DE2525561A1 - PROCESS FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURING OF THERMAL INSULATED PIPES - Google Patents

PROCESS FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURING OF THERMAL INSULATED PIPES

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DE2525561A1 DE19752525561 DE2525561A DE2525561A1 DE 2525561 A1 DE2525561 A1 DE 2525561A1 DE 19752525561 DE19752525561 DE 19752525561 DE 2525561 A DE2525561 A DE 2525561A DE 2525561 A1 DE2525561 A1 DE 2525561A1
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Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

I-I396I-I396

6. Juni 1975June 6th 1975

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung wärmeisolierterProcess for the continuous production of thermally insulated

LeitungsrohreLine pipes

Zusatz zum Patent ..., (Patentanmeldung P 24 11 949.1) vom 13. März 1974Addition to the patent ..., (patent application P 24 11 949.1) from March 13, 1974

Im Hauptpatent ist ein Verfahren zur kontinuiexüchen Herstellung wärmeisolierter Leitungsrohre beschrieben, bei dem zunächst ein aufschäumbarer Kunststoff auf ein Metallrohr extrudiert und anschließend aufgeschäumt wird, wobei als Kunststoff ein Thermoplast verwendet und vor dem Aufschäumen eine Vernetzung eingeleitet wird.In the main patent is a process for continuous production heat-insulated pipes described, in which a foamable plastic on a metal pipe extruded and then foamed, a thermoplastic being used as the plastic and prior to foaming networking is initiated.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung des oben genannten Verfahrens gemäß der die mit einem Vernetzungsmittel und einem Treibmittel versetzte Kunststoffmischung in einer Plastifizxerexnheit vom Eintritt bis zum Austritt zunehmend und unmittelbar vor dem Austritt über die Reaktionstemperatur des Vernetzungsmittel und des Treibmittels erwärmt wird. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in besonders einfacher Weise vernetzte Schaumstoff schichten auf Metallrohre aufzubringen. Dabei wird die mit dem Vernetzungsmittel und dem Treibmittel versetzte Mischung innerhalb von maximal sechs Sekunden auf die Reaktionstemperatur der eingemischten Vernetzungsmittel bzw. Treibmittel gebracht. Da im Extruderkopf schon die Zersetzungstemperatur des Treibmittels erreicht wird, tritt aus dem Formwerkzeug eine expandierende Schmelze aus, die anvernetzt ist und beim Expandieren außerhalb des Estruders noch weiter vernetzt. Wesentlich ist, daß die Zersetzungstemperaturen für das Vernetzungsmittel und das Treibmittel innerhalbThe present invention relates to an improvement of the above-mentioned method according to that with a crosslinking agent and a plastic mixture mixed with a propellant a plasticizing nature from entry to exit increasing and heated to above the reaction temperature of the crosslinking agent and the blowing agent immediately before the outlet will. With the help of the method according to the invention is it is possible to apply crosslinked foam layers to metal pipes in a particularly simple manner. The mixed with the crosslinking agent and the blowing agent mixture within a maximum of six seconds to the reaction temperature brought the mixed crosslinking agent or blowing agent. Since the decomposition temperature of the blowing agent has already been reached in the extruder head, the Forming tool from an expanding melt that is cross-linked and continues to expand outside the Estruder networked. It is essential that the decomposition temperatures for the crosslinking agent and the blowing agent are within

