本發(fā)明涉及一種用于制造復(fù)合構(gòu)件的方法，所述復(fù)合構(gòu)件具有至少一個(gè)帶有開口的內(nèi)部空心成型體，所述開口在該復(fù)合構(gòu)件中是可供使用的。此外，本發(fā)明涉及一種按照該方法制造的復(fù)合構(gòu)件的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

使用套管以用于連接熱絕緣管，所述熱絕緣管例如用于輸送冷卻介質(zhì)、例如水。所述套管由介質(zhì)穿流的內(nèi)部件構(gòu)成，通常是聚乙烯(PE)制成的空心體。該空心體除了在其用于介質(zhì)的開口上之外，在外部完全由通常是聚氨酯(PU)的熱絕緣材料包圍。該套管因此熱絕緣地避免了環(huán)境空氣使冷卻介質(zhì)升溫。在套管的表面上不允許形成冷凝水，并且此外該表面在機(jī)械上必須是耐抗的，以便增大安裝時(shí)的負(fù)荷，因此經(jīng)常使用位于熱絕緣體上的由聚乙烯制成的外殼。該套筒可以具有各種各樣的形狀。因此存在直線連接件，但也需要彎曲的形狀或T形件。在許多情況中，所述套管還具有附加的通道，所述通道向外引導(dǎo)并且必須在上側(cè)上保持敞開。所述通道用作纜線的接觸位置，在安裝時(shí)連接這些接觸位置并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)將套管端部與管端部電焊接。

制造這樣的復(fù)合構(gòu)件可以通過如下方式進(jìn)行：將內(nèi)部件引導(dǎo)到聚乙烯外殼中并且在中心定心之后利用合適的材料包覆發(fā)泡。在此問題是，因?yàn)椴荒茉陬A(yù)制的聚乙烯外殼內(nèi)部進(jìn)行定位，因此不能加工彎曲的或有分支的內(nèi)部件。因而，該方法僅可普遍用于筆直的部件，所述筆直的部件不具有用于電焊接的接觸位置。另一個(gè)缺點(diǎn)是必需提供聚乙烯外殼的必要性。這些部件必須復(fù)雜地注塑成型。此外，聚乙烯外殼的壁厚相對較大，這意味著較高的材料費(fèi)用。

在DE 10153855 A1中描述了一種方法，在該方法中，在鑄模表面在該位置上設(shè)置裝飾性漆之后，成型件僅部分地在定義的位置上利用泡沫從后面注塑，所述裝飾性漆隨后形成成品構(gòu)件的表面。該表面的功能主要是裝飾性的，并未提及特別的機(jī)械穩(wěn)定性。所使用的泡沫不具有熱絕緣的功能。

代替噴射到鑄模中的漆，也可以嵌入成型表層，該成型表層然后形成成品構(gòu)件的表面。這例如在DE 102007061643 A1中描述。該方法的缺點(diǎn)是在單獨(dú)的工作步驟中制造成型表層的必要性。此外，使用單組分聚氨酯系統(tǒng)，其必須進(jìn)行調(diào)溫以便時(shí)效硬化。

EP 1190828 A1說明一種類似的方法，但是區(qū)別在于該鑄模由多個(gè)部件組成，這借助側(cè)凹部簡化了較復(fù)雜的復(fù)合構(gòu)件的脫模。

在US 5223193 A中要求保護(hù)一種方法，在該方法中將起反應(yīng)的異氰酸鹽/多元醇混合物施加到鑄模的表面上。接下來旋轉(zhuǎn)模具，以便在表面上產(chǎn)生均勻的分布，并且在此之后利用第二聚氨酯系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)泡。在該方法中沒有處于內(nèi)部的部件被包覆發(fā)泡。

在US 5580501 A中描述第一層如何以基于聚氨酯的粉狀漆的形式施加到鑄模中。在該方法中也需要調(diào)溫以便使粉狀漆熔化并進(jìn)行反應(yīng)。未設(shè)置被包覆發(fā)泡的處于內(nèi)部的部件。

在US 2005244628 A中描述如何可以制造較軟的物體，其方式為：同樣首先將涂層施加到鑄模中并且隨后利用其它聚合物施加第二涂層。在此沒有使用硬質(zhì)泡沫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種有效的制造復(fù)合構(gòu)件的方法，所述復(fù)合構(gòu)件由預(yù)制的塑料成型件以及包圍該成型件的熱絕緣層制成，在成品復(fù)合構(gòu)件中通過所述成型件引入已調(diào)溫的液體介質(zhì)，并且該熱絕緣層具有位于其上的抗機(jī)械負(fù)荷的耐抗表面層。該表面層應(yīng)形成一個(gè)封閉的、產(chǎn)生高品質(zhì)印象的復(fù)合構(gòu)件表面。

