DK9700296U3 - Flerlaget rør - Google Patents

Description

DK 97 00296 U3

Flerlaqet rør

Frembringelsen angår et ved hjælp af coekstrudering fremstillet, flerlaget rør, eventuelt med en formet muffe, og hvor midterlaget består af en polyolefin med ifyldt mineralmateri-5 ale.

Hidtil har rør til bortskaffelse af spildevand, og som består af polyolefiner, såsom polypropylen (PP) eller polyethylen (PE), haft den ulempe, at de kræver et stort materialeforbrug (vægtykkelse) for at kunne sikre den nødvendige stivhed, og 10 under belastning udviser en tydelig langtidsdeformation. Dette medfører, at kloakrør af polyolefiner med den til anvendelsen påkrævede nominelle stivhed (SN) SN4 (4kN/m2) og SN 8 (8kN/m2) ikke er økonomiske i forhold til PVC-rør eller hulrumsrør og indeholder en for stor polymerandel.

15 En anden ulempe er fremstillingen af den formede muffe på po-lyolefin-(PP og PE)-rør. Hidtil har en nøjagtig formning kun været mulig, når man accepterede høje fremgangsmåde tekniske omkostninger (såvel i forbindelse med bevægelige kerner som ved fremstilling ved blæsning). Desuden krævedes der store 20 tolerancer for at overholde bestemte værdier af langtidskryb-ningen. De for store tolerancer på muffens dimensioner og forskellige krybeværdier førte til en ikke-nøjagtig pasning med de rørender eller formstykker, der skulle tilsluttes. Hertil kommer, at opvarmnings- og afkølingstiderne for poly-25 olefin-(PP- eller PE-)rør er forholdsvis høje, så at produktionshastigheden blev begrænset afhængigt af godstykkelsen og hermed også lønsomheden.

Fra AT 0 000 643 U1 kendes et trelagsrør, hvis midterlag består af polypropylen, der er tilsat 25-50 vægt% talkum. På 3 0 grund af den høje massefylde af midterlaget i dette rør (ca. 1,2 g/cm^) må man leve med den ulempe, at røret har stor vægt ved store vægtykkelser, især når midterlaget et tykt.

2 DK 97 00296 U3

Formålet med frembringelsen er at kompensere for de indledningsvis beskrevne ulemper ved polyolefin-(PP- eller PE)rør.

Det er især et formål med frembringelsen at reducere de i økologisk og økonomisk henseende uheldige høje polymerandele i røret til mindre end halvdelen af de hidtil kendte rør uden at forringe de anvendelsestekniske egenskaber ved røret.

Dette formål et opnået med et rør med de træk, der er angivet i krav 1.

Underkravene angår foretrukne udførelsesformer for røret ifølge frembringelsen.

I en udførelsesform er røret ifølge frembringelsen et flerlagsrør, der fortrinsvis er fremstillet ved coekstrudering. Flerlagsrøret består eksempelvis af mindst et bærende lag, fortrinsvis midterlaget, af en mineralfyldt og opskummet polyolef in, især polypropylen. Eksempelvis har røret et - især tyndvægget - yder- og inderiag.

Ved hjælp af frembringelsen vil et rør i dimensionsområdet DN 100 til DN 1000 af f.eks. en polyolefin, især af PP, kunne formes direkte på muffen ved "inline"-teknik. Ved røret ifølge frembringelsen er den radiale rørstivhed ved de i tabellen o angivne minimumsgodstykkelser ikke mindre end 4 kN/rrr (testet ifølge ISO/DIS 9969) . I midterlaget kan der anvendes et genbrugsmateriale, et "regenerat" eller et "recyklat1 2. Ved udtrykkene "regenerat" og "recyklat" skal der her forstås følgende: et "regenerat" er et genbrugsmateriale, der opstår som brok under produktion og - uden videre anvendelse - igen ledes ind i produktionsstrømmen. Et "recyklat" er et materiale, der er genvundet ud fra et allerede i brug værende produkt, og som så anvendes til et andet eller et lignende produkt.

det foreliggende skal udtrykket "radial rørstivhed" lige 2 stilles med udtrykket "topstivhed" (Scheitelsteifigkeit) 3 DK 97 00296 U3 (SN) . SN er den stivhed, der modvirker en "topdeformation" (Scheiteldeformation) ifølge ISO/DIS 9969, der fremkommer ved en belastning på toppen af røret. Topstivheden står i modsætning til den aksiale rørstivhed. Disse forskellige betegnelser skyldes den måde, man betragter påvirkningen fra belastninger og fra de oven på liggende lag og typen af rørets reaktion (bøjning, huledannelse, knækdannelse osv.) på grund af disse belastninger. Radial belastning medfører deformation af rørtværsnittet, f.eks. buler, og aksial belastning medfører deformation af rørets længdeakse, f.eks. bøjning.