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kürzester Zeit erreicht und überschritten werden. Unmittelbar nach dem überschreiten der Reaktionstemperatur des Vernetzung smitt eis muß die Formgebung erfolgen und die Schmelze den Extruderkopf verlassen. Die Erwärmung der Kunststoffmischung kann bis kurz unterhalb der Zersetzungstemperature**- des Vernetzungsmittels im Extruder vorgenommen werden. Im Extruderkopf muß dann die noch benötigte Temperaturerhöhung der Schmelze erfolgen. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, diese Erwärmung durch Scherung zu erzeugen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß in dem Extruderkopf ein rotierender Dorn angeordnet ist, dessen Drehgeschwindigkeit einstellbar ist. Die Drehgeschwindigkeit beeinflußt die Schergeschwindigkeit und damit die Erwärmung der Kunststoffmischung, so daß die Temperatur der Kunststoffmischung durch die Drehzahl des Dorns exakt eingestellt werden kann.can be reached and exceeded in the shortest possible time. Immediately after the crosslinking reaction temperature is exceeded The shaping and the melt must take place immediately leave the extruder head. The plastic mixture can be heated to just below the decomposition temperature ** - the crosslinking agent can be carried out in the extruder. The temperature increase that is still required must then be reached in the extruder head the melt. It has proven to be particularly useful to generate this heating by shear. this can be achieved, for example, in that a rotating mandrel is arranged in the extruder head, its speed of rotation is adjustable. The speed of rotation affects the shear rate and thus the heating of the Plastic mixture, so that the temperature of the plastic mixture can be set exactly by the speed of the mandrel.

Die Erwärmung der Kunststoffmischung innerhalb kürzester Zeit kann aber auch durch die an sich bekannte Höchstdruckplastifizierung vorgenommen werden.The heating of the plastic mixture within a very short time but can also be achieved by the high-pressure plasticization, which is known per se be made.

Das Vernetzungsmittel sollte in einer solchen Menge zugegeben werden, daß beim Austritt aus der Plastifiziereinheit ein Vernetzungsgrad von mindestens 10 % und im aufgeschäumtem Zustand von mindestens 50 % erreicht wird. Der Vernetzungsgrad wird bestimmt nach der Sol-Gel-Methode. Bei zu geringem Vernetzungsgrad ist die Viskosität der Schmelze zu niedrig, d.h. die Schmelze fließt vom Rohr ab und die Zellwand des Schaumstoffs platzt durch den Gasdruck in den Poren. Ist der Vernetzungsgrad zu hoch, ist die Schmelze zu zäh. Das Treibgas erreicht keine optimale Aufschäumung.The crosslinking agent should be added in such an amount that a degree of crosslinking of at least 10 % is achieved on exit from the plasticizing unit and of at least 50 % in the foamed state. The degree of crosslinking is determined using the sol-gel method. If the degree of crosslinking is too low, the viscosity of the melt is too low, ie the melt flows off the pipe and the cell wall of the foam bursts due to the gas pressure in the pores. If the degree of crosslinking is too high, the melt is too tough. The propellant does not achieve optimal foaming.

Das Treibmittel sollte in einer solchen Menge zugegeben werden, daß der erzeugte Schaum ein Raumgewicht zwischen 50 undThe propellant should be added in such an amount that the foam produced has a density between 50 and

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300 kg/mJ hat. Die Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels ist unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels zu wählen. Dadurch beginnt die Anvernetzung früher als die Schäumung. Weiterhin ist es zweckmäßig, die äußere Oberfläche der Wärmeisolierschicht zu glätten und zu verdichten. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die expandierte Isolierschicht durch eine erhitzte Matrize schickt oder aber, was besonders günstig ist, daß Mundstück des Extruder so ausbildet und temperiert, daß die Wärmeisolierschicht glatt und weniger stark aufgeschäumt wird. Auf diese Weise erhält man ein wärmeisoliertes Leitungsrohr, welches optimale Wärmeisoliereigenschaften aufweist und einen optisch guten Eindruck hinterläßt, da die Isolierschicht eine feste mantelartige Schwarte hat.300 kg / m J has. The decomposition temperature of the crosslinking agent should be chosen below the decomposition temperature of the blowing agent. As a result, crosslinking begins earlier than foaming. It is also useful to smooth and compact the outer surface of the thermal insulation layer. This can be done, for example, by sending the expanded insulating layer through a heated die or, which is particularly favorable, that the mouthpiece of the extruder is designed and tempered in such a way that the thermal insulating layer is foamed smooth and less strongly. In this way, a heat-insulated conduit pipe is obtained, which has optimal heat-insulating properties and leaves a good visual impression, since the insulating layer has a solid, jacket-like rind.

Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the figure.

Die Figur zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das erfindunggemäße Verfahren bevorzugt durchgeführt werden kann.The figure shows a plan view of a device with the aid of which the method according to the invention is preferably carried out can be.

