DE3247510A1 - Verfahren zum ummanteln von stabfoermigen metallischen formkoerpern mit thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Verfahren zum ummanteln von stabfoermigen metallischen formkoerpern mit thermoplastischem kunststoff

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DE3247510A1 DE19823247510 DE3247510A DE3247510A1 DE 3247510 A1 DE3247510 A1 DE 3247510A1 DE 19823247510 DE19823247510 DE 19823247510 DE 3247510 A DE3247510 A DE 3247510A DE 3247510 A1 DE3247510 A1 DE 3247510A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ummanteln von metallischen Formkörpern, insbesondere Stahlrohren, mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
5
Mit der DE-AS 12 61 431 ist es bekannt geworden, Polyäthylenüberzüge auf Metalloberflächen dadurch herzustellen, daß man auf die Metalloberfläche zunächst eine Epoxyharz/Härter-Mischung aufträgt und anhärten läßt und darauf mittels einer Flammspritzpistole etwas Polyäthylen und nach Aushärten der Epoxyharzschicht weiteres Polyäthylen aufspritzt, wobei die Temperatur der Metalloberfläche 100 *C nicht überschreiten soll. Gemäß dem Ausführungsbeispiel erfolgt das Aushärten der Epoxyharzschicht bei einer Temperatur von maximal 60 *C etwa Stunden lang. Für eine großbetriebliche Ummantelung von Stahlrohren ist dieses Verfahren im Hinblick auf einen großen Durchsatz wegen der langen Aushärtezeit des Epoxyharzes unwirtschaftlich.
0 Gemäß der DE-PS 19 65 802 ist es für das Ummanteln von Stahlrohren mit Polyäthylen bekannt, die Rohre zunächst auf Verarbeitungstemperatur, zweckmäßig oberhalb 100 "C zu erhitzen und mit einer Grundierung aus bei dieser Temperatur vernetzendem Epoxyharz zu beschichten. Unmittelbar anschließend wird um die 5 aushärtende Epoxyharzschicht ein extrudiertes Folienband aus Äthylencopolymerisat und um dieses ein extrudiertes Folienband aus Polyäthylen gewickelt, wobei das erstere Folienband als Haftkleber für die Polyäthylenschicht dient. Auch hierbei ist der Durchsatz wegen der einzuhaltenden Zeit für das erforderliehe Verflüchtigen der aus dem zu vernetzendem Epoxyharz entstehenden Reaktionsprodukte begrenzt. Das Verfahren ist hauptsächlich für Rohrdurchmesser ab etwa 600 mm geeignet.
Ferner ist es bekannt» auf das eine Temperatur von 70 - 90 °C aufweisende und mit einer wärmeempfindlichen Innenbeschichtung versehene Stahlrohr eine Grundschicht aus einem härtbaren Epoxyharzgemisch aufzubringen, auf welche dann eine Schicht aus einem Äthylencopolymerisat und eine Polyäthylenschicht in Form eines Doppel Schlauches extrudiert wird (DE-PS 22 22 911). Nach beendeter Ummantelung werden die Rohre nach einer Verweil zeit von 3 min auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Epoxyharzschicht noch nicht durchgehärtet ist. Die vollständige Aushärtung erfolgt erst nach etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur und bei 65 % Luftfeuchtigkeit« Dadurch kann der Mengendurchsatz in machen Fällen beeinträchtigt werden» Bei Abweichung von vorgegebenen Kenndaten des Verfahrens verzögert sich die Aushärtung erheblich oder wird verhindert.
Es ist gemäß der DE-PS 22 57 135 weiterhin bekannt, die zu ummantelnde Oberfläche der Stahlrohre auf 80 °C zu erwärmen und elektrostatisch mit einem lösungsmittel haltigen Epoxyharz/ Härter-Gemisch in einer Dicke von etwa 100 pm zu überziehen. 0 Auf diese Grundierung wird dann die thermoplastische Ummantelung, die aus einer inneren Äthylencopolymerisatschicht und einer äußeren Polyäthylenschicht besteht, aufgebracht.
