DD276585A3 - Verfahren zur erzeugung duenner plastbeschichtungen in metallrohren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Innenbeschichten von Metallrohren mit Plast, speziell auf die Erzeugung duenner, dichter, fest haftender und gegen die Entstehung von Spannungsrissen bestaendiger Innenbeschichtungen mittel Polyethylencompounds. Das Innenbeschichten erfolgt nach einem Plastaufschmelzverafhren, wobei pulverfoermiges Beschichtungsmaterial aufgefrittete Schicht anschliessend glattgeschmolzen wird. In die vorbereiteten Stahlrohre wird als Beschichtungswerkstoff ein Polyethylencompound eingebracht, der waehrend des gesamten Beschichtungsprozesses einen Schmelzindex von mindestens 0,85 g/10 min (190C/21,6 N) besitzt und der ein oder mehrere Antioxydantien mit einem Molekulargewicht groesser 1 000 g/Mol in Konzentrationen von 0,05 bis 0,3% enthaelt. Ausserdem ist fuer das Auffritten und Glattschmelzen ein Temperatur-Zeit-Regime bezogen auf die Temperatur der Rohrinnenflaeche zwischen 210C und der Zersetzungstemperatur des Polyethylencompounds gemaess einem Flaechenintegral von 350 bis 450 Kmin einzuhalten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich ouf das Innenbeschichten von Metailrohren mit Thermoplasten nach einem Pulveraufschmelzverfahren, wobei die mit dem pulverföi rnigen Beschichiungsmaterial gefüllton Metallrohre zum Aufschmelzen in waagerechter Lage um ihre Achse drehend in Langs- odor Querrichtung durch eine Erwärmungsoinrichtung transportiert werden. Mit Hilfe der Erfindung können vor allem dünne, fest haftende, kompakte, gegen Spannungsrisse beständige und dichte Innenbeschichtungen hergestellt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Pulverboschichtungsverfahren zur Rohrinnenbeschichtung unterscheiden sich hauptsächlich durch die Reihenfolge von Erwärmungs- und Pulveizuführungsprozeß, durch die Alt der Rohrorwärmung, der Art und Weise der Pulverzufuhrung und der Schichtdickenbegrenzung, durch die Art und Weise der Relativbewegung zwischen Substrat und Wärmequelle sowie die eingesetzten Beschichlungswerkstoffo. Die gebräuchlichsten Erwärmungsverfahren sind die Ofen- und Induktionserwärmung, wobei die Induktionserwärmung bevorzugt eingesetzt wird, wenn sich der Beschichtungswerkstoff bereits im Rohr befindet oder parallel zum Warmeeintiag zugeführt wird. Gegenüber der langsameren und gleichmäßigeren Ofenarwärmung ergibt sich bei der schnellen Induktionserwärmung infolge des Skin-Effektes immer ein Temperaturgefälle zwischen Rohraußen- und Rohrinnentemperatur, dessen Größe durrh die Wanddicko bestimmt wird.

Bei der Erzeugung der für den Korrosionsschutz erforderlichen Schichten größer 0,5 mm werden bei den meisten Vorfahren zwei Wärmebehandlungen, das Auffritten und das Glattschmelicn unmittelbar nacheinander realisiert, gegebenenfalls erfolgt dazwischen noch eine Kühlung. In den ODPS 118576, DDPS 229267, DD-PS 146558 und DDPS 146398 sind derartige Verfahren zur kontinuierlichen Plastinnenbeschichtung von Metallrohren nach dem Pulveraufschmelzverfahron beschrieben. In der ersten Phase des Beschichtungsprozesses, beim Auffritten, wird hauptsächlich die Haftung der Beschichtung auf der Metalloberflache gesichert. Dnbei müssen kurzzeitig an der Rohrinnonseito beim Pulverkontakt in Gegenwart von Luftsauers^off Temperaturen von mindestens 250 C erreicht werden. In der zweiten Phuso, beim Glattschmulzen, wird wesentlich die Dichtheit der Beschichtung beeinflußt.

