Zeit bis zum Erweichen erwärmen, so daß der Hohlkörper leicht und gleichmäßig aufgeblasen werden kann. Auskleidungen aus einem Copolymerisat von Tetrafluor äthylen und Hexafluorpropylen mit Wanddicken zwischen 0,5 bis 1,5 mm und Durchmessern, die um 12 bis 25 mm kleiner sind als der Innendurchmesser des Rohres, sind mit guiem Erfolg mit Rohren aus Polytetra fluoräthylen verbunden worden.

Als Werkstoffe für den Hohlkörper und das Rohr können alle Kunststoffe verwendet werden, die vor dem Zersetzen weich werden. Die Zerset/.ungstemperaturen der beiden Kunststoffe sollten jedoch nicht allzusehr voneinander verschieden sein, oder zumindest sollte die F.rweichungstemperatur des einen Kunststoffes nicht zu sehr über der Zersetzungstemperatur des anderen liegen. Im anderen Fall würde, wenn die beiden Kunststoffe cinande- berühren, die Temperatur des einen den anderen zersetzen, ehe eine gute Verbindung hergestellt ist.

Ein Unterschied von 110°C scheint zulässig, aber die tatsächlich zulässige Differenz hängt von einer Reihe von Umständen ab, etwa von der tatsächlichen Zersetzungstemperatur, der Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe, der Wanddicken des Rohres und des Hohlkörpe rs und der Abkühlungsgeschwindigkeit des ausgekleideten Rohres.

Die Erwärmung der inneren Oberfläche des Rohres erfolgt durch eine als Strahlungsheizung ausgebildete Heizvorrichtung. Es findet zwar eine gewisse Erwärmung durch Konvektion statt, aber überwiegend erfolgt die Erwärmung durch Strahlung. Die Heiztemperatur hängt von den· Emissionsvermögen des Kunststoffes ab, aus dem das Rohr 11 besteht, und sie wird so gewählt, daß sie in einem Bereich liegt, in dem das Emissionsvermögen so groß ist, daß die innere Oberfläche des Rohres 11 schnell aufgeheizt wird, und andererseits so niedrig, daß eine Überhitzung vermieden wird. Besteht das Rohr aus Polytetrafluoräthylen, so hat sich ein Bereich zwischen 760 und 870° C als optimale Temperatur für die Heizvorrichtung ergeben. Bisher nahm man an, daß unterhalb 870° C das Emissionsvermögen von Polytetrafluoräthylen zu niedrig sei, als daß die Oberfläche in einer angemessenen Zeit, d. h. innerhalb einer Zeit, die kurz ist gegenüber der Zeitspanne, die zum Erweichen des gesamten Rohres erforderlich ist, erhitzt werden könnte, und daß oberhalb von 870°C die Erwärmung so schnell vor sich ginge, daß eine punktweise Zersetzung während des Erweichens einträte. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß im Bereich zwischen 760 und 870°C das Emissionsvermögen von Polytetrafluoräthylen zwar noch niedrig, aber ausreichend hoch ist, so daß eine schnelle, aber nicht schädigende Erwärmung der inneren Oberfläche möglich ist.

Die Temperatur des Hohlkörpers und der inneren Oberfläche des Rohres muß vor dem Herausnehmen aus der Heizvorrichtung etwas über den tatsächlichen Erweichungstemperaturen der beiden Kunststoffe liegen, so daß eine geringe Abkühlung in dem Zeitraum zwischen dem Ende des Heizens und dem Beginn des Verbindens zulässig ist. Wenn das Rohr aus Polytetrafluoräthylen und der Hohlkörper aus einem Copolymesat aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen bes .-ht, reicht eine Temperatur zwischen VO und 425° C für die innere Oberfläche des Rohres unu eine Temperatur zwischen ?70 und 315°C für den Hohlkörper aus, wenn das Verbinden innerhalb von 5 bis 15 Sekunden nach dem Wegnehmen der Heizvorrichtungen beginnt.

