DE202017007631U1 - Thermally insulated medium pipes with cell gas containing HFO - Google Patents
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Abstract
Thermisch gedämmtes Leitungsrohr (1), umfassend mindestens ein Mediumrohr (4), mindestens eine um das Mediumrohr herum angeordnete Wärmedämmung (3) und mindestens einen um die Wärmedämmung herum angeordneten Aussenmantel (2), dadurch gekennzeichnet, dass
besagtes Mediumrohr (4) als flexibles Rohrstück ausgebildet ist,
besagter Aussenmantel (2) als flexibles Rohrstück ausgebildet ist und gegebenenfalls eine Barriere (9) aus Kunststoff umfasst, und
besagte Wärmedämmung (3) einen Schaumstoff enthaltend Polyurethan (PU)umfasst, dessen Zellgas 50-100 vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cyclopentan und 0-50 vol% CO2 enthält, und wobei sich die Zellgase zu 100 vol% ergänzen oder zusammen mit Luft zu 100 vol% ergänzen.
Thermally insulated line pipe (1), comprising at least one medium pipe (4), at least one thermal insulation (3) arranged around the medium pipe and at least one outer jacket (2) arranged around the thermal insulation, characterized in that
said medium pipe (4) is designed as a flexible piece of pipe,
said outer jacket (2) is designed as a flexible piece of pipe and optionally comprises a barrier (9) made of plastic, and
said thermal insulation (3) comprises a foam containing polyurethane (PU), the cell gas of which contains 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% cyclopentane and 0-50 vol% CO 2 , and wherein the cell gases add up to 100 vol% or Add together with air to 100 vol%.
Description
Die Erfindung betrifft Rohrsysteme enthaltend eine Wärmedämmung, insbesondere thermisch gedämmte Mediumrohre sowie thermisch gedämmte Abdeckungsvorrichtungen oder Muffen für die Verbindung von Leitungsrohren mit verbesserter Wärmedämmung. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung derartiger Vorrichtungen sowie die Verwendung von Polymerschäumen, welche Hydrofluorolefine (HFO) enthalten in derartigen Vorrichtungen und zur Herstellung derartiger Vorrichtungen. Schlussendlich betrifft die Erfindung die Verwendung von HFO als Zellgas in Wärmedämmungen.The invention relates to pipe systems containing thermal insulation, in particular thermally insulated medium pipes and thermally insulated covering devices or sleeves for connecting line pipes with improved thermal insulation. The invention further relates to methods for producing such devices and to the use of polymer foams which contain hydrofluoroolefins (HFO) in such devices and for producing such devices. Ultimately, the invention relates to the use of HFO as cell gas in thermal insulation.
Rohrsysteme enthaltend eine Wärmedämmung, auch vorisolierte Rohrsysteme, oder thermisch gedämmte Rohrsysteme genannt, sind an sich bekannt und bewährt. Solche Rohrsysteme umfassen flexible oder starre Mediumrohre, welche von einer Wärmedämmung umgeben sind, welche ihrerseits von einem Mantel umgeben ist, sowie ggf. Muffen und / oder Abdeckungsvorrichtungen. Je nach Aufbau werden diese vorisolierten Rohrsysteme als Kunststoffmediumrohrsystem (PMR) oder Kunststoffmantelrorhsystem (KMR) bezeichnet. Bei ersteren weisen die verwendeten Mediumrohre eine gewisse Biegbarkeit auf, so dass auch der gesamte Verbund mit einem gewissen Kraftaufwand auf Trommeln gewickelt werden kann. Man spricht deshalb auch von flexiblen Rohrsystemen. Bei letzterem sind die verwendeten Mediumrohre nicht biegbar, deshalb spricht man bei dem gesamten Verbund auch von starren Rohrsystemen. Entsprechend sind thermisch gedämmte Mediumrohre bzw. Leitungsrohre mit einer oder mehreren Wärmedämmschichten bekannt; ebenso deren Herstellung. So sind aus
Bei solchen Rohrsystemen verändert sich bei dem in der Regel als Dämmmaterial verwendeten Schaumstoff (z.B. Polyuretahan, PU) im Laufe der Zeit dessen Zusammensetzung der Zellgase. Dies geschieht durch Diffusion von Stickstoff und Sauerstoff aus der Umgebung in den Schaum hinein und durch Diffusion der ursprünglich im Schaum enthaltenen Schäum- bzw. Zellgase, insbesondere Kohlendioxid und anderer Treibmittel, aus dem Schaum heraus. Die Luftgase haben eine deutlich höhere thermische Leitfähigkeit als das ursprünglich enthaltene Kohlendioxid und die sonst üblicherweise verwendeten Treibmittel.In such pipe systems, the composition of the cell gases in the foam material (e.g. polyurethane, PU) usually used as insulating material changes over time. This is done by diffusion of nitrogen and oxygen from the environment into the foam and by diffusion of the foam or cell gases originally contained in the foam, in particular carbon dioxide and other blowing agents, out of the foam. The air gases have a significantly higher thermal conductivity than the carbon dioxide originally contained and the propellants otherwise commonly used.
Um diese Diffusionsprozesse zu minimieren wurde vorgeschlagen, sogenannte Barriereschichten in den Aussenmantel zu integrieren.In order to minimize these diffusion processes, it was proposed to integrate so-called barrier layers into the outer jacket.
Als Barriereschichten können metallische Schichten zur Anwendung kommen. Bei der Verwendung von metallischen Schichten wird nicht nur der Gasaustausch vollständig unterbunden, was erwünscht ist, sondern es wird auch Wasserdampf komplett an der Diffusion gehindert. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Mediumrohren aus Kunststoff problematisch, da durch diese als Medium typischerweise Wasser fliesst, weshalb durch deren Wände beständig eine, wenn auch nur geringe Menge, Wasserdampf migriert. Dieser Wasserdampf muss die Möglichkeit haben nach aussen zu dringen bzw. mit der Umgebung ins Gleichgewicht zu kommen, da sich sonst im Laufe der Zeit Wasser in der Wärmedämmung des thermisch gedämmten Leitungsrohrs anreichert, wodurch die thermische Leitfähigkeit deutlich ansteigt und die Gefahr besteht, dass die thermische Isolation auf Dauer Schaden nimmt.Metallic layers can be used as barrier layers. When using metallic layers, not only is gas exchange completely prevented, which is desirable, but water vapor is also completely prevented from diffusing. This is particularly problematic when using medium pipes made of plastic, since water typically flows through them as a medium, which is why a constant amount of water vapor, even if only a small amount, migrates through their walls. This water vapor must be able to penetrate to the outside or come into equilibrium with the environment, otherwise water will accumulate in the thermal insulation of the thermally insulated pipe over time, causing the thermal conductivity to increase significantly and there is a risk that thermal insulation is damaged in the long term.
Als Barriereschichten können Schichten, die aus einem oder mehreren polymeren Materialien bestehen, zur Anwendung kommen. So beschreibt
Zur Verbindung von thermisch isolierten Rohren werden Formteile und Verbindungsstücke verwendet. Insbesondere werden als Formteile Abdeckschalen verwendet, wie in
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein thermisch gedämmtes Leitungsrohr sowie Formteile und Verbindungsstücke zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Nachteile nicht aufweisen.It is an object of the invention to provide a thermally insulated pipe as well as molded parts and connecting pieces which do not have the disadvantages mentioned.
Die vorstehend umrissenen Aufgaben werden gemäss den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen. Die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gegebenen allgemeinen, bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen, Bereiche usw. können beliebig miteinander kombiniert werden. Ebenso können einzelne Definitionen, Ausführungsformen usw. entfallen bzw. nicht relevant sein.The tasks outlined above are solved in accordance with the independent claims. The dependent claims represent advantageous embodiments. Further advantageous embodiments can be found in the description and the figures. The general, preferred and particularly preferred embodiments, areas, etc. given in connection with the present invention can be combined with one another as desired. Likewise, individual definitions, embodiments, etc. may be omitted or not relevant.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben. Es versteht sich, dass die verschiedenen nachstehend offenbarten und beschriebenen Ausführungsformen, Bevorzugungen und Bereiche beliebig miteinander kombiniert werden können. Ausserdem können, in Abhängigkeit von der Ausführungsform, einzelne Definitionen, Bevorzugungen und Bereiche nicht zur Anwendung kommen. Ferner schliesst der Begriff „umfassend“ die Bedeutungen „enthaltend“ und „bestehend aus“ ein.The present invention is described in detail below. It is to be understood that the various embodiments, preferences and ranges disclosed and described below may be combined with one another as desired. In addition, depending on the embodiment, individual definitions, preferences and ranges may not apply. Furthermore, the term “comprising” includes the meanings “containing” and “consisting of”.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe werden im allgemein üblichen, dem Fachmann geläufigen Sinn verwendet. Sofern sich aus dem direkten Zusammenhang keine andere Bedeutung ergibt, haben die folgenden Begriffe dabei insbesondere die hier angegebene Bedeutung / Definitionen.The terms used in the present invention are used in the common sense familiar to those skilled in the art. Unless the direct context reveals another meaning, the following terms have the meaning/definitions given here.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin durch die Figuren illustriert; neben der Nachfolgenden Beschreibung sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung diesen Figuren zu entnehmen.
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1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemässen Leitungsrohrs (1) im Querschnitt. Dabei ist (2) der Aussenmantel mit Aussenseite (6) der Umgebung zugewandt und Innenseite (5) der Wärmedämmung zugewandt; (3) die Wärmedämmung mit Zellgas indiziert; (4) das Mediumrohr. -
2 zeigt schematisch den Aufbau einer bevorzugten Ausgestaltung des Aussenmantels (2). Dabei ist (7) die äussere Polymerschicht (insbes. Thermoplast); (8) eine äussere Haftvermittlerschicht, (9) die Barriereschicht; (10) eine innere Haftvermittlerschicht und (11) die innere Polymerschicht (insbes. Thermoplast). -
3 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Wertes der Wärmeleitfähigkeit (Abszisse in der Einheit mW/m*K) eines PU-Schaums gemessen bei 50 °C in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Zellgases (Ordinate in der Einheit Vol %) . Die Quadrate repräsentieren Cyclopentan, die Kreise CO2, die Dreiecke HFO. -
4 zeigt eine graphische Darstellung der durchschnittlichen Porengrösse (Abszisse in der Einheit µm) eines PU-Schaums in Abhängigkeit von der Zellgaszusammensetzung (Ordinate in der Einheit Vol%). Die Quadrate repräsentieren Cyclopentan, die Kreise CO2, die Dreiecke HFO. -
5 zeigt eine graphische Darstellung der Viskosität (Abszisse in der Einheit mP*sec) eines Polyols mit verschiedenen Gehalten (Ordinate in der Einheit Gew %) von Cyclopentan bzw. HFO 1233zd. Die Quadrate repräsentieren Cyclopentan, die Dreiecke HFO.
