DE4128654A1 - Mehrschichtiges leitungsrohr aus kunststoff und vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents
Mehrschichtiges leitungsrohr aus kunststoff und vorrichtung zu dessen herstellungInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein mehrschichtiges Leitungs
rohr aus Kunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1
sowie eine Vorrichtung zur Herstellung des Leitungsrohres
nach dem Oberbegriff des Anspruches 12. Erfindungsgemäße
Leitungsrohre kommen insbesondere als Kanalrohre für Ab
wässer oder Kabel zum Einsatz.
Ein Leitungsrohr sowie eine Vorrichtung zu dessen Herstel
lung der eingangs genannten Art sind schon aus der EP-A-
03 85 465 bekannt. Das Rohr ist zweischichtig ausgebildet,
wobei die glatte Innenrohrfläche Teil eines kompakten
Innenrohres ist. Bei entsprechender Ringsteifigkeit hat
ein solches Rohr gegenüber einem kompakten Rohr eine Ge
wichtsersparnis von etwa 50%. Soll das Rohr jedoch - ins
besondere in Anpassung an Standardabmessungen - bestimmte
Innen- und Außendurchmesser aufweisen, so ist ein Einsatz
kompakten Materials erforderlich, der den aus Festigkeits
gründen notwendigen übersteigt. Bei diesem Rohr kommt Re
cyclat wegen seiner Verunreinigungen nicht zum Einsatz,
die das Einhalten der geforderten Festigkeits-, Oberflä
chen- und Beständigkeitswerte beeinträchtigen könnten.
Originäre Rohstoffe sind jedoch im Vergleich zu Recyclat
relativ teuer. Das Verbundrohr wird bekanntermaßen mittels
eines Rohrkopf-Extrusionswerkzeuges extrudiert, das ein
Extruder mit einer kompakten Kunststoffschmelze speist. Im
Werkzeug wird die Schmelze in zwei rohrförmige Masseströme
aufgeteilt, von denen der äußere in einem Corrugator pro
filiert und mit dem glatten inneren Massestrom verbunden
wird. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-C-29 11 833
oder EP-A-02 43 516 beschrieben. Sie kommt vor allem bei
Rohren aus PVC zum Einsatz, weil sie der plastischen Masse
keine Möglichkeit des Verweilens gibt, welche die bekann
ten thermischen Zersetzungsprozesse (Brenner) auslöst.
Weiterhin ist bekannt, ein Kunststoffrohr mit jeweils
einem glatten und kompakten Innen- und Außenrohr herzu
stellen, zwischen denen ein Zwischenrohr angeordnet ist.
Das Zwischenrohr kann entweder aus originären Rohstoffen
geschäumt oder geschäumt und kompakt aus Recyclat-Kunst
stoffen hergestellt sein. Als Rohstoff kann PVC eingesetzt
werden. Insbesondere bei Herstellung aus Polyolefinen (PE
und PP) wird das Rohr jedoch in Mehrschichtextrusionstech
nik hergestellt, die mittels Feed-Block auch bei der Ex
trusion von Platten oder Profilen üblich ist. Das vorbe
kannte Rohr weist bei einer geforderten Ringsteifigkeit
ein relativ hohes Gewicht auf.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein verbessertes Leitungsrohr zu schaffen, das bei be
stimmten Abmessungen und für den beabsichtigten Einsatz
geforderten Festigkeitseigenschaften und Beanspruchbarkeit
ein verringertes Gewicht aufweist und den Einsatz auch von
Recyclat-Kunststoff ermöglicht. Ferner soll eine Vorrich
tung zur Herstellung des Verbundrohres insbesondere auch
aus PVC geschaffen werden.
Die Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und
12 angegeben. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
2 bis 11 sowie 13 zu finden.
Bei einem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Leitungsrohr
ist also zwischen der glatten Innenrohrfläche und dem ge
wellten und kompakten Außenrohr ein mit Innenrohrfläche
und Außenrohr verbundenes Zwischenrohr angeordnet, welches
eine andere Beschaffenheit als das Außenrohr aufweist.
