Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Kunststoff rohrformteil.

In der Haus- und Gebäudetechnik, insbesondere in der Kanal- und Kanalisationstechnik, finden häufig Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus

Polypropylen (PP), und entsprechende Rohrformteile Verwendung.

Aus dem Stand der Technik sind dazu insbesondere beispielsweise Abwasserrohre und Formteile aus Polypropylen (PP) bekannt, wobei das Polypropylen (PP) ungefüllt oder gefüllt sein kann, als Füllstoff wird dazu beispielsweise Kreide oder Talkum eingesetzt.

Die Verlegung von Rohren und Rohrformteilen im Erdreich wird im Allgemeinen so durchgeführt, dass ein entsprechender Graben ausgehoben wird, der dann mit einer Bettung beispielsweise aus Sand einer bestimmten Körnung versehen wird, auf die das Rohrsystem aufgelegt wird.

Der Bereich um Rohre und Rohrformteile wird dann mit diesem ausgewählten Sand verfüllt, anschließend diese Bettung verdichtet und schließlich der Graben wieder verfüllt.

Diese Technik der Bettung und Umhüllung von Rohren soll gemäß DIN EN 1610 mit Boden der Körnung 0 bis 22 mm (bis DN 200) bzw. 0 bis 40 mm (ab DN 250) durchgeführt wer- den.

Bei einem Boden derartiger Körnung kann davon ausgegangen werden, dass es zu keinen Beschädigungen der Kunststoffrohre kommt, insbesondere, wenn Steine dieser Körnung im Boden über lange Zeiträume Rohr bzw. Rohrformteil belasteten.

Oft steht jedoch beim Rohrgrabenaushub gröberer Boden an, der dann teuer durch Boden der geforderten Körnung ersetzt werden muss. Grobes Bodenmaterial mit eingelagerten Steinen kann hohe Punktlasten auf die Rohrwand ausüben. So ist es bekannt, dass durch diese Punktlasten starre Rohre, beispielsweise aus Steinzeug oder Beton, derart belastet werden, dass diese brechen können. Kunststoffrohre und Kunststoffrohrformteile können unter einer andauernden Punktlast durch diese eingelagerten Steine über längere Zeiträume aufreißen, was durch langsames Risswachstum (Slow Crack Growth) verursacht wird.

Durch ein Aufreißen der Rohre kann es zu In- und Exfiltrationsprozesse kommen. Dadurch kann in unerwünschter Weise Fluid und Material aus dem Rohr in das umgebende Erdreich eingetragen werden, ebenso kann Fluid und Material aus dem umgebenden Erdreich in das Lumen des Rohres eingetragen werden.

Die Gebrauchstauglichkeit der Rohre ist dadurch nicht mehr im erforderlichen Maße gegeben. Weiterhin kann ein Riss, hervorgerufen durch die Punktlast eines eingelagerten Steines im groben Bodenmaterial, beim Rohr zum vollständigen Versagen des Rohres führen. Es kann auch zu einem Bruch des Rohres und damit zum völligen Versagen des Fluid- durchgangs durch das Lumen des Rohres kommen.

In einem solchen Fall ist ein aufwändiger Bodenaustausch notwendig, der hohe Kosten verursacht und durch die erforderlichen Transporte auch mit einem hohen C0 ₂ -Ausstoß verbunden ist.

Gerade die oben genannten Rohre aus ungefüllten oder gefüllten Polypropylen (PP) sind von diesem Risswachstum betroffen und daher nicht für eine sandbettlose Verlegung, also eine Verlegung in einem Boden, der auch gröbere Anteile und Steine aufweist, geeignet, was Nachteile bei deren Einsatz mit sich bringt.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, ein Kunststoffrohrformteil anzugeben, das Punktlasten, hervorgerufen durch eingelagerte Steine im Bodenmaterial, widersteht, welches kostengünstig ist und in einfacher Art und Weise hergestellt werden kann.

Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße Kunststoffrohrformteil in einem einfachen Her- stellungsprozess zugänglich sein. Diese Aufgaben werden durch ein mehrschichtiges Kunststoffrohrformteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils sind in den davon abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass das Vorsehen einer ersten Schicht, die ein Lumen des Kunststoffrohrformteils umgibt und ein erstes Polypropylen enthält, und einer zweiten Schicht, die zwischen der ersten Schicht und der Außenseite des Kunststoffrohrformteils angeordnet ist und vorzugsweise die äußere Schicht des Kunststoff- rohrformteils bildet und ein zweites Polypropylen (PP) enthält, umfasst, die vorstehend beschriebene Aufgabe löst.

Damit liegt die vorliegende Erfindung in der Bereitstellung eines mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils, das aufgrund der günstigen Eigenschaften andauernden Punktlasten über längere Zeiträume widersteht.

Aufgrund der günstigen Eigenschaften ist das erfindungsgemäße mehrschichtige Kunststoffrohrformteil als Rohr oder Rohrformteil für den Transport von Flüssigkeiten und Gasen, bevorzugt außerhalb eines Gebäudes, in vielfältiger Weise einsetzbar.

So kann das erfindungsgemäße Rohr oder Rohrformteil beispielsweise Medien führend in Abwasserleitungssystemen, in der Trinkwasserinstallation für Warm- und Kaltwasser, in Gasleitungssystemen, in Industrierohrsystemen, in Sprinkleranlagen, in Heizkörperanwendungen, in Betonkerntemperierungen sowie in Flächenheizungs- und / oder Flächenküh- lungssystemen eingesetzt werden.

Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Rohr oder Rohrformteil auch für Trinkwasserinstallationssysteme, für Gasleitungssysteme und für den Medientransport im Industriebereich.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff„mehrschichtiges Kunststoff- rohrformteil" ein aus mindestens zwei Kunststoffschichten aufgebautes Kunststoffrohrformteil. Der Begriff„Formteil" bezeichnet bei der vorliegenden Erfindung ein Rohr oder einen Rohrabschnitt sowie Fittinge eines Rohrsystems, insbesondere Abschlussstücke, Anschlusswinkel, Mehrfachverteiler, T-Stücke, Wand-T-Stücke, Wandwinkel, Winkelstücke, Systemübergänge, Übergangsstücke, gewinkelte Übergangsstücke, etc. Alle diese Formteile kön- nen mit oder ohne Gewinde ausgeführt sein.

Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders günstig herausgestellt, wenn das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil eine erste Schicht aufweist, die ein erstes Polypropylen (PP) umfasst, welches einen E-Modul von < 1.100 MPa, bevorzugt einen E-Modul von 800 bis 1.100 MPa und ganz besonders bevorzugt einen E-Modul von 850 bis 950 MPa aufweist.

Als besonders vorteilhaft hat sich bei der vorliegenden Erfindung weiterhin herausgestellt, wenn das Polypropylen (PP) der zweiten Schicht des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils einen E-Modul von 2: 1.700 MPa, besonders bevorzug einen E-Modul von 1.700 bis 2.200 MPa aufweist.

Auf diese Weise wird ein erfindungsgemäßes Kunststoffrohrformteil geschaffen, welches in seiner ersten Schicht ein Material hoher Duktilität vorsieht, welches gerade hinsichtlich Rissauslösung und Rissausbreitung besonders günstige Eigenschaften aufweist.

Dem gegenüber ist die zweite Schicht des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoff- rphrformteils aus einem Polypropylen (PP), welches hochsteife Eigenschaften aufweist. Es gelingt damit erfindungsgemäß ein mehrschichtiges Kunststoffrohrformteil zugänglich zu machen, welches eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rissauslösung und Rissfortpflanzung aufweist und dabei auch besonders stabil und widerstandsfähig ist.

Das erfindungsgemäße mehrschichtige Kunststoffrohrformteil ist also insbesondere dafür geeignet, in einer so genannten„sandbettlosen" Verlegung, das heißt einer Verlegung mit groben Boden, der insbesondere auch Steine aufweist, die potenziell das Rohr beschädigen können, eingebaut zu werden.

