DE2145760A1

DE2145760A1 - Verfahren zum verbinden von innen oder innen und aussen mit kunststoff beschichteten stahlrohren

Info

Publication number: DE2145760A1
Application number: DE19712145760
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Scheiber; Lothar Schickel
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-09-14
Filing date: 1971-09-14
Publication date: 1973-03-22

Description

Verfahren zum Verbinden von innen oder innen und außen mit Kunststoff beschichteten Stahlrohren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von inen oder innen und außen mit Kunststoff nach der -Pulverschmelzmethode beschichteten Stahlrohren mit Ku#plungselementen.
Derartige Verbindungen müssen sehr dicht sein und sich auch nach längerem Gebrauch nicht lockern.
Ss ist bekannt, Rohre mit Hilfe sog. Ermeto-Verbindungen miteinander zu verbinden. Dabei werden die beiden Rohrenden mit Überwurfmuttern mit Hilfe eines Schneid-oder Keilringes miteinander verschraubt. Es ist dabei erforderlich, daß das Rohr gegen den Anschlag im Innen konus stößt, da sonst der Schneidvorgang des Schneidringes nicht erfolgen kann.
Das Arbeiten mit diesen Kupplungselementen ist beispielsweise in den DiN-Vorschriften 2353 und 3852 beschrieben.
Neben der#Verwendung von Ermeto-Verbindungen ist auch die Verwendung von Zwischenstücken, sog. Fittings, zum Verbinden von Rohrenden unmittelbar zwischen Rohr und Rohr gebräuchlich. Diese Pitt#ngs- sind zumeist aus dem gleichen Material wie bei den zu verbindenden Rohren und werden durch Spritzgießen oder Spritzpressen in genormten Abmessungen hergestellt.
Auch durch Ineinanderschieben zweier, mit Klebst-off bestrichenen Rohrenden, von denen das eine Rohrende z.B. mit einem heißen Dorn aufgeweitet ist, ist eine Verbindung von Rohren möglich ( G. Schulz, Die Kunststoffe, 1964, S. 502 bis 504).
Es ist.ferner bekannt, Metalle mit Klebern auf Polyurethan'-Basis zu verkleben. Die vernetzten Klebschichten sind in organischen Lösungsmitteln unlöslich und werden bei höheren Temperaturen nicht thermoplastisch. Die Klebeschicht bleibt nach dem Trocknen flüssig, so daß man die Pügeteile bequem aneinanderpassen kann ( E. und B. Plath, Taschenbuch der Kitte und Klebstoffe, 1963, S.317).
Auch Kunststoffe können durch Verklebung miteinander yerbunden werden. So können beispielsweise Polyamide mit waseerfreier Ameisensäure oder mit lösungen von Polyamiden in Ameisensäure verklebt werden.( 0. Jordan, Das Kleben von Kunststoffen, 1963, S. 54).
Bei den mechanischen Kuppiungselementen, wie zum Beispiel den Ermeto-Verbindungen, berüliren sich die beiden miteinander zu verbindenden Rohrenden nicht, sondern es besteht ein Zwischenraum, der durch einen Teil dieser Ermeto-Verbindung überbrückt wird. Diese Stelle ist infolge der offenen Schnittkanten der Rohre besonders korrosionsanfällig so daß die Verbindung bald zerstört wird.
Die Verwendung von Fittings ist bei Rohren geringen Durchmessers problematisch. Oft ist die Verbindung nicht dicht genug, so daß noch zusätzlich geklebt werden muß, was wirtschaftlich ungünstig ist.
Die Verklebung von Rohren durch Aufweiten des Endes eines Rohres mit einem heißen Metalldorn auf eine Länge von etwa 5 cm, damit das zweite Rohrende gut eingepaßt werden kann, ist nur bei dem Verbinden von Kunststoffrohren möglich.
Eine Verbindung von Metallrohren untereinander gelingt nach dieser Methode nicht.
Bei der Verklebung von Metallen ist sorgfältig darauf zu achten, daß die zu verklebenden Flächen frei von Verunreinigungen, Fett und Oxidationsprodukten sind.
Günstig ist das Aufrauhen der Flächen, damit der Klebstoff eine Verankerungsmöglichkeit findet. Das gleiche gilt im Prinzip auch für die Verklebung von Polyamiden. Allerdings hat die Verklebung mit Ameisensäure oder Ameisensäure enthaltenden Klebern den Nachteil, daß die Gefahr des hydrolytisden Abbaues des zu verklebenden Polyamids besteht. Außerdem ist Ameisensäure ätzen und greift die menschliche Haut an.