Andere Beschaffenheit bedeutet insbesondere, daß es eine
andere Struktur oder eine andere Materialzusammensetzung
aufweist. So kann das Zwischenrohr eine Schaumstruktur
haben, die ihm zusätzliche Isolationseigenschaften ver
leiht. Das geschäumte oder auch ein kompaktes Zwischenrohr
kann aus einem Recyclat wie PVC-Flaschenshredder oder
auch aus einem ganz anderen Werkstoff als das Außenrohr
bestehen. In allen Fällen sorgt das Zwischenrohr auch für
eine Verstärkung der Wand des Leitungsrohres, ohne daß
hierzu der relativ teure Einsatz kompakten Außenrohrmate
rials gesteigert werden müßte. Dies gilt besonders, wenn
die Innenrohrfläche Teil eines kompakten Innenrohres ist,
das ebenfalls einen relativ kostenaufwendigen Materialein
satz bedingt. Hinsichtlich der Festigkeits- und Beständig
keitswerte sind Außenrohr und gegebenenfalls Innenrohr für
das Leitungsrohr bestimmend, wobei das Zwischenrohr außer
einem gewissen Festigkeitsbeitrag vor allem für die erfor
derliche Wandstärke sorgt. Im Falle seines Bestehens aus
Recyclat trägt das Zwischenrohr zur Entsorgung von Kunst
stoffabfällen bei, deren Zusammensetzung keinen Einsatz
bei herkömmlichen Rohren vergleichbarer Eigenschaften er
laubt.
Ist das Zwischenrohr geschäumt, so kann es zumindest teil
weise in die Wellen des Außenrohres eingreifen, wodurch
der Verbund der verschiedenen Rohrschichten sowie die Iso
lierwirkung verbessert werden. Vorzugsweise kommt dann als
Schaum Celuka zum Einsatz. Entsprechend der eingangs ge
nannten Patentveröffentlichung kann das Rohr im Endbereich
verdickt Abschnitte zur Bildung von Muffe bzw. Spitzende
aufweisen, die vor allem von dem geschäumten Zwischenrohr
gebildet sein können. Bei einem geschäumten Zwischenrohr
kann die Innenrohrfläche eine geglättete Innenfläche des
Zwischenrohres sein. Hier entfällt ein kompaktes Innen
rohr, wobei der entstehende Schaum durch Abkühlen auf
einem Werkzeugdorn eine größere Dichte erhalten und in
einer die Innenrohrfläche einschließenden Innenschicht
kompakt sein kann. Ein derartiges Rohr ist insbesondere
als Kabelschutzrohr geeignet, bei dem die Beanspruchung
der Innenrohrfläche mangels eines durchströmenden Mediums
unproblematisch ist, ein Einziehen von Kabel gewährleistet
sein muß und die gewünschte Ringsteifigkeit vor allem
durch das kompakte Außenrohr beigesteuert wird.
