DE2806560A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung waermeisolierter leitungsrohre - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen herstellung waermeisolierter leitungsrohre

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DE2806560A1 DE19782806560 DE2806560A DE2806560A1 DE 2806560 A1 DE2806560 A1 DE 2806560A1 DE 19782806560 DE19782806560 DE 19782806560 DE 2806560 A DE2806560 A DE 2806560A DE 2806560 A1 DE2806560 A1 DE 2806560A1
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Description

Kabel- und M ο t a 1 3. λϋ e r k e Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
1-1579 1^.02.78
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung wärmeisoliert er Leitungsrohre
Dip Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung -wärmeisolierter Leitungsrohr;-· durch Erzeugen einer vernetzten aufgeschäumten Kunststoffschicht auf einem Metallrohr, bei dem ein in Pulver- oder Granulatform mit einem Treibmittel versetzter thermoplastischer Kunststoff in einem Mischer oder Extruder fortlaufend erwärmt und daratif der Kunststoff in einem Scherkopf durch schnelle Rotation eines Scherdornes schnell auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Vernetzungs- und Treibmittels erwärmt wird und dadurch der Kunststoff zunächst vernetzt und darauf aufgeschäumt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 2 525 561 bekannt .
Versuche mit diesem Verfahren haben ergeben, daß es sehr schwierig ist, eine Mischung aus Weich- und Hartpolyäthylen mit 50 bzw. mehr als 50 % Hartpolyäthylen in Gegen-
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-I1-
wart von Peroxiden auf einem handelsüblichen Extruder so aufzuschmelen, daß eino homogene Schmelze in den Scherkopf eintritt. Messungen des Massedruckes vor Einlauf in den Scherkopf zeigten erhebliche Schwankungen, die auf PuI-sation infolge inhomogener Schmelze (teilweise unvollständig geschmolzene Granulatkörner) zurückzuführen sind.
Ursache hierfür ist, daß Hartpolyäthylen erst hei 13O°C aufschmilzt, Temperaturen oberhalb 130 C aber bereits au eimern Anspringen der Peroxide bei. längeren Extruderbetrieb, d.h. vorzeitiger Vernetzung führen. Man hat also nur einen außerordentlich geringen Temperaturspielraum zum Aufschmelzen der Mischung ohne vorzeitiges Anvernetzen vor Einlauf in den Scherkopf zur Verfügung. Während durch den niedrigeren Schmelzpunkt von Weichpolyäthylen (ca. 110 C) ein wesentlich größeres Temperaturintervall zur Verfügung steht, ist dieses offensichtlich für die Verarbeitung von Hartpolyäthylen zu gering. Aus diesem Grunde ist bisher auch keine technische Anwendung von nach dem Extrusionsverfahren hergestelltem peroxidisch vernetztem Hartpolyäthylen bekannt geworden. Ein gewisser Anteil an Hartpolyäthylen in der Kunststoffmischung ist aber bei wärmeisolierten Leitungsrohren erforderlich, um eine genügende mechanische Standfestigkeit der hoch aufgeschäumten Isolierung zu erhalten. Dies trifft insbesondere für mit einer Schaumstoff schicht isolierte weichgeglühte Kupferrohre zu, die zur leichteren Montage biegbar ausgebildet sein sollen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß mit diesem auch Kunststoffmischungen mit höheren Anteilen an Hartpolyäthylen ohne Schwierigkeiten in wirtschaftlicher Weise zu aufgeschäumten Isolierungen für Metallrohre verarbeitet werden können.
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Diese Aufgabe wird bei dom Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung das Vernetzungsmittel der Kunststoffschmelze in flüssiger Form erst im Bereich des Scherkopf es rudnsiert wird. ^ Dir Temperatur der Kunststoff schmelze knmi nunmehr ohne Rücksichtnahme auf die Zersetzimgsteiimcratur des Vernetzungsmittel d so gewählt werden, daß die.Mischung einwandfrei aufgeschmolzen wird und ohne Pul sation homogen in den Scherkopf eingespeist werden kann. Die gleichmäßige Verteilung des Vernetzungsmittels ist infolge Verwirbelung durch den rotierenden Dorn ausreichend. Sie kann ggf. durch geringfügige konstruktive Änderungen im Kopf noch verbessert werden.
