DE102013100123B4 - Extrusion device for producing an at least three-layered tube - Google Patents

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Abstract

Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres, insbesondere Kabelführungsrohres, wobei das Rohr vorzugsweise materialeinheitlich mit einer Rohrinnenwand (4), einer geschäumten Zwischenschicht (7) und einer Rohraußenwand (5) ausgebildet ist, mit wenigstens einem Wandextruder (11a) und einem Schaumextruder (11b), dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest der räumlich vom Wandextruder (11a) getrennt ausgelegte Schaumextruder (11b) derart mit einem Kühlelement (13) ausgerüstet ist, dass – die Massetemperatur wenigstens der herzustellenden Zwischenschicht (7) zumindest austrittsseitig eines gemeinsamen Extruderkopfes (12) unterhalb der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwände (4, 5) angesiedelt ist und dass – wenigstens ein Temperatursensor (17, 18, 19) im Bereich des Kühlelements (13) vorgesehen ist.Extrusion device for producing an at least three-layered tube, in particular cable guide tube, wherein the tube is preferably formed of the same material with a tube inner wall (4), a foamed intermediate layer (7) and a tube outer wall (5), with at least one wall extruder (11a) and a foam extruder (11b ), characterized in that - at least the spatially extruded foam extruder (11b) from the wall extruder (11a) is equipped with a cooling element (13) such that - the melt temperature of at least the intermediate layer (7) to be produced at least on the exit side of a common extruder head (12) is located below the melt temperature of the tube walls to be produced (4, 5) and that - at least one temperature sensor (17, 18, 19) in the region of the cooling element (13) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres, wobei das Rohr vorzugsweise materialeinheitlich mit einer Rohrinnenwand, einer geschäumten Zwischenschicht und einer Rohraußenwand ausgebildet ist, mit wenigstens einem Wandextruder und einem Schaumextruder. Bei dem Rohr handelt es sich meistens um ein Kabelführungsrohr und insbesondere Kabelschutzrohr.The invention relates to an extrusion device for producing an at least three-layered tube, wherein the tube is preferably formed of the same material with a tube inner wall, a foamed intermediate layer and a tube outer wall, with at least one wall extruder and a foam extruder. The tube is usually a cable guide tube and in particular cable protection tube.

Eine Extrusionsvorrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird beispielsweise in der US 6 176 269 B1 oder auch der US 4 249 875 A beschrieben. Vergleichbares gilt für die EP 2 477 289 A1 der Anmelderin. Einschlägig ist in diesem Kontext auch die US 3 299 192 A . Zur Herstellung der geschäumten Zwischenschicht wird typischerweise auf chemische und/oder physikalische Treibmittel zurückgegriffen, wie sie beispielhaft in der US 4 249 875 A aufgezählt werden.An extrusion device of the structure described above, for example, in the US Pat. No. 6,176,269 B1 or even the US 4 249 875 A described. The same applies to the EP 2 477 289 A1 the applicant. Also relevant in this context is the US 3 299 192 A , To produce the foamed intermediate layer, use is typically made of chemical and / or physical blowing agents, as exemplified in US Pat US 4 249 875 A be enumerated.

Im Rahmen der US 3 299 192 A wird ergänzend eine Kühlung des Rohres während der Herstellung beschrieben. Diese greift einerseits auf eine Ringdüsenanordnung zurück, welche einen endseitigen Austrittskopf der bekannten Extrusionsvorrichtung außenseitig umgibt. Darüber hinaus findet andererseits noch eine interne Kühlung durch eine zentrale Luftzufuhr statt. Dadurch wird das dreischichtige Rohr während des Herstellungsprozesses gleichmäßig über seinen gesamten Querschnitt gesehen gekühlt.As part of the US 3 299 192 A In addition, cooling of the tube during manufacture is described. This engages on the one hand on an annular nozzle assembly, which surrounds an end-side outlet head of the known extrusion device on the outside. In addition, on the other hand, there is still an internal cooling by a central air supply. As a result, the three-layered tube is cooled uniformly over its entire cross section during the manufacturing process.

Bei der Herstellung von dreischichtigen Rohren mit geschäumter Zwischenschicht hat sich herausgestellt, dass je nach Einsatz an chemischem Treibmittel die geschäumte Zwischenschicht bzw. die sich einstellenden Zellen zur Clusterbildung neigen. Hierunter ist die Tendenz zu verstehen, dass einzelne Zellen miteinander verbunden sind oder werden. Dadurch leidet die mechanische Stabilität.In the production of three-layer pipes with foamed intermediate layer has been found that depending on the use of chemical blowing agent, the foamed intermediate layer or the adjusting cells tend to form clusters. This is the tendency to understand that individual cells are or become interconnected. This suffers the mechanical stability.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geht es nicht um dreischichtige Rohre per se, sondern primär um Kabelführungsrohre aus einem thermoplastischen Kunststoff zur Aufnahme von hauptsächlich Elektrokabeln, Telekommunikationskabeln oder dergleichen. Insbesondere sollen Kabelschutzrohre zur Aufnahme von Glasfaserkabeln mit der beschriebenen Extrusionsvorrichtung realisiert werden, wie sie prinzipiell in der EP 1 091 463 A1 der Anmelderin beschrieben werden. Derartige Kabelführungsrohre und insbesondere Kabelschutzrohre kommen zum Einsatz, um überwiegend Telekommunikationskabel und hier insbesondere Glasfaserkabel im Zuge ihrer Erdverlegung zu schützen. Zu diesem Zweck werden die fraglichen Telekommunikationskabel typischerweise unter Einsatz von Pressluft in die fraglichen Kabelführungsrohre eingezogen. Dabei wird oftmals mit einem Innendruck innerhalb der Kabelführungsrohre von mehr als 10 bar (mehr als 1 MPa) gearbeitet.In the context of the present invention, it is not about three-layer pipes per se, but primarily to cable guide tubes made of a thermoplastic material for receiving mainly electrical cables, telecommunication cables or the like. In particular, cable protection tubes for receiving fiber optic cables with the described extrusion device are to be realized, as they are in principle in the EP 1 091 463 A1 the applicant are described. Such cable guide tubes and in particular cable protection tubes are used to protect predominantly telecommunications cable and in particular fiber optic cable in the course of their burial. For this purpose, the telecommunication cables in question are typically drawn into the cable guide tubes in question using compressed air. It is often worked with an internal pressure within the cable guide tubes of more than 10 bar (more than 1 MPa).

Aus diesem Grund müssen Kabelführungsrohre bzw. Kabelschutzrohre einerseits druckdicht ausgelegt sein und andererseits an ihrer Kanalinnenwand bzw. Rohrinnenwand eine geringe Reibung aufweisen. Zu diesem Zweck wird bei der Lehre nach der zuvor bereits genannten EP 1 091 463 A1 an der Rohrinnenwand mit Gleitrippen für die einzuziehenden Telekommunikationskabel gearbeitet. Mit Hilfe dieser Gleitrippen wird die Reibung zwischen der Kanalinnenwand bzw. Rohrinnenwand und den jeweils einzuziehenden Telekommunikationskabeln verringert.For this reason, cable guide tubes or cable protection tubes must be designed on the one hand pressure-tight and on the other hand have a low friction on its channel inner wall or pipe inner wall. For this purpose, in the teaching of the previously mentioned EP 1 091 463 A1 worked on the inner tube wall with sliding ribs for the telecommunications cable to be recovered. With the help of these sliding ribs, the friction between the channel inner wall or tube inner wall and the telecommunications cables to be recovered in each case is reduced.

Kabelführungsrohre und insbesondere Kabelschutzrohre werden heutzutage überwiegend aus Polyolefinen hergestellt, also aus Polymeren, die aus Alkenen (Olefinen) wie Ethylen, Propylen usw. durch Polymerisation produziert werden.Cable ducts and in particular cable ducts are nowadays made predominantly of polyolefins, ie of polymers which are produced from alkenes (olefins) such as ethylene, propylene, etc. by polymerization.

Bei Polyolefinen handelt es sich um teilkristalline Thermoplaste, die sich leicht verarbeiten lassen und sich durch eine gute chemische Beständigkeit und besondere elektrische Isoliereigenschaften auszeichnen, was für die zuvor beschriebenen Einsatzzwecke zum Schutz von Telekommunikationskabeln von besonderer Bedeutung ist.Polyolefins are semi-crystalline thermoplastics which are easy to process and have good chemical resistance and electrical insulating properties, which is of particular importance for the purposes described above for protecting telecommunications cables.

