DE4128654C2

DE4128654C2 - Mehrschichtiges Leitungsrohr aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4128654C2
Application number: DE4128654A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2011-08-30
Also published as: DE4128654A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein mehrschichtiges Leitungs rohr aus Kunststoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung des Leitungsrohres nach dem Oberbegriff des Anspruches 9. 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-0 385 465 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-0 243 516 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.

Das DE-GM 70 04 901 betrifft eine flexible Rohrleitung für den Einsatz auf dem Gebiet der Warmwasser-Zentralheizungs technik sowie der Kühltechnik mit glattem Innenrohr, ge welltem Außenrohr und einer Schaumschicht dazwischen. Da mit die erforderliche Flexibilität erreicht wird, beträgt der maximale Durchmesser ca. 2 cm. Die Schaumschicht die ses Rohres ist als Isolierschicht vorgesehen. Als Werk stoff für die Schaumschicht sind Primärmaterialien wie Weich-PVC oder Weich-PUR in Betracht zu ziehen, damit die geforderte Flexibilität und Isolierwirkung erreicht wer den.

Das DE-GM 18 37 795 betrifft ein biegsames doppelwandiges Rohr aus Kunststoff. Sowohl für das gewellte Außenrohr als auch für die innere Wandung aus weichem, flexiblem Kunst stoff dürften originäre Kunststoffe in Betracht zu ziehen sein.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Leitungsrohr zu schaffen, das bei vorge gebenen Abmessungen, Festigkeitseigenschaften und Bean spruchbarkeit geringere Materialkosten und ein reduziertes Gewicht aufweist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstel lung des Leitungsrohres zur Verfügung gestellt werden.

Die Lösungen dieser Aufgabe sind in den Ansprüchen 1 und 9 angegeben. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 sowie 10 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 hat das Zwischenrohr eine Schaumstruktur ha ben, die ihm zusätzliche Isolationseigenschaften verleiht. Das geschäumte oder auch ein kompaktes Zwischenrohr be steht aus einem Recyclat, wie PVC-Flaschenshredder, oder auch aus einem ganz anderen Werkstoff als das Außenrohr. In allen Fällen sorgt das Zwischenrohr auch für eine Ver stärkung der Wand des Leitungsrohres, ohne daß hierzu der relativ teure Einsatz kompakten Außenrohrmaterials gestei gert werden müßte. Dies gilt besonders, wenn die Innen rohrfläche Teil eines kompakten Innenrohres ist, das eben falls einen relativ kostenaufwendigen Materialeinsatz be dingt. Hinsichtlich der Festigkeits- und Beständigkeits werte sind Außenrohr und gegebenenfalls Innenrohr für das Leitungsrohr bestimmend, wobei das Zwischenrohr außer ei nem gewissen Festigkeitsbeitrag vor allem für die erfor derliche Wandstärke sorgt. Das Zwischenrohr trägt zur Ent sorgung von Kunststoffabfällen bei, deren Zusammensetzung keinen Einsatz bei herkömmlichen Rohren vergleichbarer Ei genschaften erlaubt.

Das geschäumte Zwischenrohr kann zumindest teilweise in die Wellen des Außenrohres eingreifen, wodurch der Verbund der verschiedenen Rohrschichten sowie die Isolierwirkung verbessert werden. Vorzugsweise kommt dann als Schaum Celuka zum Einsatz. Entsprechend der eingangs genannten Patentveröffentlichung kann das Rohr im Endbereich ver dickt Abschnitte zur Bildung von Muffe bzw. Spitzende auf weisen, die vor allem von dem geschäumten Zwischenrohr ge bildet 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 ei nem Werkzeugdorn eine größere Dichte erhalten und in einer die Innenrohrfläche einschließenden Innenschicht kompakt sein kann. Ein derartiges Rohr ist insbesondere als Kabel schutzrohr geeignet, bei dem die Beanspruchung der Innen rohrfläche mangels eines durchströmenden Mediums unproble matisch 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 Schaumstruktur hat und aus Recyclat-Kunst stoff besteht. Obige bevorzugte Kunststoffe können jedoch auch in einem Leitungsrohr kombiniert werden, wobei ver schiedene Rohrschichten aus verschiedenen Kunststoffen be stehen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren 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 wo 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

1. Mehrschichtiges, ringsteifes Leitungsrohr aus Kunst stoff, insbesondere für Abwässer oder Kabel, bestehend aus einem Innenrohr (1) mit einer glatten Innenrohr fläche (2), einem Außenrohr (3) mit einer profilierten Außenrohrfläche und einem mit Innen- und Außenrohr verbundenen Zwischenrohr (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrohr (4) aus gemischtem und geschäum tem Recyclat besteht.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Zwischenrohr (4) zumindest teilweise von innen in die Profile des Außenrohres (3) eingreift.

3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das geschäumte Zwischenrohr (4) an min destens einem Rohrende (6) verdickt ist.

5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Innenrohrfläche (2) eine glatte Innenfläche des geschäumten Zwischenrohres (4) ist.

6. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Innenrohrfläche (2) eine glatte Innenfläche eines kompakten Innenrohres (1) ist.

7. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Verbindung des Zwischenrohrs (4) ein Haftvermittler (5) vorgesehen ist.

8. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß Außenrohr (3), Zwischenrohr (4) und/oder Innenrohr (1) aus PVC, PE und/oder PP bestehen.

9. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lei tungsrohres nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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 Profilierung des Massestromes (11) für das Außenrohr (3) und einem Kühldorn (24) zum Abkühlen des Massestromes (12) für das Innenrohr (1) und dessen Verbinden mit dem Außen rohr, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebenmassenstrom (20) für das Zwischenrohr (4) von einem Extruder durch einen 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.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nebenmassenstrom (21) mit dem Haftvermittler von einem Extruder durch einen Torpedo (19) des Werkzeuges (8) dem Massenstrom (20) für das Zwischenrohr (4) auf der dem Massenstrom (11) für das Außenrohr (3) zuge wandten Seite aufgebracht wird.