DE1753803C3 - Verfahren zum Herstellen eines in Längsrichtung und im wesentlichen in Umfangsrichtung verstärkten Kunststoffrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines in Längsrichtung und im wesentlichen in Umfangsrichtung verstärkten Kunststoffrohres, bei dem auf einen Dorn aus einem härtbaren Harz und im wesentlichen in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Fäden wendelförmig eine Matrix gewickelt und durch Einbringen von Fäden hoher Festigkeit in Längsrichtung des Rohres ein Rohling gebildet, das Harz gehärtet und anschließend das Kunststoffrohr von dem Dorn abgezogen wird.

Bei einem nach der US-PS 30 68 134 bekannten Verfahren dieser Art erhält die Wand des Kunststoffrohres längs und ringförmig verlaufende Faserschichten.

In der GB-PS 6 12 274 ist ein Rohr beschrieben, das aus Schichten aus Pappe oder ähnlichem Material besteht, die durch granuliertes Material enthaltende Harzschichten voneinander getrennt sind. In keiner dieser beiden Patentschriften sind jedoch Maßnahmen beschrieben, durch die eine besondere hohe Verstärkung der Längszugfestigkeit des Rohres erhalten wird, nur daß überhaupt eine Verstärkung in Längsrichtung des Rohres vorgenommen wird. Diese bekannten Verstärkungen bringen jedoch auch eine Verstärkung der Festigkeit der Kunststoffrohre in Unifangsrichtung mit sich, die häufig nicht erforderlich ist.

In der US-PS 30 13 921 ist ein Band beschrieben, welches quer zu seiner Längsachse verlaufende Verstärkungsfäden aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs genannter An anzugeben, das der Verstärkung des

ίο Kunststoffrohres gerade in Längsrichtung dient und besonders einfach durchführbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Fäden hoher Festigkeit in Längsrichtung des Rohres durch überlappendes Wickeln eines Bandes mit gegenüber seiner Längsfestigkeit um mindestens /wci Größenordnungen größerer Querfestigkeit /u einer wendelförmig gen Wicklung erfolgt.

Mit dem hier gebrauchten Ausdruck »Band« ist ein

zo längüchcs schmales Material definierter Breite aber unbestimmter Länge bezeichnet, wobei diese Länge die Breite erheblich übersteigt. Das betreffende Bund ist wesentlich billiger als Gewebe oder Fadenbahnen, besitzt eine genügende Festigkeit nur in der an sich gewünschten Richtung, läßt eine wirksame und wirtschaftliche Ausnutzung des Bandmaterial-, zu und vereinfacht stark d.is llerstellverfahren.

Besonders vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt in einer Draufsicht einen Teil eines benutzten Bandes:

F i g. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenschnittansieht eines Teils des in l·' i g. I dargestellten Bandes;

F i g. 3 zeigt in einer vergrößerten Vorderansicht einen Teil des in F i g. I dargestellten Bandes;

F i g. 4 veranschaulicht die I lcrstellung eines Rohres; F i g. 5 zeigt einen Wandausschnitt eines Rohres im Querschnitt;

F i g. 6 zeigt einen Wandausschnitt einer anderen Ausführungsforin eines Rohres im Querschnitt.

Im folgenden wird das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Band I näher betrachtet. Fs besteht aus einer Vielzahl von parallel in Längsrichtung verlaufenden Heftfäden 2 mit einer Vielzahl von daran mittels eines Klebers 40 angeklebten, eine hohe Festigkeit besitzenden querverlaufenden Fäden 3.

Wie insbesondere aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, bestehen die Fäden 3 jeweils aus einem Band mit einer Vielzahl von Einzelfäden 4.