Im Rahmen der DIN 16876 werden Rohre und Formstücke aus Polyethylen hoher Dichte (PE-HD) für erdverlegte Kabelschutzrohrleitungen näher definiert. Hierbei kommt es nicht nur auf die Recyclingfähigkeit solcher Rohre an, sondern es haben insbesondere mechanische Eigenschaften wie die Zugfestigkeit oder auch der erreichbare Elastizitätsmodul sowie die Streckspannung eine besondere Bedeutung. Die Zugfestigkeit ist vor dem Hintergrund wichtig, dass beispielsweise beim Einblasen von Telekommunikationsleitungen in die Rohre ein gegenseitiges Ausziehen der Rohre verhindert wird und/oder beim Einziehen respektive Verlegen der fraglichen Telekommunikationsleitungen die Rohre nicht gedehnt werden. Aus diesem Grund kommt es darauf an, dass die Rohre und ihre Verbindungselemente bei 20°C mindestens einem Innendruck von 10 bar (1 MPa) standhalten.Within the scope of DIN 16876, pipes and fittings made of high-density polyethylene (PE-HD) are defined in more detail for buried cable conduits. This not only depends on the recyclability of such tubes, but it has particular mechanical properties such as tensile strength or the achievable modulus of elasticity and the yield stress of particular importance. The tensile strength is important against the background that, for example, when blowing telecommunications lines into the pipes, a mutual extraction of the pipes is prevented and / or the tubes are not stretched when pulling or laying the telecommunication lines in question. For this reason, it is important that the pipes and their fasteners withstand at least an internal pressure of 10 bar (1 MPa) at 20 ° C.

Um die beschriebenen Anforderungen an Kabelführungsrohre insbesondere in mechanischer Hinsicht zu erfüllen, werden in der Praxis ausschließlich Rohre aus Vollmaterial eingesetzt. Gerade bei dreischichtigen Rohren mit geschäumter Zwischenschicht besteht jedoch das Problem von Leckagen, wie es in der US 3 299 192 A näher erläutert wird. Das heißt, solche dreischichtigen Rohre sind für den beschriebenen Einsatzzweck im Regelfall nicht geeignet, weil sie dem geschilderten Innendruck von wenigstens 10 bar bei der Verlegung offensichtlich nicht standhalten. Nicht umsonst werden die Kunststoffrohre entsprechend der US 6 176 269 B1 zur Wärmeisolierung eingesetzt und dürften ebenfalls kaum die an Kabelschutzrohre zu stellenden Anforderungen erfüllen. Vergleichbares gilt für die dreischichtig aufgebauten Rohre entsprechend der US 4 249 875 A , weil es hier primär darum geht, unterschiedliche Kunststoffe im Zuge des realisierten Mehrschichtaufbaus miteinander zu verbinden. Solche Rohre sind jedoch im Hinblick auf ihr etwaiges Recycling ungeeignet. In order to meet the described requirements for cable guide tubes, in particular in mechanical terms, only tubes made of solid material are used in practice. Especially with three-layer pipes with foamed intermediate layer, however, there is the problem of leaks, as in the US 3 299 192 A is explained in more detail. That is, such three-layer pipes are not suitable for the application described as a rule, because they obviously do not withstand the described internal pressure of at least 10 bar during installation. Not for nothing are the plastic pipes according to the US Pat. No. 6,176,269 B1 used for thermal insulation and should also hardly meet the requirements to be placed on cable conduits. The same applies to the three-layered tubes according to the US 4 249 875 A because this is primarily about combining different plastics in the course of the realized multi-layer construction. However, such pipes are unsuitable for their eventual recycling.

Das heißt, im Stand der Technik werden bisher dreischichtig aufgebaute Rohre mit geschäumter Zwischenschicht realisiert, wenn es darum geht, beispielsweise wärmeisolierende Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Sofern besondere mechanische Belastungen seitens der Rohre aufgenommen werden müssen und zugleich ihre Recyclingfähigkeit gefordert wird, bietet der Stand der Technik an dieser Stelle keine praktikablen Lösungen. Hinzu kommt, dass dreischichtig aufgebaute Rohre mit geschäumter Zwischenschicht generell als vorteilhaft anzusehen sind, was den Materialverbrauch an eingesetztem Kunststoffgranulat und das erzielbare Gewicht angeht. Das heißt, aus Gründen einer Ressourcenschonung sind dreischichtige Rohre mit geschäumter Zwischenschicht positiv zu beurteilen, erreichen allerdings bisher die für beispielsweise Kabelschutzrohre geforderten mechanischen Eigenschaften nicht. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.That is, in the prior art three-layered tubes with foamed intermediate layer are realized so far, when it comes to providing, for example, heat insulating properties. If special mechanical loads must be absorbed by the pipes and at the same time their recyclability is required, the state of the art at this point offers no practical solutions. In addition, three-layer pipes with foamed intermediate layer are generally considered to be advantageous, as far as the material consumption of plastic granules and the recoverable weight is concerned. That is, for the sake of resource conservation, three-layer pipes with a foamed intermediate layer are to be considered positive, but so far have not achieved the mechanical properties required for, for example, cable protection pipes. Here, the invention aims to provide a total remedy.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres und insbesondere Kabelführungsrohres bzw. Kabelschutzrohres anzugeben, mit deren Hilfe mechanisch besonders belastbare Rohre hergestellt werden können, wobei sich zugleich die Rohre einwandfrei recyceln lassen sollen.The invention is based on the technical problem of specifying an extrusion device for producing an at least three-layered tube and in particular cable guide tube or cable protection tube, with the help of mechanically particularly durable tubes can be produced, at the same time should allow the tubes to recycle properly.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der räumlich vom Wandextruder getrennt ausgelegte Schaumextruder derart mit einem Kühlelement ausgerüstet ist, so dass die Massetemperatur zumindest der herzustellenden Zwischenschicht wenigstens austrittsseitig der Extrusionsvorrichtung unterhalb der Massetemperatur der herzustellenden Rohrinnenwand und/oder Rohraußenwand bzw. allgemein der Rohrwände angesiedelt ist.To solve this technical problem, a generic extrusion device for producing an at least three-layered tube in the invention is characterized in that at least the spatially separated from the wall extruder designed foam extruder is so equipped with a cooling element, so that the melt temperature of at least the intermediate layer to be produced at least on the outlet side of the extrusion device is located below the melt temperature of the produced pipe inner wall and / or pipe outer wall or generally the pipe walls.

Die Erfindung arbeitet also zunächst einmal mit einem Schaumextruder und wenigstens einen Wandextruder, die räumlich voneinander getrennt ausgelegt sind. Das heißt, der Wandextruder und der Schaumextruder sind räumlich voneinander separiert und werden lediglich jeweils ausgangsseitig in einem gemeinsamen Extruderkopf zusammengefasst, aus welchem das gewünschte dreischichtige Rohr ausgangsseitig austritt. In diesen Extruderkopf münden einerseits der Wandextruder und andererseits der Schaumextruder. Grundsätzlich kann auch mit zwei Wandextrudern gearbeitet werden. Im Regelfall kommt jedoch ein einziger Wandextruder zum Einsatz, mit dessen Hilfe sowohl die Rohrinnenwand als auch die Rohraußenwand hergestellt werden.The invention thus initially works with a foam extruder and at least one wall extruder, which are designed spatially separated from each other. That is, the wall extruder and the foam extruder are spatially separated from each other and are combined only on the output side in a common extruder head from which exits the desired three-layer pipe on the output side. In this extruder head open on the one hand, the wall extruder and on the other hand, the foam extruder. In principle, you can also work with two wall extruders. As a rule, however, a single wall extruder is used, with the help of both the pipe inner wall and the tube outer wall are made.

Das erfindungsgemäß realisierte Kühlelement ist im Allgemeinen austrittsseitig des Schaumextruders angeordnet und findet sich in einem Bereich, in welchem der Schaumextruder in den gemeinsamen Extruderkopf von einerseits dem Wandextruder und andererseits dem Schaumextruder übergeht. Durch diese Anordnung des Kühlelementes wird die mit Hilfe des Schaumextruders herzustellende geschäumte Zwischenschicht vor ihrem Eintritt in den Extruderkopf gegenüber der jeweils herzustellenden Rohraußenwand und/oder Rohrinnenwand gekühlt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Massetemperatur zumindest der herzustellenden Zwischenschicht wenigstens austrittsseitig der Extrusionsvorrichtung und folglich auch austrittsseitig des gemeinsamen Extruderkopfes unterhalb der Massetemperatur der Rohrinnenwand und/oder der Rohraußenwand bzw. beider Rohrwände angesiedelt ist.The cooling element realized according to the invention is generally arranged on the outlet side of the foam extruder and is located in a region in which the foam extruder merges into the common extruder head from the one hand the wall extruder and the other the foam extruder. As a result of this arrangement of the cooling element, the foamed intermediate layer to be produced with the aid of the foam extruder is cooled before its entry into the extruder head with respect to the respective tube outer wall and / or tube inner wall to be produced. This ensures that the melt temperature of at least the interlayer to be produced at least on the outlet side of the extrusion device and consequently also downstream of the common extruder head is below the melt temperature of the pipe inner wall and / or the tube outer wall or both tube walls.

