CH656345A5 - Verfahren und vorrichtung zum ummanteln von stahlrohren mit thermoplastischem kunststoff. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ummanteln von Stahlrohren mit Polyäthylen bei dem auf das vorgewärmte Stahlrohr eine die Haftung mit der Rohroberfläche bewirkende Folie und auf diese eine Mantelfolie aufgebracht werden, wobei beide Folien unmittelbar vor ihrem Aufbringen in schlauchförmiger Form oder als flache, zum Umwik-keln dienende Streifen gleichzeitig extrudiert werden und wobei der für das Extrudieren verwendete Extruderkopf auf eine Betriebstemperatur von etwa 170 °C erhitzt wird.
Gemäss der österreichischen Patentschrift 24 30 39 ist es bekannt, Stahlrohre mit Polyäthylen in der Weise zu ummanteln, dass auf die gereinigte und auf etwa 100 °C erwärmte Rohroberfläche zunächst ein aus hauptsächlich Po-lyisobutylen bestehender und auf etwa 150 °C erwärmter Schmelzkleber aufgetragen wird, auf welchen dann eine als Korrosionsschutz dienende, auf 200 °C vorgewärmte Hartpolyäthylenschicht aufgebracht wird, die ihrerseits mit dem gleichen Schmelzkleber und schliesslich mit einer dem mechanischen Schutz dienenden, auf etwa 120 °C erwärmten Weichpolyäthylenschicht überzogen wird.
Ferner zählt es zum Stand der Technik, Stahlrohre in der Weise zu ummanteln, dass gleichzeitig mit einem Extruderkopf, der zwei Breitschlitzdüsen aufweist, ein flacher Polyäthylenstreifen und ein thermoplastischer Klebstoffstreifen extrudiert werden, die gemeinsam um das erwärmte Stahlrohr schraubenlinienförmig gewickelt werden (DE-PS 17 71 764).
Bekannt ist es auch, den die Ummantelung bildenden Kunststoff in Form nahtloser Schläuche durch koaxiales Extrudieren unter Verwendung eines Ringkanal-Extruderkopfes auf die Stahlrohre aufzubringen, wobei als Haftungsmittel für die Verbindung mit der Rohroberfläche ein Äthy-lencopolymerisat verwendet wird (z.B. DE-PS 25 19 046). Ein für dieses Verfahren geeigneter Extruderkopf ist beispielsweise in der DE-PS 19 57 078 beschrieben. Das Merkblatt der Firma BASF «Lupolen A 2910 MX» vom 4.74 behandelt ein für die Beschichtung als Haftungsmittel dienendes Äthylencopolymerisat. Den bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass die zu ummantelnden Stahlrohre vor dem Aufbringen des thermoplastischen Kunststoffes auf eine Temperatur zwischen etwa 120 °C und 220 °C vorgewärmt werden. In dem BASF-Merkblatt wird diese Temperatur auf höchstens 220 °C beschränkt, um eine Zersetzung des Äthy-lencopolymerisates zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine hierfür zweckmässige Vorrichtung zu schaffen, mit welchen die Wirksamkeit der bekannten Haftungsmittel und damit die Schälfestigkeit der Ummantelung verbessert wird oder womit für manche Anwendungsfalle auf die Verwendung eines speziellen Haftklebers verzichtet werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche.
Durch das Einwirken eines reaktiven Luft/Ozon-Gemi-sches auf die als Haftvermittler dienende innere Kunststofffolie, die als Schlauch oder als Wickelstreifen extrudiert werden kann, bilden sich Carboxylgruppen in dem Polyäthylen, oder diese werden dadurch bei Verwendung einer aus Äthylencopolymerisat bestehenden Haftkleberfolie verstärkt aktiviert, so dass die Haftung der Ummantelung mit der Rohroberfläche erheblich verbessert wird. Ferner ermöglicht diese Verfahrensweise eine Absenkung der Rohrtemperatur, womit der Aufwand bei der Kühlung des Extruderkopfes vermindert und ein grösserer Durchsatz bei vorgegebener Kühlstrecke für das ummantelte Rohr erzielt werden kann. Bei weniger extremen Ansprüchen an das Haftungsvermögen der Ummantelung kann auf die Verwendung eines teueren aus Copolymerisat bestehenden Haftklebers vollständig verzichtet und stattdessen billigere Polyäthylentypen mit höherem Schmelzindex verwendet werden.
