DE102013003505B4

DE102013003505B4 - Verfahren zum Herstellen eines Rohres

Info

Publication number: DE102013003505B4
Application number: DE102013003505.8A
Authority: DE
Inventors: Dieter Rossberg
Original assignee: ThyssenKrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Nucera AG and Co KGaA
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: WO2014135268A1; DE102013003505A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, welche von innen nach außen aus mindestens vier Schichten (1, 2, 3, 4) aufgebaut sind, nämlich einer inneren Chemieschutzschicht (1), einer Zwischenschicht (2), einer Laminatschicht (3) aus einer gewickelten zweiten Harzzusammensetzung und einer Außenschicht (4) aus einer dritten Harzzusammensetzung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst:- Aufsprühen einer Chemieschutzschicht (1) einer Dicke von 4 mm bis 6 mm aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 % ± 1 % Füllstoffe, auf einen vorgeheizten, rotierenden Dorn als Trägerelement,- Aufbringen einer zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, in einer Stärke von 5 mm bis 35 mm im Kreuzwickelverfahren, wobei die Chemieschutzschicht (1) noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine Zwischenschicht (2) einer Stärke von 0,5 mm bis 1 mm ausgebildet wird, die aus in die Chemieschutzschicht (1) eingebetteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, besteht, und eine Laminatschicht (3) einer Stärke von 4 mm bis 34 mm aus der zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, ausgebildet wird, und- Aufbringen einer Außenschicht (4) einer Stärke von 0,3 mm bis 1 mm aus einer dritten Harzzusammensetzung und Vlies.- Trennen des rohrförmigen Hohlkörpers von dem Dorn.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Rohres für die chemische Industrie und beansprucht ein derartiges Rohr. Das Rohr ist besonders für Verfahren geeignet, in denen alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt werden, zum Einsatz kommen.
Zur Herstellung derartiger Rohre werden härtbare Massen auf Basis von beispielsweise Polyesterharz, Epoxidharzen oder Polyamid eingesetzt. Diesen härtbaren Massen werden Fasern, wie Glas oder Textilfasern zugesetzt und finden verbreitet Anwendung in der Industrie. Derartige Kunststoffstrukturen sind Werkstoffe, die aus Verstärkungsfasern bestehen, welche in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind. Diese finden in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten in Form von kurzfaserverstärkten, langfaserverstärkten oder endlosfaserverstärkten Bauteilen Verwendung.
Die Untergruppe der glasfaserverstärkten Kunststoffe ist ein Verbund aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyamid, und Glasfasern. Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind Standardwerkstoffe in der Industrie. Rohre dieser Art sind in der DIN genormt und kommerziell erhältlich.
Im Bereich alkalischer Medien werden überwiegend glasfaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, um alkalische Flüssigkeiten aufzunehmen oder zu transportierten. Diese sind in der Regel mit einem thermoplastischen Material, wie z.B. Polypropylen, als chemische Schutzschicht, versehen. Diese chemische Schutzschicht ist auf denjenigen Oberflächen vorhanden, die mit den alkalischen Lösungen in Berührung kommen und soll die glasfaserverstärkten Kunststoffe schützen. Diese zusätzliche Schutzschicht ist vor allen Dingen dann erforderlich, wenn die alkalischen Lösungen Temperaturen von > 40°C aufweisen und damit ihre ätzende Wirkung verstärkt wird und Oberflächen angriffen und zerstört werden.
Bei Temperaturen unterhalb von 40°C und geringer Konzentrationen der alkalischen Medien kann auf eine thermoplastische Chemieschutzschicht verzichtet werden und diese wird stattdessen aus der Kunststoffmatrix selbst erzeugt.
Der Nachteil der im Stand der Technik bekannten glasfaserverstärkten Kunststoffe ist nun, dass bei Beschädigung der Chemieschutzschicht, die Glasfasern freigelegt werden und einem chemischen Angriff durch derartige Medien direkt ausgesetzt sind.
Glas ist ein chemisch hochresistenter Werkstoff, der jedoch nicht alkalibeständig ist und massiv von alkalischen Medien aller Art angegriffen und zerstört wird. Durch die Zerstörung der Verstärkungsfaser wird der gesamte Verbundwerkstoff angegriffen, denn die mechanische Festigkeit des Verbundes wird durch die Verstärkungsfasern erreicht. Der Wegfall der mechanischen Festigkeit führt zum Versagen des Werkstoffes, da die Druck- und Temperaturbelastung, die beispielsweise beim Betrieb einer Industrieanlage herrscht, kein Widerstand mehr entgegengesetzt wird.
Ein glasfaserverstärktes Kunststoffrohr nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus DE 10 2008 033 577 A1 bekannt. Diese Schrift lehrt insbesondere ein Kunststoffrohr, das hinsichtlich Dichtigkeit, Steifigkeit, Formstabilität und Abrasion im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist. Dabei wird die Rohrwand gebildet durch mindestens eine im Schleuder- und/oder Schleudergussverfahren hergestellte Schleuderschicht und mindestens eine im Wickelverfahren hergestellte Wickelschicht. Derartige Rohre weisen zwar verbesserte Eigenschaften auf, sind aber sehr aufwendig herzustellen. Die Wickelschicht bildet mit der Schleuderschicht keine verstärkende Zwischenschicht aus.
DE 696 29 046 T2 beschreibt ein als Feuerlöschrohr verwendbares feuerfestes Rohr, welches eine strukturelle Rohrwand aufweist, die aus mehreren Schichten spiralförmig gewickelter verstärkender Fasern gefertigt ist, die durch ein Harz miteinander verklebt sind. Aus WO 2012 / 110 193 A2 sind härtbare polymere Massen, die eine geringe Abtragungsrate bei Beanspruchung durch alkalische Medien aufweisen, bekannt. WO 2012 / 107 191 A1 EP 0 113 841 A2 und US 2 614 058 A beschreiben weitere Verbundmaterialien und daraus hergestellte Formkörper.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein alternatives Herstellungsverfahren für ein Rohr für die chemische Industrie zur Verfügung zu stellen, das in der Chemieschutzschicht mit einem Füllstoffgehalt bezogen auf die Gesamtmasse von 25 % bis 30 % ± 1 % auskommt. Die Erfindung hat sich ebenfalls zur Aufgabe gemacht ein entsprechendes Rohr und eine Verwendung eines solchen Rohres bereitzustellen. Das Rohr soll eine längere Lebensdauer und dadurch eine erhöhte Sicherheit bei Beanspruchung durch alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten sind, aufweisen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, welche aus mindestens vier Schichten aufgebaut sind, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

