CH537801A

CH537801A - Verfahren zur Herstellung von starren, selbsttragenden Formkörpern

Info

Publication number: CH537801A
Application number: CH1385671A
Authority: CH
Inventors: Takada Takezo
Original assignee: Takata Kojyo Co
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1973-06-15
Also published as: FI55009C; BE772923A; IT943558B; SE397295B; DK143788C; AU462220B2; GB1360678A; ATA826271A; BR7106340D0; NO137352B; PH11973A; DE2147168C3; FI55009B; AU3377471A; DK143788B; AR196735A1; FR2107947B1; LU63955A1; NL7113116A; AT339587B

Description


  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her  stellung von starren, selbsttragenden Hohlkörpern aus poly  meren oder polymerisierbaren Harzen.  



  Für Leitungszwecke verwendete Formkörper, wie Rohre,  Schläuche od. dgl. bestehen im allgemeinen aus einem leicht  deformierbaren Material, wie Kautschuk und flexiblen thermo  plastischen Harzen, so dass die Beweglichkeit während der  Verwendung und der Lagerung in kompakter Form möglich  ist, oder aus starren, selbsttragenden Materialien, wie Metall,  Beton und starren Polymerharzen, die weder auf Grund ihres  Eigengewichts noch auf     Grund    äusserer Belastung zusammen  fallen; zur letzteren Art gehören Wasserleitungen, Abwasser  leitungen, Konditionierrohre, grosse Flüssigkeitsbehälter,  Kanäle u. dgl.

   Im Fall von starren Leitungen grossen Durch  messers, beispielsweise Abwasser-, Beregnungs- oder Ent  wässerungsleitungen und -kanälen erfolgt die Herstellung im  allgemeinen in einer zentralen Baustelle, dann werden die  Teile mit Lastwagen zum Installationsort gebracht. Ein grosser  Teil der Kosten solcher starren Leitungen liegt bei den hohen  Auslagen für Lagerung und Transport der Leitungsteile vom  Ort der Herstellung zum Ort der Installation, insbesondere  wegen des grossen Volumens der starren Leitung. Leitungen  mit flexiblen oder deformierbaren Wänden können nicht ver  wendet werden wegen ihrer nachteiligen mechanischen und       physikalischen    Eigenschaften.  



  Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur  Herstellung von starren, selbsttragenden Hohlkörpern aus  polymeren oder polymerisierbaren Harzen, das dadurch ge  kennzeichnet ist, dass man aus einem relativ weichen und bei  Raumtemperatur deformierbaren Polymerharz zunächst den  Hohlkörper in der vorbestimmten Form herstellt, diesen in  eine kompakte Form zusammenfallen lässt und erst am Orte  der Verwendung eine Expansion dieses Körpers und eine  Stabilisierung seiner Form durch Aushärtung des weichen  Harzes vornimmt.  



  Die Hohlkörper können beispielsweise verwendet werden  für Entwässerungsleitungen, Abwasserleitungen, sonstige  Leitungen, Behälter u. dgl., wobei ihre Lagerung, Hand  habung und Transport vor der Installation und endgültigen  Verwendung durch dieses Verfahren erleichtert wird. Das  Verfahren ist einfach, billig und kann den verschiedensten  Anwendungsfällen angepasst werden.  



  Gemäss einer Ausführungsform des Verfahrens wird der  Hohlkörper aus einer Harzzusammensetzung gebildet, welche  zweckmässig ein thermoplastisches polymeres Harz, vorzugs  weise Polyvinylchlorid, und einen Weichmacher enthält. Der  Weichmacher kann bei entsprechender Behandlung, beispiels  weise beim Erhitzen, die Aushärtung des Harzes bewirken,  oder man kann einen Weichmacher verwenden, der durch  Lösungsmittel aus dem Hohlkörper ausgelaugt oder extrahiert  werden kann, wodurch der Hohlkörper aushärtet, oder man  kann beide Arten von Weichmachern einsetzen. Der Hohl  körper, z. B. ein Leitungselement, wird vorzugsweise durch  Fasern verstärkt, und zwar entweder durch zufällig verteilte  Fasern, oder durch Faserbahnen, die aus Gewirken oder  Vliessen bestehen können. Als verstärkende Fasern können  Naturfasern, wie z. B.

   Baumwolle oder Synthesefasern wie  Nylon,  Orion , Polyester oder Polyolefine eingesetzt wer  den. Ausser dem Grundmaterial kann die Harzzusammen  setzung weitere Additive, wie Stabilisatoren, in der Wärme  wirksame Inhibitoren oder in der Wärme wirksame Initia  toren enthalten.  



