DE1153154B - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres aus Verbundmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres aus Verbundmaterial durch gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Aufwickeln von mit härtbarem Kunstharz versehenen Faserstoffbändern auf einem Dorn, von dem das gehärtete Rohr abgezogen wird.

Es ist bereits bekanntgeworden, Schaumstoffkörper auf Polyvinylchloridbasis mit Polyesterharzdeckschichten, gegebenenfalls in Verbindung mit Geweben, zu versehen, d. h. Leichtverbundkonstruktionen mit einem Zellkörperkern herzustellen, und zwar im Spritz, Tauch- oder Formenvorstreichverfahren. Bei der Verwendung von Polyvinylchloridschaumstoff für obigen Zweck, nämlich als aufwickelbare Bänder, ist es bisher bekannt, weiches Polyvinylchloridmaterial, welches sich zu flexiblen Bändern aufschneiden läßt, zu verwenden. Damit erhält man jedoch nur Verbundkörper mit geringer bzw. für obigen Zweck nicht ausreichender Steifheit.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres bekanntgeworden, welches aus folgenden Arbeitsstufen besteht:

a) Umwickeln einer zylindrischen Form mit einem Faserstoff enthaltenden Material;

b) Anbringen eines härtbaren Harzes auf das umwickelte Fasermaterial unter Drehung der Form, wobei eine Faserstoff enthaltende, mit Harz getränkte und durch diese verstärkte Schicht gebildet wird;

c) Erhitzen des äußeren Teiles der Form, um das Harz zu härten;

d) Durchleiten eines Gasstromes durch das Innere der Form, um die Temperatur derselben zu regeln.

Wendet man nun dieses bekannte Verfahren in Verbindung mit den vorerwähnten weichen Schaumstoffbändern auf Polyvinylchloridbasis mit Polyesterharz an, so ergibt sich ein Verbundkörper mit nur geringer Steifheit. Will man eine ausreichende Festigkeit erzielen und ersetzt zu diesem Zweck den Polyvinylchloridschaum durch andere Materialien, z. B. durch Polystyrolschaum oder Hartisocyanatschaum, so ergeben sich Schwierigkeiten: Polystyrolschaum ist brüchig, muß entweder in sehr dünne Folien geschnitten oder mit gerippten oder ungerippten Walzen gewalzt werden, um gewickelt werden zu können. Hartpolyisocyanatschaum ist im Endzustand so spröde, daß er beim Wickeln bricht, wenn man nicht ganz dünne Folien verarbeitet.

Es ist ferner bekanntgeworden, Verbundmaterial aus mit Glasfasern verstärkten Polyestern mit einem Kern aus Zellkörper anzufertigen sowie glasfaser-Verfahren zur Herstellung
eines Kunststoff rohres aus Verbundmaterial

Anmelder:
Lonza A. G., Gampel, Wallis (Schweiz)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 8. Juni 1957 (Nr. 47 081)

Leo Taal, Amersfoort (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

verstärkte Rohre durch Aufwickeln von Glasgeweben mit Polyestern herzustellen. Derartige Rohre haben aber eine relativ geringe Biege- und Druckfestigkeit im Verhältnis zu ihrem Gewicht. Auch ist es bekannt, für elektrische Isolationen Wickelbänder aus Polystyrolschaum zu verwenden; jedoch mußte man, um dieses spröde Material biegsam zu machen, es in sehr dünne Folien aufschneiden, die für das vorliegende Verfahren ungeeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres zu schaffen, das die obigen Nachteile vermeidet und wodurch eine günstige und wirtschaftliche Arbeitsweise des Wickeins von Rohren gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den schraubenförmig aufzuwickelnden harzverstärkten, die äußere und innere Rohrschicht bindenden Gewebebändern eine Zwischenschicht aus hart-zähen Schaumstoffbändern mit geschlossenen Zellen aus Polyvinylchlorid oder dessen Mischpolymeren schraubenförmig aufgewickelt und eingeschlossen wird, wobei diese Schaumstoffbänder eine Dicke von 2 bis 30 mm und ein spezifisches Gewicht von 0,8 bis 0,05 g/cm³ aufweisen.

Aus der erfindungsgemäßen Verwendung eines Zellmaterials als aus hart-zähem Polyvinylchlorid ergibt sich die überraschende Tatsache, daß sich solche Bänder mit einer Dicke von 2 bis 30 mm noch schneiden lassen und noch flexibel sind, obgleich sie

309 668/306

3 4

keinen oder nur wenig Weichmacher enthalten. Durch schichten werden zufolge Rißbildung undicht oder

diese Flexibilität erlauben diese Bänder ein Aufrollen brechen sogar ein. Bei großen Rohrdurchmessern,

bzw. Aufwickeln, ohne daß sie brechen oder sich z. B. 50 cm oder darüber, wie sie z. B. auch für

irgendwie nachteilig verändern. Klimaanlagen gebraucht werden, können die üblichen Unter hart-zähem Zellmaterial ist ein solches zu 5 dünnwandigen Rohre in Fabrikationslängen von etwa

verstehen, das neben einer wesentlichen Härte auch 6 m bereits so nachgiebig werden, daß sie unter

eine gewisse Zähigkeit aufweist. Ein solches Band- ihrem eigenen Gewicht ihren Querschnitt verändern

material eignet sich vorzüglich für das vorliegende oder sich durchbiegen.

