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Dokumentenidentifikation DE69912943T2 02.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001078189
Titel MEHRSCHICHTIGES VERBUNDWERKSTOFFROHR, SEIN GEBRAUCH IN EINEM LEITUNGSSYSTEM UND SEIN HERSTELLUNGSVERFAHREN
Anmelder Noveon IP Holdings Corp., Cleveland, Ohio, US
Erfinder BUSHI, C., John, Parma Heights, US;
DALAL, T., Girish, Avon Lake, US;
EVANS, L., Thomas, Amherst, US;
OLAH, M., Andrew, Spencer, US;
SCHMITZ, J., Theodore, Avon, US;
AUVIL, L., Andrew, Brecksville, US;
MELTZER, Donald, A., Akron, US;
HAHNEN-SCHROEDER, Stefanie, D-41179 Möchengladbach, DE;
KORDECKI, Anthony, 2268 RB Leidschendam, NL
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 69912943
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.05.1999
EP-Aktenzeichen 999243645
WO-Anmeldetag 18.05.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/11086
WO-Veröffentlichungsnummer 0099061833
WO-Veröffentlichungsdatum 02.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 28.02.2001
EP date of grant 19.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.09.2004
IPC-Hauptklasse F16L 9/14

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein mehrschichtiges Verbundrohr zur Beförderung von Fluiden (Flüssigkeiten oder Gasen) bei erhöhten Temperaturen und Drücken. Das mehrschichtige Verbundrohr umfasst eine erste Schicht die entweder aus einem amorphen oder aus einem halbkristallinen thermoplastischen Material besteht, eine Zwischenschicht, die aus einem metallischen Material besteht, und eine äußere Schicht, die aus einem amorphen steifen thermoplastischen Material besteht. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das mehrschichtige Verbundrohr biegsam sein. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen mehrschichtigen Verbundrohrs wird ebenfalls offenbart. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Fluidleitungssystem, bei dem solche mehrschichtigen Verbundrohre eingesetzt werden. Das mehrschichtige Verbundrohr ist vielseitig, lässt sich leicht installieren und kann im Vergleich zu herkömmlichen mehrschichtigen Verbundrohren zahlreiche wünschenswerte Eigenschaften haben, wie chemische Beständigkeit, Schlagzähigkeit und Druckbelastbarkeit.

Hintergrund der Erfindung

Fluidleitungssysteme werden typischerweise aus Eisenmetallen hergestellt. Das Metallrohr wird im Allgemeinen in festen Längen bereitgestellt und wird vor der Installation zurechtgeschnitten. Dann wird vor Ort ein Gewinde an das Metallrohr angebracht, und es wird mit einer Kupplung zusammengefügt. Die Installation eines solchen Rohrs ist aufwändig, zeitintensiv und teuer. Kupferrohre lassen sich schneller installieren als Eisenmetallrohre, sind aber auch teurer als Eisenmetallrohre.

Kunststoffrohr wird ebenfalls in Fluidleitungssystemen verwendet. Kunststoffrohr kann kostengünstiger als Eisenmetalle oder Kupferrohre sein. Die Kunststoffrohre sind jedoch biegsamer als Kupferrohre oder Eisenmetallrohre und benötigen daher mehr Unterstützung. Die notwendige zusätzliche Unterstützung erhöht die Installationszeit und die Materialkosten des gesamten Systems.

Kunststoff/Metall-Hybridrohre und -rohrverbindungsstücke werden schon seit vielen Jahren für Fluidleitungssysteme vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart US-A-4,216,802 ein verformbares Verbundrohrprodukt. Das Produkt umfasst eine nahtlose innere röhrenförmige Schicht, die aus einer polymeren Schicht besteht. Das metallische Material besteht vorzugsweise aus einer Legierung von Kupfer oder Aluminium. Die äußere Schicht kann aus einer Vielzahl von thermoplastisch verarbeitbaren Materialien ausgewählt werden, wie zum Beispiel Kautschuk, Nylon, thermoplastischer Kautschuk, Polyurethan und dergleichen. Vorzugsweise handelt es sich bei der äußeren Schicht um ein thermoplastisch verarbeitbares halbkristallines Polymer, wie Polyvinylchlorid oder einen Verbundstoff mit Polyethylen hoher Dichte. Das polymere Material kann vernetzt sein, um die Eigenschaften des Verbundrohrs zu verbessern. Die äußere Schicht wird vorzugsweise mittels eines Extrusionsverfahrens um die innere Schicht herum gebildet. Die innere und die äußere Schicht werden mittels eines Heißschmelzklebers auf Polyamidbasis, der sich zwischen den beiden Schichten befindet, miteinander verklebt. Der äußere Durchmesser der äußeren Schicht ist so groß, dass das Verbundrohrprodukt ohne weitere Änderung seiner Abmessungen an Rohrverbindungsstücken befestigt werden kann, die allgemein verwendet werden, um Rohre mit äquivalenten Abmessungen und einer einzigen polymeren oder metallischen Wand aneinanderzukuppeln.

Ein dreischichtiges biegsames Rohr ist in EP-A-0 084 088 beschrieben. Die innere Schicht dieses Rohrs besteht aus einem wärmebeständigen Material, wie Perfluorethylenpropylen oder Polyvinylidenfluorid. Bei der Zwischenschicht handelt es sich um eine Metallfolie, wie Aluminium, während die dickere äußere Schicht aus einem extrudierten Polyamid, Polypropylen oder einem Polyethylenpropylen-Gemisch oder einem vernetzten Polyethylen besteht; dies sind alles halbkristalline thermoplastische Polymere.

Ein halbsteifes Kunststoffrohr mit einer integralen metallischen röhrenförmigen Verstärkung ist in EP-A-0 067 919 beschrieben. Das halbsteife halbkristalline Kunststoffrohr kann aus einem Polyolefin, Polyamid oder Polyamidharz bestehen. Das Rohr ist von einer Schicht aus Aluminiummetall oder -legierung eingeschlossen, und diese Schicht wird mit Hilfe eines Lasers verschweißt. Die äußere Schicht ist eine extrudierte Schicht.

EP-A-0 230 457 offenbart ein Brennstoff- und Dampf-Verbundrohr. Das Verbundrohr ist ein biegsamer röhrenförmiger Artikel zum Transport von Brennstoffen, der eine aus einem biegsamen Metallstreifen gebildete Hülse, die sich über die gesamte Länge des Artikels erstreckt, umfasst und auf der anderen Oberfläche der Metallhülse eine Kleberschicht aufweist. Ein flexibler Kunststoffmantel schließt die Metallhülse ein. Zusätzlich weist die Metallhülse eine flexible biegsame röhrenförmige Auskleidung auf, die aus erdölbeständigen Materialien besteht. Bei der in der Erfindung verwendeten Metallhülse handelt es sich vorzugsweise um Aluminium. Die Metallhülse bietet ausreichend Festigkeit, die über die Elastizität der Kunststoffschicht dominiert, wenn das Rohr in eine gewünschte Konfiguration gebogen wird.