Øgningen af. rørstivheden eller elasticitetsmodulen opnås ifølge frembringelsen fortrinsvis ved hjælp af mineralfyldte, opskummede lag.

Det opskummede lag, der kan være midterlaget i et trelaget rør, kan fyldes med talkum, kridt eller lignende mineralmateriale, eller med en blanding af flere mineralermaterialer.

Det foretrækkes ifølge frembringelsen, at det opskummede (midter-)lag består af polypropylen eller polyethylen. Lagene i røret ifølge frembringelsen kan også bestå af den samme plast.

Et uden på det opskummede midterlag tilvejebragt yderlag kan ved et rør ifølge frembringelsen have en tykkelse på 0,2-2,0 mm. Et indvendigt på det opskummede midterlag tilvejebragt inderlag kan have en tykkelse på 0,2-3,0 mm. Inderlaget kan eksempelvis bestå af en polypropylencopolymer.

Røret ifølge frembringelsen kan have en radial rørstivhed på over 4 kN/m2.

Et udførelseseksempel på et rør ifølge frembringelsen er vist i snit i fig. 1. Selvom det i det på tegningen viste udførelseseksempel drejer sig om et trelaget rør, er frembringelsen ikke begrænset til et sådant rør. Der kan være flere eller 4 DK 97 00296 U3 færre end tre lag, f.eks. mere end to ikke-op s kumme de lag og/eller flere opskummede lag.

For at sikre det optimale forhold mellem tilstrækkelig slagsej hed og høj stivhed, kan der anvendes en blanding, der består af 25-70 vægtdele talkum eller 25-70 vægtdele kridt eller en blanding af kridt og talkum i forholdet ca. 1:1 som fyldstof i en polyolefin, der eksempelvis er PP (PP = polypropylen) eller en PP-homo- eller copolymer, eller en blanding deraf.

Ved mineralforstærkningen og en ensartet mineralfordeling opnås en stivhed af midterlagsmaterialet, hvor E-modulen er ca. 2.000-3.400 N/mm^. Mineralfyldningen har den ulempe, at rørets vægt stiger væsentligt. Massefylden af et eksempelvis med 35 dele talkum fyldt PP-(midter)lag andrager 1,18-1,2 g/cm3. Ved hjælp af et drivmiddel opskummes det mineralstof-fyldte (midter-)lag ved en ekstruderingsproces, og massefylden reduceres fortrinsvis mindst 10%, eksempelvis fra den oprindelige massefylde på 1,2 g/cm3 til højst 1,08 g/cm3, fortrinsvis 0,8-0,9 g/cm3. Massefylden kan dog også reduceres helt ned til 0,2 g/cm3 eller endog mindre.

Dette materiale er det bærende materiale i (midter-)laget i røret ifølge frembringelsen. Som følge af den store mineralstoffyldning i (midter-)lagets polyolefin-materiale, eksempelvis polypropylenen (PP) , fremkommer også en mindre entha-lpi og en bedre varmeledning, der er fordelagtig med hensyn til en hurtigere og mere ensartet opvarmning og afkøling i forbindelse med den efterfølgende formning af muffen. Den ensartet fordelte godstykkelse i alle rørlagene og den ensartede fordeling af mineraler i materialet, f.eks. midterlaget, sikrer også en kontrolleret krybning af røret og muffen.

Rørets yderlag og inderlag bidrager til den påkrævede styrke i forhold til indvendigt tryk og slagsej heden ved lavere temperaturer . Inderlaget og yderlaget kan ifølge frembringelsen 5 DK 97 00296 U3 bestå af en polyolefin, f.eks. PP-copolymer.

Hidtil er rør bestående af polyolefin for det meste blevet fremstillet med kun et lag, hvilket har ført til problemer i kantfibre med forskelle i krystallinitet, idet krystallinite-5 ten i de forskellige områder ikke har kunnet defineres eller fremstilles nøjagtigt og tilmed varierer i uregelmæssige områder under fremstillingen.