Aufgrund fts wesentlich größeren zur Verfügung stehenden Temperaturintervalles kann die Kunststoffmasse tn.it einer Temperatur knapp unterhalb der Zorsetzungstemperatur des Aufschäummittels (ca. 1?O C) in den Scherkopf einfließen. Die durch Scherung hinzugefügte Energie muß die Massetemperatur nur noch um ca. 30 bis 'iO anheben, um ein Anvernetzen und nachfolgendes Schäumen abgestuft hintereinander ablaufen zti lassen.
Um das unerwünschte Überlappen dieser beiden Vorgänge einzugrenzen bzw. sie zeitlich mehr auseinanderzuziehen, warten in Weiterbildung der Erfindung Peroxide mit einer niedrigen Zersetzungstemperatur wie 1,1 Ditertiärbutylperoxi - 3s3?5 trimethyleyclohexan, Tertiärbutylperben-"zoat, Dibenzoylperoxid verwendet= Bei diesen Vernetzungsmitteln ist die Zerfalls- und damit Vernetzungsgeschwindigkeit bereits bei 18O C so groß, daß ein ausreichender Veraetzungsgrad vor dem Beginn des Schäumens gewährleistet ist ο Der Schäumvorgang trifft also auf eine anvernetzte, dofoo sehr zähe Schmelze, was wichtigste Voraussetzung für einen hohen Aufschäumgrad und eine gleichmäßige Porenstruktur ist ο Die infolge der Abwesenheit des Peroxids
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mögliche höhere Massetemperatur während des Extrudierens begünstigt auch die "Verteilung des Aufschäummittels im Material. Aus diesem Grunde hat es sich in Weiterführung (ier Erfindung als zweckmäßig erwiesen, als Treibmittel Azodicarbonaini d zu verwenden und in Form von Batches unmittelbar am Extruder zuzugeben. Auf diese Weise würde sich die Aufbereitung der Mischung erheblich vereinfachen. Die Extruderschnecke kann ggf. auch Misch- und Scherelemento zur besseren Verteilung der Batches besitzen, da auf die Scorch-Empf iiidl ichkeit der Peroxide keine Rücksicht mehr genommen werden muß.
Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, dem Kunststoff adhäsionsvermindernde Stoffe, zum Beispiel Gleitmittel ,zuzufügen. Diese solion ein Ansetzen auf der Dornoberfläche vermindern bzw. vollkommen verhindern. Es hat sich bei dem bekannten Verfahren gezeigt, daß auf der Oberfläche des Scherdorns Masseverklebungen unterschiedlicher Dicke auftraten. Dashatte zur Folge, daß die Scherintensität je nach der Dicke des verbleibenden Ringspaltes unterschiedlich war und damit auch die Erwärmung und die Anvernetzung der Masse.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert.