Ähnlich offenbart EP-A-0 639 411 ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundrohrs mit zwei oder mehr Schichten aus verschiedenen Materialien. Das Rohr umfasst vorzugsweise drei Schichten, wobei Metall zwischen den Kunststoffschichten, wie Polyethylen oder vernetztes Polyethylen, die beide halbkristalline Materialien sind, eingeschlossen ist.

EP-A-0 154 931 beschreibt ein Verbundrohr, das hergestellt wird, indem man ein extrudiertes Kunststoffrohr mit einem duktilen Metallblech umwickelt, so dass ein durchgehendes Rohr entsteht. Das Metallblech wird stumpfgeschweißt, bevor es von einem weiteren extrudierten Kunststoffmantel oder -rohr eingeschlossen wird. Ein Kleber kann zwischen das Metallblech und den äußeren Kunststoffmantel gebracht werden. Bei dem inneren extrudierten Kunststoffrohr handelt es sich um ein vernetztes Polyolefin, fluoriertes Polymer, Polyamid oder ein Elastomer. Bei dem im Verbundrohr verwendeten Metallblech handelt es sich um Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, während der Kleber ein Ionomer, Ethylenvinylacetat oder ein modifiziertes Polyethylen ist. Dieses Verbundrohr kann unter Verwendung von Biegewerkzeugen geformt werden. Weiterhin kann das Rohr bei Drücken von bis zu 300 bar verwendet werden.

Das Dokument US-A-3,253,619 offenbart eine umflochtene Metallschicht, die relativ zur inneren und zur äußeren Schicht frei beweglich ist.

EP-A-0 237 234 A1 (Yasuo) offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundrohrs aus Metall, bei dem die innere Oberfläche des Metalls von einer Kunststoffschicht bedeckt ist. Gemäß diesem Patent wird ein gewickeltes Blech zu einem Zylinder geformt. Geschmolzenes Harz wird über die innere Oberfläche des aus dem Metall gebildeten Zylinders in eine zylindrische Form extrudiert. Im Allgemeinen besteht die Auskleidung aus einem Fluorharz oder aromatischen Polyesterharz. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Auskleidung aus einer Polyolefinverbindung, in der das Polyolefin sowohl durch Hydrolyse als auch durch eine radikalische Reaktion vernetzt ist. Das Blech besteht aus einer Aluminiumlegierung.

US-A-4,559,973 offenbart ein wasserundurchlässiges heißschrumpfbares Rohr. Das Rohr umfasst eine innere und eine äußere Kunststoffschicht, die ein Rohr bilden, und eine zwischen der inneren und der äußeren Schicht befindliche Schicht aus einer laminierten Metallfolie. Die Metallfolienschicht hat eine Dicke von 0,1 mm. Der auf beide Seiten des Metallfolienfilms zu laminierende Kunststoff ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyethylen, Polyvinylchlorid, gesättigtem Polyester, vernetztem Polyethylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Silikonkautschuk, Chloroprenkautschuk und Fluorkunststoff besteht.

Ähnlich offenbart auch WO-A-96/18840 ein Rohr, das aus einem mehrschichtigen Material besteht und eine Kraftfahrzeugflüssigkeit befördern soll. Das Rohr umfasst eine innere Schicht, eine Zwischenschicht und eine äußere Schicht. Die Zwischenschicht umfasst ein dünnes flächiges Material, wie Aluminium, mit einer Dicke von ungefähr 10–70 nm. In einem Beispiel ist die innere Schicht ein Polyamidrohr, und die äußere Schicht besteht aus vernetztem Polyvinylchlorid.

Hybridstrukturen wurden auch für Rohrverbindungsstücke vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart US-A-5,143,407 (Cokeh) eine Rohrkupplungsvorrichtung mit einer zylindrischen Außenschicht aus Kunststoff, die mit einer sich zentral nach innen erstreckenden Nabe ausgebildet ist, die ein sich hindurch erstreckendes Kupferrohr koaxial stützt und Vertiefungen, die das Kupferrohr umschließen, neben jedem Ende der äußeren Schicht aufweist, damit zu kuppelndes Rohr in einer solchen Weise in die Vertiefungen eingesetzt werden kann, dass es das Kupferrohr umschließt und die Verbindung des an die äußere Schicht gekoppelten Rohrs erleichtert. Falls gewünscht, werden Gummiringe in die Vertiefungen neben jedem Ende der Nabe eingesetzt, um für eine bessere Abdichtung zu sorgen.

US-A-4,277,091 offenbart eine Kupplungsverbindung zum Verbinden der Enden von Metallrohrabschnitten, die Kunststoffauskleidungen aufweisen, unter Bildung einer durchgehend ausgekleideten Rohrleitung und das Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungen. Eine Endflächenmuffe wird verwendet, um die Enden von Rohrabschnitten miteinander zu verbinden, so dass eine durchgehend ausgekleidete Rohrleitung entsteht. Die Endflächenmuffe umfasst einen zylindrischen Körper mit offenen Enden, dessen äußere Abmessungen im Wesentlichen den inneren Abmessungen der Auskleidung in dem Rohr entsprechen. Die Endflächenmuffe umfasst einen sich radial erstreckenden Flansch, der sich vom Ende des Körpers her radial nach außen erstreckt, so dass er mit der exponierten Fläche des Rohrs aneinandergefügt werden kann. Die Endflächenmuffe wird mit einem Lösungsmittel, wie Methylethylketon oder irgendeinem geeigneten herkömmlichen Epoxykleber, an das Rohr geklebt. Eine identische Endflächenmuffe befindet sich innerhalb des offenen Endes eines Abschnitts eines zweiten Rohrs. Falls gewünscht, kann unmittelbar vor dem Zusammenbau der Kupplung ein Lösungsmittel oder Klebemittel auf die Flansche aufgetragen werden, so dass man eine dichte Verbindung erhält. Die Enden der miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte sind koaxial mit einer Verbindungsmuffe angeordnet. Die Verbindungsmuffe ist ein relativ kurzer Abschnitt eines Metallrohrs mit einem inneren Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der äußere Durchmesser der Enden des Rohrabschnitts. Die offenen Enden der Verbindungsmuffe sind vorzugsweise nach außen aufgeweitet, um das Einsetzen der Rohrabschnitte zu unterstützen. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsmuffe mit einer zentral angeordneten ringförmigen Vertiefung oder Rille versehen, die ein Dichtungsband trägt. Das Dichtungsband besteht vorzugsweise aus demselben Material wie die Auskleidung und die Endflächenmuffe und ist mit einem Epoxybindemittel oder dergleichen innerhalb der Vertiefung angeklebt oder befestigt.

Trotz vieler Variationen von Hybrid- und Verbundrohren und -rohrverbindungsstücken weisen alle diese Rohre den Mangel auf, dass sie die Eigenschaften von Metallrohren und Kunststoffrohren nicht in ein ausgewogenes Verhältnis bringen. Es besteht immer noch ein Bedürfnis nach einem steifen, druckbelastbaren, schlagzähen mehrschichtigen thermoplastischen Verbundrohr, das leicht installiert werden kann. Es besteht ein großes Bedürfnis nach einem mehrschichtigen Verbundrohr, das die Eigenschaften von Metallrohren und Kunststoffrohren in ein ausgewogenes Verhältnis bringt. Weiterhin besteht ein Bedürfnis nach einem Fluidleitungssystem, bei dem ein solches mehrschichtiges Verbundrohr verwendet werden kann.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verbundrohr.