Da krystalliniteten imidlertid er en meget væsentlig faktor for et rørs styrke med hensyn til det indvendige tryk over 10 kort og lang tid og med hensyn til slagsejheden, er det for optimeringen af denne mekaniske egenskab ønskværdigt at kunne gøre krystallisationsgraden, især i inderlaget, så homogen og så høj som muligt. Jo mere tyndvægget et rørlag er i forhold til rørets overflade, jo bedre kan krystalliniteten styres 15 under afkølingsprocessen, og jo lettere er det at kunne holde krystallisationsgraden konstant (på en given værdi) hen over rørets længde og omkreds.

Dette er med røret ifølge frembringelsen gjort muligt, da ifølge frembringelsen mindst et med mineralmaterialer for-20 stærket og opskummet lag står for den største del af rørets bæreevne. Herved er det muligt at holde inderlaget og yderlaget tynde og afstemme dem nøjagtigt til de pågældende krav, der blev beskrevet lige før. Yderligere kan der til øgning af rørets styrke anvendes polypropylen med delvis netstruktur, 25 eventuelt i en blanding med polypropylen uden netstruktur.

Godstykkelsen er tilpasset de mekaniske/kemiske krav og er i tabel 1 angivet sammen med hele vægtykkelsen i forbindelse med forskellige dimensioner.

Tabel 1: 30 Rørdimensioner og vægtykkelser for trelagsrør med en topstiv-hed på 4 kN/m2 (SN 4) 6 DK 97 00296 U3 DN dl (mm) si min (mm) sm min (mm) sa min (mm) s sam min (mm) s real (mm) 110 110,00 0, 60 2,30 0,50 3,40 3,70 125 125,00 0,60 2,70 0,50 3,80 4,20 160 160,00 0,60 3,60 0,50 4,70 5,30 200 200,00 0,60 4,70 0,50 5,80 6,60 250 250,00 0, 70 5,90 0,60 7,20 8,30 315 315,00 0,80 7,50 0,70 9,00 10,40 400 400,00 1,00 9,50 0,80 11,30 13,20 500 500,00 1,10 12,00 0,90 14,00 16,50 600 600,00 1,20 15,30 1,00 17,50 20,80 7 DK 97 00296 U3

Tabel 2: Rørdimensioner og vægtykkelser for trelagsrør med en. topstiv-hed på 8 kN/m2 (SN 8) DN dl (mm) si min (mm) sm min (mm) sa min (mm) s total min (mm) s real (mm) 110 110,00 0,60 3,00 0,50 4,10 4,60 125 125,00 0,60 3,50 0,50 4,60 5,20 160 160,00 0,60 4,70 0,50 5,80 6,70 200 200,00 0,60 6,00 0,50 7,10 8,30 250 250,00 0,70 7,50 0,60 8,80 10,30 315 315,00 0,80 9,50 0,70 11,00 13,00 400 400,00 1,00 12,10 0,80 13,90 16,50 500 500,00 1,10 15,30 0,90 17,30 20,70 600 600,00 1,20 19,40 1, 00 21,60 26,00 dl Yderdiameter 15 Sa Godstykkelse, yderlag Sm Godstykkelse, midterlag Si Godstykkelse, inderlag Stotal Godstykkelse, samlet Sreal Anbefalet godstykkelse, eksempel 20 min pågældende minimumsværdi.

Inderlaget 2 og/eller yderlaget 1 kan også bestå af andre plasttyper end midterlaget 3, der eksempelvis består af PP, når disse ved hjælp af vedhæftningsmidler - altså to yderligere lag - forbindes med midterlaget 3. Disse plasttyper til 25 yder- og/eller inderlagene 1 og 2 kan eksempelvis være: 8 DK 97 00296 U3

Polyethylen (PE)

Acrylnitril-styren-butadien-copolymer (ABS) Copolymerer af styren eller acrylnitril (SAN)

Polyamid (PA)

Frembringelsen muliggør en meget lille anvendelse af polymer (forbedring af den økologiske balance) når kravene til trykløse afløbsledninger skal opfyldes, og det med forbedret økonomi i forhold til rør med massive vægge, og rør, hvor kun midterlaget er fyldt. Desuden kan der opnås forbedrede egenskaber i forhold til rør, hvor midterlaget kun er opskummet (ikke forstærket eller fyldt):

Tyndere væg ved samme stivhed, højere langtidsstivhed, større E-modul, forbedret krybefaktor, større produktionshastighed, og forbedret køling under fremstillingen.