Diese und andere Nachteile des Standes der Technik versucht die Erfindung' zu vermeiden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die kritisien Stellen der miteinander zu verbindenden Rohre, nämlich die freien 2ehnittkanten von nach der Pulverschmelzmethode innen oder innen und außen mit Kunststoff beschichteten Stahlrohren sicher und festhaftend miteinander zu verbinden. Die Verbindungsstellen sollen korrosionsunempfindlioh sein und keine Unterwanderung der Kunststoffbeschichtung zulassen.
Die Verbindungen sollen nach dem Erhärten eine entsprechende Festigkeit besitzen, um die einzelnen Teile während der gewünschten Lebensdauer gut miteinander zu verbinden. Diese-Sestigkeit muß während den auftretenden.
Gebrauchsbedingungen bestehen bleiben. Erwünscht sind gute Zug- und Schubfestigkeiten und gute Dauerfestigkeiten.
Die Verbindung soll ferner eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen und. keine oder nur eine geringe Überwachung oder Wartung erfordern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die freien Schnittkanten der Rohre mit einem der Kunststoffbeschichtung chemisch verwandten flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial überzieht und nach dem Erhärten des Kunststoffmaterials beide Rohrenden mit dem Kupplungselement verbindet.
liter chemische der Kunststoffbeschichtung verwandten S flüssigen, lufttrociuienden Kunststoffmaterialien sind solche Kunststoffe zu verstehen, die in ihrem chemischen istische Aufbau ähnlich sind. Die charakter Gruppe der Polyamide ist die Säureamidgruppe oder auch Peptidgruppe genannt, -CONH-, die im Makromolekül stets wiederkeI#t.
Brsetzt man in dieser Gruppe den Wasserstoff H beispielsweise durch einen organischen Rest R, so erhält man die Gruppe - CONR -, wodurch ein abgewandelter Kunststoff entsteht, der j#edoch in seinem Aufbau und in seinen Eigenschaften ähnlich dem unsubstituierten Kunststoff ist.
Auch die Gruppe - OOONH - ist der Carbonamid- oder Säuregruppe sehr ähnlich.
Kunststoffe, die diese Gruppe enthalten, werden im Rahmen der Erfindung bevorzugt. Diese Gruppe ist in den Polyurethanen enthalten.
Zweckmässig setzt man jedoch keine-Polyurethane ein, sondern man verwendet Verbindungen, die beim oder während des Erhärtens die Urethan-Gruppen bilden. Es sind dazu zwei Arten von Verbindungen erforderlich und zwar einerseits solche, die mehrere Hydroxylgruppen HO- und andererseits solche, die mehrere Isocyanatgruppen OCN- im ?2molekül enthalten.
Bevorzugt sind die Hydroxylgruppen entaltenden Vesbindungen höhermolekular.
Geeignet sind beispielsweise Hydroxylgruppen enthaltende Polyester oder Polyäther, wie lineare oder verzweigte Polyester aus Adipinsäure und Glykolen, verzweigtesoder teilverzweigtes Polypropylenglykol oder Acrylatharze.
Als Isocyanatgruppen enthaltende Verbindungeh sind beispielsweise aliphatische oder aromatische Di- oder Polyisocyanate geeignet.
Beim-Zusammengeben dieser zwei Arten von Verbindungen entstehen unter Polyaddition Polyurethane.
Die Mengenteile der beiden Komponenten richten sich nach den Erfordernissen. Es können stöchiometrische Mengen angewandt oder die Isocyanat-Komponente kann im Überschuß oder im Unterschuß angewendet werden.
W@nscht man eine elastischere Verbindung, so wendet man zweckmäßig die Isocyanat-Komponente im Unterschuß an, weil bei zu hohem Isocyanat-Anteil leicht ein Verhärten der Verbindungsstellen eintritt.
Aus diesem Grunde wird im Rahmen der Erfindung darauf geachtet, daß der Isocyanat-Anteil des aufzubringenden Gemisches nicht oder nicht wesentlich das stöchiometirische Verhältnis zwischen den Hydroxylgruppen HO- und isocyanatgruppen OON- der beiden Verbindungen übersteigt.
Die einzelnen Verbindungen sind im Handel erhältlich.
