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Verfahren zum Undurchlässigmachen von Glasfaserkunststoffkörpern für
Flüssigkeiten und Gase Zur Herstellung glasfaserverstärkter Kunststoffe werden in
erster Linie Gießharze, die aus Gemischen ungesättigter Polyester und Styrol bestehen,
verwendet. In geringerem Umfange werden Kunstharze der Äthoxylingruppe und Gießphenolformaldehydharze
sowie einige bei hoher Temperatur beständige Harze, wie aus Triallylcyanurat, eingesetzt.
Bei der Aushärtung der zunächst hochviskosen Gemische aus Glasfasern und Gießharzen
tritt eine mehr oder minder starke Volumenkontraktion der sich bei diesem Vorgang
vernetzenden Gießharze ein, die bei Polyestergießharzen bis zu 9 °/o betragen kann.
Auch durch die aus technologischen Gründen begrenzte Beimischung von Füllstoffen
oder durch Aushärten unter erhöhtem Druck vermag man nicht, die durch diese Kontraktion
bewirkte Bildung feiner Haarrisse und Kapillaren, die sich vornehmlich entlang den
Glasfasern finden, völlig zu verhindern. Diese zusammenhängenden Feinstporen lassen
Wasser und Wasserdampf in den Glasfaserkunststoff eindringen und ermöglichen damit
eine Reaktion der eingedrungenen Feuchtigkeit mit der Oberfläche der eingelagerten
Glasfasern. Die Reaktionsprodukte des Wassers mit dem Glas vermögen vor allem, Polyester
zu zersetzen, und geben Anlaß zu einer erheblichen Festigungsminderung oder sogar
zur Zerstörung des Glasfaserkunststoffverbandes.
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Wesentlich geringer als die durch die Kapillaren eingedrungenen Wasser-
oder Dampfmengen und praktisch ohne Wirkung sind die Feuchtigkeitsmengen, die durch
reine Diffusion durch den Kunststoff selbst an die Oberfläche der Glasfasern gebracht
werden.
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Der schädigenden Wirkung des Eindringens von Feuchtigkeit in den
Glasfaserkunststoff kann durch Überziehen der Glasfasern mit Schutzschichten, die
sowohl wasserabweisend sind als auch eine innigere Verbindung der Glasfaseroberfläche
mit dem Kunststoff herbeizuführen gestatten, im gewissen Umfange begegnet werden.
Die Wirksamkeit solcher Glasschutzmittel oder Schlichtemittel läßt sehr deutlich
das Naßfestigkeits-Trockenfestigkeits-Verhältnis, ein Kennzeichen des Widerstandes
gegen die Einwirkung der Feuchtigkeit, ansteigen. Es gelingt allerdings nicht, die
festigkeitsmindernde Wirkung längerer Bewässerung oder Feuchtigkeitsaussetzung von
Glasfaserkunststoffen völlig zu unterbinden oder die Festigkeitswerte durch nachfolgendes
Trocknen wieder auf den ursprünglichen Trockenfestigkeitswert zu bringen.
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Noch ungünstiger wirkt sich eine lang dauernde Bewässerung von Glasfaserkunststoffen
auf die elektrischen Eigenschaften aus. Haarrisse und feine,
zusammenhängende Poren
saugen Wasser auf oder bedecken sich mit Feuchtigkeitshäutchen, die zu einer wesentlichen
Verminderung des elektrischen Widerstandes der Glasfaserkunststoflkörper führen.
So kann die Durchschlagfestigkeit von Glasfaserkunststoffen durch Langzeitbewässerung
ohne weiteres auf ein Viertel und mehr des ursprünglichen Wertes sinken. Solche
Körper verlieren nach Behandlung mit Wasser praktisch diese sie sonst in so außerordentlichem
Maße auszeichnende Eigenschaft eines hochwertigen elektrischen Isolators.