- eine Chemieschutzschicht einer Dicke von 4 mm bis 6 mm aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 % ± 1 % Füllstoffe, auf ein Trägerelement aufgesprüht wird,
- eine zweite Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, in einer Stärke von 5 mm bis 35 mm im Kreuzwickelverfahren aufgebracht wird, wobei die Chemieschutzschicht noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine Zwischenschicht einer Stärke von 0,5 mm bis 1 mm ausgebildet wird, die aus in die Chemieschutzschicht eingebeteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, besteht, und eine Laminatschicht einer Stärke von 4 mm bis 34 mm aus der zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, ausgebildet wird, und
- eine Außenschicht einer Stärke von 0,3 mm bis 1 mm aus einer dritten Harzzusammensetzung und Vlies aufgebracht wird.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Verschmelzung der Chemieschutzschicht mit der Laminatschicht zu einer Zwischenschicht die mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Lebensdauer eines solchen rohrförmigen Hohlkörpers im Vergleich zu Rohren, die eine derartige Zwischenschicht nicht aufweisen, erhöht. Damit erreicht man also eine erhöhte Sicherheit, indem Leckagen vermieden werden.
Bisher galt es als sehr schwierig die im Wickelverfahren aufgebrachte Chemieschutzschicht auf einen Füllstoffgehalt in der Chemieschutzschicht auf 25% bis 30 % ± 1 %, bezogen auf die Gesamtmasse, zu begrenzen. Derartige Verfahren lieferten inhomogene Rohre, die eine wesentlich schlechtere Beständigkeit aufwiesen, als die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohre. Somit wird durch die Verwendung eines Sprühverfahrens zum Aufbringen der Chemieschutzschicht ein Rohr erhalten, das wesentlich homogener in seiner Struktur ist, als herkömmliche Rohre und damit eine höhere Beständigkeit und Sicherheit aufweist.
Somit zeichnet sich das Verfahren vor allem dadurch aus, dass die Chemieschutzschicht durch ein Sprühverfahren auf ein Trägerelement aufgebracht wird, das bei einer Temperatur durchgeführt wird, bei dem die Harzzusammensetzung einen flüssigen Zustand aufweist, und die Laminatschicht in noch nicht ausgelierten Zustand der Chemieschutzschicht durch ein Kreuzwickelverfahren aufgebracht wird, so dass sich eine Zwischenschicht ausbildet, die aus in die Chemieschutzschicht eingebeteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe besteht, und die 0,5 mm bis 1 mm aufweist. Den geeigneten Zeitpunkt zu bestimmen, wann die aufgesprühte Chemieschutzschicht den optimalen Gelierungsgrad aufweist ist eine Routineaufgabe des Fachmanns und durch einfache Versuche herauszufinden. Außerdem ist es abhängig von der Art der eingesetzten Harzzusammensetzung, sowie von den äußeren angewandten Gegebenheiten, wie beispielsweise der Ausführungstemperatur.
Unter dem Begriff rohrförmige Hohlkörper sollen im Zusammenhang mit dieser Erfindung Rohre, Flansche, Fittinge, und weitere denkbare rohrförmige Hohlkörper und Verbindungsstücke verstanden werden.
Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt werden, dass für sämtliche Schichten die gleichen Harzzusammensetzungen verwendet werden oder unterschiedliche Harzzusammensetzungen verwendet werden.
Beispielhaft sollen hier zwei Harzzusammensetzungen genannt werden, die besonders bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen:

