FI106441B - Juomavesiputki - Google Patents

Description

> 106441 IL C L>· 4 1

Juomavesiputki

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista polyolefiiniput-5 kea, joka sopii etenkin talousveden johtamiseen.

Talousveden johtamiseen tarkoitetut putket voidaan tunnetusti valmistaa polymeerimateriaaleista. Käytettäville polymeerilaaduille asetetaan tällöin varsin tiukat vaatimukset, koska muovista saattaa irrota veteen pienimolekyylisiä yhdisteitä, jotka vaikuttavat veden 10 laatuun, etenkin sen makuun ja hajuun. Putkimateriaaliksi kelpaa siksi vain polymeeri-aines, joka on kemiallisesti inertti ja josta ei vapaudu aineita juomaveteen edes siihen sisältyvän kloorin vaikutuksesta. Lisäksi materiaalilta edellytetään riittävää mekaanista lujuutta, sen tulee olla tiivis ja helposti puhdistettavissa ja tarvittaessa desinfioitavissa. Näiden vaatimusten takia juomavesiputkien valmistukseen voidaan käyttää vain varsin 15 kallista raaka-ainetta, mikä huomattavasti nostaa valmistusprosessin kustannuksia.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu juomavesiputkien valmistamiseksi polyolefiineista.

20

Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu siihen ajatukseen, että talousveden johtamiseen soveltuva polyolefiiniputki muodostetaan kerrosrakenteiseksi. Se käsittää tällöin ainakin yhden ensimmäisen polyolefiinikerroksen, joka muodostaa putken kuoren eli sen ulkopinnan, ja ainakin yhden toisen polyolefiinikerroksen, joka on sovitettu putken 25 kuoren sisäpuolelle ja joka muodostaa putken sisäpinnan, joka joutuu kosketuksiin putkessa johdettavan veden kanssa.

Monikerroksiset polyolefiiniputket ovat sinänsä tunnettuja. Esimerkkinä koekstruusiotek-niikalla valmistetuista putkista voidaan mainita JP-hakemusjulkaisussa 60002351 kuvattu 30 kuumavesiputki, joka käsittää silaani-silloitetusta polyeteenista koostuvan sisäkerroksen, jonka päälle on ekstruusiopäällystetty toinen polyeteenikerros, joka sisältää aktiivihiiltä : ; ja metallioksidia. Vastaavanlainen monikerrosrakenne on myös kuvattu JP-hakemusjul kaisussa 63272549, jossa kerrosten välistä kiinnitystä on parannettu sisällyttämällä 106441 2 sisäkerroksen polyeteenimateriaaliin funktionalisoituja styreenilohkoja. DE-hakemusjul-kaisussa 3 903 436 on puolestaan esitetty monikerroksinen polyeteeniputki, jossa putken kerrokset on liitetty toisiinsa silloitettavan kiinnityskerroksen avulla.

5 Julkaisuissa ei ole kiinnitetty mitään erityishuomiota kerrosmateriaalien sisältämiin lisäaineisiin.

Esillä olevan keksinnön mukaan saadaan aikaan talousveden johtamiseen soveltuva monikerroksinen polyolefiiniputki, jonka sisäkerros koostuu materiaalista, josta ei 10 vapaudu mitään haitallisia aineita, kun se joutuu kosketuksiin juomaveden kanssa.

Polyolefiiniputken ulkokerroksen materiaalina voidaan käyttää hinnaltaan edullisempaa polyolefiinia. Putken sisä- ja ulkokerroksilla on kuitenkin ainakin oleellisesti samanlaiset fysikaaliset, mekaaniset ja termiset ominaisuudet, jotta ne pystytään työstämään samoissa prosesseissa esim. koekstruusiotekniikalla ja jotta putken pitkäaikaiset käyttöominaisuu-15 det eivät oleellisesti muutu. Keksinnön mukaiselle putkirakenteelle on edelleen ominaista, että putkirakenteen sisäpinnan väri poikkeaa olennaisesti putkirakenteen ulkokerroksesta.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tun-20 nusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Esillä olevan keksinnön avulla aikaansaatavan olennaisesti lieriömäinen, kerrosrakentei-nen putki voi sisältää useampiakin kerroksia. Oleellista on kuitenkin, että sisäkerros koostuu talousveden johtamiseen soveltuvasta materiaalista, joka väriltään eroaa ainakin 25 viereisestä kerroksesta, jotta sisäkerroksen jatkuvuus voitaisiin tarkastaa visuaalisesti.