I forhold til rør med midterlag (ikke opskummet) , der kun er mineralforstærket, er der følgende fordele:

Forbedret varmeisolering, bedre virkning af den indvendige temperering, omkostningsbesparelser og ringe vægt.

I det i fig. 2 viste diagram er det foretrukne område af opbygningen af det opskummede lag, der fortrinsvis er midterlaget i et trelaget rør, vist ved krydsskravering. I dette foretrukne område ligger PP-andelen fortrinsvis mellem 25 og 70%, og mineralmaterialeandelen ligger ligeledes fortrinsvis mellem 25 og 70%. I forhold til et lag, der kun er forstærket med mineralmateriale og ikke opskummet, er massefylden mindst 10% mindre. Som eksempel er der angivet en sammensætning af midterlaget, der indeholder 30% talkum, 55% polypropylen og 15% opskummet PP.

Claims (17)

1. Flerlaget rør af plast, som er nyt ved, at mindst et lag (3), fortrinsvis midterlaget (3), består af en polyolefin, der er forstærket med et mineralmateriale eller en blanding af mineralmaterialer, idet andelen af polyolefin i dette lag (3) er 25-70 vægt%, og at dette lag er opskummet, så at det har en massefylde, der er mindst 10% mindre end massefylden af et ikke-opskummet mineralforstærket lag med identisk sammensætning.

2„ Rør ifølge krav 1, som er nyt ved, at der ud i et med røret er formet en muffe.

3» Rør ifølge krav 1 eller 2, som er nyt ved, at det opskum-mede lag (3) indeholder genbrugsmateriale fra rør af samme plast. DK 97 00296 U3

4. Rør ifølge et af kravene 1-3, som er nyt ved, at plasten i det opskummede lag (3) indeholder op til 50 vægt% po-lyolefin-"recyklat" .

5. Rør ifølge et af kravene 1-4, som er nyt ved, at lagets 5 (3) godstykkelse er mindst 50% af den samlede rørvægs tykkel se .

6. Rør ifølge et af kravene 1-5, som er nyt ved, at det opskummede lag (3) og/eller et inden for dette anbragt lag (2) består af polypropylen med delvis netstruktur. 10

7. Rør ifølge et af kravene 1-5, som er nyt ved, at det opskummede lag (3) og/eller et inden for dette anbragt lag (2) består af en blanding af polypropylen og polypropylen med delvis netstruktur.

8. Rør ifølge krav 7, som er nyt ved, at blandingen består 15 af 10-50 vægt%, fortrinsvis 15-25 vægt% polypropylen delvist med delvis netstruktur, relateret til 100 dele PP-basis (f.eks. polypropylen-copolymer).

9. Rør ifølge et af kravene 1-8, som er nyt ved, at det opskummede lag (3) er fyldt med talkum og/eller kridt som mi- 20 neralmateriale.

10. Rør ifølge et af kravene 1-9, som et nyt ved, at midterlaget er opskummet, så at det har en massefylde op til 0,9 g/cm3, fortrinsvis 0,8 g/cm3.

11. Rør ifølge et af kravene 1 - 5 og indtil 10, som er nyt 25 ved, at det opskummede lag (3) består af mineralforstærket polypropylen.

12. Rør ifølge et af kravene 1 - 11, som et nyt ved, at yderlaget (1) og inderlaget (2) består af polypropylen. DK 97 00296 U3

13. Rør ifølge et af kravene 1-12, som et nyt ved, at in-derlaget (2) og yderlaget (l) består af den samme polyolefin, som det opskummede, mineralforstærkede midterlag (3).

14. Rør ifølge et af kravene 1-13, som er nyt ved, at in- 5 derlaget (2) har en højere, fint fordelt, gennemsnitlig kry stallisationsgrad end yderlaget (1) .

15. Rør ifølge krav 14, som et nyt ved, at midterlagets (3) polymer har en højere, fint fordelt, gennemsnitlig krystallisationsgrad end yderlaget (1) . 10

16. Rør ifølge et af kravene 1-15, som er nyt ved, at røret er fremstillet ved coekstrudering med udvendig køling og indvendig temperering.

17. Rør ifølge krav 16, som er nyt ved, at sfærolitdannelsen eller den højere krystallinitet i inderlaget (2) er styret 15 under fremstillingen.