Im Allgemeinen ist die Massetemperatur der herzustellenden Zwischenschicht sowohl unterhalb der Massetemperatur der Rohrinnenwand als auch unterhalb der Massetemperatur der Rohraußenwand angesiedelt. Es ist grundsätzlich aber auch denkbar, dass beispielsweise die Massetemperatur der herzustellenden Zwischenschicht und diejenige der Rohrinnenwand in etwa gleich ausgelegt sind und beide Temperaturen unterhalb der Massetemperatur der Rohraußenwand angesiedelt werden.In general, the melt temperature of the intermediate layer to be produced is located both below the melt temperature of the tube inner wall and below the melt temperature of the tube outer wall. In principle, however, it is also conceivable that, for example, the melt temperature of the intermediate layer to be produced and that of the pipe inner wall are designed approximately the same and both temperatures are settled below the melt temperature of the pipe outer wall.

Im Regelfall verfügen jedoch die Rohrinnenwand und auch die Rohraußenwand austrittsseitig des gemeinsamen Extruderkopfes über eine Massetemperatur, die typischerweise bei Rückgriff auf PE (Polyethylen) deutlich oberhalb von 190°C, meistens sogar bei 200°C und mehr angesiedelt ist. Demgegenüber liegt die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht unter den angegebenen Werten und ist im Allgemeinen bei ca. 185°C und weniger angesiedelt. Um diese Temperaturunterschiede einzustellen und vorzugeben, ist wenigstens der Schaumextruder mit dem fraglichen Kühlelement ausgerüstet. Darüber hinaus gelingt diese unterschiedliche Temperatureinstellung dadurch, dass der Schaumextruder räumlich getrennt im Vergleich zum Wandextruder ausgelegt ist, zumindest im Bereich vor dem gemeinsamen Extruderkopf.As a rule, however, the tube inner wall and also the tube outer wall on the outlet side of the common extruder head have a melt temperature which is typically when using PE (polyethylene). is well above 190 ° C, usually even at 200 ° C and more settled. On the other hand, the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced is below the stated values and is generally about 185 ° C. and less. To set and specify these temperature differences, at least the foam extruder is equipped with the cooling element in question. In addition, this different temperature setting is achieved in that the foam extruder is designed spatially separated compared to the wall extruder, at least in the area in front of the common extruder head.

Im Detail kann hierzu das Kühlelement an und/oder in einem Austrittskopf des Schaumextruders platziert werden. Dieser Austrittskopf des Schaumextruders findet sich im Regelfall kurz vor einem Anschlussbereich des Schaumextruders an den endseitigen Extruderkopf, welcher den Wandextruder und den Schaumextruder gleichsam miteinander verbindet. Das Kühlelement selbst kann zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit, einem Kühlgas, mit einem elektrothermischen Wandler etc. arbeiten.In detail, for this purpose, the cooling element can be placed on and / or in an outlet head of the foam extruder. This exit head of the foam extruder is usually located just before a connection region of the foam extruder to the end-side extruder head, which connects the wall extruder and the foam extruder, as it were. The cooling element itself can work for cooling with a cooling liquid, a cooling gas, with an electrothermal transducer, etc.

In den beschriebenen Fällen ist das Kühlelement im Allgemeinen in einem Hohlraum des Austrittskopfes des Schaumextruders angeordnet. Bei dem Hohlraum handelt es sich typischerweise um einen Hohlzylinder. Der Hohlzylinder umgibt regelmäßig eine zentrale Austrittsöffnung bzw. Durchtrittsöffnung für die geschäumte Zwischenschicht.In the cases described, the cooling element is generally arranged in a cavity of the outlet head of the foam extruder. The cavity is typically a hollow cylinder. The hollow cylinder regularly surrounds a central outlet opening or passage opening for the foamed intermediate layer.

Sofern das Kühlelement zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit arbeitet, wird der fragliche Hohlraum des Austrittskopfes des Schaumextruders mit der betreffenden Kühlflüssigkeit beaufschlagt, die ihrerseits außerhalb der Extrusionsvorrichtung von einer separaten Kühleinrichtung auf die erforderliche Temperatur gebracht wird. Vergleichbares gilt für den Fall, dass alternativ zu der Kühlflüssigkeit mit einem entsprechend ausgelegten Kühlgas gearbeitet wird. Auch in diesem Fall mag das Kühlgas den genannten Hohlraum bzw. den die zentrale Durchtrittsöffnung für die geschäumte Zwischenschicht umgebenden Hohlzylinder spülen.If the cooling element works with a cooling liquid for cooling, the cavity in question of the outlet head of the foam extruder is supplied with the relevant cooling liquid, which in turn is brought outside the extrusion device by a separate cooling device to the required temperature. The same applies to the case that is used as an alternative to the cooling liquid with a correspondingly designed cooling gas. Also in this case, the cooling gas may flush the said cavity or the hollow cylinder surrounding the central passage opening for the foamed intermediate layer.

Alternativ hierzu kann es sich bei dem Kühlelement auch um einen elektrothermischen Wandler handeln. Ein solcher elektrothermischer Wandler erzeugt bei Stromdurchfluss typischerweise eine Temperaturdifferenz. Als Beispiel für einen solchen elektrothermischen Wandler sei ein Peltierelement genannt, welches mit zwei Halbleitern arbeitet. Leitet man einen Strom durch diese beiden Materialien, so muss auf der einen Seite Wärmeenergie aufgenommen werden, damit die Elektronen in ein energetisch höheres Leitungsband gelangen. Dadurch kommt es zur Abkühlung. An der anderen Kontaktstelle geht das Elektron vom höheren auf das tiefere Niveau wieder zurück, so dass hier Energie in Form von Wärme abgegeben wird. Als Folge hiervon wird die bereits angesprochene Temperaturdifferenz zwischen den beiden Kontaktstellen beobachtet, die im Rahmen der Erfindung derart ausgenutzt werden kann, dass die gleichsam gekühlte Kontaktstelle des elektrothermischen Wandlers bzw. Peltierelementes innenseitig des Hohlraumes benachbart zur herzustellenden Zwischenschicht platziert wird, wohingegen die die Wärme abgebende Kontaktstelle nach außen weisend angeordnet wird.Alternatively, the cooling element may also be an electrothermal converter. Such an electrothermal transducer typically generates a temperature difference at current flow. As an example of such an electrothermal transducer is called a Peltier element, which works with two semiconductors. If one conducts a current through these two materials, then on the one hand heat energy must be taken up, so that the electrons get into an energetically higher conduction band. This causes it to cool down. At the other contact point, the electron returns from the higher to the lower level, so that energy is given off here in the form of heat. As a result, the already mentioned temperature difference between the two contact points is observed, which can be exploited in the invention such that the quasi-cooled contact point of the electrothermal transducer or Peltier element is placed inside the cavity adjacent to the intermediate layer to be produced, whereas the heat-releasing Contact point is arranged facing outward.

Um die zuvor bereits beschriebenen Temperaturverhältnisse reproduzierbar einzustellen, ist in der Regel wenigstens ein Temperatursensor im Bereich des Kühlelementes vorgesehen. Meistens sind zwei Temperatursensoren oder auch noch mehr realisiert. Von diesen beiden Temperatursensoren ist ein Temperatursensor als Wandtemperatursensor ausgebildet, während es sich bei dem anderen Temperatursensor um einen Schaumtemperatursensor handelt. Mit Hilfe des Wandtemperatursensors kann die Temperatur der Rohrinnenwand bzw. Rohraußenwand respektive die Massetemperatur des geschmolzenen Kunststoffes im Innern des zugehörigen Wandextruders ermittelt werden. Demgegenüber dient der Schaumtemperatursensor dazu, die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht zu erfassen.In order to reproducibly adjust the temperature ratios already described above, at least one temperature sensor is usually provided in the region of the cooling element. Mostly two temperature sensors or even more are realized. Of these two temperature sensors, one temperature sensor is designed as a wall temperature sensor, while the other temperature sensor is a foam temperature sensor. With the help of the wall temperature sensor, the temperature of the pipe inner wall or pipe outer wall respectively the melt temperature of the molten plastic inside the associated wall extruder can be determined. In contrast, the foam temperature sensor serves to detect the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced.