Die ummantelten Rohre werden dann mit Wasser bis auf eine mittlere Rohrtemperatur von 40 "C abgekühlt» Anschließend wird das Kernrohr induktiv auf eine mittlere Temperatur von 100 0C erwärmt. Die Ober flächentemperatur des Rohres beträgt dann etwa 240 °C. Bei dieser Temperatur wird die Epoxyharz-Grundierung in wenigen Sekunden ausgehärtet. Anschließend werden die ummantelten Rohre auf Raumtemperatur abgekühlt. Es hat sich jedoch in manchen Fällen gezeigt, daß das Aufbringen einer durch Extrudieren erzeugten schlauchförmigen Doppel folie auf Rohre, die 6 bis 12 m lang sind, insofern mit Schwierigkeiten verbunden ist, als das Verflüchtigen des Lösungsmittels aus dem
Epoxyharz/Härter-Gemisch bei den im Ausführungsbeispiel genannten Daten für Rohrgeschwindigkeit (20 m/min), Schichtdicke und Rohrtemperatur vor dem Aufbringen des Schlauches nicht ausreichend ist. Dagegen ist das Verfahren für ein Ummanteln durch Umwickeln von Rohren mit größerem Durchmesser als 600 mm mit einer streifenförmigen Doppel folie hervorragend geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren für das Aufbringen einer schlauchförmigen Doppel folie zu verbessern und die Möglichkeit für eine schnellere Ummantelungsgeschwindigkeit für die Erzielung eines größeren Mengendurchsatzes zu schaffen für Rohre, insbesondere mit Nennweiten zwischen 50 und 500 mm.
Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei Einhaltung der Verfahrensparameter, insbesondere des 0 Schichtvolumenverhältnisses zwischen der Epoxyharz-Grundierung und dem thermoplastischen Kunststoffmantel wird die für die Aushärtung des speziellen Epoxyharzes erforderliche Wärmemenge aus dem wesent lieh dickeren und mindestens 165 "C warmen Kunststoffmantel ent nommen. Eine zusätzliche Wärmebehandlung 5 der ummantelten Rohre ist ist nicht mehr erforderlich. Die Aushärtung ist von der Umgebungstemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit unabhängig.
Die Erfindung ist anhand des folgenden Ausführungsbeispieles 0 näher erläutert.
Ein 6 m langes Stahlrohr ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung mit einem Durchmesser von 150 mm wird induktiv auf 170 0C erhitzt, wofür es mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min durch eine Induktionsspule bewegt wird» Danach wird die Rohroberfläche durch Bestrahlung in einer Infrarotstrahl erstrecke,, durch die das Rohr mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min geführt wird, auf etwa 200 0C weiter erwärmt» Das unmittelbar anschließende Beschichten mit pulverförmigern vorkondensiertem Epoxyharz/Härter-Gemisch erfolgt elektrostatisch in einer eine Schichtdicke von nur 30 bis 50 um ergebenden Menge» Hierbei schmilzt das Epoxyharz/Härter-Pulvergemisch auf der Rohroberfläche auf. Wurde die Rohroberfläche wegen einer vorliegenden wärmeempfindlichen Innenbeschichtung nur auf etwa 110 "C erwärmt, so bildet das aufgeschmolzene Epoxyharz/Härter-Pulvergemisch zunächst einen nicht verfließenden und nicht zusammenhängenden Film. Im Anschluß an das elektrostatische Aufbringen wird nur die dünne Epoxyharz/Härter-Schicht erhitzts und zwar auf ca. 200 *C durch Infrarotbestrahlung, indem das Rohr wiederum mit der Geschwindigkeit von 20 m/min durch eine zweite ringförmige Infrarotstrahl erstrecke geführt wird. Hierdurch bildet sich auch im Falle einer vorliegenden wärmeempfindlichen Innenbeschichtung eine geschlossene Grundierung.
Durch die Infrarotbestrahlung verflüchtigen sich die freiwer-5 denden Reaktionsprodukte aus der Epoxyharz-Grundierung innerhalb von 10 Sekunden, ohne daß bis dahin eine Aushärtung erfolgt. Anstelle der Infrarotbestrahlung könnte die Erwärmung der Epoxyharz-Grundierung z.B. auch mit Mikrowellenbestrahlung erreicht werden. Nach Austritt aus der zweiten Infrarotstrah- !erstrecke wird der thermoplastische Doppel schlauch aus Äthylencopolymerisat und Polyäthylen um die Rohroberfläche extrudiert, der dabei eine Temperatur zwischen 165 °C und 190 "C und ein 40-fach größeres Schichtvolumen als die Epoxyharz-Grundierung aufweist. Dann wird der thermoplastische Mantel zunächst innerhalb einer Stunde in seiner äußeren Oberfläche
bis auf 50 - 60 °C im offenen Wasserbad und danach an Luft abgekühlt, wobei die Temperatur des Stahlrohres etwa 70 bis 90 °C beträgt. Bei dieser Abkühlung erfolgt die vollständige Aushärtung der Grundierung.
