СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ
METHOD OF MANUFACTURING TANK FOR HOT WATER

Область техники
Изобретение относится к способу изготовления резервуара для горячей воды.
Уровень техники
Для определенных целей, особенно для изготовления резервуаров для горячей воды, требуется применение стойких к давлению корпусов. Предпочтительно они изготавливаются из металла или из пластмассы. Способы изготовления стойких к давлению пластмассовых корпусов известны из уровня техники. Обычно в этом случае пластмассовый корпус окружен волоконным каркасом, который укрепляется смолой с применением тепла. Волоконный каркас служит при этом для стабилизации композитного формованного корпуса, служащего в качестве резервуара для горячей воды, и гарантирует, чтобы единый формованный корпус был устойчивым к давлению, например, когда он заполнен жидкостями.
Так, например, DE 10007373 C3 описывает способ изготовления сэндвич-компонентов, при котором смола сперва нагнетается в армирующую ткань, затем расплавляется, а затем затвердевает под давлением.
DE 19647922 C2 описывает в этой связи способ нагревания вискозной массы, особенно литьевой смолы, с помощью микроволновой энергии.
Применение смолы для стабилизации волокнистого композитного материала имеет, однако, ряд недостатков. Так, например, пластмассовые резервуары, укрепленные смолой, имеют, как правило, большой собственный вес. При обработке смол образуется ряд проблемных веществ, которые делают менее экологически чистыми как изготовление, так и вторичную переработку. Кроме того, часто смола трудно поддается переработке.
Раскрытие изобретения
Тем самым, задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления резервуара для горячей воды, причем этот способ устраняет проблемы, возникающие при применении смол, и одновременно является простым, экономичным и экологически чистым.
Задача решается посредством способа изготовления резервуара для горячей воды с признаками п.1 формулы изобретения. Преимущественные варианты реализации и усовершенствования изобретения, которые могут применяться по отдельности и в комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Предложенный изобретением способ содержит следующие этапы: обертывание, особенно обматывание и/или обтягивание, при необходимости предварительно сформированного пластмассового корпуса, волокнистым армирующим материалом, помещение обернутого пластмассового корпуса в опорную форму; закрытие опорной формы; установление температурного режима опорной формы так, что пластмасса расплавляется; прикладывание давления внутри пластмассового корпуса так, что расплавленная пластмасса выдавливается наружу и вместе с окружающей ее волокнистой тканью образует резервуар для горячей воды; отверждение получающегося резервуара для горячей воды, извлечение получающегося резервуара для горячей воды.
При формировании пластмассового корпуса можно выбирать среди множества различных форм. Если пластмассовый корпус требуется для бака, например для резервуара для горячей воды, то пластмассовый корпус выполняется предпочтительно цилиндрическим. В предпочтительном варианте реализации пластмассовый корпус выполнен из полипропилена, однако, могут быть выбраны и другие материалы. На следующем шаге пластмассовый корпус окружается волокнистым армирующим материалом. При этом волоконное армирование наматывается вокруг пластмассового корпуса, или над ним натягивается сеть из волокон или тому подобного. Для волоконного армирования могут использоваться также моноволокна. На следующем шаге пластмассовая форма, окруженная волокнистым армирующим материалом, помещается в опорную форму. Эта опорная форма в предпочтительном варианте реализации выполнена из стали, однако могут использоваться и другие жаростойкие и устойчивые к давлению материалы металлической или неметаллической природы. Помещение пластмассового корпуса особенно облегчается посредством того, что опорная форма состоит из двух частей, однако она может содержать и большее количество частей, а также состоять из одной части. На следующем шаге устанавливается температура опорной формы, то есть нагревается настолько, что пластмасса на своей внешней стороне начинает плавиться. Особенно преимущественным будет, если температура при этом выбрана так, что пластмасса будет мягкой, но не жидкой. Тем самым, пластмасса может проникнуть в волокна волокнистого армирующего материала, однако предотвращается то, чтобы пластмасса разжижалась и, в соответствии с действием силы тяжести, усиленно собиралась в