In einer ersten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein mehrschichtiges Verbundrohr zur Verwendung in Fluidleitungssystemen gemäß Anspruch 1.

Dieses mehrschichtige steife Verbundrohr umfasst ein inneres hohles Rohr aus einem steifen thermoplastischen Material, wobei eine metallische Zwischenschicht das innere hohle Rohr umgibt. Ein amorphes thermoplastisches Material umgibt die metallische Zwischenschicht. Dieses mehrschichtige Verbundrohr ist schlagzäh und kann sowohl Temperatur- als auch Druckbelastbarkeit besitzen, wie man sie bei herkömmlichen thermoplastischen Rohren und Rohrverbindungsstücken nicht findet.

In einer zweiten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des mehrschichtigen Verbundrohrs eines der Ansprüche 1 bis 7 gemäß Anspruch 8.

Außerdem kann das mehrschichtige. Verbundrohr in verschiedenen Größen hergestellt werden, einschließlich eines Rohrs mit großem Durchmesser, das bisher bei vielen der herkömmlichen Verbundrohrsysteme nicht verfügbar war. Das mehrschichtige Verbundrohr kann leicht vor Ort geschnitten sowie leicht installiert werden.

Aus dem mehrschichtigen Verbundrohr kann eine Verbundrohrstruktur mit großem Durchmesser gebildet werden. Weniger Rohrschellen/Abstandshalter sind notwendig, um das mehrschichtige Verbundrohr zu installieren, als bei herkömmlichen Kunststoffrohren, die aus demselben Kunststoff bestehen. In einer anderen Ausführungsform kann das mehrschichtige Verbundrohr gegenüber vielen Chemikalien, wie Sauerstoff und wässrigem Chlor, Säuren und Basen, beständig sein.

In einer dritten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fluidleitungssystem, das folgendes umfasst:

  • (a) das mehrschichtige Verbundrohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und
  • (b) ein Rohrverbindungsstück (7), das auf einem offenen Ende des mehrschichtigen Verbundrohrs montiert und mit einem Lösungsmittelkleber verklebt ist, so dass eine auslaufdichte Dichtungsfuge an einem Ende des mehrschichtigen Verbundrohrs direkt zwischen dem mehrschichtigen Rohr und dem Rohrverbindungsstück (7) entsteht.

Es ist auch möglich, dieses einzigartige mehrschichtige Verbundrohr in einem Fluidleitungssystem zu verwenden. Das mehrschichtige Verbundrohr kann mit mechanischen Verbindungen, Push-Fit-Verbindungen, herkömmlichen Rohrverbindungsstücken oder Rohrverbindungsstücken, die speziell so gestaltet sind, dass sie zu dem Verbundrohr passen, verbunden werden, wobei man Lösungsmittelkleber oder ein anderes Verbindungsmittel, wie zum Beispiel Verschmelzen, verwendet, so dass ein Fluidleitungssystem entsteht. Gegebenenfalls ist ein Einsatz zwischen dem Rohrverbindungsstück und dem mehrsichichtigen Verbundrohr eingeschlossen, um eine sicherere und zuverlässigere druckbelastbare Verbindung zu erhalten.

In noch einem anderen Aspekt betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Fluidleitung aus dem mehrschichtigen Verbundrohr, bei dem ein inneres hohles Rohr durch Extrusion aus einem thermoplastischen Polymer gebildet wird. Eine Kleberschicht wird auf die äußere Oberfläche des inneren hohlen Rohrs aufgetragen. Eine metallische Zwischenschicht wird um das innere hohle Rohr herum gebildet. Eine zweite Kleberschicht wird über der äußeren Oberfläche der metallischen Zwischenschicht platziert, und eine Schicht aus einem amorphen thermoplastischen Polymer wird auf die Außenseite dieser Verbundstruktur extrudiert.

Für ein besseres Verständnis dieser und anderer Aspekte und Ziele der Erfindung sei auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen verwiesen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform des Verbundrohrs.

1a ist eine Schnittansicht eines Verbundrohrs der vorliegenden Erfindung, das gebogen ist.

2 ist eine Abbildung eines Systems aus einem mehrschichtigen Verbundrohr und einem Rohrverbindungsstück, die miteinander verbunden sind.

Die 3A, 3B und 3C sind schematische Ansichten der Einsatzhülse, die verwendet werden kann, um das mehrschichtige Verbundrohr mit den herkömmlichen Rohrverbindungsstücken zu verbinden.

4 ist eine Querschnittsansicht der Einsatzhülse und des mehrschichtigen Verbundrohrs, die miteinander verbunden sind.

5 ist eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform zur Herstellung des mehrschichtigen Verbundrohrs der vorliegenden Erfindung.

Die 6A und 6B sind Querschnittsansichten eines modifizierten Rohrverbindungsstücks, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wir wenden uns jetzt den Zeichnungen zu. Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verbundrohr. Das mehrschichtige Verbundrohr 1, das in 1 gezeigt ist, umfasst eine erste Schicht, die zu einem hohlen Rohr 2 geformt ist, eine metallische Zwischenschicht 3, die die erste Schicht umgibt, und eine dritte Schicht, die aus einem amorphen thermoplastischen Polymer 4 besteht, das die metallische Zwischenschicht umgibt. Eine Kleberschicht 5 wird zwischen die äußere Oberfläche der ersten Schicht und die innere Oberfläche der metallischen Zwischenschicht platziert, und eine zweite Kleberschicht 6 wird zwischen die äußere Oberfläche der metallischen Zwischenschicht und die innere Oberfläche der dritten, äußeren Schicht platziert.

Das hohle innere Rohr 2 wird von einem hohlen Stück eines Rohrs mit einer vollständig geschlossenen röhrenförmigen äußeren Oberfläche und einer gegenüberliegenden geschlossenen röhrenförmigen inneren Oberfläche gebildet. Das hohle innere Rohr kann entweder aus einem steifen halbkristallinen thermoplastischen Kunststoff oder einem steifen amorphen Kunststoff bestehen.

Ein steifes amorphes thermoplastisches Material ist ein thermoplastisches Material, das über seine Fließgrenze hinaus gestreckt werden kann. Ein steifes amorphes thermoplastisches Material, wie es hier verwendet wird, ist ein thermoplastisches Material mit einem Elastizitätsmodul im Biege- oder Zugtest von mehr als 2,068 GPa (300 000 psi) bei 23°C und 50% relativer Feuchtigkeit, wenn es gemäß den ASTM-Testverfahren D790, D638 oder D882 getestet wird. Im Allgemeinen haben amorphe Polymere weniger als 15% Kristallinität. Weitere Informationen über amorphe thermoplastische Polymere findet man in Alfrey Jr., Mechanical Behavior of High Polymers, John Wiley & Sons, Inc. (New York, 1965), S. 510–515.

Einige Beispiele für geeignete amorphe Thermoplaste, die zur Bildung der hier definierten ersten Schichten verwendet werden können, sind chloriertes Polyvinylchlorid ("CPVC"), Polyvinylchlorid ("PVC"), Polyvinylidenfluorid ("PVDF"), Polyethersulfon und Polyphenylsulfid, Polycarbonat, Acrylharze, wie Methylmethacrylat, und Styrolharze, wie Acrylnitril-Styrol-Butadien-Polymere ("ABS"). Der am meisten bevorzugte amorphe Thermoplast ist CPVC.