In die Einfüllöfffnung 1 eines Extruders 2 wird bereits vorgemischtes Polyäthylengranulat, Treibmittel, Vernetzungsmittel und Alterungsschutzmittel eingebracht und mittels einer Schnecke 3 in dem Mischer 2 innig vermischt und auf eine Temperatur von ca. 130 C erwärmt. Die Schnecke 3 des Extruders 2 transportiert die Kunststofftnischung in den Extruderkopf k, in dem ein Dorn 5 drehbar gelagert ist. Die Kunststoffmischung wird von der Schnecke 3 in den Ringraum zwischen dem Dorn 5 und d«m Sxtruderkopfgehäuse gepreßt und tritt aus dem Mundstück 6 in Form eines Schlauches 7 aus. Der Dorn 5 weist eine durchgehende axiale Bohrung 8 auf, durch die das zu isolierende Metallrohr 9 hindurchführbar ist, auf welches der Kunststoffschlauch 7 aufschrumpft.Premixed polyethylene granulate, blowing agent, crosslinking agent and anti-aging agent are introduced into the feed opening 1 of an extruder 2 and are intimately mixed by means of a screw 3 in the mixer 2 and heated to a temperature of approx. The screw 3 d extruder 2 it transports the Kunststofftnischung in the extruder head K, in which a mandrel is rotatably mounted. 5 The plastic mixture is i of the screw 3 n the annular space between the mandrel 5 and d "m Sxtruderkopfgehäuse pressed and exits the mouthpiece 6 in the form of a tube 7 made. The mandrel 5 has a continuous axial bore 8 through which the metal tube 9 to be insulated can be passed, onto which the plastic tube 7 is shrunk.

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Die zu extrudierende Kunststoffmischung besteht vorzugsweise aus 100 Teilen Polyäthylen, - Hart- oder Weichpolyäthylen bzw. ein Gemisch aus beiden Typen, 0,3 bis 2 % eines Peroxids, beispielsweise Dicumylperoyid als Vernetzungsmittels, vorzugsweise 0,7 %, 2 bis 7 %, vorzugsweise 4 % eines Treibmittel, beispielsweise Azodicarbonamid und ca. 0,5 % verschiedener Alterungsschutzmittel, welche den Schaum gegen UV-Strahlung, Kupfer, Sauerstoff etc. stabil halten.The plastic mixture to be extruded consists preferably of 100 parts of polyethylene, hard or soft polyethylene or a mixture of both types, 0.3 to 2 % of a peroxide, for example dicumyl peroxide as a crosslinking agent, preferably 0.7 %, 2 to 7 %, preferably 4 % of a blowing agent, for example azodicarbonamide and approx. 0.5 % of various anti-aging agents, which keep the foam stable against UV radiation, copper, oxygen, etc.

Die aus dem Extruder 2 austretende Kunststoffmischung ist bei ihrem Eintritt in den Extruderkopf auf ca. I30 C erwärmt und wird nun bis zu ihrem Austritt aus dem Mundstück 6 zunehmend erwärmt. Diese Erwärmung wird durch Rotation des Domes 5 aufgebracht. Die Rotation des Dornes 5 bewirkt eine Scherung des Kunststoffgemisches und gestattet eine exakte Temperaturführung durch Regelung der Drehzahl des Domes 5· Die Temperaturführung sollte so gewählt werden, daß unmittelbar vor dem Austritt aus dem Mundstück 6 die Mischung auf eine Temperatur gebracht wird, die oberhalb der Zersetzungstemperatur des Peroxids und des Treibmittels liegt. Die Zersetzung des Peroxids beginnt bei Dicumylperoxid bei ca. 150°C die des Treibmittels bei ca. I80 C. Die Austrittstemperatur sollte im Bereich des Mundstücks 6 ca. 1900 bis 2000C betragen. Das bedeutet, daß aus dem Mundstück 6 eine expandierende Schmelze austritt, die anvernetzt ist und beim Expandieren weitervernetzt wird.The plastic mixture emerging from the extruder 2 is heated to approximately 130 ° C. when it enters the extruder head and is now increasingly heated up to its exit from the mouthpiece 6. This heating is applied by rotating the dome 5. The rotation of the mandrel 5 causes the plastic mixture to be sheared and allows precise temperature control by regulating the speed of the mandrel 5 Decomposition temperature of the peroxide and the propellant is. The decomposition of the peroxide starts at dicumyl peroxide at about 150 ° C, the blowing agent at about I80 C. The exit temperature should be in the region of the mouthpiece 6 190 0 to 200 0 C. This means that an expanding melt emerges from the mouthpiece 6, which is partially crosslinked and is further crosslinked during expansion.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrene ist es gelungen, in kontinuierlicher Weise Metallrohre 9 mit einer wärmeisolierenden Hülle 10 zu versehen, die in wirtschaftlicher Weise herstellbar und gegenüber den bisher üblichen unvernetzten Schauestoffschichten durch das geringere Raumgewicht eine wesentlich bessere Wärmedämmung und durch die Vernetzung eine wesentlich höhere Temperaturbelastbarkeit aufweist.With the help of the method according to the invention it has been possible to in a continuous manner metal pipes 9 with a heat insulating To provide envelope 10, which can be produced in an economical manner and compared to the previously common uncrosslinked Show fabric layers due to the lower density Much better thermal insulation and, thanks to the networking, a has significantly higher temperature resistance.