In einer besonders bevorzugten Fortbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil in seiner ersten Schicht eine Schichtdicke von 0,1 bis10 mm, vorzugsweise eine solche von 0,30 bis 6 mm aufweist. Durch diese Maßnahme wird die erste Schicht, die aufgrund ihrer hohen Duktilität die Rissauslösung begrenzt bzw. zurückdrängt, auf ihr funktional notwendiges Maß begrenzt, was zu einem besonders kostengünstigen erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohr- formteil führt.

In einer weiteren günstigen Fortbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil in seiner zweiten Schicht eine Schichtdicke von 1 bis 50 mm, vorzugsweise von 3 bis 30 mm aufweist.

Mit dieser Maßnahme wird die zweite Schicht, die als hochsteife Polypropylen-Schicht ausgebildet ist, derart ausgebildet, dass sie zu einer hohen Festigkeit und Steifigkeit des erfindungsgemäßen Kunststoffrohrformteils beiträgt. Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wanddicke des Kunststoffrohrformteils 1 ,1 bis 60 mm beträgt, wobei besonders bevorzugt eine Wanddicke von 1 ,1 bis 36 mm ist.

Dadurch lassen sich erfindungsgemäße Kunststoffrohrformteile bilden, die besonders gut an die für diese Teile geltenden Einsatzbedingungen angepasst und damit langlebig und sicher sind.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil als erstes Polypropylen (PP) ein PP-R Random Copolymer aufweist, insbesondere ein beta-nukleiertes PP-R Random Copolymer.

Durch die Wahl des ersten Polypropylens als PP-R ist gewährleistet, dass die erste Schicht des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils eine sehr hohe Qualität aufweist, die dazu führt, dass die Rissauslösung und Rissausbreitung durch eine einwir- kende Punktlast verhindert oder vermindert wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil sich dadurch auszeichnet, dass das zweite Polypropylen (PP) aus einem PP-HM (High Modulus) ausgewählt ist, insbesondere aus einem nukleierten PP- HM. Die Auswahl eines PP-HM erweist sich in diesem Zusammenhang als günstig, da damit hochsteife mehrschichtige Kunststoffrohrformteile herstellbar sind, die eine hohe Festigkeit der äußeren Schicht besitzen.

Als Keimbildner bei der Herstellung der vorstehend genannten nukleierten Polypropylene haben sich folgende Zusatzstoffe bewährt:

- Talkum, Kieselsäure, Ruß, Kaolin,

- Salze aliphatischer mono- oder dibasischer Säuren oder Arylalkylsäuren, wie

Natriumsuccinat, Natriumglutarat, Natriumcapronat, Natrium-4-Methylvalerat, Alumini- umphenylacetat, Natriumzinnamat,

- Alkali- oder Aluminiumsalze von aromatischen oder alizyklischen Carbonsäuren, wie Aluminiumdibenzoat, Natrium- oder Kaliumbenzoat, Natrium-ß-Naphthoat,

Lithiumbenzoat, Aluminium-tert.-Butylbenzoat,

- Calciumcarbonat, Calciumsalze zweibasischer organischer Säuren,

- Quinacridonpigmente,

- Vinylcyclohexane oder polymerisierte Verbindungen,

- Bis-Benzyliden-Sorbitol. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil sich dadurch auszeichnet, dass die erste Schicht, die ein Lumen des Kunststoffrohrformteils umgibt, ein vernetztes Polymermaterial enthält. Es lässt sich damit die Härte und damit die Abriebfestigkeit der ersten Schicht je nach den Erfordernissen einstellen.

Als vernetztes Polymermaterial kann beispielsweise ein vernetztes Polyethylen (PE-X) im Polypropylen der ersten Schicht enthalten sein.

In einer weiteren Fortbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die erste Schicht, die ein Lumen des Kunststoffrohrformteils umgibt, Füllstoffe enthält.

