DE2050188A1

DE2050188A1 - Verfahren zum Verbinden von Kunst stoffrohren

Info

Publication number: DE2050188A1
Application number: DE19702050188
Authority: DE
Inventors: Michael F Long Island City N Y Nest Powelson Douglas van Parsippany N J Byrne, (V St A )
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1969-10-21
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1971-05-27
Also published as: GB1276215A; CA947334A

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath Dr. Dieter Weber

PATENTANWÄLTE

Telegrammadresse: WltLPATENT Postscheck: Frankfurt/Main 67 63 Bank: Dresdner Bank AG., Wiesbaden

Konto Nr. 276 807

D - 62 WIESBADEN , Postfach 1327

V/gs

Gustav-Freytas-Straße Telefon (0 6121) 371720

Eile 7100-547+701

Allied Chemical Corporation

P. 0. Box 1O57R Morristown, Mew Jersey, U.S.A.

Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren

Priorität: vom 21. Oktober 1969 in USA,

Serial-Number 868 139 und

vom

2. Oktober 1970 in USA, Serial-Fumber

Die vorliegende Erfindung betrifft Kunststoffröhre und Verfahren zu deren Verbindung.

Thermoplastische Materialien, insbesondere hochmolekulares Polyäthylai, haben bekanntlich verbreitete Verwendung bei der Herstellung von Rohren. Es ist allgemein anerkannt, daß aus thermoplastischen) Material hergestellte Rohre gegenüber herkömmlichen Kupfer-, Stahl- oder Eiaairohren zahlreiche Vorteile

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dadurch aufweisen, daß das Formteil leicht, korrosionsbestän- · dig und wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Verbindung thermoplastischer Rohrabschnitte wurde durch herkömmliche mechanische Mittel, z. B. Gewinde und Flanschverbindungen erreicht; durch chemische Mittel, wie z. B. Lösur^mittelschweißen; und thermisch, beispielsweise durch Wärmeschweisson. In zahlreichen Anwendungsfällen sind die mechanischen Ver- ■ bindungen jedoch nicht akzeptabel, da sie nicht fließmitteldicht sind und da sich die Anordnung mit der Zeit verbraucht, teuer und raumaufwendig ist,.Das Lösungsmittelschweißen erfordert einen gewissen Sorgfaltsgrad, wenn man das Lösungsmittel auf der Oberfläche der zu verbindenden Gegenstände anwendet. Weiterhin sind einige thermoplastische Materialien gegenüber herkömmlichen^für das Lösungsmittelschweißen verwendeten Lösungsmittel inert, und die Rohrabschnitte müssen deshalb zunächst durch mechanische Mittel oder durch Thermoschweißen verbunden werden.

Ein zum Thermoschweißen von Kunststoffrohrabschnitben verwendetes Verfahren, insbesondere von Polyäthylenrohrabschnitten, schließt die Verwendung von geschweißten oder durchgeschmoleenen Verbundstücken ein. Bei der Verwendung herkömmlicher_:Vorbundstücke werden Polyäthylenrohrabschnitte dadurch verbunden, daß man die Rohrenden in ein*Verbundstück mit aufgeweiteten ■ oder nach außen erweiterten Enden einbringt, Gomi. werden die herkömmlichen Verbundstücke als Büchsen- oder Hülsonkupplungen

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oder-verbundstücke bezeichnet, und der Innendurchmesser der Enden der Verbundstücke ist im wesentlichen identisch m-it den Außenmaßen des Rohrs.

Einer der bei der Verwendung derartiger Verbundstüclce auftretenden Nachteile besteht darin, daß diese zur Eißbildung an der Verbindung neigen, wenn sie Biege- oder Zerreißbeanspruchungen, beispielsweise wiederholten Vibrationen, Biegungen oder kräftigen Druck- oder Temperaturveränderungen ausgesetzt werden. Somit ist es gemäß dem Verfahren nach der Lehre des Standes der Technik unmöglich gewesen, ein Polyäthylenrohr in zufriedenstellender Weise, d. h. so zu verbinden, daß die Festigkeit des verbundenen Abschnittes die Bindungsfestigice it des Rohres selbst erreicht.

