DE10227578A1 - Process for the production of glass fiber reinforced pipes - Google Patents

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Abstract

Gemäß der Erfindung wird zur Herstellung von insbesondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht. Es werden mehrere Sandschichten verwendet. Die mittlere Sandschicht wird durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt, deren Glasfasermenge entsprechend einem gewünschten Nenndruck bemessen ist.According to the invention, liquid curable resin, which may contain a filler, is introduced into a rotating die together with glass fibers and additives for curing, also with sand, for the production of, in particular, centrifuged glass fiber-reinforced plastic pipes. Several layers of sand are used. The middle sand layer is divided by a glass fiber layer, the amount of glass fiber is measured according to a desired nominal pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht wird und mehrere Sandschichten verwendet werden.The invention relates to a method for the production of in particular spun glass fiber reinforced plastic pipes, being liquid curable Resin, which is a filler can contain, along with glass fibers and additives for curing, too with sand, is placed in a rotating die and several Layers of sand are used.

In der WO 01/83185 ist ein Verfahren zur Herstellung von sandgefüllten geschleuderten glasfaserverstärkten Kuststoffrohren beschrieben, bei dem der Glasfasergehalt in den armierten Schichten erhöht werden kann. Dies ist wichtig, wenn die Rohre eine große Wandstärke, somit einen großen Durchmesser, aufweisen oder für große Innendrücke ausgelegt werden sollen, da ansonsten die Wärmeentwicklung zu hoch werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren wird flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung sowie auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht. Bei einer Variante des bekannten Verfahrens werden mehrere Sandschichten verwendet, um die einzelnen glasfaserarmierten Schichten zu verdichten.In the WO 01/83185 describes a process for the production of sand-filled, spun glass fiber reinforced plastic pipes, in which the glass fiber content in the reinforced layers can be increased. This is important if the pipes have a large wall thickness, i.e. a large diameter, or are to be designed for large internal pressures, since otherwise the heat development can become too high. In this known method, liquid curable resin, which may contain a filler, is introduced into a rotating die together with glass fibers and additives for curing, as well as with sand. In a variant of the known method, several layers of sand are used to compact the individual glass fiber-reinforced layers.

