DE69622053T3

DE69622053T3 - Verfahren zum heizen und/oder vernetzen von polymeren und dazugehörende vorrichtung

Info

Publication number: DE69622053T3
Application number: DE69622053T
Authority: DE
Inventors: Michael Sjöberg; Jan Rydberg; Jyri Järvenkylä
Original assignee: Uponor Wirsbo AB
Current assignee: Uponor Wirsbo AB
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2016-09-21
Also published as: EP0921921A2; JPH11512357A; EP0921921B1; IL123709A0; HU223751B1; PL182616B1; CA2232376A1; ATE219717T1; DE69622053T2; WO1997010936A3; PL328306A1; TR199800522T2; CN1202128A; CA2232376C; IL123709A; HUP9900771A3; DE69622053D1; BR9610535A; JP4097696B2; US6106761A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren für die gleichmäßige und rasche Erwärmung von Polymeren oder Mischungen von Polymeren, unter anderem ein Verfahren zur Vernetzung von Polymeren, die durch Wärme vernetzbar sind, durch Infrarotstrahlung, insbesondere ein Verfahren für die kontaktlose Vernetzung von Formteilen aus einem vernetzbaren Polymermaterial in Verbindung mit der Herstellung der Formteile, insbesondere in der Herstellung extrudierter Rohre aus Polyethylen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In vielen Anwendungen, welche die Behandlung von Polymermaterial beinhalten, besteht ein Bedarf an einer raschen und gleichmäßigen, gleichzeitigen Erwärmung des gesamten Polymermaterials. Es gibt viele Möglichkeiten, das Polymermaterial zu erwärmen (siehe nachfolgende Besprechung in Bezug auf die Vernetzung), aber die meisten von ihnen haben das gemeinsame Merkmal, dass sie eine Erwärmung der Oberfläche des Materials und Leitung durch das Material beinhalten. Die Erwärmung ist somit langsam und ungleichmäßig, da Polymermaterialien im Allgemeinen schlechte Leiter in Bezug auf Wärme sind.
Die Vernetzung, das heißt, die Bildung räumlicher Netze oder Vernetzungen in Polymeren, wie Polyethylen, wird heutzutage im Allgemeinen nach zwei Hauptprinzipien ausgeführt.
Gemäß einem ersten Hauptprinzip wird die Bildung des räumlichen Netzes chemisch durch funktionelle Gruppen erreicht, das heißt, chemisch reaktionsfähige Seitengruppen auf der Polyethylenkette nehmen an einem Kondensationsprozess teil, der Vernetzungen herbeiführt. Trismethoxyvinylsilan wird in diesem Prozess verwendet und aus diesem Grund wird der Prozess "Silanmethode" genannt.
Gemäß einem weiteren Hauptprinzip wird die Vernetzung durch Radikale erreicht, die entweder durch direkte Wirkung von Strahlungsenergie auf die Polymerkette gebildet werden, zum Beispiel durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl, oder mit UV-Strahlung, oder die durch Zusätze, Vernetzungsmittel, wie organische Peroxide oder Azoverbindungen, gebildet werden. Im letztgenannten Fall wird die Vernetzungsreaktion normalerweise durch Wärme ausgelöst. Die Erfindung betrifft unter anderem diese letzte Art der Vernetzung durch Wärme.
SE-B-324 450 offenbart ein Verfahren, in dem das Polymer, das vernetzt werden soll, vor der Extrusion mit einem Vernetzungsmittel, wie einem organischen Peroxid, gemischt wird, und während oder nach der Extrusion erwärmt wird, um die Bildung eines räumlichen Netzes auszulösen. Dieser Prozess hat wegen seines spezifischen Aufbaus Nachteile, vorwiegend in der kontinuierlichen Herstellung von Produkten wie Rohren, insbesondere, weil die Geschwindigkeit der Herstellung sehr gering sein wird.
Verfahren, die auf der Wärmeübertragung von dem Werkzeug beruhen, haben im Allgemeinen den Vorteil, dass das gesamte Peroxid verwendet wird, da das Peroxid keine Zeit zum Verdampfen hat. Dann sind aber sehr lange Werkzeuge notwendig, um die Temperatur in einem Maß anheben zu können, das zur Auslösung der Vernetzung ausreichend ist. Eine Folge davon ist, dass es in dem Werkzeug zu einem hohen Druckabfall kommt, wodurch hohe Extrusionsdrücke erforderlich sind, die ihrerseits mit sich bringen, dass der Extruder hohen Standards gerecht werden muss – für gewöhnlich muss ein sogenannter Sinter-Extruder verwendet werden. Eine Folge von langen Kanälen sind auch Reibungsprobleme in dem Werkzeug. Versuche, die zur Lösung der Reibungsprobleme unternommen wurden, haben das Beschichten der Werkzeuge mit Teflon und das Kombinieren von Schneckenextrudern mit Werkzeugen beinhaltet, die zum Beispiel bei der Coextrusion bereitgestellt werden, siehe z.B. WO94/21441. In diesen Prozessen müssten jedoch die coextrudierten Oberflächenschichten nach der Extrusion entfernt werden.
In einem Verfahren (dem sogenannten PEXEP), das in der Finnischen Offenlegungsschrift 94106 beschrieben ist, das deutlich schneller als der vorangehende Prozess ist, wird ein extrudiertes Rohr aus Polyethylen durch direkten Kontakt mit erwärmten Rädern erwärmt, um die Vernetzung auszulösen. Die Erwärmung erfolgt hier vorwiegend durch Erwärmen der Oberfläche, und beinhaltet folglich die Leitung durch das Material. Es sollte festgehalten werden, dass Polymere, wie Polyethylen, schlechte Leiter in Bezug auf Wärme sind. Die Nachteile, die mit diesem Verfahren verbunden sind, bestehen darin, dass die dimensionale Stabilität und die Oberflächenbeschaffenheit weniger gut sind. Das PEXEP-Verfahren hat auch den Nachteil, dass das Peroxid von der Oberfläche verdampfen kann, und dass es aus diesem Grund schwierig sein kann, eine gleichmäßige Vernetzung in der gesamten Rohrwand zu erreichen.
In einem anderen Verfahren wird die Erwärmung mit einer Flüssigkeit in Form eines Salzbades ausgeführt. Die Wärmeübertragung von Flüssigkeit zu Polymer ist relativ gut, aber die Probleme mit einer Oberflächenbeschaffenheit, die weniger gut ist, und der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Polyethylen bleiben bestehen.