Erfindungsgemäß wird das Innere des dickwandigen Rohres durch Strahlung bis zum Erweichen erhitzt, während gleichzeitig ein aus dem Copolyme^risat hergestellter, an einem Ende verschlossener Hohlkörper erhitzt wird. Der Hohlkörper wird in das Rohr eingeführt und dann wird, solange beide Flächen noch weich sind, der an einem Ende verschlossene Hohlkörper aufgeblasen, bis eine Verbindung mit der inneren Oberfläche des Rohres hergestellt ist

Als »Erweichungstemperatur« wird die Temperatur verstanden, bei der eine zuverlässige Verbindung zwischen den Oberflächen zustande kommt.

In der Zeichnung ist zur Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung eine Vorrichtung zum Auskleiden eines dickwandigen Rohres mit einem dünnwandigen Hohlkörper dargestellt.

Ein dickwandiges Rohr 11 steht vertikal auf einer Platte 12 und wird durch einen Haltering 13 gegen seitliches Verschieben gesichert.

Ein flaschenförmiger, dünnwandiger, zylinderförmiger Hohlkörper Ϊ4, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Rohres 11, ist an seinem einen Ende 15 verschlossen und an seinem anderen als Gewindehals 16 ausgebildeten Ende für die Aufnahme von einem Druckmittel zugänglich. Mit dem Gewindehals 16 ist der Hohlkörper 14 in eine Tragplatte 17 eingeschraubt, durch die über eine Zuleitung 18 Luft mit 1,35 bis 4,5 bar als Druckmittel in das Innere des Hohlkörpers 14 eingeführt werden kann.

Die Tragplatte 17 liegt auf einer Auflageplatte 19 auf, die von der Platte 12 so weit entfernt ist, daß der Hohlkörper 14 in den Innenraum des Rohres 11 eingeführt werden kann.

Das Verfahren läuft in folgender Weise ab: Zunächst wird die Tragplatte 17, nachdem der Hohlkörper 14 zu einer Flasche vorgeformt und in die Tragplatte 17 eingeschraubt ist, mittels einer Stange 21 angehoben, bis die Flasche sich im Heizungsbereich einer Heizvorrichtung 22 mit zwei halbzylindrischen Backen befindet. Mittels Kolbenstangen 23 werden die Backen der Heizvorrichtung 22 auf den Hohlkörper 14 zu bewegt und umschließen den Hohlkörper 14 während des Erwärmens.

Während des Erwärmens des Hohlkörpers 14 wird auch die Innenseite des Rohres 11 erwärmt. Vorher werden Klappen 24 um die Drehpunkte 25 geschwenkt, so daß eine Heizvorrichtung 26 in den Innenraum des Rohres 11 eingeführt werden kann.

Nach Erreichen der Verbindungstemperatur werden die Heizvorrichtungen 22 und 26 entfernt, die Klappen 24 geschlossen, damit der Boden des Hohlkörpers abgestützt wird, und der Hohlkörper 14 wird in das Rohr 11 abgesenkt. Das Druckmittel wird durch die Öffnung 18 in den Hohlkörper 14 eingeleitet, wodurch dieser sich dehnt, bis seine Außenseite die innere Oberfläche des Rohres 11 beruht. Solange beide Flächen noch weich sind, findet das Verbinden statt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auskleiden eines dickwandigen Rohres mit einem dünnwandigen, zylinderförmigen, aus Kunststoff bestehenden Hohlkörper mit kleinerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohres, bei dem das Rohr von seiner inneren Oberfläche her auf eine Temperatur zwischen der Erweichungstemperatur und der Zersetzungstemperatur des Kunststoffes des Hohlkörpers erwärmt wird, welcher in das Rohr eingeführt sowie durch Aufblasen mit der inneren Oberfläche des Rohres fest verbunden wird und bei dem das ausgekleidete Rohr anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper vor dem Einführen in das aus Kunststoff bestehende Rohr mittels Strahlungswärme auf eine Temperatur zwischen der Erweichungs- und der Zersetzungstemperatur seines Kunststoffes erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Copolymerisat aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen bestehende Hohlkörper auf eine Temperatur zwischen 270 und 315°C und die innere Oberfläche des aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Rohres auf eine Temperatur zwischen 340 und 425°C erwärmt wird.