DE2650718A1 - Verfahren zum herstellen von mikroporoesen hohlprofilen, insbesondere rohren, zum zu- und abfuehren von stroemenden stoffen wie gase oder fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren zum herstellen von mikroporoesen hohlprofilen, insbesondere rohren, zum zu- und abfuehren von stroemenden stoffen wie gase oder fluessigkeiten

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DE2650718A1 DE19762650718 DE2650718A DE2650718A1 DE 2650718 A1 DE2650718 A1 DE 2650718A1 DE 19762650718 DE19762650718 DE 19762650718 DE 2650718 A DE2650718 A DE 2650718A DE 2650718 A1 DE2650718 A1 DE 2650718A1
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    • B29L2023/00—Tubular articles

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Description

Verfahren zum Herstellen von mikroporösen Hohlprofilen, insbesondere Rohren, zum Zu- und Abführen von strömenden Stoffen wie Gase oder Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mikroporösen Hohlprofilen, insbesondere Rohren, zum Zu- und Abführen von strömenden Stoffen, wie Gase oder Flüssigkeiten, durch Extrusion von Thermoplastschmelzen, die mit Treibmitteln versetzt sind.
Derartige Hohlprofile, die nicht unbedingt geschlossen sein müssen, dienen häufig als Filtermaterial oder als Verteileroder Sammelrohre für Drainage- oder Bewässerungssysteme.
Zum Zuführen bzw. Abführen größerer Mengen eines fließfähigen Stoffes werden in der Regel Rohre oder Schläuche verwendet, die eine Vielzahl winziger Öffnungen aufweisen. Die Herstellung solcher Rohre ist sehr aufwendig, da die Öffnungen gebohrt oder ausgestanzt werden müssen. Sofern die . Profile aus Metall bestehen, besteht Korrosionsgefahr.
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Poröse Schläuche sind meist aus mehr oder weniger dichten Geweben aufgebaut. Sie sind relativ teuer, besitzen keine Formstabilität und sind der Verrottungsgefahr ausgesetzt. Solche Hohlprofile sind auch aus Sintermetall herstellbar und finden insbesondere als Filtermaterial Anwendung. Da die Herstellung aufwendig ist, die Profile schwer sind und der Korrosionsgefahr unterliegen, sind ihre Anwendungsgebiete auf Spezialfälle begrenzt. Für den Masseneinsatz für Begasungs- oder Bewässerungssysteme beispielsweise sind Sintermetallrohre völlig ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem mikroporöse Hohlprofile herstellbar sind, also solche, die eine geringe Durchlässigkeit aufweisen; verrottungsfest und leichtgewichtig sind, ausreichende Formstabilität besitzen und als billiger Massenartikel produzierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) der Thermoplastschmelze Treibmittel in der Menge von
1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Thermoplasten, beigegeben wird;
b) Verarbeitungstemperaturen im Werkzeug eingestellt werden, die 5 bis 30 C über den Temperaturen herkömmlicher Schaumextrusion unter Verwendung des gleichen Thermoplasten bei Erzielung glatter Oberfläche liegen,und
c) das Profil über eine scharfkantige Düsenlippe extrudiert wird.
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Das erfindungsgernäße Verfahren gestattet insbesondere bei kontinuierlicher Arbeitsweise billige Profile hoher Qualität. Eei Einhaltung der angegebenen bedingungen entsteht ein mikroporöses Gefüge, das ein relativ langsames Durchströmen der Rohrprofiiwandung sichert. Dies ist insbesondere wichtig, wenn eine möglichst langsame Zu- oder Abfuhr des strömenden Stoffes gewährleistet sein soll. Je nach Wahl des Werkstoffes sind die Profile biegsam bis steif; sie besitzen jedoch die erforderliehe Formstabilität, soweit eine ausreichende Wandstärke gewählt wird. Durch Variieren der Verfahrensparameter und je nach Wahl des Thermoplasten läßt sich die Porosität beeinflussen. Ein weiterer Parameter für die Durchlässigkeit ist natürlich auch die Wandstärke.
Die Hohlprofile lassen sich für die verschiedensten Zwecke einsetzen, bei denen es auf eine Zu- oder Abfuhr von Flüssigkeiten (z.B. V/asser) oder Gasen (z.B. Luft) durch die Wand des Hohlprofils ankommt; beispielsweise zur Herstellung von Filtern, Druckaufnahmevorrichtungen bei Membrantrennverfahren, Blumentöpfen aus Thermoplasten mit "atmender" Wandung, Schuhsohlen, Absaug- oder Begasungsvorrichtungen, Luftbefeuchter, Geruchsspender, Dosiervorrichtungen, Patronen mit langsam aufzulösenden Wirkstoffen als Inhalt.