Aufwickelverfahren, d. h., es läßt sich ohne Erwär- In einem Polyesterharz eingebettete Glasgewebemen auf eine Rolle aufwickeln und von der Rolle io schichten haben ferner die Eigenschaft, sich bei einer

abwickeln und dann wieder zur Herstellung des Deformation, z. B. beim Durch- oder Einbiegen, vom

Rohres auf die Rohrform aufwickeln. Es behält trotz- Polyesterharz zu lösen bzw. aufzureißen. Der ganze

dem seine ursprüngliche Festigkeit und Zähigkeit. Verband verliert dann seine Festigkeit. Die daraus

Das erfindungsgemäß verwendete Zellmaterial aus hergestellten Rohre können brechen oder wenigstens hart-zähen Polyvinylchloridmassen kann aus folgen- 15 undicht werden. Man ist daher genötigt, bei solchen

den thermoplastischen Stoffen hergestellt sein: Poly- Rohrleitungen viel dickere Wandstärken zu verwen-

vinylchlorid ohne oder mit höchstens 20% Weich- den, als dies für die Erreichung der Berstdruckfestig-

macher; Mischpolymerisaten des Vinylchlorids, z.B. keit nötig wäre. Daher muß man die erforderliche

97% Vinylchlorid und 3% Vinalacetat oder 50% Druckfestigkeit durch größere Wandstärken der Vinylchlorid und 50% Vinylidenchlorid. Besonders 20 Rohrleitungen herbeiführen, denn glasfaserverstärkte

geeignet ist ein technisch reines Polyvinylchlorid, das Kunststoffrohre können nicht wie ein Gummischlauch

also keine verschlechternden oder härtenden Zusätze behandelt werden. Größere Wandstärke bedeutet

enthält, wie Treibmittelreste, Isocyanate, Harze aber höheren Einsatz und Verbrauch von teuren

(Ketonharze), welche das Material spröde machen. Glasgeweben.

Die für das Verfahren geeigneten Zellkörper mit 35 Wird ein Rohr mit drei Harzgewebeschichten und geschlossenen Zellen werden vorzugsweise durch einer Wandstärke von 1,4 mm von etwa 100 mm Lösen von Gasen in Kunststoffen und Expandieren Durchmesser an einer Stelle mit 75 kg von außen der gashaltigen Massen nach dem Gashochdruck- belastet, z. B. dadurch, daß ein Arbeiter bei der Ververfahren, z. B. gemäß dem französischen Patent elgung einen kurzen Augenblick auf dem Rohr steht, 1021422 hergestellt. Die in der Fabrikation herge- 30 so bricht das Rohr ein und wird undicht. Noch stellten größeren Zellkörperblöcke (z. B. 2000 · 1000 · schlimmer wird es, wenn man z. B. ein Rohr mit nur 400 mm) z. B. aus technisch reinem Polyvinylchlorid zwei Harzgewebeschichten baut, das nur eine Wandwerden zu Bändern von z. B. 2 bis 30 mm Dicke auf- stärke von 1 mm hat. Dies verträgt nicht einmal geschnitten, die außer Druckfestigkeit (Härte) über- 50 kg Belastung von außen. Ein erfindungsgemäß raschenderweise auch eine gewisse Zähigkeit und 35 hergestelltes Rohr aus Verbundmaterial mit je einer Biegsamkeit aufweisen, so daß sie beliebig in der Harzgewebeschicht außen und innen von etwa Kälte auf- und abgewickelt werden können. 0,5 mm und mit einem Zellkörperkern von 3 mm

Sowohl der Kern des Rohres aus Zellmaterial wie Dicke verträgt dagegen die doppelte Belastung, also die Harzgewebedeckschichten können je nach der 100 kg, ohne eingedrückt oder undicht zu werden, gewünschten Art des Rohres aus einer oder mehreren 40 Die spezielle Art der Kunststoffe und die Struktur Schichten bestehen. Wie die Aufwicklung durch- aus geschlossenen Zellen geben dem Zellmaterial die geführt wird, ist gleichgültig, ob man nun zuerst eine besonderen mechanischen Eigenschaften, oder mehrere Harzglasgewebeschichten auf eine Die Gewebeschicht mit gehärtetem Kunstharz wird Rohrform aufwickelt, dann das Zellmaterial in einer durch Verarbeiten (Aufstreichen, Imprägnieren) eines oder mehreren Schichten und darauf wieder eine oder 45 härtbaren Kunstharzes hergestellt. Vorzugsweise wermehrere Harzglasgewebeschichten, oder ob man den flüssige Polyestermischungen verwendet, die z. B. durch geeignete Vorrichtungen die verschiedenen aus Lösungen von ungesättigten Polyestern mit einer Bänder aus Glasgewebe und Zellmaterial nebst den Vernetzungskomponente bestehen. Die verschiedenerforderlichen Harzen unmittelbar nacheinander oder sten Polyester können verwendet werden, wobei als gleichzeitig auf die sich drehende Rohrform aufbringt. 50 Vernetzungskomponente Styrol hinzugegeben wird,