  Polyvinylchlorid kann gesamthaft oder teilweise auch  durch andere thermoplastische Polymerharze ersetzt werden,  wie z. B. durch ABS-Harz (Acrylnitril-Butadien-Styrol),  Acrylharze, Polyamide, Polyolefine, fluorierte Polyolefine  u. dgl. Als in der Wärme wirksame oder wärmehärtende  Weichmacher können mit Vorteil Materialien, wie Harnstoff-    harz, Melaminharz, Epoxyharz, Siliconharz, Allylester,     Acryl-          ester,    ungesättigte Polyester u.     dgl.    verwendet werden, die in  bekannter Weise, z. B. als Monomer, Dimer oder Polymer  oder Gemische davon zugesetzt werden. Typische Beispiele  für extrahierbare Weichmacher sind die     Phthalat-Weich-          macher,    z. B.

   Dioctylphthalat, und andere bekannte Weich  macher dieser Gruppe. Bei Verwendung eines wärmehärten  den Weichmachers enthält die Harzzusammensetzung     zweck-          mässig    einen in der     Wärme    wirksamen Reaktionsinitiator,  z. B. ein organisches Peroxyd, wie Benzoylperoxyd,     Methyl-          äthylketonperoxyd,    Cyclohexanonperoxyd,     tert.-Butylper-          benzoat.    Das Gemisch kann ferner einen Härtungsinhibitor  oder in der Wärme wirksamen Reaktionsmodifikator, wie  Hydrochinon enthalten. Ausserdem können im Harzgemisch       Stabilisatoren    und andere Additive     vorliegen.     



  Das Produkt der ersten Stufe, d h. das weiche, flexible  und deformierbare Produkt, kann auf beliebige Weise, z. B.  durch Extrusion, Giessen, und andere bekannte Methoden  hergestellt werden. Die Mengen an Weichmacher vom wärme  härtenden oder nichtwärmehärtenden Typ oder an beiden,  sowie an anderen Additiven wird dabei derart gewählt, dass  das Produkt der ersten Stufe bei Raumtemperatur, d. h. bei  20' C, die     Flexibilität    aufweist,     die    das Zusammenlegen,  Falten,     Aufwickeln    u. dgl. bei späterer Rückkehr in die voll  expandierte Form erlaubt. Das Produkt der ersten Stufe soll  praktisch während längeren Zeiträumen zusammengelegt ge  lagert werden können.

   Die jeweiligen Anteile der einzelnen  Komponenten der Harzzusammensetzung hängen von den  betreffenden Verbindungen und den Dimensionen des Pro  dukts ab, sie können leicht und schnell von Fachmann er  mittelt werden.  



       Enthält    die Harzzusammensetzung einen     wärmehärtenden     Weichmacher, so sollte die Herstellung des Produkts der  ersten Stufe bei einer Temperatur erfolgen, die keine Aus  härtung des Weichmachers bewirkt, und zweckmässig unter  halb 180  vorzugsweise unterhalb 175  C durchgeführt wer  den. Das Produkt der ersten Stufe, beispielsweise ein Rohr,  wird zusammenfallen gelassen und in dem so erhaltenen  kompakten Zustand zur Einbaustelle transportiert. Dort wird  das Rohr expandiert, vorzugsweise unter seiner eigenen Ela  stizität, bis zum gewünschten expandierten Zustand; dann er  folgt die Aushärtung.

   Enhthält die Harzzusammensetzung  einen wärmehärtenden Weichmacher, so     erhitzt    man auf die  Härtungstemperatur dieses Weichmachers, d. h. auf mehr als  180 und vorzugsweise auf 190 bis 200  C, bis das Produkt  die gewünschte Starrheit erreicht hat. Bei der Verwendung  nichtwärmehärtender Weichmacher erfolgt die vollständige  oder teilweise Entfernung des Weichmachers aus dem Pro  dukt, bis die gewünschte Härte oder Starrheit     erzielt    ist, bei  spielsweise durch Extraktion oder Auslaugen der gewünsch  ten Menge an Härtungsmittel mit einem Lösungsmittel für  den Weichmacher, welches die Harzzusammensetzung nicht  nachteilig verändert. Brauchbar sind z. B. Mineralöle oder  andere bekannte Lösungsmittel, die das Hauptpolymerharz  nicht lösen.

   Arbeitet man mit beiden Weichmacher-Typen, so  wird gegebenenfalls die gewünschte Menge des     nichtwärme-          härtenden    Weichmachers mit einem Lösungsmittel extrahiert,  derart, dass der wärmehärtende Weichmacher     nicht    extrahiert  wird, dann wird die Harzzusammensetzung erhitzt, um die       Aushärtung    des wärmehärtenden Weichmachers zu bewirken.  



