WO2004110739A1 - Polymeric diffusion and wear-protection layers for plastic drinking water supply lines - Google Patents

Polymeric diffusion and wear-protection layers for plastic drinking water supply lines Download PDF

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WO2004110739A1
WO2004110739A1 PCT/EP2004/004407 EP2004004407W WO2004110739A1 WO 2004110739 A1 WO2004110739 A1 WO 2004110739A1 EP 2004004407 W EP2004004407 W EP 2004004407W WO 2004110739 A1 WO2004110739 A1 WO 2004110739A1
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Steven Schmidt
Andreas Helmreich
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    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer

Definitions

  • the present invention relates to a molded body made of plastic, comprising a polymeric diffusion and wear protection layer, the molded body being in particular a plastic pipe for a drinking water pipe.
  • the present invention further relates to a method for producing the shaped body, the use of certain polymeric compositions as diffusion and wear protection layers on shaped bodies and the use of plastic pipes for drinking water pipes.
  • Plastic moldings, in particular plastic pipes, are now used in many areas.
  • a safe type of application for plastic pipes is the use in drinking water pipe systems.
  • a plastic tube made of polyolefins, for example, is usually used, in particular polyethylene crosslinked or uncrosslinked.
  • functional layers are intended in particular to protect the base body of the plastic pipe from mechanical wear and also to provide a diffusion barrier.
  • diffusion barriers are particularly important when drinking water power pipes are installed in areas in which the floors are contaminated by harmful substances, in particular organic substances, which would impair the quality of the drinking water if they penetrated the drinking water pipe.
  • plastic pipes in which organic liquids, such as fuels or alcohols, are transported in order to prevent these substances from escaping into the soil surrounding the pipe and at the same time to protect the plastic pipe from chemical stress.
  • organic liquids such as fuels or alcohols
  • EP 0686797 B1 discloses plastic pipes made of polyolefins, in particular polyethylene and polypropylene, these pipes being surrounded by layers based on thermoplastic polyesters. These thermoplastic polyesters contain special reactive organic compounds with epoxy groups and oxazoline groups.
  • EP 320091 B1 discloses plastic pipes with a gas-tight intermediate layer made of polyvinyl alcohol and similar polymers, as well as an impact-resistant outer layer made of polyamides, polyvinyl chloride or polyesters.
  • EP 0731307 B1 discloses drinking water pipes made of polyolefins with a thermoplastic diffusion protection layer, the diffusion protection layer being produced from plastics such as PVDF, EVOH, PPT, PET and PA in order to impart diffusion protection against hydrocarbons.
  • DE 4132984 C1 discloses a plastic tube made of a core tube, with a jacket made of PVDF arranged thereon. These plastic pipes can be produced by coextrusion or by sheathing and show protection against the diffusion of toxins.
  • DE 4018753 A1 discloses a multilayer pipe with a thermally and chemically resistant inner pipe based on polyolefin, which is tightly sealed by means of an adhesion promoter by a pipe serving as a diffusion barrier made of a plastic or metal which is corrosion-resistant under the conditions of use.
  • the diffusion barrier is achieved either by a thermoplastic material or by applying a metal layer, for example by vacuum coating or plasma coating.
  • DE 3207742 C2 discloses the use of a multilayer film made of plastic as a covering layer for water-carrying plastic pipes.
  • This multilayer film comprises gas diffusion barrier layers made of a laminate of polyvinylidene chloride-polyamide-polyvinylidene chloride or polyvinylidene chloride-polyester-polyvinylidene chloride.
  • DE 20117411 U1 discloses a multi-layer art fabric tube, comprising an inner tube, an adhesion promoter layer and a barrier layer, and an additional second adhesion promoter layer and an outer tube, the barrier layer in particular to ensure good oxygen tightness.
  • the barrier layer consists essentially of EVOH.
  • DE 29606533 U1 discloses a multilayer plastic pipe, in particular for drinking water, process water or heating water. This plastic tube shows a similar structure as described above for DE 20117411 U1.
  • WO 99/57474 discloses a multilayer pipe, in particular for drinking water, comprising a base pipe made of a polymeric material, preferably cross-linked polyethylene, a barrier layer to prevent water from diffusing through the multilayer pipe, this barrier layer consisting of a liquid-crystalline polymer (LCP).
  • LCP liquid-crystalline polymer
  • EP 921169 A2 discloses barrier layers made of ormocera, a specific polymeric composition.
  • the plastic pipes known in the prior art have certain disadvantages.
  • the barrier layers in particular the diffusion barrier layers
  • Barrier protective layers made of liquid-crystalline plastics in turn, cannot be processed using conventional extrusion technology, which makes the manufacture of such plastic pipes technically complex and cost-intensive.
  • Plastic pipes, which comprise protective layers made of metallic elements, for example polyethylene pipes with a diffusion protection film made of aluminum in turn show poor adhesion between the base pipe made of polyethylene and the diffusion protection film, so that problems can arise during the laying of such pipes (displacement of the protection film, which affects the Diffusion barrier causes).
  • such pipes are very rigid and therefore difficult to lay.
  • plastic pipes should be able to be manufactured using as little material as possible and the plastic pipes should be easy to process (lay).
  • the present invention provides a method for producing this shaped body, and the use of a polymeric composition for producing a diffusion and wear protection layer, as defined in the claims.
  • Figure 1 shows a schematic cross section through a plastic tube in accordance with a preferred embodiment of the invention.
  • base body layer base tube, preferably made of PE
  • adhesive layer an adhesive layer
  • barrier layer a barrier layer in accordance with the present invention.
  • Figure 2 shows a further preferred embodiment of a plastic tube.
  • (4) and (5) name the barrier layers according to the invention and (6) an intermediate body layer.
  • the molded body according to the invention comprises at least one base body layer and at least one barrier layer.
  • the at least one base body layer preferably comprises a polyolefin material, particularly preferably polypropylene or polyethylene (crosslinked or uncrosslinked).
  • the at least one barrier layer comprises a mixture of a thermoplastic and a layered silicate. This layered silicate is preferably an organophilic layered silicate.
  • the basic body layer is responsible for the essential shape and the essential mechanical properties of the molded body according to the invention, but these are further improved by the barrier layer.
  • the base body layer provides the base tube.
  • the molded body according to the invention is preferably a hollow body, particularly preferably either a container with an opening, such as a bottle, a tank or the like, or a tube.
  • the plastic pipe according to the invention comprises at least one base body layer made of a plastic.
  • This base body layer preferably comprises a polyolefin material, particularly preferably polypropylene or polyethylene.
  • the thickness of this base body layer is not critical and is preferably in the usual range used for drinking water pipes. Accordingly, the wall thickness of the base body layer of the plastic pipe according to the invention is from 1.5 to 70 mm, preferably from 2 to 40 mm, with outside diameters from 16 to 1600 mm, preferably 30 to 400 mm.
  • the material for the base body layer is usually selected from the usual materials that are used for such plastic pipes.
  • polystyrene resin Preferred here are the polyolefins which can be processed by extrusion, in particular polyethylene. However, it is also within the scope of the invention to use a crosslinked polyolefin.
  • the plastic pipe according to the invention comprises at least one barrier layer.
  • This barrier layer can be arranged relative to the base body layer on the outside or the inside of the base body layer.
  • Another possible alternative is to store the barrier layer between two base body layers, so that the plastic pipe according to the invention has an internal base body layer, provided thereon a barrier layer and in turn a second body layer.
  • barrier layers are not limited, but it has been shown that a barrier layer according to the invention already provides sufficient diffusion protection and wear resistance, so that a barrier layer according to the invention is preferred. However, two or more barrier layers can also be provided.
  • the plastic tube according to the invention can also have additional functional layers, such as adhesive layers and cover layers.
  • Adhesive layers can be used in particular if a further improvement in the adhesion between the base body layer and the barrier layer is desired.
  • the materials for such adhesive layers are known to the person skilled in the field of plastic pipes and include, for example, chemically functionalized polyolefins.
  • the optionally provided cover layers can be created from conventional materials, in particular also thermoplastically processable plastics, such as polyolefins, polyamides, polyesters or the like.
  • the plastic pipe according to the invention can also comprise additional conventional barrier layers made of conventional materials.
  • additional barrier layers for example made of EVOH, can further reduce the possible pollutant permeation.
