DE2555017A1 - Roehrfoermiges gebilde zum transport fluessiger oder gasfoermiger medien, insbesondere bei hohen temperaturen und hohem druck - Google Patents

Roehrfoermiges gebilde zum transport fluessiger oder gasfoermiger medien, insbesondere bei hohen temperaturen und hohem druck

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DE2555017A1
DE2555017A1 DE19752555017 DE2555017A DE2555017A1 DE 2555017 A1 DE2555017 A1 DE 2555017A1 DE 19752555017 DE19752555017 DE 19752555017 DE 2555017 A DE2555017 A DE 2555017A DE 2555017 A1 DE2555017 A1 DE 2555017A1
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Description

Kabel- und Jtaetallwerke Gu.tehoffnungshütte Aktiengesellschaft
• 1 1430
l4. Nov. 1975
Rohrförmiges Gebilde zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, insbesondere bei hohen Temperaturen und hohem Druck
Die vorliegende Erfindung betrifft ein rohrförmiges Gebilde zum Transport flüssiger oder gasförmiger JMedien, insbesondere bei hohen Temperaturen und hohem Druck, deren Wandung aus mehreren isolierenden Schichten aufgebaut ist.
Zur Förderung von flüssigen oder gasförmigen i;edien, die nur unter geringem Druck stehen, ist bereits eine biegsame Rohrleitung bekannt (DOS 2 125 575 )j die aus zwei koaxialen Rohren besteht.· Das Innere dieser beiden koaxial zueinander angeordneten Rohre besteht aus einem Polyolefin und das äußere iiantelrohr ist aus einem Polyamid hergestellt, wobei jedes Ende mit einer durch Formung der Rohrleitung befestigten Einbindung versehen ist. Das innere Rohr, das Schutz gegen chemische Einflüsse durch das in der Rohrleitung beförderte iiedium bieten soll, kann beispielsweise aus Polyäthylen hoher Dichte oder auch aus Polytetrafluoräthylen hergestellt sein, während das Mantelrohr, das als Schutzüberzug dient und deshalb Festigkeiten gegenüber Abrieb, Stoßen und Deformationen als Folgen der Belastung aufzuweisen hat, aus Polyamid besteht. Die so aufgebaute Konstruktion ist ausdrücklich für die Förderung unter geringem Druck vorgesehen, Medien mit hoher Temperatur und hohem Druck lassen sich nur unter Schwierigkeiten befördern, da ab einer bestimmten Temperatur das Polyäthylen schmilzt bzw. bei gleichzeitigem Anwenden von höheren Drücken mit Deformationen bzw. Zerstörungen des Polyäthylens gerechnet werden muß.
— 2 —
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rohrförmiges Gebilde, Rohr oder Schlauch zum Transport flüssiger oder gasförmiger iiedien so auszubilden, daß es auch Druck- und TemperatürSchwankungen ohne Schaden zu nehmen aufnimmt, wobei sichergestellt sein soll, daß der mit dem Medium in Berührung stehende Teil der Leitung weitgehend chemisch beständig ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens eine Schicht der Rohrwandung aus einem feuchtigkeitsvernetzten Werkstoff auf der Basis von Thermoplasten, Elastomeren oder thermoplastischem Kautschuk besteht. Die Wahl eines feuchtigkeitsvernetzbaren Werkstoffes führt zu einem Rohr, das sich durch eine hohe chemische Beständigkeit und Temperaturbeständigkeit auszeichnet. Die Rohrleitung ist in beliebigen Längen herstellbar und nicht durch Biege- oder Knickbeanspruchungen während des Betriebes*zu deformieren.
