DE1504793A1 - Kern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen neuartigen Kern und betrifft insbesondere einen Kern, der bei der' Herstellung 70η mit Glasfasern verstärkten Kunstharzrohren
verwendet wird, und betrifft ferner ein Verwendungsverfahren dieses Kerns_β

Mit der Erfindung soll ein bei der Herstellung eines mit ΰ-lasfasern verstärkten Kunststoffrohres dienender neuartiger Kern verwendet werden, bei dem als Trennmittel zwischen dem Kern und dem fertigen Rohr ein Wachs verwendet wird, das im wesentlichen vollständig wiedergewonnen und infolgedessen wiederverwendet werden kann und bei dem die aus Wachs bestehende Zwischenlage, die sich nahe des Innenumfangs des geformten Rohres befindet, gleichzeitig mit der Ausdehnung eines
Kernteils entfernt wird, wodurch die Leistung oder die Wirksamkeit der Rohrherstellung verbessert wird.

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Ferner soll ein bei der Herstellung eines mit Glasfaden verstärkten Kunststoffrohres bestimmter Kern geschaffen werden, der billig herzustellen ist und der aus hohlen rohrförmigen Kernen bekannter Ausführung leicht hergestellt werden kann.

Diese Kennzeichen der Erfindung sowie andere Kennzeichen ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Zeichnungen.

Bei einer ersten Ausführung des neuen Kerns besteht der

k hohle, rohrförmige Kern aus Aluminium oder einem anderen Metall, das einen guten Biegungswiderstand und gute Formhalteeigenschaften hat und das auch einen positiven Ausdehnungskoeffizienten hinsichtlich der Längsausdehnung und ^uerausdehnung aufweist. In Radialrichtung gehen von der hohlen Mitte des Kerns mehrere vorzugsweise gleichförmig verteilte Bohrungen aus, die die Kernwanddicke durchsetzen. Die Durchmesser der /--hrungen betragen an der Kernfläche etwa 0,79 bis 2,38 mm, mit anderen »orten: Die Bohrungen haben so kleine ^uerschnittsdurchmesser, daß das Einfließen einer flüssigen Trennschicht, die auf dem Umfang des Kerns gleichförmig verteilt ist, in die Bohrungen durch die Oberflächenspannung dieser Trennschicht verhütet wird, wenn sich die Trennschicht in dem flüssigen Zustand, in dem sie aufgetragen wurde, befindet, foach dem Aufbringen der Wachsschicht kann über der Wachsschicht eine Kunstharzschicht, die bei einer unterhalb des Wachsschmelzpunktes liegenden Temperatur härtet, aufgetragen werden. Diese Harzschicht wird dann gehärtet.

Über der zuerst geformten Wachsschicht und der gehärteten Kunstharzschicht wird dann ein aus mit Glasfasern verstärktes

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Kunststoffrohr aus ungehärteten mit Harz getränkten Glasgespinstlagen geformt. Der geformte Kern und das Schichtrohr »erden dann erwärmt, um das das Gespinst sättigende Harz zu härten und den Kern in Badialrichtung und in Längsrichtung auszudehnen. Gleichzeitig mit diesem Ausdehnen wird die Wachstrennschicht in den Innenraum des Kerns über die in dem Kern vorhandenen Bohrungen gedrückt. Da die nächst dem Kern gelegene innerste Kunstharzschicht bereits gehärtet worden ist, und da die Wärme auf die Rohraußenseite zur Einwirkung gebracht wird, haften der Kern und das geformte Bohr nicht aneinander, denn die Wachsschicht ist aus der zwischen dem Rohr und dem Kern vorhandenen Grenzfläche herausgequetscht worden. Weitere Einzelheiten des Rohrformverfahrens werden später näher beschrieben.

In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Maschine, die zur Herstellung eines mit Glas verstärkten Kunststoffrohres verwendet wird;

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Teildraufsicht, wobei die Maschine zusätzlich eine bewegliche Plattform zum Halten der das Glasgespinst tragenden Spulen hat und die in Verbindung mit der neuen Kernausführung verwendet werden kann; Fig. 3 eine ieilansicht eines nach den Lehren der Erfindung hergestellten Kerns;

Fig. 4 ein vergrößerter viuerschnitt durch einen neuen Kern zusammen mit einem auf dem Kern geformten,mit Glas verstärkten Kunststoffrohr;

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Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht τοπ drei Kernen mit einer

