NL1008960C2 - Kunststofbuis met een uit meerdere lagen samengestelde wand. - Google Patents

Description

*

Korte aanduiding: Kunststofbuis met een uit meerdere lagen samengestelde wand

De uitvinding heeft betrekking op kunststofbuizen, bijvoorbeeld rioleringsbuizen, waarvan de wand is samengesteld uit meerdere lagen, waarbij elke laag een specifieke eigenschap heeft, zodat de buis als totaal 5 voldoet aan vooraf gestelde eisen. De wand kan bijvoorbeeld zijn samengesteld uit een binnenlaag, een buitenlaag en een tussenlaag, waarbij de toegepaste kunststof voor het vervaardigen van de verschillende lagen van de wand een polyolefine is. Een polyolefine wordt hoofdzakelijk 10 toegepast vanwege de goede sterkte-eigenschappen gekoppeld aan een laag soortgelijk gewicht. Om de buis de benodigde stijfheid te geven wordt de tussenlaag vervaardigd uit een polyolefine met een vulstof. Dergelijke kunststofbuizen zijn algemeen bekend. Met een dergelijke uit meerdere lagen 15 samengestelde wand kan een buis verkregen worden, die relatief licht is, zeker in vergelijking met de nog veelvuldig toegepaste beton- en gresbuizen, en toch de vereiste sterkte en stijfheid heeft. In het bijzonder is een buis met een uit meerdere lagen samengestelde wand 20 bekend uit AT-000.063-U2. Dit document beschrijft een buis met een uit meerdere lagen samengestelde wand waarbij de voor de wand toegepaste kunststof polypropeen is. De tussenlaag bestaat uit polypropeen waaraan krijt of talk toegevoegd is als vulstof. De hoeveelheden toegepaste 25 vulstof zijn 25 tot 50 gew.%. De uit AT-000.063-U2 bekende buizen zijn in het bijzonder bedoeld voor het afvoeren van afvalwater. Door het toepassen van de meerlaagse structuur, in het bijzonder van een tussenlaag uit polypropyleen met vulstof, hebben deze buizen een stijfheid die groter is dan 30 buizen met een enkellaags wand. Bovendien hebben deze buizen een betere warmtegeleiding, zodat de buizen tijdens het productieproces sneller gekoeld en daardoor sneller geproduceerd kunnen worden. De betere warmtegeleiding zorgt er tevens voor dat het aanvormen van verbindingsmoffen aan inoflQfin 2 de uiteinden van de buizen vergemakkelijkt wordt.

Andere buizen waarvan de wand is samengesteld uit meerdere lagen zijn bekend uit GB-2.306.609-A. Bij één van de in dit document beschreven buizen is de toegepaste 5 kunststof voor het vervaardigen van de diverse lagen van deze buis een polyolefine. De tussenlaag bevat hier tenminste 20 gewichtsdelen vulstof, welke bestaat uit krijt of talk. De buizen zijn bestemd om te worden toegepast als rioleringsbuis, waarbij met name de binnenlaag bestand moet 10 zijn tegen het reinigen van de rioolbuis met behulp van een onder hoge druk ingespoten waterstraal ("jetting").

Buizen met een uit meerdere lagen samengestelde wand worden over het algemeen vervaardigd door co-extrusie van de diverse lagen. Het extruderen van kunststoffen waaraan 15 veel vulstoffen worden toegevoegd, brengt een aantal problemen met zich mee. Het gebruik van een hoog gehalte aan fijne vulstoffen geeft problemen met de voeding van de extruder, waardoor de producten onregelmatig gevormd kunnen worden. Wanneer grovere vulstoffen worden toegepast, zijn 20 deze weliswaar gemakkelijker dispergeerbaar in de kunststof, maar hebben een negatieve invloed op de eigenschappen van het eindproduct, in het bijzonder op de slagvastheid. Verder veroorzaken de meest gebruikelijke vulstoffen een sterke slijtage van extruderschroeven en 25 ovens, waardoor deze onacceptabel vaak vervangen en/of gerepareerd moeten worden.