1. Harzzusammensetzung umfassend
- - ein Harz auf Basis von Epoxy-Novolac Vinylester, wobei das Harz in einer Konzentration von 96,3 bis 98,95 % enthalten ist,
- - einen Katalysator, wobei der Katalysator in Form einer 6%igen Kobaltlösung in einer Konzentration von 0,05 bis 0,1 % enthalten ist,
- - einen Beschleuniger, wobei der Beschleuniger in Form von Dimethylanilin in einer Konzentration von 0 bis 0,1 % enthalten ist,
- - einen Härter, wobei der Härter in Form von Cumolhydroperoxid in einer Konzentration von 1 bis 2 % enthalten ist,
- - einen UV-Stabilisator, wobei der UV-Stabilisator in einer Konzentration von 0 bis 0,5 % enthalten ist,
- - Paraffin, wobei das Paraffin in Form von Wachs in einer Konzentration von 0 bis 1 % enthalten ist
und sich die Konzentrationsangaben auf 100 % einer zu härtenden Gesamtmasse beziehen.
2. Harzzusammensetzung, umfassend
- - ein Harz auf Basis von Epoxy-Novolac Vinylester, wobei das Harz in einer Konzentration von 94 bis 97,95 % enthalten ist,
  - - einen Beschleuniger, wobei der Beschleuniger in Form von N,N-Dimethylanilin in einer Konzentration von 0,05 bis 0,2 % enthalten ist,
  - - einen Härter, wobei der Härter in Form von Dibenzoylperoxid in einer Konzentration von 2 bis 4 % enthalten ist,
  - - einen Verzögerer, wobei der Verzögerer in Form von p-tert-Butylcatechol in einer Konzentration von 0 bis 0,3 % enthalten ist
  - - einen UV-Stabilisator, wobei der UV-Stabilisator in einer Konzentration von 0 bis 0,5 % enthalten ist,
  - - Paraffin, wobei das Paraffin in Form von Wachs in einer Konzentration von 0 bis 1 % enthalten ist,
und sich die Konzentrationsangaben auf 100 % einer zu härtenden Gesamtmasse beziehen.

