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DE2841934A1 - Waermeisoliertes leitungsrohr und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Waermeisoliertes leitungsrohr und verfahren zu seiner herstellung

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Publication number
DE2841934A1
DE2841934A1 DE19782841934 DE2841934A DE2841934A1 DE 2841934 A1 DE2841934 A1 DE 2841934A1 DE 19782841934 DE19782841934 DE 19782841934 DE 2841934 A DE2841934 A DE 2841934A DE 2841934 A1 DE2841934 A1 DE 2841934A1
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DE
Germany
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metal foil
plastic
tape
pipe
heat
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DE19782841934
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Inventor
Horst Matzat
Hermann-Uwe Dr Voigt
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Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshuette Ag 450
Original Assignee
KM Kabelmetal AG
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Publication date
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Description

Kabel- und Metallwerke
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
I-I637
25.O9.78
Wärmeisoliertes Leitungsrohr und Verfahren zu seiner Hersteilung .
Die Erfindung betrifft ein wärmeisoliertes Leitungsrohr für die Hausinstallation, bestehend aus einem nahtlosen metallischen Innenrohr, vorzugsweise aus Kupfer, einer
das Innenrohr unter Zuhilfename von Abstandshalter koaxial umhüllenden Metallfolie, einer den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und der Metallfolie ausfüllenden Isolierschicht aus schwer brennbarem Schaumstoff auf der Basis von Polyisocyanurat sowie einer die Metallfolie bedeckenden Kunststoffschicht.
Aus der DE-OS 2 613 7^1 ist ein wärmeisoliertes Leitungsrohr bekannt, welches aus einem Metallrohr, einem das
Metallrohr koaxial umgebenden Metallband sowie einer
zwischen dem Metallrohr und dem Metallband angeordneten Isolierschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff besteht. Um das wärneisolierte Leitungsrohr nicht brennbar bzw. schwer brennbar zu machen, besteht die Wärmeisolierschicht aus einem schwer entflammbaren Schaum auf Polyisocyanuratbasis und ist das Metallband an seiner Außenseite mit einem
schwer entflammbaren Copolymer beschichtet. Zur Bildung
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der Form für den aufschäumenden Kunststoff sind die Bandkanten des Metallbandes radial hochgezogen, verklebt und auf die Umfangsflache des geformten Rohres heruntergeformt. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist darin zu sehen, daß sie sehr teuer ist und sich der Bereich der Verbindung der Bandkanten sehr stark auf der Umfangsflache abzeichnet. Obwohl diese Konstruktion die Brandprüfung nach DIN 4102 gerade noch besteht, hat sich gezeigt, daß die dem Polyisocyanuratschaum zugesetzten flammhemmenden Stoffe mehr oder weniger schnell aus dem fertigen Schaum herausdiffundieren und somit nur eine temporäre Wirksamkeit besitzen. Außerdem haben die flammhemmenden Stoffe häufig eine weichma-chende Wirkung, die unter Umständen die Dimensionsstabilität und die thermische Stabilität des Schautnstoffes nachteilig beeinflussen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu vermeiden und ein wärmeisoliertes Leitungsrohr anzugeben, welches wesentlich billiger, optisch ansprechender ist und auch nach längerer Zeit noch den Anforderungen der DIN 4102 standhält.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem wärmeisolierten Leitungsrohr der eingngs erwähnten Art die Isolierschicht aus einem modifizierten Polyisocyanuratschaum besteht, der neben Uretangruppen hauptsähclich auch Isocyanurateinheiten enthält und durch Umsetzung eines aromatischen Polyisocyanurate in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysatorgemisches, welches einen Trimerisierungskatalysator für die Isocyanuratreaktion enthält mit einem speziellen Polyäther-Polyol an das flatnmhemmende Stoffe fest fixiert sind, hergestellt ist, daß die Metallfolie mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm mit sich überlappenden Bandkanten ausgebildet ist und daß die Kunststoffschicht aus einem an seinen Bandkanten vorzugsweise über-