Putkirakenteen käyttötarkoituksen tunnistamista varten putkirakenteen kuoren ulkopinta eli putken uloin kerros voidaan ekstrudoida joko osittain tai kokonaan samalla värillä kuin putkirakenteen sisäpinta.

30 : Kerrospaksuudet voivat vaihdella laajoissa rajoissa kuitenkin siten, että kerrosrakentei- sen putken kokonaispaksuus noudattaa yleisesti käytössä olevia mitoituskriteerejä.

106441 3

Tyypillisesti sisäkerroksen paksuus on noin 0,01 - 10 mm paksu, edullisesti noin 0,05 - 5 mm, erityisen edullisesti noin 0,1-2 mm. Oleellista on, että sisäkerros muodostaa yhtenäisen, katkeamattoman pinnan, joka estää putkessa kulkevaa nestettä joutumasta kosketuksiin ulkokerrosmateriaalin kanssa. Muiden kerrosten yhteenlaskettu paksuus on 5 noin 2 -100 mm.Tavallisesti sisäkerros valmistetaan ulkokerrosta/ulkokerroksia selvästi ohuemmaksi, jolloin saavutetaan se tärkeä etu, että putken valmistuksen materiaalikustannukset pysyvät pieninä, koska sisäkerroksen osuus koko putkesta on varsin pieni.

Edullisesti polyolefiini käsittää matalatiheyksinen polyeteeni (LD), jonka tiheys (g/cm3) 10 on noin 0,910 - 0,925, keskitiheyspolyeteeniä (MDPE), jonka tiheys on noin 0,925 -0,940, tai korkeatiheyspolyeteeniä (HDPE), jonka tiheys on yli 0,941. Polyeteenin sulaindeksi (MFR 190/5) on edullisesti 0,01 -10, sopivimmin 0,1 - 2 ja erityisen edullisesti pienempi kuin 1. Polyolefiinimateriaalina voidaan myös käyttää polypropeenia.

15

Polyolefiinien komonomeereillä voidaan vaikuttaa polymeerien ominaisuuksiin, kuten kiteisyyteen ja lujuusominaisuuksiin. Polyeteenissä eteenin komonomeerina voidaan käyttää korkeampia α-olefiineja, kuten propeenia, buteenia, 4-metyylipenteeniä, hek-seeniä ja okteeniä, jolloin komonomeerien määrä on edullisesti pienempi kuin 10 % 20 polymeerin kokonaismäärästä. Propeenin komonomeereista mainittakoon eteeni, 4-. . metyylipenteeni, 3-metyylibuteeni ja buteeni, jolloin komonomeerien määrä on pienempi kuin 10 %. Mikäli buteenia käytetään ainoana komonomeerina, komonomeerin yläraja on 12%.

25 Keksinnön mukaisen putken sisäpinnassa käytettävä elintarvikelaatuinen polyolefiinimate-' :. riaali sisältää vain pienehköjä määriä, tyypillisesti korkeintaan noin 0,1 %, katalyytti-, initiaattori-ja emulgaattorijäämiä. Näiden aineiden osalta viitattakoon julkaisuun Kunststoffe im Lebensmittelverkehr, Helmut Wieczorek (toim.), 44. Lieferung, Carl Heymanns Verlag KG, Köln 1995.