Vorrichtung, die Dampf durch die hohlen Mitten der Kerne hindurchleitet, um das Wachs niederζngeiinnen, das bei der Herstellung von mit Glas verstärkten Bohren verwendet wurde, und

Fig« 6 eine vergrößerte Teilansicht eines langestrangbundeis, das an seinen entgegengesetzten Endabsohnitten an Befestigungsringen verankert ist, die an den entgegengesetzten Endabschnitten eines Kernes anliegen, wobei einer der Befestigungsringe im Schnitt dargestellt ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine 10 gleicht in ihrer insführung einer bekannten Drehbank und weist ein drehbares Spannfutter 12 (Fig_#1) auf, das mit einer Antriebswelle verbunden ist. Die Welle 14 ist an einer Ar* /osscheibe 16 befestigt, die von einem Riemen 18 getrieben wird, dessen Antrieb von einem Motor oder einer anderen Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) erfolgt. Das Spannfutter 12 erfaßt einen abgesetzten Endabschnitt 20 eines erfindungsgemäßen Kerns, der in Fig.3 dargestellt ist« Am entgegengesetzten Ende des Kerns 20 (Fig.3) befindet sich ein abgesetzter Endabschnitt 25·

Bei der üblichen Herstellung eines Rohres wird ein Glasgespinst unter Spannung auf den Umfang des Kerns 22 gewickelt, so daß eine kontinuierliche Spiralwicklung 24 (Fig. 1) entsteht. Glasgespinst ist als besonders vorteilhaft bei der Verwendung zum Herstellen von Kunststoffrohren befunden worden, weil die einzelnen Glasfäden des Glasgespinstes sich in einer ungezwirnten

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oder unverdrallten Stellung befinden und infolgedessen alle Zugspannungen, die auf diese Fäden ausgeübt werden, von der gesamten Zugfestigkeit der Fäden aufgenommen werden. Würden sich die Glasfaden in einem verzwirnten oder verdrallten Zustand befinden, dann würden die auf die Fäden ausgeübten Zugspannungen eine Schneidwirkung zwischen diesen verdrallten Fäden erzeugen·

Das glasverstärkte Kunststoffrohr kann nicht unmittelbar auf dem Kern 22 geformt werden, da das ungehärtete Kunstharz die leigung hat, am Außenumfang des Kerns zu haften. Infolgedessen muß eine Trennlage oder Zwischenlage zwischen den Außenumfang des Kerns und die innere TJmfangsfläche des geformten Rohres eingeschaltet werden, die die Sicherheit gibt, daß nach dem Fertigstellen des Rohres eine Absetzbewegung zwischen dem Kern und dem Rohr erfolgen kann»

Wird ein glasverstärktes Kunststoffrohr auf einem mit einer beispielsweise aus Wachs bestehenden Trennschicht überzogenen Kern unmittelbar geformt, dann entsteht erfahrungsgemäß ein schadhaftes oder mangelhaftes Rohr. Beim Einwirken der zum Härten des Rohres notwendigen Wärme auf das ungehärtete, eine derartige Wachsschicht verwendete Rohr dehnt sich der Kern infolge dieser Wärme aus und drückt das Wachs ins Innere des Rohres. Durch dieses eindringende Wachs wird das Rohr geschwächt und schadhaft.

Bei Verwendung des neuen Kerns 22, wie er teilweise in Fig, 3 dargestellt ist, kann eine besondere Papierlage, die eine Trennsubstanz von verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt trägt

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und beispielsweise aus Wachs besteht, vollständig weggelassen werden· Der Kern 22 besteht aus einem hohlen Bohr aus Aluminium oder einem anderen Metall, das die zur Bohrbildung notwendige gewünschte Festigkeit hat. Die neuen Kerne sollen auch bestimmte Ausdehnungskoeffizienten in Längsrichtung und Querrichtung haben, so daß sich der Kern unter der Einwirkung der Wärme sowohl in Längsrichtung als auch in Querschnittsrichtung ausdehnt.

Da das glasverstärkte Kunststoffrohr aus einem mit Kunstharz getränkten Gespinst geformt wird, dessen Kunstharz sich in einem ungehärteten Zustand befindet, muß das Kunstharz nach dem Aufbringen des Gespinstes auf den Kern gehärtet werden. Das Härten erfolgt vorzugsweise bei Drehung des aus Kern und Bohr bestehenden Aufbaus, so daß das leicht flüssige Kunstharz auf dem Umfang des Schichtaufbaues gleichförmig vei.ilt wird. Das Härten kann durch Wärme geschehen, die von Wärmestrahllampen ausgestrahlt wird.