Im Allgemeinen hängt die Dicke des inneren hohlen Rohrs von der gewünschten endgültigen Dicke des thermoplastischen Verbundrohrs ab. Vorzugsweise sollte der äußere Durchmesser des inneren hohlen Rohrs um wenigstens 0,1 mm größer als die Weite des Rohrs sein. Der am meisten bevorzugte amorphe Thermoplast, der zur Bildung des hohlen inneren Rohrs verwendet wird, ist CPVC. In einer Ausführungsform ist das CPVC ein- bis zweimal so dick wie die metallische Zwischenschicht. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist die CPVC-Schicht 1,5 mal so dick wie die metallische Zwischenschicht. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform hat das CPVC, das das hohle innere Rohr bildet, eine Dicke von ungefähr 0,6 mm. Das hohle innere Rohr wird vorzugsweise durch ein Extrusionsverfahren gebildet, obwohl zur Bildung des hohlen Rohrs auch jedes andere Verfahren verwendet werden kann.

Die erste Kleberschicht, die zwischen der äußeren Oberfläche der ersten Schicht und der inneren Oberfläche der metallischen Zwischenschicht gebildet wird, besteht aus irgendeinem geeigneten Klebstoff, der das thermoplastische Polymer, das das innere hohle Rohr bildet, permanent mit der metallischen Zwischenschicht verbindet. Der Kleber ist notwendig, da sich das thermoplastische Material des inneren hohlen Rohrs selbst nicht mit der metallischen inneren Schicht verbinden lässt. Vorzugsweise kann der Klebstoff sich an unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgrund von Unterschieden. in den Materialien zwischen den beiden Schichten anpassen. Der Klebstoff kann in beliebiger Weise auf die äußere Oberfläche des inneren hohlen Rohrs gesprüht, extrudiert, gestrichen oder aufgetragen werden. Wenn der Kleber aufgesprüht wird, kann er verdünnt werden, wenn dies vom Hersteller so empfohlen wird. Der erste Kleber wird vorzugsweise auf die gesamte äußere Oberfläche der inneren Schichten aufgetragen. Alternativ dazu kann die erste Kleberschicht auch als Reihe von Ringen in gleichen Abständen um die äußere Oberfläche der inneren Schichten herum aufgetragen werden. Im Allgemeinen wird der erste Kleber so aufgetragen, dass man eine Schicht mit einer Dicke von 0,01 mm bis 0,5 mm erhält. Die bevorzugte Dicke der ersten Kleberschicht ist 0,1 mm.

Der erste Kleber kann ein beliebiger Klebstoff sein, der in der Technik verwendet wird. Beispiele für geeignete Kleber sind Polyvinylchlorid und Polyvinylchlorid-Copolymere, Polyurethane oder andere Polymere auf Isocyanidbasis, Chloropren und seine Copolymere, Epoxide, Acrylate, Polyethylen-Copolymere. Wenn Polyethylen-Copolymere verwendet werden, ist das Comonomer vorzugsweise ein Vinylacetat oder Maleinsäureanhydrid. Die bevorzugte Kleberschicht, wenn sie in Verbindung mit einem inneren hohlen Rohr aus CPVC verwendet wird, besteht aus einem Polyurethan. Am meisten bevorzugt wird das Polyurethan Estane 58271 verwendet, das von The B. F. Goodrich Company erhältlich ist. Estane ist ein eingetragenes Warenzeichen von The B. F. Goodrich Company.

Die zweite Schicht des mehrschichtigen Verbundrohrs kann aus einem beliebigen metallischen Material gebildet werden, vorausgesetzt, dass es eine Zugfestigkeit hat, die größer ist als die Zugfestigkeit des Kunststoffs. Beispiele für geeignete metallische Zwischenschichten sind Eisenmetalle, Kupfer, Edelstahl, Messing und Aluminium. Außerdem können auch Legierungen verwendet werden, solange sie eine Stütze für die thermoplastischen Materialien bilden, die zur Bildung der ersten und der dritten Schicht der Verbundrohrstruktur verwendet werden, und den Zielsetzungen der Erfindung genügen.

Die metallische Zwischenschicht besteht vorzugsweise aus einem glatten metallischen Material. Im Allgemeinen sollte die Dicke der metallischen Zwischenschicht. im Bereich von 0,01 bis 40 mm liegen. Vorzugsweise kann die Dicke im Bereich von 0,1 bis 4,0 mm liegen. Die metallische Zwischenschicht kann in Form eines Rohrs mit offenen Enden, das das innere hohle Rohr umgibt, vorliegen. Alternativ dazu kann die metallische Zwischenschicht auch, wie es unten ausführlicher beschrieben ist, aus einem Metallblech gebildet werden, das um das innere hohle Rohr gewickelt wird. Das Blech kann mit einem Verfahren wie Schweißen miteinander verbunden werden. Das am meisten bevorzugte Material, das als metallische Zwischenschicht verwendet wird, ist Aluminium. Wenn die metallische Schicht nicht geschweißt wird, muss sie überlappt werden, wenn sie um die erste Schicht herum angeordnet wird. Die metallische Zwischenschicht kann überlappen, indem man das Metall unter einem Winkel herumwickelt oder indem man das Metall einfach überlappt, wobei die entgegengesetzten Seiten des Materials aufeinanderstoßen. Wenn Aluminium verwendet wird, liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5,0% des äußeren Durchmessers des mehrschichtigen Verbundrohrs. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform ist die Aluminiumschicht 0,2 mm dick.

Eine zweite Kleberschicht wird in dem mehrschichtigen Verbundrohr verwendet und auf der äußeren Oberfläche der zweiten Schicht platziert. Dieser in der zweiten Schicht verwendete Kleber kann irgendein geeigneter Klebstoff sein, der die äußere Oberfläche der metallischen Zwischenschicht permanent mit der inneren Oberfläche der äußeren thermoplastischen Schicht verbindet. Vorzugsweise kann der Klebstoff sich an unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgrund von Unterschieden in den Materialien zwischen den beiden Schichten anpassen. Der Klebstoff kann in beliebiger Weise auf die Oberfläche gesprüht, gestrichen, extrudiert oder aufgetragen werden. Der Kleber kann auf die gesamte äußere Oberfläche der zweiten Schicht aufgetragen werden. Alternativ dazu kann die Kleberschicht auch als Reihe von Ringen in gleichen Abständen um die äußere Oberfläche eines zweiten Materials herum aufgetragen werden. Der Kleber wird im Allgemeinen bis zu einer Dicke von 0,01 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,1 mm, aufgetragen.

