DE10251512A1

DE10251512A1 - Flexibler Schlauch für Verbindungsschläuche, insbesondere im Sanitärbereich

Info

Publication number: DE10251512A1
Application number: DE10251512A
Authority: DE
Inventors: Frank Hoeppner
Original assignee: Individual
Current assignee: Hoeppner Frank 40489 Duesseldorf De
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-05-19

Abstract

Die Erfindung geht von einem flexiblen Schlauch für Verbindungsschläuche, insbesondere im Sanitärbereich zum Transport von Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einer Schicht, aus. Um unter Beibehaltung einer ausreichend hohen Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie Flexibilität einen Schlauch zu schaffen, der die Anforderungen an den Einsatz für die Trinkwasser-Hausinstallation erfüllt und einer Biofilmbildung vorbeugt, ist vorgesehen, daß die Schicht durch Extrudieren einer oder mehrerer Verbindungen auf Polyethylenbasis mit einer niedrigen Dichte im Bereich von 0,800-0,920 g/cm·3· und einem Schmelzindex von 0,3-4 g/10 min gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Schlauch für Verbindungsschläuche, insbesondere im Sanitärbereich zum Transport von Flüssigkeiten bestehend aus mindestens einer Schicht.
Bekannte Schläuche der vorstehenden Art werden bspw. als Panzerschläuche bei der Hausinstallation verwendet. Dabei handelt es sich um Schlauchleitungen bis zu 1,50 m Länge für den Anschluß von Sanitärarmaturen, die aus einem elastomeren Schlauch mit einer flexiblen Edelstahlummantelung bestehen, wobei diese zur Erzeugung der Druckbeständigkeit dient.
In der Vergangenheit hat die Verwendung derartiger Schlauchleitungen in der Trinkwasser-Hausinstallation stark zugenommen. Die Schlauchleitungen werden dabei insbesondere für den Anschluß von Sanitärarmaturen und Apparaten innerhalb der Trinkwasser-Hausinstallation, für unzugängliche Installationen und als Brauseschläuche für Sanitärarmaturen verwendet, wobei bei der Verwendung als Brauseschlauch diese im geschlossenen Zustand der Sanitärarmatur drucklos sind, so daß der Einsatz einer Metallummantelung nicht erforderlich ist.
Die Schlauchleitungen werden ferner für den Anschluß von Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen etc. verwendet. Dort gehören sie zwar nicht zur Trinkwasser-Hauptinstallation, sie transportieren aber Trinkwasser, dessen Qualität nicht beeinträchtigt werden darf.
Die bekannten Schlauchleitungen weisen jedoch eben den Nachteil auf, daß sie dazu neigen, die mikrobiologische Trinkwasserqualität zu beeinträchtigen. Häufig sind übermäßig aufgewachsene Biofilme feststellbar. Die Ursache dafür liegt in der Rezeptur der elastomeren Schlauchmaterialien. Hierbei ist vor allem an Paraffine (Weichmacher) und mikrokristalline Wachse (Ozonschutzwachse) zu denken, die mikrobiell gut abbaubar sind.
Bedingt durch verschiedene physiologische und ökologische Ursachen können potentiell pathogene Mikroorganismen in Biofilmen überleben und sich dort sogar vermehren. Dies betrifft insbesondere Vertreter der Pseudomonaden, Legionellen, Amöben, atypische Mykobakterien und Aeromonaden, die nur durch gezielte Untersuchungen erkannt werden können. Es handelt sich aber vor allem um solche Krankheitserreger, die im Trinkwasser bereits vorkommen, aber nur in sehr geringen, unbedenklichen Konzentrationen zu keinen gesundheitlichen Problemen führen.
Aber auch Krankheitserreger fäkalen Ursprungs können sich in solchen Biofilmen etablieren, wenn sie einmal, bspw. durch Störungen der Aufbereitung oder Chlorung oder Kontamination des Trinkwassers im Verteilungsnetz durch Rohrbrüche etc. in die Leitungen gelangt sind. Aus dem Biofilm können dann Bakterien wieder an das Trinkwasser abgegeben werden, so daß eine Gesundheitsgefährdung nicht auszuschließen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung einer ausreichend hohen Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie Flexibilität einen Schlauch zu schaffen, der die Anforderungen an den Einsatz für die Trinkwasser-Hausinstallation erfüllt und einer Biofilmbildung vorbeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schicht durch Extrudieren einer oder mehrerer Verbindungen auf Polyethylenbasis mit einer niedrigen Dichte im Bereich von 0,800-0,920 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3-4 g/10 min. gebildet ist. Dabei bezieht sich die Dichte auf eine Messung nach ISO 1183 und der Schmelzindex auf eine Messung nach ISO 1133, 190°C/2,16 kg.
