DE2147168B2

DE2147168B2 - Verfahren zum Herstellen eines Rohres aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem härtbaren Kunstharz

Info

Publication number: DE2147168B2
Application number: DE2147168A
Authority: DE
Inventors: Takezo Hikone Shiga Takada (Japan)
Original assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1971-09-22
Publication date: 1981-01-29
Also published as: IL37770A; AU462220B2; OA03914A; AT339587B; IL37770A0; PH11973A; ATA826271A; NO137352B; GB1360678A; CH537801A; SE397295B; DE2147168C3; NL170606B; BE772923A; DK143788C; LU63955A1; NL7113116A; BR7106340D0; AU3377471A; FR2107947B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Rohre werden allgemein als Leitungsmaterial, in Spezialform als Schläuche, eingesetzt, wobei sie entweder aus flexiblem, deformierbarem Material wie Gummi und flexiblen Thermoplasten hergestellt werden und befinden sich derart in einem Endzustand, der ihr ökonomische Lagerung gestattet Dies ist beispielsweise bei Schläuchen kleinen Durchmessers der Fall, die aufgerollt gelagert werden. Bei Rohren größeren Durchmessers wird meist starres, selbsttragendes Material, wie Metall, Beton oder starres Kunstharz verwandt, damit diese sich nicht durch ihr Eigengewicht oder aufgrund äußerer Belastungen verformen können. Zu diesen letztgenannten Rohren gehören Drainage- und Leitungsrohre, Dolen, Kanalisationsrohre, Tanks für Flüssigkeiten mit rohrähnlichem Aussehen u. dgl. Starre Rohre großen Durchmessers werden insbesondere häufig für Straßenbau, Kanalisation und Drainage sowie für Bewässerungszwecke verwandt. Sie werden üblicherweise in eineii zentral gelegenen Herstellungswerk angefertigt und müssen sodann mit Lastkraftwa- gen zur Einbaustelle befördert werden. Aufgrund des von derartigen Rohren eingenommenen großen Raumes entfällt ein sehr großer Teil der gesamten Kosten, beispielsweise für eine Rohrleitung auf die Lagerung am Herstellungsort und auf den Transport zur Einbaustelle. Die Verwendung von Rohren mit flexiblen oder deformierbaren Wandungen ist ab einem gewissen Durchmesser für Zwecke wie Kanalisation oder ähnliches wegen der schlechten mechanischen Widerstandsfähigkeit und physikalischen Eigenschaften dieser Rohre nicht möglich.

Demgegenüber ist aus der DE-AS 1167 514 ein neuartiges Verfahren zum Herstellen von Rohren aus faserverstärktem, härtbarem Kunstharz bekannt geworden, bei dem kunstharzgetränkte Faserstränge oder Gewebebänder mit einem thermoplastischen Kunststoff umhüllt und geformt werden und derart ein plastisches Zwischenprodukt entsteht, welches zusammengelegt werden kann. Dieses Zwischenprodukt kann anschließend an einem beliebigen weiteren Ort durch Wärmebehandlung zu einem starren Rohr ausgehärtet werden.

Bei dem bekannten Rohr handelt es sich also um einen mit einem thermoplastischen Kunststoff umhüllten glasfaserverstärkten Kunstharzstrang, dessen Kunstharz wärmehärtbar ist

Derartige zweischichtige Rohre besitzen zwar den Vorteil, daß sie vor dem endgültigen Aushärten zusammenlegbar sind und erst bei Bedarf ausgehärtet werden, jedoch ist es bei einem derartigen Zweischichtenaufbau immer schwierig, die beiden Schichten festhaftend lange miteinander zu verbinden. Meist haben derartige Laminate verschiedene Ausdehnungskoeffizienten oder haften nicht ohne Verwendung eines geeigneten Klebstoffes aneinander, so daß stets damit gerechnet werden muß, daß sich die Verbund-Komponenten voneinander lösen. Weiterhin ist die Herstellung derartiger Rohre außerordentlich teuer, da zunächst ein vollständig getrenntes Rohr aus faserverstärktem Kunstharz hergestellt werden muß, welches in einem nachfolgenden Verfahrensabschnitt mit dem plastischen Kunststoff umhüllt wird.