Diese zweite Kleberschicht, kann aus demselben Kleber bestehen wie die erste Kleberschicht, die zwischen der äußeren Oberfläche des inneren hohlen Rohrs und der inneren Oberfläche der zweiten Schicht verwendet wird. Alternativ dazu kann der Kleber auch ein anderer sein, solange eine Verbindung zwischen der äußeren Oberfläche der metallischen Zwischenschicht und der inneren Oberfläche der dritten Schicht hergestellt wird. Beispiele für geeignete Kleber sind Polyvinylchlorid und Polyvinylchlorid-Copolymere, Polyurethane oder andere Polymere auf Isocyanidbasis, Chloropren und seine Copolymere, Epoxide, Acrylate, Polyethylen-Copolymere. Wenn Polyethylen-Copolymere verwendet werden, ist das Comonomer vorzugsweise ein Vinylacetat oder Maleinsäureanhydrid. Die bevorzugte Kleberschicht, wenn die dritte Schicht aus chloriertem Polyvinylchlorid besteht, besteht aus dem Polyurethan Estane 58271, das von The B. F. Goodrich Company erhältlich ist. Die Auftragsverfahren sowie die für diese zweite Kleberschicht verwendete Dicke sind dieselben, wie sie oben in Bezug auf die erste Kleberschicht beschrieben wurden.

Die äußere Schicht des mehrschichtigen Verbundrohrs besteht aus einem steifen Kunststoff, wie er oben definiert wurde. Vorzugsweise besteht die äußere Schicht aus einem steifen Kunststoff, der ein amorphes thermoplastisches Polymer ist. Zu den geeigneten amorphen Thermoplasten, die zur Bildung der hier definierten äußeren Schicht des mehrschichtigen Verbundrohrs verwendet werden können, gehören chloriertes Polyvinylchlorid ("CPVC"), Polyvinylchlorid ("PVC"), Polyvinylidenfluorid ("PVDF"), Polyethersulfon und Polyvinylidensulfidpolycarbonat, Acrylharze, wie Methylmethacrylat, und Styrolharze, wie Acrylnitril-Styrol-Butadien ("ABS"). In einer Ausführungsform kann die äußere Schicht des mehrschichtigen Verbundrohrs aus demselben Material bestehen wie das innere hohle Rohr. Alternativ dazu kann die äußere Schicht auch aus einem anderen amorphen thermoplastischen Material bestehen als das innere hohle Rohr, wenn das innere hohle Rohr aus einem amorphen thermoplastischen Material besteht. Bei der Auswahl der Materialien muss jedoch sorgfältig vorgegangen werden, um zu gewährleisten, dass die mehrschichtigen Verbundrohre unter Bildung eines Verbundsystems miteinander verbunden werden können. Im Allgemeinen hängt die Dicke der äußeren Schicht von der gewünschten endgültigen Dicke des mehrsichtchtiger Verbundrohrs ab Vorzugsweise hat die äußere Schicht eine Dicke im Vergleich zur metallischen Zwischenschicht im Bereich von 1 : 5 bis 5 : 1. Vorzugsweise liegt die Dicke der äußeren Schicht im Vergleich zur metallischen Zwischenschicht im Verhältnisbereich von 1 : 3 bis 3 : 1. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform des mehrschichtigen Verbundrohrs besteht die äußere Schicht aus CPVC. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform hat das CPVC, das die äußere Schicht bildet, eine Dicke von 0,6 mm.

Vorzugsweise weist die mehrschichtige Fluidleitung Außendurchmesser auf, die den nominellen Außenabmessungen von Rohren entsprechen, wie zum Beispiel gemäß Schedule 40 und/oder 80, wie sie in ASTM F438 oder SDR 11 definiert sind oder in ASTM D2846 oder anderen ASTM-Normen oder DIN 8063 definiert sind, sowie gemäß 8079-Normen und/oder BS-7291-Normen. Dies ist bevorzugt, so dass in einem mehrschichtigen Fluidleitungssystem der vorliegenden Erfindung herkömmliche Rohrverbindungsstücke verwendet werden können. Rohre haben normalerweise spezielle äußere Durchmesser. Die Rohrverbindungsstücke, mit denen sie verwendet werden, haben innen eine Größe, die den normierten Außendurchmessern entspricht, die für die Rohre, die in den Rohrverbindungsstücken aufgenommen werden sollen, angegeben sind. Die einzige Einschränkung in Bezug auf die Größe des mehrschichtigen Verbundrohrs der vorliegenden Erfindung betrifft die Möglichkeit, das Rohr zu biegen, wenn man eine solche Biegung wünscht. Dies bedeutet, dass der Durchmesser des Verbundrohrs nicht so groß sein kann, dass die Verbundrohrstruktur nicht gebogen werden kann. Ein schematisches Beispiel für ein gebogenes Rohr der vorliegenden Erfindung ist in 1A gezeigt. Alle Schichten sollten jedoch ausreichend dick sein, damit man die Festigkeit und Steifigkeit erhält, die für ein sicheres und auslaufdichtes System für die beabsichtigten Verwendungen eines Verbundrohrs in einem Fluidleitungssystem notwendig sind, ob das Fluid nun ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.

Die am meisten bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein mehrschichtiges Verbundrohr, bei dem die innere hohle Leitung aus CPVC besteht. Die metallische Zwischenschicht besteht aus Aluminiumfolie, und die äußere Schicht besteht ebenfalls aus CPVC. Die Dicke der Aluminiumschicht ist gleich 1 bis 5 Prozent des äußeren Durchmessers des mehrschichtigen Verbundrohrs. Die unten aufgeführte Tabelle zeigt die verschiedenen Rohrgrößen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Maße der Schichten sowie das Gesamtmaß sind in mm angegeben. Die Rohrgrößen beruhen auf der Norm DIN 8079.

Am meisten bevorzugt hat die Aluminiumschicht 1,5% des äußeren Durchmessers des Rohrs. Das Verhältnis der Dicke der beiden CPVC-Schichten zur Dicke des Aluminiums in dem Rohr beträgt 1 : 5 bis 3 : 1. Am meisten bevorzugt beträgt das Verhältnis der Dicke des CPVC zur Dicke des Aluminiums in dem bevorzugten mehrschichtigen Verbundrohr 3 : 2. Der Kleber, der in dieser bevorzugten Ausführungsform auf beiden Seiten der metallischen Zwischenschicht verwendet wird, ist das Polyurethan Estane 58271, das von The B. F. Goodrich Company erhältlich ist, wie oben ausführlicher beschrieben ist.

2 zeigt diagrammartig einen Teil eines Fluidleitungssystems der vorliegenden Erfindung, das ein mehrschichtiges Verbundrohr beinhaltet. Eine Menge der mehrschichtigen Verbundrohre der vorliegenden Erfindung sind Ende an Ende durch eine Menge von Verbindungen und/oder Rohrverbindungsstücken 7 miteinander verbunden. Zu diesen Verbindungen und/oder Rohrverbindungsstücken gehören unter anderem Adapter, gerade Kupplungen, Kniestücke, Buchsen, Kreuzstücke, Kappen, Einsteckstücke, Flansche und/oder Verbindungsstutzen.

In einer Ausführungsform der Erfindung können herkömmliche Rohrverbindungsstücke oder mechanische Verbindungen verwendet werden, um die mehrschichtigen Verbundrohre miteinander zu verbinden. Beispiele für mechanische Verbindungen, die verwendet werden können, sind Push-Fit-Verbindungsstücke, um eine auslaufdichte Verbindung zu erhalten oder einen auslaufdichten Zusammenbau zu erhalten. Beispiele für geeignete Push-Fit-Verbindungsstücke sind das Universal-Verbindungsstück von Genova Plastics, das Teil PI von John Guest sowie das Teil Straight Coupling TI von IMI Yorkshire Fittings.

