DE202017007231U1

DE202017007231U1 - Rohrleitung

Info

Publication number: DE202017007231U1
Application number: DE202017007231.9U
Authority: DE
Original assignee: Baenninger Kunststoff Produkte Reiskirchen GmbH
Current assignee: Baenninger Kunststoff Produkte Reiskirchen GmbH
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2027-10-03

Abstract

Rohrleitung (10) aus Kunststoff mit einem im Querschnitt dreischichtigen Aufbau (11), wobei der Aufbau zumindest eine Außenschicht (13), eine Innenschicht (14) und eine zwischenliegende Mittelschicht (15) aufweist, wobei die Mittelschicht Fasern enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Außenschicht, der Innenschicht und der Mittelschicht Polyethylen (PE) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung aus Kunststoff mit einem im Querschnitt dreischichtigen Aufbau, wobei der Aufbau zumindest eine Außenschicht, eine Innenschicht und eine zwischenliegende Mittelschicht aufweist, wobei die Mittelschicht Fasern enthält.
Kunststoffrohre können in Art eines extrudierten, spritzgegossenen oder blasgeformten Rohrs ausgebildet sein und dienen zum Erstellen von Rohrleitungsnetzen für flüssige, pastöse oder gasförmige Medien. Rohrleitungen aus Kunststoff werden vielfach im Bereich der Trinkwasserversorgung, der Heizungstechnik, der Lebensmittelindustrie, dem Apparatebau sowie der Chemischen Industrie verwendet. Insbesondere sind Rohrleitungen bekannt, die einen im Querschnitt mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Durch die verschiedenen Schichten können die Rohrleitungen in ihren Eigenschaften auf das jeweilige Anforderungsprofil abgestimmt werden.
So ist aus der DE 100 18 324 C2 eine Rohrleitung aus Kunststoff bekannt, bei der eine Innenschicht vorgesehen ist, die mit speziellen Additiven zum Schutz von Polymerketten des Kunststoffs der Rohrleitungen ausgerüstet ist. Insbesondere werden durch die Additive die Polymerketten vor dem Einfluss aggressiver Medien geschützt. In einer Zwischenschicht des Aufbaus sind bei dieser Rohrleitung Glasfasern, Glasgugeln oder Glasmehl als Füllstoffe eingearbeitet, um eine Immigration der Additive aus der Innenschicht heraus zu verringern bzw. ganz zu vermeiden. Als Kunststoff zur Herstellung der Rohrleitung wird hier Polypropylen verwendet.
Wasserdruckleitungen zur Durchleitung von beispielsweise Kaltwasser erfordern in der Regel keinen mehrschichtigen Aufbau oder eine Zwischenschicht zum Schutz vor aggressiven Chemikalien. Für Wasserdruckleitungen werden daher regelmäßig einschichtige Rohrleitungen aus Kunststoff verwendet. Weiter ist es bekannt, diese Rohrleitungen aus Polyethylen mit einer Wanddicke auszubilden, die zumindest einem Druck von 16 bar bei 20 °C widersteht. Eine Verwendung von Füllstoffen ist hier nicht vorgesehen, da diese eine Stabilität der Rohrleitung mindern und damit eine höhere Wanddicke erfordern würden. Weiter können derartige Rohrleitungen auch eine Deckschicht aus Polypropylen oder einem speziellen Polyethylen zum äußeren Schutz der Rohrleitung aufweisen. Einschichtige Rohre aus Polyethylen sind unter anderem mit der DIN8074 und der DIN8075 sowie der EN12201 genormt.
Eine Ausbildung von Rohrleitungsnetzen mittels derartigen Rohrleitungen erfolgt regelmäßig durch Verschweißen der Rohrleitungen untereinander oder mittels Formstücken bzw. Fittings. Wesentlich beim Verschweißen ist, dass die jeweiligen Rohrleitungen und Fittings an Oberflächen verschweißt werden, die keinerlei Füllstoffe enthalten und aus gleichartigen Kunststoffmaterialen ausgebildet sind, um ein möglichst gutes Schweißergebnis mit einer haltbaren und dichten Verbindung der Schweißpartner zu erzielen. Bei Rohrleitungen mit einer Deckschicht ist es daher erforderlich, diese erst aufwendig abzuschälen, damit die Rohrleitung mit beispielsweise einer elektrisch beheizbaren Muffe verschweißt werden kann.
Weiter ist es nachteilig, dass bei einer Ausbildung eines Rohrleitungsnetzes aufgrund eines Ausdehnungskoeffizienten des verwendeten Kunststoffmaterials eine Wärmeausdehnung oder eine Wärmeschrumpfung einer längeren Rohrleitung berücksichtigt werden muss. Eine Temperaturänderung und damit eine Längenänderung der Rohrleitung kann durch Erwärmung der Rohrleitung aufgrund des hindurchfließenden Mediums oder von außerhalb der Rohrleitung erfolgen. Bei längeren Rohrleitungen werden daher konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise Bögen oder Versprünge in der Rohrleitung, vorgesehen, um eine Längenänderung der Rohrleitung derart zu ermöglichen, dass die Rohrleitung keinen Schaden nimmt oder in unerwünschter Weise verformt wird. Die Bögen oder Versprünge müssen jedoch ebenfalls durch Verschweißen von Rohrleitungsabschnitten mit Fittings in der Rohrleitung bzw. dem Rohrleitungsnetz ausgebildet werden, was einen erhöhten Arbeitsaufwand zur Ausbildung eines Rohrleitungsnetzes zur Folge hat.