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läppend verklebten oder verschweißten Band aus halogeniez·- ten Kunststoff besteht und dicht aber ohne Verbund auf der Metallfolie aufliegt. Deiywesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die flatnmhemmenden Stoffe innerhalb des Schaumes chemisch gebunden sind und somit nicht aus dem Schaitn herausdiffundieren können. Die Metallfolie beeinflußt das Brandgeschehen positiv dadurch, daß bei höheren Temperaturen evtl. im Schaum entstandene brennbare Gase festgehalten werden und sich nicht am Brandgeschehen beteiligen können. Sie erhöht weiterhin im Falle des Kontaktes mit einer äußeren Flamme die Wärmelängsleitfähigkeit des wärmeisolierten Leitungsrohres und führt dadurch Energie von der Zündstelle ab. Darüber hinaus hat die Folie noch eine andere wichtige Funktion. Sie verhindert nämlich den Gasdiffussionsausgleich zwischen dem Treibmittel Trichlormonofluormethan und der umgebenden Luft bei der Alterung des Schaumes, der sich negativ auf das Wärmedämmvermögen des Schaumstoffes auswirkt. Auf diese Weise bleibt die niedrige Wärmeleitfähigkeit des Schaumstoffes für einen langen Zeitraum erhalten. Die über der Metallfolie angeordnete Kunststoffolie hat in erster Linie zwei Funktionen zu erfüllen. Sie übernimmt den Korrosionsschutz für die darunterliegende Metallhülle und sie ddaat der Verbesserung des optischen Eindruckes. (Schmutz- und staubabweisend) Die Kunststoffhülle liegt zwar dicht auf, kann sich aber unabhängig von der Metallumhüllung bewegen. Das ist wichtig, um nichtreversible mechanische Beschädigungen der Metallhülle zu kaschier-en, weil nämlich die Kunststoffolie im Gegensatz zur metallischen Deckschicht infolge ihrer elastischen Rückstellung gegenüber Stoß- und Schlagbeanspruchung unempfindlich ist. Um die Flammfestigkeit der gesamten Konstruktion nach DIN 4102 sicherzustellen, muß die Kunststoffolie schwer brennbar sein bzw. ein solches Brandverhalten zeigen, daß im Verbund mit den anderen Konstruktionselementen (Metallhülle, Schaum)
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die Anforderungen erfüllt werden. Aus diesem Grunde wird ein halogeniertes flammfestes Kunststoffband veiwendet.
Die Metallfolie, die vorzugsweise aus Aluminium besteht, sollte eine Wanddicke von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise aber 0,1 - 0,2 mm aufweisen. Diese Dimensionierung erfüllt die obengenannten Anforderungen, ohne daß der Preis für das wärmeisolierte Leitungsrohr sich übermäßig erhöht. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, eine Verbundfolie aus einem beidseitig rait AIuminium kaschierten Papier zu verwenden. Diese Verbundfolie zeichnet sich durch ein hohes Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung aus, so daß der Wärmeverlust durch Strahlung auf ein Minimum reduziert ist. Als äußere Schicht wird zweckmäßigerweise ein Kunststoffband aus mit Antimontrioxid, bestimmten Phosphorverbindungen, wie zum Beispiel Bleiphosphit oder durch Halogen-Antimon-Synergismus flammfest gemachtem Hartpolyvinylchlorid verwendet. Die Dicke dieses Kunststoffbandes sollte mindestens 0,1 ram, vorzugsweise aber 0,2 bis 0,3 mm betragen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines wärmeisolierten Leitungsrohres, bei dem auf ein kontinuierlich zugeführtes Metallrohr, vorzugsweise ein nahtlos gezogenes Kupferrohr ein Abstandshalter vorzugsweise in Form einer Wendel aufgebracht, um den Abstandshalter eine längseinlaufende Metallfolie zum Schlitzrohr geformt und in das noch offene Schlitzrohr ein selbstschäumen-
der Kunststoff*ein modifizierter Isocyanuratschaumstoff, der neben Urefengruppen hauptsächlich auch Isocyanurateinheiten enthält und durch Umsetzung eines aromatischen PoIyisocyanurate in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysatorgemisches, welches einen Trimerisierungskatalysator für die Isocyanurathreaktion enthält mit einem speziellen Polyäther-Polyol an das flammhemmende Stoffe fest fixiert sind, eingebracht, die Metallfolie mit sich überlappenden *eingebracht wird. In Weiterbildung dieses an sich bekannten Verfahrens wird als selbstschäumender Kunststoff
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Bandkanteii geschlossen und das anschließend ein Band aus einem halogenierten Kunststoff um die Metallfolie mit sich überlappenden Bandkanten umgeformt und im Bereich der Überlappung verklebt oder verschweißt wird. Der Schaum sollte dabei so eingestellt sein, daß er nach dem Verkleben der Bandkant en aufs chäumt.