Ein verbessertes Verfahren zum Verbinden von Polyäthylenrohren, bei denen die verbundenen Abschnitte einem beanspruchenden Heißen oder Verbruch nicht ausgesetzt werden , wurde deshalb, lange Zeit in lachkreisen .gesucht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbindung hochmoleku"teer Polyäthylenrohrabschnitte zu schaffen, wobei die Verbindung zumindest ebenso fest im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit gegen beanspruchenden Verbruch ist wie das Rohr selbst und wobei innere Verbundstücke geschaffen werden, die mit Polyäthylenrohrabschnitten verschmelzbar sind, die eine feste Verbindungsanordnung bilden. Weitere Vprteile ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung

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der Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß hochmolekulare Polyäthylenrohrabschnitte miteinander vermittels gewisser Polyölefinverbundstüoke verbunden werden können, mit einem ringförmigen Einsetzteil, das einen Außendurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des zu verbindenden Rohrabschnittes ist,und mit einem Schulterteil, das einen größeren Durchmesser hat. Eine feste Verbundanordnung

P der Enden der auf die Verbundstücke durchgeschmolz^nen Rohrabschnitte kann durch Erwärmen der Rohrenden erreicht werden, bis der gesamte Querschnitt weich geworden ist, durch Erhitzen der Außenseite des Einsetzteiles des Verbundstückes,um nur die äußere Oberfläche weichzumachen, durch Einsetzen des Verbundstückes in das Rohrende, so daß die Kante des Rohres im wesentlichen an die Schulter des Einsetzteiles anstößt und durch Kröpfen des Rohrendes, um einen guten Kontakt der Innenwand des Rohres und der äußeren Oberfläche des VerbundStückes si-

^ cherzustellen und eine Bindung dazwischen zu bewirken,,

Für, eine zusätzliche Festigkeit kann die Verbindung mit einer außen angeordneten Hülse zusammengebaut werden„

Die Erfindung ergibt sich noch klarer aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, die' geeignete Verbundstücke und die Formation odP?den Zusammenbau einer • Verbindung zwischen die Verbundstücke gemäß der Erfindung ver-

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wendenden Rohrabschnitten zeigen. Es stellen dar: I¹Ig. 1 den Axialschnitt eines geraden Verbundstückes,

Hg'. 2 den AxiaHaohnifct durch Teile einer Verbindung vor ihrem Zusammenbau,

Pig. 3 den Axialsohnitt durch eine verschmolzene Verbindung nach ihrem Zusammenbau und

Pig. 4 die . verschmolzene Verbindung, die mit einer äußeren Hülse zusammengebaut ist.

Pig. 1 zeigt ein Verbundstück, das zu einer geradlinigen Verbindung führt. De·-· Außendurchmesser des Schulterteiles 11 muß größer sein als der Außendurchmesser des Einsatzteiles 12,

Pig. 2 zeigt das Verbundstück der Pig. 1, wie es innerhalb des Endes eines Rohres 13 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Einsatz-teils 12 muß im wesentlichen gleich d«m der Innenwände des Rohres 14 sein. Mit "im wesentlichen gleich" ist gemeint, daß das Einsatzteil der Kupplung gleich . sein sollte wie die Öffnung des Rohres, um eine dichte Passung sicherzustellen. Der Durchmesser kann jedoch bis zu 1,27 mm (0,05 inch) größer oder kleiner als die Rohröffnung sein. Das Ende des Rohres 15 weiit vorzugsweise eine kegölige Kante auf, um das Einsetzen des Einsatzteiles 12 zn ermöglichen. Der exakte Durch-

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messer der Schulter 11 ist nicht kritisch mit der Ausnahme, daß er größer sein muß als der Durchmesser, des Einsatzes 12, um ein Anstoßen oder einen Anschig für die Kante des Rohres 15 vorzusehen. Vorzugsweise erstreckt sich der Durchmesser der Sohulter 11 zumindest um die Hälfte des Abstandes zwischen den inneren Wänden des Rohres 14 und der äußeren Wand 13 und ist in besonders bevorzugter Weise gleich dem Außendurchmesser des Rohres.

^ !"ig. 3 zeigt die verschmolzene Verbindungsanordnung \ wofeei die Karten des Rohres 15 gegen die Schulter 11 anstoßen und das Einsatzteil des Verbundßtückes mit der Rohrinnenwand verschmolzen ist.