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rohrleitung sowie ein Rohrleitungsnetz vorzuschlagen, durch die bzw. das ein Rohrleitungsnetz einfacher und kostengünstiger ausgebildet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Rohrleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Rohrleitungsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Rohrleitung aus Kunststoff mit einem im Querschnitt dreischichtigen Aufbau weist der Aufbau zumindest eine Außenschicht, eine Innenschicht und eine zwischenliegende Mittelschicht auf, wobei die Mittelschicht Fasern enthält, wobei der Kunststoff der Außenschicht, der Innenschicht und der Mittelschicht Polyethylen (PE) ist.
Durch die Verwendung von Polyethylen zur Ausbildung der Rohrleitung wird es möglich, die Rohrleitung wesentlich widerstandsfähiger auszubilden als beispielsweise eine Rohrleitung aus Polypropylen, da das Polyethylen vergleichsweise schlagzäher ist. Die Rohrleitung aus Polyethylen kann daher auch im Tiefbau zur unterirdischen Verlegung verwendet werden. Auch wird es dadurch überhaupt erst möglich, die Mittelschicht mit Fasern als einen Füllstoff auszubilden, da die Fasern, insbesondere extrudierbare Kurzschnittfasern, eine Druckfestigkeit der Rohrleitungen herabsetzen, was durch die Verwendung des Polyethylens kompensiert werden kann. Dadurch, dass die Fasern in der Mittelschicht enthalten sind, ist es möglich, die Außenschicht und/oder die Innenschicht zur Verbindung der Rohrleitung mit einer weiteren Rohrleitung oder einem Fitting durch Verschweißen zu nutzen. Bei der Außenschicht, der Innenschicht und der Mittelschicht handelt es sich um tragende Schichten, die die Festigkeit der Rohrleitung erkennbar beeinflussen.
Da auch die Außenschicht aus Polyethylen besteht, kann auf ein Abschälen der Außenschicht für ein Verschweißen der Rohrleitung mit einem Fitting vollständig verzichtet werden.
Da die Fasern in Art eines Dochtes durch Kapillarwirkung eine Diffusion von Medien begünstigen können, ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Fasern in der Mittelschicht von der Außenschicht und der Innenschicht umgeben sind. Obwohl die Fasern eine Druckfestigkeit der Rohrleitungen im Vergleich zu reinem Polyethylen prinzipiell herabsetzen, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein Wärmeausdehnungskoeffizient der Rohrleitung durch die Fasern wesentlich verbessert wird. Das heißt, dass eine Wärmeausdehnung bzw. Wärmekontraktion aufgrund einer Temperaturänderung der Rohrleitung vergleichsweise geringer ist als bei einer Rohrleitung aus reinem Polyethylen. Dadurch wird es möglich, bei einer Ausbildung von Rohrleitungsnetzen auf eine Ausbildung von Bögen oder Versprüngen innerhalb einer Rohrleitung weitestgehend zu verzichten, da die bei einer Temperaturänderung erfolgende Längenänderung der Rohrleitung tolerierbar klein ist. Gleichwohl ist es möglich, die Rohrleitung entsprechend der EN12201, DIN8074 und DIN8075 in der vor dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung gültigen Fassung auszubilden und zu verwenden. Insgesamt können mit einer derartigen Rohrleitung Rohrleitungsnetze einfacher und damit kostengünstiger ausgebildet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ausschließlich die Mittelschicht Fasern enthält. So ist eine besonders gute Verschweißbarkeit der Rohrleitung mit beispielsweise Fittings oder beliebigen anderen Kupplungselementen zur Ausbildung eines Rohrleitungsnetzes sicher gewährleistet. Gleiches betrifft ein Stumpfschweißen zweier Rohrleitungsenden, da dann die Mittelschicht auch vollständig gegenüber einer Umgebung abgeschlossen und zwischen der Außenschicht und der Innenschicht aufgenommen werden kann.
Weiter kann das Polyethylen (PE) der Außenschicht und/oder der Innenschicht frei von Füllstoffen sein. Die Außenschicht und/oder die Innenschicht kann demnach aus reinem Polyethylen bestehen. Insbesondere eine Außenschicht aus reinem Polyethylen gewährleistet eine besonders gute Verschweißbarkeit. Die Fasern können Kurzfasern mit bis zu 6 mm, vorzugsweise bis zu 4 mm Länge sein. Fasern dieser Länge sind noch gut extrudierbar und können dem Polyethylen einfach beigemischt werden. Die Fasern können eine Längenänderung einer Rohrleitung im Vergleich zu einer Rohrleitung aus Polyethylen ohne Fasern um bis zu 70 %, zumindest um bis zu 50 % vermindern.
Die Fasern können Steinfasern, Glasfasern oder Kohlenstofffasern sein. Auch kann vorgesehen sein, dass die Fasern mit einem Haftvermittler, einer sogenannten Schlichte, imprägniert sind. Prinzipiell können alle Arten von Fasern zur Minderung einer Längenänderung infolge Temperatur der Mittelschicht zugesetzt werden.