Een doel van de uitvinding is het vervaardigen van een kunststofbuis met een uit meerdere lagen samengestelde wand die voldoende sterkte, slagvastheid, slijtvast-heid, 30 enz. heeft, en waarbij voor het vervaardigen van de kunststofbuis gebruik gemaakt kan worden van de gebruikelijke inrichtingen zonder dat de vervaardigings-inrichting te lijden heeft van overmatige slijtage.

Dit wordt bereikt met een kunststofbuis met een wand 35 die is samengesteld uit een binnenlaag, een buitenlaag en ten minste één tussenlaag, waarbij de binnenlaag en de buitenlaag vervaardigd zijn uit een polyolefine en de 1008960 3 tussenlaag is vervaardigd uit een polyolefine met een vulstof, met het kenmerk, dat de vulstof bestaat uit gemalen calciet waarvan de gemiddelde deeltjesgrootte tussen 100 μτη en 500 μτη ligt en de maximale deeltjesgrootte 5 750 μτη is en de hoeveelheid calciet in de tussenlaag ten minste 65 gew.% bedraagt.

Een dergelijke kunststofbuis kan tegen lage kosten vervaardigd worden, waarbij de stijfheid en sterkte van de kunststofbuis vergelijkbaar zijn met die van gebruikelijke 10 kunststofbuizen.

Bij voorkeur ligt de hoeveelheid calciet in de tussenlaag tussen 65 en 75 gew.% en ligt de gemiddelde deeltjesgrootte van de calciet tussen 150 en 250 μτη.

De kunststofbuis is bij voorkeur vervaardigd uit 15 polypropeen. Het gebruik van een polypropeen copolymeer voor het vervaardigen van de kunststofbuis heeft meer voorkeur vanwege de grote slagvastheid. Met name is het voordelig de binnen- en buitenlaag te vervaardigen uit polypropeen copolymeer en de tussenlaag te vervaardigen uit 20 polypropeen homopolymeer. Op deze wijze wordt een kunststofbuis verkregen met een binnenlaag en een buitenlaag met grote slagvastheid en een tussenlaag die de benodigde stijfheid verzorgt.

Door het toevoegen van bepaalde additieven aan in het 25 bijzonder de binnen- en de buitenlaag is het mogelijk om de buis speciale eigenschappen te geven.

Voorbeelden voor de buitenlaag: extra UV-stabilisator voor betere lichtbestendigheid, speciale polypropeen voor krasvastheid, kleurstof voor herkenbaarheid van de buis 30 voor bijvoorbeeld schoon- of vuilwaterriool (toevoegen van kleurstof alleen aan de buitenlaag bespaart kosten ten opzichte van door en door inkleuren van de buis),· versterkingsvezels voor extra sterkte en slagvastheid.

Voorbeelden voor de binnenlaag: extra stabilisator 35 en/of speciale polypropeen voor chemische bestendigheid, versterkingsvezels voor sterkte en slagvastheid, lichte kleurstof voor gemakkelijker camera-inspecties, speciale 1fin«QRn 4 polypropeen voor slijtvastheid. Desgewenst kunnen ook aan het materiaal van de tussenlaag additieven worden toegevoegd, bijvoorbeeld extra stabilisator om de verwerkbaarheid van het polypropeen te verbeteren.

5 In een bepaalde uitvoeringsvorm van de kunststofbuis volgens de uitvinding zijn de binnen- en/of buitenlaag vervaardigd van een kunststof met een vulstof. De hoeveelheid vulstof is daarbij maximaal 20 gew.% en bestaat bij voorkeur uit fijn krijt met een maximale gemiddelde 10 deeltjesgrootte van 10 μτα. Op deze wijze wordt een kunststofbuis verkregen met relatief laag gewicht maar waarbij de slagvastheden van de binnen- en/of buitenlaag voldoende groot zijn. Met name de slagvastheid van de binnen- en buitenlaag zijn van groot belang voor de 15 kwaliteit van de kunststofbuis als geheel.