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1 shows schematically the structure of a line pipe (1) according to the invention in cross section. In this case (2) the outer jacket has the outside (6) facing the environment and the inside (5) facing the thermal insulation; (3) the thermal insulation with cell gas indicated; (4) the medium pipe. -
2 shows schematically the structure of a preferred embodiment of the outer jacket (2). Here (7) is the outer polymer layer (especially thermoplastic); (8) an outer adhesion promoter layer, (9) the barrier layer; (10) an inner adhesion promoter layer and (11) the inner polymer layer (especially thermoplastic). -
3 shows a graphical representation of the dependence of the thermal conductivity value (abscissa in the unit mW/m*K) of a PU foam measured at 50 °C as a function of the composition of the cell gas (ordinate in the unit Vol%). The squares represent cyclopentane, the circles CO 2 , the triangles HFO. -
4 shows a graphical representation of the average pore size (abscissa in the unit µm) of a PU foam depending on the cell gas composition (ordinate in the unit Vol%). The squares represent cyclopentane, the circles CO 2 , the triangles HFO. -
5 shows a graphical representation of the viscosity (abscissa in the unit mP*sec) of a polyol with different contents (ordinate in the unit wt%) of cyclopentane or HFO 1233zd. The squares represent cyclopentane, the triangles HFO.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung somit ein Rohrsystem enthaltend eine Wärmedämmung (auch vorisoliertes Rohrsystem oder thermisch gedämmtes Rohrsystem genannt), in welchem besagte Wärmedämmung einen Schaumstoff umfasst, dessen Zellgas Hydrofluorolefine (HFOs) enthält. Solche Rohrsysteme, jedoch ohne das genannte Zellgas, sind an sich bekannt und umfassen thermisch gedämmte Leitungsrohre, Muffen und Abdeckungsvorrichtungen zur Verbindung solcher Leitungsrohre.In a first aspect, the invention thus relates to a pipe system containing thermal insulation (also called a pre-insulated pipe system or thermally insulated pipe system), in which said thermal insulation comprises a foam whose cell gas contains hydrofluoroolefins (HFOs). Such pipe systems, but without the cell gas mentioned, are known per se and include thermally insulated pipes, sleeves and cover devices for connecting such pipes.
In einer ersten Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein thermisch gedämmtes Leitungsrohr (1), umfassend mindestens ein Mediumrohr (4), mindestens eine um das Mediumrohr herum angeordnete Wärmedämmung (3) und mindestens einen um die Wärmedämmung herum angeordneten Aussenmantel (2), dadurch gekennzeichnet, dass besagter Aussenmantel (2) gegebenenfalls eine Barriere (9) aus Kunststoff umfasst, und dass besagte Wärmedämmung (3) einen Schaumstoff umfasst, dessen Zellgas die nachstehend definierten Komponenten enthält. In a first embodiment, the invention relates to a thermally insulated line pipe (1), comprising at least one medium pipe (4), at least one thermal insulation (3) arranged around the medium pipe and at least one outer jacket (2) arranged around the thermal insulation, characterized in that that said outer jacket (2) optionally comprises a barrier (9) made of plastic, and that said thermal insulation (3) comprises a foam whose cell gas contains the components defined below.
In einer zweiten Ausgestaltung betrifft die Erfindung eine Abdeckungsvorrichtung aus Kunststoff, insbesondere für die Verbindungsstellen mindestens zweier Rohrstücke, welche dort verbunden werden, wobei die Abdeckungsvorrichtung mindestens eine Wärmedämmung (3) und mindestens einen um die Wärmedämmung herum angeordneten Aussenmantel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Aussenmantel (2) gegebenenfalls eine Barriere aus Kunststoff umfasst, und dass besagte Wärmedämmung (3) einen Schaumstoff umfasst, dessen Zellgas die nachstehend definierten Komponenten enthält.In a second embodiment, the invention relates to a covering device made of plastic, in particular for the connection points of at least two pipe pieces which are connected there, the covering device having at least one thermal insulation (3) and at least one outer jacket (2) arranged around the thermal insulation, characterized in that that said outer jacket (2) optionally comprises a barrier made of plastic, and that said thermal insulation (3) comprises a foam whose cell gas contains the components defined below.
In einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Erfindung eine Muffe aus Kunststoff für die Verbindung von thermisch gedämmten Leitungsrohren, wobei die Muffe mindestens eine Wärmedämmung (3) und mindestens einen um die Wärmedämmung herum angeordneten Aussenmantel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Aussenmantel (2) gegebenenfalls eine Barriere aus Kunststoff umfasst, und dass besagte Wärmedämmung (3) einen Schaumstoff umfasst, dessen Zellgas die nachstehend definierten Komponenten enthält.In a further embodiment, the invention relates to a sleeve made of plastic for connecting thermally insulated pipes, the sleeve having at least one thermal insulation (3) and at least one outer jacket (2) arranged around the thermal insulation, characterized in that said outer jacket (2 ) optionally comprises a barrier made of plastic, and that said thermal insulation (3) comprises a foam whose cell gas contains the components defined below.
Dieser Aspekt der Erfindung soll nachstehend näher erläutert werdenThis aspect of the invention will be explained in more detail below
Wärmedämmung (3): Die Wärmedämmung umschliesst das Mediumrohr teilweise oder vollständig, bevorzugt vollständig. Als Wärmedämmung sind insbesondere aufgeschäumte Kunststoffe („Schaumstoffe“) geeignet, die in Ihren Zellen ein Zellgas enthalten. Die Wärmedämmung kann entlang ihres Querschnitts homogen sein oder aus mehreren Lagen aufgebaut sein. Typischerweise ist die Wärmedämmung in Leitungsrohren homogen aufgebaut.Thermal insulation (3): The thermal insulation partially or completely encloses the medium pipe, preferably completely. Foamed plastics (“foams”) that contain a cell gas in their cells are particularly suitable for thermal insulation. The thermal insulation can be homogeneous along its cross section or made up of several layers. Typically, the thermal insulation in pipes is constructed homogeneously.
Zellgase: Als Zellgase werden die in der Wärmedämmung vorliegenden Gase bezeichnet. Diese sind eine Folge der Herstellung und setzen sich zusammen aus chemischen und physikalischen Treibmitteln, bzw. deren Reaktionsprodukten. Typischerweise werden solche Zellgase während des Schäumprozesses zugegeben, oder sie werden während des Schäumprozesses gebildet.Cell gases: The gases present in thermal insulation are referred to as cell gases. These are a result of production and are made up of chemical and physical blowing agents or their reaction products. Typically, such cell gases are added during the foaming process or are formed during the foaming process.
Gemäss vorliegender Erfindung ist das Zellgas im Schaumstoff der Wärmedämmung dadurch gekennzeichnet, dass es Hydrofluorolefine (HFOs) enthält. Das Zellgas kann nur aus einem oder aus mehreren HFOs bestehen und ggf. zusätzlich weitere Komponenten enthalten. Vorteilhaft enthält das Zellgas 10-100 vol% HFOs, bevorzugt 20-100 vol% HFOs, mehr bevorzugt 30-100 vol% HFOs, besonders bevorzugt 40-100 vol% HFOs, ganz besonders bevorzugt 50-100 vol% HFOs. Entsprechend kann das Zellgas weitere Komponenten enthalten.According to the present invention, the cell gas in the foam of the thermal insulation is characterized in that it contains hydrofluoroolefins (HFOs). The cell gas can consist of just one or more HFOs and may also contain other components. The cell gas advantageously contains 10-100 vol% HFOs, preferably 20-100 vol% HFOs, more preferably 30-100 vol% HFOs, particularly preferably 40-100 vol% HFOs, very particularly preferably 50-100 vol% HFOs. Accordingly, the cell gas can contain further components.
In einer Ausgestaltung enthält das Zellgas 0-50 vol% (Cyclo)-Alkane, bevorzugt 0-45 vol% (Cyclo)-Alkane, mehr bevorzugt 0-40 vol% (Cyclo)-Alkane, besonders bevorzugt 0-35 vol% (Cyclo)-Alkane. Bevorzugt beträgt das Verhältnis HFOs zu (Cyclo)-Alkane mindestens 2.5:1, bevorzugt mindestens 3:1.In one embodiment, the cell gas contains 0-50 vol% (cyclo)-alkanes, preferably 0-45 vol% (cyclo)-alkanes, more preferably 0-40 vol% (cyclo)-alkanes, particularly preferably 0-35 vol% ( Cyclo)-alkanes. The ratio of HFOs to (cyclo)alkanes is preferably at least 2.5:1, preferably at least 3:1.
In einer weiteren Ausgestaltung enthält das Zellgas zusätzlich oder alternativ bis zu 50 vol% CO2, bevorzug 0-40 vol% CO2, besonders bevorzugt 0-30% CO2.In a further embodiment, the cell gas additionally or alternatively contains up to 50 vol% CO2 , preferably 0-40 vol% CO2, particularly preferably 0-30% CO2.
In einer weiteren Ausgestaltung enthält das Zellgas zusätzlich oder alternativ bis zu bis zu 5 vol% Stickstoff (N2) und/oder Sauerstoff (O2).In a further embodiment, the cell gas additionally or alternatively contains up to 5 vol% nitrogen (N 2 ) and/or oxygen (O 2 ).
Diese weiteren Komponenten können dem Treibmittel zugesetzt werden, wie z.B. die genannten (Cyclo)-alkane; sie können während der Herstellung des Schaumstoffs entstehen, wie z.B. CO2; sie können während des Produktionsprozesses in den Schaumstoff gelangen, wie bspw. Luft, O2, N2.These additional components can be added to the blowing agent, such as the (cyclo)alkanes mentioned; they can arise during the production of the foam, such as CO 2 ; they can get into the foam during the production process, such as air, O 2 , N 2 .
Es hat sich überraschend gezeigt, dass bereits bei so geringen Anteilen wie bspw. 10 vol% HFO im Zellgas die Eigenschaften von Rohrsystemen, insbesondere von thermisch gedämmten Leitungsrohren, in einer Reihe von Merkmalen verbessern.It has surprisingly been shown that even with such small proportions as, for example, 10 vol% HFO in the cell gas, the properties of pipe systems, in particular thermally insulated pipes, improve in a number of features.