Gegenüber diesem bekannten Verfahren besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das bekannte Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln und zu vereinfachen, daß Rohre aus einem einzigen Kunststoffgemisch, gegebenenfalls unter Einbettung von Fasermaterial zur Verstärkung, hergestellt werden können, unter Wegfall des Verfahreiisschrittes zur Bildung eines Schichtkörpers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst

Die Vorteile der Erfindung liegen also darin, daß ein einziges Kunststoffgemisch verarbeitet wird, während bei bisher bekannten Verfahren stets mehrere Schritte zur Herstellung eines mehrschichtig aufgebauten Rohres notwendig waren. Außerdem ist das neue Verfahren gegenüber dem bekannten einfacher und mit niedrigeren Kosten durchführbar.

Eine erfindungsgemäß verwendete Mischung ist insbesondere bei Verwendung eines extrahierbaren Weichmachers besonders vorteilhaft, da durch schlichte Einwirkung eines beispielsweise organischen Lösungsmittels ohne Aufbau einer komplizierten thermischen Härter-Anlage das ausgehärtete Endprodukt entwickelt werden kann.

Als thermoplastischer Kunststoff kann bei der Erfindung Polyvinylchlorid eingesetzt werden.

Das Polyvinylchlorid kann ganz oder teilweise durch andere thermoplastische polymere Kunstharze, wie ABS-Harze, Acrylharze, Polyamide, Polyolefine, fluorhaltige Polyolefine und dergleichen ersetzt werden. Zu den bevorzugt verwendbaren wärmehärtbaren Weichmachern gehören beispielsweise Epoxidweichmacher, Harnstoffharze, Melaminharze, Siliconharze, Allylester, Acrylester, ungesättigte Polyester und dergleichen, die in bekannter Weise in Form von Monomeren, Dimereii oder Polymeren oder in Kombination vorliegen können. Typische Beispiele extrahierbarer Weichmacher sind Phthalatweichmacher, beispielsweise Dioctylphthalat

(D. O. P.) und andere allgemein übliche Weichmacher. Wenn ein wärmehärtbarer Weichmacher verwendet wird, enthält die Kunstharzmasse vorteilhafterweise einen die Wärmehärtung begünstigenden Aktivator. Als Aktivatoren sind verschiedenartige organische Peroxide geeignet, beispielsweise Benzoylperoxid, Methyläthylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, t-Butylperoxibenzoat und andere bekannte Verbindungen. Die Mischung kann ferner einen Härtungsinhibitor, wie Hydrochinon, enthalten. Zusätzlich dazu kann sie einen Stabilisator oder andere Zusätze enthalten.

Das im ersten Verfahrensschritt erhaltene weiche, flexible, deformierbare Erzeugnis kann auf beliebige Weise geformt worden sein, beispielsweise durch Extrudieren, Formung in Formen etc. Die verwendete Menge von Weichmachern, ganz gleich, ob es sich um wärmehärtbare oder nicht-wärmehärtbare Weichmacher oder um beide Arten handelt, und anderer Zusätze ist so gewählt, daß das im ersten Verfahrensschritt erhaltene Erzeugnis bei Zimmertemperatur (20⁰C) eine Biegsamkeit besitzt, die sein Zusammenlegen, Falten oder Aufwickeln, seine Lagerung über längere Zeiträume und seine nachfolgende, vollständige Wiederausdehnung gestattet Die anteiligen Mengen der Mischungskomponenten hängen von dem jeweilig verwendeten Harzen und den Abmessungen des Erzeugnisses ab und können vom Fachmann schnell und leicht ermittelt werden.