Da eine Pulvorschüttung in etwa ⁷h des Volumens aus Luft besteht, muß diese beim Beschichtungs- und Erwarmungsvorgang einschließlich entstehender gasförmiger Zersetzungsprodukte aus der sich verflüssigenden Thermoplastschicht verdrängt werden. Bei hochwertigen spannungsrißbeständigen Werkstoffen gelingt das nur unvollständig und äußert sich durch das Verbinibon kleiner in die Schicht eingelagerter Gasbläschen, deren Durchmesser eine Größenordnung bis zu 0,5mm erreichen kann.

Hei Schichtdicken, insbesondere kleiner 1 mm, können sich durch örtliche Anhäufung von Gaseinschlüssen Schwachstellen in der Schicht bilden, oder es kommt 'loini späteren Aufplatzen zu kraterförmigen Vertiefungen, die nicht mehr verlaufen und Undichthaiton darstellen. Da'i-jich werden dio Eigenschaften der plastinncnbeschichteten Rohre in bestimmtem Umfang und somit die Lebensdauer dieser Rohre unter Einsatzbodingungen negativ beeinflußt.

Dieser Mangel tritt bei allen bekannton Beschichtungsverfahren, insbesondere im kritischen Schichtc'ickenberoich kleiner 1,0mm, und beim Einsatz bekannter Boschichtungswerkstoffo mit einem Schmolzindox kleiner 5g/10min (190 C/21.6N), auf.

ZIoI der Erfindung

Das Ziel dtif Lifindung besteht in dor Erhöhung dor Lebensdauer und dos Gutorohrausbringens plastinncnbeschichtotor Motallrohio durch Er/mmuno dünner, fest haftender, kompakter, gegen die Entstellung von Spannungsrissen beständiger und dichter Inniinhoschichtungen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das an sich bekannte Vertahren zur Herstellung plastinnenbeschicliieter Metallrohre nach dem Prinzip dos Pulveraufschmelzens, bei welchem die nvt dem Beschichtungspulver dosiert und Ober die Rohrlange gleichmäßig verteilt gefüllten Metallrohre in waagerechter Lage ι m ihre Längsachse drehend nacheinander zum Auffritten des Beschichiungsmjterials und ohne Drehung zum Glattschmelzen der aufgefritteten Schicht erwärmt werden, so zu verändern bzw. weiterzuentwickeln, daß insbesondere bei dünnen und gegen Spannungsrisse beständigen Innenbeschichtungen keine Undichtheiten erstehen und gleichzeitig eine gute Haftung der Innenbeschichtung über diu gesamte Länge der Metallrohre gewährleistet wird.

Erfindfngsgemäß wird die Autgabe gelöst durch das Einbringen eines Polyethylencompounds in Pulverform als Beschichtungswerkstoff, der während des gesamten Beschichtungsprozesses einen Schmelzindex von mindestens 0,85g/10min (190C21.6N) besitzt. Dieser Beschichtungswerkstoff auf Basis einer Polyethylengrundtype enthält ein oder mehrere Antioxydantien mit einem Molokulargewicht größer 1 OOOg/Mol in Konzentrationen ^on 0,05 bis 0,3%.

Für das A'jffritten des Beschichtungspulvers und das Glattschmelzen der aufgefrittoten Schicht ist ein Temperatur-Zeit-Regime bezogen auf die Tem) eratur der Rohrinnenfläche zwischen 210 C und der Zersetzungstemperatur des Polyethylencompounds gemäß einem Rächonintegral von 350 bis 450K · min einzuhalten.

Bei Einhaltung dieser Verfahrensbedingungen wird gewährleistet, daß durch das Zusammenwirken struktureller und thermischer Effekte ein für die Erzeugung der gewünschten dünnen, kompakten, fest haftenden und gegen Spannungsrisse beständigen Innenbeschirhtungen ohne Undichtheiten erforderliches druckloses Fließverh.ilton des Beschichtungswerkstotfcs während des gesamten Beschichtu ngsprozesses, d.h. während des Auf fr itteos und während des Glattschmelzens herbeigeführt

Ausfühiungsbeispiel

Die Erfindung wird am Beispiel der Herstellung von mit einem l'olyethylencompound innßnboschichteten Stahlrohren mit einet PE-Schichtdicke '-- 1 mm näher erläutert. In das voi bereitete Stihlrohr wird eine vorbestimmte Pulvermonge eingebracht und gleichmäßig über die Länge vorteilt.

