Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mehrschichtiges Kunststoffrohr, insbesondere für im Boden zu verlegende Leitungen und mit Durchmessern von mehr als 30 cm.
Solche, radial begrenzt elastische Rohre enthalten üblicherweise wenigstens eine zwischen zwei glasfaserarmierten Kunststoffschichten eingebettete Zwischenschicht aus kunststoffgebundenem, körnigem Füllmaterial (Sand-, Ton-, Schlacke Körner etc.), dessen Korngrösse um ein Mehrfaches kleiner ist als die radiale Zwischenschichtdicke. Die Zwischenschicht bzw. die Zwischenschichten üben praktisch keine Tragfunktion aus, sondern dienen vor allem der Distanzhaltung der an den Radialstellen grösster Belastung angeordneten tragenden und deshalb armierten Kunststoffschichten und ausserdem der gewünschten Begrenzung der radialen Deformierbarkeit des Rohres, und wirkt somit als relativ steife Zwischenlage zwischen den relativ elastischen, tragenden Schichten.
Trotz verschiedener Vorzüge solcher bekannter mehrschichtiger Kunststoffrohre haben diese doch auch gewisse Nachteile; einerseits besitzen die geeignetsten mineralischen Füllmaterialien, wie z. B. Quarzsand, ein spezifisches Gewicht zwischen 1.5 und 2,5, d. h. sie erhöhen das Gewicht besonders der dickwandigen Rohre ganz erheblich. Ein weiterer Nachteil der mineralisches Füllmaterial enthaltenden Rohre liegt in ihrer relativ schlechten Schneidbarkeit, was deren Bearbeitung, besonders auf der Einbaustelle, erschwert und verteuert, und zufolge Ausbrechens von Füllmaterial zu unschönen Stirnflächen führt. Es sind deshalb schon mehrschichtige Kunststoffrohre vorgeschlagen worden, deren Zwischenschicht aus einem luftgefüllte Poren enthaltenden Kunststoffschaum insbesondere Polyur äthanschaum besteht.
Spezifisches Gewicht und Schneidbarkeit dieses Füllmaterials sind im Hinblick auf den vorgesehenen Zweck zwar befriedigend; dagegen mussten, abgesehen vom hohen Preis, andere Nachteile in Kauf genommen werden. Für die tragenden, armierten Rohrschichten hat sich bekanntlich Polyester preislich und bezüglich seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften besonders bewährt. Eine Polyur äthan-Zwischenschicht bindet sich aber nur schlecht mit solchen Polyesterschichten. Nicht einwandfrei und auch unter Belastung bleibend geschaffene Schichtverbindungen führen zu unkontrollierbaren Festigkeitsverlusten.
Die vorliegende Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung eines mehrschichtigen Kunststoffrohres mit wenigstens einer zwischen zwei tragenden Polyesterschichten angeordneten Zwischenschicht, deren in Kunststoff eingehülltes Füllmaterial nicht nur geringes spezifisches Gewicht aufweist, sondern auch die leichte Schneidbarkeit des Rohres nicht beeinträchtigt, wobei ausserdem eine optimale Verbindung der benachbarten Schichten miteinander gewährleistet sein soll.
Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe, mehrschichtige Kunststoffrohr dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwischen zwei faserverstärkten Polyesterschichten eine Zwischenschicht aus,Polyesterschaum vorgesehen ist. Zweckmässig wird dem aus einer durch Einemulgieren von Wasser in ungesättigtes Polyester erhaltenen Polyesteremulsion erzeugten Polyesterschaum das Wasser belassen, so dass dessen homogen verteilte Poren mit Wasser in Form sehr feiner Tröpfchen gefüllt sind; das Wasser kann aber auch durch einen Trocknungsvorgang ausgedampft werden. Der Polyesterschaum kann auch faserige Füllstoffe enthalten. Da die benachbarten Rohrschichten Polyester enthalten, ist eine einwandfreie Verbindung der Schichten erzielbar.
Das als Porenfüller eventuell verbliebene Wasser bringt weder eine unzulässige Erhöhung des spezifischen Gewichts der Zwischenschicht, noch beeinträchtigt es die leichte Schneidbarkeit des Rohres.
Härtbare Wasseremulsionen aus ungesättigtem Polyester sind leicht herstellbar. Man geht dabei zweckmässig von relativ niedrigmolekularen, Styrolharz enthaltenden ungesättigten Polyestern aus, in welchen unter Verwendung eines geeigneten Emulgators Wasser dispergiert werden kann; eine solche Emulsion lässt sich leicht giessen, so dass zur Rohrherstellung das eine rotierende Hohlform verwendende Schleuderverfahren anwendbar ist. Bei Anwendung der üblichen Katalysatoren und Aktivatoren erhält man dabei relativ schnell einen festen Polyesterschaum mit wassergefüllten Poren; der Wassergehalt beträgt höchstens 50 bis 70%.
