DE102013016946A1

DE102013016946A1 - Rohr mit einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff

Info

Publication number: DE102013016946A1
Application number: DE201310016946
Authority: DE
Inventors: Volker Köstring
Original assignee: Wavin BV
Current assignee: Wavin BV
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr (2) mit einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff enthaltend zumindest ein thermoplastisches Polyolefin. Der polymere Werkstoff enhält zusätzlich wenigstens einen Wärmestabilisator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr mit einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff enthaltend zumindest ein thermoplastisches Polyolefin.
Derartige Rohre sind beispielsweise aus der PAS 1075:2009-04 bekannt. Die Norm beschreibt Rohre aus Polyethylen für alternative Verlegetechniken, die einen besonders hohen Widerstand gegen äußere Beschädigungen und Punktbelastungen relativ zu gleich geformten Rohren aus einem normalen PE-100 Material aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr mit einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Polyolefin weitergehend gegen äußere Einwirkungen auf das Rohr zu stabilisieren, als dies bisher der Fall ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der polymere Werkstoff der Außenschicht zusätzlich wenigstens einen Wärmestabilisator enthält. Das erfindungsgemäße Rohr weist dadurch eine erhöhte Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu normalem Rohren aus Polyolefinen auf. Die Außenschicht kann dabei auch die einzige Schicht des Rohres sein, so dass die Außenschicht auch gleichzeitig die Innenschicht des Rohres bildet.
Mit Vorteil enthält das thermoplastische Polyolefin im Werkstoff der Außenschicht PE-100 RC. Die Abkürzung ”RC” steht hierbei für den Ausdruck ”resistance to cracks”. PE-100 RC-Materialien haben einen um etwa Faktor 10 höheren Widerstand gegen äußere Beschädigungen und Punktbelastungen relativ zu gleich geformten Rohren aus einem normalen PE-100 Material. Zur Definition des Werkstoffes PE-100 RC wird ausdrücklich auf die PAS 1075:2009-04 genommen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Rohr eine mit der Außenschicht fest verbundene Innenschicht aus einem Werkstoff auf, der ein thermoplastisches Polyolefin enthält, aber vom Werkstoff der Außenschicht abweicht. Bevorzugt enthält der Werkstoff der Innenschicht dabei Polyethylen und ein Gleitmittel, wobei das Gleitmittel insbesondere ein Silikon ist. Alternativ oder ergänzend kann auch das Rohr innenseitig ein Gleitmittel aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der Werkstoff der Innenschicht zusätzlich einen Anteil des Werkstoffes der Außenschicht. Durch diese Ausgestaltungen wird jeweils unabhängig voneinander erreicht, dass die Eigenschaften der inneren Oberfläche des Rohres nicht von den Eigenschaften des Werkstoffes der Außenschicht des Rohres definiert werden, sondern von den Eigenschaften des Materials der Innenschicht des Rohres. Während die Außenschicht der Stabilisierungen und Widerstandsfähigkeit des Rohres gegenüber äußeren Einflüssen wie Reibungskräften, Drücken und Temperaturen dient, kann die Innenschicht gezielt an die Verwendung des Rohres angepasst werden. Durch die Verwendung von Polyethylen und einem darin enthaltenen Gleitmittel eignet sich die Innenschicht in besonderer Weise als Kabelschutzrohr, in das insbesondere ein Stromkabel, das seinerseits mit einer Kunststoffummantelung versehen ist, einziehbar ist. Während des Einziehens wird Gleitmittel in den Polyethylen der Innenschicht in Folge von Reibungskräften freigesetzt und die Reibung zwischen der Isolierung des Stromkabels und dem Rohr wird hierdurch reduziert.
Mit Vorteil weist das Rohr innenseitig angeordnete Rippen auf. Es hat sich gezeigt, dass derartige Rippen ein Gleiten eines in das Rohr hineinzuziehenden Stromkabels deutlich verbessert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis der Dicke der Innenschicht zur Dicke des Rohres insgesamt an der gleichen Position 1:20 bis 1:5 und insbesondere 1:9 bis 1:11. Im Falle des Vorhandenseins von Rippen in der Innenschicht wird die Dicke der Innenschicht definiert durch den Abstand der Rippenberge zur Außenschicht, also dem Maximalen Abstand der Innenschicht zur Außenschicht. Durch dieses Verhältnis der Dicke der Innenschicht relativ zur Dicke des Rohres insgesamt und darüber relativ zur Dicke der Außenschicht ist sichergestellt, dass einerseits die Außenschicht dick genug ist, um den äußeren auf das Rohr einwirkenden Belastungen Stand zu halten und gleichzeitig ausreichend die Eigenschaften der auf den Verwendungszweck abgestimmten Innenschicht des Rohres zur Geltung kommen.
