DE4291982B4

DE4291982B4 - Verfahren zum Beschichten eines Kunststoffrohres und Kunststoffrohr, das durch das Verfahren beschichtet ist

Info

Publication number: DE4291982B4
Application number: DE4291982A
Authority: DE
Inventors: Jyri Järvenkylä; Mikael Andersson; Anders Vestergaard
Original assignee: Uponor Innovation AB
Current assignee: Uponor Innovation AB
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2012-06-27
Also published as: FI99158C; FI913162A0; AU2019292A; DE4291982T1; GB9303660D0; GB2263524B; WO1993000212A1; GB2263524A; FI99158B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen eines Kunststoffrohrs für die Herstellung von Rohrverbindungen. Das Rohr (13) wird durch eine geeignete Beschichtungstechnik mit einer Kunststoffoberflächenschicht (12) bedeckt, um eine Schutzbeschichtung zu bilden. Die Schutzbeschichtung ist leicht entfernbar mindestens an den Enden des Rohres hergestellt, um die Verbindungsoberfläche des Rohres freizulegen, die für die Herstellung der Rohrverbindung notwendig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Beschichten eines Kunststoffrohres gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, 2 oder 3 und ein durch das Verfahren beschichtetes Kunststoffrohr gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.

Aus der DE 27 28 130 A1 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Spritzbeschichtung mit Polyolefinschaum bekannt. Das aufschäumende und stark expandierende Polyolefinharz soll auf einem Hohlkern-Material haften. Bei dieser Lösung soll die Haftung zwischen Kern und Schaummaterial durch die vergleichsweise hohe Temperatur erhöht werden.

Bei der Handhabung, Installation und Verbindung von Kunststoffrohren ist die Rohroberfläche sehr leicht Schädigungen unterworfen. Bei modernen Kunststoffrohr-Installationstechniken wird beispielsweise ein Tunnel in den Boden für das Rohr gebohrt, und dann wird das Rohr durch den Tunnel gedrückt, z. B. in eine Ausnehmung, in welcher die folgende Verbindung herzustellen ist.

Es versteht sich, daß das Rohr verkratzt und schmutzig wird, wenn es in dieser Weise behandelt wird. Dies ist zunächst nachteilig, da das Rohrmaterial kerbempfindlich sein mag, in welchem Falle Kratzer größere Schädigungen in dem Rohr während der folgenden Behandlung erzeugen. Zweitens verhindert Dreck auf den Rohren ein erfolgreiches Verschweißen. Heutzutage werden Polyethylen-Rohre insbesondere mittels Elektroschweißen (Elektroschmelz-Muffenverbindung) erzeugt, und nahezu der einzige Grund für ein nicht erfolgreiches Verschweißen mit dieser Technik ist, daß die Oberfläche des Rohres schmutzig oder oxidiert ist. Daher sind die Rohrenden immer beispielsweise mit Sandpapier vor der Verbindung gereinigt worden. In der Praxis ist das Reinigungsergebnis oft ungleichmäßig (die Unterseite des Rohres wird weniger sorgfältig behandelt), und die Qualität hängt von der Geschicklichkeit des Arbeiters ab.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für das Beschichten eines Kunststoffrohres gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, 2 oder 3 sowie ein entsprechend beschichtetes Kunststoffrohr gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 zu schaffen, bei welchem das Elektroschweißen der zu installierenden Rohre durch den Schweißer ohne aufwendige Vorbereitungsschritte durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, 2 oder 3 bzw. ein Kunststoffrohr mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Oberflächenschicht aus Kunststoff auf dem Rohr hergestellt, um eine Schutzbeschichtung durch eine geeignete Beschichtungstechnik auszubilden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Schutzschicht so hergestellt, daß sie mindestens an den Enden des Rohrs leicht entfernbar ist.