  • EVOH in particular is a material which serves as a very good additional adhesion promoter to the barrier layer materials according to the invention, so that layers which are inextricably linked can be obtained.
  • Possible alternatives for EVOH in the additional conventional barrier layers are barrier materials, such as PVDC, PAN copolymers, PPS, LCP, chlorofluorocarbon polymers or thermoplastic epoxy resins.
  • a combination of a conventional barrier layer made of EVOH with an overlying barrier layer according to the invention can result in an extraordinary diffusion barrier effect. It also has a positive effect that the barrier layer according to the invention protects the conventional barrier layer made of EVOH against the effects of moisture, which ensures the function of the EVOH layer.
  • composition used in the barrier layer according to the invention comprises at least one thermoplastic and at least one layered silicate.
  • the thermoplastic is preferably selected from polyamides, polyesters, polyolefins, PAN copolymers, PPS, poly (ethene-co-vinyl acetate) and EVOH.
  • the polyamides and EVOH in particular PA6, PA66, PA11, PA12, partially or fully aromatic polyamides and polyamide copolymers are preferred.
  • the polyamides are particularly preferred, with PA6 being the most preferred.
  • the sheet silicates (phyllosilicates) to be used according to the invention can be selected from serpentine, kaolinite, talc, pyrophillite and mica materials, with vermicullite, illite, montmorillonite and beidellite being particularly preferred. Montmorillonite is particularly preferred.
  • the layered silicates to be used according to the invention are preferably organophilic layered silicates, for example produced in accordance with the processes disclosed in US Pat. Nos. 4,739,007, 5,385,776 and 5,747,560.
  • organophilic phyllosilicates and their mixtures with thermoplastic materials, in particular polyamides, are also included here by reference.
  • the layered silicate is present in the composition used in the barrier layer according to the invention in an amount of 0.05 to 80% by weight, preferably in
  • Range from 1 to 50% by weight.
  • the respective amount of layered silicate can be selected depending on the intended use of the plastic tube.
  • a preferred proportion of layered silicate in the composition is from 3 to 6% by weight, particularly preferably 4 to 5% by weight.
  • a particularly preferred material comprising a thermoplastic and an organophilic layered silicate is a mixture of polyamide 6 with organophilic montmorillonite. Such a material is commercially available from Bayer AG under the name Durethan KU2-2601.
  • the barrier layers according to the invention enable an at least comparable diffusion barrier effect as the usual barrier materials used in the prior art (at least 15 to 100 times less permeability than a base body layer made of polyolefins against hydrocarbons), while at the same time significantly improved wear resistance.
  • Basic body layer / barrier layer Basic body layer / barrier layer; Base body layer / adhesive layer / barrier layer; Main body layer / adhesive layer / conventional barrier layer / barrier layer; Basic body layer / adhesive layer / conventional barrier layer / adhesive layer / barrier layer; Base body layer / barrier layer / cover layer; Base body layer / adhesive layer / barrier layer / cover layer; Basic body layer / barrier layer / basic body layer; Basic body layer / adhesive layer / barrier layer / adhesive layer / basic body layer; Barrier layer / adhesive layer / base layer; Barrier layer / adhesive layer / base layer / cover layer; Barrier layer / basic body layer / barrier layer; Barrier layer / pine layer / base body layer / adhesive layer / barrier layer;
  • Base layer 1.5 to 70 mm, preferably 2 to 40 mm barrier layer: 0.05 to 3 mm, preferably 0.1 to 1.0 mm adhesive layer: 0.03 to 2.0 mm, preferably 0.05 to 0, 5 mm conventional barrier layer: 0.05 to 2 mm, preferably 0.1 to 1.0 mm cover layer: 0.05 to 2 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm
  • the composition used in the barrier layer is surprisingly able to overcome the problems of the prior art described at the outset.
  • the use of the defi- nier barrier layer composition results on the one hand a very wear-resistant barrier layer.
  • the addition of very small amounts of layered silicates increases the scratch resistance, particularly in the case of the polyamides, so that, regardless of the layer thickness of the base body layer, the thickness of the barrier layer can be kept approximately constant for all tube diameters and thicknesses of the base body layer. This means enormous material savings, especially in the case of larger pipes, in comparison with conventional barrier layer materials, in which an increase in the layer thickness of the base body always necessitates an increase in the layer thickness of the barrier layer.
  • the use of the barrier layer composition according to the invention increases the protective action against pollutant permeation, so that the design of the plastic tube according to the invention offers an extremely resistant system against pollutant permeation and mechanical damage.
  • the tube remains sufficiently flexible and windable so that it is easy to process in the end application.
  • the plastic pipe according to the invention can be used in particular in the area of drinking water pipes, since the basic body layer is adequately secured against mechanical damage and also against pollutant permeation.
  • Pipes according to the invention can, however, also be used in areas in which permeation of substances from the pipe according to the invention into the surrounding soil is to be prevented, since the barrier layer according to the invention also sufficiently impedes permeation from the pipe.
  • the plastic pipes according to the invention are therefore also suitable for fuel lines or process lines in which alcohol or similar organic compounds or intermediate products are conducted.
  • the plastic pipe according to the invention can be processed by conventional joining techniques, for example by removing the protective layer and welding by means of helical welding. Connecting plastic pipe ends without removing the protective layer by butt welding, by sliding sleeve connections or by polymer fittings.
  • Layers such as adhesive layers
  • a weak adhesion of the barrier layer to the base body layer can be set by a suitable selection of the adhesive layer, which simplifies the preparation for the welding process.
  • good adhesion of the barrier layer is in the foreground, since increased security is required, so that good adhesion between the barrier layer and the base body layer is desirable in this case.
  • the optional adhesive layers can also perform other functions.
  • the adhesive layer can be pigmented, which further reduces the translucency of the plastic pipe, so that possible algae growth in drinking water pipes which are not protected from light can be prevented.
  • the pigments and dyes usually used for this purpose are known to the person skilled in the art in the field of plastic pipes.
  • this adhesive layer can also provide a basis for signatures, since it is very difficult to apply the corresponding signatures, particularly on polyethylene base layers.
  • the pigmentation mentioned above can also provide additional UV protection for the base body layer.
  • the plastic tubes of the present invention also offer the advantage that they can be produced by conventional coextrusion processes or by jacket extrusion. Since the essential components of the respective layers of the plastic pipe according to the invention can be processed thermoplastically, conventional extrusion equipment can be used. It has proven to be advantageous if the extruded base pipe (base body layer) is covered with the barrier layer in the route immediately after the extrusion, if appropriate with simultaneous application of the further optional layers, such as adhesive layers, conventional barrier layers and / or covering layers.
  • the present invention also provides the use of a composition comprising a thermoplastic polymer and a layered silicate for producing a diffusion protection layer or wear protection layer Available.
  • a composition comprising a thermoplastic polymer and a layered silicate for producing a diffusion protection layer or wear protection layer Available.
  • Base pipe made of PE100 (Hostalen CRP 100 blue), dimensions (diameter x wall thickness (in mm)) 110x10; Adhesive layer Orevac 18303 S, layer thickness 0.06mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite (Durethan KU2-2601), layer thickness 0.5mm
  • Base pipe PE100 Fullene XS10H (blue)
  • Adhesive layer Orevac 18303 S layer thickness 0.06mm
  • Barrier layer PA6 - nanocomposite layer thickness 0.5mm
  • Example 3 base pipe PE-Xa dimensions 32x2.9; Adhesive layer Orevac 18303S, layer thickness 0.06mm; conventional barrier layer EVOH (EVAL FP101 B), layer thickness 0.1 mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite, layer thickness 0.5mm
  • the examples described above are suitable for drinking water supply, since there is a sufficient diffusion barrier against odors and flavors for laying in contaminated soils. Due to its extraordinary mechanical strength, the diffusion barrier (PA6 - nanocomposite) also offers sufficient wear resistance on the outside for trenchless installation.

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Abstract

The invention relates to a plastic shaped body, which comprises a polymeric diffusion and wear-protection layer, whereby the shaped body, particularly a plastic pipe, is provided for a drinking water supply line. The invention also relates to a method for producing the shaped body, to the use of specific polymeric compositions as diffusion and wear-protection layers on shaped bodies, and to the use of plastic pipes for drinking water supply lines.