In die Einfüllöffnung 1 eines Extruders 2 wird eine Mischung aus Weich- und Hartpolyäthylen sowie mit Treibmittel versetzte Batches und ggf. ein Alterungsschutzmittel eingebracht und mittels einer Schnecke 3 in dem Extruder innig vermischt und auf eine Temperatur von ca. l6O°C erwärmt. Die Schnecke 3 des Extruders 2 transportiert die Kunststoffmischung in den Scherkopf k, in dem ein Scherdorn 5 drehbar gelagert ist. Die Kunststoffmischung wird von der Schnecke 3 in den Ringraum zwischen
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Dorn 5 und Extruderkopfgehäuse 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. Die aus dem Extruder 2 austretende auf ca. l60 C erwärmte Kunsts to ff mi s ellung wird nun bis zu ihrem Austritt aus dem Mundstück 6 zunehmend erwärmt. Diese Erwärmung wird durch schnelle Roation des Domes 5 aufgebracht. Die Rotation des Dornes 5 bewirkt eine Scherung des Kunststoffgemisches und gestattet eine exakte Temperatürführung durch Regelung der Drehzahl des Dornes 5· Durch eine Öffnung wird in den Raum zwischen dem Dorn 5 und dem Scherkopfgehäuse 5 ein Vernetzungsmittel mit niedriger Reaktionstemperatur, beispielsweise Dibenzoylperoxid eingebracht. Die Öffmmg 11 liegt an der gegenüberliegenden Seite der Austrittsöf fmmg für das Kunststo ff gemisch aus dem Extruder 2. Durch die schnelle Rotation des Dornes 5 wird das Vernetzungsmittel mit der Kunststoffmischung innig vermascht und beginnt bereits bei Temperaturen oberhalb l60 C die Kunststoffmischung zu vernetzen. Im Bereich des Mundstückes 6 ist der Kunststoffschmelze bereits so viel Energie zugeführt worden, daß die Schmelze eine Temperatur von ca. l80 bis 190 C hat, so daß das Treibmittel beispielweise Azodicarbonamid zerfällt und das Treibgas in der Kunststoffschmelze gelöst wird. Infolge des Druckabfalls beim Austritt der Schmelze aus dem Mundstück 6 expandiert die anvernetzte Schmelze und vernetzt beim Expandieren weiter. Nach dem Aushärten weist die Kunststoffschicht 10 ein Raumgewicht von weniger als 200 g/cm und eine Festigkeit von etwa 5 N/mm auf. Die mechanische Festigkeit bleibt aufgrund der Vernetzung auch bei höheren Temperaturen bis zu ca. 130 C erhalten. Aufgrund des niedrigen Raumgewichtes wird e eine Wärmedurch gangs zahl von 0,06 W/mK erreicht. Das nach dem erfin.-
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dungsfjomäßon Verfahroii hergootpllto Rohr ließ .sich ohne Schwier i gk ο j i on liie^pn, d.h. zu pincr FnI trnbj !dung kam es auch hei kleinen Bierorariion nicht.
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Claims (3)

  1. 28Ü6560
    a ΐ> ο 1 - ti μ -Ί M e t a I 1 w ο r k e Gutehof fnungshiitte Aktjcnjrespl !schaft
    1-1 ^7!> 1 fι .Π2.78
    Patentansprüche
    Verfahren zur kont inn j orl.i chon Hnrstpllung wni-meisol.ierter Leitungsrohre durch Erzeugen einer vernetzten aufgeschäumten Kunststoffschicht auf pi nom Metallrohr, bei dem ein in Pulver- oder Granulat form mit einem Treibmittel versotzter thermoplastischer Kunststoff in einem Mischer oder Extruder fortlaufend erwärmt und darauf der Kunststoff in einem Scherkopf durch schnelle Rotation eines Scherdornes schnell auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Venetzungs- und Treibmittels'erwärmt wird und dadurch der Kunststoff zunächst vernetzt und darauf aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel der Kunststoffschmelze in flüssiger Form erst im Bereich des Scherkopfes zudosiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel an der dem Einspeisepunkt des Kunststoffes gegenüberliegenden Stelle eindosiert wird.
    — 2 —
    909835/0037 BAD original
    28Ü6560
    -Z-
  3. 3. Vorfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vernetzungsmittel Peroxide mit einer niedrigen Zer^rt'/uiigsteinpnratur, wie 1,1 Ditertiärbiitylperoxi ? , 3 ι 5 trimothylcyclohexaii, Tertiärbutyl perbenzoat, 0 i benzoylperoxi d verwendet werden.
    't. Vorfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, <&ß als Treibmittel Azodicarbc η am id verv?endet und in Form von Batches unmittelbar am Extruder zugegeben wird.
    ^. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gr!;cntize i chnet, daß dem Kunststoff adhäsion"-vr-nri nrioT'nde stoffe, z.uin Beispiel Gleitmittel , zuge- Pnci werden.
    9 0 9 8 3 5/0037 BAD OPJQlWAL
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