Besondere Vorteile ergeben sich in Weiterführung der Erfindung dann, wenn zumindest die Innere, das Medium umgebende Schicht aus einem feuchtigkeitsvernetzten Basismaterial besteht. In diesem Fall hat es sich in Durchführung in der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, die innere hochtemperaturbeständige Kunststoffschicht mit einer standfesten äußeren Hülle zu umgeben. Hierfür geeignet ist beispielsweise eine Hülle aus einem Polykarbonat, Polypropylen oder auch Polyamid.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die innere hochtemperaturbeständige Schicht aus dem vernetzten Material mit der äußeren standfesten Hülle bei Auswahl geeigneter Materialien leicht verschweißbar ist. Die Verschweißung läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß z. B. im Tandemverfahren oder in einem Doppelextruderkopf unmittelbar auf das Gespritzte Innenrohr das Außenrohr
*irreversibel
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durch Extrusion aufgebracht wird. Da eine die Verschweißung störende Vernetzung der inneren Schicht erst zu einem
späteren Zeitpunkt unter der Einwirkung von Feuchtigkeit
erfolgt, läßt sich auf diese Weise eine innige Verbindung
der beiden Schichten und damit ein weitgehend einheitliches Gebilde erreichen. Es ist auch möglich, als äußere Schicht durch Zugabe von geeigneten Treibmitteln eine entsprechend dickere aufgeschäumte Schicht aus Polypropylen oder Polyamid oder ähnlichen aufzubringen, so daß neben der Stützwirkung auch eine bessere Wärmeisolierung des Gebildes erreicht wird.
Als Basismaterial für feuchtigkeitsvernetzbare Schichten im Aufbau einer Rohrleitung können, wie in der Siloxantechnik bekannt (DAS 1 794 028, DOS 2 4ll l4l) Verbindungen verwendet werden, bei denen das Siloxan oder auch die Siloxanverbindungen auf die Basismoleküle der Thermoplasten, Elastomere oder der thermoplastischen Kautschuke aufgepfropft werden. Die Herstellung solcher Mischungen kann dann in der Weise
erfolgen, daß in einem vorgelagerten i>iischprozeß mit einem hochtourigen iviischaggregat die Lösung der Siloxan-Vernetzungs-Chemikalien auf dem Wege der Diffusion in das Basismaterial eingebracht wird, oder auch dadurch, daß die Vernetzungsmittel enthaltende Lösung unmittelbar in der Verarbeitungs- und/oder Ausformungsvorrichtung zu dosiert wird. Bei größere Mengen Füllstoff enthaltenden !Mischungen kann jedoch, wie in der
Gummi und KunststoffIndustrie üblich, ein rischprozeß vorgeschaltet werden.
Abweichend von solchen Verfahren kann auf das Aufpfropfen
von geeigneten Verbindungen verzichtet werden, wenn man in Weiterführung der Erfindung Materialien verwendet, die durch Anlagerung von Verbindungen, die die Siliciutn-Hydrid-Gruppe^Si-H ein- oder mehrmals im Molekül enthalten* vernetzbar sind. In Durchführung der Erfindung können den Basismaterial!en, wie Polyäthylen, Äthylen-Propylen, thermoplastische Kautschuke usw. Zinn oder Zinkoxide z. B. in einer Menge von 0,5 - 2,0 Teilen auf 100 Teile Basismaterial beigemischt werden. Diese
709823/0206
-it.
Materialien haben den besonderen Effekt, daß sie durch chemische Reaktionen innerhalb des gespritzten Materials Wasser bilden, das bereits unmittelbar nach dem Extrudieren die Vernetzung einleiten kann. Auch können dem Basismaterial je nach Verwendungszweck schwer brennbar machende Zusätze beigemischt werden, z. B. kann das Polyäthylen einer Mischung bis zu 100 % durch chloriertes Polyäthylen ersetzt werden.
Die Temperaturbeständigkeit des rohrförmigen Gebildes läßt sich aber auch dadurch erreichen, daß die betreffenden Schichten aus durch Feuchtigkeit vernetzbaren Elastomeren gebildet werden. Als Basismaterialien geeignet sind z. E. die TPR-Typen der Fa. Uniroyal, die TR-Typen der Fa. Shell u. a.. Es lassen sich aber auch andere geeignete Elastomere wie EPDM, EPM, Nitrilkautschuk, das unter dem Handelsnamen Hypalon der Fa. Dupont verwendete chlorsulfonierte Polyäthylen usw. für die Zwecke der Erfindung vorteilhaft einsetzen. Im letzteren Falle ist es dann zweckmäßig der Elastomermischung geeignete, möglichst wasserfreie Füllstoffe, wie Mikroglaskugeln, Glasfasern oder hochschmelzende Kunstharze, Bitumina oder Asphalte, z. B. Gilsonit-Asphalt, in einem vorgeschalteten Mischprozeß beizufügen. Mengen bis zu 100 Teilen vorzugsweise bis zu 50 Teilen von Mikroglaskugeln oder kurzgeschnittenen Glasfasern haben sich hier als besonders vorteilhaft erwiesen, während die Menge der beigegebenen hochschmelzenden wasserfreien Kunstharze, Bitumina und dergl. insgesamt bis zu 200 Teilen, vorzugsweise bis zu 100 Teilen beträgt.