Zwischen Außenrohr und Zwischenrohr kann ein Haftvermitt
ler angeordnet sein, insbesondere wenn diese aus verschie
denen Materialien bestehen. Außenrohr, Zwischenrohr
und/oder Innenrohr können aus PVC, PE und/oder PP herge
stellt sein. Beispielsweise können sämtliche Rohrschichten
aus demselben Material hergestellt sein, wobei das Zwi
schenrohr eine Schaum- oder eine kompakte Struktur hat und
aus originärem oder Recyclat-Kunststoff besteht. Obige be
vorzugte Kunststoffe können jedoch auch in einem Leitungs
rohr kombiniert werden, wobei verschiedene Rohrschichten
aus verschiedenen Kunststoffen bestehen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des Lei
tungsrohres kombiniert die vorbekannten Verbundrohre mit
der Mehrschichtextrusionstechnik. Hierfür wird der Massen
strom für das Zwischenrohr und gegebenenfalls für einen
Haftvermittler von einem beigestellten Extruder durch die
Torpedos des Extrusionswerkzeuges auf den abgeteilten Mas
senstrom für das Innenrohr aufgebracht. Die Torpedos, wel
che ohnehin für das Halten der Dorne bzw. Hülsen des Werk
zeuges vorgesehen sind, werden also für die Mehrschicht
extrusion des Zwischenrohres genutzt. Herkömmliche Technik
läßt sie somit durch relativ geringfügige Änderungen für
die Herstellung des erfindungsgemäßen Rohres vorbereiten.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Er
findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der zugehörigen Zeichnungen, die verschiedene Rohre sowie
eine Vorrichtung zu deren Herstellung zeigen. In den
Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Leitungsrohr mit Innenrohr, Zwischenrohr und Außen
rohr in einem Teilschnitt durch die Rohrwand;
Fig. 2 Leitungsrohr mit Innenrohr, Zwischenrohr, Haftver
mittler und Außenrohr in einem Teilschnitt durch
die Rohrwand;
Fig. 3 Leitungsrohr mit geglättete Innenfläche aufweisen
dem Zwischenrohr aus Schaum und Außenrohr in teil
weisem Schnitt durch die Wand;
Fig. 4 Leitungsrohr mit geglättete Innenfläche aufweisen
dem Zwischenrohr aus das gewellte Außenrohr ausfül
lendem Schaum in teilweisem Schnitt durch die Rohr
wand;
Fig. 5 Leitungsrohr mit geschäumtem Zwischenrohr und Außen
rohr in einem Teilschnitt durch die Wand am Rohr
ende;
Fig. 6 Extrusionskopf der Vorrichtung zur Herstellung des
Leitungsrohres in einem Halbschnitt;
Fig. 7 Corrugator zur Herstellung des Leitungsrohres im
Halbschnitt.
Bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen wurden die
einander entsprechenden Elemente mit übereinstimmenden
Bezugsziffern bezeichnet.
Gemäß Fig. 1 hat das Leitungsrohr ein Innenrohr 1 mit
einer glatten Innenrohrfläche 2, ein gewelltes Außenrohr 3
sowie ein zwischen Innenrohr und Außenrohr angeordnetes
und diese verbindendes Zwischenrohr 4. Das Zwischenrohr 4
besteht hier aus Schaumstoff. Die verschiedenen Schichten
sind an den Berührungsstellen im erhitzten Zustand zusam
mengedrückt und infolgedessen miteinander verschweißt. Das
Zwischenrohr 4 begünstigt die Isoliereigenschaften und
verleiht dem Rohr eine zusätzliche Wandstärke, ohne dessen
Gewicht übermäßig zu erhöhen. Festigkeit und Beständigkeit
werden vor allem durch Außenrohr 3 und Innenrohr 1 be
stimmt. Solchermaßen können vorteilhaft großdimensionierte
Kanalrohr z. B. ab DN 160 strukturiert werden.
Bei der Variante der Fig. 2 ist gegenüber Fig. 1 zusätz
lich ein Haftvermittler 5 zwischen Außenrohr 3 und Zwi
schenrohr 4 angeordnet, der eine Verbindung verschiedener
Materialien von Außenrohr und Zwischenrohr begünstigt. Für
den Haftvermittler 5 sind aus der Folientechnik transpa
rente Kleber bekannt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen kein Leitungsrohr mit kom
paktem Zwischenrohr 4, obschon dies ebenfalls zum Gegen
stand der Erfindung gehört. Sowohl für die kompakten, als
auch für die geschäumten Zwischenrohre kann ein Recyclat
Verwendung finden.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Leitungsrohr, dessen Außen
rohr 3 innen mit einem geschäumten Zwischenrohr 4 aus ver
bunden ist. Bei dieser Cellular- oder Schaumschicht han
delt es sich um einen mittels chemischer Treibmittel her
gestellten frei expandierenden Schaum, der an entsprechen
der Kühldornoberfläche oder an benachbarten Kompaktrohr
wandungen gebremst, kompaktiert und abgekühlt wird. Ein
solcher Schaum ist unter dem Handelsnamen "Celuka" erhält
lich. Eine Innenrohrfläche 2 ist hier nicht an einem In
nenrohr, sondern an einer Innenfläche des Zwischenrohres 4
ausgebildet. Hierzu ist eine dünne Schicht der Innenseite
des Zwischenrohres 4 auf einem kühlen Dorn kompaktiert und
geglättet.