Namentlich wurde gefunden, dass die hier beschriebenen Leitungsrohre ein überraschend besseres Isolationsverhalten aufweisen. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass die verbesserten Isolationseigenschaften nicht nur durch Materialeigenschaften der HFOs (Wärmeleitfähigkeit) begründet sind, sondern auch durch ein verbessertes Aufschäumen, hervorgerufen durch die veränderte Viskosität.In particular, it was found that the pipes described here have surprisingly better insulation behavior. Without feeling bound to a theory, it is assumed that the improved insulation properties are not only due to the material properties of the HFOs (thermal conductivity), but also to improved foaming caused by the changed viscosity.
Im Falle von PU-Schaumstoffen und PIR-Schaumstoffen führt die Zugabe von HFO zu einer der beiden Ausgangskomponenten (Isocyanat bzw Polyol) bzw. während der direkten Vermischung im Mischkopf zu einer markanten Viskositätserniedrigung. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen, wird davon ausgegangen, dass die verringerte Viskosität die Durchmischung der beiden Komponenten verbessert und dadurch die Ausbildung vergleichsweise kleinerer Zellen begünstigt.In the case of PU foams and PIR foams, the addition of HFO to one of the two starting components (isocyanate or polyol) or during direct mixing in the mixing head leads to a significant reduction in viscosity. Without feeling bound to any theory, it is assumed that the reduced viscosity improves the mixing of the two components and thereby promotes the formation of comparatively smaller cells.
Um eine Viskositätsverringerung in ähnlicher Grössenordnung mit Cyclopentan als Treibmittel zu erreichen, könnte alternativ auch dessen Gehalt beispielsweise um das 1.86 fache gesteigert werden. Dies wäre der Faktor, um den sich die Molekulargewichte des HFO 1233zd (130.5 g/mol) und von Cyclopentan (70.2 g/mol) unterscheiden, dies hätte aber mehrere nachteilige Konsequenzen:
- a) Zum einen würde während des Schäumprozesses eine doppelte Menge des Treibgases expandieren, was zu unkontrollierbaren Veränderungen der Schaumstruktur führte. Existierende PU-Schäume und die Produktionsanlagen sind für die geringere Menge Cyclopentan optimiert und grosse mengenmässige Veränderungen hinsichtlich des expandierenden Treibmittels hätten umfangreiche Neuentwicklungen zur Folge.
- b) Cyclopentan wirkt als Weichmacher des PU-Schaums. Eine um das 1.86 fach erhöhte Menge führt zu dessen markanter Erweichung. Diese ist zum einen nicht gewünscht, weil der Schaum eine tragende Rolle spielt, d. h. für die mechanische Stabilität des gesamten Verbundes unabdingbar ist. Dies ist zum anderen nicht gewünscht, weil die zunehmende Weichheit des Schaums im Herstellungsprozess dazu führt, dass der gesamte Rohrverbund von der idealen runden Querschnittsgeometrie mehr und mehr abweicht. Somit wurde gefunden, dass der vollständige oder teilweise Ersatz von Cyclopentan durch HFOs die mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffs verbessert. Üblicherweise wird dem Ausgangsmaterial Cyclopentan zugesetzt, um dessen Viskosität zu verringern; die Maximalmenge wird jedoch dadurch begrenzt, dass der erzeugte Schaumstoff ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen muss. Durch den Ersatz von Cyclopentan durch HFOs können diese widerstrebenden Ziele erreicht werden. Der Einsatz einer vergleichbaren Menge HFO führt zu Ausgansmaterialien mit niedrigerer Viskosität bei gleichbleibender mechanischer Festigkeit des finalen Schaumstoffs. Somit kann bei gleichbleibender Produktqualität die Herstellbarkeit verbessert werden.
- a) On the one hand, a double amount of propellant gas would expand during the foaming process, leading to uncontrollable changes in the foam structure. Existing PU foams and the production facilities are optimized for the smaller amount of cyclopentane and major changes in the quantity of the expanding blowing agent would result in extensive new developments.
- b) Cyclopentane acts as a plasticizer of the PU foam. An amount increased by 1.86 times leads to a noticeable softening. On the one hand, this is not desirable because the foam plays a supporting role, ie it is essential for the mechanical stability of the entire composite. On the other hand, this is not desirable because the increasing softness of the foam during the manufacturing process leads to the entire pipe assembly deviating more and more from the ideal round cross-sectional geometry. Thus, total or partial replacement of cyclopentane with HFOs was found to improve the mechanical properties of the foam. Cyclopentane is usually added to the starting material to reduce its viscosity; However, the maximum amount is limited by the fact that the foam produced must have sufficient mechanical strength. Replacing cyclopentane with HFOs can achieve these counterintuitive goals. The use of a comparable amount of HFO leads to starting materials with lower viscosity while maintaining the mechanical strength of the final foam. This means that the manufacturability can be improved while maintaining product quality.
Ferner wurde gefunden, dass die Zugabe des HFO zu einer der Ausgangskomponenten bzw. die direkte Zugabe zu den beiden Ausgangskomponenten im Mischkopf deren Brennbarkeit verringert. Dieser Effekt ist sehr von Vorteil, weil dadurch die sicherheitstechnischen Anforderungen an eine solche Produktionsanlage verringert sind und dadurch die Auslegung einer entsprechenden Produktionsanlage deutlich vereinfacht wird und somit Kosten eingespart werden können, welche andernfalls anfallen, wenn mit brennbaren Treibmitteln gearbeitet wird.Furthermore, it was found that the addition of HFO to one of the starting components or the direct addition to the two starting components in the mixing head reduces their flammability. This effect is very advantageous because it reduces the safety requirements for such a production system and thereby significantly simplifies the design of a corresponding production system and can therefore save costs that would otherwise be incurred when working with flammable propellants.
Zusammengefasst kann somit festgestellt werden, dass durch den teilweisen oder vollständigen Ersatz von Cyclopentan (Cp)durch HFOs die bekannten Probleme auf elegante Weise gelöst werden können. Einerseits kann mehr Treibmittel zugegeben werden, was zu einer gewünschten Viskositätsverringerung führt. Gleichzeitig bleibt aber die expandierende Wirkung im Wesentlichen unverändert und es benötigt keine grundlegenden Anpassungen an Rezeptur und Produktionsanlage. Schlussendlich wird durch den Ersatz des brennbaren Cyclopentan durch das unbrennbare HFO der Arbeitsschutz verbessert und die Investitionskosten für eine solche Produktionsanlage verringert.In summary, it can be stated that the known problems can be solved in an elegant way by partially or completely replacing cyclopentane (Cp) with HFOs. On the one hand, more blowing agent can be added, which leads to a desired reduction in viscosity. At the same time, however, the expanding effect remains essentially unchanged and no fundamental adjustments to the recipe and production system are required. Ultimately, replacing the flammable cyclopentane with the non-flammable HFO improves occupational safety and reduces the investment costs for such a production system.
Es wurde ferner gefunden, dass hohe Gehalte an (Cyclo) Alkanen, insbesondere Cyclopentan, einen negativen Einfluss auf die Produktqualität haben. Erfahrungsgemäss führt ein zu hoher Gehalt an Cyclopentan im Polyol zu der Bildung von grossen Blasen im Schaum, die dadurch zustande kommen, dass das Treibmittel (insbes. Cyclopentan) durch die Temperatur des sich bildenden PU-Schaums aus dem Schaum ausgetrieben wird.It was also found that high levels of (cyclo)alkanes, especially cyclopentane, have a negative influence on product quality. Experience has shown that an excessively high cyclopentane content in the polyol leads to the formation of large bubbles in the foam, which are caused by the blowing agent (especially cyclopentane) being driven out of the foam by the temperature of the PU foam that forms.
Bei einem kontinuierlich arbeitenden Produktionsprozess wird der Aussenmantel üblicherweise durch Extrusion aufgebracht und befindet sich zu diesem Zeitpunkt wegen der hohen Temperatur von typischerweise 80 - 250 °C in einem Zustand, in dem er leicht verformt werden kann. Die Blasen werden dann an der Aussenseite des isolierten Rohres sichtbar, weil das austretende Treibmittel den Aussenmantel aufbläht. Dies gilt gleichermassen für isolierte Rohre mit einem gewellten, einem glatten und einem korrugierten Aussenmantel. Das Austreten des Treibmittels wird gefördert durch die Temperatur des aufextrudierten Aussenmantels. Rohre mit solchen Defekten sind als Ausschuss zu betrachten und können nicht mehr der zweckmässigen Bestimmung zugeführt werden.In a continuous production process, the outer jacket is usually applied by extrusion and at this point, due to the high temperature of typically 80 - 250 °C, it is in a state in which it can be easily deformed. The bubbles then become visible on the outside of the insulated pipe because the escaping propellant inflates the outer jacket. This applies equally to insulated pipes with a corrugated, a smooth and a corrugated outer jacket. The escape of the blowing agent is promoted by the temperature of the extruded outer jacket. Pipes with such defects are to be viewed as rejects and can no longer be used for their intended purpose.
Die Bildung von Blasen wird verhindert, wenn der Gehalt des Cyclopentans an der Zellgaszusammensetzung des resultierenden isolierenden Schaums 0-50 Vol% beträgt, bevorzugt 0-45 Vol%, besonders bevorzugt 0-40 Vol%, meist bevorzugt 0-35 Vol%.The formation of bubbles is prevented if the content of cyclopentane in the cell gas composition of the resulting insulating foam is 0-50% by volume, preferably 0-45% by volume, particularly preferably 0-40% by volume, most preferably 0-35% by volume.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass bei der Verwendung von HFO als Treibmittel die erwähnte Blasenbildung nicht eintritt. Dies gilt insbesondere wenn der Gehalt des HFO an der Zellgaszusammensetzung des resultierenden isolierenden Schaums in den vorstehend genannten Grenzen liegt.Surprisingly, it was found that the aforementioned bubble formation does not occur when HFO is used as a blowing agent. This applies in particular if the HFO content of the cell gas composition of the resulting insulating foam is within the limits mentioned above.
Das beschriebene Verhalten ist umso überraschender, da die Siedepunkte im Falle des HFO 1233zd 19 °C bzw. im Falle des HFO 1336mzz 33 °C betragen. Dies im Vergleich zu Cyclopentan, dessen Siedepunkt 49 °C beträgt. Aufgrund dieser Siedepunkte ist die Erwartung, dass die Bildung von Blasen bei der Verwendung des niedrig siedenden HFO als Treibmittel ausgeprägter wäre als bei der Verwendung höher siedender (Cyclo)-Alkane, z.B. Cp. Das Gegenteil wurde beobachtet.The behavior described is all the more surprising since the boiling points are 19 °C in the case of HFO 1233zd and 33 °C in the case of HFO 1336mzz. This is in comparison to cyclopentane, whose boiling point is 49 °C. Based on these boiling points, it is expected that bubble formation would be more pronounced when using the low-boiling HFO as a blowing agent than when using higher-boiling (cyclo)alkanes, e.g. Cp. The opposite was observed.