Zusätzlich zu den offensichtlichen Vorteilen, die dem Schutz der Rohre zugeordnet sind, kann das Schweißen leichter durchgeführt werden, und die Arbeitssicherheit wird erhöht, wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird. Die Sicherheit bei der Arbeit und die Qualität der Arbeit werden auch durch die Tatsache beeinflußt, daß die Rohre aufgrund des äußeren Durchmessers der Rohre, der größer als normal ist, einfach nicht geschweißt werden können, ohne daß die Beschichtung innerhalb der Muffenfläche entfernt wird. Folglich wird das Verbinden mit mechanischen Muffen und/oder das Schweißen immer mit sauberen Rohrenden ausgeführt, was ein erfolgreiches Schweißen und eine entsprechende Leistungsfähigkeit der Arbeitsmaschinen sicherstellt.

Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind durch die in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Merkmale gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Rohr ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Schutzbeschichtung auf dem Rohr in einer solchen Weise aufweist, daß die Schutzbeschichtung mindestens innerhalb des Bereichs der. Rohrenden leicht ent fernbar ist.

Die bei dem erfindungsgemäßen Rohr vorgesehene Schutzbeschichtung verhindert auch, daß UV-Strahlung die Oberflächenschicht des Rohres selbst erreicht, wo sie Zersetzungsreaktionen bewirken würde. Heutzutage sind Kunststoffrohre entsprechend den Erfordernissen des Einzelfalls gegen UV-Strahlung stabilisiert, indem sie mit teuren Färbemitteln, die häufig giftige Schwermetalle enthalten, durchgefärbt sind. In einem mit einer Schutzschicht versehenen Rohr ist dies nicht notwendig; vielmehr wird der UV-Schutz und das erforderliche Einfärben allein in der Schutzbeschichtung bewirkt, wobei beträchtlich geringere Kosten und verminderte Umweltschädigungen erzielt werden.

Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Rohres sind durch die in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Merkmale gekennzeichnet.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein erfindungsgemäßes Rohr während des Schweißens und teilweise im Schnitt; und
4 die Verwendung eines erfindungsgemäßen Rohres in einer Elektroschmelz-Muffenverbindung.
In 1 wird ein Kunststoffrohr 2 mittels Koextrusion mit einer Oberflächenschicht entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet. Die Oberflächenschicht wird aus geschmolzenen Kunststoffmaterial 1 auf das Rohr 2 mit Nenngröße extrudiert, so daß sie eine Schutzbeschichtung 3 bildet. Koextrusionsdüsen 5, wie beispielsweise sogenannte Querkopfdüsen, liegen für den Fachmann des vorliegenden Fachgebiets auf der Hand, und daher wird die Koextrusion nicht in näheren Einzelheiten beschrieben. Unter Verwendung von Mitteln entsprechend dem Grundverfahren oder anderen Mitteln, die weiter unten beschrieben sind, wird die Schutzbeschichtung leicht entfernbar über ihre gesamte Länge oder mindestens an den Rohrenden aufgebracht. Es ist wesentlich, daß die Schutzschicht erforderlichenfalls mit einfachen Mitteln ohne die Verwendung von Schneidwerkzeugen oder anderen ähnlichen Vorrichtungen abgenommen werden kann, die Kratzer verursachen könnten, um die zu schweißenden Oberflächen so unversehrt wie möglich zu halten. Ein wohlbekannter Weg, die Oberflächenschicht zu entfernen, ist die Verwendung des sogenannten Abschäleffektes, der erzeugt wird, wenn die Festigkeitseigenschaften der Beschichtung in radialer und axialer Richtung unterschiedlich sind.
Die Oberflächenschicht 3 oder die Schutzbeschichtung des erfindungsgemäß gebildeten Rohres 4 kann beispielsweise aus linearem LDPE (Polyethylen mit niedriger Dichte) oder recyceltem Abfallkunststoff erzeugt werden. Ein Vorteil des linearen LDPE ist, daß es in Hinblick auf seinen Preis eine hohe Kratzfestigkeit und Berststärke hat, wohingegen Abfallkunststoff darin vorteilhaft ist, daß er sehr billig und besonders geeignet für die erfindungsgemäße Verwendung ist, die sehr tolerant hinsichtlich einer Änderung in der Qualität des Kunststoffmaterials ist. Es ist tatsächlich ein Vorteil, daß die Schutzbeschichtung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das schwer schweißbar ist oder gar nicht geschweißt werden kann. Auf diese Weise bemerkt der Arbeiter dies spätestens während des Schweißens, wenn die Schutzbeschichtung nicht entfernt worden sein sollte.
Es ist bei der Auswahl des Materials auch in Betracht zu ziehen, daß, wenn die auf der Oberflächenschicht des Rohres ausgebildete Schutzbeschichtung aus einem Kunststoff hergestellt ist, der sich chemisch von dem Rohrmaterial unterscheidet, die Haftung zwischen dem Rohr und der Schutzschicht wahrscheinlich nicht so gut ist, wie wenn ähnliche Materialien verwendet werden. Zusätzlich können die Hafteigenschaften zwischen dem Rohr und der Schutzbeschichtung vorteilhaft beeinflußt werden, indem eine beträchtliche Menge Füllstoffe der Schutzbeschichtung hinzugefügt werden, oder indem die Schutzbeschichtung auf dem Rohr bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgebildet wird. Hierzu kann mit einer geeigneten Formgebung des Werkzeugs beigetragen werden, so daß beispielsweise eine sogenannte kalte Naht gegenüber der Material-Zuführstelle und auf der anderen Seite des Rohres, an welcher die Beschichtung leicht reißt, an dem Querkopf gebildet wird. Beide Verfahren zielen darauf ab, die Oberfläche der Schutzschicht relativ hart auszubilden, d. h., ihre Neigung anzuhaften zu vermindern, und sie relativ hart in ihrem Aufbau zu machen, so daß sie leicht von dem Rohr abnehmbar ist, beispielsweise durch Klopfen. Geeignete Füllstoffe schließen Kalk und Talk ein.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, nämlich das Beschichten eines Kunststoffrohres 6 mit einer Oberflächenschicht 7, um eine Schutzschicht zu erzeugen, indem sie spiralig mit einer Tangentialdüse 8 aufgewickelt wird. Dieses Beschichtungsverfahren erlaubt auch die "mechanische" Entfernung der Schutzschicht, d. h., die Oberfläche des Rohres wird freigelegt, indem die spiralig gewickelte Schutzbeschichtung durch Ziehen von dem Ende der Beschichtung (3) entfernt wird.