Fig. 4 zeigt ein Leitungsrohr ähnlich dem der Fig. 3, wo
bei der Schaum des Zwischenrohres 4 aus Celuka infolge
Ausdehnung in die Wellen des Außenrohres 3 eingreift. Die
Innenrohrfläche 2 ist wiederum an einer kompakten Schicht
des Zwischenrohres 4 ausgebildet. Diese Variante hat be
sonders gute Isolationseigenschaften auch gegen Schall
übertragung und kann ähnlich Fig. 3 als Kabelschutzrohr
oder Hausabflußrohr zum Einsatz kommen. Wenn es auf Be
ständigkeit und Abriebfestigkeit des Rohrinneren ankommt,
kann auch die Variante der Fig. 4 mit einem Innenrohr ver
sehen sein.
Die Fig. 5 zeigt das Ende eines Leitungsrohres, das im
übrigen dem der Fig. 3 entspricht. Am Ende 6 ist das Zwi
schenrohr 4 verdickt, wobei das Leitungsrohr dort auf der
Außenseite keine Wellung aufweist. Diese Form wird durch
geglättete Formbacken 7 des ebenfalls dargestellten
Corrugators erzeugt. In den geglätteten Formbacken wird
das verdickte Ende 6 für Spitzende bzw. Muffe durch Auf
schäumen des Zwischenrohr-Materials erreicht. Ebenfalls
inline kann das Rohr in einzelne Stücke abgelängt und ein
Ende 6 zu einer Muffe aufgeweitet werden. Diese Technik
ist bereits in der eingangs genannten Patentanmeldung be
schrieben.
Gemäß Fig. 6 hat ein Extrusionswerkzeug 8 für die Lei
tungsrohrherstellung einen Kopfabschnitt 9, in dem eine
von einem Extruder eingespeiste Kunststoffschmelze 10 in
zwei Massenströme 11, 12 für Außenrohr und Innenrohr auf
getrennt wird. Der Extrusionskopf 9 hält Außenhülsen 13,
14 sowie Innenhülsen 15, 16 und einen zentralen Hauptdorn
17, wobei für die Lagefixierung von Innenhülsen 15, 16 und
Hauptdorn 17 Torpedos 18, 19 vorgesehen sind. Die Massen
ströme 11, 12 sind in dem Extrusionswerkzeug zwischen
Außenhülsen 13, 14, Innenhülsen 15, 16 und Hauptdorn 17 so
geführt, daß die Massenströme nirgendwo verweilen und sich
PVC nicht thermisch zersetzt.
Dem Extrusionswerkzeug 8 werden von beigestellten Extru
dern ein Nebenmassenstrom 20 für das Zwischenrohr und 21
für den Haftvermittler zugeführt, die durch radiale und
ringförmige Kanäle der Torpedos 18, 19 über den Außenum
fang des Massenstromes 12 für das Innenrohr gleichmäßig
verteilt werden.
Somit werden in dem Extrusionswerkzeug hinsichtlich des
Hauptmassestromes 10 und der abgeteilten Massenströme 11,
12 die bekannte Verbundrohrextrusionstechnik und hinsicht
lich des abgeteilten Massenstromes 12 und der Nebenmassen
ströme 20, 21 das bekannte Mehrschichtextrusionsverfahren
durchgeführt.