Als Füllstoffe sind in diesem Zusammenhang Stoffe vorgesehen, die beispielsweise das Wachstum eines„Biofilms" verhindern oder wesentlich unterdrücken. Beispiele hierfür sind Agion, Silberverbindungen, Silber in fein verteilter Form, Silber gebunden an Zeolith, andere Schwermetalle wie beispielsweise Kupfer oder Zink sowie organische Stoffe, die biozid-wirksam sind.

Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, dass in der ersten Schicht, die ein Lumen des Kunststoffrohrformteils umgibt, Füllstoffe enthalten sind, die das Material der ersten Schicht besonders glatt, wasserabweisend oder nicht haftend machen. Beispiele hierfür sind Teflon, in Form von Teilchen oder Zusätze von Silikonölen oder Fluorpolymere oder Silikone oder Molybdänsulfid in Teilchenform. Auch Kombinationen der vorstehend genannten Füllstoffe sind möglich.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die erste Schicht, die ein Lumen des Kunststoffrohrformteils umgibt, eine zum Lumen hin auf- weisende Oberfläche aufweist, die strukturiert ist.

Die Strukturierung kann beispielsweise darin bestehen, dass eine Nanostrukturierung aufgebracht ist, die im Sinne eines„Lotus"-Effektes die Anhaftung von Partikeln wirksam vermindert.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass eine Strukturierung vorhanden ist in Form von Noppen, Riefen, Einbuchtungen, regelmäßigen Strukturen mit konvexen und konkaven Anteilen und anderes mehr, die beispielsweise auch vorteilhaft eine Verminderung der Reibung des Fluides an der Oberfläche bewirken. Auch auf diese Weise lassen sich Anhaftun- gen wirksam reduzieren oder vermeiden.

Die Erfindung umfasst auch alle Kombinationen der verschiedenen vorgenannten Maßnahmen durch Einsatz von vernetzten Polymermaterial, Füllstoffen und Strukturierung der Oberfläche, die zum Lumen hinweist.

Damit kann ein besonders gut geeignetes mehrschichtiges Kunststoffrohrformteil bereitgestellt werden, das langlebig ist, eine reduzierte oder ausbleibende Verschmutzung der Oberfläche des Lumens zeigt und damit einen hohen Dauergebrauchswert aufweist. Neben der verbesserten Punktlastbeständigkeit des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils ist auch ein verbessertes Zeitstandsinnendruckverhalten zu beobachten, was zu einer weiter verbesserten Qualität der Teile führt.

Durch das verbesserte Zeitstandsinnendruckverhalten des erfindungsgemäßen mehr- schichtigen Kunststoffrohrformteils ist dies über lange Zeiträume in der Lage ohne Schäden durch Rissbildung die Fluidleitung auch unter wechselnden Drücken sicherzustellen, was eine langlebige und damit kostengünstige Lösung für den Investor bietet.

Durch die Vorteile der Erfindung können mehrschichtige Kunststoffrohrformteile in vielfälti- ger Weise dort eingesetzt werden, wo Punktlasten auf das Teil zu erwarten sind.

Schließlich umfasst die Erfindung auch das Vorsehen von weiteren Schichten, die auf der ersten Schicht zum Lumen hin angeordnet sind. Diese Schichten können dafür vorgesehen sein, dass die Abriebbeständigkeit der Innenoberfläche verbessert wird, oder dass das An- haften von Material an der Innenoberfläche reduziert wird, oder dass die Ausbildung eines Biofilms auf der Innenoberfläche verringert oder unterbunden wird. Es sind auch Schichten möglich, die besonders gut Wärme leiten, oder die Wärmeleitung begrenzen.

Es ist auch möglich, dass auf der Außenoberfläche der zweiten Schicht Schichten ange- ordnet werden.