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Claims (1)

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftCable and metal works Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft I-I396I-I396 6. Juni 1975June 6th 1975 PatentansprücheClaims Jl.j Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung wärmeisolierter V-/ Leitungsrohre, bei dem zunächst ein aufschäumbarer Kunststoff auf ein Metallrohr extrudiert und anschließend aufgeschäumt wird, wobei als Kunststoff ein Tertnoplast verwendet wird und vor dem Aufschäumen eine Vernetzung eingeleitet wird, nach Patent .. (Patentanmeldung P 2k 11 9*19.1) vom 13.3°197^» dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Vernetzungsmittel und einem Treibmittel versetzte Kunststoffmischung in einer Plastifiziereinheit vom Eintritt bis zum Austritt zunehmend und unmittelbar vor dem Austritt über die Reaktionstemperatur des Verneztungsmittels und des Treibmittels erwärmt wird.Jl.j Process for the continuous production of heat-insulated V- / line pipes, in which a foamable plastic is first extruded onto a metal pipe and then foamed, a thermoplastic being used as the plastic and crosslinking being initiated prior to foaming, according to patent ... (patent application P 2k 11 9 * 19.1) from 13.3 ° 197 ^ » characterized in that the plastic mixture mixed with a crosslinking agent and a blowing agent is increasingly heated in a plasticizing unit from the inlet to the outlet and immediately before the outlet above the reaction temperature of the crosslinking agent and the blowing agent . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Kunststoffmischung durch Scherung erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the plastic mixture is generated by shear. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast ein Polyolefin vorzugsweise Polyäthylen, verwendet wird.3. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that a polyolefin, preferably polyethylene, is used as the thermoplastic. k. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel in einer solchen Menge zugegeben wird, daß beim Austritt aus der Plastifiziereinheit ein Verndzungsgrad von mindestens 10 % und im aufgeschäumten Zustand von mindestens 50 % erreicht wird. k. Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the crosslinking agent is added in such an amount that a degree of crosslinking of at least 10 % is achieved on exit from the plasticizing unit and of at least 50 % in the foamed state. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in einer solchen5. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the propellant in such a ί. 6( a ί. 6 ( Menge zugesetzt wird, daß der erzeugte Schaum a,n Raumgewicht zwischen 50 bis 3OO kg/mJ hat.Amount is added so that the foam produced has a, n density between 50 to 300 kg / m J. 609 85 2/0441 - 2 -609 85 2/0441 - 2 - 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels wenig unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels gewählt wird.6. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the decomposition temperature of the crosslinking agent is chosen slightly below the decomposition temperature of the blowing agent. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Wärmeisolierschicht geglättet wird.7. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the outer surface of the heat insulating layer is smoothed. G Γ! c G Γ! c 0 9 R 5 2 / 00 9 R 5 2/0
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