Besonders geeignet sind die Hohlprofile zur Anwendung als Belüftungs- und insbesondere als Bewässerungsrohre mit tropfendem Wasseraustritt im landwirtschaftlichen Bereich. Sie können als Unterflur- oder Überflurbewässerungselemente Verwendung finden.
Natürlich können die zur Verwendung gelangenden Thermoplasten beliebig eingefärbt werden» Die rauhe borkige Oberfläche gibt den Profilen ein natürliches vegetabiles Aussehen.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Hohlprofile oder Profile sind beispielsweise Rinnen, Rohre, Schalen, U-Profile usw., die geeignet sind, einen Inhalt wenigstens teilweise zu umschließen, wobei erfindungsgemäß dieser Inhalt durch den ihn umgebenden porösen Mantel, d.h. durch die Wandung des Hohlprofils, bzw. Profils entweder mit Gas oder Flüssigkeit versorgt werden kann oder durch die vom Profil oder Hohlprofil gebildete Wandung ganz oder bestandteilsweise hindurchtreten kann.
Vorzugsweise wird unter Profil bzw. Hohlprofil ein rohrförmiges Gebilde mit nahezu beliebiger,zumeist jedoch kreisförmiger Ausformung des Querschnitts verstanden. Beispielsweise kann das Hohlprofil auch die Mantelfläche oder einen Teil der Mantelfläche eines Behälters darstellen. Der Inhalt des Rohres bzw. Gefäßes kann durch die Mantelfläche austreten oder durch die Mantelfläche in das Rohroder Gefäßinnere eintreten.
Von besonderem Interesse ist, daß die erhältlichen porösen Profile entweder unmittelbar nach dem Herstellungsprozeß, solange sie noch warm sind, oder nach erfolgter nachträglicher Erwärmung aufgrund ihres thermoplastischen Charakters leicht weiter verformt werden können, wodurch sie gegebenenfalls ein noch günstigeres Verformungsbild bwz. Aussehen erhalten.
Als Thermoplaste finden neben Kautschuken, Weich-PVC oder thermoplastischen Elastomeren vorzugsweise steife Thermoplaste ein- oder mehrphasigen Typs, auch Thermoplast-
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gemische, z.B. im Rahmen der Abfallverwertung, Verwendung. Solche Thermoplaste sind nachstehend als Beispiel angegeben. Ihre Verarbeitungstemperatur für die herkömmliche Schaumextrusion ist in Klammern angeführt, hängt aber sehr wesentlich von den Maschineneigenschaften und den Zusätzen sowie deren Menge ab, so daß durchaus größere Abweichungen von den angegebenen Verarbeitungstemperaturen auftreten können, die jedoch im Wissen des Fachmanns liegen.
Geeignet sind z.B. Homo- und Copolymerisate von Polymeren auf Basis von Vinylmonomeren, wie Polystyrol (Verarbeitungstemperatur ^2100C), Acrylnitril-Butadien-Styrol,(ABS)-PoIymere (^-1900C), Polyvinylchlorid (PVC) (^-1700C), Polyäthylen (-^-1700C), Polypropylen (^-1800C); aber auch Polyadditions- oder Polykondensations-Thermoplaste, wie Polyamid (~-27O°C), Polyurethane (/^1700C), Polyester (/^26O0C), Polycarbonate (->-270oC) usw.. Aufgrund der günstigen Zugänglichkeit wird neben Polystyrol bzw. ABS-Copolymerisaten wegen der guten Steifigkeit und Verrottungsbestandigkeit PVC bevorzugt. Einige der aufgeführten Thermoplaste können sowohl als Pulver als auch als Granulat verarbeitet werden.
Die zur Verwendung kommenden Thermoplaste können auch noch verstärkende Einlagen oder Füllstoffe in Pulver- oder Faserform enthalten, etwa Quarzmehl, Ruß, Kaolin, Talkum, Kreide, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Glaskugeln, Hohlkugeln, Gipsfasern, Kaliumtitanat oder ähnliche.
Selbstverständlich können den Thermoplasten noch Weichmacher und/oder Hilfsmittel für den Extrusionsprozeß beigefügt
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sein, wie z.B. Stabilisatoren gegen Hitze-, Licht- und Wettereinflüsse, Farbpigmente und gegebenenfcills auch Geruchsstoffe und Gleitmittel.
Als Treibmittel sind die bekannten Treibmittel geeignet, wie sie nach den verschiedenen Verfahren zur Thermoplastverschäumung üblich sind, also z.B. eingebrachte Gase, wie N ,.CO-; leichtverdampfende Flüssigkeiten, wie Halogenkohlenwasserstoffe, z.B. Frigene, oder Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan. Als besonders gut geeignet haben sich jedoch Treibmittel erwiesen, die dem zu extrudierenden Material in Pulverform zugesetzt werden und durch Zersetzungsreaktion in der Wärme ein Treibgas freisetzen.