Mit Vorteil weist das Rohr einen Außendurchmesser von mehr als 100 Millimetern auf. Derartige Rohre eignen sich im besonderen Maße zur Verwendung als Kabelschutzrohre, in die stromführende Kabel eingezogen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der PE-100 RC Werkstoff dergestalt aus der Gruppe möglicher PE-100 RC Werkstoffe ausgewählt und zudem in einem hinreichenden Anteil in dem thermoplastischen Polyolefin der Außenschicht enthalten, dass auch der Werkstoff der Außenschicht die PAS 1075:2009-04 erfüllt. Innerhalb der PE-100 RC Werkstoffe gibt es einige, die die vorgenannte Norm gerade noch erfüllen und andere, die die in dieser Norm angegebenen Mindestanforderungen bei weitem übertreffen. Falls somit ein PE-100 RC Werkstoff ausgewählt wird, der die Mindestanforderungen der Norm bei weitem erfüllt, so kann dieser PE-100 RC Werkstoff in geringerem Anteil in dem Werkstoff der Außenschicht enthalten sein, als ein PE-100 RC Werkstoff, der die Mindestanforderungen der Norm mit einem weniger großen Abstand erfüllt. Die genaue Auswahl des speziellen PE-100 RC Werkstoffes aus der Gruppe möglicher PE-100 RC Werkstoffe bedingt dabei den erforderlichen Mindestanteil dieses speziellen PE-100 RC Werkstoffes in der Außenschicht insgesamt.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmestabilisator dergestalt aus der Gruppe möglicher Wärmestabilisatoren ausgewählt und in einem so hinreichenden Anteil in dem Werkstoff der Außenschicht enthalten, dass der Werkstoff der Außenschicht auch die DIN 16833:2009-09 erfüllt. Diese Norm legt Anforderungen bezüglich der Temperaturbeständigkeit von Rohren fest.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Außenschicht und der Innenschicht eine Mittelschicht vorgesehen, die Standard PE-100 Material enthält, insbesondere ausschließlich aus diesem Material besteht. Das Rohr ist dadurch in der Mitte der Rohrwandung spannungsarm, so dass dort keine rissauslösende Stelle ist und damit die Rissbildung insgesamt reduziert werden kann. Zudem ist dadurch die Mitte der Rohrwandung aufgrund fehlenden Sauerstoffs keiner thermooxidativen Alterung ausgesetzt.
Mit Vorteil erfüllt das erfindungsgemäße Rohr und/oder der Werkstoff der Außenschicht des Rohres und/oder der Werkstoff der Innenschicht des Rohres die Anforderungen der PAS 1075:2009-04. Bevorzugt erfüllen die vorgenannten Teile des Rohres oder das Rohr selbst gleichzeitig die Anforderungen der DIN 16833:2009-09. Das Rohr vereint dadurch die Eigenschaften dieser unterschiedlichen Werkstofftypen in sich. Derartig hergestellte Rohre weisen einerseits einen sehr hohen Widerstand gegen langsames Risswachstum auf und sind erheblich widerstandsfähiger gegen äußere mechanische Beschädigungen und Punktbelastungen im Vergleich zu normalen PE 100 Rohren. Die Rohre weisen aber auch eine deutlich erhöhte Langzeitfestigkeit bei Dauertemperaturbelastungen von bis zu 50 Grad Celsius mit Spitzenbelastungen von 70 Grad Celsius auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der oder die Wärmestabilisatoren ausgewählt aus der Gruppe der Antioxidantien. Der oder die Wärmestabilisatoren können dabei ausgewählt sein aus der Gruppe der primären Antioxidantien wie Phenole und Armine, oder aus der Gruppe der sekundären Antioxidantien wie Phosphonite oder Thioester. Besonders bevorzugt sind der oder die Wärmestabilisatoren ausgewählt aus einer oder mehreren der Gruppen der Disphosphonite, Polynuklear Phenole, Phenole, Disulfide, Cinnamo Hydrazide, AO-3, organische Phosphite, 4,4'-Thiobis(6-tert-butyl-m-cresol) und/oder Butyl-hydroxy-toluol.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Rohr als Schutz für erdverlegte Stromkabel eingesetzt, die gekühlt oder ungekühlt langzeitigen Temperaturen von 40 bis 90°C ausgesetzt sind. Das erfindungsgemäße Rohr erfüllt hierzu bevorzugt die Anforderungen nach DIN 16833. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Rohr den Einsatz in alternativen Verlegemethoden wie Horizontalspülbohren, Einfräsen oder Einpflügen der Rohrleitungen ohne die zu erwartende Lebensdauer nachhaltig zu beeinflussen. Das erfindungsgemäße Rohr erfüllt hierzu bevorzugt die Anforderungen der Norm PAS 1075:2009-04. Das erfindungsgemäße Rohr kann zudem mit Vorteil als warm- bzw. heißgängige Druckleitung für Prozesswässer oder ähnliches eingesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist zudem die Verwendung eines Rohres mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale als Kabelschutzrohr zum Schutz von einem oder mehreren, im Rohr unterzubringenden, kunststoffummantelten Stromkabeln. Im Vordergrund steht hier insbesondere der Schutz von erdverlegten Höchstspannungsleitungen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie den nachfolgend beschriebenen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen; es zeigen:
1 ein erstes erfindungsgemäßes Rohr in einer Detailansicht eines Querschnittes durch das Material des Rohres und
2 ein weiteres erfindungsgemäßes Rohr in einer Detailansicht eines Querschnittes durch das Material des Rohres.
Nachfolgend werden gleichwirkende Elemente der Erfindung mit einem einheitlichen Bezugszeichen versehen, sofern dies sinnvoll erscheint. Die nachfolgend aufgeführten Merkmale können selbstverständlich auch in anderen Kombinationen als im Ausführungsbeispiel dargestellt Gegenstand der Erfindung sein.
1 und 2 zeigen jeweils erfindungsgemäße Rohre 2 mit einer Außenschicht 4 in einer Detailansicht eines Querschnittes durch das Rohr 2. In beiden Ausführungsbeispielen weist das Rohr 2 innenseitig angeordnete Rippen 6 auf.
Das erfindungsgemäße Rohr 2 gemäß 2 weist eine mit der Außenschicht 4 fest verbundene Innenschicht 8 aus einem Werkstoff auf, der vom Werkstoff der Außenschicht 4 abweicht. Das Verhältnis der Dicke d der Innenschicht 8 zur Dicke D des Rohres 2 insgesamt an der gleichen Position beträgt 1:20 bis 1:5, insbesondere 1:9 bis 1:11.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 16833:2009-09 [0011]
DIN 16833:2009-09 [0013]
DIN 16833 [0015]