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Vorrichtungsbeispiele der Erfindung für die Ummantelung mit schlauchförmigen Folien sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch den Extruder mit einer Kühleinrichtung.
Figur 2 eine andere Ausbildung der Kühleinrichtung,
und
Figur 3 eine kombinierte Kühl- und Gaszuführungseinrichtung.
Der für das Extrudieren von zwei schlauchförmigen Folien verwendete Extrudierkopf ist gemäss der DE-PS 19 57 078 an sich bekannt und besteht aus drei Gehäuseringen.
Hierbei ist ein erster Gehäusering 1 mit einem Dorn 2 einteilig ausgebildet. In Arbeitsrichtung gesehen schliesst sich an den Gehäusering 1 axial ein Zwischenring 3 an, der mit dem sich konisch veijüngenden Endabschnitt 4 des Dor-nes 2 einen Ringspalt 5 für den inneren Polyäthylenschlauch bildet. Ferner ist zwischen dem Zwischenring 3 und dem Ringkanal 6 ein Stauring 7 ortsfest und auswechselbar angeordnet. Während der Gehäusering 1 zum Auftragen des aus dem Ringspalt 5 austretenden inneren Polyäthylenschlauches auf das zu ummantelnde Rohr 30 dient und zu diesem Zweck an die Zuführung 8 angeschlossen ist, ist für das Aufbringen des äusseren Polyäthylenschlauches ein zweiter Gehäusering 9 angeordnet, der in ähnlicher Weise wie der Gehäusering 1 ausgebildet und mit der von diesem abgewandten Seite des Zwischenringes 3 eng verbunden ist. Der Ringspalt 5 mündet unmittelbar vor der Ringöffnung eines zweiten Ringspaltes 10, welcher durch die abgeschrägte Aussen-fläche des Zwischenringes 3 und durch die zu dieser parallelen Innenfläche des Gehäuseringes 9 gebildet ist. Der Ringspalt 10 steht in Verbindung mit einem Ringkanal 11, der an eine Polyäthylenzuführung 12 angeschlossen ist und dessen
Querschnitt wie beim Gehäusering 1 mittels eines Stauringes 13 verändert werden kann. Der Gehäusering 1, der Zwischenring 3 und der Gehäusering 9 sind miteinander durch Schrauben 14 verbunden.
5 Die Beheizung des Extruderkopfes auf die Betriebstemperatur erfolgt mit den regelbaren Heizelementen 15.
Für das Konstanthalten der Betriebstemperatur bzw. zur Vermeidung der zusätzlichen Aufheizung des Extruderkopfes durch das auf 300 °C vorgewärmte Stahlrohr dient zum Zuführen eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels ein in den Rohrdurchtrittskanal 16 des ersten Gehäuseringes 1 eingeschobener Stahlzylinder 17, dessen Aussenfläche gem. Figur 1 im Bereich der Rohreintrittsseite 18 eng an der Innenfläche des Dornes 2 anliegt und im Bereich der Rohraustrittsseite 19 einen Ringspalt 20 mit der Dorninnenfläche bildet. Er weist ferner im rohreintrittsseitigem Teil seiner Wandung zwei Längsbohrungen 21 und 22 auf, die einerseits jeweils in einem radialen, mit dem Ringspalt 20 in Verbindung stehenden Ringkanal 23 münden und von denen andererseits 20 die Bohrung 21 an eine Kühlmittelzuleitung 24 und die Bohrung 22 an eine Kühlmittelableitung 25 angeschlossen sind. Der Ringspalt 20 ist am stirnseitigen Austrittsende des Extruderkopfes mit einem Dichtungsring 26 verschlossen.