Die in Flg. 3 gezeigte Verbindungsanordnung kann beliebig mit einer außen angeordneten Hülse in der durch Fig. 4 gezeigten Weise zusammengebaut werden. Die Hülse 16 kann ein einzelnes Element sein, das ein rohrförmiges Glied aufweist.mit einer Innenkonfiguration, die so geformt ist, daß sie an die äuße_T ren Wände der Rohranordnung greift, wie in Fig. 4 gezeigt, oder kann geschlitzt sein, wobei jede Hälfte der Hülse die Rohrverbindungsanordnung umschließt und auf beiden Seiten bedeckt .Wenn die Hülse 16 ein einzelnes rohrförmiges Glied ist, muß sie über das Rohr vor dem Verbinden und dem Verschweißen des itohres an das innen angeordnete Verbundstück aufgepaßt worden. NachDurchführung der Verbindung wird die äußere Hülse. über den Vorbindungsb-oreich geschoben und an dem Rohr befestigt,

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Wenn die Halterungshülse geschlitzt ist,kann sie an dem Rohr angeordnet und befestigt werden, nachdem das Rohr verbunden und dur eingeschmolzen ist. Vorzugsweise sollte die Hülse verjüngte Enden haben, um die Kontrolle des Krischens des Rohres sicherzustellen und somit eine Stelle hoher Beanspruch—ung zu eliminieren. Die Hülse 16 kann an der Verbindungsrohranordnung mechanisch befestigt werden, z. B. durch Bänder oder Sperrglieder oder kann durch ein nicht dargestelltes Verbindungsverfahren befestigt werden.

Obwohl die Fig. 1 bis 4 eine Ausführungsform der Erfindung darstellen, die sich auf Verbindungsrohrabschnitte derselben Grösse bezieht, können Rohrabschnitte mit unterschiedlichen Größen ähnlich durch geeignete Veränderungen der Form des Verbundstückes verbunden werden. Die relative Länge der Einsatz- und Schulterteile des Verbundstückes isijnicht kritisch. Allgemein sollte das Einsatzteil des VerbundStückes .ebenso lang wie der Innendurchmesser des Rohres sein, und das Schulterteil sollte zumindest halb so lang wie das Einsatzteil sein. Ferner ist die Verbindungsanordung gemäß der Erfindung nicht auf eine * solche beschränkt, die durch ein gerades Verbundstück gebildet wird, und das Verbundstück der Fig. 1 kann Formen ^Le z.B. einem "T", "Y", einem "l-^ogen'¹, "!-Sattel" oder deren reduzierten Gegenstücken entsprechen, wobei zumindest ein Ende in geeigneter Weise in das Ende eines Rohrabschnittes eingeführt werden kann, wie oben dargelegt und in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist. Das Verbundstück kann an beiden Enden offen ode.r

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abgeschlossen sein, um ein Ende des Rohres vorzusehen.

Vor dem Verbinden der Rohrabschnitte miteinander sind die Rohrenden vorzugsweise abgeschrägt oder abgekantet. Hierdurch kann das Verbundstück leichter in das Rohr eingebracht werden.

Um die Rohrabschnitte zu verbinden, wird das Rohrende auf etwa 243 bis 273⁰C (470 bis 53O⁰I) erwäinfc, bis es weich wird, nicht aber schmilzt. Die äußere Wand nur des Einsatzteiles des Verfe bundstückes wird auch auf ähnliche Temperatur erhitzt. Da₁S Sinsetzteil des VerbundStückes wird dann in&as Rohr eingegeben, bis die Kante des Rohres im wesentlichen an dem Schulterteil des Verbundstückes anliegt, und ein Kröpfmittel wird sofort befestigt, um einen guten Kontakt zwischen der inneren Wand des Rohres und der äußeren Wand des Einsatzteils des Verbundstückes sicherzustellen, bis die Verbindung bei der Zwischenfläche stattgefunden hat.

Das Rohr und das Verbundstück können in irgendeiner herkömm- W liehen Weise erwärmt werden,, Eine besonders wirksame Wärmezufuhreinrichtung ist ein kommerziell erhältliches elektrisches oder gasbeheiztes Werkzeug mit zwei Oberflächen; eine weibliche Fläche zum Heizen der äußeren Wand des Einsatzteiles des Verbundstückes und eine männliche Fläche zur Erwärmung des Rohrendes. Die zu den jeweiligen Teilen zugeführte Wärmemenge ist der Betrag der notwendig ist, um das Weichmachen des Mate'riales zu bewirken, ohne beachtlich die strukturelle Gesamtheit zu+ verändern. Es ist besonders bedeutend, daß nur die äußere Wand

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des passenden Einsetzteiles weichgemacht wird, da sonst die Verbindung zusammenfallen oder während der Kröpfstufe schrumpfen kann. Somit wird das Rohrende, das über seinen Querschnitt weichzumachen ist, längere Zeit geheizt, als das passende Einsatzteil, das nicht so }.ange geheizt wird.