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Weiterhin ist bekannt, daß es sehr schwer ist, Rohre aus glasfaserverstärkten
Kunststoffen herzustellen, in die bei hohen Drucken Flüssigkeiten oder Gase eingefüllt
oder gefördert werden können, ohne daß es wegen der auftretenden Porosität dieser
Erzeugnisse zu Druckminderungen und Verlusten bzw. zu einem Durchtreten dieser Stoffe
durch die Rohrwände aus Glasfaserkunststoff kommt. Die Mikroporosität von glasfaserverstärkten
Kunststoffen ist im wesentlichen Grund dafür, daß es bisher nicht gelang, einwandfreie,
auf Drücke über 6 atü beanspruchbare Rohre herzustellen.
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Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung dichter Körper aus glasfaserverstärkten
Kunststoffen, die selbst nach lang dauernder Einwirkung von Feuchtigkeit in Form
von Wasserdampf, Wasser oder wäßriger Lösungen nicht nur ihre mechanischen Eigenschaften,
sondern
ihre guten chemischen und elektrischen Eigenschaften bewahren und infolge hoher
Druckdichtigkeit für Hochdruckbehälter oder -leitungen Verwendung finden können.
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Gemäß Erfindung werden die mit bekannten Arbeitsverfahren hergestellten
Körper aus glasfaserverstärkten Kunststoffen nach Formung und Aushärtung nachträglich
einer Imprägnierung mit Flüssigkeiten unterzogen, die gegenüber diesen Werkstoffen
eine möglichst gute Benetzbarkeit aufweisen, also bestrebt sind, selbst in feinste
Hohlräume rasch einzuwandern.
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Diese Imprägnierflüssigkeiten sollen weiterhin wasserabweisend sein
oder unter Umständen auch mit Wasser dergestalt in Reaktion treten können, daß die
entstehenden Reaktionsprodukte für Wasser undurchlässig sind und eine schlechte
Wasserbenetzung aufweisen.
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Geeignete Imprägniermittel sind beispielsweise Silane, insbesondere
Polyvinyltrichlorsilan und fl-Chlorallyloxyvinyldichlorsilan, allein oder in Mischung
mit Polyestern, Epoxyharzen.
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Auch können Tränkmittel verwendet werden, die durch anschließende
Temperaturzufuhr in den Poren der glasfaserverstärkten Kunststoffe polymerisieren
und sich verfestigen. Hierzu gehören Gießharze, die eine möglichst niedrige Viskosität
mit geringster Aushärtungsschwindung verbinden. Vorteilhaft ist der Einsatz polymerisierbarer
Tränkmittel, die infolge guter Adhäsion sich bei der Härtungsschrumpfung nicht von
den Porenflächen lösen und einen geschlossenen, inneren Hohlraum bilden. Hierfür
können beispielsweise Athoxylinharze (Epoxyharze), die Reaktionsprodukte der Bisphenole
mit Epichlorhydrin, verwendet werden.
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Schließlich müssen diese Tränkmittel, soweit Teile für elektrische
Isolationen in Frage kommen, selbst elektrisch indifferent sein, also eine möglichst
geringe Leitfähigkeit und dielektrische Verluste aufweisen.
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Dieser Forderung genügen siliziumorganische Stoffe der verschiedensten
Zusammensetzung am besten, insbesondere Siliconöle.
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Die Tränkung der Werkstücke aus glasfaserverstärkten Kunststoffen
erfolgt am zweckmäßigsten
unter Druck (Druckimprägnierung), wobei das Werkstück zunächst
einem Vakuum ausgesetzt und dann unter hohem Druck mit dem Tränkmittel imprägniert
wird. Diese Operation wird vorteilhafterweise bei Temperaturen von mehr als 800
C durchgeführt.
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Werden polymerisierbare Tränkmittel verwendet, so ist dieTränkung
derart vorzunehmen, daß es während des Imprägniervorganges noch nicht zu einer wesentlichen
Polymerisierung kommt. Ein Aushärteprozeß kann in diesem Fall angeschlossen werden.
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Das Vakuum-Druck-Imprägnierverfahren ist allen anderen Tränkverfahren
vorzuziehen, da es mit dessen Hilfe möglich ist, eine sehr tiefwirkende Tränkung
vorzunehmen. Auch werden etwaige geringe, in den Poren befindliche Feuchtigkeitsschichten
durch vorherige Evakuierung entfernt und somit die Füllung der Poren begünstigt
und die Haftung des Imprägniermittels verstärkt.