所提出的任務(wù)是通過權(quán)利要求1的特征來解決的。

所要求保護(hù)的方法的優(yōu)點(diǎn)是多種多樣的。在較少的方法步驟中制造復(fù)雜的塑料復(fù)合構(gòu)件，所述復(fù)合構(gòu)件利用替代的方法很難或根本無法制造。由于較少的方法步驟，確保了較高的通過能力以及因此良好的生產(chǎn)率。此外，取消用于聚乙烯外殼的生產(chǎn)步驟，該生產(chǎn)步驟不再需要。因?yàn)橥鈿臃謩e僅以如下厚度施加，該厚度事實(shí)上僅需要用于最終應(yīng)用，所以這也實(shí)現(xiàn)了顯著的材料節(jié)省。優(yōu)選0.1mm至3mm的厚度明顯小于通常使用的聚乙烯外殼的3mm至6mm的厚度。復(fù)合構(gòu)件的表面的特性可以通過選擇在模具中施加的外殼層的材料來確定，同樣可以確定在外殼層與熱絕緣泡沫之間的連接。因此，通過逐步的過程，該復(fù)合體的最終特性可以有針對性地適用于個(gè)別情況。因此，例如通過選擇外殼層可以改變表面的硬度。因而，該復(fù)合體的每個(gè)部件承擔(dān)一個(gè)完全特定的功能，處于內(nèi)部的部件用于輸送已調(diào)溫的介質(zhì)，絕緣泡沫關(guān)于熱隔離具有良好的特性并且是相對堅(jiān)硬的，以便提供良好的整體穩(wěn)定性，外表層表現(xiàn)出彈性特性并且對刮痕或其它機(jī)械影響不敏感。

如已提到的，施加優(yōu)選具有在0.1mm至3mm的范圍中的厚度的外殼層。該厚度可以根據(jù)復(fù)合構(gòu)件的使用來選擇，因此該復(fù)合構(gòu)件滿足在相應(yīng)使用中的要求。該厚度尤其可以選擇小于3mm。尤其是在模具部件中通過噴射塑料來施加外殼層，這允許以所希望的厚度快速且有針對性地施加。優(yōu)選形成基于聚氨酯的外殼層。這實(shí)現(xiàn)在外殼層與熱絕緣體之間的期望的連接，所述熱絕緣體優(yōu)選為聚氨酯泡沫。外殼層在施加過程中可以在模具中單層地或多層地施加。

優(yōu)選在閉合模具之前將至少一種塑料泡沫組分引入到模具中，使得在成型件在該模具部件中定位之后，例如將用于形成聚氨酯泡沫的兩種組分注入到打開的下模具部件中。然后放置上模具部件，并且固定所述兩個(gè)模具部件。形成泡沫并且將所述泡沫與外殼層以及成型體進(jìn)行連接。替代地，首先將模具閉合并且通過至少一個(gè)為此設(shè)置在模具中的開口引入形成泡沫的物質(zhì)。

優(yōu)選所述至少一個(gè)外殼層這樣形成，或這樣選擇用于該外殼層的塑料材料，使得作為復(fù)合構(gòu)件表面的外殼層具有至少40邵氏D的硬度。進(jìn)一步可能的是，如果希望實(shí)現(xiàn)復(fù)合構(gòu)件的特定的表面特性，可以將另外的外殼層或必要時(shí)多個(gè)外殼層施加到已脫模的復(fù)合構(gòu)件上。根據(jù)EN12667標(biāo)準(zhǔn)在50℃測量時(shí)，熱絕緣塑料泡沫優(yōu)選具有小于0.040W/m*K的熱導(dǎo)率，以及根據(jù)ISO844標(biāo)準(zhǔn)尤其是具有至少100kPa的抗壓強(qiáng)度。

優(yōu)選地，所述熱絕緣塑料泡沫由異氰酸鹽/多元醇混合物形成，該混合物構(gòu)成用于在室溫時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)足夠繼續(xù)進(jìn)行硬化時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行模具開模以及復(fù)合體脫模，對此尤其是可以理解為：在模具中熱絕緣塑料泡沫的組分轉(zhuǎn)化已完成至少80％至95％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述模具部件的接觸面是窄的，使得所述模具部件僅在0.5毫米至1毫米的寬度上接觸。這得到了外殼層在所述接觸面的區(qū)域中的質(zhì)量，其可以使得在脫模后進(jìn)行去毛刺變得不必要。