In Plastics Extrusion Technology, Kapitel 15, Crosslinking of plastics after extrusion, S. 499–500 (Hanser Publishers, München 1988), wird beschrieben, wie vergleichsweise dicke Isolierungen auf Kabeln kontaktlos unter Verwendung vertikaler Erwärmungsvorrichtungen in Form von Rohren, die heißen Dampf enthalten, vernetzt werden können, ohne die Gefahr einer Verformung der Isolierung aufgrund des Einflusses der Schwerkraft. Ferner wird eine Verformung der Oberfläche der Isolierung des Kabels, die durch den Kontakt mit den Wänden des Dampfrohres verursacht wird, vermieden. Die Erwärmung wird jedoch unter Nutzung von Konduktion ausgeführt, und muss aus diesem Grund über einen langen Zeitraum ausgeführt werden, insbesondere, wenn die Materialien dick sind, da das Polymer, wie zuvor erwähnt, ein schlechter Leiter in Bezug auf Wärme ist. Die Maximaltemperatur, die erreicht werden kann, ist des Weiteren gering, etwa 225 °C, wodurch die Vernetzungsdauer und somit die Länge der Vernetzungszone weiter erhöht wird. Ein vergleichsweise langer Teil des Kabels muss in der Vernetzungszone freitragend behandelt werden. Daher scheint es eine Bedingung zu sein, dass das Polymer von einem Kern (dem Kabel) getragen oder gestützt wird, um jede Verformung oder jedes Nachgeben zu verringern, das durch die Schwerkraft verursacht wird.
GB-A-1 562 814 offenbart einen kontinuierlichen Prozess für die Herstellung und Vernetzung von zellulärem Kunststoff, der aus Polyethylen besteht, wobei das Polyethylen anfangs mit Peroxid und zellbildenden Mitteln gemischt wird, wonach in einer Alternative die Vernetzung in einem ersten Schritt mittels einer begrenzten Erwärmung durch Infrarotstrahlung ausgelöst wird, wonach die Vernetzung durch exotherme Wärme ausgeführt wird. In einem zweiten Schritt wird der Kunststoff durch zusätzliche Erwärmung mittels Warmluft erweitert, die gleichzeitig als stützendes Luftpolster dient.
Hiroshi Nishimura – Shunichi Takai, Corrosion protection of submarine pipeline with a wrap-around heat shrinkable tube, S. 55–66, UK Corrosion '83; Conference; Hrsg: Institution of Corrosion Science & Technology; National Association of Corrosion Engineers; Birmingham 15–17. Nov. 1983, offenbart die Auslösung der Vernetzung in Polyethylen in schrumpfbaren Rohren durch Infrarotstrahlung, wobei die Infrarotstrahlung so ausgebildet ist, dass sie aus den Wellenlängen besteht, die im Wesentlichen von Polyethylen vollständig absorbiert werden. Da die Strahlung im Wesentlichen absorbiert wird, wird hauptsächlich die Oberflächenschicht des Polymers erwärmt, und der übrige Teil des Polymers wird durch Leitung erwärmt. Das Verfahren ist daher vorwiegend für dünne Materialien oder eine Herstellung bei geringen Geschwindigkeiten geeignet. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist die Gefahr einer Überhitzung in der Oberflächenschicht.
KURZE BESCHREIBUNG DES ERFINDUNGSGEMÄßEN KONZEPTS
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Beschreibung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die eine rasche, kontaktlose und gleichmäßige Erwärmung eines Polymers oder einer Polymermischung (nachfolgend als Polymermaterial bezeichnet) ermöglichen, unter anderem für die Vernetzung, so dass die Herstellung von Objekten, die aus vernetzbaren Polymeren gebildet werden, bei hohen Geschwindigkeiten und mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit ausgeführt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, indem das Polymermaterial mit Infrarotstrahlung mit Wellenlängen bestrahlt wird, die sich von den Wellenlängen unterscheiden, die von dem jeweiligen Polymermaterial absorbiert werden. Dies bedeutet, dass die Infrarotstrahlung das Polymer durchdringt, und auf diese Weise das Formteil in seiner gesamten Dicke rasch erwärmt. Bei der Vernetzung bedeutet dies, dass eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit ermöglicht wird. Da die Erwärmung durch Infrarotstrahlung ausgeführt wird, kann die Erwärmung vollkommen ohne Kontakt erfolgen, wodurch eine gute Oberflächenbeschaffenheit erreicht wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das vorwiegend zur Vernetzung nach der Extrusion verwendet wird, ist die Zone mit Infrarotstrahlung in einer vertikalen Richtung zu der Extrusionsdüse, vorzugsweise aufwärts, angeordnet, so dass das Formteil nach der Extrusion vertikal nach oben durch diese Zone geleitet wird. Aufgrund der schnellen und gleichmäßigen Erwärmung läuft die Vernetzung rasch ab und das extrudierte Formteil erhält rasch eine hohe Steifigkeit (das heißt, das Material in dem Körper oder in dem Formteil geht von einem vorwiegend viskosen in einen vorwiegend viskoelastischen Zustand über). Da die Vernetzungszone zugleich kurz gestaltet werden kann, führt dies dazu, dass die Gefahr einer Verformung oder örtlichen Verdickung aufgrund der vertikalen Nachgiebigkeit, die durch Schwerkräfte verursacht wird, gering ist. Sowohl die dimensionale als auch die Wärmestabilität sind somit hoch. In dem Ausmaß, in dem zum Beispiel Peroxid als Vernetzungsmittel verwendet wird, hat das Mittel nicht die Zeit, von der Oberfläche zu verdampfen.
Die obengenannten Aufgaben der Erfindung werden auch durch eine Vorrichtung zur Erwärmung von Formteilen erreicht, die mit mindestens einer Zone mit mindestens einer Infrarotstrahlungsquelle versehen ist, insbesondere zur Vernetzung von Polymeren, die durch Wärme vernetzbar sind, wobei die Infrarotstrahlung Wellenlängen hat, die sich hauptsächlich von den Absorptionsspitzen des betreffenden Polymers unterscheiden.
Andere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen und in den anderen unabhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Extrusion und Vernetzung von Rohren aus Kunststoff.