Wenn die Kunstharzzusammensetzung einen wärmehärtbaren Weichmacher enthält, sollte das Erzeugnis des ersten Schrittes eine Temperatur haben, bei der der Weichmacher nicht aushärten kann, also vorteilhafter eine unter 180⁰C und vorzugsweise unter 175° C liegende Temperatur. Das Rohr wird dann in einen kompakten zusammengelegten Zustand gebracht und in diesem Zustand zur Einbaustelle transportiert, wo es wieder in seinen gewünschten ausgedehnten Zustand gebracht wird, wobei es sich vorzugsweise durch seine Eigenelastizität wieder ausdehnt. In diesem Zustand wird die Aushärtung des Rohres bewirkt. Dabei wird das Kunstharz, wenn es wärmehärtbaren Weichmacher enthält, auf dessen Aushärttemperatur, also auf über 180⁰C, vorzugsweise auf 190 bis 300° C erhitzt, bis das den Gegenstand bildende Kunstharz die gewünschte Starrheit erreicht hat. Wird ein nicht wärmehärtbarer Weichmacher verwendet, so kann er teilweise oder ganz aus dem Erzeugnis entfernt werden, bis dieses seine gewünschte Härte oder Starrheit erreicht hat, beispielsweise durch Extrahieren oder Auslaugen des gewünschten Anteils mittels eines das Kunstharz nicht ungünstig beeinflussenden Lösungsmittels, beispielsweise Mineralöl oder ein anderes bekanntes Lösungsmittel, das die Grundlage der Mischung bildende Kunstharz nicht angreift. Werden beide Arten von Weichmachern verwendet, so wird, falls überhaupt ein Anteil des nicht-härtbaren Weichmachers extrahiert werden soll, die gewünschte Menge mittels eines Lösungsmittels auf solche Weise entfernt, daß der härtbare Weichmacher nicht angegriffen oder extrahiert wird. Das Kunstharz wird dann zum Aushärten des härtbaren Weichmachers erhitzt.

Andererseits kann sich aber das für den Gegenstand verwendete Kunstharz auch in einem anfänglichen weichen Zustand befinden und dann durch Umwandlung einer seiner Komponenten durch weitere Polymerisierung, Vernetzung, Kondensation, Kondensationspolymerisierung o. dgl. in einen starren Zustand versetzt werden. Vorteilhafterweise enthält die Kunstharzmischung in diesem Fall zur Herbeiführung dieser Reaktion einen Katalysator, der sich normalerweise in einem verhältnismäßig inaktiven Zustand befindet Die Aushärtung erfolgt dann durch Aktivierung des Katalysators durch Erhitzung oder einen anderen physikalischen oder chemischen Vorgang. Die hauptsächlichen Bestandteile einer solchen härtbaren Kunstharzmischung sind monomere und/oder polymere olefinische Kohlenwasserstoffe, wie Polyäthylen, PoIy-

ester etc.

Die Anteile der in der Kunstharzmischung hauptsächlich verwendeten polymeren Harze und der Weichmacher sowie der Katalysatoren, Inhibitoren oder anderen Zusätze hängt von den jeweils verwendeten Verbindungen, der Art und Abmessung des Erzeugnisses sowie der gewünschten Biegsamkeit und Weichheit des nachbehandelten endgültigen Erzeugnisses ab. Die bei der Herstellung des beim ersten Schritt erhaltenen biegsamen Erzeugnisses und bei dessen Nachbehandlung verwendeten Parameter hängen von der Kunstharzverbindung, den Abmessungen des Erzeugnisses, dessen Herstellungsweise, der gewünschten Biegsamkeit für das im ersten Schritt hergestellte Erzeugnis und der Härte oder Starrheit des endgültigen Erzeugnisses ab und lassen sich leicht vom Fachmann bestimmen.

Das verbesserte erfindungsgemäße Verfahren stellt vor allem deshalb eine Bereicherung der Technik dar, weil es die Ge.-samtkosten für die Herstellung und den Einbau von Rohren und Leitungen großer Abmessungen durch Verringerung der Lagerungs- und Transportkosten erheblich senkt. Das beim ersten Schritt erhaltene Erzeugnis fällt in biegsamem oder weichem Zustand an, wird dann in eine das Lagern, Verpacken und den Transport erleichternde kompakte Form gebracht und daraufhin schnell und ohne erhebliche Kosten am Verwendungsort in gewünschter Form ausgehärtet.

Im folgenden werden einige Beispiele von polymeren Kunstharzverbindungen angeführt, aus denen der Mantel des Rohrs hergestellt sein kann. Die angeführten Anteile sind Gewichtsanteile.

	Beispiel 1	PVC	Anteile	(b)	(C)
45		Warmhärtbarer Arylesterweich-	(a)	100	100
		macher (Diaryl Phthalat)	100	40	50
		Di-Isooctyl Phthalat	20
50	Stabilisator (Cd. Ba Stearat)		20	10
	Warmhärtungsaktivator	80	3	5
	(Di-t-butylperbenzoat)	1	2	3
	Härte in der ersten Verfahrens	1
55	stufe (Shore D)		40	50
	Härte in der Endstufe	30
	(Shore D)		70	85
		35

DU

_h5 Die Härtewerte für die erste Stufe geben die vor dem Erhitzen des warmhärtbaren Weichmachers gemessenen Werte und die zweiten Werte die nach der Wärmebehandlung gemessenen Werte wieder.