нижней области опорной формы. Затем прикладывается давление внутри пластмассового корпуса. Это может происходить посредством подачи сжатого воздуха через подводящую трубку. При этом могут использоваться различные газы или газовые смеси, которые содержат азот, кислород, двуокись углерода или инертные газы. Прикладывание давления может происходить перед, после или одновременно с нагреванием. Особенно преимущественным будет, если это происходит одновременно. Тем самым, пластмассовый материал, размягченный от воздействия температуры, выдавливается наружу. Лежащие снаружи армирующие волокна по причине их свойств остаются стабильными и обертываются и заделываются выступающей наружу пластмассой. Вследствие снижения температуры теперь может быть достигнуто и отверждение пластмассового корпуса. Затем может быть извлечен готовый пластмассовый корпус, который представляет собой теперь композитный формованный корпус из волоконного материала и включенной в него пластмассы. Пластмассовый корпус имеет теперь чистую пластмассовую внутреннюю поверхность и армированную область во внешней стенке. Тем самым, армирующие волокна могут оптимальным образом принимать напряжение посредством пластмассовой матрицы. Другая возможность вдавить пластмассу наружу в волокна состоит в том, чтобы с помощью ротационного способа использовать центробежную силу для того, чтобы подать пластмассовый материал в армирующие волокна. При этом можно отказаться от того, чтобы прикладывать давление, однако также одновременно или последовательно могут применяться давление и центробежная сила, чтобы подать пластмассовый материал наружу в армирующие волокна. Посредством способа, предложенного настоящим изобретением, могут быть изготовлены композитные формованные корпуса, которые удерживают нагрузку от давления между 6 и 9 бар.
Благодаря способу, предложенному настоящим изобретением, по сравнению с уровнем техники достигается существенное улучшение. В отличии от обычных способов, при которых используется смола, с помощью способа, предложенного настоящим изобретением, создаются существенно более легкие пластмассовые резервуары. Поверхность резервуара для горячей воды имеет более однородную структуру чем в случае резервуара, который был армирован с помощью смолы. Это связано с тем, что в случае предложенного настоящим изобретением армирования пластмассового резервуара, посредством изменения приложенного давления или температуры можно очень целенаправленно управлять отверждением и воздействовать на него. По причине отказа от смолы при изготовлении пластмассового резервуара пластмассовый резервуар может быть без проблем вторично переработан. При этом изготовление по способу, предложенному настоящим изобретением, является более экономичным, чем это имеет место в уровне техники.
Преимущественным будет, если в предпочтительном варианте реализации в качестве волокнистого армирующего материала будет применяться материал, который содержит стекловолокно, и/или пластмассовое волокно, и/или угольное волокно, и/или натуральное волокно, и/или металлическое волокно. Эти материалы отличаются особо высокой стабильностью и хорошей обрабатываемостью.
При этом особенно преимущественным будет, если в качестве армирующего материала будет применяться материал, который содержит кремниево-карбидное волокно, и/или арамидное волокно, и/или полиаллиловое волокно, и/или полиолефиновое волокно, и/или нейлоновое волокно, и/или полиэфирное волокно.
Особенно преимущественным будет в особо предпочтительном случае применение сизали.
В предпочтительном варианте реализации в качестве волокнистого армирующего материала применяется материал, который содержит по меньшей мере одно волокно, выбранное из группы, содержащей тканые материалы, вязаные материалы, ткань, бумагу, металлическую ситовую ткань и пористые мембраны.
В особо предпочтительном варианте реализации пластмассовый корпус изготовлен из полипропилена.
Особо преимущественным при изготовлении резервуара для горячей воды будет, если при регулировании температуры опорной формы будет применяться температура от 150 до 250°C, предпочтительно от 180 до 220°C, особенно предпочтительно от 190 до 210°C и совсем особо предпочтительно 200°C. При таких выбранных температурах пластмасса мягкая, но не жидкая, и, таким образом, она может проникнуть в волокнистый армирующий материал.
Особенно преимущественным будет, если давление и/или нагревание будет приложено в течение от 60 до 180 с, предпочтительно от 90 до 150 с, особенно предпочтительно в течение 120 с.