Derartige Reaktionsharze können auch im saurem pH-Bereich bis zu einem pH-Wert von 1 eingesetzt werden. Unter Reaktionsharzen wird in dieser Anmeldung ein Harz verstanden, das eine exotherme Reaktion aufweist.
Eine weitere beispielhafte Harzzuammensetzung soll für Nicht-Reaktionsharze genannt werden:

- Harzzusammensetzung, umfassend
- ein Harz auf Basis von Bisphenol A - Epoxy, wobei das Harz in einer Konzentration von 98 bis 99 % enthalten ist,
- einen Härter, wobei der Härter in Form von cycvloaliphatischen oder cycloaromatischen Aminen mit einem Tg-Wert > 125°C in einer Konzentration von 1 bis 2 % enthalten ist,

Beispielsweise werden im Handel von der Firma Ashland kommerziell erhältliche DERAKANE MOMENTUM™ 470-300 für das Harz Epoxy-Novolac Vinylester eingesetzt. Der Beschleuniger kann über das kommerziell erhältliche Produkt PERGAQUICK A200 oder A300 der Firma Pergan zugesetzt werden. Der Härter wird über PEROXAN BP-Paste 50 oder PEROXAN CU-80 L zugesetzt, die ebenfalls über die Firma Pergan im Handel erhältlich sind. Als Verzögerer kommt beispielsweise das Produkt Pergaslow BK-10 zum Einsatz. Als UV-Schutz kann beispielsweise Tinovin^® 5050^® der Firma Ciba eingesetzt werden. Das Wachs ist z.B. BYK^®-S 750 der Altana Gruppe. Diese Produkte sind beispielhaft zu verstehen und können durch andere ersetzt werden, die unter das im Anspruch 1 definierte Spektrum fallen.
Alternativ zu den beispielhaften Harzzusammensetzungen, in denen als Harzbasis Novolac Epoxy Vinylester eingesetzt wurde, ist es möglich Bisphenol A Vinylester als exotherme Reaktionsharze zu verwenden. Unter Reaktionsharzen versteht man allgemein flüssige oder verflüssigbare Harze, die für sich allein oder mit Reaktionsmitteln (z.B. Härter oder Beschleuniger) ohne Abspaltung flüchtiger Komponenten durch Polymerisation oder Polyaddition aushärten. Auch können endotherme Nicht-Reaktionsharze als Harzbasis eingesetzt werden, die dann bevorzugt Epoxidharze sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Füllstoffe den Harzzusammensetzungen in Form von Kurzfasern zugesetzt, deren Materialen ausgewählt werden aus der Gruppe Aluminium-Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Aluminium-Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Alkali-Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid. Dabei beträgt der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Chemieschutzschicht 25% bis 30% ± 1 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen. Der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht beträgt 70% bis 75% ± 3 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Zwischenschicht und die tragende Laminatschicht im Kreuzwickelverfahren aufgebracht werden. Dabei wird mit Vorteil ein Wickelwinkel von 55°, 63° oder 73° angewandt. Beim Wickelverfahren werden drehende (Wickeldorn) und hin- und hergehende (Support) Bewegungen miteinander kombiniert, um die mit Harz getränkten Fasern nach einem bestimmten Wickelmuster, das hier kreuzförmig sein soll, auf dem Dorn ablegen zu können. Dieses Verfahren kann sowohl mechanisch wie auch händisch ausgeführt werden, und bevorzugt wird das Verfahren vollständig automatisiert durchgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung werden als Faserstrukturen Kurzfasern eingesetzt.
Bevorzugt wird für die Außenschicht ein Vlies verwendet, das synthetisch ist und es wird eine Harzzusammensetzung verwendet, die mit einem UV-Schutz versehen ist. Die Außenschicht kann nach einem beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufgebracht werden.
Die Erfindung richtet sich des Weiteren auf rohrförmige Hohlkörper umfassend mindestens die nachfolgenden vier Schichten:

- eine 3 mm bis 5 mm starke aufgesprühte Chemieschutzschicht aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 % ± 1 % Füllstoffe,
- eine 0,5 mm bis 1 mm starke Zwischenschicht aus Chemieschutzschicht und darin eingebeteter, gewickelter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe,
- eine 4 mm bis 34 mm starke Laminatschicht aus gewickelter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe,
- einer Außenschicht aus einer dritten Harzzusammensetzung und eines Vlieses einer Stärke von mindestens 0,3 bis 1 mm.