25 Gemäss Figur 2 ist der Kühlmittelkanal 23 wendeiförmig ausgebildet. Das bringt den Vorteil mit sich, dass eine ausreichend grosse Kühlfläche bei mechanisch stabiler Ausführung erreicht wird.
Bei der in Figur 3 dargestellten Kombination mit der Zu-30 führung des reaktiven Gases ist der wendeiförmig ausgebildete Ringkanal 27 an eine Zuführungsleitung 28 angeschlossen, die in den Austrittsöffnungen 29 mündet, aus denen das Gasgemisch in den Zwischenraum zwischen der inneren Folie und der Rohroberfläche gelangt.
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3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Erzeugen einer aus Polyäthylen bestehenden Ummantelung von Stahlrohren, bei dem auf das vorgewärmte Stahlrohr eine die Haftung mit der Rohroberfläche bewirkende Folie und auf diese eine Mantelfolie aufgebracht werden, wobei beide Folien unmittelbar vor ihrem Aufbringen in schlauchförmiger Form oder als flache, zum Umwickeln dienende Streifen gleichzeitig extrudiert werden, und wobei der für das Extrudieren verwendete Extruderkopf auf eine Betriebstemperatur von etwa 170 °C erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Extrudierens in den Zwischenraum zwischen der Rohroberfläche und der inneren Folie Luft zugeführt wird, der Ozon zugesetzt ist, welche mit der inneren Folie unter Bildung von haftungsvermit-telnden Carboxylgruppen reagiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Mantelfolie ein Polyäthylen mit einem Schmelzindex auf 190 °C von 12,16 = 0,4 bis 0,6 g/10 min und für die Innenfolie ein Polyäthylen mit einem etwa 10-fach höheren Schmelzindex auf 190 °C von 12,16 = 5bis8g/10min extrudiert und auf die auf eine Temperatur von etwa 300 °C erhitzten Rohre aufgebracht werden, wobei der Extruderkopf durch Zuführen eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels, z.B. Luft oder Öl, auf Betriebstemperatur gehalten wird.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 für das Ummanteln der Stahlrohre mit schlauchförmigen Folien unter Verwendung eines Extruderkopfes, welcher zwei Ringkanäle aufweist, von denen der erste zum Extrudieren der inneren Folie und der zweite zum Extrudieren der äusseren Mantelfolie dient, und die je in einer das zu ummantelnde Rohr konzentrisch umgebenden Ringöffnung münden, wobei beide Ringöffnungen in einer gemeinsamen Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rohrdurchtrittskanal (16) des Extruderkopfes ein das zu ummantelnde Stahlrohr (30) konzentrisch umgebender Stahlzylinder (17) angeordnet ist, in dessen Wand ein Kanal (27) für die Zuführung des reaktiven Gases, eingearbeitet ist, der an der Rohraustrittsseite (19) in Gasaustrittsöffnungen (29) mündet, die auf die Rohroberfläche und/oder in den Zwischenraum zwischen der Rohroberfläche und der inneren Folie (32) gerichtet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand des Stahlzylinders (17) für die Zu- und Abführung des Kühlmittels Längsbohrungen (21,22) angeordnet sind, die in einem Ringkanal (23) enden und von denen die eine Bohrung (21) an eine Kühlmittelzuleitung (24) und die andere Bohrung (22) an eine Kühlmittelableitung (25) angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des Stahlzylinders (17) im Bereich der Rohreintrittsseite (18) auf einem Teil seiner Länge eng an der Innenfläche des Extruderkopfes anliegt und im Bereich der Rohraustrittsseite (19) mit der Extruderkopf-Innenfläche einen Ringspalt (20) bildet, in welchen der Ringkanal (23) mündet.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlzylinder (17) über seine ganze Länge eng an der Innenfläche des Extruderkopfes anliegt, und dass der Ringkanal (23) innerhalb der Zylinderwand wendeiförmig ausgebildet ist.
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