In dem Falle, wqfeine äußere Hülse verwendet wird, wird diese dann über die Verbindungsanordnung geschoben, wobei sie durch Warmeverbindung oder mechanisch, wie dem Durchsohnittsfachmann bekannt, an Ort und Stelle befestigt wird. {

Aus den Zeichnungen und der obigen Beschreibung erkennt man, daß beim Bilden der Verbindungsrohranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung leine absichtliche Deformation der Rohrenden oder der Verbundstücke vorhanden ist. Somit sind die berührenden Oberflächen glatt und ohne Riffelungen oder Wellungen, die gewöhnlich benutzt werden, um den Reibungseingriff zwischen gegenüberliegenden Oberflächen zu vergrößern, und es gibt keine beachtliche Expansion oder Kontraktion und auch keine Erweiterung der Rohrenden oder Verbundstücke. Das he'ißt jedoch nicht, daß es nicht einige kleinere Kerben im Rohr und Verbundstück gibt, wenn das Verbundstück während der Wärmeverbindung gekröpft wird.

Die vorliegende Erfindung ist nützlich für die Verbindung von Rohren aus hochmolekularem Polyäthylen, insbesondere hoohdichtem Polyäthylen der Art, wie in den US-Patenten 3 219 728 und

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3 050 514 beschrieben oder in den US-Patenten2 825 721 und 2 951 816 mit Beispielen belegt ist. Im besonderen ist das Rohrmaterial von einem Polyäthylen abgeleitet, das eine Dichte von etwa 0,937 bis 0,965 und ein Molekulargewicht zwischen etwa 400.000 bis 1.500,000, vorzugsweise 400.000 bis 1.000.000 hat. Das für das Rohr verwendete Polyäthylen kann ein Homopolymer des Äthylens sein oder kann bis zu etwa 3 Gew.-# eines anderen a-01efins aufweisen, das damit mischpolymerisiert ist, wie z.B. Buten oder

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Es wurde gefunden, daß das in beser Weise gemäß der Erfindung für Rohre aus hochmolekularem Polyäthylen geeignete Material ein Pfropfpolymer von Äthylen mit einem Gehalt an Butylkautschuk und einer bifunktioneIlen phenolischen Verbindung als Vernetzungsmittel ist. Diese Polymere 'werden dadurch gebildet, daß man ein Polymer von Äthylen mit einem Molekulargewicht von mindestens 8.000, vorzugsweise über 20.000 und einer Dichte von 0,940 bis 0,950, vorzugsweise 0,945 bis 0,950, mit etwa 5,0 bis etwa 15,0 Gew.-^, bezogen auf das Polyäthylen, einas Butylkautschukelastomers und etwa 0,30 bis etwa 2,5 Gew.-,'·', bezogen auf das Polyäthylen, eines bifunktioneIlen Phenolharzes zusammen erhitzt.

Der für die Verwendung bei der Herstellung des Pfropfmischpolymers geeignete Butylkautschuk ist ein derartiges Mischpolymer von Isobutylen und eines bldkfins, daß das Mischpolymer etwa 0,75 bis 3$ ungesättigte"Bindungen enthält, durch den Gehalt der Diolefineinheiten in der Polymerkette, die eine

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Doppe!bindung enthalten. Geeignete Diolefine haben etwa 4 bis 8 Kohlenstoffatome und sind z. B. Isopren, Butadien, Piperylen, 2,3-Dimethyl-1,3-butadien, 3-Methyl-1,3-pentadien, 2-Methyl-1,3-pentadien, 1,3-Hexadien-und 2,4-Hexadien. Isopren ist das bevorzugte Diolefin. Die Butylkautschuke enthalten im allgemeinen bis zu 15 Gew.-^ des Mischpolymers des Diolefins, vorzugsweise zwischen 1^ und 8 Gew.-^.

Die bei der Krfindung verwendeten bifunktionellen Phenolverbindungen können im wesentlichen entweder monomere bifunktionelle λ Phenole oder polymere bifunktionelle Phenole sein, wobei sie jedenfalls ihre funktionellen Gruppen in den Orthopositionen haben, und die Paraposition mit einem im wesentlichen inerten Subetitu*-em1m substituiert ist, z. B. einem Alkyl, Allrylaryl— oder Arylalkylrest von bis zu etwa 16 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 4 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die bevorzugteren Phenolvnrbindunger« sind die polj^meren oder sogenannten kondensierten bifunktionellen Phendsrarbindungen. Die funlctionellen Gruppen in der Orthosteilung der geeigneten Phenole werden gewöhnlich von einem Hydroxyl- oder Halogensubstituenten gebildet, wobei " letzterer vorzugsweise Chlor oder Brom ist.