Het gebruik van gemalen calciet als vulstof heeft een economisch voordeel omdat het zeer goedkoop is. Daarbij is het een relatief zachte vulstof zodat, ondanks het feit dat de calcietdelen door het malen een ruwe vorm hebben 20 gekregen, de slijtage van de extruder, waaraan het gemalen calciet wordt toegevoegd, gering is. Zelfs bij hoge gehaltes aan calciet is de slijtage economisch acceptabel.

De ruwe vorm van de calcietdelen heeft een gunstig effect op de hechting tussen de vulstof en het polypropeen, 25 waardoor het aanbrengen van een coating overbodig is. Dit geeft een aanzienlijke besparing op de kosten voor het vervaardigen van de kunststofbuis. Een verder voordeel van calciet als vulstof is, dat de verwerking van het gemalen calciet eenvoudiger is dan bijvoorbeeld het veel toegepaste 30 fijngemalen (<10μπ0 of geprecipiteerde krijt. Tijdens opslag en transport is er minder brugvorming in het bulkmateriaal. Wanneer het gemalen calciet wordt toegevoegd aan de gesmolten kunststof worden de calcietdelen gemakkelijker door de kunststof omgeven vanwege het lage 35 specifieke oppervlak van de calcietdelen. Bovendien is een goede homogene verdeling te verkrijgen van de calciet in het polypropeen.

- 1008960 5

De kunststofbuis volgens de uitvinding heeft een goede slagvastheid door het gebruik van copolymeer polypropeen voor de binnen- en buitenlaag en de relatief goede hechting van de calciet aan het polypropeen in de 5 tussenlaag in samenhang met de goede homogene verdeling van de calciet in het polypropeen.

In de praktijk moeten allerlei bewerkingen op een kunststofbuis worden uitgevoerd, zoals zagen, gaten boren voor het aanbrengen van aansluitingen of aftakkingen, het 10 aan elkaar verbinden van buizen door middel van lassen. Op de kunststofbuis volgens de uitvinding zijn al deze bewerkingen goed uit te voeren zonder dat de gebruikte gereedschappen onderhevig zijn aan overmatige slijtage. Bovendien kunnen uit de kunststofbuis volgens de uitvinding 15 hulpstukken worden vervaardigd doordat het materiaal goed lasbaar is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kunststofbuis waarvan de wand is samengesteld uit meerdere lagen. Daarbij 20 wordt gebruik gemaakt van een drielaags extrusiekop waarbij voor het smelten van de kunststof voor de tussenlaag gebruik wordt gemaakt van een dubbel-schroefextruder met meedraaiende schroeven. Aan de inlaat van de extruder wordt kunststofgranulaat toegevoerd waarna het granulaat in de 25 extruder wordt gesmolten. Op een punt van de extruder waar het granulaat volledig is gesmolten wordt vulstof toegevoegd, waarna de gesmolten kunststof en de vulstof worden gemengd en het mengsel onder druk aan de drielaags extrusiekop wordt toegevoerd. De kunststof voor de binnen-30 en buitenlaag worden met behulp van een tweede extruder aan de drielaags extrusiekop toegevoerd. Daarbij is de extrusiekop voorzien van een verdeelinrichting voor het in twee stromen verdelen van de stroom gesmolten kunststof die afkomstig is uit de tweede extruder, een eerste stroom voor 35 het vormen van de binnenlaag en een tweede stroom voor het vormen van de buitenlaag.

Wanneer de diktes van de binnen- en buitenlaag en/of 1008960 6 het toegepaste kunststof materiaal voor de binnen- en buitenlaag verschillen en afzonderlijk geregeld moeten kunnen worden, verdient het de voorkeur voor de binnen- en buitenlaag afzonderlijke extruders toe te passen. In dat 5 geval is het mogelijk de binnen- en buitenlaag door toevoegen van de gewenste, onderling verschillende additieven, verschillende bijzondere eigenschappen te geven.