Dies kann beispielweise eine Schutzschicht betreffen, die transparent oder transluzent ausgeführt ist und die Außenoberfläche vor mechanischen Einwirkungen schützt, ein anderes Beispiel kann eine Schicht betreffen, die Informationen trägt oder vermittelt.

Es ist auch umfasst, dass die zusätzlichen Schichten - gleich ob an der Oberfläche, die zu Lumen gewandt ist, oder der Außenoberfläche vorgesehen - nur abschnittsweise angeordnet sind und somit den jeweils gestellten Anforderungen Rechnung trägt.

Verwendung kann das erfindungsgemäße mehrschichtige Kunststoffrohrformteil in Abwasserleitungssystemen, Trinkwasserinstallationssystemen, Gasleitungssystemen und für den Medientransport im Industriebereich finden. Weitere Verwendungen auch zum Leiten anderer Fluide, wie beispielsweise Flüssig-Fest-Phasen, sind auch möglich.

Das erfindungsgemäße mehrschichtige Kunststoffrohrformteil ist in einfacher Weise durch Coextrusion zugänglich. Hierzu wird beispielsweise zunächst ein Formteil aus der ersten Schicht im

Extrusionsverfahren geformt, sobald dieses formstabil ist, kann dann die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht werden. Anschließend kann das Formteil beispielsweise durch Biegen oder andere Formgebungsprozesse in die gewünschte Form gebracht wer- den.

Auch andere Herstellungsverfahren sind denkbar, wie beispielsweise ein Blasformverfahren unter Einsatz eines entsprechend zweischichtigen Extrudatschlauchs oder ein Spritzgussverfahren, das zweikomponentig abläuft. Es sind auch andere Formgebungsprozesse möglich.

Die Erfindung umfasst auch ein Rohrsystem mit wenigstens einem mehrschichtigen Kunst- stoffrohrformteil, wie vorstehend beschrieben.

Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. im Detail er- läutert werden.

Hierzu zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines mehrschichtigen Kunststoffrohrformteiles gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoff rohr- formteils in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Das mehrschichtige Kunststoffrohrformteil 1 ist aus einer ersten Schicht 2 und einer zweiten Schicht 3 aufgebaut. Dabei besteht die erste Schicht 2 aus einem ersten Polypropylen, welches einen E-Modul von > 1.700 MPa aufweist. Die erste Schicht 2 umgibt das Lumen 4 des erfindungsgemäßen Kunststoffrohrformteils 1. Die erste Schicht 2 stellt also die innerste Schicht des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Kunststoffrohrformteiles 1 dar und ist damit dem direkten Kontakt mit dem in dem Rohr 1 geführten Medium ausgesetzt. Direkt auf dieser ersten Schicht 2 ist die zweite Schicht 3 angeordnet. Die zweite Schicht 3 bildet dabei die äußere Schicht des erfindungsgemäßen Kunststoffrohrformteiles 1. Die zweite Schicht 3 ist aus einem Polypropylen mit einem E-Modul < 1.100 MPa hergestellt. Das erfindungsgemäße mehrschichtige Kunststoffrohrformteil 1 ist hier in Form eines Rohres dargestellt und wird durch einen Koextrusionsprozess hergestellt. Hierzu wird zunächst die erste Schicht 2 extrudiert, die dann in einem

Koextrusionswerkzeug mit der zweiten Schicht 3 umhüllt wird. Durch den gewählten Her- stellungsprozess wird eine ausreichende Haftung zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 erzielt, so dass die beiden Schichten 2 und 3 nicht mehr getrennt werden können. Sie sind damit untrennbar miteinander verbunden.

Die Oberfläche (5) des das Lumen (4) des mehrschichtigen Kunststoffrohrformteils (1) ist - hier nicht gezeigt - nanostrukturiert, um Anhaftungen zu vermeiden oder zu verringern und insbesondere die Bildung eines Biofilms auf der Oberfläche zu reduzieren.

- Schutzansprüche -

Bezugszeichenliste

mehrschichtiges Kunststoffrohrformteil erste Schicht

zweite Schicht

Lumen

Oberfläche