Bevorzugte ronomere bifunktionelle Phenole sind beispielsweise die Ph/vnoldialkohole und Halogenderivate davon, wobei die Phenoldialkohole bekannt sind und in typischer Weise durch die !Reaktion des parasubstituierten Phenols mit einem Überschuß an Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd, in Gegenwart von Alka-li,

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bereitet werden. Die Herstellung solcher DiaIkohole ist in den US-Patentschriften. 1 996 069 und 2 564 192 beschrieben. Die Phenoldia Ikohole unterscheiden sich von den Phenolen, die keine Orthogruppen, wie z.B. Methylolgruppen, aufweisen, wobei diejenigen, die derartige Gruppen nicht aufweisen, in typischer Weise in saurem Medium mit kleineren Aldehydmengen ,-hergestellt werden. Die geeigneten PhenoldiaIkohole sind auch von denjenigen unterschieden, die nicht einen inerten Substituenten in der Paraposition aufweisen und die in allen drei Positionen unter Bildung unlöslicher, nioht schmelzbarer warmhärtbarer Harze reagieren. Die parasubstituierten Phenoldialkohole, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen deshalb nur zwei reaktionsfreudige Gruppen auf und unterliegen nur linearer Kondensation. Beispiele geeigneter monomerer PhenoldiaIkohole sind^s 2,6-Dimethylol^4-tert-butylphenol, 2, ö-Dimethylol^-octylphenol, 2, e-Dimethylol^^phenylphe-ν nol, 2,6-Diraethylol-4-benzy!phenol, 2,6-Dimeth.yloM-(α,α-dime thylbenzyl)-phenol, 2,6-Dimethyl-4-dodecylphenol und 2,6-Dimethylol-4-eyclohexylphenol. .

Die polymeren bifunktionellen Phenole, die am meisten in der Vti»wendung bei der Erfindung bevorzugt sind, können als Kondensationspolymere der Phenoldia Ikohole angesehen werden. Die Bereitung der polymeren bifunktionellen Phenole aus parasubstituierten Phenolen und Aldehyden ist z. B. beschrieben in The Carswell Yolume¹· mit dem !Titel "Phenoplasts"ι Interscience Publishers, New York, 1950, insbesondere auf den Stiten 17 bis

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'•22 m Die. halogensubstituierten bifunktioneIlen Phenole sind auoh besonders geeignet und können durch Ha'lbgeniesen der poly* meren Phenole vermittels herkömmlicher Verfahren bereitet werden. Die halogenierten Phenole, insbesondere?· die bromierten polymeren Phenole, sind im allgemeinen aufgrund ihrer hohen Eigenakt'ivität ohne die Verwendung eines Katalysators bevorzugt. Ein Beispiel einer besonders bevorzugten Verbindung ist bromiertes Hydroxymethylphenol mit der folgenden Strukturformel; · ■·'"'. \ {

-•"•^••Wv. u OH. Η' -"OHV-H.-: OH /v.H ·.-'',■-■;■·■■.■■· ··.

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Die obigen Monobromphenäsrerbindungen, die. mittels' herkömmlicher \ Verfahren bereitet werden, liegen typisoherweise im Gemisch mit kleineren Mengen des dibromierten Produkts und des Ausganiematerials Dihydroxymethylphenol vor. Die höhere Aktivität der halogenierten Phenole glaubt man der Freigabe des sauren Halogenwasserstoffes während der PfropfreakiLon' zusohrdben zu können. Dias wird gestützt duroh die Tatsache, daß etwas langsamer reagierende Hydroxymethylphenole söhneHer in einem sauren Beaktionssystem pfropfen. Somit 1st es offensiohtlioh, daß ein saurer.Katalysator eihsohließlloh saurer Salze als Beschleuniger zugegeben werden kann, wenn es erwünscht ist, wenn man·Dibydroüyalkylphenole verwendet. Beispiele soloher berkb*mi.ioher saurer Katalysatoren sind p-Toluolsulfonsäure,

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Zinn-II-chlorid und Zinkchlorid.

