DE2255084A1

DE2255084A1 - Metall/kunststoff-verbundrohr und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2255084A1
Application number: DE19722255084
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Landgraf
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1972-11-07
Filing date: 1972-11-07
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE2255084C3; DE2255084B2

Description

"Metall/Eunststoff-Verbundrohr und Verfahren zu seiner Herstellung" Die Erfindung betrifft ein aus einem metallischen, vorzugsweise aus Stahl bestehenden Kernrohr, aus einer oder mehreren Überzugsschichten eines polymeren Klebers, insbesondere eines Äthylencopolymerisates, und aus einer äußeren Ummantelung aus Polyäthylen oder dergleichen thermoplastischem Kunststoff gebildetes Verbundrohr.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, insbesondere im Erdreich zu verlegende Rohre mit einet dem Schutz gegen korrosion dienenden Überzug aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Polyäthylen oder Polyvinylchlorid zu versehen. Die Verbindung des überzuges mit' dem metallischen Gegenstand erfolgt meistens durch Verklebene Für das Überziehen K = der Xunsttoff bekanntlich in Form eines nahtlosen Schlauches durch Extrudieren unter Verwendung einer Ringdüse, durch die der langgestreckte Gegenstand hindurchgeführt wird, aufgebracht werden, nachedem dieser auf die Verarbeitungstemperatur erwärmt und dann mit einer Klebstoffschicht bedeckt worden ist. S t auch bekannt, den Kunststoff in Form einet Folienbandes wendelförmig um Rohre zu wickeln (DT-PS 723 200, US-PS 2 700 631). Xit der DT-AS 1 228 052 ist es bekanntgeworden, als Klebemittel eine auf ein Stahlrohr aufgesinterte Polyäthylenpulverschicht zu verwenden, über welche ein extrudiertes Polyäthylenband gewickelt wird.
Zur Verbesserung der Haftung des Kunststoffüberzuges mit einem Stahlrohr wird mit der DT-OS 1 965 802 vorgeschlagen, auf das erwärmte Rohr zunächst eine Epoxyharzschicht und darauf als Klebstoff eine Schicht eines Äthylencopolymerisates, zum Beispiel ein Acryläthylenpolymerisat, aufzubringen, die anschließend mit einem extrudierten thermoplastischen Folienband umwickelt wird.
Das Stahlrohr wird vor dem Aufbringen des als Haftvermittler dienenden Eipoxyharzes zweckmäßig auf eine Temperatur oberhalb 1000 C erhitzt, bei der das Harz unter Vernetzung aushärtet. Das Auftragen des Äthylencopolymerisates erfolgt während der Aushärtung des Epoxybarzes.
Es hat sich nun in manchen Anwendungsfällen herausgestellt, daß sich die Haftung des Kunststoffüberzuges an der Oberfläche des Verbundrohres verschlechtert, wenn letzteres der Einwirkung von Feuchtigkeit ausgesetzt wird, beispielsweise durch Lagerung in Wasser oder durch Kondensation bei Temperaturwechsel. Dabei diffundiert das Wasser bzw. der Wasserdampf durch den Kunststoff und bewirkt ein Ablesen des als haftvermittler dienenden Epoxybarzes von der Rohroberfläche. Die Verwendung von duroplastischen Harzen mit wesentlich verbesserter Wasserfestigkeit setzt die Anwendung wesentlich höherer Härtetemperaturen voraus, die sich wegen der Temperaturstabilität, der ManipulierbarkeiL und der erforderlichen Kühl zeit bzw. der dadurch begrenzten Arbeii:sgeschwindigkeit bei kontinuierlicher Arbeitsweise serbieten.