Standardmäßige glasfaserverstärkte Kunststoffrohre (Druckrohre), die die Anforderungen an Dichtheit und Deformierbarkeit erfüllen, haben bezüglich der Anforderung an die Deformierbarkeit in Umfangsrichtung, insbesondere bei großen Durchmessern, normalerweise Übergangsschichten zwischen den glasfaserarmier ten Teilen und der mittleren Sandschicht. Die Übergangsschichten enthalten Glasfasern (Roving) in einer Menge von 3 bis 10 und die mittlere Sandschicht enthält Glasfasern in einer Menge von 0 bis 3%. Um die Anforderungen an die Dichtheit zu erfüllen, haben die Rohre im Innenteil eine etwa 1 mm dicke Roving-Schicht mit guter Axialorientierung und einem Glasfasergehalt von etwa 30%. Darauf folgt eine etwa 1 mm dicke Roving-Schicht mit Orientierung hauptsächlich in Umfangsrichtung und einem Glasfasergehalt von etwa 35%. Hauptsächlich diese beiden Schichten bilden zusammen die Sperrschicht. Darauf folgt wiederum eine Roving-Schicht mit Umfangsorientierung und einem noch höheren Glasfasergehalt. Diese Roving-Schichten dienen dazu, zusammen mit den Roving-Außenschichten dem Innendruck zu widerstehen. Die Standardwerte für den Glasfasergehalt im Außenteil 70% für die Roving-Schicht mit Umfangsorientierung und 62% für die Roving-Schicht mit Axialorientierung. Die Schichtdicken sind abhängig von Rohrdurchmesser, Nenndruck und Steifigkeit. Nur die Dicken der beiden erwähnten Sperrschichten sind konstant, nämlich im wesentlichen 1 mm je Schicht.Standard glass fiber reinforced plastic pipes (Pressure pipes) that meet the requirements for tightness and deformability fulfill, have regarding the requirement for deformability in the circumferential direction, in particular for large Diameters, usually transition layers between the glass fiber reinforced parts and the middle sand layer. The transition layers contain glass fibers (roving) in an amount of 3 to 10 and the contains middle layer of sand Glass fibers in an amount of 0 to 3%. To meet the requirements to fulfill the tightness the tubes have an approx. 1 mm thick roving layer with good inside Axial orientation and a glass fiber content of around 30%. Thereon follows an approximately 1 mm thick roving layer with orientation mainly in Circumferential direction and a glass fiber content of about 35%. Mostly this the two layers together form the barrier layer. It follows another roving layer with circumferential orientation and one more higher Glass fiber content. These roving layers are used together with the roving outer layers to withstand the internal pressure. The standard values for the glass fiber content in the outer part 70% for the roving layer with circumferential orientation and 62% for the roving layer with axial orientation. The layer thicknesses depend on the pipe diameter, Nominal pressure and rigidity. Only the thicknesses of the two barrier layers mentioned are constant, namely essentially 1 mm per layer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere geschleuderte glasfaserverstärkte Rohre mit größeren Durchmessern und für höhere Drücke kostengünstig herzustellen, wobei die Gefahr der Rißbildung vermieden wird.The invention has for its object, in particular hurled glass fiber reinforced pipes with larger diameters and for to produce higher pressures cost-effectively, taking the risk of cracking is avoided.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein glasfaserverstärktes Kunststoffrohr mit mehreren Schichten aus Glasfasern, Kunstharz, Sand und Additiven gemäß der Erfindung ist im Anspruch 7 angegeben.This object is according to the invention Method with the features of claim 1 solved. A glass fiber reinforced plastic tube with several layers of glass fibers, synthetic resin, sand and additives according to the invention is specified in claim 7.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von insbesondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren wird flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht. Es werden mehrere Sandschichten verwendet. Die mittlere Sandschicht wird durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt, deren Glasfasermenge entsprechend einem gewünschten Nenndruck bemessen ist.In the method according to the invention for the production of in particular spun glass fiber reinforced plastic pipes becomes fluid curable Resin, which is a filler can contain, along with glass fibers and additives for curing, too with sand, placed in a rotating die. There will be several Layers of sand used. The middle layer of sand is covered by a glass fiber layer divided, the amount of glass fiber according to a desired Nominal pressure is measured.

Der Aufbau eines sandgefüllten glasfaserverstärkten Kunststoffrohrs gemäß der Erfindung ist derart, daß die Dichtigkeits- und Deformationsanforderungen erfüllt sind. Die mittlere Sandschicht wird mit Hinsicht auf gewünschte erhöhte Anforderungen teilweise in entsprechender Menge durch Glasfaser ersetzt, so daß der Glasfaseranteil genügend hoch ist, um auch höheren Druckanforderungen zu genügen. Dadurch, daß die zentrale Glasfaserschicht von Sandschichten umgeben ist, wird sie durch diese Sandschichten stark verdichtet. Durch die Verdichtung ist der Gehalt an Polyesterharz reduziert und die Glasfaserschicht erwärmt sich nicht so stark. Die Gefahr von Rißbildung im Rohr, die bei Rohren mit nur einer mittleren Sandschicht vorhanden ist, ist verringert und die Rohstoffkosten sind gegenüber Rohren mit nur einer mittleren Sandschicht verringert.The construction of a sand-filled glass fiber reinforced plastic pipe according to the invention is such that the Tightness and deformation requirements are met. The middle layer of sand is wanted with regard to increased Requirements partially replaced in the appropriate amount by glass fiber, so that the Glass fiber content sufficient is high to also higher To meet printing requirements. Because the central glass fiber layer is surrounded by layers of sand, it will strongly compacted by these layers of sand. By compression the content of polyester resin is reduced and the glass fiber layer heated not so strong. The risk of cracking in the pipe, that of pipes with only a medium layer of sand is reduced and the raw material costs are compared to pipes with only a medium one Sand layer reduced.