Dabei entsprechen sich die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten oder die Harzzusammensetzungen der einzelnen Schichten unterscheiden sich voneinander.
In Ausgestaltung der rohrförmigen Hohlkörper bestehen die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten aus einer Basis aus exothermen Reaktionsharzen oder endothermen Nicht-Reaktionsharzen, wobei die exothermen Reaktionsharze ausgewählt werden aus der Gruppe Bisphenol A Vinylester und Novolac Epoxy Vinylester und die endothermen Nicht-Reaktionsharze bevorzugt Epoxidharze sind.
In weiterer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Füllstoffe Kurzfasern und werden ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aluminium-Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Aluminium-Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Alkali-Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid. Dabei beträgt der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Chemieschutzschicht 25% bis 30% ± 1 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen und der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht beträgt 70% bis 75% ± 3 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen.
Bevorzugt weist der Wickelwinkel der Zwischenschicht und der tragenden Laminatschicht 55°, 63° oder 73° auf.
In weiterer Ausgestaltung ist das Vlies in der Außenschicht synthetisch und in der Harzzusammensetzung der Außenschicht ist eine Substanz für den UV-Schutz vorhanden.
Bevorzugt finden die erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper Verwendung in Verfahren, in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, wobei es sich bevorzugt um Elektrolyse-Verfahren handelt.
Die Erfindung soll detailliert anhand einer Figur beschrieben werden.

1: Querschnitt durch die Wand eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers

1 zeigt einen Querschnitt durch die Wand eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper. Im Sprühverfahren wird zunächst eine 4 mm bis 6 mm starke Chemieschutzschicht auf ein Trägerelement (nicht gezeigt) aufgesprüht. Daraufhin wird im Wickelverfahren eine 5 mm bis 35 mm starke Laminatschicht aufgebracht. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem die Chemieschutzschicht 1 noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine mindestes 3 mm starke Chemieschutzschicht 1, eine mindestens 0,5 mm starke Zwischenschicht 2 und eine mindestens 4 mm starke Laminatschicht 3 entsteht. Danach folgt die mindestens 0,3 mm starke Außenschicht.

Nachfolgend soll beispielhaft gezeigt werden, welche mechanischen Eigenschaften derartige Rohre aufweisen: Tab. 1: mechanische Eigenschaften erfindungsgemäßer Rohre:

	Einheit	Wickelwinkel
		55°	63°	73°
Zugfestigkeit axial	N/mm²	180	150	110
Zugfestigkeit radial	N/mm²	200	250	380
Elastizitätsmodul axial	N/mm²	10000	9500	9500
Elastizitätsmodul radial	N/mm²	20000	27000	36000

Die Dichte beträgt dabei 2,0 g/cm³ und der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt 18-27 × 10^-6 m/m °C.
Im Vergleich zu herkömmlichen Rohren aus dem Stand der Technik wie z.B. das Rohr der DIN 16965, weist das erfindungsgemäße Rohr eine 6fache Sicherheit auf, d.h. die Lebensdauer versechsfacht sich. Für Fittinge, Flansche und Sonderteile ist mit einer 4fachen Sicherheit zu rechnen.
Das erfindungsgemäße Rohr ermöglicht zusätzlich zu den vorteilhaften mechanischen Merkmalen und der exzellenten chemischen Widerstandskraft den rechnerischen Spannungsnachweis und die Flexibilitätsanalyse nach ISO 14692 mittels CAESAR II zu ermitteln.
Die Auslegungstemperaturen für rohrförmige Hohlkörper, bestehend aus Harzzusammensetzungen auf Basis von exothermen Reaktionsharzen, betragen bis einschließlich 130°C. Wohingegen die Auslegungstemperaturen von endothermen Nicht-Reaktionsharzen bis einschließlich 180°C betragen.
Die tragende Laminatschicht ist bei den erfindungsgemäßen Rohren für den dauerhaften Betrieb ausgelegt für die Druckstufen PN6 bis PN16, d. h. für einen höchstzulässigen Druck von 6 bis 16 bar bei einer Fluidtemperatur von > 100°C.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiel 1: Fertigungsprozess für Nicht-Reaktionsharze DN 200, Länge 10 m, Dorn 60 U/min. Volumen der Chemieschutzschicht ca. 16 dm³
Die Chemieschutzschicht wird im Sprühverfahren auf einem mit ca. 70°C vorgeheizten rotierenden Dorn in einer Stärke von mindestens 4 mm hergestellt und besteht aus Epoxid Harz (z. B. EPON 826, Epicote 828, DOW-DER331, LEUNA 19-00, Nanya 127 H) gemischt mit einem Härtungssystem (z. B. IPD $ MDA Evonik, BASF AirProducts). Die Fasern bestehen z. B. aus E-Glas und werden als Textilglasroving einem Häckselwerk zugeführt und dort auf die spezifikationsgerechte Länge von 10 mm zerkleinert. In einem Sprühkopf werden die Kurzfasern und der nicht vollständig aktive Harzansatz zusammengeführt und mittels Druckluft auf den rotierenden Dorn geblasen. Der Harzansatz ist auf eine Topfzeit von 15 Minuten einzustellen. Der leicht konische Dorn wird entweder mit Trennmittel beschichtet oder mit einer spiralförmig aufgelegten PE-Folie abgedeckt. Die Zwischenschicht entsteht durch das Aufbringen des tragenden Laminates in die noch nicht vollständig ausgelierte Chemieschutzschicht, weil die Vorspannung der Rovings des tragenden Laminates sich in die außen noch weiche Chemieschutzschicht einziehen. Dadurch verbleibt eine Chemieschutzschicht von mindestens 3 mm Stärke. Der Fachmann kann diesen Zeitpunkt gut erkennen und den Kreuzwickelprozess starten. Sowohl die Chemieschutzschicht als auch das tragende Laminat werden hoch automatisiert hergestellt. Ein synthetisches Vlies in einer harzreichen Außenschicht mit UV-Schutz versehen, schließt den Rohraufbau ab. Dieser Arbeitsschritt erfolgt nach dem Stand der Technik manuell. Wirrfasermatten werden für den gesamten Rohraufbau nicht verwendet. Die vollständige Aushärtung der Produkte erfolgt in einem Temperofen bei ca. 130°C innerhalb von 5 Stunden.
Der Rohraufbau hat diese Varianten:

