DE2264933A1 - Verfahren zum herstellen eines biegsamen rohres - Google Patents

Description

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VOLKER BUSSE DiETRiCH BUSSE

45 OSNABRÜCK. 21 , _.'.MrZ 1973

MOSERBTRASSK 2Ο/5Ϊ4. L/Kl

Industjr'iele Onjd erne r.ri. riß Waviji U.JV.
. Händellaan. ZwoHe. Niederlande

Verfahren zum Herstellen eines biegsamen Rohres Zusatz zum Patent ... (Patentanmeldung P 22 20 698.0-16)

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 22 20 698.0-I6) betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus mindestens einer Innen- und einer Außenschicht aus einem faserverstärkten Duroplast und einer Zwischenschicht aus einem mit anorganischem Füllstoff gemischten Duroplast bestehenden, in gewissem Umfang biegsamen Rohres, bei dem der härtbare Duroplast mit dem Füllstoff gemischt wird, auf einem Dorn die härtbare Innenschicht und die härtbare Außenschicht aufgebracht werden und dabei die Duroplast/Füllstoffmischung zur Bildung der Zwischenschicht auf die Innenschicht aufgebracht und mit einer mit dem Duroplast durchdringbaren, für dessen Füllstoff aber undurchlässigen gespannten Bahn umkleidet und gehalten wird, darüber die härtbare Außenschicht aufgebracht und anschließend der Duroplast der Innen-, der Zwischen- und der Außenschicht gehärtet wird, wobei das Mischen des Duroplastes mit dem Füllstoff durch Einspritzen eines'unter Druck zerstäubten Stromes des Duroplasten in einen

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Kieselstrom locker voneinander· geförderter Füllr>-;.o:''ftei!· c.U-:.::\ orfoJgt und der vereinigte Stro:n zum Aufbringen dr r Zv;isci.onrjr.;-,.; er.ν :_;

auf die Innenschicht, unmittelbar auf der auf den Dorn au ~':j-eb ruf h- j

ten Innenschicht abgesetzt wird, . ,· , <

Bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent tritt eine angestrebte Um- j hüllung der Füllstoffteilchen mit dem Duroplasten unmittelbar vor dem Absetzen auf der Innenschicht ein, wobei die L'urchöri ngung de:·

Rieselstroms der Füllstoffte-i] chen mit dem eingespritztem Strc>:n j

der Duroplastteilchen eine gute Umhüllung der Füllstof!'teilchen auch dann sicherstellt, wenn das Duroplast/Füllstoff-VerhiJltnis sehr klein ist. Auf diese Weise können faserverstärkte Duroplastrohre mit einer Zwischenschicht aus einem mit anorganischem Füllstoff gemischten Duroplast hergestellt werden, bei denen der Duroplastanteil in der Zwischenschicht weit unterhalb aller hierfür für möglich gehaltenen Größen- Ordnungen liegt, Trotz dieses möglichen geringen, die Gestehungskosten günstig beeinflussenden Duroplastarteiis entsteht durch das Verfahren nach dem Hauptpatent ein Rohr, das bekannten Rohren dieser Art in seinen Eigenschaften erheblich überlegen ist, da die Zwischenschicht · frei von die Festigkeit und Dichtheit des Rohres beeinträchti- _v genden Agglomeraten nur teilweise umhüllter Füllstoffteilchen und Lufteinschlüssen auf der Innenschicht abgesetzt wird. Hieran wirkt neben der Umhüllung der Füllstoffteilchen durch die besondere Art der Eintragung des Duroplastanteils auch mit, daß jene bei der Bereitung fertiger Mischungen aufgrund einer gewissen Vorpolymerisation auftretenderlTemperaturerhöhungen vermieden werden, die sich nachteilig auf die Eigenschaften des hergestellten Rohres

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au svi ir ken .