2a und b zeigen eine Möglichkeit der Anordnung von Infrarotquellen in Kombination mit Parabolspiegeln.
3a zeigt eine erste Möglichkeit der Anordnung von Infrarotquellen in Kombination mit elliptischen Spiegeln.
3b zeigt eine weitere Möglichkeit der Anordnung von Infrarotquellen in Kombination mit elliptischen Spiegeln.
4 zeigt ein Diagramm der Übertragung verschiedener Wellenlängen von Infrarotstrahlung durch Polyethylen.
5 zeigt einen Schlitten mit einer Infrarotquelle zur inneren Bestrahlung von Rohren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNG
1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Beispiel einer Fertigungslinie zum Extrudieren und Vernetzen von Rohren aus Polyethylen.
Die Linie enthält einen Extruder 1, in dem Ausgangsmaterialien in Form von Polyethylen 2 und einem organischen Peroxid 3, vorzugsweise einem apolaren Peroxid, das zur Verwendung in Verbindung mit Nahrungsmitteln zugelassen ist, zugeführt werden. Für eine ausführlichere Besprechung von Polymermaterialien und Vernetzungsmitteln, die verwendet werden können, kann zum Beispiel auf SE-B-324 450 und das obengenannte Kapitel 15, Crosslinking of plastics after extrusion, verwiesen werden. Vor allem sollte betont werden, dass polares Peroxid und Azoverbindungen auch in Anwendungen verwendet werden können, die zum Beispiel die Standards der Nahrungsmittelbehandlung nicht erfüllen müssen.
Nach dem Erwärmen und Mischen im Extruder 1 wird ein Rohr 4 kontinuierlich in einem abgewinkelten Kopf 5 gebildet. Die Düse in dem abgewinkelten Kopf ist nach oben gerichtet, so dass das Rohr 4 vertikal nach oben extrudiert wird. Der abgewinkelte Kopf ist außerhalb eines Vernetzungsofens 6 angeordnet, öffnet sich aber in diesen Ofen. Stickstoff oder jedes andere geeignete Inertgas wird durch eine Öffnung oder Düse 5'' in den Ofen geblasen, um zu verhindern, dass die Oberfläche des extrudierten Rohres oxidiert. Stickstoff oder jedes andere Inertgas wird auch in einer an sich bekannten weise in das Innere des Rohres in Verbindung mit der Extrusion durch eine Öffnung oder Düse 5' eingeleitet. Es ist ein Vorteil, wenn das Inertgas einen gewissen Überdruck in dem Rohr hat. Dadurch kann die Kühlung der Innenseite gesteuert werden und Restprodukte, falls vorhanden, können entfernt werden.
Das Rohr 4 wird von dem abgewinkelten Kopf 5 vertikal nach oben durch zwei Zonen 7, 8 zugeführt, die Infrarotlichtquellen umfassen. Nach den beiden ersten Zonen mit Infrarotlicht wird das Rohr wahlweise um 180° durch ein Ablenkrad 9 abgelenkt, so dass das Rohr wahlweise vertikal nach unten durch zwei weitere Zonen 10, 11 bewegt werden kann, die mit Infrarotlichtquellen versehen sind. In diesen Zonen wird das Material durch Infrarotstrahlung so erwärmt, dass das Material vernetzt wird. Das Rohr wird dann durch ein zweites Ablenkrad 12 um 90° abgelenkt und dann horizontal durch eine herkömmliche Kühlwanne 13 geleitet. Eine herkömmliche Rohrzufuhrvorrichtung 14 folgt der Kühlwanne, die das Rohr mit einer Geschwindigkeit zuführt, die auf die Extrusionsgeschwindigkeit eingestellt ist. Das vernetzte Rohr wird dann auf herkömmliche Weise auf eine Trommel 15 gewickelt.
Alle Teile der Linie mit Ausnahme der Infrarotzonen und der vertikalen Ausrichtung des Rohrs im Ofen sind ziemlich herkömmlich und können von jeder beliebigen Art sein, solange sie ein Hindurchleiten des extrudierten Rohrs durch die Infrarotzonen ermöglichen. Der abgewinkelte Kopf 5 kann daher zum Beispiel durch ein Ablenkrad ersetzt werden, das ein Rohr, das horizontal extrudiert wurde, in eine vertikale Richtung umlenkt.
2a und 2b zeigen eine Infrarotzone im Querschnitt. Die Zone umfasst vier längliche Infrarotstrahler 16, 17, 18, 19, die symmetrisch um das Rohr angeordnet sind, von welchen jeder im Brennpunkt eines zugehörigen länglichen Spiegels 20, 21, 22, 23, der einen konstanten parabolischen Querschnitt aufweist, zwischen dem Spiegel und dem Rohr angeordnet ist. Die Infrarotstrahler können zum Beispiel aus Lampen für Infrarotlicht bestehen. Wie dargestellt, wird das jeweilige Rohr 24, 24' von allen Seiten mit vier Strahlen bestrahlt, die aus paralleler Infrarotstrahlung bestehen, zusätzlich zu der direkten Bestrahlung von den Infrarotstrahlern. Strahlungen, die durch das Rohr oder über dieses hinaus gehen, werden zumindest teilweise gegen das Rohr zurück reflektiert.
Die Tatsache, dass die Strahlen parallel sind, hat zur Folge, dass die Anordnung einfacher für Rohre unterschiedlicher Dimensionen verwendet werden kann, ohne jegliche Anpassung oder Umbauten, da, wie aus 2a und 2b erkennbar ist, Rohre 24 mit einem größeren Durchmesser und Rohre 24' mit einem kleineren Durchmesser auf gleiche Weise und im Wesentlichen gleichmäßig am gesamten Umfang bestrahlt werden, wenn auch bis zu einem gewissen Grad mit verschiedenen Leistungen.
3a und 3b zeigen eine Anordnung, in welcher die Spiegel einen elliptischen Querschnitt anstelle eines parabolischen Querschnitts haben. In 3b ist die Ellipse, auf welcher die Form des Spiegels beruht, entlang der Hauptachse geteilt. Wenn die Infrarotstrahler 25–28 an den Brennpunkten der Spiegel 29–32 angeordnet werden, wird die reflektierte Strahlung in einem Punkt zwischen dem jeweiligen Strahler und dem Rohr relativ nahe dem Strahler fokussiert und geht dann beträchtlich auseinander. Wie in der Figur erkennbar ist, ist diese Ausführung daher für Rohre 33 mit großem Durchmesser geeignet.