Der erfindungsgemäße Schlauch kann sowohl aus einer einzigen als auch aus mehreren Schichten bestehen. Er zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß er inhärent flexibel ist, wobei die Flexibilität mit sinkender Dichte stetig zunimmt. Dabei liefert der erfindungsgemäß gewählte Bereich der Dichte eine optimale Abstimmung zwischen Flexibilität einerseits und Festigkeit andererseits. Auf Additive wie Weichmacher, die üblicherweise zur Erreichung der gewünschten Flexibilität erforderlich sind, aber aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit Gesundheitsschäden hervorrufen können und zudem zur Bildung eines Biofilms innerhalb des Schlauchs beitragen, kann folglich verzichtet werden. Da ferner die erfin dungsgemäßen Verbindungen keinen Nährboden für die Bildung eines Biofilms liefern, kann deren Entstehung in den erfindungsgemäßen Schläuchen zuverlässig ausgeschlossen werden.
Der erfindungsgemäße gewählte Bereich des Schmelzindexes gewährleistet eine ausreichende Fließfähigkeit der gewählten Verbindung bei der Herstellung. Gleichzeitig weist der erfindungsgemäße Schlauch eine ausreichende Temperaturbeständigkeit auf, so daß auch eine Weiterverarbeitung, wie bspw. das Aufwickeln der Schläuche auf Transportrollen im Anschluß an den Extrusionsvorgang, ohne zusätzliche Maßnahmen gegen ein Aneinanderhaften durchgeführt werden kann.
Die Verwendung einer Verbindung auf Polyethylenbasis zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schläuche ermöglicht es ferner, diese mit konventionellen Extrusionsverfahren kostengünstig herzustellen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Verbindungen eine Dichte von 0,850-0,910 g/cm³, vorzugsweise 0,860-0,905 g/cm³ auf. Diese Ausgestaltung der Erfindung stellt einen Bereich dar, in dem die Abstimmung zwischen Flexibilität einerseits und Festigkeit anderseits besonders vorteilhaft ist.
Die chemischen Verbindungen zur Herstellung eines flexiblen Schlauchs können grundsätzlich innerhalb der erfindungsgemäßen Parameter so gewählt werden, daß eine ausreichende Temperatur- und Druckbeständigkeit des erfindungsgemäßen Schlauchs vorliegt. Insbesondere im Falle des drucklosen Einsatzes des erfindungsgemäßen Schlauchs als Brauseschlauch für Sanitäraramturen, bspw. als Schlupfbrause an Spültischarmaturen oder als Brauseschlauch in Bädern, kann auf Mittel zur Steigerung der Temperatur und Druckbeständigkeit des erfindungsgemäßen Schlauchs verzichtet werden.
Falls jedoch eine Steigerung der Temperatur- und Druckbeständigkeit des erfindungsgemäßen Schlauchs für den Einsatz unter erhöhten Temperatur- und Druckeinflüssen erforderlich ist, können hierfür geeignete Maßnahmen getroffen werden. So kann der erfindungsgemäße Schlauch beispielsweise zur Herstellung eines Panzerschlauchs, der eine gesteigerte Druckbeständigkeit aufweist und gegen äußere mechanische Einfüße geschützt ist, mit einer Metallummantelung versehen werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Schicht jedoch mit einem Vernetzungsgrad von 45-75% an jeder Stelle der Schicht vernetzt. Durch diese Vernetzung wird die Temperatur- und Druckbeständigkeit verbessert, wobei gleichzeitig die notwendige Flexibilität erhalten bleibt. Damit wird das Einsatzspektrum des erfindungsgemäßen Schlauchs weiter erhöht.
Die Vernetzung kann grundsätzlich mit verschiedenen, dem Fachmann geläufigen Verfahren, wie bspw. das Vernetzen mit Silanen oder das peroxidische Vernetzen durchgeführt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Vernetzung der Schicht durch Bestrahlung mit Elektronen hergestellt. Die Vernetzung mittels Elektronenstrahlung stellt ein kostengünstiges und schnelles Vernetzungsverfahren dar. Ferner weist es den Vorteil auf, daß im Gegensatz zum chemischen Vernetzen auf potentiell gesundheitsschädliche Additive verzichtet werden kann, die sich beim Vernetzen in der Schicht des Schlauchs einlagern und im Gebrauch mit dem Trinkwasser herausgespült und beim Verzehr durch den menschlichen Körper aufgenommen werden können.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vernetzung der Schicht von 60-75% bei einer Bestrahlung von 75-125 KGy (Kilo Grey) hergestellt. Diese Bestrahlungsrate wird mit einem nur sehr geringen Energiebedarf erzielt, was geringe Energiekosten zur Folge hat. Ferner gewährleistet diese Bestrahlungsrate gleichzeitig einen Vernetzungsgrad, der zu einem Schlauch führt, dessen Flexibilität und Druck- und Temperaturbeständigkeit in besonders vorteilhafter Weise aufeinander abgestimmt sind.
Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Schlauch aus einer einzigen, kostengünstig extrudierbaren Schicht gebildet werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Schlauch jedoch einen durch Coextrusion und/oder Mehrfachextrusion hergestellten mehrschichtigen Aufbau auf.
Bei der Coextrusion werden Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften während des Extrusionsprozesses zusammengeführt. Bei der Mehrfachextrusion werden mehrere Schichten nacheinander aufgetragen. Beide Verfahren ermöglichen eine kostengünstige und einfache Herstellung mehrschichtiger Schläuche.