Hydroolefine (HFOs) sind bekannt und kommerziell erhältlich bzw. nach bekannten Methoden herstellbar. Diese eignen sich als Treibgas, insbesondere wegen ihres geringen Treibhauspotentials (Global Warming Potential, GWP) und wegen ihrer Unschädlichkeit gegen die Ozonschicht der Atmosphäre (Ozone Depleting Potential, ODP). Der Begriff umfasst sowohl Verbindungen, die nur Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor umfassen, als auch solche Verbindungen, die zusätzlich Chlor enthalten (auch als HFCO bezeichnet) und jeweils mindestens eine ungesättigte Bindung im Molekül enthalten. HFOs können als Gemisch verschiedener Komponenten oder als reine Komponente vorliegen. HFOs können ferner als isomere Gemische, insbesondere E-/Z-Isomere, oder als isomerenreine Verbindungen vorliegen.Hydroolefins (HFOs) are known and commercially available or can be produced using known methods. These are suitable as propellant gases, particularly because of their low global warming potential (GWP) and because of their harmlessness to the ozone layer of the atmosphere (Ozone Depleting Potential, ODP). The term includes both compounds that contain only carbon, hydrogen and fluorine, as well as those compounds that additionally contain chlorine (also referred to as HFCO), each containing at least one unsaturated bond in the molecule. HFOs can be present as a mixture of different components or as a pure component. HFOs can also be present as isomeric mixtures, in particular E/Z isomers, or as isomerically pure compounds.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders geeignete HFOs sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Verbindungen der Formel (I)
Besonders geeignete HFOs sind R1233zd (z.B. Solstice LBA, Fa. Honeywell) und R1336mzz (z.B. Formacel 1100, Fa. Du-Pont) .Particularly suitable HFOs are R1233zd (e.g. Solstice LBA, Honeywell) and R1336mzz (e.g. Formacel 1100, Du-Pont).
Es hat sich überraschend gezeigt, dass die hier beschriebenen Leitungsrohre ein verbessertes Dämmverhalten aufweisen, wenn die Zellgase der Dämmung zumindest 10 vol%, bevorzugt zumindest 30 vol% besonders bevorzugt mindestens 50 vol% HFO enthalten. Es hat sich ferner gezeigt, dass die Zugabe von derartigen HFOs zu den Ausgangsmaterialien der Schaumstoffdämmung zu einer verbesserten Herstellbarkeit führt.It has surprisingly been shown that the line pipes described here have improved insulating behavior if the cell gases of the insulation contain at least 10% by volume, preferably at least 30% by volume, particularly preferably at least 50% by volume of HFO. It has also been shown that the addition of such HFOs to the starting materials of the foam insulation leads to improved manufacturability.
(Cyclo)-Alkane sind als Zellgas der Dämmung in thermisch isolierten Rohren bekannt. Vorteilhaft ist das besagte Alkan bzw. Cycloalkan ausgewählt aus der Gruppe umfassend Propan, Butane, Pentane, Cyclopentan, Hexane, Cyclohexan. Durch die Kombination von (Cyclo)-Alkan mit HFO kann eine Feinjustierung der Produkteigenschaften erfolgen, und / oder die Herstellbarkeit verbessert werden und / oder eine Kostenreduktion mit vertretbaren Qualitätseinbussen erfolgen. Die genannten (Cyclo)-Alkane können als reine Verbindung oder als Gemische vorliegen; die aliphatischen Alkane können als isomerenreine Verbindungen oder als Isomerengemische vorliegen. Ein besonders geeignetes (Cyclo)-Alkan ist Cyclopentan.(Cyclo)-alkanes are known as cell gases for insulation in thermally insulated pipes. The said alkane or cycloalkane is advantageously selected from the group comprising propane, butanes, pentanes, cyclopentane, hexanes, cyclohexane. By combining (cyclo)alkane with HFO, the product properties can be fine-tuned and/or manufacturability can be improved and/or costs can be reduced with an acceptable loss of quality. The (cyclo)alkanes mentioned can be present as pure compounds or as mixtures; The aliphatic alkanes can be present as isomerically pure compounds or as mixtures of isomers. A particularly suitable (cyclo)alkane is cyclopentane.
Kohlendioxid: Falls der Schaumstoff aus PU oder Polyisocyanurat (PIR) gebildet wird, entsteht typischerweise in gewisser Menge CO2, da das Ausgangsmaterial Polyol in technischer Qualität normalerweise eine kleine Menge Wasser enthält. Dieses reagiert dann mit dem Isocyanat zur Carbaminsäure, welche spontan CO2 abspaltet. Der CO2-Gehalt des Zellgases ist somit an die Reinheit der Ausgangsmaterialien geknüpft und liegt typischerweise unter 50 vol.%. Falls die Ausgangsmaterialien wasserfrei sind, bspw. wenn Polyolefine geschäumt werden, so ist der CO2-Gehalt des Zellgases bei 0 vol%. Der CO2-Gehalt des Zellgases kann somit über die Wahl der Ausgangsmaterialien (bzw. deren Reinheit) beeinflusst werden.Carbon Dioxide: If the foam is formed from PU or polyisocyanurate (PIR), some amount of CO 2 is typically produced, as the raw material of technical grade polyol usually contains a small amount of water. This then reacts with the isocyanate to form carbamic acid, which spontaneously splits off CO2 . The CO 2 content of the cell gas is therefore linked to the purity of the starting materials and is typically below 50 vol.%. If the starting materials are water-free, for example if polyolefins are foamed, the CO 2 content of the cell gas is 0 vol%. The CO 2 content of the cell gas can therefore be influenced by the choice of starting materials (or their purity).
Weitere Zellgase: Produktionsbedingt können aus der Atmosphäre / Umgebungsluft Komponenten in das Zellgas gelangen. Dies sind im Wesentlichen N2 und / oder O2, bspw. Luft. Der Gehalt an diesen Zellgasen liegt typischerweise unter 5 vol.%. Falls die Produktionsanlage speziell eingerichtet ist, so kann der Kontakt mit der Atmosphäre / Umgebungsluft vermieden werden und der Gehalt weiterer Zellgase ist bei 0 vol%.Other cell gases: Due to production, components from the atmosphere/ambient air can get into the cell gas. These are essentially N 2 and/or O 2 , for example air. The content of these cell gases is typically less than 5 vol.%. If the production facility is specially set up, contact with the atmosphere/ambient air can be avoided and the content of other cell gases is 0 vol%.
Schaumstoff: Die besagte Wärmedämmung (3) umfasst (d.h. enthält oder besteht aus) einen Schaumstoff. Solche Schaumstoffe sind an sich bekannt, besonders geeignet sind Schaumstoffe, welche die Normen DIN EN 253:2015-12 (insbesondere für KMR) und EN15632-1:2009/A1:2014, EN15632-2:2010/A1:2014 und EN15632-3:2010/A1:2014 (insbesondere für PMR) erfüllen. Der Begriff umfasst Hartschäume und Weichschäume. Schaumstoffe können geschlossenzellig oder offenzellig sein, bevorzugt geschlossenzellig, insebsondere wie in der Norm DIN EN 253:2015-12 dargelegt. Bevorzugt werden solche Schaumstoffe ausgewählt aus der Gruppe der Polyurethane (PU), der Polyisocyanurate (PIR), der thermoplastischen Polyester (insbesondere PET), der thermoplastischen Polyolefine (insbesondere PE und PP).Foam: Said thermal insulation (3) comprises (ie contains or consists of) a foam. Such foams are known per se; foams that meet the standards DIN EN 253:2015-12 (especially for KMR) and EN15632-1:2009/A1:2014, EN15632-2:2010/A1:2014 and EN15632- are particularly suitable. 3:2010/A1:2014 (especially for PMR). The term includes rigid foams and soft foams. Foams can be closed cell or open cell, preferably closed cell, especially as set out in the standard DIN EN 253:2015-12. Such foams are preferably selected from the group of polyurethanes (PU), polyisocyanurates (PIR), thermoplastic polyesters (particularly PET), and thermoplastic polyolefins (particularly PE and PP).
Es hat sich gezeigt, dass die folgenden Kombinationen aus Schaumstoff und Zellgas besonders vorteilhaft sind.:
- - PU enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-50 vol% Cp;
- - PU enthaltend 50-100 vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp;
- - PIR enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-50 vol% Cp;
- - PIR enthaltend 50-100 vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp;
- - PET enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-50 vol% Cp;
- - PET enthaltend 50-100 vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp;
- - PE enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-50 vol% Cp;
- - PE enthaltend 50-100 vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp.
- - PU containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp;
- - PU containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp;
- - PIR containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp;
- - PIR containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp;
- - PET containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp;
- - PET containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp;
- - PE containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp;
- - PE containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp.
In einer Ausgestaltung ergänzen sich die genannten Zellgase zu 100 vol%. In einer weiteren Ausgestaltung ergänzen sich diese Zellglase zusammen mit CO2 und Luft zu 100%. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verhältnis von HFO: Cp mindestens 2.5:1.In one embodiment, the cell gases mentioned add up to 100 vol%. In a further embodiment, these cellular glasses complement each other 100% together with CO 2 and air. In a further embodiment, the ratio of HFO:Cp is at least 2.5:1.
Es hat sich ferner gezeigt, dass die folgenden Kombinationen aus Schaumstoff und Zellgas besonders vorteilhaft sind:
- - PU enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-50vol% Cp und 0-50 vol% CO2;
- - PU enthaltend 50-100vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp und 0-50 vol% CO2;
- - PIR enthaltend 50-100vol% R1233zd und 0-50 vol% Cp und 0-50 vol% CO2;
- - PIR enthaltend 50-100vol% R1336mzz und 0-50 vol% Cp und 0-50 vol% CO2
- - PU enthaltend 50-100 vol% R1233zd und 0-45vol% Cp und 10-40 vol% CO2;
- - PU enthaltend 50-100vol% R1336mzz und 0-45 vol% Cp und 10-40 vol% CO2;
- - PIR enthaltend 50-100vol% R1233zd und 0-45 vol% Cp und 10-40 vol% CO2;
- - PIR enthaltend 50-100vol% R1336mzz und 0-45 vol% Cp und 10-40 vol% CO2.
- - PU containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp and 0-50 vol% CO 2 ;
- - PU containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp and 0-50 vol% CO 2 ;
- - PIR containing 50-100 vol% R1233zd and 0-50 vol% Cp and 0-50 vol% CO 2 ;
- - PIR containing 50-100vol% R1336mzz and 0-50 vol% Cp and 0-50 vol% CO 2
- - PU containing 50-100 vol% R1233zd and 0-45 vol% Cp and 10-40 vol% CO 2 ;
- - PU containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-45 vol% Cp and 10-40 vol% CO 2 ;
- - PIR containing 50-100 vol% R1233zd and 0-45 vol% Cp and 10-40 vol% CO 2 ;
- - PIR containing 50-100 vol% R1336mzz and 0-45 vol% Cp and 10-40 vol% CO 2 .