- die Chemieschutzschicht besteht aus hochwertigen Nicht-Reaktionsharzen
- das tragende Laminat besteht aus hochwertigen Nicht-Reaktionsharzen
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus diversen Glassorten oder
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus Polyphenylensulfid oder
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus anderen Kurzfasern
- die Aussenschicht ist harzreich und enthält ein Vlies

Ausführungsbeispiel 2: Fertigungsprozess für Reaktionsharze DN 200, Länge 6 m, Dorn 60 U/min. Volumen der Chemieschutzschicht ca. 10 dm³

Die Chemieschutzschicht wird im Sprühverfahren in einer Stärke von mindestens 4 mm hergestellt und besteht aus beispielsweise der nachfolgenden Rezeptur:

- Harzbasis:	Epoxy-Novolac Vinylester:	97,75%
- Katalysator:	6%igen Kobaltlösung:	0,05%
- Beschleuniger:	Dimethylanilin	0,1%
- Härter:	Cumolhydroperoxid	1,5%
- UV-Stabilisator	Tinuvin 5050	0,1%
- Paraffin	BYK-S 750	0,5%

Dabei beziehen sich die Konzentrationsangaben auf 100% der zu härtenden Gesamtmasse. Die Fasern bestehen z. B. aus E-Glas und werden als Textilglasroving einem Häckselwerk zugeführt und dort auf die spezifikationsgerechte Länge von 10 mm zerkleinert. In einem Sprühkopf werden die Kurzfasern und der aktivierte Harzansatz zusammengeführt und mittels Druckluft auf den rotierenden Dorn geblasen. Der Harzansatz ist auf eine Topfzeit von 15 Minuten einzustellen. Der leicht konische Dorn wird entweder mit Trennmittel beschichtet oder mit einer spiralförmig aufgelegten PE-Folie abgedeckt. Die Zwischenschicht entsteht durch das Aufbringen des tragenden Laminates in die noch nicht vollständig ausgelierte Chemieschutzschicht, weil die Vorspannung der Textilglasrovings des tragenden Laminates sich in die außen noch weiche Chemieschutzschicht einzieht. Dadurch verbleibt eine Chemieschutzschicht von mindestens 3 mm Stärke. Der Fachmann kann diesen Zeitpunkt gut erkennen und den Kreuzwickelprozess starten. Sowohl die Chemieschutzschicht als auch das tragende Laminat werden hoch automatisiert hergestellt. Ein synthetisches Vlies, in einer harzreichen Außenschicht mit UV-Schutz versehen, schließt den Rohraufbau ab. Dieser Arbeitsschritt erfolgt nach dem Stand der Technik manuell. Wirrfasermatten werden für den gesamten Rohraufbau nicht verwendet.
Der Rohraufbau hat diese Varianten :