Die Pfropfmischpolymere, die gemäß der Erfindung für nützlich gefunden wurden, werden durch Erhitzen einer gründlichen Mischung des Äthylenpolymers, Elas-tomers und "bifunktionellen phenolisohen Pfropfträgers hei erhöhten Temperaturen hrgestellt, die ausreichen, um die Pfropfreaktion zu bewirken. Das Mischen und die Beaktion der Verbindungen können in einer herkömmlichen Anlage ausgeführt werden, die eine mit 2 Walzen ausgestattete Kautsohukmühle, einen Banbury-Mischer oder Extruder aufweist. Das Äthylenpolymer und Elastomer können mit oder ohne das Phenolmaterial vorgemengt werden. In allen Verfahren ist das innige und gründliche Mischen der das phenolische Material aufweisenden Komponenten wichtig, um optimale Ergehnisse zu erhalten. Die Pfropfreaktion seihst wird im allgemeinen durch Erhitzen der vermischten Verbindungen bewirkt, erwtinschtenfalls während des Aufrechterhaltens des Misohens, bis zu einer Temperatur von etwa 121⁰C bis 218⁰O (25O⁰F bia 425°F), Eine Temperatur von zumindest 121⁰O (25O⁰F) ist gewöhnlich das Minimum, das für das Bewirkender Pfropfreaktion erforderlich ist, itea ,weitgehend von dem speziellen verwendeten phenolisohen Material abhängt. Temperaturen im wesentlichen über etw« i18°Ö (425⁰F) sollten vermieden werden, da sie dazu neigen, unerwünscht· Nebenreaktionen zu bewirken, einschließlich einer Tendons des phenolisohen Materials, mit sich selbst zu polymerisieren oder su kondensieren, so da@ diese Komponente nioht für die Pfropfreaktion sur Verfügung steht. Bevorzugte Temperature η liegen im /

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Bereich vom etwa 17T°Ö bis 191°C (30O⁰P bis 375⁰P). Die Zeit . für das Pfropfen kann, im weiten Bereich variieren, je nach dem · Gehalt an Butylkautschuk, der gepfropft werden soll, und dem vorhandenen phenolischen Material, ebenso der verwendeten Temperatur, Ein beachtliches Pfropfen kann in weniger als 1 Minute bei höheren Temperaturen und höheren Gehalten an Butylkautschuk und pfenolischem Material bewirkt werden. Längere Zeiten als etwa 3D Minuten können zwar aufgewendet werden, sehen aber gewöhnlich keinen weiteren Vorteil oder Pfropfen vor, und diese sind somit aus praktischen Gründen unnötig. Bei den bevorzugteren Ausführimgsformen wird die Mischung zwischen etwa 5 Minuten und 20 Minuten auf der Pfropftemperatur gehalten. Zusätze, wie z. B. herkömmliche Füllstoffe, Stabilisatoren, Pigmente und dergleichen, können zu den Pfropfmischpolymeren entweder vor, währemi. oder nach der Pfropfreaktion zugegeben werden. Ein s&ches Yerfahren erzeugt Pfropfmischpolymere mit ersichtlich tieferen Schmelzindices, sie haben aber ein niedrigeres Verdrehungsraoraent, wie in einem geeichten Plastographen gemessen wurde« ,> |

Ein besonders "bevorzugtes Pfropfmischpolymer wurde folgendermaßen zusammengestellt: 87,5 Teile eines Polyäthylens mit einer Dichte von 0,940 und einem Schmelzindex von 0,16, 12,5 Teile eines Butylkautscbuks von Polyisobuten und Isopren mit 1,4$ ungesättigten Bindungen, 1,25 Teile bromiertes Phenolharz mit annähernd der Formel gemäß Formel 1, das als SP-1055 der Schenectaäy Gbemical Go. vertrieben wird, und 0,25 Teile Zink-