  Das Harzmaterial, aus dem der Hohlkörper gebildet ist,  kann später durch     Modifizierung    einer seiner Komponenten  relativ starr gemacht werden, beispielsweise durch     Polymeri-          sation,    Vernetzung, Kondensation,     Kondensationspolymerisa-          tion    oder     Zersetzungspolymerisation.    In diesem Fall enthält  die     Zusammensetzung    zweckmässig einen Katalysator für die  später angestrebte Reaktion, der unter Normalbedingungen  relativ inaktiv ist, und die Aushärtung erfolgt, indem man      den Katalysator durch Erhitzen oder auf sonstige, physika  lische oder chemische Weise aktiviert.

   Zu den primären  Bestandteilen der härtbaren Harzzusammensetzung gehören  monomere und/oder polymere olefinische Kohlenwasser  stoffe, wie Polyäthylen, Polyester u. dgl.  



  Die Mengenverhältnisse von Hauptpolymerharz und  Weichmachern sowie Initiatoren, Inhibitoren und anderen  Additiven hängen von den jeweiligen Verbindungen, der Art  und den Dimensionen des Produkts, der angestrebten Flexibi  lität und der Weichheit des nachbehandelten Endprodukts  ab. Die Parameter bei der Herstellung des flexiblen Produkts  der ersten Stufe und der Nachhärtung hängen von der Harz  zusammensetzung, den Dimensionen, der Herstellweise, der  gewünschten Flexibilität des Produkts der ersten Stufe und  der Härte und Starrheit des Endprodukts ab. Mengenverhält  nisse und Parameter können vom Fachmann leicht ermittelt  werden. Zweckmässig beträgt die Härte (Shore-Härte D) des  Produkts der ersten Stufe nicht mehr als 50 und vorzugsweise  35 bis 45, die Härte (Shore-Härte D) des Endprodukts hin  gegen mehr als 60 und vorzugsweise 75 bis 85.

   Die Härtungs  stufe sollte zweckmässig die Shore-Härte D des Produkts um  mindestens 10 und vorzugsweise 30 bis 50 Einheiten erhöhen.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt die Herstellung  und Installation von Rohren, Leitungen, Schläuchen oder       Behältern,    sämtlich von grossen Dimensionen, ohne hohen  Kostenaufwand für die Lagerung und den Transport dieser  Teile. Das Produkt der ersten Stufe liegt in flexiblem oder  weichem Zustand vor und kann in kompakter Form gelagert,  verpackt und transportiert werden.  



  Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden  Zeichnung erläutert, die ein erfindungsgemäss hergestelltes  Rohr darstellt.  



  Das Rohr 3 besteht aus dem zylindrischen Rohrteil bzw.  der Matrix 2 aus Polymerharz, in welches ein Gewebe 1 aus  Naturfasern oder Synthesefasern eingebettet ist, wobei dieses  vom Polymerharz durchtränkt und damit verbunden ist. Das  Material 1 muss nicht gewoben sein, vielmehr kann anstelle  eines Gewebes auch ein Gewirk oder Vliess verwendet wer  den. Ferner kann man es mit Endlosfasern oder Stapelfasern  verstärken.  



  Das Rohr 3 in der ersten oder ungehärteten Stufe ist  weich und     flexibel    genug, um leicht zusammenzufallen und  unter wenig Druck gefaltet und aufgewickelt werden zu kön  nen. In dieser Weise kann es billig gelagert, verpackt und  transportiert werden.  



  An der Einbaustelle wird das Rohr oder der Schlauch 3  abgewickelt und unter der eigenen Elastizität in den expan  dierten Zustand, der in der Zeichnung gezeigt wird, zurück  geführt. Dann wird die gewünschte Starrheit in der vorstehend  beschriebenen Weise hergestellt. Enthält die Harzzusammen  setzung einen wärmehärtenden Weichmacher, so wird das  Rohr auf die Härtungstemperatur des Weichmachers erhitzt,  bis dieser genügend reagiert, um das Rohr 3 auszuhärten.  Liegt ein nichtwärmehärtender Weichmacher vor, so wird  eine ausreichende Menge davon mittels eines Lösungsmittels  entfernt, um den starren Zustand herbeizuführen, und bei  Vorliegen von beiden Arten von Weichmachern wird zunächst  der nichtwärmehärtende Weichmacher gesamthaft oder par  tiell extrahiert, worauf die Aushärtung des wärmehärtenden  Weichmachers erfolgt.