Wanneer het aantal lagen van de wand van de 10 kunststofbuis groter is dan drie kan het aantal extruders dienovereenkomstig worden uitgebreid. Ook kan de extrusiekop met behulp van verdeelinrichtingen worden aangepast aan het aantal te vervaardigen lagen voor de wand. Wanneer voor elke laag een aparte extruder wordt 15 toegepast is het regelen van de dikte van de betreffende laag eenvoudiger dan wanneer één extruder wordt toegepast in samenhang met een in de extrusiekop aangebrachte verdeelinrichting voor het vormen van meerdere lagen.

Met voordeel wordt bij de werkwijze volgens de 20 uitvinding gebruik gemaakt van gemalen gerecycled kunststof materiaal, in het bijzonder van gemalen recycled kunststof materiaal van hetzelfde type buizen. Daarbij kan de hoeveelheid gerecycled kunststof materiaal 50 gew.% bedragen. Met name voor het vervaardigen van de tussenlaag 25 kan zonder problemen gerecycled kunststof materiaal worden toegepast. Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is de doseerinrichting voor het toevoeren van kunststof voor de tussenlaag ingericht voor het, bij voorkeur gewichtsmatig, doseren van zowel kunststof als 30 gerecycled kunststof materiaal.

Met voordeel wordt de buis niet alleen uitwendig gekoeld en gecalibreerd, maar ook inwendig door middel van binnenkoeling, volgens een der daarvoor bekende methoden. Daardoor kunnen de buizen met een hogere snelheid worden 35 geproduceerd. Ook worden op deze wijze buizen gevormd met een andere verdeling van de inwendige spanningen die daardoor onder andere een betere slagvastheid hebben dan = 1 η n a q r n 7 buizen die slechts uitwendig zijn gekoeld en gecalibreerd.

In de figuur is een voorbeeld van de buis volgens de uitvinding weergegeven. Daarin is met 1 de buis als geheel aangegeven, en met 2, 3 respectievelijk 4 de buitenlaag, 5 tussenlaag respectievelijk binnenlaag. In het gegeven voorbeeld kan de buitenlaag bestaan uit roodbruin ingekleurd polypropeen-copolymeer zonder verdere vulstoffen en de tussenlaag uit niet ingekleurd polypropeen-copolymeer. De roodbruine kleur voor de 10 buitenlaag is in veel landen standaard voor buitenriolen.

De witte kleur voor de binnenlaag vergemakkelijkt inspectie met behulp van een video-camera.

In de tabel zijn als voorbeeld voor een aantal diameters Dn de wanddiktes van de buitenlagen el 15 tussenlagen e2 en binnenlagen e3 gegeven, waarbij alle maten in millimeters zijn gegeven. Door variatie van de dikte van in het bijzonder de tussenlaag kan de stijfheid van de buis worden aangepast aan de wensen. De aangegeven waarden SN geven de nominale ringstijfheid weer zoals 20 bepaald met behulp van de internationale norm EN/ISO 9969. Een hogere waarde duidt op een grotere ringstijfheid. Uiteraard zijn andere waarden van de diameters en wanddiktes mogelijk.

Dn el e2 e3 ___SN8__SN12__SN24 _ 25 160__1/3__2/7__3^4__5/)__2,0 200__1/)__<3/2__5/3__7/)__2,0 250__1/)__6/0__7/3__9^5__2,0 315__1/)__8,3__9j_6__12,8__2,0 400__1/3__11,4__13,0__17,0__2,0 1008960

Claims (14)

1. Kunststofbuis met een wand die is samengesteld uit een binnenlaag, een buitenlaag en ten minste één tussenlaag, waarbij de binnenlaag en de buitenlaag vervaardigd zijn uit een polyolefine en de tussenlaag is 5 vervaardigd uit een polyolefine met een vulstof, met het kenmerk, dat de vulstof bestaat uit gemalen calciet waarvan de gemiddelde deeltjesgrootte tussen 100 μπ\ en 500 μτη ligt en de maximale deeltjesgrootte 750 μτη is, en waarbij de hoeveelheid calciet in de tussenlaag ten minste 65 gew.% 10 bedraagt.