Die Aufgabe der Heftfaden 2 besteht lediglich darin, die Fäden 3 zu tragen, ohne zur Festigkeit des Endproduktes beizutragen. Demgemäß können die Hcflfäden 2 aus beliebigen Fasern bzw. Fäden bestehen, wie z. B. aus Baumwolle, Polyamid, Glas oder Rayon. Die Anzahl der verwendeten Heftfäden 2 wird vorzugsweise so gering gehalten, wie dies im Hinblick auf eine ausreichende Unterstützung der Fäden 3 möglich ist. Die Anzahl hängt von der Gesamtbreite des Bandes 1 ab; sie kann zwischen 2 und 10 liegen, wobei vier Heftfaden 2 in den meisten Fällen ausreichen. Die Fäden 3 bestehen aus Material hoher Zugfestigkeit, wie aus Glasfasern, Metalldrähten oder fäden, oder aus Fäden aus synthetischen Materialien, wie Polyamid, Rayon oder Acrylpolymeren. Glasfasern stellen das bevorzugte Material dar, und zwar auf Grund ihrer hohen Festigkeit, universellen Verwendbarkeit und großen Kor-

rosionsbcständigkcit.

Die Gesamtzahl an Faden 3 ist wesentlich höher als die Anzahl an Heftfaden 2. Dabei besitzt ein Längenbereich des Bandes 1, dessen Länge gleich der Breite des Bandes 1 ist, eine Querzugfestigkeit, die wesentlich größer ist, d. h. zumindest um zwei Größenordnungen höher, als die entsprechende Längszugfestigkeit. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die Längszugfestigkeit des Bandes 1 beim Entwurf eines Rohres unberücksichtigt bleiben.

Ein solches Banil 1 ist z.B. 19cm breit, enthält drei Heftfaden Z deren jeder aus etwa 120 Einzelglasfasern besteht, und etwa drei querverlaufcnde Fäden 3 pro Zentimeter aus etwa 2000 Hinzelglasfädcn. Die Querzugfestigkeit eines 19 cm langen Bandslücks ist über 300mal höher als die Längszugfcstigkeit dieses Bandes 1. Dieses Verhältnis könnte weiter erhöht werden, indem dünnere oder eine geringere Zahl von Heftfaden 2 aus Glasfasern oder an Stelle von Glasfasern, Baumwollfäden verwendet werden. Wenn /_ B. Baumwolle verwendet wird, kann die Querzugfestigkeit über lOOOmal größer sein als die Längszugfestigkeil.

Das Band 1 kann in verschiedenen Breiten hergestellt werden, jedoch wird die Breite des Bandes 1 so gewählt, daß dieses bei dem weiter unten näher beschriebenen Wickelverfahren verwendet werden kann. Dieses Band I dient zur I lerstellung längsverstärkter Kunststoffrohre. Derartige Rohre besitzen dann jeweils eine Wand aus im wesentlichen in Unifangsrichtung verlaufenden Fäden hoher Zugfestigkeit, wie Glas- oder Metallfäden oder verschiedene synthetische Fasern hoher Zugfestigkeit, wie z. B. Polyamid, die durch ein tluroplastisches Harz, wie z.B. durch Polyester oder Epoxyharz, verklebl sind. In der Wand kann, wie dies an anderer Stelle ausführlicher beschrieben isl, auch kornförmiges Material eingelagert sein.

Wie in F i g. 4 schcmatisch dargestellt, kann das verstärkte Kunststoffrohr dadurch hergestellt werden, daß ein sich drehender Dorn 50 mit einem Gel-Überzug eines Harzes 51 und dann mit einem Tüllgewcbe 52 überzogen wird. Ein Querfäden enthallendes kontinuierliches Band 53 wird dann um den Dorn 50 derart herumgewickelt, daß aufeinanderfolgende Windungen sich zum Teil überlappen und von dem Harz 51 des Gel-Überzuges durchtränkt werden. Anschließend werden mit Harz überzogene Glasfasern 54, entlang des Domes 50 um das Schichtgebilde herumgewickelt.

bis die gewünschte Wanddicke des herzustellenden Rohres erreicht ist. In Abhängigkeit von dem Verwendungszweck des herzustellenden Rohres kann, wie oben bereits erwähnt, über die Glasfasern 54 Kornmaterial 55 aufgebracht werden. Darüber wird dann nahe der Außenfläche des Rohres eine weitere Schicht eines querverstärkten, sich beim Aufwickeln zum Teil überlappenden Bandes 1 aufgebracht. Im allgemeinen befindet sich auf der Wickeloberfläche genügend Harz 51,