Предложенный изобретением способ способствует экономичному, быстрому и экологически чистому изготовлению композитного формованного корпуса, который имеет высокую прочность на сжатие.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и варианты изобретения поясняются далее при помощи различных вариантов реализации, которые, однако, не ограничивают настоящее изобретение, а также со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На них схематично показано следующее.
Фиг.1 - вид пластмассового резервуара перед началом осуществления способа.
Фиг.2 - вид пластмассового резервуара, окруженного волокном.
Фиг.3 - вид пластмассового резервуара при помещении в опорную форму.
Фиг.4 - вид пластмассового резервуара при закрывании опорной формы.
Фиг.5 - вид предложенного изобретением резервуара для горячей воды после окончания осуществления способа.
Осуществление изобретения
В нижеследующем описании предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения одинаковые номера позиций означают одинаковые или схожие компоненты.
Фиг.1 показывает предварительно сформированный пластмассовый резервуар 2 перед началом осуществления способа изготовления резервуара 1 для горячей воды. Так как резервуар 2 должен быть герметичным при прикладывании давления, будет преимущественным, если пластмассовый резервуар 2 имеет только одно отверстие. Через это отверстие может подводиться сжатый воздух 5, а при последующем использовании может заполняться или забираться желаемый продукт, например вода. Пластмассовый резервуар 2 должен иметь по возможности равномерную толщину стенок. В предпочтительном варианте реализации пластмассовый резервуар 2 содержит полипропилен.
Фиг.2 показывает пластмассовый резервуар 2, окруженный волокном. Содержащий волокно армирующий материал 3 был намотан вокруг пластмассового корпуса 2. Предпочтительно для этого применяется волокно из группы, содержащей стекловолокно, пластмассовое волокно, угольное волокно, натуральное волокно или металлическое волокно.
Фиг.3 показывает пластмассовый резервуар 2, который помещается в опорную форму. Эта опорная форма 4 в предпочтительном варианте реализации выполнена из стали. Помещение пластмассового корпуса 2 в опорную форму 4 облегчается особенно посредством того, что опорная форма 4 выполнена из двух частей 4а, 4b.
Фиг.4 показывает пластмассовый резервуар 2 в опорной форме 4 после того, как она была закрыта. Теперь эта опорная форма 4 может быть нагрета настолько, что пластмасса на своей внешней стороне начинает плавиться. Особенно преимущественным будет, если температура при этом выбрана так, что пластмасса будет мягкой, но не жидкой. Тем самым, пластмасса может проникнуть в волокна волокнистого армирующего материала 3, однако предотвращается то, чтобы пластмасса разжижалась и, в соответствии с действием силы тяжести, усиленно собиралась в нижней области опорной формы 4. Затем прикладывается давление внутри пластмассового корпуса 2. Это может происходить посредством подачи сжатого воздуха 5 через подводящую трубку 6. Прикладывание давления может происходить перед, после или одновременно с нагреванием. Особенно преимущественным будет, если это происходит одновременно. Тем самым, пластмассовый материал, размягченный от воздействия температуры, выдавливается наружу. Лежащие снаружи армирующие волокна 3 по причине их свойств остаются стабильными и обволакиваются и заделываются выступающей наружу пластмассой. При этом, особо преимущественным будет, если при регулировании температуры опорной формы 4 будет достигаться температура от 150 до 250°С, предпочтительно от 180 до 220°С, особенно предпочтительно от 190 до 210°С, а давление и/или нагревание будет приложено в течение от 60 до 180 с, предпочтительно от 90 до 150 с, особенно предпочтительно в течение 120 с.
Фиг.5 показывает готовый резервуар 1 для горячей воды после окончания осуществления способа. Лежащие снаружи армирующие волокна 3 по причине их свойств остаются стабильными и обволакиваются и заделываются выступающей наружу пластмассой. На правой стороне фиг.5 изображен фрагмент резервуара для горячей воды. Видно, что волокна 3 заделаны во внешней области стенки 2 резервуара.
Предложенный изобретением способ способствует экономичному, быстрому и экологически чистому изготовлению резервуара 1 для горячей воды, который имеет высокую устойчивость к давлению.