30 *· Muovien lisä- ja apuaineista voidaan etenkin mainita stabilaattorit, täyteaineet (esim.

hiilimusta), väriaineet, palonestoaineet, irrotteet. Keksinnön mukainen muoviseos 106441 4 sisältää sopivimmin noin 0,005 - 5,0 paino-% lisä-ja apuaineita. Näidenkin aineiden ja niiden käyttömäärien osalta viitattakoon yllä esitettyyn kirjallisuusviitteeseen.

Erityisen sopivia polyeteenimateriaaleja ovat PE 63, PE 80 ja PE 100. Sulaindeksit ovat 5 sopivimmin 0,1 -1,0.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä talousveden kanssa kosketuksissa olevasta pinnasta ei vapaudu veteen maku- ja hajuhaittoja aiheuttavia yhdisteitä tai komponentteja. Samalla voidaan kuitenkin putken valmistukseen materiaalikustannukset 10 pitää pieninä, koska sisäkerroksen osuus koko putksesta on varsin pieni. Koska putken sisäpinnan muodostava kerros on erivärinen kuin muu osa putkea, voidaan edelleen helposti tarkastaa, että sisäpinta koostuu kauttaaltaan talousveden johtamiseen soveltuvasta materiaalista.

15 Haluttaessa putki voidaan ekstrudoida ulkopinnaltaan samanväriseksi kuin putken sisäpinta, mikä parantaa putken tunnistettavuutta käyttötarkoituksen mukaan.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten ja yksityiskohtaisen kuvauksen avulla, jolloin 20 kuviossa 1 on esitetty putken periaatteellinen rakenne aksonometrisena poikkileikkaukse-. .' na ja kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen putken valmistuksessa käytetyn koekstruusio-prosessin kaaviokuva.

25 Keksinnön mukainen polymeeriputki käsittää kaksi sisäkkäin sovitettua lieriömäistä v kerrosta 1 ja 2, joista ensimmäinen, eli ulompi kerros 1, muodostaa putken kuoren, ja toinen, sisempi kerros 2, muodostaa putken sisäpinnan. Kuten yllä todettiin ensimmäinen kerros 1 voi sinänsä koostua useista päällekkäisistä kerroksista. Lieriömäisen rakenteen vaihtoehtona voivat tulla kyseeseen myös muut valmistusvaiheessa muotoillut profiilit, 30 kuten esim. U- tai H- tai X-muotoiset profiilit, mutta putki lopullisessa käyttömuodos-: saan on pitkänomainen ja olennaisesti lieriömäinen.

106441 5

Kuviossa 2 on esitetty koko putkilon muotoilumenetelmä yleisessä muodossaan. Kuten kuviosta näkyy, käytössä on suulakepuristinlaitteet El ja E2, joita seuraa suulake S, joka syöttää putkilon muotoiluprosessin suorittavaan kalibrointilaitteeseen K. Tämän muotoiluprosessin jälkeen tuote syötetään sitten jäähdytyslaitteen J kautta sen saattamiseksi 5 ympäristölämpötilaan siirtoa varten vetolaitteen V välityksellä katkaisusahalle KS tai varastokelalle VS tai vastaavalle.

Ekstruuderilaitteet El ja E2 ovat alalla tunnettuja ja ne vastaanottavat kestomuovisen raakamateriaalin pakottaen sen kulkemaan suulakkeen S kautta esimerkiksi 180 - 230 °C 10 lämpötilassa, jolloin kuumennuslaitetta käytetään tämän lämpötilan saavuttamiseksi.

Ekstruuderilaite El tuottaa putkilon ulkokerroksen ja ekstruuderilaite E2 tuottaa putkilon sisäkerroksen. Suulakkeessa S putkilon sisä- ja ulkokerros yhdistyvät ja muodostavat täysin homogeenisen liitoksen.

15 Kalibrointi K on alalla tunnettu, ja joka vähentää putkilon muotoilulämpötilan esim. arvoon 127 °C. Jäähdytyslaite J on sopivimmin tyhjöjäähdytyslaite ja se vähentää putkilon muotoilulämpötilan ympäristölämpötilaan, esim. jäähdytystomin tai vastaavan tukiessa sitä.