Der· Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent weiter auszugestalten,um auf Kostensparende Weise ein Rohr mit verbesserten Eigenschaften zu schaffen·.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zum Bilden der Zwischenschicht ein Füllstoff mit einem Mengenanteil an Teilchen von über 0,5 mm Korngröße verwendet wird. Hierbei können bei der vorzugsweisen Verwendung von Sand als Füllstoff normal im Handel befindliche Sande ohne vorherige Aussiebung verwendet werden, da das Verfahren nach der Erfindung von besonderen Sandfraktionen unabhängig ist. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch nicht nur die Verfahrenskosten gesenkt werden können, sondern auch ein Rohr mit verbesserten Eigenschaften,vor allem hinsichtlich seiner Festigkeit, erreicht wird.

Vorzugsweise wird ein Füllstoff verwendet, bei dem wenigstens 50 % der Teilchen eine Korngröße von über 0,5 mm, vorzugsweise 80 % der Teilchen eine Korngröße von 0,5 bis 4 mm, aufweisen. Es hat' sich gezeigt, daß ein regelmäßiger Aufbau der Füllstoffteilchen in dem besagten Bereich von 0,5 bis h mm eine weitere bemerkenswerte Verbesserung der Eigenschaften des Rohres ergibt.

Vorteilhaft entspricht die Teilchengröße der in den Rieselstrom der Füllstoffteilchen eingespritzten Duroplastteilchen im wesentlichen der Teilchengröße des verwendeten Füllstoffes,

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Der Duroplastmengenanteil in der Zwischenschicht liegt vorteilhaft zwischen *J0 und 5 und vorzugsweise zwischen 10 und 20 Volumenprozent und der Mengenanteil an anorganischen Füllstoffteilchen zwischen 60 und 95 und vorzugsweise zwischen 80 und Volumenprozent, Bei einer sehr vorteilhaften Ausführung werden etwa 14 bis 18 Volumenprozent Duroplast und 86 bis 82 Volumenprozent Sandteilchen verwendet.

Ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung zusammen mit einem Teil des Rohres dargestellt.

Diese Einrichtung weist einen Dorn 4 auf, der mit einer Schicht 1 eines Vorgespinstes versehen wird,welches' vor dem Auftragen mit einem Duroplast getränkt ist. Die Anbringung dieses Glasvorgespinstes kann auf eine dem Stand der Technik angehörende Weise erfolgen. ^;

Auf der äußeren Seite der sich aus Glasfasern und Duroplast zusammensetzenden Innenschicht 1 wird eine aus anorganischen Füll'-stoffteilchen und einem Duroplast bestehende Zwischenschicht 3 vorgesehen, wonach eine Glasfaservlies- oder Glasfasergewebebahn um die Zwischenschicht 3 gewickelt und diese anschließend mit mit einem Duroplast getränkten Glasfasern umwickelt wird, die zusammen die äußere Verstärkungs- bzw. Deckschicht 2 bilden. Es ist auch möglich, das Glasfaservlies mit einem Duroplast als äußere Deckschicht zu versehen. Als Faservlies kann auch z. B, ein Polyesterfaservlies Verwendung finden.

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Zum Auftragen der Zwischenschicht 3 ist ein Füllstoffbehälter 6 für anorganische Füllstoffteilchen mit einer Ablaufrinne 7 vorgesehen, deren Zufuhr- oder Austrag-Öffnung 8 im Abstand über dem Dorn gelegen ist.

Ferner ist ein Behälter 9 für den Duroplast mit einer Düse 10 vorgesehen, aus welchem mittels Druck der Duroplast über die Düse 10 verspritzt werden kann. Die Düse 10 ist derart gerichtet, daß der verspritzte Duroplast den Rieselstrom 11 der frei herabfallenden, locker voneinander geförderten anorganischen Füllstoffteilchen in einem über dem Dorn liegenden Punkt trifft, wobei die Düse 10 derart verstellbar ist, daß ihre Achse:.im wesentlichen lotrecht zum Rieselstrom 11 verläuft. Der Duroplast vermischt sich hierbei mit den Füllstoffteilchen und setzt sich an jeder Stelle des sich drehenden Dornes ¹I ab. Sofort nach der Bildung der Zwischenschicht 3 wird di*ese mit der Bahn 5 eines Faservlieses umwickelt, das z, B. aus Glasfasermaterial bestehen kann; man kann hierfür jedoch auch Kunststoffmaterial, ζ. B, ein Polyesterfasergewebe, verwenden, . . "