    
EMI0002.0002     
  
    Beispiel <SEP> 1
<tb>  Gewichtsteile
<tb>  (a) <SEP> (b) <SEP> (c)
<tb>  Polyvinylchloridharz <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb>  wärmehärtender
<tb>  Diarylphthalat-Weichmacher <SEP> 20 <SEP> 40 <SEP> 50
<tb>  Diisooctylphthalat <SEP> 80 <SEP> 20 <SEP> 10     
EMI0002.0003     
  
    Stabilisator
<tb>  (Cd-Ba-Stearat) <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 5
<tb>  wärmehärtender <SEP> Initiator
<tb>  (Di-t-butylperbenzoat) <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb>  Härte <SEP> der <SEP> 1.

   <SEP> Stufe
<tb>  (Shore-Härte <SEP> D) <SEP> 30 <SEP> 40 <SEP> 50
<tb>  Härte <SEP> nach <SEP> Nachbehandlung
<tb>  (Shore-Härte <SEP> D) <SEP> 35 <SEP> 70 <SEP> 85       Die Härtewerte der ersten Stufe beziehen sich auf das  Produkt vor der Härtung des wärmehärtenden Weichmachers,  die Härtewerte nach Nachbehandlung beziehen sich auf das  Produkt nach der Hitzehärtung des wärmehärtenden Weich  machers.

    
EMI0002.0004     
  
    Beispiel <SEP> 2
<tb>  Gewichtsteile
<tb>  (a) <SEP> (b)
<tb>  Polyvinylchloridharz <SEP> 100 <SEP> 100
<tb>  wärmehärtender <SEP> Tetraäthylen  glycoldimethacrylat-Weichmacher <SEP> 20 <SEP> 40
<tb>  Diisooctylphthalat <SEP> 60 <SEP> 20
<tb>  Stabilisator
<tb>  (Cd-Ba-Stearat) <SEP> 3 <SEP> 3
<tb>  wärmehärtender <SEP> Initiator
<tb>  (Di-t-butylperbenzoat) <SEP> 1 <SEP> 2
<tb>  Härte <SEP> der <SEP> 1. <SEP> Stufe
<tb>  (Shore-Härte <SEP> D) <SEP> 30 <SEP> 45
<tb>  Härte <SEP> nach <SEP> Nachbehandlung
<tb>  (Shore-Härte <SEP> D) <SEP> 40 <SEP> 80
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> (kg/mm) <SEP> 2,4 <SEP> 4,0       Es sei erwähnt, dass die Verwendung des wärmehärtenden       Initiators    zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit führt.

    
EMI0002.0006     
  
    Beispiel <SEP> 3
<tb>  Gewichtsteile
<tb>  (a) <SEP> (b) <SEP> (c)
<tb>  Polyvinylchloridharz <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb>  Diisooctylphthalat <SEP> 80 <SEP> 40 <SEP> 20
<tb>  wärmehärtender <SEP> ungesättigter
<tb>  Polyester-Weichmacher
<tb>  a) <SEP> Butandiol-fumarat <SEP> 20
<tb>  b) <SEP> Dipropylenglycol-butyl  fumarat <SEP> 40
<tb>  c) <SEP> Dipropylenglycol-isohexyl  fumarat <SEP> 30
<tb>  wärmehärtender <SEP> Initiator
<tb>  (Di-t-butyl-perbenzoat) <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb>  Härte <SEP> der <SEP> 1.

   <SEP> Stufe
<tb>  (Skore <SEP> D) <SEP> 35 <SEP> 45 <SEP> 55
<tb>  Härte <SEP> nach <SEP> Nachbehandlung
<tb>  (Skore <SEP> D) <SEP> 40 <SEP> 85 <SEP> 90
<tb>  Beispiel <SEP> 4
<tb>  Gewichtsteile
<tb>  Polyvinylchloridharz <SEP> 100
<tb>  Diisooctylphthalat <SEP> 60
<tb>  Epoxyharz <SEP> 50
<tb>  wärmehärtender <SEP> Epoxy-Weichmacher
<tb>  (Vinvlcyclohexan-dioxyd) <SEP> 20
<tb>  Stabilisator <SEP> (Cd-Ba-Stearat) <SEP> 3
<tb>  Härte <SEP> der <SEP> 1.