Description

Polymere Diffusions- und Verschleißschutzschichten für Trinkwasserleitungen aus Kunststoff Polymeric diffusion and wear protection layers for drinking water pipes made of plastic
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Formkörper aus Kunststoff, umfassend eine polymere Diffusions- und Verschleißschutzschicht, wobei der Formkörper insbesondere ein Kunststoffrohr für eine Trinkwasserleitung ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des Formkörpers, die Verwendung be- stimmter polymerer Zusammensetzungen als Diffusions- und Verschleißschutzschichten auf Formkörpern sowie die Verwendung von Kunststoffrohren für Trinkwasserleitungen.The present invention relates to a molded body made of plastic, comprising a polymeric diffusion and wear protection layer, the molded body being in particular a plastic pipe for a drinking water pipe. The present invention further relates to a method for producing the shaped body, the use of certain polymeric compositions as diffusion and wear protection layers on shaped bodies and the use of plastic pipes for drinking water pipes.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Kunststoffformkörper, insbesondere auch Kunststoffrohre werden inzwischen in vielen Bereichen eingesetzt. Ein typsicher Einsatzbereich für Kunststoffrohre ist der Einsatt in Trinkwasserleitungssystemen. Dabei wird üblicherweise ein Kunststoffrohr beispielsweise aus Polyolefinen eingesetzt, insbesondere Polyethylen vernetzt bzw. unvernetzt. Da derartige Kunststoffrohre jedoch häufig die Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Diffusionsdichtheit erfüllen, werden derartige Kunststoff röhre häufig mit funktionalen Schichten auf der Innen- und/oder Außenseite sowie innerhalb der Wandung versehen. Diese funktionalen Schichten sollen insbesondere den Grundkörper des Kunststoffrohres vor mechanischen Verschleiß schützen und zu- sätzlich auch eine Diffusionssperre zur Verfügung stellen. Derartige Diffusionssperren sind insbesondere wichtig, wenn Trinkwasserleistungsrohre in Gegenden verlegt werden, in denen die Böden durch schädliche Substanzen, insbesondere organische Substanzen verunreinigt sind, die bei einem Eindringen in das Trinkwasserrohr die Qualität des Trinkwassers beeinträchtigen würden. Andererseits sind derartige Diffu- sionssperren aber auch bei Kunststoffrohren sinnvoll, in denen organischen Flüssigkeiten, wie Kraftstoffe oder Alkohole transportiert werden, um einen Austritt dieser Substanzen in den das Rohr umgebenen Boden zu verhindern und gleichzeitig das Kunststoffrohr vor einer chemischen Beanspruchung zu schützen. Derartige Kunststoffrohre, versehen mit funktionalen Schichten, sind im Stand der Technik bekannt.Plastic moldings, in particular plastic pipes, are now used in many areas. A safe type of application for plastic pipes is the use in drinking water pipe systems. A plastic tube made of polyolefins, for example, is usually used, in particular polyethylene crosslinked or uncrosslinked. However, since such plastic pipes often meet the requirements for wear resistance and diffusion tightness, such plastic tubes are often provided with functional layers on the inside and / or outside and inside the wall. These functional layers are intended in particular to protect the base body of the plastic pipe from mechanical wear and also to provide a diffusion barrier. Such diffusion barriers are particularly important when drinking water power pipes are installed in areas in which the floors are contaminated by harmful substances, in particular organic substances, which would impair the quality of the drinking water if they penetrated the drinking water pipe. On the other hand, such diffusion barriers are also useful for plastic pipes in which organic liquids, such as fuels or alcohols, are transported in order to prevent these substances from escaping into the soil surrounding the pipe and at the same time to protect the plastic pipe from chemical stress. Such plastic pipes, provided with functional layers, are known in the prior art.
So offenbart die EP 0686797 B1 beispielsweise Kunststoffrohre aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, wobei diese Rohre umgeben sind mit Schichten auf der Basis von thermoplastischen Polyestern. Diese thermoplastischen Polyester enthalten spezielle reaktive organische Verbindungen mit Epoxidgruppen und Oxazolingruppen. Die EP 320091 B1 offenbart Kunststoffrohre mit einer gasdichten Zwischenschicht aus Polyvinylalkohol und ähnlichen Polymeren, sowie einer schlagfesten Außenschicht aus Polyamiden, Polyvinylchlorid oder Polyestern. Die EP 0731307 B1 offenbart Trinkwasserrohre aus Polyolefinen mit einer thermoplastischen Diffusionsschutzschicht, wobei die Diffusionsschutzschicht aus Kunststoffen, wie PVDF, EVOH, PPT, PET und PA hergestellt wird, um einen Diffusionsschutz gegenüber Kohlenwasserstoffen zu vermitteln. Gemäß der Offenbarung der EP 0731307 B1 zeigen derartige Materialien eine 15 bis 100-fach geringere Durchlässigkeit für Kohlenwasserstoffe als Polyethylen. Die DE 4132984 C1 offenbart ein Kunststoffrohr aus einem Kernrohr, mit einem darauf angeordneten Mantel aus PVDF. Diese Kunststoff-rohre können durch Coextrusion bzw. durch Ummantelung hergestellt werden und zeigen einen Schutz gegen die Eindiffusion von Giftstoffen.For example, EP 0686797 B1 discloses plastic pipes made of polyolefins, in particular polyethylene and polypropylene, these pipes being surrounded by layers based on thermoplastic polyesters. These thermoplastic polyesters contain special reactive organic compounds with epoxy groups and oxazoline groups. EP 320091 B1 discloses plastic pipes with a gas-tight intermediate layer made of polyvinyl alcohol and similar polymers, as well as an impact-resistant outer layer made of polyamides, polyvinyl chloride or polyesters. EP 0731307 B1 discloses drinking water pipes made of polyolefins with a thermoplastic diffusion protection layer, the diffusion protection layer being produced from plastics such as PVDF, EVOH, PPT, PET and PA in order to impart diffusion protection against hydrocarbons. According to the disclosure of EP 0731307 B1, such materials show a 15 to 100 times lower permeability to hydrocarbons than polyethylene. DE 4132984 C1 discloses a plastic tube made of a core tube, with a jacket made of PVDF arranged thereon. These plastic pipes can be produced by coextrusion or by sheathing and show protection against the diffusion of toxins.
Die DE 4018753 A1 offenbart ein Mehrschichtrohr mit einem thermisch und chemisch resistenten Innenrohr auf Polyolefinbasis, das mittels eines Haftvermittlers fest abdichtend von einem als Diffusionssperre dienenden Rohr aus einem unter den Einsatzbedingungen korrosionsfesten Kunststoff oder Metall umgeben ist. Die Diffu- sionssperre wird dabei entweder durch einen thermoplastischen Kunststoff erreicht oder durch die Aufbringung einer Metallschicht, beispielsweise durch Vakuumbe- schichtung oder Plasmabeschichtung.DE 4018753 A1 discloses a multilayer pipe with a thermally and chemically resistant inner pipe based on polyolefin, which is tightly sealed by means of an adhesion promoter by a pipe serving as a diffusion barrier made of a plastic or metal which is corrosion-resistant under the conditions of use. The diffusion barrier is achieved either by a thermoplastic material or by applying a metal layer, for example by vacuum coating or plasma coating.
Die DE 3207742 C2 offenbart die Verwendung einer Mehrschichtenfolie aus Kunst- stoff als Umhüllungsschicht für wasserführende Kunststoffrohre.DE 3207742 C2 discloses the use of a multilayer film made of plastic as a covering layer for water-carrying plastic pipes.