ίο um das Band 53 zu durchtränken; es ist jedoch auch möglich, das Band 53 zusätzlich mit Harz zu überziehen. Auf diese Schicht kann dann eine weitere Schicht aus Glasfasern und Kornmaterial aufgebracht werden. Das Harz wird dann ausgehärtet und das Rohr wird anschließend von dem Dorn 50 abgezogen. Den Wandaufbau einvs so hergestellten Rohres zeigen die F i g. 5 und 6; dabei ist der Abstand zwischen den verschiedenen Elementen der Klarheit wegen übertrieben dargestellt.

Die Wand besteht aus einer Innenschicht, die durch einen Gel-Überzug aus dem Harz 51 gebildet ist, aus einer darüber liegenden Schicht aus dem Tüllgewebe

52, einer darüber liegenden Schicht des querverstärklen Bandes 53, das sich zum Teil überlappt, gefolgt von wechselnden Schichten aus wendelförmig gewickelten Glasfasern 54 hoher Zugfestigkeit und aus Kornmaterial 55. Darauf folgt eine weitere Schicht aus dem Band

53. Schließlich folgen eine weitere Schicht aus wendelförmig gewickelten Glasfasern 54 und eine weitere Schicht aus Kornmaterial 55. Das gesamte Gebilde ist in sich durch das ausgehärtete Harz verklebt, das um die verschiedenen Schichten herum, zwischen diesen und in diesen verteilt ist. Dieses Harz ist der Klarhei! wegen niehl schraffiert dargestellt. Die in F i g. 5 darge stellte Rohrwand besitzt eine erhebliche Dicke; in dem Rohr auftretende Längsbiegespannungen konzentrieren sich auf die Innen- und Außenoberflächen der Rohrwand. Zum Zwecke maximaler Beanspruchung des mit Querfasern verstärkten Bandes 53 sollten dcssen Schichten nahe der Innen- und Außenfläche und nicht in der Mitte der Wand angeordnet sein.

F i g. 6 zeigt ein relativ dünn ummanteltes Rohr mit einem Har/.gefüge, das Schichten aus Glasfasern 54 und Schichten aus überlappten Bändern 53 miteinander verklebt. In der Rohrwand kann hierbei eine einzige Schicht eines Bandes 53 vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines in Längsrichtung und im wesentlichen in Umfangsrichtung verstärkten Kunststoffrohres, bei dem auf einen Dorn aus einem härtbaren Harz und im wesentlichen in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Fäden wendelförmig eine Matrix gewickelt und durch Einbringen von Fäden hoher Festigkeit in Längsrichtung des Rohres ein Rohling gebildet, das Harz gehärtet und anschließend das Kunststoffrohr von dem Dorn abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen der Fäden hoher Festigkeil in Längsrichtung des Rohres durch überlappendes Wickeln eines Bandes mit gegenüber seiner Längsfestigkeit um mindestens zwei Größenordnunge«) größerer Querfestigkeit zu einer wendeiförmigen Wicklung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Wicklung des Bandes in der Nähe der Rohrinnenfläche und eine weitere Wicklung des Bandes in der Nähe der Rohraußenflächc gewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise kornförniiges Material zwischen den Wicklungen des Bundes abgelagert wird, daß zumindest eine Matrix aus dem härtbaren Harz und den im wesentlichen in Umfangsrichtung des Rohres verlaufenden Fäden ■um die nahe der Rohraußenfläche liegende Wicklung des Bandes herumgewickelt wird und daß auf letzterer eine weitere Schicht aus kornförmigcm Material abgelagert wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wicklungen des Bandes zumindest eine Matrix aus dem härtbaren Harz und den im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden gewickelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das härtbare Harz der Matrix mittels einer Trägerbahn auf den Dorn aufgebracht wird.