Der mehrschichtige Aufbau ermöglicht dabei die Anpassung der Schläuche an verschiedene Einsatzbereiche, bei denen eine oder mehrere zusätzliche Schichten besondere Eigenschaften aufweisen können, die den Einsatz des erfindungsgemäßen Schlauchs unter den jeweiligen Anforderungen ermöglichen. Eine weitere Schicht kann ferner auch als Dekorschicht ausgeführt werden, die dem erfindungsgemäßen Schlauch bspw. ein besonderes Aussehen und/oder eine besondere Oberflächenstruktur verleiht.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Schicht farbig ausgestaltet. Eine farbige Ausgestaltung kann dabei einerseits zur Verbesserung des äußeren Erscheinungsbildes beitragen und andererseits als Abschirmung vor schädlichem UV-Licht dienen. Die farbliche Gestaltung kann dabei durch Beimischung von farbgebenden und/oder UV-Lichtreflektierenden Zusätzen in die Verbindung zur Herstellung eines Schlauchs mit einer einzigen Schicht erfolgen. Die farbige Ausgestaltung kann jedoch auch durch entsprechende Gestaltung einer weiteren Schicht erfolgen.
Bei der Verwendung mehrerer Verbindungen auf Polyethylenbasis zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlauchs sind diese nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung untereinander mischbar, so daß diese zu einem Schlauch mit einer einzigen Schicht in einfacher und kostengünstiger Weise extrudiert werden können. Die Ausführung derartiger Schläuche kann sowohl in glatter als auch in profilierter Form erfolgen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schicht aus Ethylen-Copolymer(en) gebildet. Dieses Material erfüllt in besonderer Weise die Anforderungen zum Einsatz in Trinkwasser-Hausinstallationen. Es weist keinerlei Inhaltsstoffe auf, die wasserlöslich sind und Gesundheitsschäden hervorrufen oder zur Bildung eines Biofilms oder Ablagerungen im Schlauchinneren beitragen.
Aus Ethylen-Copolymeren hergestellte Schläuche weisen in besonders vorteilhafter Weise eine ausreichende Temperatur- und Druckbeständigkeit bei gleichzeitiger Flexibilität auf. Diese Eigenschaften werden durch eine Weiterbildung der Erfindung, nach der die Schläuche einen Durchmesser von 8-14 mm, bevorzugt 10-12 mm und eine Wandstärke von 1-1,5 mm aufweisen können, weiter gesteigert. Spezielle Ausführungen können auch mit größeren Außendurchmessern hergestellt werden, wobei die Wandstärken den mechanischen Anforderungen angepaßt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden erläutert.
Ein flexibler Schlauch wird im Extrusionsverfahren unter Zuhilfenahme eines Extruders hergestellt. Dabei wird dem Extruder die für den flexiblen Schlauch gewählte Verbindung – meist in Form eines Granulats – zugeführt. Die gewählte Verbindung auf Polyethylenbais wird in eine homogene Schmelze umgewandelt. Im Extruder wird die aufgeschmolzene Verbindung einem angeflanschten Werkzeug in Form des zu extrudierenden Halbzeugs zugeführt. Das Werkzeug enthält einen Fließkanal, der vom Schmelzstrom durchflossen wird und die Schmelze in die gewünschte Schlauchform bringt.
Eine erste Verbindung auf Polyethylenbasis für einen flexiblen Schlauch weist einen Schmelzindex von 1 und eine Dichte von 0,905 g/cm³ auf. Der hergestellte Schlauch weist bei noch ausreichender Flexibilität bereits eine hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit auf, so daß beim Einsatz in der Trinkwasser-Hausinstallation in aller Regel auf eine Vernetzung verzichtet werden kann.
Eine zweite Verbindung auf Polyethylenbasis zur Herstellung eines flexiblen Schlauchs weist eine Dichte von 0,885 g/cm³ und einen Schmelzindex von 1 auf. Aufgrund der gegenüber der ersten Verbindung geringeren Dichte weist der unter Verwendung dieser Verbindung hergestellte Schlauch eine höhere Flexibilität auf, wobei gleichzeitig die Temperatur- und Druckbeständigkeit etwas geringer ist als bei der ersten Verbindung. In aller Regel kann aber auch bei dieser Verbindung (z.B. für drucklose Anwendung) auf eine Vernetzung verzichtet werden.
Eine dritte Verbindung auf Polyethylenbasis zur Herstellung eines flexiblen Schlauchs weist eine Dichte von 0,868 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,5 auf. Gegenüber der ersten und zweiten Verbindung weist diese Verbindung die geringste Dichte und den geringsten Schmelzindex auf. Aus dieser Verbindung hergestellte Schläuche weisen eine außerordentlich hohe Flexibilität auf. Die gegebene Temperatur- und Druckbeständigkeit macht es jedoch erforderlich, eine Vernetzung der Schläuche durchzuführen. Eine Vernetzung von 65% wird dabei durch eine Bestrahlung mit 100 KGy erreicht. Dieser Vernetzungsgrad erzeugt eine ausreichend hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit bei im wesentlichen gleichbleibender Flexibilität.
Eine Langzeitstabilisierung der hergestellten flexiblen Schläuche wird mit einem dem Fachmann geläufigen Verfahren, bspw. durch den Einsatz von nicht-hydrolisierbaren phenolischen Antioxidantien durchgeführt.