Beide Temperatursensoren sind im Regelfall an eine gemeinsame Steuereinheit angeschlossen. Mit Hilfe dieser Steuereinheit kann die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand und der Massetemperatur der herzustellenden Zwischenschicht eingestellt und vorgegeben werden. Dazu beaufschlagt die Steuereinheit das Kühlelement entsprechend. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit einzelne Förderschnecken von einerseits dem Wandextruder und andererseits dem Schaumextruder entsprechend beaufschlagen.Both temperature sensors are usually connected to a common control unit. With the aid of this control unit, the desired temperature difference between the melt temperature of the pipe wall to be produced and the melt temperature of the intermediate layer to be produced can be set and specified. For this purpose, the control unit acts on the cooling element accordingly. Alternatively or additionally, the control unit can act on individual augers on the one hand the wall extruder and on the other hand the foam extruder accordingly.

Hierbei geht die Erfindung von der Tatsache aus, dass über die Verarbeitungsgeschwindigkeit und folglich die Fördergeschwindigkeit der Förderschnecken ergänzend die Massetemperatur eingestellt werden kann. Denn mit Hilfe der jeweiligen Förderschnecke kann Reibungswärme auf das Granulat zur Herstellung der Rohrinnenwand bzw. Rohraußenwand einerseits und/oder das Granulat der geschäumten Zwischenschicht andererseits übertragen werden. Das heißt, mit Hilfe der Geschwindigkeit der Förderschnecken lässt sich alternativ oder zusätzlich die Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand und auch diejenige der herzustellenden Zwischenschicht einstellen. Als Folge hiervon kann über die Geschwindigkeit der Förderschnecken auch die gewünschte Temperaturdifferenz vorgegeben und eingestellt werden. Zu diesem Zweck mag die Steuereinheit nach Maßgabe der gewünschten Temperaturdifferenz alternativ oder zusätzlich zu dem Kühlelement die einzelnen Förderschnecken beaufschlagen.In this case, the invention is based on the fact that the melt temperature can additionally be set via the processing speed and consequently the conveying speed of the screw conveyors. Because with the help of the respective auger friction heat can be transferred to the granules for the production of the pipe inner wall or pipe outer wall on the one hand and / or the granules of the foamed intermediate layer on the other hand. That is, with the help of the speed of the screw conveyor can be alternatively or additionally the melt temperature of the pipe wall to be produced and also that of the Adjust the intermediate layer to be produced. As a consequence of this, the desired temperature difference can also be preset and set via the speed of the screw conveyors. For this purpose, the control unit may act on the individual augers in accordance with the desired temperature difference as an alternative or in addition to the cooling element.

Im Ergebnis wird eine Extrusionsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche sich zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres besonders eignet. Tatsächlich gelingt mit Hilfe der beschriebenen Extrusionsvorrichtung besonders vorteilhaft die Herstellung eines Kabelführungsrohres und insbesondere Kabelschutzrohres mit dreischichtigem Aufbau. Das fragliche Kabelführungsrohr bzw. Kabelschutzrohr kommt typischerweise mit bis zu 30% weniger Ausgangsmaterial bei der Herstellung im Vergleich zu einem Rohr aus Vollmaterial aus. Daraus resultieren Kosten- und Gewichtsvorteile. Tatsächlich wird an dieser Stelle im Regelfall mit einem materialeinheitlich aufgebauten Rohr gearbeitet, also einem solchen Rohr, welches ein und denselben Kunststoff sowohl für die Rohrinnenwand als auch die Rohraußenwand und schließlich die geschäumte Zwischenschicht einsetzt. Dadurch lässt sich das betreffende Rohr nicht nur einfach herstellen, sondern es werden auch Vorteile bei der Wiederverwertung beobachtet. Außerdem treten keine temperaturbedingten Spannungen auf.As a result, an extrusion device is provided which is particularly suitable for producing a tube of at least three layers. In fact, the production of a cable guide tube and, in particular, a cable protection tube with a three-layer structure is particularly advantageous with the aid of the described extrusion device. The cable conduit or conduit in question typically employs up to 30% less raw material in its manufacture than a tube of solid material. This results in cost and weight advantages. In fact, at this point usually worked with a material of uniform construction tube, so such a tube, which uses one and the same plastic both for the pipe inner wall and the tube outer wall and finally the foamed intermediate layer. This not only makes the tube in question easy to produce but also benefits in terms of recycling. In addition, no temperature-related stresses occur.

Da das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung hergestellte Rohr und insbesondere Kabelführungsrohr bzw. Kabelschutzrohr über eine geringere Gesamtdichte und folglich ein geringeres Gewicht im Vergleich zu einem Rohr aus Vollmaterial verfügt, sind die Handhabung, der Transport und selbstverständlich auch die Verlegung deutlich vereinfacht. Zugleich werden ähnliche mechanische Eigenschaften wie bei einem Kabelführungsrohr bzw. Kabelschutzrohr aus Vollmaterial beobachtet. So sorgt die im Rahmen der Erfindung vorgenommene Kühlung der geschäumten Zwischenschicht bei ihrer Herstellung im Vergleich zur Rohrwand bzw. Rohrinnenwand und/oder Rohraußenwand dafür, dass die zelluläre Struktur der geschäumten Zwischenschicht über eine optimale geometrische Form verfügt.Since the tube produced by means of the extrusion device according to the invention and in particular cable guide tube or cable protection tube has a lower overall density and consequently a lower weight compared to a tube made of solid material, the handling, transport and of course the installation are significantly simplified. At the same time similar mechanical properties are observed as with a cable guide tube or cable protection tube made of solid material. Thus, in the context of the invention, the cooling of the foamed intermediate layer during its manufacture in comparison to the tube wall or tube inner wall and / or tube outer wall ensures that the cellular structure of the foamed intermediate layer has an optimum geometric shape.

Tatsächlich werden im Vergleich zur Situation ohne Kühlung besonders ausgeprägte kugelförmige Zellen beobachtet mit relativ geringer statistischer Streuung hinsichtlich ihres Durchmessers. Als Folge hiervon stehen definierte zelluläre Strukturen der geschäumten Zwischenschicht zur Verfügung und es werden mechanische Eigenschaften des mit Hilfe der Extrusionsvorrichtung hergestellten dreischichtigen Rohres und insbesondere dreischichtigen Kabelführungsrohres bzw. Kabelschutzrohres erreicht, die diejenigen von entsprechend gestalteten Rohren aus Vollmaterial entsprechen.In fact, in comparison to the situation without cooling, particularly pronounced spherical cells are observed with relatively little statistical variance in terms of their diameter. As a result of this, defined cellular structures of the foamed intermediate layer are available and mechanical properties of the three-layered tube produced by means of the extrusion device and in particular three-layered cable guide tube or cable protection tube are achieved which correspond to those of correspondingly shaped tubes made of solid material.

Das gilt generell für praktisch jede denkbare Kombination an chemischen und/oder physikalischem Treibmittel zur Herstellung der Zwischenschicht. Tatsächlich wird im Allgemeinen mit 0,1 bis 6 Masse-% an Treibmittel bezogen auf die Gesamtmasse für das Rohr gearbeitet. Außerdem kann der Mischung aus dem Granulat und dem einen oder den beiden Treibmittel zusätzlich bis zu 3 Masse-% eines Nukleierungsmittels, bezogen auf die Gesamtmasse für das Rohr, zugegeben werden.This applies generally to virtually any conceivable combination of chemical and / or physical blowing agent for the production of the intermediate layer. In fact, generally 0.1 to 6% by mass of blowing agent is used based on the total mass of the pipe. In addition, the mixture of the granules and the one or both blowing agents may additionally be added up to 3% by weight of a nucleating agent, based on the total mass of the tube.

In jedem Fall werden vergleichbare mechanische Eigenschaften wie bei einem Rohr aus Vollmaterial erreicht. So verfügt das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung hergestellte Rohr typischerweise über eine Zugfestigkeit von mehr als 5.000 N, insbesondere sogar mehr als 8.000 N. Der E-Modul ist meistens im Bereich von mehr als 500 MPa, insbesondere sogar bei mehr als 700 MPa angesiedelt. Die Streckspannung nimmt Werte von wenigstens 15 MPa, insbesondere sogar solche von 18 MPa an.In any case, comparable mechanical properties are achieved as with a tube made of solid material. Thus, the tube produced with the aid of the extrusion device according to the invention typically has a tensile strength of more than 5,000 N, in particular even more than 8,000 N. The modulus of elasticity is usually in the range of more than 500 MPa, in particular even more than 700 MPa. The yield stress assumes values of at least 15 MPa, in particular even those of 18 MPa.