Bekannt sind beispielsweise -OH Gruppen - enthaltende Verbindungen unter dem Namen Desmophen ( BAYER) und die Isocyanat-Gruppen enthaltenden Verbindungen unter dem Namen Desmodur (BAYER).
Sind die Rohre mit Hart-Polyvinylchlorid beschichtet, verwendet man im Rahmen der Erfindung als flüssiges, lufttrocknendes Kunststoffmaterial ein male ins äuremodifiziertes Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat Nach einer Weiterbildung des Verfahrens gibt man dem flüssigen, luftrocknenden Kunststoffmaterial den für die Rohrbeschichtung verwendeten Kunststoff in Pulverform m.
Bei mit Polyamid beschichteten Rohren setzt man dem flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial Polyamidpulver -zu und entsprechend bei mit Hart-Polyvinylchlorid beschichteten Rohren pulverförmiges Hart-Polyvinylchlorid.
Die Mengen können dabei zwischen 5 bis 50 Gew.% liegen, bevorzugt wird jedoch eine Zusatzmenge von 10 bis 20 Gew.
bezogen auf das flüssige, lufttrocknende Kunststoffmaterial.
Im Rahmen der Erfindung -werden als Kupplungselemente bevorzugt Ermeto-Verbindungen verwendet.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung und den Ausführugsbeispielen näher beschrieben.
Die Figur zeigt schematisch und im Schnitt die erfindungsgemäße Verbindung zweier Rohrenden. Es bedeuten: 1 und 1' die miteinander zu verbindenden Rohrenden, 2 und 2' die auf der Innenseite der Stahlrohre aufgebrachten Kunststoffbeschichtungen, 3 und 3' das aufgebrachte flüssige, lufttrocknende Kunststoffmaterial, 4 und 4' Schneidringe und 5 und 5' die Überwurfmuttern der Ermetoverbindung6.
Ausführungsbeispiele 1) ) Ein mit Polyundecanamid ( Rilsan; Organico P.A. Paris) in einer Schichtstärke von 150/um nach der Pulverschmelzmethode innen beschichtetes Stahlrohr mit einer lichten Weite von 12 mm und einem Außendurchmesser von 17mm, wird an der freien Schnittkante 1 mit einem flüssigen, lufttrocknenden frisch hergestellten Gemisch aus 100 Gew.Teilen eines Polyäthers mit ,einem OH-Gehalt von 3,6 # und 70 Gew.Teilen eines Polyisocyanats mit einem OCN-Gehalt von 13,3, einer Dichte von 1,2 g/cm3 und einer Viskosität von 2200 cP bei 2500 durch kurzes Eintauchen der Schnittkante in das Kunststoffmaterial, versehen und trocknen lassen.
Auf die gleiche Weise wird ein zweites Rohrende 1' eines Rohres mit den gleichen Eigenschaften wie das erste behandelt. Beide Rohrenden werden über eine Ermeto-Verbindung 6 miteinander unter Verschraubung zusammengefügt.
2) Ein Stahlrohr mit einer lichten Weite von 12 mm und einem Außendurchmesser von 1-7 mm wird innen nach der Pulverschmelzmethode mit einem Überzug 2 von Hart-Polyvinylchlorid mit einem K-Wert von 50 in einer Stärke von 180/um versehen.
Dir freien Schnittkanten zweier Rohrenden 1, 1', werden kurz in ein flüssiges, lufttrocknendes Maleinsäure -modifiziertes Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat ( Gotekplast; Burgi-Werkstätten GmbH, Frankfurt/M.) eingetaucht. Nach dem Trocknen werden beide Rohrenden über eine Ermeto-Verbindung 6 miteinander unter Verschraubung zusammengefügt.
3) Ein Stahlrohr mit den gleichen Abmessungen wie in -Beispiel 1 und 2 angegeben, wird innen und außen nach der Pulverschmelzmethode mit einem Überzug von Polyundecanamid ( Rilsan ; Organico P.A., Paris ) in einer Stärke von je 200 /um versehen. Die freien Schnittkanten zweier Rohrenden 1, 1' werden kurz in ein flüssiges, lufttrocknendes frisch hergestelltes Gemisch aus 100 Gew.Teilen eines Polyäthers mit einem OH-Gehalt von 3,6 Xo und 70 Gew.Teilen eines Polyisocyanats mit einem OCN-Gehalt von 13,3 % einer Dichte von 1,2 g/cm³ und einer Viskosität von 2300 cP bei 25°C , dem man 20 Gew.Teile, bezogen auf das flüssige Kunststoffmaterial, Polyundecanamidpulver in einer Körnung von 80 bis 100/um zugemischt hat, eingetaucht. Nach dem Trocknen werden beide Rohrenden wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben, miteinander verbunden.