包覆發(fā)泡的成型體可以具有任意的形狀，也可以成功地對彎曲的部件或T形件進(jìn)行加工。也毫無問題地可行的是，使用在任意位置上具有接片、通道或其它附加物的成型體。

按照該方法制造的復(fù)合構(gòu)件的優(yōu)選的應(yīng)用是作為用于連接熱絕緣管的套筒，所述管具有內(nèi)管、包圍內(nèi)管的熱絕緣體以及外殼。以本身已知的方式進(jìn)行使用，其方式為：將管的在連接區(qū)域中暴露的內(nèi)管引入到復(fù)合構(gòu)件或套筒的開口中并且在那里以合適的方式固定。

附圖說明

本發(fā)明的其它構(gòu)型、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用由從屬權(quán)利要求以及由借助附圖的后續(xù)說明得出。在附圖中：

圖1示出模具的其中一個(gè)模具部件的俯視圖；

圖2示出閉合的模具的端視圖；以及

圖3示出復(fù)合構(gòu)件的端視圖。

具體實(shí)施方式

借助圖1至圖3說明作為本發(fā)明示例的實(shí)施方式。在此，為了簡化附圖該成型體選擇為沒有分支的圓柱形成型體。如已提到的，按照本發(fā)明的方法但是允許制造具有復(fù)雜形狀的內(nèi)成型件的復(fù)合構(gòu)件。

圖1示出兩件式的模具6的第一模具部件7的俯視圖。兩個(gè)模具部件7和8在圖2中在閉合的狀態(tài)可見。在圖1中示出模具部件7的俯視圖，其模壁9在該示例中具有半圓柱體的形狀。連同上部的或第二模具部件得到一個(gè)圓柱體的形狀，使得如在圖3的復(fù)合構(gòu)件1的端視圖中可見那樣，脫模的復(fù)合構(gòu)件在外部是圓柱形的。在圖1中另外剖切地示出該模具的封閉部件4和5。在該示例中，所述封閉部件4和5同時(shí)用于定位成型體2，該成型體在圖1中僅用虛線示出。此外，所述封閉部件4和5在該過程期間或在包覆發(fā)泡期間也承擔(dān)關(guān)閉該成型體2的端側(cè)開口3的功能。為此目的，所述封閉部件4和5具有塞子4’或5’，所述塞子4’或5’這樣確定尺寸，使得塞子4’或5’通過成型體2的開口3伸入該成型體的內(nèi)部并且貼靠在該成型體的內(nèi)壁上，使得所述塞子泡沫密封地封閉開口3。當(dāng)該成型體2具有帶有更多開口的復(fù)雜形狀時(shí)，則可以設(shè)置相應(yīng)單獨(dú)的器件或塞子用于關(guān)閉所述開口。同樣，可以設(shè)置與模具的關(guān)閉單獨(dú)作用的其它器件用于使成型體2在模具中定位。該模具也可以由多于兩個(gè)模具部件構(gòu)成。封閉部件4和5可以以任意已知的方式固定在模具部件上。在圖1中，在封閉部件5中示出，該封閉部件能夠利用凸緣5”固定在模具部件上，該凸緣嵌接到模具部件中相應(yīng)的槽中。

在成型體2和封閉部件4、5定位之前將外殼層11施加到模具部件的模壁9上，其中，這尤其是在整個(gè)模壁上進(jìn)行，使得該模壁完全由外殼層11遮蓋。為了更好地描述，在圖2和圖3中部分地用粗線繪制地突顯出該外殼層，其中，該外殼層11在圖2中在封閉部件5后面位于該模具的內(nèi)部并且實(shí)際上是不可見的。外殼層優(yōu)選通過噴涂被施加到每個(gè)模具部件7和8的內(nèi)壁9上。另外，外殼層優(yōu)選是基于聚氨酯的塑料。已施加的外殼層的厚度與成品復(fù)合構(gòu)件的應(yīng)用以及用于構(gòu)成外殼層所使用的塑料的特性輪廓有關(guān)。厚度優(yōu)選為0.1mm至3mm。已施加的層應(yīng)該與接下來使用的泡沫在化學(xué)上盡可能是相容的。原因是由此可以在兩種組分之間存在良好的附著。因?yàn)閮?yōu)選對于熱絕緣的塑料泡沫使用基于聚氨酯的硬質(zhì)泡沫材料，所以聚氨酯系統(tǒng)對于外殼層也是有利的。對于成品復(fù)合構(gòu)件的應(yīng)用來說，表面的機(jī)械負(fù)荷能力是決定性的標(biāo)準(zhǔn)。外殼層的硬度必須具有優(yōu)選為40邵氏D的最低值。克服其它環(huán)境影響(如化學(xué)試劑或紫外線輻射)的穩(wěn)定性可以同樣適用。