Die beobachteten mechanischen Werte und Eigenschaften werden unter Berücksichtigung einer deutlichen Materialersparnis erreicht, die je nach Anteil der geschäumten Zwischenschicht an dem hergestellten Rohr im Bereich von ca. 20 Gew.-% und mehr bis zu 30 Gew.-% an erforderlichem Kunststoffausgangsmaterial im Vergleich zu einem Rohr aus Vollmaterial liegen kann. Außerdem lässt sich das längenbezogene Rohrgewicht um nahezu 30% reduzieren. Ein Rohr aus Vollmaterial verfügt typischerweise über ein Rohrgewicht von ca. 0,7 kg/m. Demgegenüber lässt sich das mit Hilfe der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung hergestellte Rohr mit einem Rohrgewicht von lediglich 0,5 kg/m oder sogar noch weniger produzieren. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.The observed mechanical properties and properties are achieved taking into account a significant material saving, depending on the proportion of the foamed intermediate layer on the produced tube in the range of about 20 wt .-% and more up to 30 wt .-% of required plastic starting material compared to a tube can be made of solid material. In addition, the pipe length-related weight can be reduced by almost 30%. A tube made of solid material typically has a tube weight of about 0.7 kg / m. In contrast, the tube produced by means of the extrusion device according to the invention can be produced with a tube weight of only 0.5 kg / m or even less. Here are the main benefits.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment; show it:

1 und 2 die erfindungsgemäß eingesetzte Extrusionsvorrichtung in einer Übersicht (1) und einer Detailansicht (2) und 1 and 2 the extrusion apparatus used according to the invention in an overview ( 1 ) and a detailed view ( 2 ) and

3 das mit Hilfe der Extrusionsvorrichtung nach den 1 und 2 hergestellte Rohr und insbesondere Kabelschutzrohr in einer perspektivischen Ansicht. 3 with the help of the extrusion device according to the 1 and 2 produced tube and in particular cable protection tube in a perspective view.

In der 3 ist ein dreischichtiges Rohr, nach dem Ausführungsbeispiel ein dreischichtiges Kabelführungsrohr aus einem thermoplastischen Kunststoff dargestellt. Das Kabelführungsrohr ist als Kabelschutzrohr ausgebildet und dient zur Aufnahme von lediglich in der 3 angedeuteten Telekommunikationskabeln 1. Bei den Telekommunikationskabeln 1 handelt es sich nicht einschränkend um Glasfaserkabel 1.In the 3 is a three-layer pipe, according to the embodiment, a three-layer cable guide tube made of a thermoplastic material. The cable guide tube is designed as a cable protection tube and is used to hold only in the 3 indicated telecommunication cables 1 , In the telecommunication cables 1 is not limited to fiber optic cable 1 ,

Das Rohr bzw. Kabelführungsrohr verfügt über einen zylindrischen Mantel 2 im Vergleich zu einer Längsachse L. Tatsächlich ist das Kabelführungsrohr mit seinem Mantel 2 im Querschnitt kreisförmig ausgelegt und definiert auf diese Weise einen entsprechenden kreisförmigen Kabelführungskanal 3 für das bzw. für die Glasfaserkabel 1 im Innern. Das Kabelführungsrohr bzw. dessen Mantel 2 verfügt über einen insgesamt rotationssymmetrischen Aufbau im Vergleich zu der Längsachse L, die durch einen Mittelpunkt M des Rohres hindurchgeht.The pipe or cable guide tube has a cylindrical jacket 2 in comparison to a longitudinal axis L. In fact, the cable guide tube with its jacket 2 Circular in cross-section and defined in this way a corresponding circular cable duct 3 for or for the fiber optic cables 1 at the inside. The cable guide tube or its jacket 2 has an overall rotationally symmetrical structure in comparison to the longitudinal axis L, which passes through a center M of the tube.

Wie bereits erläutert, verfügt das Rohr über einen wenigstens dreischichtigen Aufbau aus einer Rohrinnenwand 4, einer Rohraußenwand 5 und einer geschäumten Zwischenschicht 7. Die Rohrinnenwand 4 und die Rohraußenwand 5 schließen zwischen sich die geschäumte Zwischenschicht 7 ein, wie ergänzend anhand der vergrößerten Detailansicht in 3 deutlich wird. Das Kabelführungsrohr ist insgesamt materialeinheitlich aufgebaut, setzt sich also aus einem gleichen Kunststoff zur Realisierung der Rohrinnenwand 4, der Rohraußenwand 5 sowie der geschäumten Zwischenschicht 7 zusammen.As already explained, the tube has an at least three-layered construction of a tube inner wall 4 , a pipe outer wall 5 and a foamed intermediate layer 7 , The pipe inner wall 4 and the pipe outside wall 5 Close between the foamed interlayer 7 as supplemented by the enlarged detail view in 3 becomes clear. The cable guide tube is constructed of the same material, so it is made of a same plastic for the realization of the pipe inner wall 4 , the pipe exterior wall 5 as well as the foamed intermediate layer 7 together.

Im Ausführungsbeispiel kommt als Material für die Herstellung des Rohres Polyethylen (PE) und insbesondere PE-HD zum Einsatz. Selbstverständlich sind auch Variationen hiervon möglich. Durch die materialeinheitliche Auslegung der Rohrinnenwand 4 aus PE, der Rohraußenwand 5 aus PE und schließlich der geschäumten Zwischenschicht 7 ebenfalls aus PE bzw. aus Polyethylenschaum wird ein insgesamt homogenes Temperaturdehnungsverhalten des Rohres beobachtet.In the exemplary embodiment comes as a material for the production of the tube polyethylene (PE) and in particular PE-HD used. Of course, variations of this are possible. Through the uniform material design of the pipe inner wall 4 made of PE, the tube outer wall 5 made of PE and finally the foamed intermediate layer 7 also made of PE or polyethylene foam, a total homogeneous thermal expansion behavior of the tube is observed.

Die Herstellung des Rohres nach 3 erfolgt mit Hilfe der in den 1 und 2 dargestellten Extrusionsvorrichtung. Man erkennt, dass die Extrusionsvorrichtung mit zwei Förderschnecken 8, 9 ausgerüstet ist, nämlich einer Förderschnecke 8 zur Herstellung der Rohrinnenwand 4 und Rohraußenwand 5 sowie einer weiteren Förderschnecke 9 für die Realisierung der geschäumten Zwischenschicht 7. Beide Förderschnecken 8, 9 sind mit einem in 1 lediglich angedeuteten Trichter für zugeführtes granulares Ausgangsmaterial 10 ausgerüstet. Bei diesem granularen Ausgangsmaterial 10 handelt es sich um Granulate aus PE, die in Verbindung mit der Förderschnecke 8 unmittelbar und im Wesentlich ohne Zusätze verarbeitet werden. Dagegen kommt zur Realisierung der geschäumten Zwischenschicht 7 ein Gemisch an Granulaten zum Einsatz. Dieses Gemisch enthält im Beispielfall ca. 0,1 bis 3 Masse-% eines chemischen Treibmittels und zusätzlich ca. 0,1 bis 3 Masse-% eines physikalischen Treibmittels, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse an Granulat, welches für die Rohrherstellung insgesamt erforderlich ist.The production of the pipe after 3 done with the help of in the 1 and 2 illustrated extrusion device. It can be seen that the extrusion device with two screw conveyors 8th . 9 is equipped, namely a screw conveyor 8th for the production of the pipe inner wall 4 and outside pipe wall 5 and another screw conveyor 9 for the realization of the foamed intermediate layer 7 , Both augers 8th . 9 are with a in 1 merely indicated funnels for supplied granular starting material 10 equipped. With this granular starting material 10 These are PE granules that are used in conjunction with the screw conveyor 8th be processed directly and essentially without additives. On the other hand comes to the realization of the foamed intermediate layer 7 a mixture of granules is used. In the example, this mixture contains about 0.1 to 3% by mass of a chemical blowing agent and additionally about 0.1 to 3% by mass of a physical blowing agent, in each case based on the total mass of granules, which is required for the production of pipes.

Die Extrusionsvorrichtung setzt sich insgesamt aus einem Wandextruder 11a und einem Schaumextruder 11b zusammen. Der Wandextruder 11a und der Schaumextruder 11b verfügen über jeweils konzentrisch zueinander angeordnete Auslassdüsen und münden in einen gemeinsamen Extruderkopf 12. Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass die den Schaumextruder 11b verlassende geschäumte Zwischenschicht 7 zwischen der Rohrinnenwand 4 und der Rohraußenwand 5 im gemeinsamen Extruderkopf 12 eingeschlossen wird. Die Förderschnecke 8 ist im Innern des Wandextruders 11a angeordnet, wohingegen sich die Förderschnecke 9 im Innern des Schaumextruders 11b findet.Overall, the extrusion device consists of a wall extruder 11a and a foam extruder 11b together. The wall extruder 11a and the foam extruder 11b have each outlet nozzles arranged concentrically to each other and open into a common extruder head 12 , The overall design is such that the foam extruder 11b leaving foamed interlayer 7 between the pipe inner wall 4 and the pipe outer wall 5 in the common extruder head 12 is included. The screw conveyor 8th is inside the wall extruder 11a arranged, whereas the auger 9 inside the foam extruder 11b place.