Im Hinblick auf eine diffussionsdichte Hülle wäre es wünschenswert, wenn auch die Metallfolie an ihren Bandkanten verklebt wird. Zu diesem Zweck wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auf die Bandkanten der Metallfolie im Überlappungsbereich ein langsam härtender Kleber aufgebracht, der die Bandkanten infolge des Schäumdruckes verklebt. Damit das An-drücken der Metallfolie an die äußere Kunst stoffhülle infolge des Schäumdruckes nicht behindert wird, härtet der Kleber erst nach Beendigung des Schäumprozesses aus. An diese Klebenaht werden dann keine mechanischen Anforderungen gestellt, sie hat nur die Funktion, die Diffusionsdichte der Umhüllung zu verbessern. Die Metallfolie und das Kunststoffband werden zweckmäßigerweise gleichzeitig um den Abstandshalter herumgeformt.
Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das in der Figur 1 dargestellte wärmeisolierte Leitungsrohr besteht aus einem nahtlos gezogenen Kupferrohr 1, auf das ein Abstandshalter 2, beispielsweise in Form einer Wendel aus aufgeschäumtem Kunststoff aufgebracht ist, einer Isolierschicht 3 aus aufgeschäumten Kunststoff auf der Basis von Polyisocyanurat, einer Aluminiumfolie 4 sowie einem Band 5 aus Hartpolyvinylchlorid. Die Aluminiumfolie 4 ist, wie bei 6 dargestellt, mit Längsüberlappung um den Abstandshalter 2 herumgeformt. Desgleichen ist das Polyvinylchloridband 5 mit Längsüberlappung, wie bei 7
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dargestellt, um die Aluminiumfolie 4 herumgelegt. Die sich überlappenden Bandkanten des Polyvinylchloridbandes sind mittels eines geeignetes Schmelzklebers miteinander verklebt.