Vorteilhaft kann ein Faseranteil der Mittelschicht 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 16 bis 20 Gew.-% betragen. Die Mittelschicht ist dann noch als eine tragende Schicht in Bezug auf eine Druckfestigkeit ausgebildet. Eine Steigerung des Faseranteils kann hingegen eine Längenänderung infolge Temperatur nicht mehr wesentlich beeinflussen, jedoch eine Druckfestigkeit der Rohrleitung herabsetzen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fasern in axialer Richtung der Rohrleitung angeordnet sind. Die Fasern sind dann im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse der Rohrleitung orientiert. Diese Faserorientierung kann dadurch erzielt werden, dass das Polyethylen der Mittelschicht zusammen mit den Fasern extrudiert wird. Infolge der Extrusion richten sich die Fasern dann im Wesentlichen in der axialen Richtung der Rohrleitung aus. Da die Fasern dann nicht mehr radial relativ zu der axialen Richtung der Rohrleitung verlaufen, können die Fasern auch keine Druckfestigkeit der Rohrleitung verbessern. Die axiale Orientierung der Fasern kann dagegen eine vermindernde Längenausdehnung bzw. Längenkontraktion begünstigen.
Eine Schichtdicke der Außenschicht, der Innenschicht und der Mittelschicht kann übereinstimmend ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Außenschicht, die Innenschicht und die Mittelschicht jeweils unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.
Das Polyethylen (PE) der Außenschicht, der Innenschicht und/oder der Mittelschicht kann ein low density Polyethylen (LDPE), middle density Polyethylen (MDPE), high density Polyethylen (HDPE), vernetztes Polyethylen (PE-X) oder raised temperature Polyethylen (PE-RT) sein. Je nach Anforderung an die Rohrleitung kann die Rohrleitung dann aus einem entsprechend geeigneten Werkstoff ausgebildet sein. Dabei können die Außenschicht, die Innenschicht und die Mittelschicht, die von der Außenschicht und der Innenschicht umgeben ist, aus jeweils unterschiedlichen Ausführungen von Polyethylen ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Rohrleitung zur Verwendung für ein Fernwärmenetz mit der Innenschicht temperaturstabil und mit der Außenschicht kratzfest für eine unterirdische Verlegung ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann der Aufbau eine Zwischenschicht aufweisen, die eine Barriereschicht ausbildet. Die Barriereschicht kann einen Durchtritt von beispielsweise Sauerstoff oder Schadstoffen durch eine Wandung der Rohrleitung aus oder in das zu transportierende Medium wirkungsvoll verhindern.
Der Kunststoff der Zwischenschicht kann Polyamid (PA) oder ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVAL, EVOH) sein.
Die Rohrleitung kann eine Druckrohrleitung sein, die für einen Druck von bis zu 10 bar, bevorzugt 16 bar, besonders bevorzugt 20 bar bei 20 °C ausgebildet ist. Unter einer Druckrohrleitung wird eine Rohrleitung verstanden, die einem Überdruck von zumindest 0,5 bar widerstehen kann. Weiter kann die Rohrleitung einen Außendurchmesser von bis zu 500 mm aufweisen.
Das erfindungsgemäße Rohrleitungsnetz umfasst eine erfindungsgemäße Rohrleitung und ein an die Rohrleitung angeschlossenes Formstück aus Polyethylen (PE), wobei das Formstück mit der Rohrleitung verschweißt ist. Das Formstück kann beispielsweise ein Fitting sein, der aus reinem Polyethylen besteht und einen im Querschnitt einschichtigen Aufbau aufweist. Da Formstücke gegenüber Rohrleitungen vergleichsweise kurz sind bzw. eine um ein Vielfaches geringere Länge aufweisen, ist eine eventuelle Längenänderung des Formstücks nicht von Bedeutung, weshalb das Formstück frei von Fasern ausgebildet sein kann. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Rohrleitungsnetzes ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung aus Kunststoff mit einem im Querschnitt dreischichtigen Aufbau, weist der Aufbau zumindest eine Außenschicht, eine Innenschicht und eine zwischenliegende, Fasern enthaltende Mittelschicht auf, wobei die Außenschicht, die Innenschicht und die Mittelschicht mittels Koextrusion von Polyethylen (PE) ausgebildet werden. Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Rohrleitung verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Rohrleitung 10 in einer Querschnittsansicht. Die Rohrleitung 10 ist aus Kunststoff ausgebildet und weist einen dreischichtigen Aufbau 11 ihrer Wandung 12 auf. Der Aufbau 11 umfasst eine Außenschicht 13, eine Innenschicht 14 und eine Mittelschicht 15. Der Kunststoff der Außenschicht 13, der Innenschicht 14 und der Mittelschicht 15 ist Polyethylen (PE), wobei die Mittelschicht 15 Fasern enthält. Das Polyethylen der Außenschicht 13 und der Innenschicht 14 ist hingegen frei von Füllstoffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10018324 C2 [0003]