Im Falle der Koextrusion kann eine geeignete spiralige Reißnaht erzeugt werden, indem das in 1 dargestellte Werkzeug 5 gedreht wird. Eine derartige absichtlich gebildete Naht kann weiter als eine "Kaltnaht" ausgebildet werden, und so die Reißeigenschaften weiter verbessert werden, indem das Koextrusionswerkzeug 5 örtlich beispielsweise durch einen Wasserumlauf gekühlt wird. Das Koextrusionswerkzeug 5 kann auch örtlich in einer solchen Weise gekühlt werden, daß eine Längsreißnaht in der Oberflächenschicht 3 ausgebildet wird. Es ist auch möglich, die Schutzbeschichtung mit einem sich längs erstreckenden Aufreißfaden oder mit einem dünneren Streifen zu erzeugen, wodurch eine in axialer Richtung aufreißbare Naht erzeugt wird.
Auf diese Weise kann ein Abschäleffekt in der Schutzbeschichtung erzeugt werden, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Festigkeitseigenschaften der Schicht in radialer und axialer Richtung unterschiedlich sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Haftmittel zwischen dem Rohr und der Oberflächenschicht eingeführt, die die Schutzbeschichtung in der Beschichtungsstufe bildet. Zur gleichen Zeit ist es auch möglich, in Hinblick auf die Verwendung, für welche das zu formende Rohr vorgesehen ist, Mittel, die die Schweißbarkeit und/oder die Vernetzung fördern, zwischen dem Rohr und der Oberflächenschicht, die die Schutzbeschichtung bildet, einzuführen. Ein geeignetes Mittel für die Verbesserung der Schweißeigenschaften ist Dicomyl-Peroxid. Vernetzende Mittel ergänzen die vernetzenden Reaktionen des Rohrmaterials in der Befestigungsoberfläche und schmieren die Oberfläche, was auch in Hinblick auf die Verminderung der Haftung der Schutzbeschichtung vorteilhaft ist. Vernetzende Mittel können die gleichen allgemein bekannten Radikale sein, wie sie bei dem Matrixmaterial des Rohres verwendet werden.
Die oben erläuterten Mittel können zwischen dem Rohr und der Schutzbeschichtung eingeführt werden, z. B. durch eine separate Düse 9 in Form eines dünnen Kunststoffilms 10, der solche Mittel erhält, wie es in 2 dargestellt ist. Natürlich kann diese Art der Beschichtung auch durch Koextrusion erzeugt werden.
3 zeigt schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Rohres 11. Die Oberflächenschicht, d. h., eine Schutzbeschichtung 12 ist auf einem Rohr 13 mit Nenngröße in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie leicht ablösbar ist.
Die schützende Beschichtung, die aus linearem LDPE beispielsweise aus recyceltem Abfallkunststoff hergestellt ist, wird auf das Rohr durch Koextrusion extrudiert oder durch eine Tangentialdüse aufgewickelt. Eine ausreichende Menge von Fülstoffen wird der Schutzbeschichtung zugefügt, um einen festen Aufbau zu erhalte, und Färb- und UV-Stabilisiermittel werden auch hinzugefügt, wodurch keine derartigen Mittel in dem zu schützenden Rohr benötigt werden. Demgemäß ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Rohr selbst aus ungefärbtem Kunststoff, der nicht UV-stabilisiert worden ist, während die Schutzbeschichtung die identifizierenden Färbmittel und UV-Stabilisiermittel enthält.
Wenn die Haftung zwischen dem Rohr und der Schutzbeschichtung nicht in einer anderen Weise während des Herstellprozesses auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, kann entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein dünner Kunststoffilm 14, der die Haftung verhindert, zwischen dem Rohr und der Oberflächenschicht, die die Schutzbeschichtung bildet, eingeführt werden. Zusätzlich zu Stoffen, die die Haftung verhindern, kann dieser Kunststoffilm auch andere gewünschte Mittel enthalten, die zwischen die Oberflächen einzuführen sind, wie beispielsweise Stoffe, die die Schweißbarkeit und Vernetzung fördern.
Wenn erfindungsgemäße Rohre verwendet werden, wird die Schutzbeschichtung 12 an den Enden 15 der miteinander zu verschweißenden Rohre abgeschält (vgl. 3 und 4), wonach die Rohrenden gegeneinander positioniert werden; das Schweißen, wie beispielsweise das Elektroschmelzen (Elektroschmelz-Muffen verbindung) wird in einer bekannten Weise ausgeführt, wie es in 4 dargestellt ist. Dort sind zwei erfindungsgemäße Rohre mittels einer Elektroschmelz-Muffenvorrichtung 16 zusammengeschweißt. Nachdem die Rohrverbindung hergestellt wurde, wird die Rohrverlegung wie üblich fortgesetzt, da die Schutzbeschichtung auf der Oberfläche des Rohres die Installation in keiner Weise beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäße abnehmbare Schutzbeschichtung bietet einen Verbindungsoberflächenschutz für sowohl mechanische Verbindungen (d. h. mit einander überlappenden Teilen und Gummidichtungen), als auch für geschweißte Verbindungen. Ein zusätzlicher Vorteil wird durch die nicht oxidierten Verbindungsoberflächen des geschützten Rohres geboten, was beispielsweise für eine Elektroschmelz-Muffenverbindung notwendig ist.