Claims

Rohr (2) mit einer Außenschicht aus einem polymeren Werkstoff enthaltend zumindest ein thermoplastisches Polyolefin, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Werkstoff zusätzlich wenigstens einen Wärmestabilisator enthält.
Rohr (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyolefin im Werkstoff der Außenschicht PE-100 RC enthält.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) eine mit der Außenschicht (4) fest verbundene Innenschicht (8) aus einem Werkstoff aufweist, der ein thermoplastisches Polyolefin enthält, aber vom Werkstoff der Außenschicht (4) abweicht.
Rohr (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Werkstoff der Innenschicht (8) zumindest einen Wärmestabilisator enthält.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Innenschicht (8) Polyethylen und ein Gleitmittel enthält und/oder dass das Rohr innenseitig ein Gleitmittel aufweist.
Rohr (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Innenschicht (8) zusätzlich einen Anteil des Werkstoffes der Außenschicht (4) enthält.
Rohr (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke d der Innenschicht (8) zur Dicke D des Rohres (2) insgesamt an der gleichen Position 1:20 bis 1:5, insbesondere 1:9 bis 1:11 beträgt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr innenseitig angeordnete Rippen (6) aufweist.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) rund ist und einen Außendurchmesser von mehr als 100 mm aufweist.
Rohr (2) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Außenschicht des Rohrs und/oder das Rohr (2) insgesamt die PAS 1075:2009-04 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyolefin im Werkstoff der Außenschicht in einem ausreichenden Anteil enthalten ist, dass der Werkstoff der Außenschicht die PAS 1075:2009-04 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PE-100 RC im Werkstoff der Außenschicht dergestalt aus der Gruppe möglicher PE-100 RC ausgewählt und in einem hinreichenden Anteil in dem thermoplastischen Polyolefin des Werkstoffes der Außenschicht enthalten ist, dass der Werkstoff der Außenschicht die PAS 1075:2009-04 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr insgesamt die DIN 16833:2009-09 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmestabilisator dergestalt aus der Gruppe möglicher Wärmestabilisatoren ausgewählt und in einem hinreichenden Anteil in dem Rohr enthalten ist, dass das Rohr die DIN 16833:2009-09 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenschicht und der Innenschicht eine Mittelschicht aus einem Werkstoff vorgesehen ist, der Standard PE-100 Material enthält.
Rohr (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Außenschicht und/oder der Werkstoff der Innenschicht die PAS 1075:2009-04 und/oder die DIN 16833:2009-09 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) die PAS 1075:2009-04 und/oder die DIN 16833:2009-09 erfüllt.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Rohres durch Verschmelzen oder Verschweißen zu einer sich wie ein einschichtiges Rohr verhaltenden Rohreinheit verbunden sind.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Wärmestabilisatoren ausgewählt sind aus einer oder aus mehreren der Guppen der Antioxidantien, insbesondere der Disphosphonite, Polynuklear Phenole, Phenole, Disulfide, Cinnamo Hydrazide, AO-3, organische Phosphite, 4,4'-Thiobis(6-tert-butyl-m-cresol) und/oder Butyl-hydroxy-toluol.
Rohr (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Wärmestabilisatoren in einem Anteil von insgesamt 0,1 Gew.-% bis 30 Gew.-% im Rohr (2) enthalten sind.
Verwendung eines Rohres (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kabelschutzrohr zum Schutz von ein oder mehreren, im Rohr (2) unterzubringenden, kunststoffummantelten Stromkabeln.