Beim Aushärten nimmt die wässrige Phase der Emulsion die Polymerisationswärme auf, wodurch keine unerwünscht hohen Temperaturen entstehen; das Einhalten niedriger Aushärttemperaturen führt zu besonders spannungsfreiem Schaum, was sich auf die Qualität des Rohres vorteilhaft auswirkt.
Kunststoffrohre der beschriebenen Art können auch mehr als eine Polyesterschaum-Zwischenschicht aufweisen; sie sind begrenzt biegbar und radial deformierbar, so dass sie besonj?egrenzt radial deform ders als in Erde zu verlegende Niederdruckrohre grossen Durchmessers (z. B. 80 cm und mehr) für Wasser und Abwasserleitungen geeignet sind. Durch entsprechende Zahl, Anordnung und Armierung der tragenden Schichten lassen sich aber auch Druckrohre mit Polyesterschaum-Zwischenschichten herstellen.
The subject of the present invention is a multilayer plastic pipe, in particular for pipes to be laid in the ground and with diameters of more than 30 cm.
Such, radially limited elastic pipes usually contain at least one intermediate layer of plastic-bound, granular filler material (sand, clay, slag grains, etc.) embedded between two glass fiber reinforced plastic layers, the grain size of which is several times smaller than the radial intermediate layer thickness. The intermediate layer or the intermediate layers have practically no supporting function, but mainly serve to keep the distance between the load-bearing and therefore reinforced plastic layers arranged at the radial points of greatest load and also the desired limitation of the radial deformability of the pipe, and thus acts as a relatively stiff intermediate layer between the relatively elastic, load-bearing layers.
Despite the various advantages of such known multilayer plastic pipes, they also have certain disadvantages; on the one hand have the most suitable mineral filler materials, such as. B. quartz sand, a specific gravity between 1.5 and 2.5, d. H. they increase the weight of the thick-walled tubes in particular quite considerably. Another disadvantage of the pipes containing mineral filler material is their relatively poor cuttability, which makes them more difficult and expensive to machine, especially at the installation site, and leads to unsightly end faces as a result of the filler material breaking out. Therefore, multilayer plastic pipes have already been proposed, the intermediate layer of which consists of a plastic foam containing air-filled pores, in particular polyurethane foam.
The specific weight and cuttability of this filler material are satisfactory with regard to the intended purpose; on the other hand, apart from the high price, other disadvantages had to be accepted. For the load-bearing, reinforced pipe layers, polyester has been known to be particularly effective in terms of price and in terms of its physical and chemical properties. A polyurethane intermediate layer, however, binds poorly with such polyester layers. Layer connections that are not flawlessly created, even under load, lead to uncontrollable loss of strength.
In contrast, the present invention aims to create a multilayer plastic pipe with at least one intermediate layer arranged between two load-bearing polyester layers, the plastic-encased filler material not only having a low specific weight, but also not impairing the ease of cutting of the pipe, with an optimal connection of the adjacent layers should be guaranteed with each other.
For this purpose, the multilayer plastic pipe according to the invention is characterized in that an intermediate layer made of polyester foam is provided at least between two fiber-reinforced polyester layers. The water is expediently left in the polyester foam produced from a polyester emulsion obtained by emulsifying water in unsaturated polyester, so that its homogeneously distributed pores are filled with water in the form of very fine droplets; however, the water can also be evaporated by a drying process. The polyester foam can also contain fibrous fillers. Since the adjacent pipe layers contain polyester, a perfect connection of the layers can be achieved.
The water that may remain as a pore filler neither increases the specific weight of the intermediate layer in an inadmissible manner, nor does it impair the pipe's ease of cutting.
Curable water emulsions made from unsaturated polyester are easy to prepare. It is expedient to start from relatively low molecular weight, styrene resin-containing unsaturated polyesters in which water can be dispersed using a suitable emulsifier; Such an emulsion can easily be poured, so that the centrifugal method using a rotating hollow mold can be used for pipe production. If the usual catalysts and activators are used, a solid polyester foam with water-filled pores is obtained relatively quickly; the water content is at most 50 to 70%.
During curing, the aqueous phase of the emulsion absorbs the heat of polymerization, which means that no undesirably high temperatures arise; Maintaining low curing temperatures leads to particularly tension-free foam, which has a beneficial effect on the quality of the pipe.
Plastic pipes of the type described can also have more than one intermediate layer of polyester foam; they are bendable and radially deformable to a limited extent, so that they are particularly suitable for water and sewage pipes with large diameters (e.g. 80 cm and more) to be laid in the ground than low-pressure pipes to be laid in the ground. However, pressure pipes with polyester foam intermediate layers can also be produced by appropriate number, arrangement and reinforcement of the load-bearing layers.