In 3b ist die Ellipse, auf welcher die Form des Spiegels beruht, entlang der Nebenachse geteilt. Dies bedeutet, dass die reflektierte Strahlung von den Infrarotstrahlern 35–38, die an den Brennpunkten der Spiegel 39–42 angeordnet sind, in einem Punkt fokussiert wird, der relativ weit von den Infrarotstrahlern entfernt angeordnet ist, was wiederum bedeutet, dass die reflektierte Strahlung von allen vier Spiegeln im Wesentlichen in einem Punkt innerhalb des Rohres fokussiert werden kann. Dies führt zu einer hohen Konzentration der reflektierten Strahlung auf dem Rohr in Rohren 43 mit kleinem Durchmesser.
Spiegel mit einer elliptischen Form sind daher etwas empfindlicher in Bezug auf die Dimensionen des Rohres als Spiegel mit parabolischer Form.
Bei Spiegeln mit elliptischer Form wird auch zumindest ein Teil der Strahlung, die durch das Rohr hindurch oder über dieses hinaus geht, zu dem Rohr zurück reflektiert, vor allem von den gegenüberliegenden Spiegeln.
Die Spiegel sind vorzugsweise mit reinem Gold überzogen, das bis zu 98° der einfallenden Infrarotstrahlung reflektiert. Eine Alternative, die vielleicht hauptsächlich auf anderen einschließenden Oberflächen in der Zone der Infrarotstrahlung verwendet werden könnte, ist poliertes Aluminium, das bis zu 90° der einfallenden Infrarotstrahlung reflektiert.
Wie einleitend erwähnt wurde, ist es sehr wichtig, dass das Material in dem Rohr gleichmäßig über den gesamten Querschnitt erwärmt wird. Dies war nach dem Stand der Technik, der einleitend erwähnt wurde, schwierig zu erreichen, da Materialien wie Polyethylen schlechte Leiter in Bezug auf Wärme sind. Die Heizleistung, die nach dem Stand der Technik vorwiegend zu der Oberfläche des Materials befördert wurde, muss in diesen Fällen entweder hoch bei Behandlungen mit kurzer Zeitdauer (= hoher Produktionsgeschwindigkeit) sein, mit den damit verbundenen Gefahren einer Qualitätsminderung der äußeren Schichten des Polymers aufgrund örtlich zu hoher Temperaturen (die zum Beispiel eine Verdampfung des Vernetzungsmittels in der Oberflächenschicht bewirken), oder muss vergleichsweise niedrig über einen langen Behandlungszeitraum sein (= geringe Produktionsgeschwindigkeit). Im letztgenannten Fall kann die Behandlung natürlich statt dessen über eine lange Strecke ausgeführt werden, jedoch bringt dies Risiken mit sich, die zum Beispiel die dimensionale Stabilität des Polymerprodukts betreffen.
Durch Bestrahlen des Polymers mit Infrarotstrahlung mit Wellenlängen, die sich von den Wellenlängen unterscheiden, für welche das Polymer Absorptionsspitzen hat, wird eine gleichmäßigere Erwärmung des Materials über seine gesamte Dicke erhalten, da die Strahlung durch das Material geht, wobei sie eine bestimmte Heizleistung pro Längeneinheit der Materialdicke abgibt, während gleichzeitig die starke örtliche Oberflächenerwärmung aufgrund von Absorptionsspitzen verhindert wird. Für Polyethylen bedeutet dies zum Beispiel, dass Wellenlängen vermieden werden, die den Absorptionsspitzen A und B in dem Diagramm in 4 entsprechen, das ein Beispiel einer Messung des Durchgangs von Infrarotstrahlung bei Polyethylen in Abhängigkeit der Wellenlänge zeigt, die hier in cm^–1 angegeben ist. Die Bereiche A und B entsprechen hier 3,2–3,6 μm bzw. 6,7–6,9 μm.
Wie aus dem Diagramm hervorgeht, kann ein relativ hoher Durchgang der Infrarotstrahlung in Abhängigkeit der Dicke des Materials erhalten werden.
Die Beseitigung dieser Absorptionsspitzen kann zum Beispiel erreicht werden, indem ein Filter, der diese Spitzen wegfiltert, zwischen dem jeweiligen Infrarotstrahler und dem Rohr angeordnet wird. Ein geeignetes Filtermaterial ist zum Beispiel Quarzglas, SiO₂, oder die Glasarten, die unter den Namen "Pyrex" oder "Crown Glas" bekannt sind.
Eine Alternative zu Filtern ist die Verwendung von Lampen für Infrarotlicht mit Wellenlängen von etwa 1,2 μm als Quellen für die Infrarotstrahlung, wodurch die Absorptionsspitzen vermieden werden.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, kann es in einigen Fällen am einfachsten sein, den Wellenlängenbereich von 2–10 μm vollständig zu vermeiden, in dem sich die meisten Absorptionsspitzen des Polyethylens befinden.
Die gleichmäßige und sanfte Erwärmung des Polymermaterials auf die Vernetzungstemperatur ermöglicht es dem Rohr, das nach der Extrusion viskos ist, vertikal und vollkommen ohne Kontakt und ohne jede äußere oder innere Stütze über eine relativ kurze Strecke durch die Infrarotzone bewegt zu werden. Trotzdem ist diese Strecke ausreichend, um im Wesentlichen eine Vernetzung zu ermöglichen. Die Tatsache, dass das Rohr vertikal bewegt werden kann, führt dazu, dass die Schwerkraft entlang der Längsrichtung des Rohres wirkt, wodurch, in Verbindung mit der kurzen Strecke, über welche das Material in dem Rohr noch viskos ist, die Gefahr minimiert wird, dass das Rohr über die kontaktlose Strecke verformt wird.