Die im Aufbau des rohrförmigen Gebildes nach der Erfindung vorgesehenen, z. B. inneren oder äußeren Schichten können aus den gleichen aber auch aus verschiedenen Basismaterialien hergestellt werden, wie z. B. aus durch feuchtigkeitsvernetzbaren EPDM.
Vorteilhaft kann es mitunter auch sein, z. B. wenn es sich
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um Druckschläuche handelt, zwei Schichten übereinander zu extrudieren und als Zwischenlage ein verstärkendes iietall·^ Glas- oder Textilgeflecht vorzusehen. Die Auswahl der Basiselastomeren oder Basisthermoplasten für die Schicht, die mit den zu transportierenden Flüssigkeiten oder Gasen in Berührung kommt, richtet sich in erster Linie nach der Beständigkeit des vernetzten Polymeren gegenüber diesen iiedien. Sollen z. B. in einem Rohr oder in einem Druckschlauch Öle transportiert werden, dann wird man eine ölbeständige innere Schicht z. B. aus durch Feuchtigkeit vernetzbarem Nitrilkautschuk wählen. Die Auswahl der äußeren Schicht wird in diesem Falle unter dem Gesichtspunkt erfolgen, die Druckfestigkeit des rohrförmigen Gebildes möglichst hoch zu treiben. Dies trifft nicht nur auf die mechanischen Eigenschaften der Mischung selbst zu. Es wird vor allen Dingen auch eine gute Verschweißbarkeit mit der ölbeständigen Schicht sowie der eventuell vorhandenen Verstärkungseinlagen aus Metall-, Glas- oder Textilgeflechten verlangt.
Zur Verbesserung der Verklebung der Verstärkungseinlagen mit den beiden Schichten lassen sich auch die üblichen Haftvermittler einsetzen, z. B. Copolymere des Äthylens mit Acrylsäure und Acrylsäureestern bei Metallen und Silane bei Glasgeweben oder -geflechten. Letztere sind in durch Feuchtigkeit vernetzbaren Mischungen bereits enthalten (aufgepfropft), wodurch die Wirkung der haftvermittelnden Silane bei Glasfasergeflechten noch gesteigert wird.
Die geschilderten Vorteile, insbesondere bei Einbau von Verstärkungseinlagen in mehrschichtige rohrförmige Gebilde ergeben sich selbstverständlich nicht nur bei Druckschläuchen, deren Schichten aus feuchtigkextsvernetzbaren Elastomermisch-. ungen bestehen, sondern auch bei den erwälurten biegbaren Druckrohren aus durch Feuchtigkeit vernetzbaren Thermoplasten, wie Polyäthylen hoher Dichte und/oder Polyamid.
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Vorteilhaft kann es auch bei der Herstellung eines rohrförmigen Gebildes nach der Erfindung sein, wenn unmittelbar vor der Ausformung des feuchtigkeitsvernetzbaren Materials eine Entgasung stattfindet. Überschüssiges Silan oder leichte flüchtige Peroxidspaltprodukte oder auch eingeschlossene Luft können hiermit leicht aus dem Massestrom entfernt werden, so daß Blasenbildungen vermieden sind und damit Produkte hoher Oberfl-ächengüte erreicht werden.
Die Erfindung sei an Hand des in der Fig. als Ausführungsbeispiel dargestellten doppelwandigen Kunststoffrohres als Heißwasser-Druckleitung näher erläutert.
Das Innenrohr 1 besteht aus einem feuchtigkeitsvernetzten Material, beispielsweise aus Polyäthylen, vorzugsweise Polyäthylen hoher Dichte auf dessen Moleküle eine Silanverbindung aufgepfropft ist. Als Außenrohr 2 dient z. B. ein Rohr aus Polypropylen, das die Aufgabe einer standfesten Außenhülle übernimmt. Diese standfeste Außenhülle, von den Temperaturen des zu transpört-ierenden Mediums wenig beeinflußt, sorgt dafür, daß auch bei erhöhten Temperaturen, d. h. 110 - l4O C das zwar noch standfeste, aber nicht mehr druckbeständige Innenrohr von dem herschenden Betriebsdruck aufgeweitet oder zerstört wird.