In einer Ausgestaltung ergänzen sich die genannten Zellgase zu 100 vol%. In einer weiteren Ausgestaltung ergänzen sich diese Zellglase zusammen mit Luft zu 100%. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verhältnis von HFO:Cp mindestens 3:1.In one embodiment, the cell gases mentioned add up to 100 vol%. In a further embodiment, these cellular glasses complement each other 100% together with air. In a further embodiment, the ratio of HFO:Cp is at least 3:1.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Wärmedämmung aus den genannten Schaumstoffen und den genannten Zellgasen.In a further embodiment, the thermal insulation consists of the foams mentioned and the cell gases mentioned.
Barriere (9): Diffusionsbarrieren sind im Bereich Leitungsrohre / Rohrsysteme an sich bekannt. Sofern eine Barriere vorliegt, ist diese Barriere als Schicht ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass mindestens eine Barriere (9) wie nachstehend beschrieben vorliegt. Besonders bevorzugt ist, dass eine Barriere (9) wie nachstehend beschrieben vorliegt. Diese Schicht (9) ermöglicht, dass die Diffusion von Zellgasen aus der Wärmedämmung hinaus und von Gasen ausserhalb des Leitungsrohrs (insbesondere Luft) in die Wärmedämmung hinein reduziert wird. Diese Eigenschaft ist wichtig, um die Isolationsfähigkeit des Leitungsrohrs / Rohsystems über längere Zeit sicher zu stellen.Barrier (9): Diffusion barriers are known in the area of pipes/pipe systems. If there is a barrier, this barrier is designed as a layer. It is preferred that there is at least one barrier (9) as described below. It is particularly preferred that a barrier (9) is present as described below. This layer (9) enables the diffusion of cell gases out of the thermal insulation and of gases outside the pipe (in particular air) into the thermal insulation to be reduced. This property is important to ensure the insulation capability of the pipe/raw system over a longer period of time.
Diese Schicht ermöglicht in einer vorteilhaften Ausgestaltung ferner, dass die Diffusion von Wasser aus der Wärmedämmung heraus ermöglicht wird. Diese Eigenschaft ist insbesondere wichtig für Leitungsrohre / Rohrsysteme, deren Mediumrohr (4) aus Kunststoff besteht. Wird in derartigen Leitungsrohren / Rohrsystemen ein wässriges Medium transportiert, kann Wasser aus dem Medium durch das Leitungsrohr in die Dämmung gelangen und so die Isolationsfähigkeit vermindern und den Dämmstoff schädigen.In an advantageous embodiment, this layer also enables the diffusion of water out of the thermal insulation. This property is particularly important for line pipes/pipe systems whose medium pipe (4) is made of plastic. If an aqueous medium is transported in such line pipes/pipe systems, water from the medium can get through the line pipe into the insulation and thus reduce the insulation capacity and damage the insulation material.
Diese Schicht ermöglicht in einer vorteilhaften Ausgestaltung ferner, eine gewisse Durchlässigkeit für CO2 gegeben ist. Ein besonders geeigneter Wert für die CO2 Durchlässigkeit liegt im Bereich von 0.5 - 100 cm3/m2*Tag*bar. Vorteilhaft ist daher eine Barriere mit selektiven Eigenschaften, insbesondere: (i) Permeabel für Wasser und Wasserdampf, (ii) impermeabel für die Zellgase, welche eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen, (iii) permeabel für die Zellgase, die produktionsbedingt entstehen aber eine relativ hohe intrinsische Wärmeleitfähigkeit aufweisen (bspw. CO2), (iv) impermeabel für die Gase aus der Umgebung, insbesondere Stickstoff und Sauerstoff und Luft.In an advantageous embodiment, this layer also allows for a certain permeability to CO 2 . A particularly suitable value for the CO 2 permeability is in the range of 0.5 - 100 cm 3 /m 2 *day*bar. It is therefore advantageous to have a barrier with selective properties, in particular: (i) permeable to water and water vapor, (ii) impermeable to the cell gases, which have a low thermal conductivity, (iii) permeable to the cell gases, which arise during production but have a relatively high intrinsic Have thermal conductivity (e.g. CO 2 ), (iv) impermeable to the gases from the environment, in particular nitrogen and oxygen and air.
Es hat sich gezeigt, dass ein Leitungsrohr der eingangs genannten Art, bei dem die Barriere eines oder mehrere der nachstehend genannten Polymere umfasst, die Anforderungen sehr gut erfüllt. Erfindungsgemäss kann die Barriere in einer einzigen Schicht vorliegen oder in mehreren, voneinander getrennten Schichten. Ferner kann die Barriere mittels einer zusätzlichen Schicht an die Dämmung oder den Aussenmantel oder im Aussenmantel angebracht sein („Haftvermittlerschicht“ (8), (10)).It has been shown that a line pipe of the type mentioned at the beginning, in which the barrier comprises one or more of the polymers mentioned below, meets the requirements very well. According to the invention, the barrier can be present in a single layer or in several separate layers. Furthermore, the barrier can be attached to the insulation or the outer jacket or in the outer jacket by means of an additional layer (“adhesion promoter layer” (8), (10)).
Die Barriere (9) kann als Schicht im Aussenmantel (2) angeordnet sein; dies ist bevorzugt, insbesondere ist diese Ausgestaltung bevorzugt mit zwei an die Barriere (9) angrenzenden Haftvermittlerschichten (8, 10) wie in
Ferner kann die Barriere als Schicht auf der Aussenseite und / oder der Innenseite des Aussenmantels angeordnet sein. Ferner kann die Barriere vom Aussenmantel gebildet werden. Ferner kann die Barriere (9) als Schicht zwischen der Wärmedämmung (3) und dem Aussenmantel (2) angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung entfällt typischerweise die Haftvermittlerschicht.Furthermore, the barrier can be arranged as a layer on the outside and/or the inside of the outer jacket. Furthermore, the barrier can be formed by the outer jacket. Furthermore, the barrier (9) can be arranged as a layer between the thermal insulation (3) and the outer jacket (2). In this embodiment, the adhesion promoter layer is typically omitted.
Vorteilhaft weist die Barriereschicht (9) eine Schichtdicke von 0.05 - 0.5 mm, bevorzugt 0.1 - 0.3 mm auf. Falls die Barriere den Aussenmantel bildet, weist die Barriere vorteilhaft eine Schichtdicke von 0.5 - 5 mm auf. Sofern vorhanden, weisen die Haftvermittlerschichten (8, 10) unabhängig voneinander vorteilhaft eine Schichtdicke von 0.02 - 0.2 mm auf.The barrier layer (9) advantageously has a layer thickness of 0.05 - 0.5 mm, preferably 0.1 - 0.3 mm. If the barrier forms the outer jacket, the barrier advantageously has a layer thickness of 0.5 - 5 mm. If present, the adhesion promoter layers (8, 10) independently of one another advantageously have a layer thickness of 0.02 - 0.2 mm.
Bevorzugt umfasst die Barriere ein Co-Polymer des Ethylens mit Kohlenmonoxid oder mit Vinylalkohol.The barrier preferably comprises a copolymer of ethylene with carbon monoxide or with vinyl alcohol.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Barriere ein Polymer, welches Polyketone enthält oder aus Polyketonen besteht. Entsprechend umfasst die Polymerschicht Polyketone und Blends von Polyketonen sowie Laminate enthaltend Polyketone. Polyketone sind an sich bekannte Materialien und charakterisiert durch die Keto-Gruppe (C=O) in der Polymerkette. In dieser Ausgestaltung weist dass das Polymer vorteilhaft zu 50 - 100 Gew.%, bevorzugt zu 80-100 Gew.%, Struktureinheiten Formeln (II) oder der Formel (III) auf.
- o
- für 1
oder 2,bevorzugt 1, steht, - p
- für 1
oder 2,bevorzugt 1, steht, - q
- für 1-20 steht und
- r
- für 1-20 steht.
- O
- represents 1 or 2, preferably 1,
- p
- represents 1 or 2, preferably 1,
- q
- stands for 1-20 and
- r
- stands for 1-20.
Polyketone sind durch katalytische Umsetzung von Kohlenmonoxid mit den entsprechenden Alkenen, wie Propen und/oder Ethen, erhältlich. Solche Ketone werden auch als aliphatische Ketone bezeichnet. Diese Polymere sind kommerziell erhältlich, bspw. als Polyketone Copolymer (Formel II) oder Polyketone Terpolymer (Formel III) der Fa. Hyosung. Solche Polyketone sind ferner unter dem Handelsnamen Akrotek® PK kommerziell erhältlich. Geeignete Polymere weisen eine Schmelztemperatur von über 200°C auf (gemessen mit DSC 10 K/min gemäss ISO11357-1/3) und/oder besitzen eine niedrige Wasseraufnahme von unter 3 %, gemessen gemäss der DIN EN ISO 62 (Sättigung in Wasser bei 23 °C).Polyketones are available through the catalytic reaction of carbon monoxide with the corresponding alkenes, such as propene and/or ethene. Such ketones are also known as aliphatic ketones. These polymers are commercially available, for example as polyketone copolymer (formula II) or polyketone terpolymer (formula III) from Hyosung. Such polyketones are also commercially available under the trade name Akrotek® PK. Suitable polymers have a melting temperature of over 200°C (according to sen with DSC 10 K/min according to ISO11357-1/3) and/or have a low water absorption of less than 3%, measured according to DIN EN ISO 62 (saturation in water at 23 °C).
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Barriere ein Polymer, welches Ethyl-vinylalkohol enthält oder aus Ethyl-vinylalkohol besteht.In an advantageous embodiment, the barrier comprises a polymer which contains ethyl vinyl alcohol or consists of ethyl vinyl alcohol.
In dieser Ausgestaltung weist dass das Polymer zu 50 - 100 Gew.%, bevorzugt zu 80-100 Gew.%, Struktureinheiten der Formel (IV) auf.
- m
- für 1-10 steht,
- n
- für 2-20 steht.
- m
- stands for 1-10,
- n
- stands for 2-20.