Mit einsm Verbundrhr gemäß der Erfindung wird dies # Nachteil vermieden, und zwar dadurch, daß auf der Schicht das h@ißgehärteten Duroplasten eine bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere bei Raumtemperatur aushärtende Duroplastschicht angeordnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der heißhärtenden und der bei niedrigeren Temperaturen aushärtenden Duroplastschicht wird eine optimale Wasser- bzw. Dampfdiffusionsfestigkeit des Verbundrohres gewährleistet, insbesondere wird damit eine feste Verbindung zwischen dem Kernrohr und der aus der Schicht des polymeren Klebers, insbesondere eines Äthylencopolymerisates und aus dem Polyäthylenmantel bestehenden thermoplastischen Umhüllung sichergestellt.
Mit der Erfindung wird fernerhin vorgesehen, daß die heißhärtende Duroplastschicht aus einem Phenolharz oder einem Phenol-Epoxyharz und die bei niedrigeren Temperaturen aushärtende Duroplastschicht aus Epoxyharz besteht. Zweckmäßig enthält die heißhärtende Duroplastschicht an sich bekannte phosphor- oder chromsaure Bestandteile und/oder Korrosionsinhibitoren. Für die Ausbildung eines besonders wirksamen Schichtaufbaues des Verbundrohres beträgt die Dicke der Duroplastschichten unter 0,1 mm, der polymeren Kleberschicht uBter 0,3 mm und der Polyäthylen-Mantelschicht über 1, 5 mm.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundrohres kann von einem bekannten Verfahren ausgegangen werden, bei dem das zu ummantelnde und sandgestrahlte Kernrohr entweder durch axiales Hindurchführen durch einen ringförmigen, von mindestens einem Extruder gespeisten DUsenkopf mit einem schlauchförmigen Polyäthylenüberzug versehen oder durch schraubenlinienartiges Vorbeiführen an einer oder mehreren Extruder-Breitschlitzdüsen mit einem Polyäthylenstreifenband umwickelt wird. Für die Durchführung eines solchen Verfahrens wird erfindungsgemäß vor dem Aufbringen der Polyäthylenummantelung das Kernrohr mit einer Duroplastschicht versehen, danach zumindest an seiner Oberfläche in weniger als 60 Sekunden auf eine Temperatur über 1500C erhitzt und nach einer Abkühlung der heißgehärteten Duroplastschicht diese mit einem kalthärtenden Duroplasten beschichtet wird, auf welche dann die Äthylencopolymerisatschicht aufgebracht wird. Mit dem weiteren Erfindungsmerkmal wird vorgesehen, daß zur Heißhärtung der ersten Duroplastschicht das Kernrohr auf eine Temperatur oberhalb derjenigen erhitzt wird, bei der sich die Polyäthylenummantelung oder die Äthylencopolymerisatschicht zu zersetzen beginnt, vorzugsweise auf etwa 250 0C , und daß die Kaithärtung der zweiten Duroplastschicht bei oder unterhalb der Temperatur des Erweichungsbereiches bzw. des Kristallitschmelzpunktes des Polyäthylens der äußeren Umatntelung erfolgt.
Durch die Abkühlung der heißgehärteten Duroplastschicht und wegen der zusätzlichen Aufbringung des kalthärtenden Duroplasten wird trotz der Erhitzung des Kernrohres auf die für das Einbrennen des heißhärtenden Duroplasten erforderliche hohe Temperatur erreicht, daß der kontinuierlich erfolgende Beschichtungsvorgang beschleunigt und damit wirtschaftlich durchgeführt werden kann, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung bzw. einer unzulässigen Beanspruchung der Stabilität des Polyäthylenmantes besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Verbundrohres ist mit dem folgenden AusfUhrungsbeispiel näher erläutert.
Ein Stahlrohr mit ca. 100 mm äußerem Durchmesser und ca. 5 mm Wanddicke wird zunächst sandgestrahlt, durch Heizstrahler auf etwa 500 c vorgewärmt und dann elektrostatisch mit einer 50/u dicken Schicht eines Vorkondensates aus einem butanolisierten Resolharz mit einem aus Epichlorhydrin kondensierten Epoxyharz in geeigneten Verdünnungsmitteln (FK-Anteil ca. 50%) beschichtet.