Bei den nichtmechanischen Arten von Rohrverbindungsstücken können Lösungsmittelkleber verwendet werden, um die Rohrverbindungsstücke miteinander zu verbinden. Jeder herkömmliche Lösungsmittelkleber, der sich auf die besonderen Materialien anwenden lässt, die zur Bildung des mehrschichtigen Verbundrohrs und des Rohrverbindungsstücks verwendet werden, können verwendet werden. Alternativ dazu kann auch ein Heißschmelz-Verbindungssystem verwendet werden, um das Rohrverbindungsstück mit dem mehrschichtigen Verbundrohr zu verbinden. Solche Systeme sind in ASTM F412 unter der Definition von Heißschmelzverbindungen beschrieben. Jedes herkömmliche Heißschmelz-Verbindungsverfahren kann verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform, wie sie in den 6A und 6B gezeigt ist, können die Rohrverbindungsstücke so modifiziert sein, dass sie einen Lippenteil 8 enthalten, der sich axial vom Innern des Rohrverbindungsstücks nach außen erstreckt und sich passgenau mit der inneren Oberfläche der hohlen Rohrleitung, die die innere Schicht bildet, verbindet. Ein Lösungsmittelkleber oder ein Heißschmelzverfahren kann verwendet werden, um diese Art von Rohrverbindungsstücken mit dem mehrschichtigen Verbundrohr zu verbinden.

Die 3A, 3B und 3C zeigen den Einsatz oder die Buchse 9, die gegebenenfalls verwendet wird, um das mehrschichtige Verbundrohr der vorliegenden Erfindung und herkömmliche Rohrverbindungsstücke (entweder konisch oder zylindrisch) miteinander zu verbinden. Der Einsatz umfasst einen hohlen zylindrischen Körper mit offenen Enden und einem sich radial erstreckenden Flansch, der sich vom Ende des. Körpers her radial nach außen erstreckt. Der Außendurchmesser des inneren hohlen Körpers des Einsatzes sollte kleiner sein als der Innendurchmesser des mehrschichtigen Verbundrohrs, doch so, dass die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Rohrs und dem Innendurchmesser des Rohrs nicht den in ASTM D2846 vorgeschlagenen Wert überschreitet. Der mit Flanschen versehene Teil ist so konfiguriert, dass er denselben Außendurchmesser hat wie das mehrschichtige Verbundrohr. Ein Kleber kann verwendet werden, um die innere Oberfläche des mehrschichtigen Verbundrohrs permanent mit der äußeren Oberfläche des hohlen zylindrischen Körpers des Einsatzes zu verbinden. Vorzugsweise besteht dieser Einsatz aus demselben Material wie das innere hohle Rohr.

Der zum Verbinden des inneren hohlen Rohrs mit dem hohlen zylindrischen Körper des Einsatzes verwendete Lösungsmittelkleber kann jeder geeignete Klebstoff sein, der verwendet werden kann, um die beiden Schichten permanent miteinander zu verbinden. Der Lösungsmittelkleber kann in beliebiger Weise auf die äußere Oberfläche des Einsatzes gesprüht, gestrichen oder aufgetragen werden. Alternativ dazu kann der Lösungsmittelkleber auch auf die innere Oberfläche des hohlen inneren Rohrs aufgetragen werden. Es kann ein beliebiger Lösungsmittelkleber verwendet werden, vorausgesetzt, eine Verbindung kann zwischen den gewünschten Oberflächen hergestellt werden. Die bevorzugte Kleberschicht genügt den Anforderungen von ASTM F493, wenn die erste und die dritte Schicht des mehrschichtigen Verbundrohrs aus CPVC bestehen. Beispiele für geeignete Lösungsmittelkleber sind CPVC-Lösungsmittelkleber, die von IPS, Oatey, Verhagen und/oder Henkel erhältlich sind. Das mehrschichtige Verbundrohr mit einem Einsatz wird dann unter Verwendung eines Klebstoffs mit einem herkömmlichen Rohrverbindungsstück verbunden, wie es in der Querschnittsansicht von 4 gezeigt ist.

Jeder Typ von Klebstoff, der für thermoplastische Materialien geeignet ist, kann verwendet werden, um das mehrschichtige Verbundrohr, das einen wahlfreien Einsatz enthält, mit einem Rohrverbindungsstück zu verbinden, vorausgesetzt, dass der Klebstoff die Oberfläche des mehrschichtigen Verbundrohrs permanent mit der Oberfläche des Rohrverbindungsstücks verbindet und für eine auslauffreie Verbindung sorgt. Bei einem CPVC-Rohr umfassen diese Klebstoffe Einkomponenten-Lösungsmittelkleber und Zweikomponenten-Lösungsmittelkleber. Beispiele für geeignete Klebstoffe für mehrschichtige Verbundrohre, die CPVC enthalten, sind solche, die den Anforderungen von ASTM F493 genügen und auslaufdicht bleiben. Die Klebstoffe werden direkt aufgetragen und sind für die Verwendung bei Umgebungstemperatur (0°F (–18°C) bis 210°F (99°C)) geeignet.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das mehrschichtige Verbundrohr der vorliegenden Erfindung unter irgendeinem Winkel von 1° bis 180° gebogen sein. Das mehrschichtige Verbundrohr kann mit einem beliebigen Mittel gebogen werden, welches verwendet werden kann, um eine Biegung mit kleinem Radius zu bilden, solange das Mittel nicht bewirkt, dass das Rohr geknickt wird. Vorzugsweise wird ein Rohrbiegeset verwendet, um die mehrschichtige Verbundrohrstruktur zu biegen. Jedes dem Fachmann zum Biegen von Metallrohr verfügbare Rohrbiegeset kann verwendet werden. Im Allgemeinen kann jedes kommerzielle Rohrbiegeset verwendet werden. Zum Beispiel können der Tube Bender H824 von der Lakeland Manufacturing Company sowie der Greenlee 181 Conduit Bender von der Greenlee Company verwendet werden. Ein gebogenes Verbundrohr gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1A gezeigt.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden das mehrschichtige Verbundrohr sowie der wahlfreie Einsatz durch Heißschmelzen mit dem Rohrverbindungsstück verbunden. Das heißt, die thermoplastischen Schichten werden auf eine Temperatur über der Temperatur, bei der das Material weich wird, erhitzt. Die Schichten des Verbundrohrs (sowie der wahlfreie Einsatz) werden dann mit dem Rohrverbindungsstück verbunden. Jede bekannte Heißschmelztechnik kann verwendet werden.

5 zeigt die vorgeschlagenen Schritte eines Verfahrens zur Herstellung des mehrschichtigen Verbundrohrs der vorliegenden Erfindung in Blockform. Maschinen, die diese Schritte durchführen, sind von der Kuhne Ummantelungstechnik GmbH und der Swiss CAB S. A. kommerziell erhältlich.