Geeingete Ethyl-Vinylalkoholne sind insbesondere statistische Copolymere in denen das Verhältnis m/n bei 30/100 bis 50/100 liegt. Diese Polymere sind kommerziell erhältlich, bspw. als EVAL FP Serie oder EP Serie der Fa. Kuraray. Diese zeichnen sich aus durch eine gute Verarbeitbarkeit aus, insbesondere lassen sie sich sehr gut gemeinsam mit dem normalerweise verwendeten Mantelmaterial Polyethylen (PE) durch Coextrusion verarbeiten weil deren Schmelviskositäten und Schmelztemperaturen in einem ähnlichen Bereich liegen. Suitable ethyl vinyl alcohols are, in particular, statistical copolymers in which the ratio m/n is 30/100 to 50/100. These polymers are commercially available, for example as the EVAL FP series or EP series from Kuraray. These are characterized by good processability, in particular they can be processed very well together with the normally used sheath material polyethylene (PE) by coextrusion because their melting viscosities and melting temperatures are in a similar range.
Die Kombination von Zellgasen aus der Gruppe der Hydroolefine und Barriereschichten gemäss den hier beschriebenen Formeln (II), (III), (IV) führt zu besonders guten, überadditiven Isolationseigenschaften der thermisch isolierten Leitungsrohre. Ein derartiges positives Zusammenwirken dieser Komponenten ist überraschend. Ohne sich an eine Theorie gebunden zu fühlen kann dieser überadditive Effekt auf die Barriereeigenschaften der Materialien gemäss Formeln (II), (III), (IV) zurück geführt werden.The combination of cell gases from the group of hydroolefins and barrier layers according to the formulas (II), (III), (IV) described here leads to particularly good, super-additive insulation properties of the thermally insulated pipes. Such a positive interaction between these components is surprising. Without feeling bound to a theory, this super-additive effect can be attributed to the barrier properties of the materials according to formulas (II), (III), (IV).
Mediumrohr (4): Grundsätzlich können alle für thermisch gedämmte Rohre geeignete Mediumrohre verwendet werden. Entsprechend kann das Mediumrohr als Wellrohr, als glattes Rohr oder als Rohr mit einem korrugierten Mantel ausgebildet sein; es kann ein starres und gerades Rohrstück, ein starres gebogenes Rohrstück oder ein flexibles Rohrstück sein.Medium pipe (4): In principle, all medium pipes suitable for thermally insulated pipes can be used. Accordingly, the medium pipe can be designed as a corrugated pipe, as a smooth pipe or as a pipe with a corrugated jacket; it can be a rigid and straight piece of pipe, a rigid curved piece of pipe or a flexible piece of pipe.
Das Mediumrohr kann aus polymerem Werkstoffen oder metallischen Werkstoffen, bevorzugt aus polymeren Werkstoffen bestehen. Solche Materialien sind an sich bekannt und sind kommerziell erhältlich oder nach bekannten Verfahren hergestellt. Die Materialien werden vom Fachmann nach Einsatzzweck, ggf. nach Routineversuchen, ausgewählt.The medium pipe can consist of polymeric materials or metallic materials, preferably polymeric materials. Such materials are known per se and are commercially available or produced by known processes. The materials are selected by an expert based on their intended use, if necessary after routine tests.
In einer Ausgestaltung ist besagtes Mediumrohr (4) ein flexibles Kunststoffrohr, der Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), vernetztes Polyethylen (PEXa, PEXb, PEXc), PE, Polybuten (PB), Polyethylen Raised Temperature (PE-RT), und Polyketon (PK).In one embodiment, said medium pipe (4) is a flexible plastic pipe, the plastic selected from the group of acrylonitrile butadiene styrene (ABS), cross-linked polyethylene (PEXa, PEXb, PEXc), PE, polybutene (PB), polyethylene raised temperature (PE -RT), and polyketone (PK).
In einer weiteren Ausgestaltung ist besagtes Mediumrohr (4) ein flexibles Kunststoffrohr mit einer äusseren Metallschicht, der Kunststoff ausgewählt aus der Grupp ABS, PEXa, PEXb, PEXc, PE, PB, PE-RT und PK, das Metall ausgewählt aus der Gruppe Aluminium einschliesslich dessen Legierungen. Solche Innenrohre sind auch als Verbundrohre bekannt.In a further embodiment, said medium pipe (4) is a flexible plastic pipe with an outer metal layer, the plastic selected from the group ABS, PEXa, PEXb, PEXc, PE, PB, PE-RT and PK, the metal selected from the group including aluminum its alloys. Such inner tubes are also known as composite tubes.
In einer weiteren Ausgestaltung ist besagtes Mediumrohr (4) ein starres Kunststoffrohr, der Kunststoff ausgewählt aus der Gruppe ABS, PEXa, PEXb, PEXc, PE, PB, PE-RT und PK.In a further embodiment, said medium pipe (4) is a rigid plastic pipe, the plastic selected from the group ABS, PEXa, PEXb, PEXc, PE, PB, PE-RT and PK.
In einer weiteren Ausgestaltung ist besagtes Mediumrohr (4) ein flexibles Metallrohr, das Metall ausgewählt aus der Gruppe Kupfer einschliesslich dessen Legierungen, Eisen einschliesslich dessen Legierungen (wie z.B nichtrostende Stähle), Aluminium einschliesslich dessen Legierungen.In a further embodiment, said medium pipe (4) is a flexible metal pipe, the metal selected from the group of copper including its alloys, iron including its alloys (such as stainless steels), aluminum including its alloys.
In einer weiteren Ausgestaltung ist besagtes Mediumrohr (4) ein starres Metallrohr, das Metall ausgewählt aus der Gruppe Kupfer einschliesslich dessen Legierungen, Eisen einschliesslich dessen Legierungen (wie z.B nichtrostende Stähle), Aluminium einschliesslich dessen Legierungen.In a further embodiment, said medium pipe (4) is a rigid metal pipe, the metal selected from the group of copper including its alloys, iron including its alloys (such as stainless steels), aluminum including its alloys.
In einer weiteren Ausgestaltung des Mediumrohrs (4) kann die bereits erwähnte Barriere aus Kunststoff auf der Aussenseite des Innenrohrs angeordnet sein oder sie kann vom Mediumrohr selber gebildet werden. Eine Barriere auf dem Mediumrohr, oder vom Mediumrohr selber gebildet, verringert die Diffusion von Dampf aus dem Mediumrohr in die Wärmedämmung. Erfindungsgemäss wird eine solche („zweite“) Barriere mit einer weiteren („ersten“) Barriere oberhalb der Wärmedämmung kombiniert.In a further embodiment of the medium pipe (4), the plastic barrier already mentioned can be arranged on the outside of the inner pipe or it can be formed by the medium pipe itself. A barrier on the medium pipe, or formed by the medium pipe itself, reduces the diffusion of steam from the medium pipe into the thermal insulation. According to the invention, such a (“second”) barrier is combined with a further (“first”) barrier above the thermal insulation.
Aussenmantel (2): Grundsätzlich können alle für thermisch gedämmte Rohre geeigneten Aussenmäntel verwendet werden. Entsprechend kann der Aussenmantel als Wellrohr oder glattes Rohr oder als solches mit einem korrugierten Mantel ausgebildet sein. Es kann ein starres und gerades Rohrstück, ein starres gebogenes Rohrstück oder ein flexibles Rohrstück sein.Outer jacket (2): In principle, all outer jackets suitable for thermally insulated pipes can be used. Accordingly, the outer jacket can be designed as a corrugated tube or a smooth tube or as such with a corrugated jacket. It can be a rigid and straight piece of pipe, a rigid curved piece of pipe or a flexible piece of pipe.
Der Aussenmantel kann aus polymerem Werkstoffen oder metallischem Werkstoffen, bevorzugt aus polymeren Werkstoffen bestehen. Solche Materialien sind an sich bekannt und sind kommerziell erhältlich oder nach bekannten Verfahren hergestellt. Die Materialien werden vom Fachmann nach Einsatzzweck, ggf. nach Routineversuchen, ausgewählt. Vorteilhaft kommen thermoplastische Polymere, wie kommerzielle PE Typen, zum Einsatz. Geeignet sind PE hoher Dichte (HDPE), PE niedriger Dichte (LDPE), lineares PE niedriger Dichte (LLDPE). Die Schichtdicke des Aussenmantels (2) kann in weiten Bereichen variieren, liegt aber typischerweise bei 0.5 - 20 mm, inkl. der möglicherweise vorliegenden Barriere und Sperrschichten.The outer jacket can consist of polymeric materials or metallic materials, preferably polymeric materials. Such materials are known per se and are commercially available or produced by known processes. The materials are selected by an expert based on their intended use, if necessary after routine tests. Thermoplastic polymers, such as commercial PE types, are advantageously used. High density PE (HDPE), low density PE (LDPE), linear low density PE (LLDPE) are suitable. The layer thickness of the outer jacket (2) can vary widely, but is typically 0.5 - 20 mm, including any barrier and barrier layers that may be present.
In einer Ausgestaltung der Erfindung enthält der Aussenmantel die hier beschriebene Barriere, wie vorstehend beschrieben. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da mittels Coextrusion Mantel und Barriere gleichzeitig und somit kostengünstig erzeugt werden können.In one embodiment of the invention, the outer jacket contains the barrier described here, as described above. This configuration is advantageous because the coat and barrier can be produced simultaneously and therefore cost-effectively using coextrusion.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung enthält der Aussenmantel die hier beschriebene Barriere, wie vorstehend beschrieben, nicht. In dieser Ausgestaltung liegt die Barriere als separate Schicht vor. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da Mantel und Barriere separat und somit flexibel erstellt werden können.In an alternative embodiment of the invention, the outer jacket does not contain the barrier described here, as described above. In this embodiment, the barrier is present as a separate layer. This configuration is advantageous because the jacket and barrier can be created separately and therefore flexibly.
