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
Im Rahmen der
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
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
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
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:
In der
Das Rohr bzw. Kabelführungsrohr verfügt über einen zylindrischen Mantel
Wie bereits erläutert, verfügt das Rohr über einen wenigstens dreischichtigen Aufbau aus einer Rohrinnenwand
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
Die Herstellung des Rohres nach
Die Extrusionsvorrichtung setzt sich insgesamt aus einem Wandextruder
Sowohl die Rohrinnenwand
Von besonderer Bedeutung ist noch der Umstand, dass die geschäumte Zwischenschicht
Auf den konkreten Einzelfall bezogen bedeutet dies, dass die Gesamtschichtdicke s des in der
Demgegenüber beobachtet man für vergleichbare Rohre aus Vollmaterial, das heißt Rohre aus Polyethylen ohne geschäumte Zwischenschicht
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
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
Das Kühlelement
Tatsächlich ist nämlich die Auslegung insgesamt so getroffen, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht
Um dies zu erreichen, ist einerseits das bereits angesprochene Kühlelement
Der mit Hilfe der Kühlflüssigkeit beaufschlagte Hohlraum
Darüber hinaus erkennt man noch wenigstens zwei Temperatursensoren
Neben den Temperatursensoren
Im Rahmen der Erfindung und von besonderer Bedeutung ist nun der Umstand, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht
Jedenfalls führt die beschriebene Temperaturdifferenz und insbesondere die Tatsache, dass die Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht
Die geschilderte Temperaturdifferenz zwischen einerseits der Massetemperatur der herzustellenden geschäumten Zwischenschicht
Das heißt, die Steuereinheit
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