Sowohl die Rohrinnenwand 4 als auch die Rohraußenwand 5 sind vorliegend glattflächig ausgelegt. Außerdem mögen an der Rohrinnenwand 4 noch parallel verlaufende Gleitrippen 6 vorgesehen sein, welche in Bezug auf die Längsachse L alternierende Richtungen aufweisen. Zur topologischen Anordnung der Gleitrippen 6 an der Rohrinnenwand 4 wird auf die einleitend bereits genannte EP 1 091 463 A1 der Anmelderin und auf die 3 verwiesen.Both the pipe inner wall 4 as well as the tube outer wall 5 are designed here smooth surface. Also like on the pipe inner wall 4 still parallel sliding ribs 6 be provided, which have with respect to the longitudinal axis L alternating directions. For the topological arrangement of the sliding ribs 6 on the pipe inner wall 4 is referred to the introductory already mentioned EP 1 091 463 A1 the applicant and the 3 directed.

Von besonderer Bedeutung ist noch der Umstand, dass die geschäumte Zwischenschicht 7 über eine Schichtdicke d1 von ca. 50% bis 90% einer gesamten Wandstärke s des hergestellten Rohres verfügt. Demgegenüber betragen die Schichtdicke d2 der Rohrinnenwand 4 und die Schichtdicke d3 der Rohraußenwand 5 zusammengenommen lediglich 10% bis 50% der gesamten Schichtdicke s. Im Ausführungsbeispiel sind die Schichtdicken d2, d3 von einerseits der Rohrinnenwand 4 und andererseits der Rohraußenwand 5 jeweils gleich ausgelegt.Of particular importance is the fact that the foamed interlayer 7 has a layer thickness d 1 of about 50% to 90% of a total wall thickness s of the produced tube. In contrast, the layer thickness d 2 of the tube inner wall 4 and the layer thickness d 3 of the tube outer wall 5 taken together only 10% to 50% of the total layer thickness s. In the exemplary embodiment, the layer thicknesses d 2 , d 3 on the one hand of the pipe inner wall 4 and on the other hand, the pipe outer wall 5 each designed the same.

Auf den konkreten Einzelfall bezogen bedeutet dies, dass die Gesamtschichtdicke s des in der 3 dargestellten Rohres beispielsweise ca. 5 mm beträgt. Der Durchmesser D des Rohres mag im Bereich von ca. 50 mm angesiedelt sein. Als Folge hiervon stellt sich für das erfindungsgemäße Rohr nach der 3 ein Rohrgewicht von ca. 0,5 kg/m ein. Based on the specific case, this means that the total layer thickness s of the in the 3 shown tube, for example, about 5 mm. The diameter D of the tube may be in the range of about 50 mm. As a consequence thereof arises for the pipe according to the invention according to the 3 a pipe weight of about 0.5 kg / m.

Demgegenüber beobachtet man für vergleichbare Rohre aus Vollmaterial, das heißt Rohre aus Polyethylen ohne geschäumte Zwischenschicht 7, ein Rohrgewicht von in etwa 0,7 kg/m. Dennoch werden für das erfindungsgemäße Rohr mit der geschäumten Zwischenschicht 7 vergleichbare mechanische Eigenschaften beobachtet, wie sie auch für Polyethylenrohre aus Vollmaterial im Beispielfall und entsprechend der DIN 16876 gemessen werden. So ist die Längenänderung des erfindungsgemäßen Rohres gemäß 3 nach einer Wärmebehandlung auf Werte von ≤ 3% beschränkt. Die Zugfestigkeit des Rohres liegt oberhalb von 8.000 N. Eine Zeitstand-Innendruckprüfung bei 35°C und 12 bar hat zur Dichtigkeit über einen Zeitraum von jeweils mehr als 2 Stunden (2 h) geführt.In contrast, it is observed for comparable tubes made of solid material, that is tubes made of polyethylene without a foamed intermediate layer 7 , a pipe weight of about 0.7 kg / m. Nevertheless, for the tube according to the invention with the foamed intermediate layer 7 observed comparable mechanical properties, as they are measured for polyethylene pipes made of solid material in the example and according to DIN 16876. Thus, the change in length of the pipe according to the invention according to 3 limited to ≤ 3% after heat treatment. The tensile strength of the tube is above 8,000 N. A creep internal pressure test at 35 ° C and 12 bar has led to tightness over a period of more than 2 hours (2 h) each.

Weitere Materialkennwerte wie der erreichte E-Modul, die Streckspannung, die Zugfestigkeit und schließlich die Bruchdehnung liegen für ein Rohr aus Vollmaterial nach DIN 16876 und das erfindungsgemäße geschäumte Rohr mit der geschäumten Zwischenschicht 7 in vergleichbaren Bereichen, so dass praktisch identische mechanische Kennwerte und Belastbarkeiten beobachtet werden. Das heißt, das erfindungsgemäße Rohr mit der geschäumten Zwischenschicht 7 ist von seiner mechanischen Belastbarkeit und seinen mechanischen Eigenschaften her mit Vollwandrohren nach DIN 16876 vergleichbar, wie die anliegend beigefügte Vergleichstabelle deutlich macht. Rohre nach DIN 16876 geschäumte Rohre nach der Erfindung Rohrgewicht kg/m ca. 0,7 ca. 0,5 Maßhaltigkeit (mm) mm D = 50,0 D = 50,0 s ≈ 5 s ≈ 5 Oberflächenbeschaffenheit glatte Innen- und Außenflächen glatte Innen- und Außenflächen Längenänderung nach Wärmebehandlung % ≤ 3 ≤ 3 Veränderung nach Wärmebehandlung keine Risse, Blasen oder Aufblätterungen keine Risse, Blasen oder Aufblätterungen Zeitstand-Innendruckprüfung 35°C/12 bar h > 2 h > 2 h Zugfestigkeit Rohr N > 8000 > 8000 E-Modul in MPa nach DIN 53457 und ISO 527 > 700 > 500 Streckspannung in MPa nach DIN EN 638 ≥ 18 ≥ 15 Zugfestigkeit in MPa nach DIN EN 638 ≥ 20 ≥ 18 Bruchdehnung in % nach DIN EN 638 ≥ 300 ≥ 100 Other material parameters such as the modulus of elasticity achieved, the yield stress, the tensile strength and finally the elongation at break are for a tube of solid material according to DIN 16876 and the foamed tube according to the invention with the foamed intermediate layer 7 in comparable ranges, so that practically identical mechanical characteristics and load capacities are observed. That is, the tube according to the invention with the foamed intermediate layer 7 Its mechanical strength and mechanical properties make it comparable to solid wall pipes according to DIN 16876, as the attached comparison table makes clear. Tubes according to DIN 16876 foamed pipes according to the invention tube weight kg / m about 0.7 about 0.5 Dimensional accuracy (mm) mm D = 50.0 D = 50.0 s ≈ 5 s ≈ 5 surface finish smooth inner and outer surfaces smooth inner and outer surfaces Length change after heat treatment % ≤ 3 ≤ 3 Change after heat treatment no cracks, blisters or exfoliation no cracks, blisters or exfoliation Creep internal pressure test 35 ° C / 12 bar H > 2 h > 2 h Tensile strength tube N > 8000 > 8000 Modulus of elasticity in MPa according to DIN 53457 and ISO 527 > 700 > 500 Yield stress in MPa according to DIN EN 638 ≥ 18 ≥ 15 Tensile strength in MPa according to DIN EN 638 ≥ 20 ≥ 18 Elongation at break in% according to DIN EN 638 ≥ 300 ≥ 100

Das geschäumte Rohr nach der Erfindung gemäß der vorstehenden Tabelle ist ebenso wie das DIN-gemäße Rohr jeweils aus PE (PE-HD) hergestellt worden. Als chemisches Treibmittel wurden 0,5 bis 1,0 Masse-% eines endothermen Treibmittels auf Basis Carbonat/Citrat eingesetzt. Vorteilhaft ist ein solches Treibmittel der Firma Rowa bzw. Tramaco mit der Produktbezeichnung Tracel PO 2201 verwendet worden. Als physikalisches Treibmittel kommen ca. 1,0 Masse-% zum Einsatz. Dabei hat sich als Treibmittel der Typ Tracel G6800 MS ebenfalls der Firma Tramaco als besonders günstig erwiesen. Die Massenanteile beziehen sich jeweils auf die Gesamtmasse an PE-HD zur Herstellung des erfindungsgemäß geschäumten Rohres.The foamed tube according to the invention according to the above table, as well as the DIN-compliant tube has been made of PE (PE-HD). As a chemical blowing agent, 0.5 to 1.0% by mass of an endothermic blowing agent based on carbonate / citrate was used. Such a propellant of the company Rowa or Tramaco with the product name Tracel PO 2201 has been advantageously used. The physical blowing agent used is about 1.0% by mass. The type Tracel G6800 MS has also proved to be particularly favorable as a propellant for Tramaco. The mass fractions in each case relate to the total mass of PE-HD for the production of the inventively foamed tube.