Die geteilte mittlere Sandschicht ist vorteilhaft innen und außen mit einer Übergangsschicht versehen, die Sand, Harz und Glasfaser enthält, um den Anforderungen an Dichtigkeit und Deformierbarkeit besser zu genügen.The divided middle layer of sand is beneficial inside and out provided with a transition layer, which contains sand, resin and fiberglass to meet the requirements Tightness and deformability better to meet.

Vorzugsweise wird geschnittene Glasfaser (Roving) mit Längen von 25 bis 100 mm verwendet. In den Roving-Schichten mit Axialorientierung sind die Faserlängen meistens 25 mm und in denen mit Umfangsorientierung 50 mm. Größere Rovinglängen (> 50 mm) werden bei Durchmessern ab DN 100 verwendet (100 mm).Preferably cut glass fiber (roving) with lengths from 25 to 100 mm used. In the roving layers with axial orientation are the fiber lengths usually 25 mm and in those with circumferential orientation 50 mm. Larger roving lengths (> 50 mm) are used for Diameters from DN 100 used (100 mm).

Die Glasfaseranteile sind zweckmäßig 0 bis 3% für die mittlere Sandschicht, 3 bis 10% für die Übergangsschichten, 30% für die axial orientierten Roving-Schichten und 35% für die in Umfangsrichtung orientierten Roving-Schichten im Innenteil. Durch die Kompression erhöht sich der Anteil in der zentralen Roving-Schicht auf ca. 70%. Die Glasfaseranteile des Außenteils haben höhere Werte.The glass fiber proportions are expediently 0 to 3% for the middle sand layer, 3 to 10% for the transition layers, 30% for the axially oriented roving layers and 35% for the roving layers in the inner part oriented in the circumferential direction. The compression in the central roving layer increases to approx. 70%. The glass fiber parts of the outer part have higher values.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Wickelrohren angewendet werden. Bei diesen wird kontinuierlicher Roving verwendet. Auf der Innenseite und in der Sandschicht wird jedoch geschnittener Roving verwendet, wobei gewöhnlich die Übergangsschichten entfallen. Infolge der erhöhten Wasseraufnahme im Vergleich zu geschleuderten Rohren ist die Wasseraufnahme größer und es noch wichtiger, die Wärmeentwicklung zu reduzieren, damit die Gefahr der Rißbildung herabgesetzt wird.The method according to the invention can also be used for Winding tubes can be applied. These are becoming more continuous Roving used. On the inside and in the sand layer however, cut roving is used, with the transition layers usually being omitted. As a result of the increased water absorption compared to flung pipes, the water absorption is larger and more importantly, heat generation to reduce, so that the risk of cracking is reduced.

Die Erfindung wird untenstehend mittels Beispielen und anhand der Zeichnung beschrieben, wobei diese Darstellung zur Erläuterung der Erfindung dient, diese jedoch mit den Konkretisierungen, insbesondere auch in bezug auf die konkreten, zu Erläuterungszwecken gegebenen Zahlenwerte, nicht auf die Beispiele einschränken soll. Es zeigenThe invention is described below by means of Examples and described with reference to the drawing, this representation In order to explain serves the invention, but this with the concretizations, in particular also with regard to the concrete numerical values given for explanatory purposes, do not limit yourself to the examples should. Show it

1 bis 6 für drei Beispiele den Aufbau von Rohren für verschiedene Nennweiten und Nenndrücke. 1 to 6 for three examples the construction of pipes for different nominal widths and nominal pressures.