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dibutyldithiocarbamgt äß ein Oxidationsverzogerer werden einer Kautschukmühle bei 163 bis 177⁰O (325 bis 35O⁰P) etwa 6 Minuten lang zugegeben. Die Temperatur wrale auf 177 bis 2O5°C (350 bis 40O⁰P) gesteigert,und das Vermählen eine weitere Minuten festgesetzt. Das sich ergebende Pfropfpolymer wurde bei 229 bis 238°0 (44-0 bie 460⁰P) verformt, mn ein gerades Verbund*· stück, wie in Fig. 1 gezeigt, zu bilden,wobei das Einsatzteil so ausgebildet wurde, daß es in ein 19 mm (3/4 Zoll) Rohr paßt. Dieses Verbundstück wurde verwendet, um zwei äußerst hoohmole«* kulare Polyäthylen-19 ram (3/4 Zoll)«Rohrabschnitte wie folgt zu verbinden: (a) EinEnde des Rohrabschnittes (19 m (3/4 Zoll) SDR-11-*Rohr der Allied Chemical Corporation) wurde abgeschrägt bzw. abgekantet; (b) das abgeschrägte Ende des Rohres wurde über dem männliohen EndQ&es 'Erhitzungswerkzeuges mit einem männlichen Erhitzungselement und einem weiblichen Erhitzungselement angeordnet und bei 260⁰C + 54°C (!500⁰P + 3O⁰P) gehalten und 10 Sekunden lang erhitzt} zu dieser Zeit (e) wurde das Einsatzteil des Verbundstückes in das weibliche Ende des Erhitzungswerkgeü-* ges eingegeben, und das Erhitzen des Rohrendes und Verbund« Stückes dauer te 5 Sekunden? (et) das Rohr und Verbundetück wur~ den von dem Srhi-fezungiwerkstuok ssuoatmnen entfernt^ und das Einsetzteil des Verbundftückes, dis in das Rohrende bis zur Rohrkante gedrückt war, erreichte das Schulterteil des Verbundstückes; (e) eine Kröpfanordnvinf wurde unmittelbar an der verbundenen Anordnung angebracht und (f) nach 1 Minute entfernt. Das obige Verfahren wurde teeim anderen Rohrabschnitt wieder-

holt ρ Eine verschmolzene Anordnung war gebildet, die sehr- wi-

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derstandsfähig gegen Bisse bei Beanspruchung war. Nach der Prüfung gemäß dem ASTM-Test D 1598 brachen die Hohrwände vor . der Verbindung.

In ähnlicher Weise sollte die-äußere Hülse im Falle der Verwendung als Verstärkungsglied in der vorliegenden Erfindung von einem Material mit Festigkeitseigenschaften atgpMtet werden, die ausreichen, um das Erichen der Verbindung zu kontrollieren, insbesondere in solchen Fällen, wo das Bohr für die Förde-

rung von Material unter Druck verwendet wird, wie z. B. Leuoht- oder Heizgas oder Wasser. Somit sind zusätzlich zu den obengenannten thermoplastischen Materialien mit einem Spannungs- oder Zugmodul (tensile modulus) von mindestens 28.123 kg/cm (400.000 psi) (durch den ASTM-Test D-638 bestimmt) besonder-s dazu geeignet, die außen angeordnete Hülse zu bilden. Repräsentative Beispfele dieser Materialien sind Polyphenylenoxid, Polyäthylen mit Glasfüllstoff, Polycarbonat und Polyvinylchlorid ♦

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Claims

Patentansprüche,

1. Polyäthylenpfropfmischpolymerverbundstück für die Verbindung von Rohrabschnitten aus hochmolekularem Polyäthylen, dagekennzeichnet durch ein ringförmiges Einsatzteil mit einem äußeren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des damit zu verbindenden Rohrabschnittes und ein Schulterteil mit einem größeren Durchmesser als der des Einsetzteiles, wobei das Verbundstück aus einem Polyätylen-Pfropfpolymer gebildet ist, das das Beaktionsprodukt eines Polyäthylenpolymers oder -mischpo^ymers mit der Dichte von 0,940 bis 0,950 mit etwa 5,0 bis etwa 15,0 Gew.->$, bezogen auf das Polyäthylen, eines ^utylkautschuks 'und etwa 0,30 bis etwa 2,5 Gew.-76, bezogen auf das Polyäthylen, einer bifunktioneilen phenolischen Verbindung mit funktioneilen Gruppen in der 0rtho3tellung ist, wobei die Paraä;ellung des Phenolrings mit einem inerten Kohlenwasaa:st off rest substituiert ist, der ein Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylrest mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen ist,-

2. Verbundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Butylkautschuk ein Mischpolymer von Isobuten und bis zu 15 Gew.-^ eines Diolefins mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und mit 0,75 bis 3$ ungesättigten Bindungen ist.

3. Verbundstüok nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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das Didefin Isopren ist.

4. Verbnndstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isopren in einer Menge von 1 bis 8 Gew.-^ des Mischpolymers vorhanden ist.

5. Verbund stück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß die pbenolische Verbindung ein Polymer eines Phenoldialkohols ist.

(i Verbundstück nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phenolische Verbindung ein monobromiertes Polymer eines PhenoldiaIkohols ist.

7. Verbundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Butylkautschuk ein Mischpolymer von Isobuten und 1 bis 8 Gew.-^ Isopren mitO,75 bis 3$ ungesättigten Bindungen ist und die phenolische Verbindung ein monobromiertes Polymer einss Phenoldialkohols ist.