Diese Mehrschichtenfolie umfasst Gasdiffusionssperrschichten aus einem Laminat von Polyvinylidenchlorid-Polyamid-Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylidenchlorid- Polyester-Polyvinylidenchlorid. Die DE 20117411 U1 offenbart ein Mehrschichtkunst- stoffrohr, umfassend ein Innenrohr, eine Haftvermittlerschicht und eine Sperrschicht, sowie eine zusätzliche zweite Haftvermittlerschicht und ein Außenrohr, wobei die Sperrschicht insbesondere eine gute Sauerstoffdichtigkeit sicher stellen soll. Die Sperrschicht besteht im wesentlichen aus EVOH. Die DE 29606533 U1 offenbart ein Mehrschichtkunststoffrohr, insbesondere für Trinkwasser, Brauchwasser oder Heizungswasser. Dieses Kunststoffrohr zeigt einen ähnlichen Aufbau wie oben für die DE 20117411 U1 beschrieben. Die WO 99/57474 offenbart ein Mehrschichtrohr, insbesondere für Trinkwasser, umfassend ein Grundrohr aus einem polymeren Material, vorzugsweise vernetztem Polyethylen, eine Barriereschicht zur Verhinderung der Diffusion von Wasser durch das Mehrschichtrohr, wobei diese Barriereschicht aus einem flüssigkristallinen Polymer (LCP) besteht. Die EP 921169 A2 offenbart Barriereschichten aus Ormoceren, einer spezifischen polymeren Zusammensetzung.This multilayer film comprises gas diffusion barrier layers made of a laminate of polyvinylidene chloride-polyamide-polyvinylidene chloride or polyvinylidene chloride-polyester-polyvinylidene chloride. DE 20117411 U1 discloses a multi-layer art fabric tube, comprising an inner tube, an adhesion promoter layer and a barrier layer, and an additional second adhesion promoter layer and an outer tube, the barrier layer in particular to ensure good oxygen tightness. The barrier layer consists essentially of EVOH. DE 29606533 U1 discloses a multilayer plastic pipe, in particular for drinking water, process water or heating water. This plastic tube shows a similar structure as described above for DE 20117411 U1. WO 99/57474 discloses a multilayer pipe, in particular for drinking water, comprising a base pipe made of a polymeric material, preferably cross-linked polyethylene, a barrier layer to prevent water from diffusing through the multilayer pipe, this barrier layer consisting of a liquid-crystalline polymer (LCP). EP 921169 A2 discloses barrier layers made of ormocera, a specific polymeric composition.
Die im Stand der Technik bekannten Kunststoffrohre weisen allerdings bestimmte Nachteile auf. So sind häufig die Barriereschichten, insbesondere die Diffusionsbarriereschichten gegen die Eindiffusion von organischen Verbindungen nicht ausreichend verschleißfest bzw. diffusionsdicht, so dass derartige Barriereschichten häufig noch mit einer zusätzlichen Schutzschicht vor mechanischer Beeinträchtigung geschützt werden müssen. Barriereschutzschichten aus flüssigkristallinen Kunststoffen können wiederum mit konventioneller Extrusionstechnik nicht verarbeitet werden, was die Herstellung derartiger Kunststoffrohre technisch komplex und kostenintensiv macht. Kunststoffrohre, die Schutzschichten aus metallischen Elementen umfassen, beispielsweise Polyethylenrohre mit einer Diffusionsschutzfolie aus Aluminium, zeigen wiederum eine schlechte Haftung zwischen dem Grundrohr aus Polyethylen und der Diffusionsschutzfolie, so dass bei der Verlegung derartiger Rohre Probleme auftreten können (Verschiebung der Schutzfolie, was eine Beeinträchtigung der Diffusionssperre bewirkt). Weiterhin sind derartige Rohre sehr biegesteif und damit schwierig zu verlegen.However, the plastic pipes known in the prior art have certain disadvantages. For example, the barrier layers, in particular the diffusion barrier layers, are not sufficiently wear-resistant or diffusion-tight against the diffusion of organic compounds, so that such barrier layers often have to be protected against mechanical damage with an additional protective layer. Barrier protective layers made of liquid-crystalline plastics, in turn, cannot be processed using conventional extrusion technology, which makes the manufacture of such plastic pipes technically complex and cost-intensive. Plastic pipes, which comprise protective layers made of metallic elements, for example polyethylene pipes with a diffusion protection film made of aluminum, in turn show poor adhesion between the base pipe made of polyethylene and the diffusion protection film, so that problems can arise during the laying of such pipes (displacement of the protection film, which affects the Diffusion barrier causes). Furthermore, such pipes are very rigid and therefore difficult to lay.
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Es besteht daher ein Bedarf an verbesserten Kunststoffrohren, die einerseits eine gute Kombination an Diffusionsschutz und mechanischer Stabilität (Verschleißfestig- keit) bieten und andererseits möglichst einfach herstellbar sind. Darüber hinaus - A -There is therefore a need for improved plastic pipes which on the one hand offer a good combination of diffusion protection and mechanical stability (wear resistance) and on the other hand are as simple to manufacture as possible. Furthermore - A -
sollten derartige Kunststoffrohre unter möglichst geringem Materialeinsatz herstellbar sein und die Kunststoffrohre sollten gut und sicher verarbeitbar (verlegbar) sein.Such plastic pipes should be able to be manufactured using as little material as possible and the plastic pipes should be easy to process (lay).
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 definierten Formkörper gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Formkörpers zur Verfügung, sowie die Verwendung einer polymeren Zusammensetzung zur Her- Stellung einer Diffusions- und Verschleißschutzschicht, wie in den Ansprüchen definiert.This object is achieved by the shaped body defined in claim 1. Preferred embodiments are specified in the subclaims. In addition, the present invention provides a method for producing this shaped body, and the use of a polymeric composition for producing a diffusion and wear protection layer, as defined in the claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Kunststoffrohr in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei benennt (1) eine Grundkörperschicht (Basisrohr, bevorzugt aus PE), (2) eine Kleberschicht und (3) eine Sperrschicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.Figure 1 shows a schematic cross section through a plastic tube in accordance with a preferred embodiment of the invention. Here, (1) names a base body layer (base tube, preferably made of PE), (2) an adhesive layer and (3) a barrier layer in accordance with the present invention.
Figur 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Kunststoffrohres. Dabei benennen (4) und (5) erfindungsgemäße Sperrschichten und (6) eine dazwischen liegende Grundkörperschicht.Figure 2 shows a further preferred embodiment of a plastic tube. (4) and (5) name the barrier layers according to the invention and (6) an intermediate body layer.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben.The present invention will now be described in detail.
Der erfindungsgemäße Formkörper umfasst mindestens eine Grundkörperschicht und mindestens eine Sperrschicht. Die mindestens eine Grundkörperschicht umfasst bevorzugt ein Polyolefinmaterial, insbesondere bevorzugt Polypropylen oder Polyethylen (vernetzt bzw. unvemetzt). Die mindestens eine Sperrschicht umfasst eine Mischung aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem Schichtsilikat. Dieses Schichtsilikat ist bevorzugt ein organophiles Schichtsilikat. Die Grundkörperschicht ist dabei für die wesentliche Gestalt und die wesentlichen mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Formkörpers verantwortlich, wobei diese aber durch die Sperrschicht noch weiter verbessert werden. Im Fall der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform, in der der erfindungsgemäße Form- körper ein Kunststoffrohr ist, stellt die Grundkörperschicht das Basisrohr zur Verfügung.The molded body according to the invention comprises at least one base body layer and at least one barrier layer. The at least one base body layer preferably comprises a polyolefin material, particularly preferably polypropylene or polyethylene (crosslinked or uncrosslinked). The at least one barrier layer comprises a mixture of a thermoplastic and a layered silicate. This layered silicate is preferably an organophilic layered silicate. The basic body layer is responsible for the essential shape and the essential mechanical properties of the molded body according to the invention, but these are further improved by the barrier layer. In the case of the embodiment described below, in which the molded body according to the invention is a plastic tube, the base body layer provides the base tube.
Der erfindungsgemäße Formkörper ist bevorzugt ein Hohlkörper, insbesondere bevorzugt entweder ein Behälter mit einer Öffnung, wie eine Flasche, ein Tank oder ähnliches, oder ein Rohr.The molded body according to the invention is preferably a hollow body, particularly preferably either a container with an opening, such as a bottle, a tank or the like, or a tube.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben unter Verweis auf ein Kunststoffrohr, insbesondere ein Trinkwasserrohr aus Kunststoff. Die hier als bevorzugt angegebenen Bestandteile und Strukturen gelten jedoch auch für die an- deren, oben genannten möglichen Ausgestaltungen des Formkörpers.The present invention is described in detail below with reference to a plastic pipe, in particular a plastic drinking water pipe. However, the constituents and structures indicated as preferred here also apply to the other possible configurations of the shaped body mentioned above.