Die voneinander getrennten und einander überlagerten Mas
seströme 11, 12, 20, 21 werden entsprechend Fig. 7 vom
Kopf des Extrusionswerkzeuges 8 einem Corrugator 22 zuge
führt. Der äußere kompakte Massestrom 11 wird nach Werk
zeugaustritt mittels zugeführter Druckluft oder im Vakuum
verfahren in Formbacken 23 des Corrugators geführt, dort
entformt und abgekühlt. Der abgeteilte Massenstrom 12 mit
außen aufgebrachtem Koextrudat 20 und Haftvermittler 21
wird auf einem Kühldorn 24 geglättet und mittels Druck
durch die aufliegenden Corrugatorformbacken 23 am tiefsten
Punkt des nunmehr profilierten Massenstromes 11 etwa bei
25 mit diesem verschweißt, wobei der Haftvermittler 21
seine verbindungsfördernde Wirkung entfaltet. Es resul
tiert ein Leitungsrohr entsprechend Fig. 2 als endloses
Rohr mit Innenrohr 1, Zwischenrohr 4, Haftvermittler 5 und
Außenrohr 3.
Claims (13)
1. Mehrschichtiges Leitungsrohr aus Kunststoff, insbeson
dere für Abwässer oder Kabel, mit einer glatten Innen
rohrfläche (2) und einem damit verbundenen gewellten
und kompakten Außenrohr (3), dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Innenrohrfläche (2) und Außenrohr (3) ein
mit Innenrohrfläche und Außenrohr verbundenes Zwischen
rohr (4) mit anderer Beschaffenheit als das Außenrohr
(3) angeordnet ist.
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zwischenrohr (4) geschäumt ist.
3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
geschäumte Zwischenrohr (4) zumindest teilweise von
innen in die Wellen des Außenrohres (3) eingreift.
4. Rohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschäumte Zwischenrohr (4) aus einem mittels
chemischer Treibmittel hergestellten, frei expandie
renden und an einer Kühldornoberfläche oder benachbar
ten Rohrwandung gebremsten, kompaktierten und abge
kühlten Schaum besteht.
5. Rohr nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das geschäumte Zwischenrohr (4) an min
destens einem Rohrende (6) verdickt ist.
6. Rohr nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Innenrohrfläche (2) eine glatte
Innenfläche des geschäumten Zwischenrohres (4) ist.
7. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Innenrohrfläche (2) eine glatte
Innenfläche eines kompakten Innenrohres (1) ist.
8. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zwischenrohr (4) eine andere Beschaffenheit als das
Innenrohr (1) hat und kompakt ist.
9. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Zwischenrohr (4) ein Recyclat ent
hält.
10. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen Außenrohr (3) und Zwischenrohr
(4) ein Haftvermittler (5) angeordnet ist.
11. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß Außenrohr (3), Zwischenrohr (4) und/oder
Innenrohr (1) aus PVC, PE und/oder PP bestehen.
12. Vorrichtung zur Herstellung eines mehrschichtigen Lei
tungsrohres nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit ei
nem von einem Extruder gespeisten Verbundrohr-Extru
sionswerkzeug (8) zum Aufteilen eines Hauptmassestro
mes (10) in zwei Massenströme (11, 12) für Außenrohr
und Innenrohr und einem nachgeordneten Corrugator (22)
mit Formbacken (23) zum Erzeugen einer Wellung des
Massestromes (11) für das Außenrohr (3) und einem Kühl
dorn (24) zum Abkühlen des Massestromes (12) für das
Innenrohr (1) und dessen Verbinden mit dem Außenrohr,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebenmassenstrom (20)
für das Zwischenrohr (4) von einem Extruder durch ei
nen Torpedo (18) des Werkzeuges dem abgeteilten Mas
senstrom (12) für das Innenrohr (1) auf der dem abge
teilten Massenstrom (11) für das Außenrohr (3) zuge
wandten Seite aufgebracht wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Nebenmassenstrom (21) mit dem Haftvermittler
von einem Extruder durch einen Torpedo (19) des Werk
zeuges (8) dem Massenstrom (20) für das Zwischenrohr
(4) auf der dem Massenstrom (11) für das Außenrohr (3)
zugewandten Seite aufgebracht wird.
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