   <SEP> Stufe <SEP> (Skore <SEP> D) <SEP> 60
<tb>  Härte <SEP> nach <SEP> Nachbehandlung <SEP> (Skore <SEP> D) <SEP> 92       Während in den vorstehenden Beispielen die Aushärtung  des Produkts in der ersten Stufe durch Modifizierung der       Weichmacherkomponente    der Harzzusammensetzung erfolgt,  kann die Aushärtung auch anderweitig bewirkt werden, bei-      spielsweise durch Modifizieren der Harzkomponente, etwa  durch     Vernetzung,    wie im nachfolgenden Beispiel illustriert  wird.

    
EMI0003.0001     
  
    Beispiel <SEP> 5
<tb>  Gewichtsteile
<tb>  Polyäthylen <SEP> niedr. <SEP> Dichte <SEP> 100
<tb>  Dicumylperoxyd <SEP> 1
<tb>  Verbesserer <SEP> (Absorbens) <SEP> 5
<tb>  Stabilisator
<tb>  (2,6-Dibutyl-methyl-phenol) <SEP> 0,01
<tb>  Härte <SEP> der <SEP> 1. <SEP> Stufe <SEP> (Shore <SEP> D) <SEP> 50
<tb>  Härte <SEP> nach <SEP> Nachbehandlung <SEP> (Shore <SEP> D) <SEP> 65       Die Herstellungstemperatur in der ersten Stufe betrug  130  C,     die        Aushärtung    erfolgte unter Erhitzen des Produkts  der ersten Stufe auf l70  C, wobei das     Polyäthylen    vernetzt  wurde. Zur Durchführung dieser     Ausführungsform    der Er  findung können verschiedene Polymerharze, Verbesserer  (z.

   B. absorbierender Russ), Katalysatoren, Stabilisatoren  und andere, an sich für Vernetzungsreaktionen geeignete  Additive eingesetzt werden. Ferner können auch andere Kom  ponenten der Zusammensetzung quantitativ oder qualitativ       modifiziert    werden, um die Aushärtung zu erreichen.  



  Die verschiedenen oben genannten Bestandteile der Harz  zusammensetzung können gesamthaft oder teilweise durch  andere entsprechende Materialien, wie in der vorangehenden  allgemeinen Beschreibung aufgeführt, ersetzt werden.  



  Anstelle eines Schlauchs mit kreisförmigem Querschnitt  können auch andere Hohlkörper beliebiger     Struktur    und Be  hälter hergestellt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von starren, selbsttragenden Hohlkörpern aus polymeren oder polymerisierbaren Harzen, dadurch gekennzeichnet, dass man aus einem relativ weichen und bei Raumtemperatur deformierbaren Polymerharz zu nächst den Hohlkörper in der vorbestimmten Form herstellt, diesen in eine kompakte Form zusammenfallen lässt und erst am Orte der Verwendung eine Expansion dieses Körpers und eine Stabilisierung seiner Form durch Aushärtung des weichen Harzes vornimmt. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere Harz ein unter Normalbedingun gen starres Polymerharz ist, das Weichmacher enthält, und dass die Aushärtung durch Entfernen mindestens eines Teils des Weichmachers erfolgt. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere Harz einen wärmehärtenden Weichmacher enthält und die Aushärtung durch Erhitzen er folgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der deformier baren Hohlform unterhalb von 180 C erfolgt und die Aus- härtung oberhalb von<B>190'</B> C vorgenommen wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere Harz ein thermoplastisches Harz ist, das einen Weichmacher enthält und dass die Aushärtung durch Entfernen mindestens eines Teils des Weichmachers erfolgt. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere Harz einen wärmehärtenden und einen nichtwärmehärtenden Weichmacher enthält und die Aushärtung durch Entfernen mindestens eines Teils des nicht härtenden Weichmachers und Erhitzen auf eine zur Aus härtung des wärmehärtenden Weichmachers ausreichende Temperatur erfolgt. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere Harz einen in der Wärme reagie renden Katalysator enthält. 7. Verfahren ach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die Aushärtung durch Modifizierung einer Komponente des polymeren Harzes erfolgt. B.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das Harz in polymerisierbarer Form vorliegt und die Aushärtung durch Polymerisation vorgenommen wird. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass das polymere oder polymerisierbare Harz durch Fasermaterial verstärkt ist. 10. Verfahren nach Pätentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass bei der Aushärtung die Shore-Härte D um mindestens 10 Einheiten erhöht wird. 11.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die Polymerharzzusammensetzung wärme härtende Harze und einen Vernetzungskatalysator in relativ inaktiver Form umfasst und die Aushärtung durch Aktivie rung des Katalysators bewirkt wird. PATENTANSPRUCH Il Hohlkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Shore-Härte D von mehr als 60 besitzt.