Bei der Einwirkung der iJärme wird nicht nur das ungehärtete Kunstharz gehärtet, sondern die erhöhte Temperatur, die auf das Aluminium oder das andere wärmeausdehnbare Material, aus dem der Kern hergestellt ist, übertragen wird, dehnt diesen Kern aus, so daß ein weiter fortgesetztes Spannen der Glasgespinststränge erfolgt, die um die im Durchmesser vergrößerte Bohrfläche 23 des Kerns 22 angeordnet sind»

Wird ein dünner Wachsüberzug auf einen Kern 22 aufgebracht, und wird ein mit gleichmäßig verteilten Bohrungen 60 (Fig.3) versehener Kern verwendet, dann kann die Papierzwischenlage wegge-

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«erden. Beim Härten des Kunstharzes und beim Ausdehnen des Kernes wird der zwischen dem der Oberfläche des Kernabschnittes 23 und der Innenfläche des geformten Rohres liegende Wachsüberzug in die Bohrungen 60 gepreßt und verlagert sich dann in die den Kern 22 durchsetzende Längsmittelbohrung.

Beim Härten des Harzes wird also die zwischen dem Kern und dem geformten Rohr vorhandene Wachszwischenfläche von der Oberfläche des Kernes entfernt und fließt in die Innenbohrung des Kerns, aus dem das Wachs dann durch Dampf oder heiße Flüssigkeit entfernt "wird, die durch die Kerne in der in Fig. 5 dargestellten Weise fließt. Wie Fig. 5 zeigt, werden mehrere Kerne 22 in einer geneigten Stellung von Tragschienen 62 gehalten. Düsen 64 eines Dampfsammeirohres 65 werden dicht in die abgesetzten Ündteile der Kerne eingeschoben, so daß der Dampf durch die hohlen Mittelabschnitte der Kerne hindurchströmen muß. Das gesamte auf der Innenfläche der Kerne vorhandene Wachs wird geschmolzen und fließt dann in eine Rinne 66, aus der das Wachs zwecks Wiederverwendung entnommen wird.

Eine Masse, die bei der Herstellung dieser ersten Deckschicht sehr zufriedenstellende Ergebnisse gezeigt hat, besteht aus 25 Gewichtsteilen 'Triphenylphosphit, 100 Gewichtsteilen Epoxyharz, 12 Gewichtsteilen Triäthylentetramin, bezogen auf das Gewicht des fcpoxyharzes, und 5 1 ail en einer thixothropischen Substanz, z.B. eines Silkaterr:ugnisses, das unter dem Handelsnamen Cab-O-Sil iit hs'its¹. /.· beben ist. Triphenylphosphit beschleunigt das Hai.en des Harzes, so daß das Harz bei einer

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ziemlich niedrigen Temperatur gehärtet werden kann, und Triäthylenteiramin enthält einen Harzhärter. Andere Harzmassen, die zu einer harten Deckschicht über dem Wachs erhärten, sind ebenfalls geeignet, so daß also viele Massen zur Formung einer derartigen Deckschicht verwendet werden können» Reinee Wachs, das bei etwa 65⁰C schmilzt, wird ebenfalls lediglich als Beispiel als Trennmittel zur Verwendung bei dem Kern 22 genannt. Andere Trennmittel, die verflüssigt werden, wenn das Kunstharz des fertigen Rohrerzeugnisses gehärtet wird, können ebenfalls mit Vorteil bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren verwendet werden.

Die Trennmittel sollen einen "niedrigen" Schmelzpunkt haben, d.h« das Trennmittel soll bei der Einwirkung von zum Härten dienender Außenwärme auf den Rohrkernaufbau sohmelzen, soll aber nicht schmelzen, ehe ein wesentliches Härten des darüberliegenden Kunstharzteiles des Eohres erfolgt ist· Da die Härtungswärme nach innen in das Rohrinnere dringt, erhärtet das Kunstharz für gewöhnlich ehe das Trennmittel schmilzt. Da die Kernbohrungen ein leichtes Ausfließen des Wachses ermöglichen, kann das Wachs aus der Kern-Rohr-Zwischenfläche entfernt werden, ohne daß das Wachs in das Rohr dringt, selbst wenn das Rohr-Kunstharz noch nicht vollständig gehärtet worden ist. Diese Erwärmungsarten können leicht ausgeführt werden, wenn mit den Glasgespinsten einer bestimmten Rohrzusammensetzung bestimmte Kunstharze verwendet werden. Die Trennlage oder Trennschicht braucht während des Härtens des Kunstharzes nicht wirklich zu schmelzen,

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sondern sie braucht vorzugsweise nur einen fließbaren Zustand einzunehmen, so daß die Wachsmasse beim Auftreten der Kernausdehnungsdrucke in das Rohrinnere eintritt.