2. Kunststofbuis volgens conclusie 1, waarbij de tussenlaag 65 tot 75 gew.% aan calciet bevat.

3. Kunststofbuis volgens conclusie 1 of 2, waarbij de gemiddelde deeltjesgrootte van het calciet in de tussenlaag ligt tussen 150 μηι en 250 μιη.

4. Kunststofbuis volgens een van de conclusies 1-3, 20 waarbij de toegepaste polyolefine polypropeen is.

5. Kunststofbuis volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de toegepaste polyolefine polypropeen copolymeer is. 25

6. Kunststofbuis volgens een van de conclusies 1-3, waarbij de voor de binnen- en buitenlaag toegepaste polyolefine polypropeen copolymeer is en de voor de tussenlaag toegepaste polyolefine polypropeen homopolymeer 30 is.

7. Kunststofbuis volgens een van de conclusies 1-6, waarbij de voor de binnen- en/of buitenlaag toegepaste polyolefine een vulstof bevat. 35 - 1008960

8. Kunststofbuis volgens conclusie 7, waarbij de voor de binnen- en/of buitenlaag toegepaste polyolefine maximaal 20 gew.% aan vulstof bevat, waarbij de vulstof bestaat uit krijt met een gemiddelde deeltjesgrootte van maximaal 10 5 μτη.

9. Kunststofbuis volgens een van de conclusies 1-8, waarbij een of meer additieven aan de binnen- en/of buitenlaag zijn toegevoegd om daaraan vooraf bepaalde 10 eigenschappen te geven.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een kunststofbuis t volgens een der conclusies 1-9, omvattende de stappen van: 15 het aan een eerste extruder toevoeren van kunststof- granulaat voor de tussenlaag, waarbij het kunststof-granulaat in de eerste extruder wordt gesmolten en de gesmolten kunststof wordt verplaatst in de richting van een extrusiekop, waarbij de eerste extruder een 20 dubbelschroefsextruder met meedraaiende schroeven is, het aan de gesmolten kunststof in de eerste extruder stroomopwaarts van de extrusiekop toevoeren van vulstof, het in de eerste extruder mengen van de gesmolten kunststof en de vulstof, 25 het aan ten minste één tweede extruder toevoeren van kunststofgranulaat voor de binnenlaag en de buitenlaag, waarbij het kunststofgranulaat in de tweede extruder wordt gesmolten en de gesmolten kunststof wordt verplaatst in de richting van de extrusiekop, 30 het onder druk toevoeren van het mengsel van gesmolten kunststof en vulstof uit de eerste extruder en de gesmolten kunststof uit de tweede extruder aan de extrusiekop, waarbij de extrusiekop is ingericht voor het co-extruderen van de binnenlaag, de buitenlaag en de 35 tussenlaag van de wand, het vormen van de kunststofbuis door het co-extruderen van de binnenlaag, de buitenlaag en de 1008960 tussenlaag.

11. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de gesmolten kunststof uit de tweede extruder in de extrusiekop wordt 5 verdeeld in twee stromen voor het vormen van de binnenlaag en de buitenlaag.

12. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij een derde extruder wordt toegepast, zodat de gesmolten kunststof voor 10 de binnenlaag resp. de buitenlaag wordt geleverd door de tweede resp. de derde extruder.

13. Werkwijze volgens een van de conclusie 10 - 12, waarbij het kunststof granulaat voor de tussenlaag wordt 15 gemengd met granulaat van gerecyclede kunststof, waarbij de hoeveelheid granulaat van gerecyclede kunststof ligt tussen 5 en 5 0 gew.%.

14. Werkwijze volgens een van de conclusies 10 - 13, 20 waarbij voor het koelen van de buis na het verlaten van de extrusiekop binnenkoeling wordt toegepast. 1008980