Um für den Fall eines Brandes ein Ausbreiten des Feuers innerhalb des Gebäudes, in dem das wärmeisolierte Leitungsrohr verlegt ist, zu verhindern, sind die als Flammschutzmittel umwirkenden Aditive im Polyolteil des Schaurastoffgemisches chemisch gebunden. Der Vorteil besteht darin, daß das Flammschutzmittel nicht aus dem Schaum herausmigrieren kann und sich auch bei höheren Temperaturen im Brandfall nicht vorzeitig verflüchtigen kann. Man verwendet zweckmäßigerweise halogenierte oder phosphorylierte Polyäther-Polyole, die zusammen mit Isocyanaten ein sogenanntes Isocyanuratmodifiziertes Polyurethannetzwerk bilden. Da das Halogen bzw. der Phosphor als nicht flüchtiger Bestandteil in das Netzwerk eingebaut ist, ist eine dauerhafte Wirksamkeit des flammhemmenden Effektes sichergestellt. Der Bandkantenbereich 6 der Aluminiumfolie 4, die vorteilhafterweise eine Wanddicke von ca. 0,8 mm aufweist, kann verklebt sein, was im Hinblick auf eine diffussionsdichte Hülle wünschenswert ist. Dabei ist es zweckmäßig, mit einem langsam härtenden Kleber zu arbeiten, damit das Andrücken der Aluminiumfolie k an die äußere Kunststoffhülle nicht behindert wird. Der Kleber sollte deshalb erst nach Beendigung des Schaumprozesses aushärten. Das Band 5 aus Hartpolyvinylchlorid ist schwer brennbar bzw. zeigt ein solches Brandverhalten, daß im Verbund mit den anderen Konstruktionselementen die Anforderungen beim Brandversuch erreicht werden. Für die Flammfestmachung kommen kostengünstig vor allem Kartpolyvinylchloridfolisiin Frage, die beispieslweise durch Antomontrioxid, Halogen-Synergismus oder bestimmte Phosphorverbindungen, wie zum Beispiel Bleiphosphit, schwer brennbar eingestellt sind. Eine andere
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Lösung besteht darin, ein Hartpolyvinylchlorid zu verwenden, welches durch Verschneiden von normalem Hartpolyvinylchlorid mit nachchloriertem Polyvinylchlorid schwer brennbar eingestellt wurde. Es ist aber auch möglich, Folie aus fluorierten KohSwasserstoffen, wie Polyvinylidenfluorid oder Polytetrafluoräthylen zu verwenden. Damit die Wärmeisolierschicht 3 für den Fall einer Montage leicht vom Kupferrohr 1 entfernt werden kann, empfiehlt es sich, auf das Kup f errohr ein geeignetes ^Bennmitbel, beispielsweise Wachse, Paiaffine u.a. aufzubringen.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens für ein wärmeisoliertes Leitungsrohr gemäß Figur 1. Dabei wird das Kupferrohr 1 zunächst mittels eines Bandspinners 8 mit dem Abstandshalter 2 versehen und im selben Arbeitsgang mit der von einer Vorratsspule 9 ablaufendes Aluminiumfolie 4 umhüllt. Die Aluminiumfolie wird mittels nicht dargestellter Formwerkzeuge allmählich zum Rohr mit sich überlappenden Bandkanten geformt und in das noch offende Schlitzrohr mittels einer Sprühvorrichtung 10 das Schaumstoffgemisch eingeführt. Auf die Aluminiumfolie 4 wird danach das von einer weiteren Vorratsspule 11 ablaufende Band 5 aus Hartpolyvinylchlorid ebenfalls mit sich überlappenden Bandkanten herumgeformt. Der Bandkantenbereich wird dabei mit einem ais der Düse 12 austretenden Schmelzkleber versehen und mittels nicht dargestellter Rollen oder eines ringförmigen Werkzeuges fest zusammengepreßt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, sowohl das Kupferrohr 1 als auch die Aluminiumfolie 4 und ggf. auch das Hartpolyvinylchloridband 5 auf ca. 40 bis 50 C zu erwärmen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß es bei kalten Formen infolge Wärmeableitung zu einer Behinderung der exothermen Schäupireaktion und zu Randzonenverdichtungen und damit zu
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einer Erhöhung des Raumgewichtes kommt. Eine zu starke
Wärmeableitung kann darüber hinaus zu einer Beeinträchtigung des Reaktionsverlaufes führen, ΛίΒ3 sich unter anderem in ungenügender Vernetzung in den Randzonen zu erkennen gibt. Weiterhin ist es von entscheicöider Bedeutung, daß die Schaumkomponenten richtig temperiert (20 bis 22 C), optimal vermischt und richtig aktiviert, d.h. in ihrem
Reaktionsablauf an die entsprechende F er ti gungs geschwindigkeit angepaßt sind. Das bedeutet, daß die Expansion des Schaumes erst nach der Verklebung des Bandes 5 erfolgt. Der ausgeschnittene Teil in der Figur 2, rechts, verdeutlich dies, worin erkennbar ist, daß der Schaum erst hinter der Düse 12 zu reagieren beginnt und dann schnell aufs chäutnt.