Claims

Flexibler Schlauch für Verbindungsschläuche, insbesondere im Sanitärbereich zum Transport von Flüssigkeiten bestehend aus mindestens einer Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Extrudieren einer oder mehrerer Verbindungen auf Polyethylenbasis mit einer niedrigen Dichte im Bereich von 0,800-0,920 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3-4 g/10 min. gebildet ist.
Flexibler Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen eine Dichte von 0,850-0,910 g/cm³, vorzugsweise 0,860-0,905 g/cm³ aufweisen.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit einem Vernetzungsgrad von 45-75 an jeder Stelle der Schicht vernetzt ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung der Schicht durch Bestrahlung mit Elektronen hergestellt ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung der Schicht von 60-75% bei einer Bestrahlung von 75-125 KGy hergestellt ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen durch Coextrusion und/oder Mehr fachextrusion hergestellten mehrschichtigen Aufbau aufweist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht farbig ausgestaltet ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser in glatter oder in profilierter Form ausgebildet ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung mehrerer Verbindungen auf Polyethylenbasis diese untereinander mischbar sind.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Ethylen-Copolymer(en) gebildet ist.
Flexibler Schlauch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Durchmesser von 8-14 mm, bevorzugt 10-12 mm und eine Wandstärke von 1-1,5 mm aufweist.