Merken 07.06.2018

Rohrextrusion am Limit

TCP-Pilotanlage für Rohr-Umwicklung mit glasfaserverstärkten UD-Tapes

Auf dem Competence Forum von KraussMaffei zeigte KraussMaffei Berstorff ein technologisches Highlight der Rohrextrusion: Eine zum ersten Mal öffentlich gezeigte TCP-Pilotlinie (Thermoplastic Composite Pipes) unterstützt die Vorqualifizierung kundenspezifischer Musterrohre, die hohen Drücken widerstehen. Im Onshore-Bereich erreicht der Arbeitsdruck zum Teil bis zu 150 bar, im Offshore-Bereich kann dem Rohr sogar eine Druckstabilität von mehr als 500 bar abverlangt werden.

Als Ergänzung dazu präsentierte der Hersteller in München die Fertigung eines dreischichtigen Rohrs mithilfe eines neu entwickelten Rohrkopfs. Das Rohr mit einer funktionalen Innenschicht aus PA12 ist besonders geeignet für den Transport aggressiver und abrasiver Medien.

TCP-Musterrohre im Dreistufen-Prozess

„Mit unserer Pilotlinie unterstützen wir unsere Kunden mit deren Anforderungen hinsichtlich verfahrenstechnischer Produktauslegung von faserverstärkten Rohren“, sagt Matt Sieverding, President der Extrusionstechnik der KraussMaffei-Gruppe. Zur Herstellung von TCP-Rohren setzt man auf einen Dreistufen-Prozess: Das Basisrohr kann auf hauseigenen Rohrlinien produziert, am Markt bezogen oder vom Kunden zur Verfügung gestellt werden. Die Umwicklung der Tapes erfolgt dann in der zweiten Stufe auf der TCP-Pilotlinie. Ein Umbau der Linie ermöglicht die anschließende Ummantelung mit einer Schutzschicht.

In der 2. Stufe des Prozesses wird auf der Wickelanlage die Oberfläche des PE-Rohrs mithilfe von Infrarot erwärmt. An zwei aufeinanderfolgenden Wickelstationen wird das Tape dann zunächst von zwei Wickeltrommeln symmetrisch in 45°-Richtung auf das Rohr gewickelt, danach „gegenläufig“ (um 90° zur ursprünglichen Wickelrichtung versetzt). Die Umwickelung lässt sich für höhere Beanspruchungen paarweise mehrfach wiederholen (siehe Bild).

Ein Infrarotofen für jede Lage stellt das Verschmelzen des Innenrohrs mit den Verstärkungslagen und damit den vollständigen Materialschluss sicher. Eine Führungseinrichtung sorgt für eine exakte Positionierung und vermeidet Überlappungen des Tapes. Seinen schützenden Mantel (jacket) erhält das Rohr in der 3. Stufe beispielsweise nach einem Umbau der Linie.

Die Live-Anlage auf dem Competence Forum ist ausgelegt für Rohrinnendurchmesser von 50,8–152,4 mm und einem maximal zulässigem Betriebsdruck bis 100 bar (1500 psi). Sie ist derzeit konzipiert für die Verwendung von PE-Rohren, die mit glasfaserverstärkten PE-Tapes ummantelt werden. Langfristig sollen aber auch mehrlagige Rohre, andere Fasern und Engineering-Polymere getestet werden. Statt der rund 4 m Durchmesser könnten die Wickeltrommeln beim Kunden durchaus die doppelte Größe erreichen, die gesamte Anlage unter Umständen eine Länge von 150 m.

Engineering-Polymere als funktionale Innenschicht

„Als Ergänzung zu den Verbundrohren gehen wir mit der Verarbeitung von Engineering-Polymeren zukunftsweisende Wege in der Rohrextrusion“, sagt Sieverding. Integriert in eine komplette Fertigungslinie produziert der Rohrkopf KM-3L RKW 250 F³ ein dreischichtiges PE-Rohr mit einer funktionalen Innenschicht aus Polyamid (PA12). „Unserem Entwicklungsteam ist es gelungen, die unterschiedlichen Verarbeitungsparameter der Ausgangsstoffe, wie Temperatur oder Schrumpfung in diesem neuartigen Rohrkopf-Konzept zu vereinen“, freut sich Sieverding.

Die Kombination der Materialien lag nahe, da PA erheblich teurer als PE ist, aber sehr hohe Chemikalien- und Abriebbeständigkeit bietet. Für den Materialschluss wird eine zusätzliche Kleberschicht benötigt. Die so hergestellten Rohre sind aufgrund ihrer hohen Schlagzähigkeit und Abriebbeständigkeit besonders für aggressive und abrasive Medien geeignet, wie sie in der Öl-, Gas- und der Chemieindustrie zum Einsatz kommen.

Die Live-Anlage mit den Einschneckenextrudern KME 75-36 B/R, KME 45-36 B/R und KME 30-25 D/C ist ausgelegt für den Dimensionsbereich 50–282 mm und einer Ausstoßleistung von 800 kg/h für PE, 30 kg/h für den Haftvermittler und 180 kg/h für die funktionale Schicht. (kk)