Claims

Rohrleitung (10) aus Kunststoff mit einem im Querschnitt dreischichtigen Aufbau (11), wobei der Aufbau zumindest eine Außenschicht (13), eine Innenschicht (14) und eine zwischenliegende Mittelschicht (15) aufweist, wobei die Mittelschicht Fasern enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Außenschicht, der Innenschicht und der Mittelschicht Polyethylen (PE) ist.
Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in der Mittelschicht von der Außenschicht und der Innenschicht umgeben sind.
Rohrleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeausdehnungskoeffizient der Rohrleitung vergleichsweise geringer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient einer Rohrleitung aus reinem Polyethylen.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die Mittelschicht (15) Fasern enthält.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen (PE) der Außenschicht (13) und/oder der Innenschicht (14) frei von Füllstoffen ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Kurzfasern mit bis zu 6 mm, vorzugsweise bis zu 4 mm Länge sind.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Steinfasern, Glasfasern oder Kohlenstofffasern sind.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faseranteil der Mittelschicht (15) 5 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 16 bis 20 Gewichtsprozent beträgt.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in axialer Richtung der Rohrleitung (10) angeordnet sind.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der Außenschicht (13), der Innenschicht (14) und der Mittelschicht (15) übereinstimmend ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen (PE) der Außenschicht (13), der Innenschicht (14) und/oder der Mittelschicht (15) ein low density Polyethylen (LDPE), middle density Polyethylen (MDPE), high density Polyethylen (HDPE), vernetztes Polyethylen (PE-X) oder raised temperature Polyethylen (PE-RT) ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau (11) eine Zwischenschicht aufweist, die eine Barriereschicht ausbildet.
Rohrleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Zwischenschicht Polyamid (PA) oder ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVAL, EVOH) ist.
Rohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (10) eine Druckrohrleitung, ausgebildet für einen Druck von bis zu 10 bar, bevorzugt 16 bar, besonders bevorzugt 20 bar bei 20 °C ist.
Rohrleitungsnetz, umfassend eine Rohrleitung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche und ein an die Rohrleitung angeschlossenes Formstück aus Polyethylen (PE), wobei das Formstück mit der Rohrleitung verschweißt ist.