外殼層可以在施加到模壁9上之后在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間上變干或可以等待外殼層的反應(yīng)時(shí)間。在將外殼層11施加到模壁9上之前必要時(shí)可以將分離層施加到模壁9上，該分離層使之后的脫模變得容易。

在將外殼層施加到模具部件7、8的模壁9上之后，將成型體2在模具部件7中定位。這可以按所述的方式利用封閉部件4和5或利用其它器件實(shí)現(xiàn)。如果使用其它器件進(jìn)行定位，則開口的封閉利用同樣其它器件、尤其是單獨(dú)的塞子實(shí)現(xiàn)。成型體2優(yōu)選定位在模具6中央，使得在成品復(fù)合構(gòu)件中絕緣泡沫層的厚度是均勻的。隨后，將形成泡沫的材料引入到模具中。這在打開的模具中可以通過注入到下模具部件中實(shí)現(xiàn)，上模具部件放置在該下模具部件上并且使兩個(gè)模具部件固定，以便在泡沫形成以及硬化期間形成閉合的模具。

所述模具優(yōu)選這樣設(shè)計(jì)，使得兩個(gè)模具部件7和8的相應(yīng)的接觸面7’或8’分別具有在0.5毫米至1毫米范圍中的寬度B，如這在圖1中對于接觸面7’示出的那樣，使得兩個(gè)模具部件僅沿相應(yīng)窄的接觸面接觸。已被證明的是：該構(gòu)型對于在相接觸的模具部件的區(qū)域中的復(fù)合體表面特性是有利的，或者說由此實(shí)際上在復(fù)合體上在模具部件彼此貼靠的部位上不產(chǎn)生毛刺。

形成熱絕緣塑料泡沫的發(fā)泡材料優(yōu)選是雙組分系統(tǒng)，由異氰酸酯組分以及多元醇組分構(gòu)成，該系統(tǒng)在填入到模具中之后立即反應(yīng)，并且形成隨后包圍(除其保持敞開的開口之外)處于內(nèi)部的成型體的泡沫。為了使該泡沫具有足夠的絕緣特性，該泡沫優(yōu)選是閉孔的并且在50℃測量時(shí)根據(jù)EN12667具有小于0.040W/m*K的熱導(dǎo)率。

塑料泡沫在發(fā)泡時(shí)與外殼層以及尤其時(shí)優(yōu)選也與成型體連接。如之前說明的，為此對于外殼層和熱絕緣泡沫使用相容的物質(zhì)，并且優(yōu)選是基于聚氨酯的外殼層和聚氨酯硬質(zhì)泡沫。在泡沫層足夠硬化之后打開模具并且將成品復(fù)合構(gòu)件脫模?！白銐蛴不庇绕涫强梢岳斫鉃椋耗＞咧械臒峤^緣塑料泡沫的組分的轉(zhuǎn)化已實(shí)現(xiàn)至少80％至95％。

可以進(jìn)行機(jī)械再加工、例如去毛刺。此外可能的是，將另外的層施加到外殼層上，以便進(jìn)一步改變復(fù)合構(gòu)件的表面。

包覆發(fā)泡的成型體可以具有任意的形狀，也可以成功地對彎曲的部件或T形件進(jìn)行加工。也毫無問題地可行的是，使用在任意位置上具有接片、通道或其它附加物的成型體。

圖3示出按照該方法制造的復(fù)合構(gòu)件的端視圖，所述復(fù)合構(gòu)件具有帶有開口3或在該示例中帶有位于圓柱形成型體2的縱軸線中的開口3的內(nèi)部的成型件2。該成型體2由熱絕緣塑料泡沫12包圍。外殼層11位于泡沫體外側(cè)，該外殼層賦予復(fù)合構(gòu)件1的表面所希望的表面特性。這樣制造的復(fù)合構(gòu)件1優(yōu)選是套筒或類似的構(gòu)件，所述構(gòu)件設(shè)置用于連接隔熱的管。這樣的管具有引導(dǎo)冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)的內(nèi)管、圍繞該內(nèi)管的熱絕緣體(尤其是聚氨酯硬質(zhì)泡沫絕緣體)以及外殼。在使用復(fù)合構(gòu)件1來連接這些管時(shí)，在其連接區(qū)域中其內(nèi)管通過外殼以及熱絕緣體的脫模以及暴露的內(nèi)管插入到復(fù)合構(gòu)件1中或套筒中，并且在那里以已知的方式流體密封地固定。

在本申請中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，同時(shí)要清楚地指出的是，本發(fā)明并不限制于所述實(shí)施方式并且也可以以其它方式在后面的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)實(shí)施。