Nach einer Ablüftzeit von etwa 5 Sekunden für das Verdunsten des Lösungsmittels wird für das Einbrennen des Duroplasten das Rohr zweckmäßig induktiv in etwa 10 Sekunden auf 2500 C erhitzt. Nach dem Einbrennen wird das Rohr mit Wasser auf eine mittlere Temperatur von etwa 800 C abgekühlt. Das so vorbehandelte Rohr kann ohne Beschädigung der ersten Duroplastschicht auf Transportrollen kontinuierlich der weiteren Bearbeitungsstufe zugeführt werden, und zwar wird zwischen zwei Transportrollen eine etwa 25/u betragende Schicht eines unverdünnten kalthärtenden Epoxyharzes auf die heißgehärtete Duroplastschicht mittels einer Abstreifmanschette aufgebracht. Im Anschluß hieran wird das Rohr auf den Transportrollen durch den ringförmigen, von zwei Extrudern gespeisten Düsenkopf geführt, wobei es gleichzeitig mit einer inneren Schicht eines Äthylencopolymerisates und einer äußeren Polyäthylen-Mantelschicht in schlauchförmiger Anordnung umhüllt wird. Abschließend erfolgt die Abkühlung des fertigen Verbundrohres.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche: Verbundrohr' gebildet aus einem metallischen, vorzugsweise aus Stahl bestehenden Kernrohr, aus einer oder mehreren Überzugsschichten eines polymeren Klebers, insbesondere eines Äthylencopoiymerisates, und aus einer äußeren Ummantelung aus Polyäthylen oder dergleichen thermoplastischen Kunststoff, wobei zwischen dem metallischen Kernrohr und der polymeren Kleberschicht mindestens eine Schicht eines heißgehärteten duroplastischen Haftvermittlers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht des heißgehärteten Durop<iten eine bei niedrigeren Temperaturen, insbesondere bei Raumtemperatur aushärtende Duroplastschicht angeordnet ist.
2. Verbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißhärtende Duroplastschicht aus einem Phenolharz oder einem Phenol-Epoxyharz besteht.
3. Verbundrohr nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei niedrigen Temperaturen aushärtende Duroplastschicht aus Epoxyharz besteht.
4. Verbundrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die heißhärtende Duroplastschicht an sich bekannte phosphor- oder chromsaure Bestandteile und/oder Korrosionsinhibitoren enthält.
5. Verbundrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickerer Duroplastschichten unter 0,1 mm der polymeren Kleberschicht unter 0,3 mm und der Polyäthylen-Mantelschicht über 1,5 mm beträgt.
6. Verfahren zum Herstellen eines Verbundrohres nach den Ansprüchen 1 bis"5, wobei das zu ummantelnde und sandgestrahlte Kernrohr entweder durch axiales Hindurchführen durch einen ringförmigen, von mindestens einem Extruder gespeisten Düsenkopf mit einem schlauchförmigen Polyäthylenüberzug versehen oder durch schraubenlinienartiges Vorbeiführen an einer oder mehreren Extruder-Breitschlitzdüsen mit einem Polyäthylenstreifenband umwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Polyäthylenummantelung das Kernrohr mit einer Duroplastschicht versehen, danach zumindest an seiner Oberfläche in weniger als BO Sekunden auf eine Temperatur über 1500C erhitzt und nach einer Abkühlung der heißgehärteten Duroplastschicht diese mit einem kalthärtenden Duroplasten beschichtet wird, auf welche dann die Äthylencopolymerisatschicht aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Heißhärtung der ersten Duroplastschicht das Kernrohr auf eine Temperatur oberhalb derjenigen erhitzt wird, bei der sich die Polyäthylenummantelung oder die Äthylencopolymerisatschicht zu zersetzen beginnt, vorzugsweise auf etwa 2500C und daß die Kaithärtung der zweiten Duroplastschicht bei oder unterhalb der Temperatur des Erweichungsbereiches bzw.

des Kristallitschmelzpunktes des Polyäthylens der äußeren Ummantelung erfolgt.