Die Kernbohrungen 60 sollen Durchmesser haben, die nicht größer sind als die Durchmesser, die einen Wachs- oder einen Trennmittelüberzug tragen, ohne daß dieser überzug in die Bohrung fließt. Die Querschnittsflache der Bohrung 60 soll also so klein sein, daß die Oberflächenspannung des auf den Kern aufgetragenen Trennmittels genügt, um die Öffnung der Bohrung zu überbrücken und auf dieser Bohrung einen wirksamen Deckel zu bilden. Bei Verwendung einer reinen Wachsmasse mit einem Schmelzpunkt von etwa 65⁰C können die Kernbohrungen Durchmesser von 0,79 mm bis 2,58 mm haben. Die Bohrungen sind vorzugsweise gleichmäßig auf dem Rohrumfang verteilt.

Ein Bohrungsmuster, das sich als sehr wirksam erwiesen hat, besteht darin, daß die Bohrungen 60 in Spiralform um den Kernumfang herum angeordnet werden, so daß die Bohrungen jeder Spirale in einem Abstand von neunzig Grad auf der gekrümmten Kernfläche stehen und axial um etwa 50,8 mm von der nächststehenden Spiralbohrung angeordnet sind. Bei einem derartigen Abstand haben Bohrungen, die in Längsrichtung auf der Kernoberfläche axial fluchten und parallel zur Längsachse des Kerns liegen, einen gegenseitigen Abstand von 203,2 mm.

Nachdem der Wachsüberzug und di:e erste Kunstharzverkleidung oder -schicht auf dem Kern geformt worden sind, wird ein mit Harz imprägniertes Glasgespinst auf die Kunstharzschicht

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aufgebracht, bis ein Bohr gewünschter Abmessungen und gewünschter Ausführung geformt worden ist. Beim Härten, das beispielsweise mittels Infrarotlampen erfolgen kann, die auf den sich auf einem Härtetisch drehenden Rohr-Kern-Aufbau geriohtet werden, dehnt sich infolge der Wärmeeinwirkung der Kern in Radialrichtung aus, so daß die auf dem Kern befindliche Spiralwicklung der Glasgespinststränge unter Zugspannung gesetzt wird. Sind die in Längsrichtung sich erstreckenden Stränge der Längsbündel 34 an den entgegengesetzten Endabschnitten des Kernes verankert, dann werden die Längsstränge bei der Kernausdehnung ebenfalls unter Zugspannung gesetzt.

Wenn auch die entgegengesetzten Enden der Bündel 34 (Fig» 2) mit den Ringen 42 verankert sind, so müssen die Strangabschnitte 68, die die auf dem Umfang des Kernes liegenden Glasgespinst stränge und die Ankerringe 42 verbinden, nach der Bildung eines gewünschten Rohres durchgeschnitten werden, um die Ankerringe 42 von dem fertiggestellten Rohr zu trennen, i)ies kann leicht dadurch geschehen, daß ein Messer an die Strangabschnitte 68 gehalten wird, wenn sich die Strangabschnitte in der Maschine 10 drehen.

Um die Längsstränge am Kern und am Rohraufbau sicher zu verankern, nachdem der Rohraufbau aus den Ankerringen 42 gelöst worden ist, werden Befestigungsringe 70,_von denen ein Ring im Querschnitt in Fig. 6 dargestellt ist, nahe den Endabsohnitten der Fläche 23 des Kerns angeordnet. Die Befestigungsringe 70 . liegen an den Schultern 72 an, die die Ebenen bilden, in denen die abgesetzten Kernabschnitte in den verbreiterten Kernabsohnitt

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23 übergehen.