In einer vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Leitungsrohr wie hier beschrieben, in welchem besagter Aussenmantel (2) als Wellrohr ausgebildet ist; und besagtes Mediumrohr als ein flexibles Rohrstück ausgebildet ist und insbesondere mindestens ein Mediumrohr auf der Basis von Polyethylen aufweist und eine Wärmedämmung auf der Basis von PU und einen Aussenmnatel auf der Basis von Poylethylen.In an advantageous embodiment, the invention relates to a line pipe as described here, in which said outer jacket (2) is designed as a corrugated pipe; and said medium pipe is designed as a flexible piece of pipe and in particular has at least one medium pipe based on polyethylene and thermal insulation based on PU and an outer jacket based on polyethylene.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Leitungsrohr wie hier beschrieben, in welchem dass besagtes Leitungsrohr ein starres gerades Rohrstück ist und insbesondere mindestens ein Mediumrohr auf der Basis von Polyethlyen oder Stahl und eine Wärmedämmung auf der Basis von PU und einen Aussenmantel auf der Basis von Polyethylen.In a further advantageous embodiment, the invention relates to a line pipe as described here, in which said line pipe is a rigid, straight piece of pipe and in particular at least one medium pipe based on polyethylene or steel and a thermal insulation based on PU and an outer jacket on the base of polyethylene.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Leitungsrohr wie hier beschrieben, in welchem besagter Aussenmantel (2) als korrugiertes Rohr ausgebildet ist. Vorteilhafterweise werden solche Leitungsrohre mit einem Mediumrohr kombiniert, welches als flexibles Rohrstück ausgebildet ist und insbesondere mindestens ein Mediumrohr auf der Basis von Polyethylen oder vernetztem Polyethylen umfasst. Vorteilhafterweise werden solche Leitungsrohre ferner mit einer Wärmedämmung (3) versehen, die einen Schaumstoff umfasst, dessen Zellgas die vorstehend genannten Zusammensetzung aufweist (wobei das Zellgas besonders bevorzug zu höchstens 35% (Cyclo)Alkane enthält).In a further advantageous embodiment, the invention relates to a line pipe as described here, in which said outer jacket (2) is designed as a corrugated pipe. Such line pipes are advantageously combined with a medium pipe, which is designed as a flexible pipe section and in particular comprises at least one medium pipe based on polyethylene or cross-linked polyethylene. Advantageously, such line pipes are also provided with thermal insulation (3) which comprises a foam whose cell gas has the above-mentioned composition (the cell gas particularly preferably containing at most 35% (cyclo)alkanes).
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von thermisch gedämmten Leitungsrohren, Muffen und Abdeckvorrichtungen wie hier beschrieben. Der Erfindung liegt entsprechend die Aufgabe zu Grunde, verbesserte Verfahren zur Herstellung eines Leitungsrohrs, Muffe oder Abdeckvorrichtung zu schaffen, welches sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich geführt werden kann.In a second aspect, the invention relates to methods for producing thermally insulated line pipes, sleeves and covering devices as described here. The invention is based on the object of creating improved methods for producing a line pipe, sleeve or covering device, which can be operated both continuously and discontinuously.
Dieser Aspekt der Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden.This aspect of the invention will be explained in more detail below.
Grundsätzlich können die hier beschriebenen thermisch isolierten Vorrichtungen (vgl. erster Aspekt der Erfindung) in Analogie zu den bekannten Verfahren hergestellt werden. Dabei werden die bekannten Treibmittel (blowing agents, bspw. Cyclopentan, CO2) durch die hier beschriebenen HFOs teilweise oder vollständig ersetzt. Entsprechend können an sich bekannte Anlagen für die Herstellung verwendet werden, ggf. nach Anpassung an neue Parameter, wie sie der Fachmann in seiner Routinetätigkeit durchführen kann. Die in den eingangs genannten Dokumenten
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Wärmedämmung (3) durch Aufschäumen einer Kunststoffzusammensetzung gebildet, welche Polymerkomponenten zur Schaumstoffbildung und HFO als Treibmittel enthält. Erfindungsgemäss kann das HFO entweder einer der Komponenten zudosiert werden und dann verarbeitet werden oder die Ausganskomponenten und das HFO werden gleichzeitig in einer Dosiervorrichtung (bspw. der Mischkopf) kombiniert.In an advantageous embodiment of the method, the thermal insulation (3) is formed by foaming a plastic composition which contains polymer components for foam formation and HFO as a blowing agent. According to the invention, the HFO can either be metered into one of the components and then processed or the starting components and the HFO are combined at the same time in a metering device (e.g. the mixing head).
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Kunststoffzusammensetzung zwei flüssige Komponenten, wobei die erste Komponente ein Polyol und HFO enthält und die zweite Komponente Isocyanat enthält. Bei der Isocyanat Komponente handelt es sich bevorzugt um solche auf der Basis von Methylendiisocyanat. Aber auch andere Isocyanate wie beispielsweise solche auf der Basis von Toluol-2,4-diisocyanat oder aliphatischen Isocyanaten können verwendet werden.In a further advantageous embodiment of the method, the plastic composition comprises two liquid components, the first component containing a polyol and HFO and the second component containing isocyanate. The isocyanate component is preferably one based on methylene diisocyanate. But other isocyanates such as those based on
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Kunststoffzusammensetzung zwei flüssige Komponenten, wobei die erste Komponente ein Polyol enthält und die zweite Komponente Isocyanat und HFO enthält. Insbesondere solche HFO Komponenten sind bevorzugt, welche eine gute Mischbarkeit mit den beiden flüssigen Komponenten aufweisen und deren Siedepunkt nicht zu niedrig liegt (insbesondere nicht unter 10 °C). Dadurch wird der apparative Aufwand in der Produktion gering; Kühlanlagen müssen nur in geringem Umfang bereitgestellt werden.In a further advantageous embodiment of the method, the plastic composition comprises two liquid components, the first component containing a polyol and the second component containing isocyanate and HFO. In particular, those HFO components are preferred which have good miscibility with the two liquid components and whose boiling point is not too low (in particular not below 10 ° C). This reduces the amount of equipment required in production; Cooling systems only need to be provided to a limited extent.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens besteht die Kunststoffzusammensetzung aus einer geschmolzenen Komponente und diese Schmelze wird mit HFO unter Druck kombiniert.In a further advantageous embodiment of the method, the plastic composition consists of a melted component and this melt is combined with HFO under pressure.
Variante 1: Sofern das thermisch gedämmte Rohr dieser Erfindung ein oder mehrere flexible(s) Mediumrohr(e) umfasst und der Aussenmantel (13) eine Barriere aus Kunststoff, ist eine Verfahrensvariante vorteilhaft, in welcher
- (a) das mindestens eine Mediumrohr kontinuierlich zugeführt wird und mit einer zu einem Schlauch geformten Kunststofffolie umhüllt wird,
- (b) in den Raum zwischen Mediumrohr und Schlauch eine aufschäumbarer Kunststoffzusammensetzung als Wärmedämmschicht eingebracht wird,
- (c) das Mediumrohr und der Schlauch in ein aus mitlaufenden Formteilen gebildetes Werkzeug eingebracht werden und dieses Werkzeug an dessen Ende verlassen, und danach
- (d) auf die Oberfläche des Schlauches der Aussenmantel extrudiert wird,
wobei die aufschäumbare Kunststoffzusammensetzung die Polymerkomponente(n) zur Schaumstoffbildung und HFO als Treibmittel enthält. In dieser Verfahrensvariante kann
- - die Barriere zwischen der aufgeschäumten Wärmedämmschicht und der Innenseite des Aussenmantels eingebracht werden, indem der Schlauch aus dem Polymer gebildet wird; oder
- - die Barriere durch Coextrusion zusammen mit dem Aussenmantel aufgebracht werden; oder
- - die Barriere direkt auf den Schlauch aufgebracht werden; oder
- - zunächst eine Schicht des Aussenmantels, gefolgt durch die Barriere und gefolgt durch mindestens eine zweite Schicht des Aussenmantels aufgebracht werden.
- (a) the at least one medium pipe is fed continuously and is covered with a plastic film formed into a tube,
- (b) a foamable plastic composition is introduced into the space between the medium pipe and the hose as a thermal insulation layer,
- (c) the medium pipe and the hose are inserted into a tool formed from rotating molded parts and leave this tool at the end, and then
- (d) the outer jacket is extruded onto the surface of the hose,
wherein the foamable plastic composition contains the polymer component(s) for foam formation and HFO as a blowing agent. In this process variant you can
- - the barrier is introduced between the foamed thermal insulation layer and the inside of the outer jacket by forming the tube from the polymer; or
- - the barrier is applied by coextrusion together with the outer jacket; or
- - the barrier is applied directly to the hose; or
- - First a layer of the outer jacket is applied, followed by the barrier and followed by at least a second layer of the outer jacket.
In dieser Verfahrensvariante kann ferner in Schritt a das Innenrohr
- - kontinuierlich von einem Vorrat abgezogen werden; oder
- - kontinuierlich durch Extrusion hergestellt werden.
- - are continuously deducted from a supply; or
- - produced continuously by extrusion.
Variante 2: Sofern das thermisch gedämmte Rohr dieser Erfindung ein oder mehrere starre Mediumrohr(e) umfasst und der Aussenmantel (2) mit Barriere aus Kunststoff ist eine Verfahrensvariante vorteilhaft, in welcher
- (a) ein Mediumrohr innerhalb eines Aussenmantels zentriert wird und
- (b) in den Raum zwischen dem Mediumrohr und dem Aussenrohr eine aufschäumbarer Kunststoffzusammensetzung als Wärmedämmschicht eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumbare Kunststoffzusammensetzung die Polymerkomponenten zur Schaumstoffbildung und HFO als Treibmittel enthält. Wie bereits erwähnt, kann besagtes HFO in einem Mischkopf mit den beiden flüssigen Komponenten vermischt werden, oder besagtes HFO wird vorgänig mit einer der beiden Komponenten gemischt und dann einem Mischkopf zugeführt. In dieser Verfahrensvariante kann
- - die Barriere zwischen der aufgeschäumten Wärmedämmschicht und der Aussenseite des Aussenmantels in Form eines Schlauchs eingebracht werden; oder
- - die Barriere an der Innenseite des Aussenrohrs aufgebracht sein; oder
- - die Barriere im Aussenrohr vorgesehen sein; oder
- - die Barriere an der Aussenseite des Aussenrohrs aufgebracht sein.
- (a) a medium pipe is centered within an outer jacket and
- (b) a foamable plastic composition is introduced into the space between the medium pipe and the outer pipe as a thermal insulation layer,
characterized in that the foamable plastic composition contains the polymer components for foam formation and HFO as a blowing agent. As already mentioned, said HFO can be mixed with the two liquid components in a mixing head, or said HFO is previously mixed with one of the two components and then fed to a mixing head. In this process variant you can
- - the barrier between the foamed thermal insulation layer and the outside of the outer jacket is introduced in the form of a hose; or
- - the barrier must be applied to the inside of the outer tube; or
- - the barrier must be provided in the outer tube; or
- - The barrier must be applied to the outside of the outer tube.
Variante 3: Sofern das thermisch gedämmte Rohr dieser Erfindung eine Wärmedämmung aus einem thermoplastischen Schaum, also bspw. aus PET, PE oder PP enthält, ist eine Verfahrensvariante vorteilhaft, in welcher das HFO direkt in die geschmolzene Polymermatrix eingepresst wird und nachfolgend durch Expansion zum Aufschäumen des verwendeten Thermoplasts führt. Dies kann bspw. dadurch geschehen, dass eine Polymermischung im Extruder aufgeschmolzen wird und in diese Schmelze HFO unter Druck zugeführt wird. Beim Verlassen des Werkzeugs führt das vorhandene Treibmittel zum Aufschäumen.Variant 3: If the thermally insulated pipe of this invention contains thermal insulation made of a thermoplastic foam, for example made of PET, PE or PP, a process variant is advantageous in which the HFO is pressed directly into the molten polymer matrix and subsequently expanded to foam of the thermoplastic used. This can be done, for example, by melting a polymer mixture in the extruder and feeding HFO into this melt under pressure. When leaving the tool, the blowing agent present causes foaming.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung neue Verwendungen von HFOs.In a third aspect, the invention relates to new uses of HFOs.