Als Beispiel kann erwähnt werden, dass bei einer Vorrichtung, die vier Infrarotquellen enthält, die eine Infrarotzone mit einer Länge von nur 300 mm bilden und einen Höchstwert der Wellenlängen von etwa 1,2 μm haben, es sich als möglich erwiesen hat, Rohre mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Wanddicke von 2,5 mm bei einer Geschwindigkeit von 16,5 kg/h zu erzeugen. Die Atmosphäre in dem Ofen bestand aus mit Luft gemischtem Stickstoff, das heißt, nicht eine vollkommen inerte Atmosphäre. Die Leistung der Infrarotquelle war des Weiteren relativ begrenzt. Dennoch nähert sich die Qualität dieser Rohre hinsichtlich dimensionaler Stabilität, Wärmestabilität, Oberflächenbeschaffenheit und Vernetzung der Qualität von Rohren, die mit dem langsamen Verfahren gemäß SE-B-324 450 erzeugt werden, während sich die Herstellungsgeschwindigkeit der Herstellungsgeschwindigkeit des "PEXEP"-Verfahrens nähert, das einleitend erwähnt wurde. In einem anderen Beispiel wurden Rohre, die für Leitungswasser bestimmt sind, mit denselben Dimensionen wie die vorangehenden hergestellt, mit einer abgegebenen Masse von 35 kg/h bei einer Schmelztemperatur von etwa 175 °C und einer angewandten Gesamtwirkung in zwei IR-Zonen mit jeweils vier IR-Lampen oder 14–15 kW. Mit einer Beimischung von 0,5 % Ditertbutylperoxid wurde ein Vernetzungsgrad von 76 bis 78 % erreicht, der eindeutig in dem Bereich des gewünschten Vernetzungsgrades von 70–90 % liegt. Die Rohre zeigten gleichzeitig eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit, sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite.
Es sollte betont werden, dass die vorangehende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung nur als nicht einschränkendes Beispiel gedacht ist, und dass die Erfindung natürlich auf vielfache Weise im Umfang der beiliegenden Ansprüche variiert werden kann. Die Anzahl von Infrarotquellen ist beliebig, solange Quellen und Spiegel derart angeordnet sind, dass das Produkt, das zu vernetzen ist, von allen Seiten bestrahlt wird. Eine Variante wäre ein zylindrisches Rohr, das eine reflektierende Innenseite hat, um dessen inneren Umfang eine Reihe von Infrarotstrahlen symmetrisch angeordnet sind.
Es sollte auch festgehalten werden, dass es denkbar ist, das Rohr in der Anfangsphase vertikal nach unten zu bewegen und dann vertikal nach oben, anstatt in die entgegengesetzten Richtungen, wie zuvor beschrieben wurde.
In der Herstellung von Rohren kann es auch von großer Bedeutung sein, die Innenseite und/oder Außenseite des Rohres mit einer Schicht zu beschichten, die ein anderes Polymer, vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer aufweist. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in WO 94/21441 beschrieben. Wenn dieses Polymer in der Weise gewählt wird, dass es in bezug auf den Wellenlängenbereich, der für die Infrarotstrahlung verwendet wird, schwach absorbierend ist, und eine gute Adhäsion an das Hauptmaterial in dem Rohr aufweist, kann das Rohr an der Innen- und/oder Außenseite mit einem thermoplastischen Material coextrudiert werden, das gute Reibungseigenschaften in der Düse zeigt, und die Vernetzung des Hauptmaterials kann stattfinden, ohne im Wesentlichen die Oberflächenschichten zu beeinflussen, da die IR-Strahlung im Wesentlichen durch die Oberflächenschichten hindurchgeht, ohne diese zu erwärmen, sondern selektiv das Hauptmaterial in dem Rohr erwärmt. Die Oberflächenschicht kann auch aus Polymeren bestehen, die in Bezug auf verschiedene Substanzen undurchlässig sind, wie Chlor oder Benzol. Es ist auch denkbar, Oberflächenschichten zu haben, die aus Materialien mit Eigenschaften in Bezug auf die Absorption bestehen, die den Eigenschaften des Hauptmaterials in dem Rohr entsprechen, da die Oberflächenschicht dann in einem Ausmaß erwärmt wird, das im Wesentlichen dem Ausmaß der Erwärmung des Hauptmaterials in dem Rohr entspricht, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturkurve durch die Wände des Rohres im Wesentlichen gleichmäßig bleibt. Ein Beispiel für dieses letztgenannte Konzept sind Rohre aus PEX, die mit Nylon^® überzogen sind.
Diese Materialien haben ähnliche Eigenschaften in Bezug auf Absorption oder Infrarotstrahlung.
Diese Oberflächenschichten können auch das extrudierte Produkt vor Oxidation und beim Vernetzen vor dem Verdampfen des Vernetzungsmittels schützen.
In einer anderen Alternative kann ein Rohr mit einer dünnen Aluminiumschicht an der Innenseite beschichtet werden, die durch Extrudieren des Rohres gemeinsam mit einer dünnen Kunststofffolie, die mit einer dünnen Metallschicht, die zum Beispiel durch Sputtern gebildet wurde, beschichtet ist, erhalten wird. In diesem Fall dient der Metallüberzug als der Spiegel gemäß der Erfindung, der das Infrarotlicht reflektiert. Eine solche reflektierende Schicht kann auch verwendet werden, um ein Hindurchgehen der IR-Strahlung durch Polymerschichten zu verhindern, die hinter der reflektierenden Schicht angeordnet sind, und die nicht bestrahlt oder vernetzt werden sollen.
Eine weitere Möglichkeit, einen Spiegel zur Reflektion der IR-Strahlung anzuordnen, ist die Verwendung eines Kerns mit einer reflektierenden Oberfläche bei der Extrusion. Ein solcher Kern ist insbesondere bei Rohren wichtig, die einen größeren Durchmesser haben, die nicht leicht vertikal extrudiert werden können. Der Kern hat dann zweckmäßigerweise eine Länge, die der Länge des Strahlungsbereichs entspricht, und ist mit Substanzen wie Chrom-Teflon beschichtet, um eine gute reflektierende Wirkung und gute Eigenschaften in Bezug auf Reibung zu erzielen. Der Kern kann des Weiteren mit Mitteln zum Erwärmen/Kühlen versehen sein, die dazu führen, dass der Kern getempert werden kann, um eine bessere Regulierung der Erwärmung oder der Vernetzung zu erreichen. In einem solchen Prozess gibt es keine Probleme mit Haftung/Gleitstrom, die bei einem Werkzeug der Art auftreten, das zum Beispiel in WO94/21441 verwendet wird.