- die Chemieschutzschicht besteht aus hochwertigen Reaktionsharzen
- das tragende Laminat besteht aus hochwertigen Reaktionsharzen
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus diversen Glassorten oder
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus Polyphenylensulfid oder
- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus anderen Kurzfasern
- die Aussenschicht ist harzreich und enthält ein Vlies

In den nachfolgenden zwei Tabellen sind beispielhaft verschiedene Auslegungsvarianten der erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper gezeigt. Tab. 2: Auslegungsvariante 1 eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers:

Nennweite DN	InnenDurchmesser [mm]	ChemieSchutzschicht [mm]	ZwischenSchicht [mm]	Tragendes Laminat [mm]	Aussenschicht [mm]	Gesamt-Wanddicke [mm]	Aussen-Durchmesser [mm]	Druckstufe PN	Gewicht [kg/m]
25	25	3	0,7	4	0,3	8	41	16	1,6
32	32	3	0,7	4	0,3	8	48	16	1,9
40	40	3	0,7	4	0,3	8	56	16	2,3
50	50	3	0,7	4	0,3	8	66	16	2,8
65	65	3	0,7	4	0,3	8	81	16	3,5
80	80	3	0,7	4	0,3	8	96	16	4,2
100	100	3	0,7	4	0,3	8	116	16	5,2
125	125	3	0,7	4	0,3	8	141	16	6,4
150	150	3	0,7	4	0,3	8	166	16	7,6
200	200	3	0,7	4	0,3	8	216	16	10,0
250	250	3	0,7	5	0,3	9	268	16	14,0
300	300	3	0,7	5	0,3	9	318	16	16,7
350	350	3	0,7	6	0,3	10	370	16	21,6
400	400	3	0,7	7	0,3	11	422	16	27,1
450	450	3	0,7	7	0,3	11	472	16	30,4
500	500	3	0,7	8	0,3	12	524	16	36,9
600	600	3	0,7	9	0,3	13	626	16	47,8
700	700	4	0,7	11	0,3	16	732	16	68,7
800	800	4	0,7	13	0,3	18	836	16	88,3
900	900	4	0,7	14	0,3	19	938	16	104,8
1000	1000	4	0,7	15	0,3	20	1040	16	122,4
1100	1100	5	0,7	11	0,3	17	1134	10	113,9
1200	1200	5	0,7	12	0,3	18	1236	10	131,5
1300	1300	5	0,7	13	0,3	19	1338	10	150,4
1400	1400	5	0,7	14	0,3	20	1440	10	170,4
1500	1500	5	0,7	15	0,3	21	1542	10	191,6
1600	1600	5	0,7	16	0,3	22	1644	10	214,1
1700	1700	5	0,7	17	0,3	23	1746	10	237,8
1800	1800	5	0,7	18	0,3	24	1848	10	262,7
1900	1900	5	0,7	19	0,3	25	1950	10	288,8
2000	2000	5	0,7	20	0,3	26	2052	10	316,1

Tab. 3: Auslegungsvariante 2 eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper

Nennweite DN	InnenDurchmesser [mm]	ChemieSchutzschicht [mm]	ZwischenSchicht [mm]	Tragendes Laminat [mm]	Aussen schicht [mm]	Gesamt-Wanddicke [mm]	Aussen-Durchmesser [mm]	Druckstufe PN	Gewicht [kg/m]
350	350	3	0,7	4	0,3	8	366	10	16,0
400	400	3	0,7	4	0,3	8	416	10	18,3
450	450	3	0,7	5	0,3	9	468	10	23,1
500	500	3	0,7	5	0,3	9	518	10	25,7
600	600	3	0,7	6	0,3	10	620	10	34,2
700	700	4	0,7	7	0,3	12	724	10	47,8
800	800	4	0,7	8	0,3	13	826	10	59,2
900	900	4	0,7	9	0,3	14	928	10	71,7
1000	1000	4	0,7	10	0,3	15	1030	10	85,3
1100	1100	5	0,7	7	0,3	13	1126	6	81,0
1200	1200	5	0,7	7	0,3	13	1226	6	88,3
1300	1300	5	0,7	8	0,3	14	1328	6	103,0
1400	1400	5	0,7	8	0,3	14	1428	6	110,9
1500	1500	5	0,7	9	0,3	15	1530	6	127,3
1600	1600	5	0,7	9	0,3	15	1630	6	135,7
1700	1700	5	0,7	10	0,3	16	1732	6	153,8
1800	1800	5	0,7	11	0,3	17	1834	6	173,0
1900	1900	5	0,7	12	0,3	18	1936	6	193,3
2000	2000	5	0,7	13	0,3	19	2038	6	214,8

Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben:

- Rohrförmige Hohlkörper, die eine erhöhte Lebensdauer aufgrund verbesserter mechanischer Werte und eine höhere Beständigkeit aufweisen. Damit ist eine erhöhte Sicherheit verbunden.
- Rohrförmige Hohlkörper mit guter Beständigkeit, gegenüber alkalischen Medien, die Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten.
- Rohrförmige Hohlkörper sind auch bei hohen Temperaturen in Gegenwart alkalischer Medien, die Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten, beständig.

Bezugszeichenliste

1: Chemieschutzschicht
2: Zwischenschicht
3: Laminatschicht, tragend
4: Außenschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, welche von innen nach außen aus mindestens vier Schichten (1, 2, 3, 4) aufgebaut sind, nämlich einer inneren Chemieschutzschicht (1), einer Zwischenschicht (2), einer Laminatschicht (3) aus einer gewickelten zweiten Harzzusammensetzung und einer Außenschicht (4) aus einer dritten Harzzusammensetzung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: - Aufsprühen einer Chemieschutzschicht (1) einer Dicke von 4 mm bis 6 mm aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 % ± 1 % Füllstoffe, auf einen vorgeheizten, rotierenden Dorn als Trägerelement, - Aufbringen einer zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, in einer Stärke von 5 mm bis 35 mm im Kreuzwickelverfahren, wobei die Chemieschutzschicht (1) noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine Zwischenschicht (2) einer Stärke von 0,5 mm bis 1 mm ausgebildet wird, die aus in die Chemieschutzschicht (1) eingebetteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, besteht, und eine Laminatschicht (3) einer Stärke von 4 mm bis 34 mm aus der zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, ausgebildet wird, und - Aufbringen einer Außenschicht (4) einer Stärke von 0,3 mm bis 1 mm aus einer dritten Harzzusammensetzung und Vlies. - Trennen des rohrförmigen Hohlkörpers von dem Dorn.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Chemieschutzschicht (1) Fasern zerkleinert und die so erhaltenen Kurzfasern mit einem nicht vollständig aktiven Harzansatz zusammengeführt und auf den rotierenden Dorn geblasen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für sämtliche Schichten (1, 2, 3, 4) die gleichen Harzzusammensetzungen verwendet werden oder unterschiedliche Harzzusammensetzungen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten (1, 2, 3, 4) eine Harzbasis aus exothermen Reaktionsharzen oder endothermen Nicht-Reaktionsharzen verwendet wird, wobei die exothermen Reaktionsharze ausgewählt werden aus der Gruppe Bisphenol A Vinylester und Novolac Epoxy Vinylester und die endothermen Nicht-Reaktionsharze bevorzugt Epoxidharze sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe den Harzzusammensetzungen in Form von Kurzfasern zugesetzt werden, deren Materialen ausgewählt werden aus der Gruppe Aluminium-Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Aluminium-Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali ≤ 1 %, Alkali-Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht (3) 70% bis 75% ± 3 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen, beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) und die Laminatschicht (3) in einem Wickelwinkel von 55°, 63° oder 73° aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Außenschicht (4) ein Vlies verwendet wird, das synthetisch ist und eine Harzzusammensetzung verwendet wird, die mit einem UV-Schutz versehen ist.
Verwendung eines rohrförmigen Hohlkörpers, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, in Vorrichtungen von Verfahren, in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, wobei es sich bevorzugt um Elektrolyse-Verfahren handelt.