Das erfindungsgemäße Kunststoffrohr umfasst mindestens eine Grundkörperschicht aus einem Kunststoff. Diese Grundkörperschicht umfasst bevorzugt ein Polyolefin- material, insbesondere bevorzugt Polypropylen oder Polyethylen. Die Dicke dieser Grundkörperschicht ist nicht kritisch und liegt bevorzugt im üblichen Bereich, der für Trinkwasserrohre eingesetzt wird. Demnach beträgt die Wanddicke der Grundkörperschicht des erfindungsgemäßen Kunststoffrohres von 1 ,5 bis 70 mm, bevorzugt von 2 bis 40mm, bei Außendurchmessern von 16 bis 1600 mm, bevorzugt 30 bis 400 mm. Das Material für die Grundkörperschicht wird üblicherweise ausgewählt unter den üblichen Materialien, die für derartige Kunststoffrohre eingesetzt werden.The plastic pipe according to the invention comprises at least one base body layer made of a plastic. This base body layer preferably comprises a polyolefin material, particularly preferably polypropylene or polyethylene. The thickness of this base body layer is not critical and is preferably in the usual range used for drinking water pipes. Accordingly, the wall thickness of the base body layer of the plastic pipe according to the invention is from 1.5 to 70 mm, preferably from 2 to 40 mm, with outside diameters from 16 to 1600 mm, preferably 30 to 400 mm. The material for the base body layer is usually selected from the usual materials that are used for such plastic pipes.
Bevorzugt hierbei sind die durch Extrusion verarbeitbaren Polyolefine, insbesondere Polyethylen. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung ein vernetztes Polyolefin einzusetzen.Preferred here are the polyolefins which can be processed by extrusion, in particular polyethylene. However, it is also within the scope of the invention to use a crosslinked polyolefin.
Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Kunststoffrohr mindestens eine Sperrschicht. Diese Sperrschicht kann, relativ zur Grundkörperschicht auf der Außenseite oder der Innenseite der Grundkörperschicht angeordnet sein. Eine weitere mögliche Alternative ist es, die Sperrschicht zwischen zwei Grundkörperschichten einzulagern, so dass das erfindungsgemäße Kunststoffrohr eine innenliegende Grundkörper- schicht umfasst, darauf vorgesehen eine Sperrschicht und darauf wiederum eine zweite Grundkörperschicht.Furthermore, the plastic pipe according to the invention comprises at least one barrier layer. This barrier layer can be arranged relative to the base body layer on the outside or the inside of the base body layer. Another possible alternative is to store the barrier layer between two base body layers, so that the plastic pipe according to the invention has an internal base body layer, provided thereon a barrier layer and in turn a second body layer.
Die Anzahl der Sperrschichten ist nicht beschränkt, jedoch hat es sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Sperrschicht bereits eine ausreichende Diffusionsschutzwirkung und Verschleißfestigkeit ergibt, so dass eine erfindungsgemäße Sperrschicht bevorzugt ist. Es können aber auch zwei oder mehr Sperrschichten vorgesehen werden.The number of barrier layers is not limited, but it has been shown that a barrier layer according to the invention already provides sufficient diffusion protection and wear resistance, so that a barrier layer according to the invention is preferred. However, two or more barrier layers can also be provided.
Neben den erfindungswesentlichen Schichten (Grundkörperschicht und Sperrschicht), kann das erfindungsgemäße Kunststoff röhr noch zusätzliche funktionale Schichten aufweisen, wie Kleberschichten und Abdeckungsschichten. Kleberschichten können insbesondere dann eingesetzt werden, wenn eine weitere Verbesserung der Haftung zwischen Grundkörperschicht und Sperrschicht erwünscht ist. Die Mate- rialien für derartige Kleberschichten sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Kunststoffrohre bekannt und umfassen beispielsweise chemisch funktionalisierte Polyolefi- ne.In addition to the layers essential to the invention (base body layer and barrier layer), the plastic tube according to the invention can also have additional functional layers, such as adhesive layers and cover layers. Adhesive layers can be used in particular if a further improvement in the adhesion between the base body layer and the barrier layer is desired. The materials for such adhesive layers are known to the person skilled in the field of plastic pipes and include, for example, chemically functionalized polyolefins.
Die optional vorzusehenden Abdeckungsschichten können aus üblichen Materialien erstellt werden, wobei sich insbesondere auch thermoplastisch verarbeitbare Kunststoffe, wie Polyolefine, Polyamide, Polyester oder ähnliche anbieten.The optionally provided cover layers can be created from conventional materials, in particular also thermoplastically processable plastics, such as polyolefins, polyamides, polyesters or the like.
Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Kunststoffrohr auch noch zusätzliche konventionelle Sperrschichten aus konventionellen Materialien umfassen. Derartige zusätzliche Sperrschichten, beispielsweise aus EVOH können die mögliche Schadstoffpermeation weiter verringern. Zusätzlich hatte sich gezeigt, dass insbesondere EVOH ein Material ist, das als sehr guter zusätzlicher Haftvermittler zu den erfindungsgemäßen Sperrschichtmaterialien dient, so dass untrennbar miteinander verbundene Schichten erhalten werden können. Mögliche Alternativen für EVOH in den zusätzlichen konventionellen Sperrschichten sind Barrierewerkstoffe, wie PVDC, PAN-Copolymere, PPS, LCP, Fluorchlorkohlenwasserstoffpolymere oder thermoplastische Epoxidharze.In addition, the plastic pipe according to the invention can also comprise additional conventional barrier layers made of conventional materials. Such additional barrier layers, for example made of EVOH, can further reduce the possible pollutant permeation. In addition, it had been shown that EVOH in particular is a material which serves as a very good additional adhesion promoter to the barrier layer materials according to the invention, so that layers which are inextricably linked can be obtained. Possible alternatives for EVOH in the additional conventional barrier layers are barrier materials, such as PVDC, PAN copolymers, PPS, LCP, chlorofluorocarbon polymers or thermoplastic epoxy resins.
Insbesondere eine Kombination einer konventionellen Sperrschicht aus EVOH mit einer darüberliegenden erfindungsgemäßen Sperrschicht, wobei diese bevorzugt als thermoplastisches Material ein Polyamid umfasst, kann eine außerordentliche Diffusionssperrwirkung ergeben. Dabei wirkt es sich auch positiv aus, dass die erfindungsgemäße Sperrschicht die konventionelle Sperrschicht aus EVOH vor Feuchtigkeitseinwirkung schützt, was die Funktion der EVOH-Schicht sichert.In particular, a combination of a conventional barrier layer made of EVOH with an overlying barrier layer according to the invention, this preferably being a thermoplastic material comprising a polyamide can result in an extraordinary diffusion barrier effect. It also has a positive effect that the barrier layer according to the invention protects the conventional barrier layer made of EVOH against the effects of moisture, which ensures the function of the EVOH layer.
Die in der erfindungsgemäßen Sperrschicht eingesetzte Zusammensetzung umfasst mindestens einen thermoplastischen Kunststoff und mindestens ein Schichtsilikat.The composition used in the barrier layer according to the invention comprises at least one thermoplastic and at least one layered silicate.
Der thermoplastische Kunststoff wird vorzugsweise ausgewählt unter Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen, PAN-Copolymere, PPS, Poly(ethen-co-vinylacetat) und EVOH. Bevorzugt sind dabei die Polyamide und EVOH, insbesondere PA6, PA66, PA11 , PA12, teil- oder vollaromatische Polyamide und Polyamidcopolymere. Insbesondere bevorzugt sind dabei die Polyamide, wobei PA6 am stärksten bevorzugt ist.The thermoplastic is preferably selected from polyamides, polyesters, polyolefins, PAN copolymers, PPS, poly (ethene-co-vinyl acetate) and EVOH. The polyamides and EVOH, in particular PA6, PA66, PA11, PA12, partially or fully aromatic polyamides and polyamide copolymers are preferred. The polyamides are particularly preferred, with PA6 being the most preferred.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Schichtsilikate (Phyllosilikate) können ausgewählt werden unter Serpentin, Kaolinit, Talk, Pyrophillit und Glimmermaterialien, wobei insbesondere Vermicullit, Illit, Montmorillonit und Beidellit bevorzugt sind. Insbesondere bevorzugt ist Montmorillonit. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Schichtsilikate sind bevorzugt organophile Schichtsilikate, beispielsweise hergestellt in Ll- bereinstimmung mit den Verfahren, offenbart in US-A-4,739,007, US-A-5,385,776 und US-A-5,747,560.The sheet silicates (phyllosilicates) to be used according to the invention can be selected from serpentine, kaolinite, talc, pyrophillite and mica materials, with vermicullite, illite, montmorillonite and beidellite being particularly preferred. Montmorillonite is particularly preferred. The layered silicates to be used according to the invention are preferably organophilic layered silicates, for example produced in accordance with the processes disclosed in US Pat. Nos. 4,739,007, 5,385,776 and 5,747,560.