An Stelle von Polypropylen kann die Schicht 2 auch aus Polyamid bestehen, das an sich hydrolyseempfindlich ist und deshalb als Innenschicht, wo es Berührung mit dem zu transportierenden Medium erfährt, oft nicht eingesetzt werden kann.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich auch möglich, die innere Schicht 1 aus einem geeigneten Werkstoff z. B. Polycarbonat zu wählen, das dann durch eine feuchtxgkeitsvernetzte Außenhaut gegen äußere chemische Einflüsse geschützt ist.
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Möglichkeiten von Wischungen für das in der Fig. darge stellte Leitungsrohr sind in den folgenden Beispielen I und II dargestellt.
Beispiel I
(-■iischung für feuchtxgkextsvernetztes Innenrohr)
Hart-bzw. Weich-Polyäthylen: 100 Teile
Dicuniylperoxid: 0,5 -2,0 "
Vinyltrimethoxisilan: 1,0 -3i0 "
2,2,^-Trimethyl-dihydro-chinolin: 0,5 "
Dibutylzinndilaurat: 0,055 "
Beispiel II
Hart- bzw. Weich-Polyäthylen: 100 Teile 1,3-Bis (tert.-butylperoxiiso-
propyl)-benzol: 0,2 -0,5 "
Vinyltrimethoxisilan: 1,5 "
Zno: 2,0"
Dibutylzinndilaurat: 0,05 "
709823/0206
-ίο
Leerseite

Claims (11)

  1. Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshiitte Aktiengesellschaft
    1 1430
    l4. Nov. 1975
    Patentansprüche
    Rohrförmiges Gebilde zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, insbesondere bei hohen Temperaturen und hohem Druck, deren Wandung aus mehreren isolierenden Schichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht der Rohrwandung aus einem feuchtigkeitsvernetzten Werkstoff auf der Basis von Thermoplasten, Elastomeren oder thermoplastischen Kaut· schulen besteht.
  2. 2. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die an das iiedium angrenzende Schicht aus einem feuchtigkeitsvernetzten Material besteht .
  3. 3. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht von einer mechanischen widerstandsfähigen äußeren Hülle umgeben ist.
  4. 4. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, das die isolierenden Schichten miteinander verschweißt sind.
  5. 5. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial der feuchtigkeitsvernetzten Schicht Verbindungen sind, die die Silicium-Hydrid-Gruppe ^Si-H ein- oder mehrmals im Molekül enthalt«!.
  6. 6. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Basismaterial Zinn-
    709823/0206 " 2 "
    oder Zinkoxide in einer Menge von 0,5 - 2,0 Teile auf 100 Teile Basismaterial beigegeben sind.
  7. 7· Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Basismaterial schwer brennbar machende Zusätze wie chloriertes Polyäthylen in einer Menge bis zu 100 % beigegeben sind.
  8. 8. Rohrförmiges Gebilde nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen jeweils zwei Schichten zur Erhöhung der Druckfestigkeit eine Einlage aus lietalldrahten, Glasfasern bzw.- geweben und/oder Textilien befindet.
  9. 9. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Einlage mit der jeweils darunter und/ oder darüber befindlichen Schicht verschweißt oder verklebt ist.
  10. 10. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchtigkeitsvernetzbare Basismaterial bis zu 100 Teilen, vorzugsweise bis zu 50 Teilen, Mikroglaskugeln oder kurzgeschnittene Glasfasern als Füllstoff enthält.
  11. 11. Rohrförmiges Gebilde nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das feuchtigkeitsvernetzbare Basismaterial vorzugsweise aus Elastomeren oder thermoplastischen Kautschuken besteht, die mit hochschmelzenden wasserfreien Kunstharzen und/oder Bitumina und/oder Naturasphalten bis zu insgesamt 2Q0 Teilen, vorzugsweise bis zu 100 Teilen gefüllt sind.
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