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Es ist also eine neuartige Kernform zum Formen von glasverstärkten Kunststoffrohren geschaffen. Der mit Bohrungen versehene Kern (Fig.3) macht jede besondere Papierzwischenlage, die ein Haften zwischen dem Kern und dem geformten Rohr verhindern soll, überflüssig. Als Beispiel seien folgende Zahlen gegeben: Ein erwärmter flüssiger Wachsauftrag von ungefähr 0,79 mm Dicke wird auf einen sich drehenden Kern bei Raumtemperatur aufgebürstet und dann zum Erstarren gebracht. Nach dem Aufbringen der Wachsschicht wird eine Kunatharzmasse, z*B. die bereits beschriebene Masse, die eine dünne Schicht zu formen vermag, auf den mit Wachs überzogenen Kern aufgelegt und bei einer Temperatur, die unterhalb des Wachsschmelzpunktes von 65⁰G liegt, gehärtet» Beim Erwärmen dehnt sich der Kern aus und die zuerst auf den Kern aufgebrachte Wachsschicht wird verflüBsigt und wird in die Mitte des Kerns gedrückt, aus der das Wachs zur Wiederverwendung wiedergewonnen wird. Wenn in einem Kern eine genügende Zahl Bohrungen vorhanden sind, die sich radial zur Längsachse des Kerns erstrecken und die ein genügend großes Aufnahmevolumen haben, dann ist es nicht erforderlich, daß ein hohler Kern verwendet wird. Kach der Rohrherstellung wird das Wachs oder wird die andere Trennschicht, die in diese Bohrungen geflossen ist und die sich in diesen Bohrungen gesammelt hat, durch Erwärmen dee Kernes geschmolzen und durch Drehen des Kernes über einer Sammelrinne aus den Bohrungen entfernt.

Bei der Ausdehnung des Kernes nimmt der Kern das Volumen e*in, das vorher von dem Wachs eingenommen worden ist. Fig. 4

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zeigt im vergrößerten Maßstäbe einen Querschnitt eines aus Kern und Rohr bestehenden Sehichtaufbauee nach dem Formen des Rohres. Per Kern 22 liegt am weitesten nach innen« Bine Bohrung 60 ist im Schnitt dargestellt« Der Kernumfang wild τοη einer Wachsschicht 74 umgeben, um die eine dünne Kunsthariterkleidung oder K_unstharzschicht 76 liegt· Über der Harzνerkleidung 76 ist eine Spiralgespinstlage 24 geformt« und über der Wicklung 24 befindet sich eine in Längsrichtung gerichtete Grespinstlage 34 und schließlich als äußerste Lage eine abschließende Spiralwicklung 34· Die Zahl der Spiralwicklungen und Längslagen kann geändert «erden« Der Querschnitt der Fig« 4 ist nur als ein Erläuterungebeispiel SU werten«

Eb ist also ein neuartiger ,mit Bohrungen versehener Kern geschaffen· der sich beim Härten des Rohres ausdehnt und die gewünschte Zugspannung auf die in dem Rohr verwendeten schraubenlinienförmig aufgewickelten Stränge überträgt«

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- Patentansprüche -

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Claims (3)

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   Pat entansprücheicQ/^r7g3

   Γ Leiern zur Verwendung bei der Herstellung eines Glas-Kunst harz-Bohres aus einem rohrförmigen Teil, der einen positiven Ausdehnungskoeffizienten hat,und mit einem Innendurchlaß, der in dem Kern vorhanden ist und sich über mindestens einen wesentlichen Abschnitt dieser Kernlänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (22) Bohrungen (60) hat, die in der Kernoberfläche angeordnet sind und mit dem Kerninnendurchlaß in Verbindung stehen, und daß die Bohrungen (60) auf dem gesamten Umfang dieses Kernes (22) verteilt sind.
2. 2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen einen Oberflächendurchmesser zwischen ungefähr 0,79 mm bis 2,38 mm'haben,
3. 3. Kern nach Anspruch 1 und 2 zur Verwendung bei der Herstellung eines aus Glas und Kunstharz bestehenden Bohres, gekennzeichnet durcii eine rohrförmige Rohr form (22), die einen hohlen Mittelraum hat, der von einer gebogenen Wand umgeben wird, wobei Ehrungen (60) in Badialrichtung aus diesem Mittelraum die Bohrformwand durchsetzen, wobei die Bohrform aus einem Material besteht, das einen positiven Ausdehnungskoeffizienten hat, ferner die Bohrungen (60) an der Fläche dieser Rohrform Durchmesser zwischen 0,79 mm und 2,38 mm haben, und ferner die Bohrungen (60) in der Form von auf Abstand stehenden Spiralen angeordnet sind, die um den Außenumfang der Rohrform verlaufen·

   Ho/Schi ♦ ORIGINAL INSPECTED

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