Es wird im folgenden der Aufbau eines.Rohres beschrieben, wie er in 2 veranschaulicht ist und von dem die Erfindung ausgeht. Das Rohr ist ein Mehrschichtrohr DN 1000 (Nennweite 1.000 mm), PN 10 (Nenndruck 9,8 bar), SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2). Es hat eine mittlere Sandschicht mit 14 mm Dicke und zwei Übergangsschichten. Die Glasfasermenge im Rohr ist 15 kg pro Meter. Das Rohr ist so konzipiert, daß den Anforderungen an glasfaserverstärkte Druckrohre genügt wird.The structure of a tube as described in 2 is illustrated and from which the invention is based. The pipe is a multi-layer pipe DN 1000 (nominal width 1,000 mm), PN 10 (nominal pressure 9.8 bar), SN 10,000 (nominal rigidity 10,000 N / m 2 ). It has a medium layer of sand 14 mm thick and two transition layers. The amount of glass fiber in the tube is 15 kg per meter. The tube is designed to meet the requirements for glass fiber reinforced pressure tubes.

Soll nun das Rohr von PN 10 auf die höhere Druckklasse PN 25 ausgelegt werden, muß der Glasfasergehalt auf 33 kg pro Meter, also um 18 kg pro Meter, erhöht werden. Um diese Menge wird Sand in der mittleren Sandschicht durch Glasfaser ersetzt. Die Glasfaserschicht wird durch die benachbarten Sandschichten stark verdichtet, bis auf einen Glasfasergehalt von etwa 70%. Nach der Berechnung werden 5 mm der Sandschicht durch eine Glasfaserschicht ersetzt. Das resultierende Rohr ist in 1 gezeigt. Die Rohstoffkosten sind gegenüber dem Rohr von 2 um 7% verringert.If the pipe from PN 10 is to be designed for the higher pressure class PN 25, the glass fiber content must be increased to 33 kg per meter, i.e. by 18 kg per meter. This amount of sand in the middle layer of sand is replaced by glass fiber. The glass fiber layer is strongly compacted by the neighboring sand layers, down to a glass fiber content of about 70%. According to the calculation, 5 mm of the sand layer are replaced by a glass fiber layer. The resulting pipe is in 1 shown. The raw material costs are compared to the pipe of 2 reduced by 7%.

Der Aufbau eines zweiten Beispiels eines Rohres gemäß der Erfindung ist in 3 veranschaulicht, wobei zunächst ein Rohr mit Aufbau gemäß 4 betrachtet wird. Das Rohr ist wiederum ein Mehrschichtrohr DN 1.600 (Nennweite 1.600 mm), PN 6 (Nenndruck 5,9 bar), SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2). Das Rohr hat in der Mitte eine Sandschicht mit einer Schichtdicke von 26 kg pro Meter. Um das Rohr auf einen Nenndruck PN 16 (15,7 bar) auszulegen, muß der Glasfaseranteil auf 61 kg pro Meter, also um 35 kg pro Meter, erhöht werden. Damit werden 5,6 mm Schichtdicke Sand durch Glasfaser ersetzt. Das resultierende Rohr ist in 3 gezeigt.The construction of a second example of a pipe according to the invention is in 3 illustrates, initially with a pipe according to 4 is looked at. The pipe is in turn a multi-layer pipe DN 1,600 (nominal width 1,600 mm), PN 6 (nominal pressure 5.9 bar), SN 10,000 (nominal rigidity 10,000 N / m 2 ). The pipe has a sand layer in the middle with a layer thickness of 26 kg per meter. In order to design the pipe for a nominal pressure PN 16 (15.7 bar), the glass fiber content must be increased to 61 kg per meter, i.e. by 35 kg per meter. This means that 5.6 mm layer thickness of sand is replaced by glass fiber. The resulting pipe is in 3 shown.