4) Zwei Stahlrohre mit je einer lichten Weite von 12 mm und einem Außendurchmesser von 17 mm, die innen mit einem Überzug aus Polyamid-11 ( Rilsan; Organico P.A., Paris ) in einer Schichtstärke von 200/um versehen sind, werden an ihren freien Schnittkanten 1, 1' kurz in ein flüssiges, lufttrocknendes Gemisch aus 100 Gew.Teilen Acrylatharz mit einer OH-Zahl zwischen 50 und 70 und 25 GewTeilen eines Polyisocyanats mit einem Gehalt an ca. 16,5 % oaN- Gruppen getaucht und trocknen lassen.
Nach dem Trocknen werden beide so behandelten Rohrenden ~über eine Ermeto-Verbindupg unter Verschraubung zusammengefügt.
Di e mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es gelingt, innen oder innen und außen mit Kunststoff beschichtete Stahlrohre sicher miteinander zu verbinden.
Die Verbindungen sind sehr dicht. Da die Schnittflächen der Rohre durch ihre Kunststoffummantelung zuverlässig abgedichtet sind, treten an den Verbindungsstellen keine Unterwanderungserscheinungen von durch die Rohre transportierten Medien auf. Dies ist insbesondere bei geförderten korrosiven Medien, wie wässrigen Salzlösungen, verdünnten Säuren und dergleichen, wichtig. Bei durchgeführten Vergleichsversuchen zeigte es sich, daß bei mit Ermeto-Verbindungen zusammengefügten Rohren, ohne die erfindungsgemässe Behandlung mit dem flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial schon nach kurzer Gebrauchsdauer sich Unterwanderungserscheinungen, verbunden mit einer starken Korrosion, bemerkbar machen. Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterialien sind aufgrund ihrer chemischen Verwandtschaft mit dem Rohrbeschichtungsmaterial sehr gut verträglich, so daß eine feste unlösbare Verbindung entsteht, wodurch keine Korrosionserscheinungen am ungeschützten Metall auftreten können.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zum Verbinden von innen oder innen und außen mit Kunststoff nach der Pulverschmelzmethode beschichteten Stahlrohren mit Kupplungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß man die freien Schnittkanten der Rohre mit einem der Kunststoffbeschichtung chemisch verwandten, flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial überzieht und nach dem Erhärten des Kunststoffmaterials beide Rohrenden mit dem Kupplungselement verbindet.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei mit Polyamid beschichteten ~Rohren als ~flüssiges, lufttrocknendes Kunststoffmaterial einen Kunststoff mit OODNH -Gruppen verwendet oder Verbindungen , die solche Gruppen beim Erhärten bilden.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoff mit OCONH-Gruppen Polyurethane verwendet.
4) Verfahren nach einem oder mehreren der vo#rgehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoffe die-;COWH-Gruppen bilden , mehrere -OH Gruppen enthaltenden höhermolekulare Verbindungen im Gemisch mit mehrere OON-Gruppen enthaltende Verbindungen verwendet.
5) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man bei mit Hart-Polyvinylchlorid beschichteten Rohren als flüssiges, lufttrocknendes Kunststoffmaterial ein maleinsäuremodifiziertes Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat verwendet.
6) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet; daß man de flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterien den für die Rohrbeschichtung verwendeten Kunststoff in Pulverform zugibt.
7) Verfahren nach- einem oder mehre-ren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man bei mit Polyamid beschichteten Rohren dem flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial, Polyamidpulver zugibt.
8) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei mit Hart-Polyvinylchlorid beschichteten Rohren dem flüssigen, lufttrocknenden Kunststoffmaterial Hart-Polyvinylchloridpulver zugibt.
9) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,' dass man dew pulverförmigen Kunststoff in Mengen von 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.% , bezogen auf das flüssige, lufttrocknende Kunststoffmaterial, zusetzt.
10) Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeiohnet, dass man als Kupplungselement Ermeto-Verbindungen verwendet.

L e e r s e i t e