8. Wärmegeschmolzene PolyäthylenrOhrverbindungsanordnung mit einem Endteil eines Eohrabschnittes aus hochmolekularem Polyäthylen, dadurch gekennzeichnet, daß dieees Ende mit dem Einseteteil eines ringförmigen Einsetzverbundstückes verschmolzen ist, daß das Verbundstück ein Einsetzteil hat, dessen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Innen-

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durchmesser des Rohres ist, und ein Schulterteil mit einem größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohres aufweist, das so angeordnet ist, daß die Kante des Rohrabschnittes im wesent-^lichai an die. !tihrungskante des Schulterteiles anstößt, wobei das Verbundstück aus einem polymeren Reaktionsprodukt eines Polyäthylenpolymers oder -mischpolymers mit einer Dichte τοη 0,940 bis 0,950 mit etwa 5,0 bis etwa 15»0 Gew.-$, bezogen auf das Polyäthylen, eines fc Butylkautschuks und etwa 0,30 bis etwa 2,5 Gew.-^, bezogen auf das Polyäthylen, einer bifunktionellen phenolischen Verbindung mit funktionellen Gruppen in der Orfoste llung, wo bei die Paraposition des Phenolringes mi-t einem inerten Kohlenwasserstoffrest substituiert ist, der ein Alkyl-, Aryl-, Alkaryl- oder Aralkylrest mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen ist, vorgeformt istτ

9. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt aus einem Polymer des Äthy-

- lens mit einer Dichte im Bereich von 0,937 bis 0,965 und einem Molekulargewicht im Bereich von 400.000 bis 1.500.000 besteht.

10, Rohrverbindungsanorchmg nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer des Äthylens ein Molekulargewicht von 400.000 bis 1.000.000 hat.

11. Rohrverbindungsanordnung naoh Anspruch 8, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Butylkautschuk ein Mischpolymer von Isobutylen und bis zu 15 Gew*$ eines Diolefins mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen und 0,75 bis 3$ ungesättigten Bindungen ist. ·

1.2. Rohr verbindungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Diolefin Isopren ist.

13. Bohrverbindungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn- " zeichnet, daß das Isopren in einer Menge von 1 bis 8 Gew.-$ des Mischpolymers liegt.

14. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die phenolische Verbindung ein Polymer eines Phenoldialkdhols ist.

15. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-» zeichnet, da°. die phenolische Verbindung -ein monobroiiiier- | tes Polymer eines Phenoldialkohols ist.

16. Rohrverbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß der Butylkautschuk ein Misohpolymer von Isobutylen und 1 bis 8 Gew.-# Isopren mit 0,75 bis Jf> ungesättigten Bindungen und daß die phenolisohe Verbindung Sin monobromiertes Polymer eines Phenoldialkohols 1st.

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17. Rohrverbindungsanordimg nach Anspruch B₃ dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich mit einen? außen angeordneten Hülse verbunden ist.

18. Rohrverbindungsanordnung nach .Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem thermoplastischen Material

mit einem Zugmodul von zumindest 28.123 lg/cm (400.000 psij_ vorgebildet ist.

19. Verfahren zum Verbinden von. Polyäthylemohralbschnitten, dadurch gekennzeichne, daß man die inner© Wand des Endes eines Rohrabschnittes aus hochmolekulare® Polyäthylen auf etwa 245 bis 278⁰C (470 his 530⁰F) solange erhitzt, daß die Wand erweicht, die äußere Wand des Sinsatzteiles eines Polyäthylenpolymerverbundstücfees rait einen ringförmigen Einsatzteil mit einem Außendurchmesserj, der ita wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des darait zu verbindenden Rohrabsohnittes ist, und mit einen Schulterte!! mit einem grösseren Durchmesser als der des Einsatzteiles, auf etwa 245 bis 278⁰O (470 Us 53O⁰I) solange erhitzt, daß die Oberfläche der äußeren Wand des Einsatzes erwacht, das Rohrende und das Verbundstüok von der ¥!rHiec[uelle entfernt, das Einsatzteil der Kupplung in den Bogralbsolmitt derart einpaßt, daß die Kante des Bohres im wesentlichen an das Schulterteil des Verbundstückes anstößt und das Mohr an den Einsatz unter Ausbildung der Verbindung dazwischen kröpft.

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20. Vsrfalncen nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine auSen angeordnete Hülse über die gekröpfte Eohrver-

aufgepaßt und daran befestigt ist.

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