Wie aus unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung WO96/02801 hervorgeht, die auf SE 9503272-8 beruht, eingereicht am 20. September 1995, ist es auch denkbar, Teile zum Extrudieren und/oder Formen aus Glas oder anderem Material, das für die IR-Strahlung transparent ist, zu gestalten. Ein Vorteil ist, dass das Material (das Glas) in den transparenten Teilen so gewählt werden kann, dass es aus demselben Material wie das Filter gemäß der Erfindung besteht, das zum Filtern der Wellenlänge dient, die von dem Polymer/der Polymermischung absorbiert wird, durch welches Mittel somit eine gleichmäßig verteilte Erwärmung des Polymermaterials erreicht wird, ein weiterer, dass kein Schutzgas notwendig ist. Dies führt unter anderem dazu, dass eine teilweise oder vollständige Vernetzung bereits in dem Werkzeug ausgelöst werden kann, zum Beispiel um sicherzustellen, dass die Polymerketten eine bestimmte Orientierung beibehalten. Das transparente Teil kann direkt nach der Düse oder vor der Düse angeordnet sein. Der letztgenannte Fall ist zu bevorzugen, wenn das Werkzeug für die Herstellung von Produkten aus orientiertem PEX verwendet wird.
Ein weiterer Fall, in dem eine rasche und gleichmäßige Erwärmung von Polymermaterial wünschenswert ist, ist die Herstellung von Rohren mit orientierten Molekularketten aus Rohlingen, die aus relativ dicken Rohren bestehen, die in die endgültige Form aufgeweitet werden. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der deutschen Patentanmeldung 2 357 210, eingereicht am 16. November 1973, beschrieben. Polymermaterialien, die verwendet werden können, sind unter anderen PVC, PE, PEX, PP und PET. Wenn Rohre aus PVC hergestellt werden, wird der Rohling extrudiert, gekühlt und normalerweise in Wasser von etwa 20 °C bis etwa 93 °C (90–98 °C ist die Orientierungstemperatur des Materials) getempert, das heißt, vorwiegend mittels Konduktion, woraufhin der Rohling durch einen festen inneren Kern auf die endgültige Form aufgeweitet wird, wonach eine Kalibrierung folgt. Es ist aber auch in diesem Fall wichtig, dass das Temperaturprofil in der gesamten Wand des Rohres gleichmäßig ist. Ferner kann die Anfangsstufe eines Verfahrens, das einen festen inneren Kern beinhaltet, schwierig sein, da der Elastizitätsmodul des Kunststoffmaterials bei der Maximaltemperatur des Wassers noch relativ hoch ist. Es ist daher ein Vorteil, wenn eine Temperatur in der Anfangsphase erreicht werden kann, welche die Maximaltemperatur des Wasserbades überschreitet, selbst wenn eine Gefahr für eine geringfügige schlechtere Orientierung in dieser Stufe besteht. Diese beiden Möglichkeiten bestehen, wenn der Rohrrohling statt dessen durch IR-Strahlung mit Wellenlängen erwärmt wird, die im Wesentlichen nicht von dem Polymermaterial absorbiert werden, wodurch auf diese Weise dieses Verfahrens beträchtlich verbessert wird. Die Temperatur kann dann allmählich nach den Anfangsschritten gesenkt werden.
In all den obengenannten Verfahren kann der reflektierende Spiegel auch durch ein Material ersetzt werden, das die Strahlung vollständig absorbiert, die durch das Polymermaterial geht, zum Beispiel, um das Ausmaß der Erwärmung oder die Geschwindigkeit der Erwärmung zu regulieren.
Ein weiterer wichtiger Bereich, in dem das erfindungsgemäße Verfahren nützlich sein kann, ist die Auskleidung von Rohrleitungen, die durch Auskleidungen wiederinstandgesetzt werden sollen, welche gefaltete oder zusammengepresste Rohre umfassen, die gegen die Rohrleitung aufgeweitet werden. Die Rohrleitungen können Rohre sein, die im Wesentlichen dieselbe Form aufweisen, wie die Innenseite der Rohrleitung, die wiederinstandgesetzt werden soll. Die Rohre bestehen aus einem Polymermaterial, zum Beispiel PEX, das so behandelt oder hergestellt wird, dass es eine sogenannte Gedächtnisfunktion besitzt, das heißt, sie kehren bei Erwärmung durch IR-Strahlung in ihre ursprüngliche Form zurück. Das System wird als "satt anliegend" bezeichnet, da das PEX-Rohr aufgrund der Kühlung etwas schrumpft, selbst wenn es auf seine ursprüngliche Form aufgeweitet wird. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in GB A 2 264 765 beschrieben. Damit das Rohr rasch in seine ursprüngliche Form zurückkehren kann, ist es auch in diesem Fall wichtig, wenn das Polymermaterial rasch und gleichmäßig über die gesamte Dicke erwärmt wird, und aus diesem Grund ist eine Erwärmung mit IR-Strahlung, die gemäß der Erfindung gewählt ist, sehr vorteilhaft. Die Außenseite des Rohres kann des Weiteren mit einer Schicht aus LLDPE, gemischt mit einem Schäumungsmittel, das noch nicht zur Reaktion gebracht und nach der Herstellung des PEX-Rohres aufgebracht wurde, überzogen sein. Das Schäumungsmittel kann durch die effiziente Erwärmung zur Reaktion gebracht werden, die durch die Wahl von Wellenlängen für die IR-Strahlung gemäß der Erfindung erhalten werden kann, was bedeutet, dass der Schaum, der sich bildet, jede Schrumpfung aufgrund des Kühlens ausgleichen kann. Auf diese Weise wird ein "engsitzendes" Systems erhalten, das wünschenswert ist, da es nicht gegen die Wände des äußeren Rohres aufgrund von Druckänderungen vibriert, und nicht empfindlich für ein Ausknicken durch Wasser ist, das möglicherweise zwischen den beiden Rohrwänden eindringt. In 5 ist ein Beispiel für eine bewegliche IR-Quelle 51 dargestellt, die sich auf einem Träger 52 befindet, der mit Rädern versehen ist und in einer Rohrleitung 53 bewegbar ist, die wiederinstandgesetzt werden soll. An der Innenseite des Rohres ist das Auskleidungsrohr 54 erkennbar, mit einer Schaumschicht 55, die sich an dessen Außenseite befindet.