Beispiel 2

Anteile (a)

(b)

Warmhärtbarer Acrylesterweichmacher (Glycoldimethacrylat)

Di-Isooctyl Phthalat
Stabilisator (Cd. Ba Stearat)

Warmhärtungsaktivator
(Di-t-butylperbenzoat)

Härte in der ersten Verfahrensstufe (Shore D)

Härte in der Endstufe (Shore D) Zugfestigkeit (N/mm²)

Es ist ersichtlich, daß die Verwendung des Warmhärtungsaktivators zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit führt.

100	100
20	40
60	20
3	3
1	2
30	45
40	80
ca. 2.4	4.0

Beispiel 3	PVC	Anteile	(b)	:..)
	Di-lsooctyl Phthalat	(a)	100	100
	Ungesättigter Polyester	100	40	20
Weichmacher	80
a) Butan-diolfumarat
b) Dipropylenglycolisohcxyl-
fumarat	20	40
c) Dipropyleneglycolisohcxyl-
fumarat			30
Warmhärtungsaktivator
(Di-t-butylperbenzoat)		2	3
Härte in der ersten Verfahrens	1
stufe (Shore D)		45	55
Härte in der Endstufe	35
(Shore D)		85	90
	40

Beispiel 4

Anteile

PVC 100

DMsooctyl Phthalat 60

Epoxyharz 50

Epoxyweichmacher (Vinylcyclohexan- 20 dioxyd)

Stabilisator (Cd. Ba Stearat) 3

Härte in der ersten Verfahrensstufe 60 (Shore D)

Härte in der Endstufe (Shore D) 92

Obwohl in den angeführten Beispielen die zum Erzielen der zweiten Stufe erforderliche Härtung des Erzeugnisses der ersten Stufe durch Umwandeln der Weichmacherkomponente erreicht wird, kann dies auch, wie bereits früher erwähnt, beispielsweise durch Umwandlung der Harzkomponente durch Herbeiführung einer Vernetzung dieser Komponente bewirkt werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt ist:

Beispiel 5

Anteile

Polyäthylen von niedriger Dichte 100 Dicumylperoxyd 1

Absorbierungsmittel 5

Stabilisator (2-6-di-butylmethylphenol) 0.01

Härte des Polyäthylens in der ersten Stufe 50

(Shore D)

Härte in der Endstufe (Shore D) 65

Die Temperatur bei der Herstellung des Erzeugnisses der ersten Stufe ist 130⁰C und die Aushärtung dieses Erzeugnisses wird bei 170° C vorgenommen, wodurch eine Vernetzung des Polyäthylens herbeigeführt wird. Das Vernetzen ist eine bekannte Reaktion und j verschiedene polymere Kunstharze, Absorbierungsmittel (beispielsweise absorbierender Ruß), Katalysatoren, Stabilisatoren und andere aus der einschlägigen Literatur bekannte Zusätze können bei der Ausführung der Erfindung Verwendung finden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines Rohres, aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem härtbaren Kunstharz, bei dem in einem ersten Verfahrensabschnitt ohne Härten des härtbaren Kunstharzes unter Erwärmung und anschließendem Abkühlen des thermoplastischen Kunststoffes ein verformbares rohrförmiges und flach zusammengefaltetes Vorprodukt gebildet und dieses zu einem späteren Zeitpunkt in einem zweiten Verfahrensabschnitt an einem anderen Fabrikationsort durch Härten des härtbaren Kunstharzes zu einem Endprodukt geformt und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohrmaterial ein thermoplastischer Kunststoff mit einem gleichmäßig in diesem dispergierten, wärmehärtbaren und/oder extrahierbaren Weichmacher verwendet wird und die Dispersion im ersten Verfahrensabschnitt auf eine Temperatur erwärmt wird, die bei Verwendung eines wärmehärtbaren Weichmachers unterhalb dessen Aushärttemperatur liegt oder bei Verwendung eines extrahierbaren Weichmachers, der Weichmacher durch Behandeln des Zwischenproduktes mit einem geeigneten Extraktionsmittel zum Erhöhen der Steifigkeit des thermoplastischen Kunststoffes extrahiert wird.