Bei diesen Treibmitteln handelt es sich um reines Azodicarbonamid oder Azodicarbonamid in Abmischungen mit verschiedenen Zuschlagstoffen, wie Aktivatoren, Zellbildnern oder ähnlichen. Weiterhin kommen auch Treibmittel auf Basis Natriumhydrogencarbonat, Disulfohydrazid oder Benzoxazinderivate zur Anwendung oder auch deren Abmischungen mit Azodicarbonamid.
Während die Massetemperaturen bei der Schaumextrusion im Optimalbereich des verwendeten Thermoplasten liegen sollen/ wird zur Herbeiführung des erfindungsgemäßen Effektes die Werkzeugtemperatur erhöht. Ebenfalls muß die konstante Temperaturhaltung im Werkzeug gewährleistet sein, da schon eine Abweichung von — 3°C die Extrudatqualität verschlechtern würde.
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Weiterhin ist im Unterschied zur herkömmlichen Schaumextrusion die Düsenlippe nicht abgerundet, sondern muß scharfkantig gestaltet werden. Ferner ist die Dosierung des Treibmittels von ausschlaggebender Bedeutung. Sie liegt etwa 50 bis 100 % über der bei der herkömmlichen Schaumextrusion verwendeten Menge/ und sie richtet sich nach der Gasausbeute des verwendeten Treibmittels. Bezogen auf die eingesetzten Thermoplasten bewegen sich die Treibmittelmengen zwischen 1 bis 5 Gew.-%.
Die Temperaturführung während der Extrusion ist natürlich abhängig von den eingesetzten Thermoplasten. Geringe Temperaturabweichungen ergeben sich zwangsläufig bei der Verwendung von unterschiedlichen Maschinen und den damit verbundenen Unterschieden in Schnecken- und Werkzeugkonstruktion. Auf jeden Fall müssen sie um etwa 5 bis 30 C über den Schaumextrusionstemperaturen im Werkzeug liegen/ die man sonst zu einer Erzielung der glatten Oberfläche einstellen würde.
Die Treibmitteldosierung kann grundsätzlich durch verschiedene Verfahren erfolgen, z.B. durch Aufbringung des Treibmittels auf das Kunststoffgranulat mit Hilfe eines langsam laufenden Mischers oder durch Einmischung des Treibmittels in das Kunststoffpulver.
Dies kann geschehen auf einem der Extrusion vorgeschalteten separaten Mischer oder durch direkte Zugabe in den Einfülltrichter des Extruders mit Hilfe automatischer Dosiergeräte.
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Es wurde gefunden, daß insbesondere PVC, ABS und die Copolymerisate des Styrols sich gut zur Erzielung einer porösen Oberfläche eignen.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren beispiel haft an der Herstellung poröser Rohre erläutert werden:
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Beispiel 1
Ausgegangen wurde von einem Suspensions-PVC mit einem K-Wert von-^-60.
Um das Fließverhalten der Schnecke zu verbessern, wurde ein pulverförmiges ABS-Copolymerisat zugesetzt- Weiterhin enthält die nachfolgend aufgeführte Rezeptur folgende Bestandteile:
Gew.-Teile Suspension-PVC, K-Wert «^-60 Gew.-Teile ABS-Copolymerisat Pulver
6 Gew.-Teile Calciumcarbonat (als Füllstoff und Zellregulator)
2,6 Gew.-Teile dreibasisches Bleisulfat (Stabilisator
1,5 Gew.-Teile Bleistearat (Stabilisator)
0,75 Gew.-Teile Montansaureester (Gleitmittel)
0,75 Gew.-Teile Polyäthylen-Wachs (Gleitmittel)
1 Gew.-Teil Pigment
Diese Rezepturbestandteile wurden in einem Schnellmischer (Heiz-Kühlmischer-Kombination, Typ TSEH/KMSO des Fabrikats Papenmeier) bei Mischtemperaturen bis 1200C zu einem dry blend verarbeitet, das anschließend bei ^1400C auf einem Bitruder Typ BT 30 des Fabrikats Schloemann granuliert wurde.
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Als Treibmittel wurden 2 % eines modifizierten Benzoxazinderivates verwendet, das auf das Granulat mit Hilfe einer Mischtrommel in 5 Minuten aufgetrommelt wurde.
Die Extrusion erfolgte auf einem Einschneckenextruder, Typ S3ORG des Fabrikats Reifenhäuser, mit folgenden Misch- und Werkzeugdaten:
Schneckendurchmesser: 30,0 mm
Schneckenlänge: 15 d
Schneckenkompression: 1:2,5
Düsendurchmesser des Rohrwerkzeuges: 13,8 mm
Dorndurchmesser des Rohrwerkzeuges: 7,0 mm
Temperaturen (vom Einzug zur Düse): 160°C, 210°C, 170°C,
155°(
18 U/min bei einer Stromaufnahme von 2,5 A.
155°C, 155°C
Das Hauptaugenmerk ist auf eine genaue Temperaturführung im Werkzeug zu richten, da geringe Temperaturabweichungen nach oben oder unten nicht mehr den gewünschten Porösitätseffekt der Oberfläche bringen.