Die Verbesserung, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt, ist aus folgender Tabelle ersichtlich:
Schäl festig Schäl festig Disbondingverhalten
keit (N/cm) keit (N/cm) nach bei ASTM-Bedingungen
bei + 20 "C Kochtest bei (mm)
+ 65 X; nach 30
Tagen, geprüft bei
+ 20 *C
bisher
nach dem
Stand d. 35 0-20 8-30
Technik
ohne EP-
Primer
neues 90 - 120 45 - 60 0 bis 5
Verfahren
Mit besonderem Vorteil ist die Erfindung anwendbar für Rohre, die bereits eine Innenbeschichtung aus einem wärmeempfindlichen Korrosionsschutzmittel, wie Epoxyharzlack, Bitumen, legiertem Zementmörtel oder dgl. aufweisen. Diese Rohre dürfen, um eine Beschädigung der Innenbeschichtung zu vermeiden, nur auf mittlere Rohrtemperaturen von unter 100 °C vorgewärmt werden. Vorteilhaft geschieht dies wie im angeführten Beispiel in zwei Stufen, indem das Rohr zunächst durch eine Induktionsspule geführt und dabei auf etwa 80 °C gebracht und anschließend, unmittelbar vor dem Grundieren, in einer Infrarotstrahl erstrecke nur im Oberflächenbereich auf etwa 110 °C erwärmt wird. Der Sinn der zweistufigen Erwärmung ist, daß nur die Rohroberfläche auf eine für die Beschichtung möglichst günstige Temperatur gebracht wird, wobei eine zulässige mittlere Rohrtemperatür nicht überschritten werden und die in der Kühlung des Rohres wieder abzuführende Wärmemenge möglichst gering sein sol I.

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Ummanteln von stabförmigen metallischen Formkörpern, insbesondere Stahlrohren, mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, bei dem auf die erwärmten Formkörper zunächst ein Epoxyharz/Härter-Gemisch als Grundierung und unmittelbar anschließend der thermoplastische Kunststoffmantel "aufgebracht werden, der durch gleichzeitiges Extrudieren einer als Haftkleber dienenden Folie aus Äthylencopolymerisat und einer darüber!legenden Folie des thermoplastischen Kunststoffs in Form eines Doppel Schlauches gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für die Grundierung ein pulverförmiges, vorkondensiertes Epoxyharz/Härter-Gemisch, welches bei einer Temperatur zwischen
    145 "C und 155 *C innerhalb 50 - 70 Minuten aushärtet, in einer eine Schichtdicke zwischen 30 und 50yum ergebenden Menge auf den auf mindestens 80 'C erwärmten Formkörper aufgebracht wird und anschließend zum Aufschmelzen der Schicht und/oder zum Verflüchtigen der freiwerdenden Reaktionsprodukte auf eine Temperatur von etwa 200 °C durch Vorbeiführen des Formkörpers an einer von außen wirkenden Wärmequelle erhitzt wird, daß dann auf die erhitzte Grundierung die schlauchförmige Doppel folie, deren Äthylencopolymerisat-Anteil vorgetrocknet wurde, mit einer Temperatur zwischen 165 "C und 190 *C und mit einem mindestens 36-fach größerem Schichtvolumen extrudiert wird, und daß zur Aushärtung der Grundierung der thermoplastische Mantel innerhalb etwa einer Stunde zunächst in seiner äußeren Oberfläche bis auf 50 *C - 60 *C begrenzt und dann bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein zu ummantelnder Formkörper, der eine wärmeempfindliche 0 Innenbeschichtung aus Kunststoff, Bitumen, Zementmörtel oder
    dgl. aufweist, vor dem Grundieren auf eine Temperatur von unter 100 °C erwärmt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zu ummantelnde Formkörper zunächst auf eine Temperatur von etwa 80 *C und unmittelbar vor dem Grundieren zusätzlich im Oberflächenbereich um weitere 20 - 30 *C mittels Infrarotbestrahlung erwärmt wird.
    30
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein zu ummantelnder Formkörper ohne wärmeempfindliche Innenbeschichtung vor dem Grundieren auf eine Temperatur von mindestens 150 °C erwärmt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zu ummantelnde Formkörper zunächst auf eine Temperatur von etwa 170 °C und unmittelbar vor dem Grundieren zusätzlich im Oberflächenbereich um weitere 20 - 30 "C mittels Infrarotbestrahlung erwärmt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
    daß das aufgetragene Epoxyharz/Härter-Gemisch mittels Infrarotbestrahlung von außen erwärmt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Äthylencopolymerisat vor dem Auftragen etwa 1,5 h lang bei etwa 70 0C vorgetrocknet wird.
DE3247510A 1982-07-06 1982-12-20 Verfahren zum Ummanteln eines Formkörpers und Anwendung des Verfahrens auf einen Formkörper mit einer wärmeempfindlichen Innenschicht Expired DE3247510C2 (de)

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