Um das fragliche Rohr mit Hilfe der dargestellten Extrusionsvorrichtung und den geschilderten Spezifikationen insbesondere im Hinblick auf die mechanischen Kennwerte im Detail herstellen zu können, sind zunächst einmal der Wandextruder 11a und der Schaumextruder 11b räumlich getrennt voneinander ausgelegt. Das wird anhand einer vergleichenden Betrachtung der 1 und 2 deutlich. Tatsächlich sind der Wandextruder 11a einerseits und der Schaumextruder 11b andererseits im Ausführungsbeispiel winklig zueinander angeordnet und werden erst in dem gemeinsamen Extruderkopf 12 zusammengeführt. Erfindungsgemäß ist der Schaumextruder 11b mit einem Kühlelement 13 ausgerüstet, welches man besonders deutlich anhand der vergrößerten Schnittdarstellung in der 2 erkennen kann. In order to be able to produce in detail the pipe in question with the aid of the illustrated extrusion apparatus and the described specifications, in particular with regard to the mechanical characteristics, the wall extruder is first of all 11a and the foam extruder 11b spatially separated from each other. This is based on a comparative analysis of the 1 and 2 clear. In fact, the wall extruder 11a on the one hand and the foam extruder 11b on the other hand in the embodiment arranged at an angle to each other and are only in the common extruder head 12 merged. According to the invention, the foam extruder 11b with a cooling element 13 equipped, which is particularly clear on the basis of the enlarged sectional view in the 2 can recognize.

Das Kühlelement 13 findet sich austrittsseitig des Schaumextruders 11b unmittelbar vor einem Anschlussbereich 15, in welchem der Wandextruder 11a und der Schaumextruder 11b zusammengeführt und an den gemeinsamen Extruderkopf 12 angeschlossen werden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist das Kühlelement 13 in einem Austrittskopf 16 des Schaumextruders 11b angeordnet, kann grundsätzlich aber auch (außen oder innen) an dem fraglichen Austrittskopf 16 platziert werden. Das Kühlelement 13 arbeitet im Rahmen des Ausführungsbeispiels zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit, die einen Hohlraum 14 des Austrittskopfes 16 des Schaumextruders 11b beaufschlagt. Anstelle mit einer Kühlflüssigkeit an dieser Stelle zu arbeiten, kann auch mit einem Kühlgas, einem elektrothermischen Wandler etc. dafür gesorgt werden, dass die herzustellende geschäumte Zwischenschicht 7 austrittsseitig des Schaumextruders 11b auf eine bestimmte Massetemperatur gebracht wird.The cooling element 13 can be found on the outlet side of the foam extruder 11b immediately before a connection area 15 , in which the wall extruder 11a and the foam extruder 11b merged and to the common extruder head 12 be connected. In the context of the embodiment, the cooling element 13 in a discharge head 16 the foam extruder 11b arranged, but in principle also (outside or inside) at the outlet head in question 16 to be placed. The cooling element 13 operates within the scope of the embodiment for cooling with a cooling liquid, which has a cavity 14 the exit head 16 the foam extruder 11b applied. Instead of working with a cooling liquid at this point, it can also be ensured with a cooling gas, an electrothermal converter, etc., that the foamed intermediate layer to be produced 7 on the outlet side of the foam extruder 11b brought to a certain melt temperature.

Tatsächlich ist nämlich die Auslegung insgesamt so getroffen, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 unterhalb der Massetemperatur sowohl der herzustellenden Rohrinnenwand 4 als auch der herzustellenden Rohraußenwand 5 angesiedelt ist. Das gilt auch noch austrittsseitig des gemeinsamen Extruderkopfes 12.In fact, the overall design is such that the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 below the melt temperature both of the pipe inner wall to be produced 4 as well as the tube outer wall to be produced 5 is settled. This also applies to the exit side of the common extruder head 12 ,

Um dies zu erreichen, ist einerseits das bereits angesprochene Kühlelement 13 ausgangsseitig des Schaumextruders 11b vorgesehen. Andererseits kann der gewünschte Temperaturunterschied über die Förderschnecken 8, 9 eingestellt und unterstützt werden, wie dies einleitend bereits beschrieben wurde.To achieve this, on the one hand, the already mentioned cooling element 13 on the output side of the foam extruder 11b intended. On the other hand, the desired temperature difference across the screw conveyors 8th . 9 be set and supported, as already described in the introduction.

Der mit Hilfe der Kühlflüssigkeit beaufschlagte Hohlraum 14 ist insgesamt als Hohlzylinder ausgebildet, wie die vergrößerte Schnittdarstellung in 2 deutlich macht. Im Zentrum des Hohlzylinders 14 ist die zentrale Austrittsöffnung bzw. Durchtrittsöffnung für die geschäumte Zwischenschicht 7 bzw. das entsprechende Granulat 10 angeordnet.The cavity acted upon by the coolant 14 is formed overall as a hollow cylinder, as the enlarged sectional view in 2 makes it clear. In the center of the hollow cylinder 14 is the central outlet opening or passage opening for the foamed intermediate layer 7 or the corresponding granules 10 arranged.

Darüber hinaus erkennt man noch wenigstens zwei Temperatursensoren 17; 18, 19, die insgesamt an eine gemeinsame Steuereinheit 20 angeschlossen sind. Bei dem Temperatursensor 17 handelt es sich um einen Schaumtemperatursensor 17, mit dessen Hilfe die Temperatur der geschäumten Zwischenschicht 7 bzw. dessen Massetemperatur ermittelt wird. Die beiden weiteren Temperatursensoren 18, 19 sind demgegenüber als Wandtemperatursensoren 18, 19 ausgebildet. Der Wandtemperatursensor 18 dient zur Temperaturmessung der Massetemperatur der herzustellenden Rohraußenwand 5, wohingegen der Wandtemperatursensor 19 die Massetemperatur der herzustellenden Rohrinnenwand 4 an die gemeinsame Steuereinheit 20 meldet.In addition, you can still see at least two temperature sensors 17 ; 18 . 19 in total to a common control unit 20 are connected. At the temperature sensor 17 it is a foam temperature sensor 17 , with the help of which the temperature of the foamed intermediate layer 7 or whose melt temperature is determined. The two other temperature sensors 18 . 19 are in contrast as wall temperature sensors 18 . 19 educated. The wall temperature sensor 18 serves for temperature measurement of the melt temperature of the pipe outer wall to be produced 5 whereas the wall temperature sensor 19 the melt temperature of the pipe inner wall to be produced 4 to the common control unit 20 reports.

Neben den Temperatursensoren 17; 18, 19 sind auch die beiden zuvor bereits beschriebenen Förderschnecken 8, 9 an die Steuereinheit 20 angeschlossen und werden von dieser beaufschlagt. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 20 eine gewünschte Temperaturdifferenz zwischen einerseits der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand 4, 5 und andererseits der Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 vorgeben.In addition to the temperature sensors 17 ; 18 . 19 are also the two previously described augers 8th . 9 to the control unit 20 connected and are acted upon by this. In this way, the control unit 20 a desired temperature difference between on the one hand the melt temperature of the pipe wall to be produced 4 . 5 and on the other hand, the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 pretend.

Im Rahmen der Erfindung und von besonderer Bedeutung ist nun der Umstand, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 unterhalb der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand 4, 5 angesiedelt ist. Tatsächlich mögen die Rohrwände 4, 5 bzw. deren Massetemperatur im Bereich von ca. 190°C und noch mehr im Bereich des Extruderkopfes 12 angesiedelt sein. Demgegenüber wird die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 auf Werte von deutlich unterhalb von 190°C, meistens auf Werte von 185°C und weniger an dieser Stelle eingestellt. Selbstverständlich muss bei der Verarbeitung von Polyethylen (PE) im Beispielfall die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 in jedem Fall oberhalb der Kristallisationstemperatur bzw. Glasübergangstemperatur für Polyethylen (PE) von ca. 130°C liegen.In the context of the invention and of particular importance is now the fact that the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 below the melt temperature of the pipe wall to be produced 4 . 5 is settled. In fact, the pipe walls like 4 . 5 or their melt temperature in the range of about 190 ° C and even more in the area of the extruder head 12 be settled. In contrast, the melt temperature of the produced foamed intermediate layer 7 to values well below 190 ° C, mostly set to values of 185 ° C and less at this point. Of course, in the processing of polyethylene (PE) in the example, the melt temperature of the produced foamed intermediate layer 7 in any case above the crystallization temperature or glass transition temperature for polyethylene (PE) of about 130 ° C.