Die dort offenbarten Herstellungsverfahren für organophile Schichtsilikate und deren Mischungen mit thermoplastischen Materialien, insbesondere Polyamiden, sind hier durch Verweis mit umfasst.The production processes disclosed there for organophilic phyllosilicates and their mixtures with thermoplastic materials, in particular polyamides, are also included here by reference.
In der Zusammensetzung, die in der erfindungsgemäßen Sperrschicht eingesetzt wird, liegt das Schichtsilikat in einer Menge von 0,05 bis 80 Gew.% vor, bevorzugt imThe layered silicate is present in the composition used in the barrier layer according to the invention in an amount of 0.05 to 80% by weight, preferably in
Bereich von 1 bis 50 Gew.%.Range from 1 to 50% by weight.
Die jeweilige Menge an Schichtsilikat kann in Abhängigkeit vom beabsichtigten Einsatzzweck des Kunststoffrohrs ausgewählt werden. Ein bevorzugter Anteil an Schichtsilikat in der Zusammensetzung beträgt von 3 bis 6 Gew.%, insbesondere bevorzugt 4 bis 5 Gew.%. Ein besonders bevorzugtes Material, umfassend einen thermoplastischen Kunststoff und ein organophiles Schichtsilikat ist eine Mischung aus Polyamid 6 mit organophilem Montmorillonit. Ein derartiges Material ist unter der Bezeichnung Durethan KU2-2601 von der Bayer AG kommerziell erhältlich. Die erfindungsgemäßen Sperrschichten ermöglichen eine mindestens vergleichbare Diffusionssperrwirkung wie die Üblichen im Stand der Technik eingesetzten Barrierewerkstoffe (mindestens 15 bis 100-fache geringere Durchlässigkeit als eine Grundkörperschicht aus Polyolefinen gegenüber Kohlenwasserstoffen), bei gleichzeitig deutlich verbesserter Verschleißfestigkeit.The respective amount of layered silicate can be selected depending on the intended use of the plastic tube. A preferred proportion of layered silicate in the composition is from 3 to 6% by weight, particularly preferably 4 to 5% by weight. A particularly preferred material comprising a thermoplastic and an organophilic layered silicate is a mixture of polyamide 6 with organophilic montmorillonite. Such a material is commercially available from Bayer AG under the name Durethan KU2-2601. The barrier layers according to the invention enable an at least comparable diffusion barrier effect as the usual barrier materials used in the prior art (at least 15 to 100 times less permeability than a base body layer made of polyolefins against hydrocarbons), while at the same time significantly improved wear resistance.
Unter Berücksichtigung der oben gemachten Ausführungen ergeben sich somit für erfindungsgemäße Kunststoffrohre die folgenden bevorzugten Strukturen (jeweils von innen nach außen):Taking into account the statements made above, the following preferred structures (in each case from the inside to the outside) result for plastic pipes according to the invention:
Grundkörperschicht / Sperrschicht; Grundkörperschicht / Kleberschicht / Sperrschicht; Grundkörperschicht / Kleberschicht / konventionelle Sperrschicht / Sperrschicht; Grundkörperschicht / Kleberschicht / konventionelle Sperrschicht / Kleberschicht / Sperrschicht; Grundkörperschicht / Sperrschicht / Abdeckungsschicht; Grundkörperschicht / Kleberschicht / Sperrschicht / Abdeckungsschicht; Grundkörperschicht / Sperrschicht / Grundkörperschicht; Grundkörperschicht / Kleberschicht / Sperrschicht / Kleberschicht / Grundkörperschicht; Sperrschicht / Kleberschicht / Grundkörperschicht; Sperrschicht / Kleberschicht / Grundkörperschicht / Abdeckungsschicht; Sperrschicht / Grundkörperschicht / Sperrschicht; Sperrschicht / KIe- berschicht / Grundkörperschicht / Kleberschicht / SperrschichtBasic body layer / barrier layer; Base body layer / adhesive layer / barrier layer; Main body layer / adhesive layer / conventional barrier layer / barrier layer; Basic body layer / adhesive layer / conventional barrier layer / adhesive layer / barrier layer; Base body layer / barrier layer / cover layer; Base body layer / adhesive layer / barrier layer / cover layer; Basic body layer / barrier layer / basic body layer; Basic body layer / adhesive layer / barrier layer / adhesive layer / basic body layer; Barrier layer / adhesive layer / base layer; Barrier layer / adhesive layer / base layer / cover layer; Barrier layer / basic body layer / barrier layer; Barrier layer / pine layer / base body layer / adhesive layer / barrier layer
Die oben gegebene Aufzählung summiert lediglich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollte nicht beschränkend aufgefasst werden. Die Dicken der jeweiligen Schichten sind nicht kritisch und können je nach beabsichtigtem Einsatzzweck ausgewählt werden. Die folgenden Bereiche haben sich jedoch als geeignet erwiesen:The above list only sums up preferred embodiments of the present invention and should not be construed in a limiting sense. The thicknesses of the respective layers are not critical and can be selected depending on the intended application. However, the following areas have proven to be suitable:
Grundkörperschicht: 1 ,5 bis 70 mm, bevorzugt 2 bis 40 mm Sperrschicht: 0,05 bis 3 mm, bevorzugt 0,1 bis 1 ,0 mm Kleberschicht: 0,03 bis 2,0 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,5 mm Konventionelle Sperrschicht: 0,05 bis 2 mm, bevorzugt 0,1 bis 1 ,0 mm Abdeckungsschicht: 0,05 bis 2 mm, bevorzugt 0,1 bis 0,5 mmBase layer: 1.5 to 70 mm, preferably 2 to 40 mm barrier layer: 0.05 to 3 mm, preferably 0.1 to 1.0 mm adhesive layer: 0.03 to 2.0 mm, preferably 0.05 to 0, 5 mm conventional barrier layer: 0.05 to 2 mm, preferably 0.1 to 1.0 mm cover layer: 0.05 to 2 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm
Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass die in der Sperrschicht eingesetzte Zusammensetzung überraschenderweise dazu in der Lage ist, die eingangs geschilderten Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Die Verwendung der oben defi- nierten Sperrschichtzusammensetzung ergibt zum einen eine sehr verschleißfeste Sperrschicht. Der Zusatz bereits sehr geringer Mengen an Schichtsilikaten erhöht, insbesondere bei den Polyamiden, die Ritzfestigkeit außerordentlich, so dass, unabhängig von der Schichtdicke der Grundkörperschicht, die Dicke der Sperrschicht bei allen Rohrdurchmessern und Dicken der Grundkörperschicht etwa konstant gehalten werden kann. Dies bedeutet insbesondere bei größeren Rohren eine enorme Materialersparnis, im Vergleich mit den konventionellen Sperrschichtmaterialien, bei denen ein Anstieg der Schichtdicke des Grundkörpers immer eine Erhöhung der Schichtdicke der Sperrschicht erforderlich macht. Gleichzeitig erhöht die Verwendung der er- findungsgemäß eingesetzten Sperrschichtzusammensetzung die Schutzwirkung gegen Schadstoffpermeation, so dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kunststoff roh rs ein extrem widerstandsfähiges System gegen Schadstoffpermeation und mechanische Beschädigung bietet. Gleichzeitig bleibt das Rohr dabei hinreichend flexibel und wickelbar, so dass eine einfache Verarbeitbarkeit in der Endan- wendung sichergestellt ist.According to the invention, it has been shown that the composition used in the barrier layer is surprisingly able to overcome the problems of the prior art described at the outset. The use of the defi- nier barrier layer composition results on the one hand a very wear-resistant barrier layer. The addition of very small amounts of layered silicates increases the scratch resistance, particularly in the case of the polyamides, so that, regardless of the layer thickness of the base body layer, the thickness of the barrier layer can be kept approximately constant for all tube diameters and thicknesses of the base body layer. This means enormous material savings, especially in the case of larger pipes, in comparison with conventional barrier layer materials, in which an increase in the layer thickness of the base body always necessitates an increase in the layer thickness of the barrier layer. At the same time, the use of the barrier layer composition according to the invention increases the protective action against pollutant permeation, so that the design of the plastic tube according to the invention offers an extremely resistant system against pollutant permeation and mechanical damage. At the same time, the tube remains sufficiently flexible and windable so that it is easy to process in the end application.