Claims

Verfahren für das Herstellen eines Kunststoffrohres für die Bereitstellung von Rohrverbindungen, bei dem das Rohr (2; 6; 13) mit einer eine Schutzbeschichtung bildenden Kunststoffoberflächenschicht (3; 7; 12) beschichtet wird und die Schutzbeschichtung mindestens an den Enden des Rohres unter Freilegung einer für die Herstellung der Rohrverbindung erforderlichen Verbindungsoberfläche des Rohres entfernbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffoberflächenschicht (3; 7; 12) durch Koextrusion hergestellt wird und das Koextrusionswerkzeug (5) unter örtlicher Kühlung gedreht wird, um eine spiralartige Reißnaht in der Oberflächenschicht (3) zu bilden.
Verfahren für das Herstellen eines Kunststoffrohres für die Bereitstellung von Rohrverbindungen, bei dem das Rohr (2; 6; 13) mit einer eine Schutzbeschichtung bildenden Kunststoffoberflächenschicht (3; 7; 12) beschichtet wird und bei dem die Schutz beschichtung mindestens an den Enden des Rohres unter Freilegung einer für die Herstellung der Rohrverbindung erforderlichen Verbindungsoberfläche des Rohres entfernbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftung zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) reduziert wird, indem die Schutzbeschichtung (3; 7; 12) auf dem Rohr (2; 6; 13) bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgebildet wird, um ihre Haftung an der Oberfläche des Rohres zu vermindern, wobei die Schutzbeschichtung aus folgenden Werkstoffen hergestellt wird: (a) einem Kunststoff, der schlecht schweißbar ist oder der gar nicht geschweißt werden kann und/oder (b) einem Kunststoff, der sich chemisch von dem Rohrwerkstoff unterscheidet.
Verfahren für das Herstellen eines Kunststoffrohres für die Bereitstellung von Rohrverbindungen, bei dem das Rohr (2; 6; 13) mit einer eine Schutzbeschichtung bildenden Kunststoffoberflächenschicht (3; 7; 12) beschichtet wird und bei dem die Schutzbeschichtung mindestens an den Enden des Rohres unter Freilegung einer für die Herstellung der Rohrverbindung erforderlichen Verbindungsoberfläche des Rohres entfernbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) die Haftung reduzierende Mittel (14) in der Beschichtungsstufe eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) die Schweißbarkeit und/oder die Vernetzung des Rohrmaterials fördernde Füllstoffe zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (7) auf einem Rohr (6) mit Nenngröße als eine Schutzbeschichtung mittels einer Tangentialdüse (8) durch spiraliges wickeln ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Beschichtungsstufe die zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) einzuführenden Mittel durch eine separate Düse (9) in Form eines dünnen Kunststofffilms (10), der diese Mittel enthält, eingeführt werden.
Geschütztes Kunststoffrohr für die Herstellung von Rohrverbindungen, bei dem das Rohr (2; 6; 13) mit einer Kunststoffoberflächenschicht (3; 7; 12) unter Bildung einer Schutzbeschichtung (3; 7; 12) beschichtet ist, die mindestens an den Enden des Rohres unter Freilegung einer für die Herstellung der Rohrverbindung erforderlichen Verbindungsoberfläche des Rohres entfernbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Haftung verhinderndes Mittel (14) zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) eingeführt ist.
Kunststoffrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) die Schweißbarkeit und/oder die Vernetzung des Rohrmaterials fördernde Füllstoffe vorhanden sind.
Kunststoffrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitseigenschaften der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) in radialer und axialer Richtung unterschiedlich sind.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (3) auf ein Rohr (2) mit Nenngröße als eine Schutzbeschichtung größer als dasselbe Rohr (2) mit Nenngröße hergestellt ist.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (3; 7; 12), die durch die Oberflächenschicht des Rohres (2; 6; 13) gebildet ist, aus linearem LDPE hergestellt ist.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (3; 7; 12), die durch die Oberflächenschicht des Rohres (2; 6; 13) gebildet ist, aus recyceltem Abfallkunststoff hergestellt ist.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (3, 7; 12), die durch die Oberflächenschicht des Rohres (2; 6; 13) gebildet ist, aus einem Kunststoff hergestellt ist, der sich chemisch von dem Material des Rohres unterscheidet.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner Kunststofffilm (10) die zwischen dem Rohr (2; 6; 13) und der Schutzbeschichtung (3; 7; 12) einzuführenden Mittel enthält.
Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2; 6; 13) aus ungefärbtem Kunststoff besteht, der nicht W-stabilisiert ist, während die Schutzbeschichtung (3; 7; 12) die identifizierenden Färbmittel und die UV-Stabilisatoren für das Rohr enthält.
Verwendung eines geschützten Kunststoffrohres für die Herstellung von Rohrverbindungen nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2; 6; 13) verwendet wird, um eine unoxidierte Verbindungsoberfläche für die Herstellung von Rohrverbindungen durch elektrische Schweißverfahren, wie beispielsweise durch Elektroschmelz-Schweißverfahren Muffenverbindungen, zu schaffen.