Jedenfalls führt die beschriebene Temperaturdifferenz und insbesondere die Tatsache, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 unterhalb derjenigen Massetemperatur für die Rohrwand 4, 5 angesiedelt ist dazu, dass austrittsseitig des gemeinsamen Extruderkopfes 12 eine geschäumte Zwischenschicht 7 bei der dortigen Expansion beobachtet wird, die über eine besonders gleichmäßige und homogene Zellstruktur verfügt. Das lässt sich im Wesentlichen darauf zurückführen, dass die relativ geringe Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 die Expansion der Schaumzellen infolge der chemischen Reaktion des Treibmittels und/oder infolge der Expansion des physikalischen Treibmittels aufgrund der damit verbundenen niedrigeren Viskosität in gewisser Weise bremst. Dadurch wird eine insgesamt gleichmäßige Zellstruktur mit einer eingeschränkten Größenverteilung der Zellen beobachtet. Daraus resultieren im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte mechanische Eigenschaften, die einleitend bereits beschrieben worden sind.In any case, the described temperature difference and in particular the fact that the melt temperature of the produced foamed intermediate layer 7 below the melt temperature for the pipe wall 4 . 5 settled on the outlet side of the common extruder head 12 a foamed intermediate layer 7 observed in the local expansion, which has a particularly uniform and homogeneous cell structure. This can essentially be attributed to the fact that the relatively low melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 the expansion of the foam cells due to the chemical reaction of the blowing agent and / or as a result of the expansion of the physical blowing agent due to the associated lower viscosity in some ways slows down. As a result, an overall uniform cell structure with a restricted size distribution of the cells is observed. This results in comparison with the prior art improved mechanical properties, which have already been described in the introduction.

Die geschilderte Temperaturdifferenz zwischen einerseits der Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 und andererseits der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand 4, 5 kann noch dadurch unterstützt bzw. eingestellt werden, dass die Steuereinheit 20 die Förderschnecken 8, 9 unterschiedlich beaufschlagt. Hierbei geht die Erfindung von der Tatsache aus, dass eine geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit bzw. Vorschubgeschwindigkeit der betreffenden Förderschnecke 8, 9 zu einem reduzierten Wärmeeintrag durch mit Hilfe der jeweiligen Förderschnecke 8, 9 produzierte Reibungswärme korrespondiert.The described temperature difference between on the one hand the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 and on the other hand, the melt temperature of the pipe wall to be produced 4 . 5 can still be supported or adjusted by the fact that the control unit 20 the screw conveyors 8th . 9 applied differently. Here, the invention is based on the fact that a lower processing speed or feed rate of the relevant auger 8th . 9 to a reduced heat input by using the respective screw conveyor 8th . 9 produced frictional heat corresponds.

Das heißt, die Steuereinheit 20 kann zur Unterstützung der Temperaturdifferenz ergänzend dafür sorgen, dass die Förderschnecke 9 des Schaumextruders 11b mit geringerer Geschwindigkeit rotiert als die Förderschnecke 8 zur Herstellung der Rohrwände 4, 5. Daraus resultiert auch ein geringerer Wärmeeintrag in die herzustellende geschäumte Zwischenschicht 7 und wird der gewünschte Temperaturunterschied zwischen den Massetemperaturen wie beschrieben unterstützt. Das heißt, die Steuereinheit 20 beaufschlagt nach Maßgabe der gewünschten Temperaturdifferenz zwischen der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand 4, 5 und der Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht 7 das Kühlelement 13 und/oder die einzelnen Förderschnecken 8, 9 entsprechend.That is, the control unit 20 In addition to ensuring the temperature difference, it can ensure that the screw conveyor 9 the foam extruder 11b rotates at a slower speed than the auger 8th for the production of the pipe walls 4 . 5 , This also results in a lower heat input into the foamed intermediate layer to be produced 7 and the desired temperature difference between the melt temperatures is supported as described. That is, the control unit 20 applied in accordance with the desired temperature difference between the melt temperature of the pipe wall to be produced 4 . 5 and the melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced 7 the cooling element 13 and / or the individual augers 8th . 9 corresponding.

Claims (9)

Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines wenigstens dreischichtigen Rohres, insbesondere Kabelführungsrohres, wobei das Rohr vorzugsweise materialeinheitlich mit einer Rohrinnenwand (4), einer geschäumten Zwischenschicht (7) und einer Rohraußenwand (5) ausgebildet ist, mit wenigstens einem Wandextruder (11a) und einem Schaumextruder (11b), dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest der räumlich vom Wandextruder (11a) getrennt ausgelegte Schaumextruder (11b) derart mit einem Kühlelement (13) ausgerüstet ist, dass – die Massetemperatur wenigstens der herzustellenden Zwischenschicht (7) zumindest austrittsseitig eines gemeinsamen Extruderkopfes (12) unterhalb der Massetemperatur der herzustellenden Rohrwände (4, 5) angesiedelt ist und dass – wenigstens ein Temperatursensor (17, 18, 19) im Bereich des Kühlelements (13) vorgesehen ist.Extrusion device for producing an at least three-layered tube, in particular cable guide tube, wherein the tube is preferably of the same material with a tube inner wall ( 4 ), a foamed intermediate layer ( 7 ) and a pipe outer wall ( 5 ) is formed, with at least one wall extruder ( 11a ) and a foam extruder ( 11b ), characterized in that - at least spatially from the wall extruder ( 11a ) separately designed foam extruder ( 11b ) in such a way with a cooling element ( 13 ), that - the melt temperature of at least the intermediate layer to be produced ( 7 ) at least on the exit side of a common extruder head ( 12 ) below the melt temperature of the pipe walls to be produced ( 4 . 5 ) and that - at least one temperature sensor ( 17 . 18 . 19 ) in the region of the cooling element ( 13 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (13) austrittsseitig des Schaumextruders (11b) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the cooling element ( 13 ) exit side of the foam extruder ( 11b ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (13) an und/oder in einem Austrittskopf (16) des Schaumextruders (11b) platziert ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling element ( 13 ) and / or in an exit head ( 16 ) of the foam extruder ( 11b ) is placed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (13) zur Kühlung mit einer Kühlflüssigkeit oder einem Kühlgas oder mit einem elektrothermischen Wandler arbeitet.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling element ( 13 ) works for cooling with a cooling liquid or a cooling gas or with an electrothermal transducer. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (13) in einem Hohlraum (14) des Austrittskopfes (16) des Schaumextruders (11b) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling element ( 13 ) in a cavity ( 14 ) of the exit head ( 16 ) of the foam extruder ( 11b ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (14) als ein eine zentrale Durchtrittsöffnung für die herzustellende geschäumte Zwischenschicht (7) umgebender Hohlzylinder (14) ausgebildet ist.Device according to claim 5, characterized in that the cavity ( 14 ) as a central passage opening for the foamed intermediate layer to be produced ( 7 ) surrounding hollow cylinder ( 14 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Temperatursensoren (17; 18, 19), einerseits ein Wandtemperatursensor (18, 19) und andererseits ein Schaumtemperatursensor (17), vorgesehen sind.Apparatus according to claim 6, characterized in that two temperature sensors ( 17 ; 18 . 19 ), on the one hand a wall temperature sensor ( 18 . 19 ) and on the other hand, a foam temperature sensor ( 17 ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (17; 18, 19) an eine Steuereinheit (20) angeschlossen sind. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the temperature sensors ( 17 ; 18 . 19 ) to a control unit ( 20 ) are connected. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) nach Maßgabe einer gewünschten Temperaturdifferenz zwischen einer Massetemperatur der herzustellenden Rohrwand (4, 5) und einer Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht (7) das Kühlelement (13) und/oder einzelne Förderschnecken (8, 9) entsprechend beaufschlagt.Apparatus according to claim 8, characterized in that the control unit ( 20 ) in accordance with a desired temperature difference between a melt temperature of the pipe wall to be produced ( 4 . 5 ) and a melt temperature of the foamed intermediate layer to be produced ( 7 ) the cooling element ( 13 ) and / or individual screw conveyors ( 8th . 9 ) acted upon accordingly.
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