Somit kann das erfindungsgemäße Kunststoffrohr insbesondere im Bereich der Trinkwasserleitungen eingesetzt werden, da eine ausreichende Sicherung der Grundkörperschicht vor mechanischer Beschädigung und auch vor Schadstoffpermeation gegeben ist.Thus, the plastic pipe according to the invention can be used in particular in the area of drinking water pipes, since the basic body layer is adequately secured against mechanical damage and also against pollutant permeation.
Erfindungsgemäße Rohre können aber auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen eine Permeation von Stoffen aus dem erfindungsgemäßen Rohr in den umgebenden Boden verhindert werden soll, da die erfindungsgemäße Sperrschicht auch die Permeation aus dem Rohr heraus ausreichend behindert. Somit eignen sich die erfindungsgemäßen Kunststoffrohre auch für Kraftstoffleitungen oder Prozessleitungen, in denen Alkohol oder ähnlich organische Verbindungen bzw. Zwischenprodukte geleitet werden.Pipes according to the invention can, however, also be used in areas in which permeation of substances from the pipe according to the invention into the surrounding soil is to be prevented, since the barrier layer according to the invention also sufficiently impedes permeation from the pipe. The plastic pipes according to the invention are therefore also suitable for fuel lines or process lines in which alcohol or similar organic compounds or intermediate products are conducted.
Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Kunststoffrohr durch übliche Verbindungstechniken verarbeitbar, beispielsweise durch Abtragen der Schutzschicht und Verschweißung mittels Heizwendelschweißen. Verbinden von Kunststoffrohrenden auch ohne Abtragen der Schutzschicht durch Stumpfschweißen, durch Schiebehülsenverbindungen bzw. durch Polymer-Fittings. Je nach beabsichtigtem Verwendungszweck kann dabei durch die Auswahl der gegebenenfalls einzusetzenden optionalen Schichten (wie Kleberschichten) eine schwache Haftung oder eine starke Haftung der Sperrschicht zur Grundkörperschicht eingestellt werden. Soll beispielsweise das erfindungsgemäße Trinkwasserrohr durch Schweißverbindung verbunden werden, so kann durch eine geeignete Auswahl der Kleberschicht eine schwache Haftung der Sperrschicht zur Grundkörperschicht eingestellt werden, was die Vorbereitung zum Schweißvorgang erleichtert. Bei einer grabenlosen Verlegung steht insbesondere eine gute Haftung der Sperrschicht im Vordergrund, da eine erhöhte Sicherheit erforderlich ist, so dass in diesem Fall eine gute Haftung zwischen Sperrschicht und Grundkörperschicht erwünscht ist.At the same time, the plastic pipe according to the invention can be processed by conventional joining techniques, for example by removing the protective layer and welding by means of helical welding. Connecting plastic pipe ends without removing the protective layer by butt welding, by sliding sleeve connections or by polymer fittings. Depending on the intended use, the selection of the optional ones that may be used Layers (such as adhesive layers) have poor adhesion or strong adhesion of the barrier layer to the base body layer. If, for example, the drinking water pipe according to the invention is to be connected by a welded joint, a weak adhesion of the barrier layer to the base body layer can be set by a suitable selection of the adhesive layer, which simplifies the preparation for the welding process. In the case of trenchless laying, good adhesion of the barrier layer is in the foreground, since increased security is required, so that good adhesion between the barrier layer and the base body layer is desirable in this case.
Neben der Haftvermittlung können die optional vorzusehenden Kleberschichten aber auch weitere Funktionen übernehmen. Die Kleberschicht kann zum Beispiel pigmentiert werden, was die Lichtdurchlässigkeit des Kunststoffrohrs weiter verringert, so dass ein mögliches Algenwachstum in nicht lichtgeschützt verlegten Trinkwasserlei- tungen verhindert werden kann.In addition to providing adhesion, the optional adhesive layers can also perform other functions. For example, the adhesive layer can be pigmented, which further reduces the translucency of the plastic pipe, so that possible algae growth in drinking water pipes which are not protected from light can be prevented.
Die dazu üblicherweise eingesetzten Pigmente und Farbstoffe sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Kunststoffrohre bekannt. Gleichzeitig kann diese Kleberschicht auch eine Basis für Signierungen bieten, da eine ent-sprechende Anbringung von Signierungen insbesondere auf Polyethylengrundkörperschichten nur sehr schwer möglich ist. Die oben genannte Pigmentierung kann darüber hinaus auch einen zusätzlichen UV-Schutz für die Grundkörperschicht zur Verfügung stellen. Die Kunststoffrohre der vorliegenden Erfindung bieten darüber hinaus den Vorteil, dass sie durch konventionelle Coextrusionsverfahren bzw. durch Ummantelungs- extrusion hergestellt werden können. Da die wesentlichen Bestandteile der jeweiligen Schichten des erfindungsgemäßen Kunststoffrohrs thermoplastisch verarbeitbar sind, kann auf konventionelles Extrusionsequipment zurückgegriffen werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das extrudierte Basisrohr (Grundkörperschicht) unmittelbar nach der Extrusion in der Strecke mit der Sperrschicht ummantelt wird, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Aufbringung der weiteren optionalen Schichten, wie Kleberschichten, konventionelle Sperrschichten und/oder Abdeckungsschichten.The pigments and dyes usually used for this purpose are known to the person skilled in the art in the field of plastic pipes. At the same time, this adhesive layer can also provide a basis for signatures, since it is very difficult to apply the corresponding signatures, particularly on polyethylene base layers. The pigmentation mentioned above can also provide additional UV protection for the base body layer. The plastic tubes of the present invention also offer the advantage that they can be produced by conventional coextrusion processes or by jacket extrusion. Since the essential components of the respective layers of the plastic pipe according to the invention can be processed thermoplastically, conventional extrusion equipment can be used. It has proven to be advantageous if the extruded base pipe (base body layer) is covered with the barrier layer in the route immediately after the extrusion, if appropriate with simultaneous application of the further optional layers, such as adhesive layers, conventional barrier layers and / or covering layers.
Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus die Verwendung einer Zusammensetzung, umfassend ein thermoplastisch verarbeitbares Polymer und ein Schichtsili- kat zur Erzeugung einer Diffusionsschutzschicht bzw. Verschleißschutzschicht zur Verfügung. Die oben im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Kunststoffrohr angegebenen bevorzugten Ausführungsformen gelten auch im Hinblick auf die erfindungsgemäße Verwendung.The present invention also provides the use of a composition comprising a thermoplastic polymer and a layered silicate for producing a diffusion protection layer or wear protection layer Available. The preferred embodiments specified above in connection with the plastic pipe according to the invention also apply with regard to the use according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele illustriert.The present invention is further illustrated by the following examples.
Herstellungsverfahren:Production method:
Die folgenden detailliert aufgelisteten Kunststoffrohre wurden hergestellt durch Extrusion von Polyethylenmaterialien, um ein Basisrohr (Grundkörperschicht) zu ergeben. Es wurden dann die im folgenden aufgelisteten zusätzlichen Schichten aufgebracht.The following detailed plastic pipes were made by extrusion of polyethylene materials to give a base pipe (body layer). The additional layers listed below were then applied.