Das Bdschichtungsmatcrial besteht aus einer FE-Grundtypo und maximal 12% Zusatzstoffen, die das drucMose Fließverhnlion der PolymcrSiChmeltc negativ beeinflussen. Der PE-Grundtype werden dabei uinr> clastkomponente, vorzugsweise 10% Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von größer 10000OgZMoI und ein oder mehrere Antioxidantien mit einem Molekulargewicht größer 1000g/Mol in einer Konzentration von 0,05% bis 0,3%, vorzugsweise 0,1 % dos sterisch gehinderten Phenols Pontaerythrityltetrakis - |3-(3,5-ditert butyl-4hydroxyphenyi) iropionatl, beigemischt. Dieser Beschichtungswerkstoff besitzt während des gesamten Beschichtungsprozesses einen !ichmelzindox von mindestens 0,85g/10min (190 C/21.GN). Die ml diesem Pulver gefüllten Stahlrohre ilurchlaufon im Liingsuansport zum Auftritten dos Boschichtungsmaterials eine induktive Erwarmungseinheit, wobei sie um ihre Achse drehen. Nach einem kurzzeitigen Abkühlen an der Luft durchlaufen die Rohre zum Zwecke des Durch- bzw. Glattschmolzöns eine zweiie induktive Erwärmungseinhoit. Beim Durchlaufen der beiden induktiven Eiwarmungseinheiten muß das Tcmperatur-Zeit-Regime so gewählt werden, daß die Rohrinnentemperatur beim Auftritten und beim Glattsc imolzon zwischen 210 C und der Zorsetzungstemporatur dos Polyothylencompounds gemäß einnm Flächenintegral von 350 bis 450K min, vorzugsweise 400K · min, liegt und daß während des gesamten Boschichtungsprozussos der Beschichtungswerkstoff einan Schmelzindex von mindestens 0,85g/10min (190 C21.6N) aufweist.

Im Ergebnis entsteht ein mi'. ?ini>m Polyethylencompound mit dünner Schichtdirke innenbeschichtotos Stahlrohr, welches eine fest haftende, kompakte, gegen die Entstehung von Spannungsrissen beständige und dichte Innenbeschichtung besitzt. Gegenüber dum durch dio Erfindung weiterentwickelten Beschichtungsverfahren wurden insbesondere bei dünnen lnni!nbcschi^rhii!iigen die Lebensdauer und das Güterohrausbringen merklich erhöht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Erzeugung dünner Plastbeschichtungen in Metallrohren, die fest haftend, kompakt, gegen die Entstehung von Spannungsrissen beständig und dicht sind, wobei ein Polyethylencompound in Pulverform jeweMs in das Metallrohr eingebracht, auf die Rohrinnenwand aufgefrittet und anschließend die aufgefrittete Schicht glattgeschmolzen wird, gekennzeichnet durch das Einbringen eines Polyethylencompounds als Beschichtungswerkstoff, welcher während des gesamten Beschichtungsprozesses einen Schmeizinuexvon mindestens 0,85g/10min (190°C/21,6 N) besitzt und der ein oder mehrere Antioxydantien mit einem Molekulargewicht größer 1 OOOg/Mol in Konzentrationen von 0,05 bis 0,3% enthält, und durch ein Temperatur-Zeit-Regime bezogen auf die Temperatur der Rohrinnenfläche für das Auffritten und das Glattschmelzen zwischen 210⁰C und der Zerseizungstemperatur des Polyethylencompounds gemäß einem Flächenintegral von 350 bis 450 K · min.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Einbringen eines Polyethylencompoundcmit einem Antioxydans auf Basis eines sterisch gehinderten Phenols.