Bei dem Verfahren der Herstellung des mehrschichtigen Verbunds wird der Metallstreifen zuerst hergestellt. Es wird darauf geachtet, zu gewährleisten, dass sich kein Fett auf dem Metallstreifen befindet. Dann wird das hohle innere Rohr extrudiert. Vorzugsweise wird ein Doppelschneckenextruder verwendet, wenn das hohle innere Rohr aus CPVC-Pulver besteht, die Extrudattemperatur liegt im Bereich von 204 bis 232°C (400 bis 450°F) und vorzugsweise 212,8 bis 221°C (415 bis 430°F). Einmal gebildet, kann das hohle innere Rohr durch den Extrusionskopf eines zweiten Extruders bewegt werden. Dies kann in vielerlei Weise einschließlich Schieben, Ziehen oder vorzugsweise einer Kombination von beiden bewerkstelligt werden. Dann wird in einem Kleberauftragungsschritt mit irgendeinem geeigneten, in der Technik bekannten Mittel eine geeignete Kleberschicht auf die äußere Oberfläche des hohlen inneren Rohrs aufgetragen. Vorzugsweise wird der Kleber auf die gesamte äußere Oberfläche des hohlen inneren Rohrs extrudiert, obwohl der Kleber auch auf das Rohr gestrichen, gesprüht oder gewalzt werden kann.

Dann wird der Metallstreifen, der im ersten Schritt hergestellt wurde, um die äußere Oberfläche des inneren hohlen Rohrs geformt, und es wird ein Rohr daraus gebildet. Der Metallstreifen kann mit irgendeinem bekannten Mittel zusammengeschweißt werden, um ein Rohr zu bilden, das das innere hohle Rohr umschließt. Beispiele für das Schweißverfahren sind Laserschweißen und Lichtbogenschweißen. Vorzugsweise erfolgt das Schweißen in einer solchen Weise, dass jede Überlappung der Metallschicht vermieden wird. Eine Lücke zwischen der metallischen Zwischenschicht und dem darunterliegenden Kleber von weniger als 2,0 mm wird bevorzugt. Für die Ausführungsform, bei der es eine endliche Lücke gibt und die metallische Zwischenschicht geschweißt wird, muss das Metall reduziert (ausgezogen) werden, sobald es verschweißt wurde, und falls notwendig, muss es erhitzt werden, so dass der Kleber aktiviert wird, wobei ein dreischichtiges Rohr gebildet wird. Einzelheiten des Ausziehverfahrens hängen von der Dicke und der Art des Metalls ab und sind in der Technik allgemein bekannt. Dann wird eine zweite Kleberschicht auf die äußere Oberfläche der metallischen Zwischenschicht aufgetragen, aus der das Rohr gebildet wurde. Dann wird eine äußere Schicht aus thermoplastischem Material auf die Außenseite der metallischen Zwischenschicht mit der Kleberbeschichtung extrudiert. Alternativ dazu können die zweite Kleberschicht und die amorphe thermoplastische äußere Schicht auch zusammen extrudiert werden.

Alternativ dazu kann auch ein vorgeformtes steifes thermoplastisches Rohr mit einem Kleber beschichtet werden. Eine metallische Zwischenschicht kann auf der kleberbeschichteten Schicht platziert werden. Dann wird eine zweite Kleberschicht auf die Außenseite der metallischen Zwischenschicht aufgetragen. Eine äußere Schicht kann dann auf die metallische Zwischenschicht extrudiert werden. Gegebenenfalls können die zweite Kleberschicht sowie die thermoplastische Schicht auch in einem einzigen Schritt unter Verwendung einer Coextrusionsdüse zusammen extrudiert werden.

Das mehrschichtige Verbundrohr der vorliegenden Erfindung hat die Vorteile eines Kunststoffrohrs aus einem vergleichbaren Kunststoff sowie zusätzliche Eigenschaften. Zum Beispiel kann das mehrschichtige Verbundrohr vor Ort unter Verwendung von üblichen Trennscheiben auf jede beliebige Länge geschnitten werden. Das geschnittene Ende wird vorzugsweise entgratet, und die thermoplastischen Schichten können abgeschrägt werden, um den Zusammenbau zu erleichtern. Kein Gewindeschneiden oder Einkerben oder eine andere Zerlegung der Enden des Rohrs ist erforderlich. Es wird einfach ein Klebstoff um das Ende des Rohrs herum auf die exponierte thermoplastische Schicht und/oder auf die exponierte innerste Oberfläche des Rohrverbindungsstücks, das von einer exponierten thermoplastischen Schicht gebildet wird, aufgetragen. Die Stücke werden miteinander verbunden, indem man das mehrschichtige Verbundrohr, gegebenenfalls mit dem Einsatz, in das offene Ende des Rohrverbindungsstücks einsteckt und dreht, um den Klebstoff zu verteilen. Bei Verwendung der bevorzugten Klebstoffe härtet die resultierende Klebeverbindung innerhalb von Minuten und wird druckbelastbar.

Das mehrschichtige Verbundrohr und das Leitungssystem der vorliegenden Erfindung bieten erhebliche Vorteile in Bezug auf die Leichtigkeit der Verwendung im Vergleich zu anderen bekannten Rohrsystemen aus Metall, Kunststoff oder Verbundstoffen. Das mehrschichtige Verbundrohr bietet bei reduzierter Wanddicke eine größere Festigkeit und Steifigkeit als ein aus vergleichbarem Material bestehendes Kunststoffrohr. Zusätzlich kann eine Ausführungsform des mehrschichtigen Verbundrohrs mit einem herkömmlichen Rohrbiegeset leicht in einem engen Radius gebogen werden, wodurch die Zahl der Verbindungen, die in dem Fluidleitungssystem verwendet werden müssen, gesenkt wird. Weiterhin kann das mehrschichtige Verbundrohr sehr leicht und mit weniger qualifizierter Arbeit und ohne Ausgaben für Gewindeschneidgeräte, Aufweitungsgeräte, Schweißgeräte oder Anquetschsysteme oder andere teure Kopplungssysteme für die mechanische Rohrverbindung in ein Fluidleitungssystem eingekuppelt werden.

Es gibt viele Verwendungen des mehrschichtigen Verbundrohrs. Zum Beispiel kann das mehrschichtige Verbundrohr in jedem beliebigen Fluidleitungssystem verwendet werden; dazu gehören unter anderem Wassererhitzer, Sprinkleranlagen, Wandinstallationen für heißes und kaltes Wasser, Zentralheizungssysteme, Druckluftsysteme, Installationssysteme, Gastransport, Bodenheizung, industrielle Fluidsysteme und Wandheizungssysteme.

Beispiel

Das innere Rohr wurde aus TempRite 88709 TAN 309 CPVC gebildet (TempRite ist ein eingetragenes Warenzeichen von The B. F. Goodrich Company), das von The B. F. Goodrich Company erhältlich ist. Das CPVC wurde mit einem CM-55HP-Extruder von Cincinnati Milacron zu einem Rohr mit einer Wanddicke von 0,6 mm und einem Außendurchmesser von 24 mm extrudiert. Die Zonen 1–5 des Extruders wurden ebenso wie die Schneckenöltemperatur auf 360°F (182°C) eingestellt. Die Düsentemperaturen wurden auf 365°F (185°C) eingestellt. Die Schneckengeschwindigkeit betrug 9 U/min. Der Zuführungsmotor wurde mit 100 U/min betrieben, und das Rohr wurde mit 45 lbs/h (20 kg/h) extrudiert.