Beispiel 1example 1
Basisrohr aus PE100 (Hostalen CRP 100 blue), Abmessung (Durchmesser x Wanddicke (in mm)) 110x10; Kleberschicht Orevac 18303 S, Schichtdicke 0,06mm; Sperr- Schicht PA6 - Nanocomposite (Durethan KU2-2601), Schichtdicke 0,5mmBase pipe made of PE100 (Hostalen CRP 100 blue), dimensions (diameter x wall thickness (in mm)) 110x10; Adhesive layer Orevac 18303 S, layer thickness 0.06mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite (Durethan KU2-2601), layer thickness 0.5mm
Beispiel 2Example 2
Basisrohr PE100 (Finathene XS10H (blau)), Abmessung 400x23,7; Kleberschicht Orevac 18303 S, Schichtdicke 0,06mm; Sperrschicht PA6 - Nanocomposite, Schichtdicke 0,5mmBase pipe PE100 (Finathene XS10H (blue)), dimensions 400x23.7; Adhesive layer Orevac 18303 S, layer thickness 0.06mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite, layer thickness 0.5mm
Beispiel 3 Basisrohr PE-Xa, Abmessung 32x2,9; Kleberschicht Orevac 18303S, Schichtdicke 0,06mm; konventionelle Sperrschicht EVOH (EVAL FP101 B), Schichtdicke 0,1 mm; Sperrschicht PA6 - Nanocomposite, Schichtdicke 0,5mmExample 3 base pipe PE-Xa, dimensions 32x2.9; Adhesive layer Orevac 18303S, layer thickness 0.06mm; conventional barrier layer EVOH (EVAL FP101 B), layer thickness 0.1 mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite, layer thickness 0.5mm
Beispiel 4Example 4
Basisrohr PE100 (ELTEX TUB 124 (blau)), Abmessung 32x2,9; Kleberschicht Orevac 18303S, Schichtdicke 0,06mm; konventionelle Sperrschicht LCP-Verbundfolie (Vectran Cast Film, Ticona), Schichtdicke 0,09mm; Kleberschicht Orevac 18303S, Schichtdicke 0,06mm; Sperrschicht PA6 - Nanocomposite, Schichtdicke 0,5mmBase pipe PE100 (ELTEX TUB 124 (blue)), dimensions 32x2.9; Adhesive layer Orevac 18303S, layer thickness 0.06mm; conventional barrier layer LCP composite film (Vectran Cast Film, Ticona), layer thickness 0.09mm; Adhesive layer Orevac 18303S, layer thickness 0.06mm; Barrier layer PA6 - nanocomposite, layer thickness 0.5mm
Die oben geschilderten Beispiele eigenen sich für die Trinkwasserversorgung, da eine ausreichende Diffusionssperre gegen Geruchs- und Geschmacksstoffe für die Verlegung in kontaminierten Böden vorhanden ist. Die Diffusionssperre (PA6 - Nanocomposite) bietet auf Grund ihrer außerordentlichen mechanischen Festigkeit auch eine ausreichende Verschleißsicherheit auf der Außenseite für die grabenlose Verlegung.The examples described above are suitable for drinking water supply, since there is a sufficient diffusion barrier against odors and flavors for laying in contaminated soils. Due to its extraordinary mechanical strength, the diffusion barrier (PA6 - nanocomposite) also offers sufficient wear resistance on the outside for trenchless installation.
- Patentansprüche - - claims -

Claims

Patentansprüche claims
1. Formkörper umfassend mindestens eine Grundkörperschicht und mindestens eine Sperrschicht, wobei die mindestens eine Sperrschicht mindestens ein Schichtsilikat und mindestens einen thermoplastischen Kunststoff umfasst.1. Shaped body comprising at least one base body layer and at least one barrier layer, the at least one barrier layer comprising at least one layered silicate and at least one thermoplastic.
2. Formkörper nach Anspruch 1 , wobei der Formkörper als Rohr ausgestaltet ist.2. Shaped body according to claim 1, wherein the shaped body is designed as a tube.
3. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schichtsilikat ein organophiles Schichtsilikat ist.3. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the layered silicate is an organophilic layered silicate.
4. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Kunststoff für die Sperrschicht ausgewählt ist unter Polyamiden, PoIy- estern, Polyolefinen, PAN-Copolymere, PPS, und EVOH.4. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the thermoplastic for the barrier layer is selected from polyamides, polyesters, polyolefins, PAN copolymers, PPS, and EVOH.
5. Formkörper nach Anspruch 4, wobei der thermoplastische Kunststoff ein Polyamid ist.5. Shaped body according to claim 4, wherein the thermoplastic is a polyamide.
6. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend mindestens eine Kleberschicht.6. Shaped body according to one of the preceding claims, further comprising at least one adhesive layer.
7. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend mindestens eine konventionelle Sperrschicht.7. Shaped body according to one of the preceding claims, further comprising at least one conventional barrier layer.
8. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Grundkör- perschicht ein thermoplastisches Polyolefin umfasst.8. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the base body layer comprises a thermoplastic polyolefin.
9. Formkörper nach Anspruch 8, wobei das thermoplastische Polyolefin ausgewählt ist unter Polyethylen und Polypropylen. 9. Shaped body according to claim 8, wherein the thermoplastic polyolefin is selected from polyethylene and polypropylene.
10. Formkörper nach einem vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Sperrschicht eine Zusammensetzung umfasst, enthaltend mindestens ein Polyamid und mindestens ein organophiles Schichtsilikat.10. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the at least one barrier layer comprises a composition comprising at least one polyamide and at least one organophilic layered silicate.
11. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Schichtsilikat in der Sperrschicht in einer Menge von 1 bis 50 Gew.% enthalten ist.11. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the at least one layered silicate is contained in the barrier layer in an amount of 1 to 50 wt.%.
12. Formkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Sperrschicht eine Schichtdicke von 0,05 bis 3 mm aufweist.12. Shaped body according to one of the preceding claims, wherein the at least one barrier layer has a layer thickness of 0.05 to 3 mm.
13. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Extrusion der mindestens einen Grundkörper- schicht und anschließende Aufbringung der mindestens einen Sperrschicht.13. A method for producing a shaped body according to one of the preceding claims, comprising the extrusion of the at least one base body layer and subsequent application of the at least one barrier layer.
14. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Coextrusion der mindestens einen Grundkörperschicht und der mindestens einen Sperrschicht.14. A method for producing a shaped body according to one of the preceding claims, comprising the coextrusion of the at least one base body layer and the at least one barrier layer.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die mindestens eine Grundkörperschicht als Rohr ausgeformt ist und die mindestens eine Sperrschicht auf die Außenoberfläche und/oder die Innenoberfläche des Rohrs aufgebracht wird.15. The method according to claim 13 or 14, wherein the at least one base body layer is formed as a tube and the at least one barrier layer is applied to the outer surface and / or the inner surface of the tube.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis15, wobei die mindestens eine Grundkörperschicht als Rohr ausgeformt ist und die mindestens eine Sperrschicht in die Wandung des Rohrs eingebracht wird.16. The method according to any one of claims 13 to 15, wherein the at least one base body layer is shaped as a tube and the at least one barrier layer is introduced into the wall of the tube.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, weiter umfassend die Aufbringung einer Kleberschicht zwischen der Grundkörperschicht und der Sperrschicht. 17. The method according to any one of claims 13 to 16, further comprising the application of an adhesive layer between the base body layer and the barrier layer.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 17, weiter umfassend die Aufbringung einer konventionellen Sperrschicht zwischen der Kleberschicht und der Sperrschicht.18. The method according to any one of the preceding claims 13 to 17, further comprising the application of a conventional barrier layer between the adhesive layer and the barrier layer.
19. Verwendung einer Zusammensetzung, umfassend mindestens einen thermoplastischen Kunststoff und mindestens ein Schichtsilikat zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und der Diffusionssperrwirkung eines Kunststoffrohres.19. Use of a composition comprising at least one thermoplastic and at least one layered silicate to increase the wear resistance and the diffusion barrier effect of a plastic tube.
20. Verwendung nach Anspruch 19, wobei das mindestens eine Schichtsilikat ein organophiles Schichtsilikat ist.20. Use according to claim 19, wherein the at least one layered silicate is an organophilic layered silicate.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei das Schichtsilikat in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 50 Gew.% vorliegt.21. Use according to one of claims 19 or 20, wherein the layered silicate is present in the composition in an amount of 1 to 50% by weight.
22. Verwendung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Rohr für Trinkwasserleitungen, Gasleitungen, Abwasserleitungen, Fernwärmeleitungen sowie Industrieleitungen.22. Use of a shaped body according to one of claims 1 to 12 as a pipe for drinking water pipes, gas pipes, sewage pipes, district heating pipes and industrial pipes.
Rehau, den 06.06.03 dr.schi-zdd Rehau, 06.06.03 dr.schi-zdd
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