L e θτ s e i t e

Claims (8)

  1. Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
    I-I637 25.Ο9.78
    Pat en tans ρ ruche
    IJ Wärmeisoliertes Leitungsrohr für die Hausinstallation, bestehend aus einem nahtlosen metallischen Innenrohr, vorzugsweise aus Kupfer, einer das Innenrohr unter Zuhilfenaine von Abstandshaltern koaxial umhüllenden Metallfolie, einer den Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und der Metallfolie ausfüllenden Isolierschicht aus schwer brennbarem Schaumstoff auf der Basis von PoIyisocyanurat sowie einer die Metallfolie bedeckenden Kunststoffschicht, dadurch gekennzeichndb, daß die Isolierschicht aus einem modifizierten Polyisocyanuratschaum besteht, der neben Urethangruppen hauptsächlich auch Iso-cyanurateinheiten enthält und durch Umsetzung eines aromatischen Polyisocyanurats in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysatorgemisch.es, welches einen Trimerisierungskatalysator für die Isocyanuratreaktion enthält, mit einem speziellen Polyäthyer-Polyol ,an das flammhemmende Stoffe fest fixiert sind, hergestellt ist, daß die Metallfolie mit einer Dicke von mindestens 0,05 mm mit sich überlappenden Bandkanten ausgebildet ist und daß die Kunststoffschicht aus einem an seinen Bandkanten vorzugsweise überlappend verklebten oder verschweißten
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    Band aus halogeniertem Kunststoff besteht und dicht aber ohne Verbund auf der Metallfolie aufliegt.
  2. 2. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch ^kennzeichnet, daß die Metallfolie, vorzugsweise aus Aluminium, eine Wanddicke von 0,05 bis 0,5 mm, vorzugsweise aber 0,1 bis 0,2 mm aufweist.
  3. 3- Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbundfolie aus einem beidseitig mit Aluminiumfolie kaschierten Papier veiwendet ist.
  4. 4. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als äußere Schicht ein Kunststoffband aus mit Antimontrioxid, bestimmten Phosphorverbindungen, wie zum Beispiel Bleiphosphit, oder durch Halogen-Antimon-Synergismus flammfest gemachten Hartpolyvinylchlorid dient.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung eines wärmeisoliertes Leitungsrohres nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei dem auf ein kontinuierlich zugeführtes Metallrohr, vorzugsweise ein nahtlos gezogenes Kupferrohr ein Abstandshalter, vorzugsweise in Form einer Wendel aufgebracht, um den Abstandshalter eine längseinlaufende Metallfolie zum Schlitzrohr geformt und in das noch offene Schlitzrohr ein selbstschäumender Kunststoff eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als selbstschäumender Kunststoff ein modifizierter Isocyanuratschaumstoff, der neben Urethangruppen hauptsächlich auch Isocyanuratheinheiten enthält und durch Umsetzung eines aromatischen Polyisocyanurats in Gegenwart eines Treibmittels und eines Katalysatorgemisches, welches einen Trimerisierungskatalysator für die Isocyanuratre-
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    aktion enthält, rait einem speziellen Polyäther-Polyol an das flammhemmende Stoffe fest fixiert sind, eingebracht wird, daß die Metallfolie mit sich überlappenden Bandkanten geschlossen wird und daß anschließend oder gleichzeitig ein Band aus einem halogenierten Kunststoff um die Metallfolie mit sich überlappenden Bandkanten herumgeformt und im Bereich der Überlappung verklebt oder verschweißt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum so eingestellt ist, daß er nach dem Verkleben der Bandkanten aufschäumt.
  7. 7· Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Bandkanten der Metallfolie im Überlappungsbereich ein langsam härtender Kleber aufgebracht wird, der die Bandkanten infolge des Schäumdruckes verklebt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie und das Kunststoffband gleichzeitig um den Abstandshalter herumgeformt werden.
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