Hierbei wurde die gleiche Mischung wie oben angeführt verwendet, nur wurde nach der Herstellung des dry blend das Treibmittel der pulverförmigen Mischung zugeführt und dann direkt vom Pulver aus das Profil auf einem für die Pulververarbeitung geeigneten Extruder extrudiert.
Auch hierbei ist auf die Temperaturführung in der Düse zu achten.
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Die Extrusion erfolgte auf einem Einschneckenextruder, Typ HPE 45-24 des Fabrikates Henschel, mit folgenden Misch- und Werkzeugdaten:
Schneckendurchmesser: 45 mm
Sehneckenlänge: 24 d
Schneckenkompression: 1:3
Werkzeug: Vollrundstab
(Durchmesser 12 mm)
Temperaturen (vom Einzug zur Düse) 16O°C, 21O°C, 165°C,
158°C,
15 U/min bei einer Stromaufnahme von 6 A.
Zu Typ A und B:
Nach dem Austritt aus der Düse wird das aufgeschäumte Rohr mit der porösen Wandung bzw. Oberfläche nicht wie bei der üblichen Schaumextrusion kalibriert, sondern lediglich durch eine Kühlwanne mit Hilfe eines Abzuges gezogen, da eine Kalibrierung die Oberfläche des noch plastischen Materials wieder teilweise verschmieren würde. Nach Durchlaufen der Kühlstrecke und des Abzuges wird der extrudierte Strang auf die gewünschte Länge zurechtgeschnitten.
Beispiel 2
Diesmal wurde ausgegangen von einem granulatförmigen ABS-Copolymerisat. Als Treibmittel wurden ebenfalls 2 % eines modifizierten Benzoxazinderivates eingesetzt, das auf das Granulat aufgetrommelt wurde.
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Die Extrusion erfolgte auf dem gleichen Reifenhäuser-Einschneckenextruder wie unter Beispiel 1, Verfahren A, aufgeführt.
Lediglich das Temperaturprograiran wurde auf diesen Thermoplasten abgestimmt:
Temperaturen (vom Einzug zur Düse): 165°C, 215°C, 17O°C,
165°C, 165°C 30 U/min bei einer Stromaufnahme von 2,5 A.
Die Nachfolgeeinrichtungen sind analog zu Beispiel 1, Verfahren A und B.
Man erhält das poröse Hohlprofil Typ C.
Die nach den beschriebenen Verfahren hergestellten Rohre von 10 Meter Länge werden an eine Wasserleitung angeschlossen. Dann werden sie mit dem Leitungsdruck beaufschlagt. Man stellt fest, daß gleichmäßig über die gesamte Rohrlänge und Mantelfläche sich an der Oberfläche zunächst Wassertröpfchen bilden, die dann ablaufen und den Boden auf dem das Rohr liegt, befeuchten. Dieser Effekt tritt bei Wasserdrücken von unter 1,1 bis über 7 bar auf. Die über die 10 m-Strecke bei 1 bar austretende Wassermenge beträgt bei
A ca. 12 L/h
B ca. 18 L/h
C ca. 25 L/h
Diese Rohre sind für Bewässerungszwecke nach Unterflur- und Überflurverfahren geeignet.
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Claims (2)

  1. 2650713
    Patentansprüche
    Verfahren zum Herstellen von mikroporösen Hohlprofilen, insbesondere Rohren, zum Zu- und Abführen von strömenden Stoffen wie Gase oder Flüssigkeiten, durch Extrusion von Thermoplastschmelzen, die mit Treibmittel versetzt sind, dadurch gekennzeichnet,daß
    a) der Thermoplastschmelze Treibmittel in der Menge von
    1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Thermoplasten, beigegeben wird,
    b) Verarbeitungstemperaturen im Werkzeug eingestellt werden, die 5 bis 3O°C über den Temperaturen herkömmlicher Schaumextrusion unter Verwendung des gleichen Thermoplasten bei Erzielung glatter Oberfläche liegen,
    c) das Profil über eine scharfkantige Düsenlippe extrudiert wird.
  2. 2. Poröse Belüftungs- oder Bewässerungsrohre, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.
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    8 0 9 8 1 9 / 0 3 A 1 °RIG'NAL INSpECTED
DE19762650718 1976-11-05 1976-11-05 Verfahren zum herstellen von mikroporoesen hohlprofilen, insbesondere rohren, zum zu- und abfuehren von stroemenden stoffen wie gase oder fluessigkeiten Ceased DE2650718A1 (de)

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