Bei einem dritten Beispiel wird ein auf drucklosen Betrieb ausgelegtes Rohr mit DN 2.500 (Nennweite 2.500 mm), Wanddicke 48 mm auf Nenndruck PN 10 und SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2) ausgelegt. Dies ist bei Rohren mit großen Durchmessern zweckmäßig. Wegen der großen Wandstärke hat das Rohr vier Übergangsschichten.In a third example, a pipe designed for unpressurized operation with DN 2,500 (nominal width 2,500 mm), wall thickness 48 mm is designed for nominal pressure PN 10 and SN 10,000 (nominal rigidity 10,000 N / m 2 ). This is useful for pipes with large diameters. Because of the large wall thickness, the tube has four transition layers.

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung von insbesondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht wird und mehrere Sandschichten verwendet werden, wobei zwischen den Sandschichten Glasfaserschichten angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Sandschicht durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt wird, deren Glasfasermenge entsprechend einem gewünschten Nenndruck bemessen ist.Process for the production of, in particular, centrifuged glass fiber-reinforced plastic pipes, liquid curable resin, which may contain a filler, together with glass fibers and additives for curing, also with sand, being introduced into a rotating die and several layers of sand being used, with glass fiber layers between the sand layers be arranged, characterized in that a middle layer of sand is divided by a glass fiber layer, the amount of glass fiber is dimensioned according to a desired nominal pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Sandschicht außen und die innere Sandschicht innen mit mindestens einer Übergangsschicht versehen werden, die Sand, Harz und Glasfaser enthält.A method according to claim 1, characterized in that the outer layer of sand Outside and the inner layer of sand inside with at least one transition layer provided that contains sand, resin and fiberglass. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß geschnittene Glasfaser verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that cut Glass fiber is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Sandschicht mit einem kleinen Glasfaseranteil versehen wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the middle layer of sand is provided with a small proportion of glass fiber. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfaseranteil der Übergangsschichten größer als der Glasfaseranteil der mittleren Sandschicht gewählt wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the Glass fiber portion of the transition layers larger than the glass fiber content of the middle sand layer is selected. Verfahren zur Herstellung von gewickelten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren, nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der mittleren Sandschicht und in inneren Glasfaserschichten geschnittene Glasfaser verwendet wird.Process for the production of wound glass fiber reinforced plastic pipes, according to one of the claims 1, 3 to 5, characterized in that in the middle sand layer and cut glass fiber is used in inner glass fiber layers. Glasfaserverstärktes, insbesondere geschleudertes Kunststoffrohr mit mehreren Schichten aus Glasfasern, Kunstharz, welches einen Füllstoff enthalten kann, Glasfasern, Sand und Additiven, bei dem zwischen Sandschichten Glasfaserschichten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Sandschicht in der Mitte durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt ist, deren Menge entsprechend dem gewünschten Nenndruck gewählt ist.Glass fiber reinforced, in particular hurled plastic pipe with several layers of glass fibers, synthetic resin, which can contain a filler, glass fibers, sand and additives, with glass fiber layers between layers of sand are arranged, characterized in that the middle sand layer is divided in the middle by a glass fiber layer, the amount of which is selected according to the desired nominal pressure. Kunststoffrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Sandschicht außen und die innere Sandschicht innen mit einer Übergangsschicht versehen ist, die Sand, Harz und Glasfaser enthält.Plastic pipe according to claim 7, characterized in that the outer layer of sand outside and the inner sand layer is provided with a transition layer on the inside, which contains sand, resin and fiberglass. Kunststoffrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Sandschicht einen kleinen Glasfaseranteil aufweist.Plastic pipe according to claim 7 or 8, characterized in that the middle sand layer has a small glass fiber content. Kuststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfaseranteil der Übergangsschichten größer als der Glasfaseranteil der mittleren Sandschicht ist.Plastic pipe according to one of claims 7 to 10, characterized in that the Glass fiber portion of the transition layers larger than is the glass fiber content of the middle sand layer. Kunststoffrohr nach Anspruch 7 oder, 9, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierliche Glasfaser, ausgenommen innerhalb der mittleren Sandschicht, vorgesehen ist.Plastic pipe according to claim 7 or 9, characterized in that continuous Glass fiber, except within the middle sand layer is.
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