20 Jäähdytysjakson aikana on muotoillun putkilon muoto säilytettävä, kunnes putkilo > . saavuttaa ympäristölämpötilan. On selvää, että edellä mainitut lämpötilat voivat vaihdella olosuhteiden mukaisesti. Vetolaite V vetää lopullisen muotoillun putkilon edellä sijaitsevasta laitteesta, sen vetovoiman ollessa säädettynä siten, että putkilon seinämän paksuus tulee säädetyksi.

25 " Esimerkkitapauksessa valmistettiin kuvion 1 mukainen polyeteeniputki kuvion 2 mukai- > · .

sella laitteella käyttämällä sekä uiko- että sisäkerrokseen laadultaan PE-80 tyyppisiä materiaaleja, jotka ominaisuuksiltaan vastaavat oleellisesti toisiaan. Ulkokerrokseen käytetyistä materiaaleista mainittakoon Hostalen GM 5010 T2, Borealis ME 2418, 30 Rigidex PC 002-50 R102. Väriltään käytetyt materiaalit ovat mustia. Sisäkerroksen i... käytetyistä materiaaleista mainittakoon Hostalen GM 5010 T2 Blue, Borealis ME 2424,

Rigidex PC 002-50 R968. Väriltään käytetyt materiaalit ovat sinisiä.

106441 6

Valmistetun putken mekaaniset ominaisuudet täyttivät PE 80 (PEH 63) materiaaleille asetetut tuotestandardien SFS 4231 ja SFS 2335 vaatimukset.

Aistinvarainen maku- ja hajutestauksen perusteella putki täyttää elintarvikeasetuksen 5 539/91 asettamat laatuvaatimukset talousveden johtamiseen.

Claims (9)

106441

1. Talousveden johtamiseen soveltuva polyolefiiniputki, joka käsittää - ainakin yhden ensimmäisen polyolefiinikerroksen (1), joka muodostaa putken 5 kuoren, ja toisen polyolefiinikerroksen (2), joka on sovitettu putken kuoren sisäpuolelle ja joka muodostaa putken sisäpinnan, jolloin ensimmäinen ja toinen polyolefiinikerros (1, 2) on valmistettu polyolefiinimateriaaleista, joilla on ainakin oleellisesti samat ominaisuudet, tunnettu siitä, että 10. toinen kerros (2) muodostaa putken yhtenäisen, katkeamattoman sisäpinnan ja - koostuu talousveden johtamiseen soveltuvasta polyolefiinimateriaalista, joka on erivärinen kuin viereisen ensimmäisen kerroksen muodostava polyolefiinimateriaali.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen putki, tunnettu siitä, että se käsittää mustasta polyeteenikerroksesta koostuvan kuoren (1), jonka sisäpinnan muodostaa sinisestä, talousveden johtamiseen soveltuvasta poly eteenistä valmistettu kerros (2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen putki, tunnettu siitä, että toisen kerroksen 20 (2) paksuus on putken kuoren (1) paksuutta pienempi. • ♦

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen putki, tunnettu siitä, että toisen polyolefiinikerroksen (2) paksuus on ainakin noin 0,05 mm.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen putki, tunnettu siitä, että siinä ' on ainakin kaksi ensimmäistä kerrosta (1).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen putki, tunnettu siitä, että se koostuu polypropeenimateriaaleista. 30 * 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen putki, tunnettu siitä, että putki on valmistettu koekstruusiotekniikalla. 106441

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen putki, tunnettu siitä, että kuoren ulkopinta (1) on osittain tai kokonaan samanvärinen kuin putkirakenteen sisäpinta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen putki, tunnettu siitä, että putken uloin kerrps 5 (1), joka muodostaa kuoren ulkopinnan, on ekstrudoitu ainakin osittain samalla värillä kuin putkirakenteen sisäpinta. • · 9 106441