Die erfindungsgemäß hergestellten Rohre haben das zugleich das Verdünnungsmittel ist. Es können

vorzügliche mechanische Eigenschaften und z. B. ge- aber auch selbsthärtende Harze auf der Grundlage

genüber Rohren aus massiven oder glasfaserverstärk- von Isocyanaten, Harnstoff oder Melamin oder Äth-

ten Kunststoffen gleichen Gewichtes eine bessere oxylinharze in Betracht kommen. Die Einlagen zur

Steifheit bzw. Eindrückfestigkeit, insbesondere eine 55 Erhöhung der Festigkeit in den Deckschichten

erheblich größere Biegefestigkeit. können aus allen an sich bekannten Gewebeschichten

Rohre aus glasfaserverstärkten Kunststoffen haben bestehen, wie Glasfasergewebe, Textilgewebe oder

durch die hohe Zerreißfestigkeit der eingebetteten Metallgeflecht.

Glasfasern verhältnismäßig hohe Berstdruckfestigkeit. Je nach dem Verwendungszweck können Zeil-Rohre, bei denen, wie es sehr oft der Fall ist, nur 60 körper mit verschiedenen spezifischen Gewichten eine geringe Berstdruckfähigkeit gefordert wird, be- zwischen 0,8 bis 0,05 g/cm³, vorzugsweise 0,2 bis nötigen an sich dann geringe Wandstärken. Solche 0,16 g/cm³, und je nach der Qualität des verwendeten Rohrleitungen aus dünnen Fiberglasschichten sind Materials von verschiedener Härte mit z. B. dem aber sehr wenig steif und vertragen keine große Polyester verarbeitet werden. Die Zellkörperschicht Belastung von außen. Bei solchem von außen even- 65 oder -schichten bzw. der Zellkörperkern der Rohrtuell auftretenden mechanischen Druck oder Be- wandung haben eine Dicke von 2 bis 30 mm, vorlastung oder Stoß biegen sich solche Rohre infolge zugsweise 2 bis 8 mm, die Harzgewebeschicht eine ihrer dünnen Wände durch, und die spröden Harz- Dicke von z. B. 0,5 bis 2 mm.

Die erfindungsgemäß hergestellten Rohre können die verschiedenste Verwendung finden, z. B. zum Transport von Flüssigkeiten auf dem Land- und Wasserweg, wobei außer dem geringen Gewicht der Rohre auch z. B. ihre höhere Steifheit bzw. höherer Widerstand gegen Durchliegen, Isolationsfähigkeit oder Schwimmfähigkeit zum Vorteil geraten. Man kann die Rohre gut und dicht miteinander verbinden und in fast allen gebräuchlichen Dimensionen, z. B. bis 6 m Länge, und gewünschten Wandstärken herstellen.

Die Herstellung kann durch jedes beliebige Wickelverfahren und mittels der bekannten entsprechenden Maschinen erfolgen, z. B. wie solche zur Herstellung von Papierrohren aus Papierstreifen verwendet werden. So kann man bei einer Rohrform, z. B. auf einem sich drehenden expandierbaren Dorn, der dem Innendurchmesser des herzustellenden Rohres entspricht, ein für diesen Zweck geeignetes Glasgewebeband spiralförmig derart auftragen, daß sich die Windungen teilweise überdecken. Das Band wird z. B. vor dem Aufwickeln durch Passieren eines Gefäßes mit flüssigen, härtbaren Polyestern mit letzteren getränkt. Auf die so aufgetragene Polyesterglasfaserschicht wird nun auf die gleiche Weise das Band aus Zellmaterial und dann nochmals ein mit Polyester getränktes Band aus Glasgewebe aufgetragen. Die Rohrform mit den aufgetragenen Schichten kann während oder auch erst nach dem Aufwickeln durch Ultrarotstrahlung erwärmt werden, bis der Polyester und dementsprechend das ganze Rohr erhärtet. Das so gebildete Verbundrohr wird dann vom Dorn abgezogen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohres aus Verbundmaterial durch gleichzeitiges oder aufeinanderfolgendes Aufwickeln von mit härtbarem Kunstharz versehenen Faserstoffbändern auf einen Dorn, von dem das gehärtete Rohr abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den schraubenförmig aufzuwickelnden, harzverstärkten, die äußere und innere Rohrschicht bildenden Gewebebändern eine Zwischenschicht aus hart-zähen Schaumstoffbändern mit geschlossenen Zellen aus Polyvinylchlorid oder dessen Mischpolymeren schraubenförmig aufgewickelt und eingeschlossen wird, wobei diese Schaumstoffbänder eine Dicke von 2 bis 30 mm und ein spezifisches Gewicht von 0,8 bis 0,05 g/cm³ aufweisen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Kunststoffe«, 1952, Heft 12, S. 450 bis 459;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 785 442.

   © 309 668/306 8.