In einer Variation, die vor allem für Rohrleitungen mit einem größeren Durchmesser geeignet ist, können eine Mehrzahl dünner, gefalteter Auskleidungsrohrschichten, die aus einem schweißbaren Polymer bestehen, verwendet werden, die der Reihe nach eingeführt und nach dem Einführen mit Druck beaufschlagt werden, wobei jede Polymerschicht Wärme zur Formung und/oder zum Schweißen von einer beweglichen IR-Quelle ausgesetzt wird; siehe unsere gleichzeitig anhängige Anmeldung SE 9600091-4, eingereicht am 11. Januar 1996. Vorzugsweise werden PEX-Schichten verwendet, aber die Schichten können auch aus anderen Materialien bestehen. Die Wahl von Materialien und die Reihenfolge verschiedener Materialien kann in Abhängigkeit vom Verwendungsbereich des Rohres variiert werden. Vorzugsweise hat die IR-Quelle einen Wellenlängenbereich von 0,7–1,5 μm, vorzugsweise im Bereich um 1,15 μm. Eine Möglichkeit könnte hier sein, die erste Schicht mit einer Schicht zu versehen, die zumindest teilweise IR-Strahlung reflektiert, so dass die Strahlung, die durch die folgenden Schichten geht, zurück reflektiert wird. In diesem Prozess kann ein Schlitten ähnlich dem in 5 dargestellten verwendet werden.
Es sollte betont werden, dass die Erfindung auch andere Verwendungsbereiche im Umfang der beiliegenden Ansprüche hat. Zum Beispiel ist das Verfahren gemäß der Erfindung besonders für die Erwärmung von Rohrenden für ein anschließendes Formen derselben zu Verbindungsmuffen geeignet.
Die Infrarotquellen können natürlich von jeder beliebigen Art sein, zum Beispiel sind Gasflammen, Gasbrenner ohne offene Flamme, elektrische Widerstände usw. zu erwähnen, solange die ausgesendeten Wellenlängen in dem genannten Bereich gehalten werden können, zum Beispiel direkt von der Quelle, durch jede denkbare Regulierung der Quelle, durch Filtern der Strahlung oder durch jede andere Art von Regulierung der Wellenlänge.
Die Filter können natürlich ebenso von jeder beliebigen Art sein und können, falls notwendig, gekühlt werden.

Claims

Verfahren zum Erwärmen von Polymermaterialien, umfassend die Bestrahlung der Polymermaterialien mit Infrarotstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen in Bezug auf die Infrarotstrahlung für das Polymermaterial entsprechen, in der Infrarotstrahlung beseitigt sind, mit welcher das Polymermaterial bestrahlt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen für das Polymermaterial entsprechen, weggefiltert sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen durch Filter aus Quarzglas, SiO₂, oder ähnlichem weggefiltert werden.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung, die durch das Polymer geht, zu dem Polymer zurück reflektiert wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung, die durch das Polymermaterial geht, durch eine reflektierende Schicht, die direkt gegen das, auf oder in dem Material angeordnet ist, durch das Polymermaterial zurück reflektiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung, die durch das Polymermaterial geht, von einer Schicht absorbiert wird, die an der Seite des Polymermaterials angeordnet ist, die sich gegenüber den Infrarotquellen in der Zone befindet.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial, das durch Wärme, mit oder ohne Vernetzungszusätzen, vernetzbar ist, durch die Bestrahlung mit Infrarotstrahlung vernetzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial Polyethylen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial einen Vernetzungszusatz enthält, der aus organischem Peroxid, vorzugsweise einem apolaren organischen Peroxid, besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial einen Vernetzungszusatz enthält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung Wellenlängen außerhalb der Wellenlängenbereiche von 3,3–3,6 μm und 6,7–6,9 μm aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereichs von 2–10 μm aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung eine Wellenlänge hat, die im Wesentlichen um 1,2 μm liegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Polymermaterials mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas bei der Vernetzung gespült werden, um eine Oxidation der Oberflächen zu verhindern.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zu vernetzende Polymermaterial kontinuierlich extrudiert wird, und kontinuierlich durch eine Zone geleitet wird, in welcher die Bestrahlung mit Infrarotstrahlung durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Vernetzung extrudierter Rohre betrifft, wobei die Rohre nach der Extrusion vertikal durch die oder jene Zonen geleitet werden, in welchen eine Bestrahlung mit Infrarotstrahlung durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre, nachdem sie vertikal in eine Richtung durch mindestens eine erste Zone mit Infrarotstrahlung geleitet wurden, auch vertikal in die entgegengesetzte Richtung durch mindestens eine zweite Zone mit Infrarotstrahlung geleitet werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas entlang der Außenseite und der Innenseite des Rohres während der Vernetzung gespült wird.
Vorrichtung zum Erwärmen von Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Zone mit mindestens einer Infrarotstrahlungsquelle enthält, zum Bestrahlen des Polymermaterials mit Infrarotstrahlung, in welcher die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen des Polymermaterials in Bezug auf die Infrarotstrahlung entsprechen, beseitigt sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zone mit einer Infrarotstrahlungsquelle aus einem Teil eines Formungswerkzeuges für die Herstellung von Formteilen aus dem Polymermaterial besteht, wobei der Teil des Werkzeuges aus einem Material besteht, das für Infrarotstrahlung transparent ist, vorzugsweise aus Glas.
Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil aus transparentem Material aus einem Material besteht, das die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen des Polymermaterials entsprechen, wegfiltert, vorzugsweise aus Quarzglas, SiO₂.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial aus einem Polymermaterial besteht, das durch Wärme vernetzbar ist, wobei die Leistung der Zonen mit Infrarotstrahlung derart reguliert wird, dass das gewünschte Ausmaß der Vernetzung erreicht wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Mitteln zum Zuführen von Formteilen aus vernetzbarem Polymermaterial durch die Zonen mit Infrarotstrahlung versehen ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Vorrichtung zum Reflektieren von Infrarotstrahlung gegen das Formteil hinter jeder Infrarotstrahlungsquelle angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Vorrichtung zum Reflektieren von Infrarotstrahlung in Richtung des Formteils an jener Seite des Formteils angeordnet ist, die sich gegenüber jeder Infrarotstrahlungsquelle befindet.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlungsquelle zumindest eine Infrarotlampe enthält.
Vorrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Infrarotlampen symmetrisch um das Formteil in der Zone für Infrarotstrahlung angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung des Weiteren einen Extruder zur Extrusion des Formteils enthält, wobei der Extruder vor der Zone für Infrarotstrahlung angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Zuleiten von Stickstoff oder einem anderen inerten Gas zu der Zone für Infrarotstrahlung enthält, um eine Oxidation der Oberflächen des Formteils zu verhindern.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter, welche die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen des zu vernetzenden Polymermaterials entsprechen, Wegfiltern, zwischen jeder Infrarotstrahlungsquelle und dem Formteil angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter Quarzglas, SiO₂, oder entsprechendes umfasst.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil aus einem extrudierten Rohr oder einem anderen hohlen Produkt besteht, wobei die Vorrichtung einen inneren Kern enthält, der mit einer reflektierenden Schicht beschichtet ist, die als die zweite Oberfläche dient, welche die Infrarotstrahlung reflektiert, wenn das Rohr über den Kern bewegt wird, um von diesem gestützt zu werden, wobei der Kern eine Länge hat, die im Wesentlichen der Länge der Zone der Infrarotstrahlung entspricht.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotzone vertikal angeordnet ist, so dass das Formteil nach der Extrusion vertikal durch die Infrarotzone bewegt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil aus extrudierten Rohren besteht, wobei die erste(n) Zone(n) mit einer Infrarotstrahlungsquelle in einer vertikalen Richtung zu dem Extruder angeordnet ist (sind).
Vorrichtung gemäß Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken des Rohres um 180° oberhalb den ersten Zonen mit einer Infrarotstrahlungsquelle angeordnet ist, so dass das Rohr vertikal in die entgegengesetzte Richtung durch mindestens eine zweite Zone mit Infrarotstrahlungsquellen laufen kann, die vertikal in Bezug auf die Ablenkvorrichtung angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 24 bis 25 oder 34 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder zweite Vorrichtung zum Reflektieren von Infrarotstrahlung aus einem Spiegel mit einem parabolischen oder elliptischen Querschnitt besteht.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Zuleiten eines inerten Gases, zum Beispiel Stickstoff, entlang der Außenseite und der Innenseite des Rohres in den Zonen mit Infrarotstrahlungsquellen enthält.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 23 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge für die Infrarotstrahlung oder -lampe im Wesentlichen 1,2 μm ist.
Verfahren für die Wiederinstandsetzung von Rohrleitungen, umfassend das Einführen eines Auskleidungsrohres in die Rohrleitung, das eine Länge hat, die dem Teil der Rohrleitung entspricht, der wiederinstandzusetzen ist, wobei das Auskleidungsrohr eine oder mehrere Schichten aus vernetztem Polyethylen umfasst und einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser der Rohrleitung ist, wobei das Auskleidungsrohr gegen die Wände der Rohrleitung aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsrohr durch Infrarotstrahlung erwärmt wird, in welcher die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen der Schichten in Bezug auf die Infrarotstrahlung entsprechen, beseitigt wurden.
Verfahren gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schichten vernetztes Polyethylen umfasst, das Auskleidungsrohr, das einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser ist, den das Auskleidungsrohr bei der Vernetzung hatte, eine sogenannte Gedächtnisfunktion hat, so dass das Auskleidungsrohr sich bei Erwärmung durch die Infrarotstrahlung nach außen gegen die Wände der Rohrleitung aufweitet, die wiederinstandzusetzen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsrohr mit einem nicht aufgeweiteten, aufweitbaren Material beschichtet ist, dessen Außenseite durch die Infrarotstrahlung auf eine Schäumungstemperatur erwärmt wird, und das in seinem geschäumten Zustand jeden Raum zwischen der Rohrleitung und dem Auskleidungsrohr füllt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsrohr einem inneren Überdruck durch ein inertes Schutzgas ausgesetzt wird, der zu der Aufweitung beiträgt und der durch einen geringen Gasstrom aufrechterhalten wird, welcher alle Rückstände von den Reaktionen entfernt.
Verfahren gemäß Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsrohr eine oder mehrere dünne Schichten umfasst, wobei jede Schicht gegen die wand der Rohrleitung, die wiederinstandzusetzen ist, durch einen inneren Überdruck aufgeweitet wird, und durch die Infrarotstrahlung erwärmt wird, so dass die Schicht gegen die vorangehende benachbarte Schicht oder gegen die Wand der Rohrleitung geformt und/oder geschweißt wird.
Auskleidungsrohr für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass es vernetztes Polyethylen umfasst, das durch Infrarotstrahlung erwärmt wurde, wobei Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen entsprechen, die Polyethylen in Bezug auf Infrarotstrahlung hat, beseitigt wurden, und dass das Rohr an seiner Außenseite mit einer Schicht versehen ist, die einen Schaum bildet, der noch nicht zur Reaktion gebracht wurde.
Rohr gemäß Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser nach der Vernetzung des Rohres ist.
Verfahren zur Herstellung orientierter Rohre aus Polymermaterial, wie Polyolefin oder PVC, wobei die Rohre auf eine geeignete Orientierungstemperatur erwärmt und dann auf geweitet und gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr durch Infrarotstrahlung, in welcher die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen des Polymermaterials entsprechen, beseitigt wurden, auf die geeignete Orientierungstemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr in einer Anfangsstufe durch die Infrarotstrahlung auf eine etwas höhere Temperatur als die ideale Orientierungstemperatur erwärmt wird, um den Elastizitätsmodul des Materials in der Anfangsstufe zu senken, wonach die Temperatur fortlaufend auf die geeignete Orientierungstemperatur gesenkt wird.
Verbundrohr, umfassend mindestens eine Außenschicht, mindestens eine Zwischenschicht und mindestens eine Innenschicht, wobei die Zwischenschicht aus Polyethylen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen- und die Innenschicht ein Kunststoffmaterial umfassen, das eine Sperrschicht gegen Sauerstoff bildet, und eine geringe Durchlässigkeit in Bezug auf Peroxid und/oder Reaktionsrückstände von Peroxid aufweist, wobei die Zwischenschicht aus Polyethylen gleichmäßig über die gesamte Dicke der Schicht durch Bestrahlung mit Infrarotstrahlung vernetzt ist, in welcher die Wellenlängen, die den Absorptionsspitzen entsprechen, die Polyethylen in Bezug auf Infrarotstrahlung hat, beseitigt wurden.
Verbundrohr nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten coextrudiert sind.