Dann wurde Estane-58271-Polyurethankleber über das innere Rohr extrudiert, wobei man einen Davis-Standard-3,8-cm-(1,5 in)-Einschneckenextruder mit auf 193,3°C (380°F) eingestellten Temperaturen verwendete. Das Polyurethan wurde auf eine Dicke von 0,1 mm extrudiert. Die Schneckengeschwindigkeit wurde auf 20 U/min eingestellt.

Eine Aluminiumschicht aus Aluminium 3003 (0,2 mm dick) wurde über der Polyurethan- und der CPVC-Schicht des Rohrs gebildet, wobei man eine Uniwema-Maschine von Alcatel verwendete, die mit Laserschweißfähigkeiten ausgestattet war. Die Aluminiumschicht wurde so gebildet, dass sie eine 0,8 mm große Lücke zwischen ihrer inneren Oberfläche und der des darunterliegenden Klebers aufwies, geschweißt und auf einen Außendurchmesser von 24,3 mm ausgezogen.

Estane-58271-Polyurethankleber wurde über die Aluminiumschicht extrudiert, wobei man einen Davis-Standard-3,8-cm-(1,5 in)-Einschneckenextruder mit auf 380°F (193°C) eingestellten Temperaturen verwendete. Der Kleber wurde auf eine Dicke von 0,1 mm extrudiert. Die Schneckengeschwindigkeit wurde auf 20 U/min eingestellt.

Die äußere Schicht aus CPVC, 0,6 mm TempRite 3205 TAN 309, wurde über das vierschichtige Rohr extrudiert, wobei man einen 3,8-cm-(1,5 in)-Davis-Standard-Einschneckenextruder mit auf 400°F (204°C) eingestellten Temperaturen verwendete, wobei das fünfschichtige 25 mm starke Verbundrohr entstand. Die Schneckengeschwindigkeit betrug 20 U/min.


Anspruch[de]
  1. Mehrschichtiges Verbundrohr zur Verwendung in Fluidleitungssystemen, umfassend eine innere Schicht (2) aus einem amorphen, Lösungsmittelverklebbaren thermoplastischen Material mit einer vollständig geschlossenen, röhrenförmigen äußeren Oberfläche; eine metallische Zwischenschicht (3) und eine Kleberschicht (5) zwischen der inneren Schicht und der metallischen Zwischenschicht; und eine äußere Schicht (4) aus einem amorphen, Lösungsmittel-verklebbaren thermoplastischen Material, die die metallische Zwischenschicht (3) im Wesentlichen umgibt, und eine Kleberschicht (6) zwischen der metallischen Zwischenschicht (3) und der äußeren Schicht, wobei die innere Schicht (2) und die äußere Schicht (4) permanent mit der metallischen Zwischenschicht (3) verbunden sind.
  2. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 1, wobei die innere Schicht (2) chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenfluorid umfasst.
  3. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 1, wobei die metallische Zwischenschicht (3) Aluminium umfasst.
  4. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 1, wobei die äußere Schicht (4) chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenfluorid umfasst.
  5. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 1, wobei das mehrschichtige Verbundrohr einen Gesamtdurchmesser von 16 mm bis 100 mm hat und wobei die metallische Schicht (3) 1 bis 5% des Außendurchmessers des Rohrs bildet, wobei das Verhältnis der Dicke der äußeren Schicht (4) zur metallischen Zwischenschicht (3) im Bereich von 1 : 5 bis 5 : 1 liegt und wobei das Verhältnis der Dicke der inneren Schicht (2) zur metallischen Schicht (3) zwischen 1 : 5 und 5 : 1 liegt.
  6. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 1, wobei die innere Schicht (2) 0,6 mm dick ist, die metallische Zwischenschicht (3) 0,2 mm dick ist und die äußere Schicht (4) 0,6 mm dick ist.
  7. Mehrschichtiges Verbundrohr gemäß Anspruch 5, wobei sowohl die innere Schicht (2) als auch die äußere Schicht (4) aus chloriertem Polyvinylchlorid bestehen und die metallische Schicht (3) aus Aluminium besteht.
  8. Verfahren zur Herstellung des mehrschichtigen Verbundrohrs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend:

    (a) Extrudieren einer inneren Schicht (2) des mehrschichtigen Verbundrohrs in Form eines Leitungsrohrs aus einem amorphen, Lösungsmittel-verklebbaren thermoplastischen Material, wobei das Leitungsrohr eine äußere Oberfläche hat;

    (b) Auftragen einer Kleberschicht (5) auf die äußere Oberfläche des Leitungsrohrs;

    (c) Bilden einer metallischen Zwischenschicht (3) aus einem Metallstreifen;

    (d) Auftragen einer zweiten Kleberschicht (6) auf die äußere Oberfläche der metallischen Zwischenschicht (3); und

    (e) Extrudieren einer äußeren Schicht (4) des mehrschichtigen Verbundrohrs aus einem amorphen, Lösungsmittel-verklebbaren thermoplastischen Material auf die metallische Zwischenschicht (3).
  9. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundrohrs gemäß Anspruch 8, wobei das thermoplastische Material sowohl für das äußere (4) als auch für das innere (2) Rohr chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenfluorid umfasst.
  10. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundrohrs gemäß Anspruch 8, wobei das Material der metallischen Zwischenschicht (3) Aluminium umfasst.
  11. Fluidleitungssystem, umfassend:

    (a) das mehrschichtige Verbundrohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und

    (b) ein Rohrverbindungsstück (7), das auf einem offenen Ende des mehrschichtigen Verbundrohrs montiert und mit einem Lösungsmittelkleber verklebt ist, so dass eine auslaufdichte Dichtungsfuge an einem Ende des mehrschichtigen Verbundrohrs direkt zwischen dem mehrschichtigen Rohr und dem Rohrverbindungsstück (7) entsteht.
  12. Fluidleitungssystem, umfassend:

    (a) das mehrschichtige Verbundrohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7;

    (b) ein Einsatz (8) mit einem offenendigen zylindrischen Hohlkörper mit einem herausragenden Flansch, der sich vom Ende des offenendigen zylindrischen Hohlkörpers aus nach außen erstreckt und einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser des mehrschichtigen Verbundrohrs, so dass der Einsatz (8) in das Verbundrohr hinein passt; und

    (c) ein herkömmliches Rohrverbindungsstück (7), das zwei Enden von mehrschichtigen Verbundrohren miteinander verbindet.
  13. Fluidleitungssystem, umfassend:

    (a) das mehrschichtige Verbundrohr gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7;

    (b) ein Einsatz (8) mit einem offenendigen zylindrischen Hohlkörper mit einem herausragenden Flansch, der sich vom Ende des offenendigen zylindrischen Hohlkörpers aus nach außen erstreckt und einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser des mehrschichtigen Verbundrohrs, so dass der Einsatz (8) in das Verbundrohr hinein passt; und

    (c) ein Push-Fit-Rohrverbindungsstück.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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