Dieser Aspekt der Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden.This aspect of the invention will be explained in more detail below.
In einer ersten Ausgestaltung betrifft die Erfindung Verwendung von Hydrofluorolefinen als Zellgas der Schaumstoffdämmung in thermisch gedämmten Rohrsystemen, insbesondere in Kunststoffmediumrohrsystemen (PMR) und in Kunststoffmantelrohrsystemen (KMR).In a first embodiment, the invention relates to the use of hydrofluoroolefins as cell gas for foam insulation in thermally insulated pipe systems, in particular in plastic medium pipe systems (PMR) and in plastic jacket pipe systems (KMR).
Vorteilhaft können HFOs als Zellgas in Schaumstoffdämmungen von Leitungsrohren, von Abdeckungsvorrichtungen und von Muffen verwendet werden, insbesondere von von Leitungsrohren, von Abdeckungsvorrichtungen und von Muffen wie hier (erster Aspekt) beschrieben.HFOs can advantageously be used as cell gas in foam insulation of line pipes, covering devices and sleeves, in particular line pipes, covering devices and sleeves as described here (first aspect).
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert; diese sollen die Erfindung in keiner Weise limitieren.The invention is explained in more detail using the following examples; these are not intended to limit the invention in any way.
Beispiel 1: Herstellung eines erfindungsgemässen LeitungsrohrsExample 1: Production of a line pipe according to the invention
Von einer Vorratstrommel wurden Mediumrohre mit einem Aussendurchmesser von 63 mm und einer Wanddicke von 5.8 mm bestehend aus PExa kontinuierlich abgewickelt. Kurz vor der Schäumstation wurde dieses Mediumrohr von einer PE-Folie umschlossen, welche ihrerseits von einem Vorrat abgewickelt und über eine Formschulter zugeführt wurde. In die an der oberen Seite noch geöffneten Schlauchfolie wurde die entsprechende Menge eines Gemischs aus einem polymeren Isocyanat auf der Basis von Diphenylmethylendiisocyanat (MDI) mit einem NCO-Gehalt von 31 % und einem Polyol mit einer OH-Zahl von 410 mg KOH/g (bestimmt nach ASTMD4274D) und mit einem Wassergehalt von 0.8%) zugegeben. Die Isocyanat Komponente wurde dabei leicht überstöchiometrisch relativ zu den reaktiven OH-Gruppen eingesetzt. Die beiden Komponenten wurden vor der Zudosierung in einem Hochdruckmischkopf mit einem Druck von 150 bar intensiv durchmischt. In die Polyol Komponente ihrerseits wurde vorgängig die entsprechende Menge HFO / Cyclopentan eingerührt. Unmittelbar nach der Zugabe des Zweikomponenten Gemischs wurde die Schlauchfolie am oberen Ende verschweisst. Der unmittelbar danach entstehende PU-Schaum wurde durch Formbacken in eine zylindrische Geometrie gezwungen und nach dem Aushärten wurde kontinuierlich ein Mantel aus PE aufextrudiert.Medium pipes with an outside diameter of 63 mm and a wall thickness of 5.8 mm made of PExa were continuously unwound from a storage drum. Shortly before the foaming station, this medium pipe was surrounded by a PE film, which in turn was unwound from a supply and fed via a forming shoulder. The corresponding amount of a mixture of a polymeric isocyanate based on diphenylmethylene diisocyanate (MDI) with an NCO content of 31% and a polyol with an OH number of 410 mg KOH/g ( determined according to ASTMD4274D) and added with a water content of 0.8%). The isocyanate component was used slightly overstoichiometrically relative to the reactive OH groups. Before metering, the two components were mixed intensively in a high-pressure mixing head at a pressure of 150 bar. The appropriate amount of HFO / cyclopentane was previously stirred into the polyol component. Immediately after adding the two-component mixture, the tubular film was welded at the top end. The PU foam that was created immediately afterwards was forced into a cylindrical geometry by molding and after hardening, a PE jacket was continuously extruded on.
Die erhaltenen Rohre wurden bezüglich der im Schaum enthaltenen Zellgase analysiert. Zu diesem Zweck wurden kleine Proben von etwa 3 cm3 Grösse aus dem Schaum gestanzt und diese in einem geschlossenen System mechanisch zerstört, so dass die Zellgase in die Messappartur gelangen konnten. Die vorhandenen Gase wurden qualitativ und quantitativ in einem Gaschromatographen bestimmt.The tubes obtained were analyzed for the cell gases contained in the foam. For this purpose, small samples of around 3 cm 3 in size were punched out of the foam and these were mechanically destroyed in a closed system so that the cell gases could get into the measuring apparatus. The gases present were determined qualitatively and quantitatively in a gas chromatograph.
Ausserdem wurde an 3 m langen Rohrstücken der Wert der Wärmeleitfähigkeit bei 50 °C gemäss den Normen DIN EN 253:2015-12 und EN ISO 8497:1996 (λ50-Wert) gemessen. Ferner wurde die Zusammensetzung des Zellgases (gemäss dem Chalmers-Verfahren; beschrieben in
* CO2 bildet sich zwangsweise als Nebenprodukt aus den Ausgangskomponenten und wird nicht zudosiert (Chem. Treibmittel) .In addition, the thermal conductivity value at 50 °C was measured on 3 m long pipe sections in accordance with the standards DIN EN 253:2015-12 and EN ISO 8497:1996 (λ 50 value). Furthermore, the composition of the cell gas (according to the Chalmers method; described in
* CO2 is inevitably formed as a by-product from the starting components and is not added (chemical blowing agent).
Die Daten belegen klar den positiven Einfluss von HFO auf die Wärmeleitfähigkeit.The data clearly demonstrate the positive influence of HFO on thermal conductivity.
Beispiel 2: Modellversuch für schäumbare MischungenExample 2: Model test for foamable mixtures
In einem Becherglas wurde jeweils eine Menge von 380 - 420 g Polyol vorgelegt und die in der Tabelle angegebene Menge Treibmittel eingerührt. Die Viskosität der Lösung wurde bestimmt in einem Rotationsviskosimeter des Typs Viscometer DV I-Prime der Fa Brookfield. Es wurde der Durchschnittswert aus drei Messungen aufgenommen.An amount of 380 - 420 g of polyol was placed in a beaker and the amount of blowing agent given in the table was stirred in. The viscosity of the solution was determined in a Viscometer DV I-Prime rotational viscometer from Brookfield. The average value from three measurements was recorded.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst und in
Die Daten belegen klar den positiven Einfluss von HFO auf die Viskosität.The data clearly demonstrate the positive influence of HFO on viscosity.
Beispiel 3: Porengrösse in PU-SchäumenExample 3: Pore size in PU foams
Gemäss
Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst und in
Die Daten belegen klar den positiven Einfluss von HFO auf die Zellgrösse.The data clearly shows the positive influence of HFO on cell size.
Beispiel 4: Bestimmung der Flammpunkte des AusgangsmaterialsExample 4: Determination of the flash points of the starting material
Gemäss der Methode nach Pensky-Martens (
Die Probe No 3 hat einen Flammpunkt, der deutlich höher liegt als die Vergleichsprobe No 2, welche einen äquivamolaren Gehalt an Cyclopentan enthält. Insbesondere ist die Probe No 3 nicht als entzündlich einzustufen gemäss der Verordnung EG 440/2008.
Beispiel 5: Blasenbildung in Abhängigkeit vom Treibmittel Allgemein: Entsprechend Beispiel 1 wurden thermisch gedämmte Leitungsrohre mit verschiedenen Zellgaszusammensetzungen hergestellt.Example 5: Bubble formation depending on the blowing agent General: Thermally insulated pipes with different cell gas compositions were produced in accordance with Example 1.
Beispiel 5.1 (Vergleichsversuch): In die Polyol Komponente wurde mit Hilfe eines Statikmischers eine Menge Cyclopentan (Cp) zudosiert, so dass sich bezogen auf die Polyolmenge ein Gehalt von 7 Gew % ergab. An der Oberfläche des so produzierten Rohres wurden auf einer Länge von 30 cm zwölf Blasen gezählt, welche einen Durchmesser grösser 10 mm aufwiesen und auch ohne weitere Hilfsmittel einfach zu erkennen waren.Example 5.1 (comparative experiment): A quantity of cyclopentane (Cp) was metered into the polyol component using a static mixer, resulting in a content of 7% by weight based on the quantity of polyol. On the surface of the pipe produced in this way, twelve bubbles were counted over a length of 30 cm, which had a diameter of greater than 10 mm and were easy to recognize without any additional aids.
Beispiel 5.2 In das Polyol eine Menge von 2 Gew % Cyclopentan und 11 Gew % HFO 1233zd zudosiert. An der Oberfläche des so produzierten Rohres wurden auf einer produzierten Länge von 400 m keine Blasen festgestellt.Example 5.2 An amount of 2% by weight of cyclopentane and 11% by weight of HFO 1233zd is added to the polyol. No bubbles were found on the surface of the pipe produced in this way over a length of 400 m.
Beispiel 5.3: In das Polyol eine Menge von 15 Gew % HFO 1233zd zudosiert. An der Oberfläche des so produzierten Rohres wurden auf einer produzierten Länge von 350 m keine Blasen festgestellt.Example 5.3: An amount of 15% by weight of HFO 1233zd is added to the polyol. No bubbles were found on the surface of the pipe produced in this way over a length of 350 m.
Ergebnisse der Beispiele 5.1-5.3: Die so erhaltene Zusammensetzung der Zellgase wurde wie in Beispiel 1 mittels GC bestimmt, das erhaltene Rohr wurde visuell kontrolliert.
Die Daten belegen, dass hohe Mengen Cp zu unbrauchbaren gedämmten Leitungsrohren führen, wohingegen deren teilweiser oder vollständiger Ersatz durch HFO zu fehlerfeien gedämmten Rohren führt.The data show that high amounts of Cp lead to unusable insulated pipes, whereas partial or complete replacement with HFO leads to defect-free insulated pipes.
Während in der vorliegenden Beschreibung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.While preferred embodiments of the invention are described in the present description, it should be noted that the invention is not limited thereto and may be embodied in other ways within the scope of the following claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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---|---|---|---|
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R207 | Utility model specification |