Die Faservliesbahn 5 wird unter einem bestimmten Druck um das Ganze gewickelt, um eine weitere Zusammenpressung des Duroplasts samt anorganischen Füllstoffteilchen zu erreichen. Hierfür kommt z. B. eine Faservliesbahn 5 von etwa 20 cm Breite, die mit einer Spannung von über 2 kg um die Zwischenschicht 3 gewickelt wird, in Frage. Der Höchstdruck ist von der Viskosität des Duroplasts, der Art des anorganischen Füllstoffes und der Festigkeit der Faservlies- oder -gewebebahn · 5 abhängig. In Abhängigkeit von

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der Viskosität des Duroplasts ist beim Verspritzen desselben mit verschiedenen Drücken zu arbeiten.

Die Viskosität kann durch die Zuführung eines Verdünnungsmittels, z. B. Styrol, über die Düse 10 oder durch Erwärmung des Duroplasts reguliert werden. Im letzteren Fall ist zu vermeiden, daß das Harz in der Düse zu dünnflüssig wird oder, wenn es sich um Duroplaste handelt, geliert.

Der Druck zum Verspritzen des Duroplasts liegt vorzugsweise zwischen 5 und 200 at und kann anhand der Viskosität des Duroplasts im einzelnen so bestimmt werden, daß ein Erhalt einer nebelartigen Masse von Duroplastteilchen gewährleistet ist. Je höher die Viskosität desto höher wird selbstverständlich der Sprit druck sein. Im allgemeinen ist es angezeigt, einen Druck zwischen 25 und 200 at zu wählen, Dabei ist der Abstand von der Düse 10 bis zu den herab-fallenden anorganischen Füllstoffteilchen zu berücksichtigen.

Es ist auch möglich, eine Zweikomponentenspritze mit innerer Mischung im Spritzkopf zu verwenden. Auf diese Weise können ein Harz mit Katalysator und ein Harz mit Initiator auf die Sandteilchen gespritzt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachstehend noch einige Beispiele gegeben;

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Beispie 1 _Ι_:

Ein Glasvorgespinstband von l80 mm Breite wird, nach Imprägnierung mit Polyesterharz (Palatal P 8) auf einen sich drehenden Dorn von 600 ram Durchmesser gewickelt, bis eine Schichtstärke von 2 mm erreicht ist.

Darauf werden aus dem Füllstoffbehälter 6 Sandteilchen mit einer Temperatur von 35° bis 45°C über die Ablaufrinne 7 zugeführt, Vielehe über die Zufuhröffnung 8 herabfallen. Der Sand weist eine Teilchen- bzw, Korngrößenverteilung zwischen 0,i und 3 mm auf. Eine geeignete Verteilung ist z. B. 20$ mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 0,5 mm, kO% von 0,5 bis 1 mm, 25% von 1,0 bis 2,0 mm und der Rest überwiegend in der Größe von 2,0 bis 3,0 mm. Vorzugsweise nimmt die Größe der Sandteilchen gleichmäßig zu.

Aus dem Behälter 9 wird über die Düse 10 mit einer öffnung zwischen 0.8 und 2 mm Durchmesser ein Polyesterharzstrahl unter einem derartigen Druck verspritzt, daß ein .einem Nebel ähnlicher Harzstrom erhalten wird. Der gewählte Druck beträgt im allgemeinen 75 bis 150 at. Dieser Harzstrom in Form von Harzteilchen von z, B. 0,1. bis 0,2 mm trifft die Sandteilchen auf einer vorher eingestellten Höhe über dem Dorn h. Die verspritzte Harzmenge und die zugeführte Sandteilchenmenge sind derart aufeinander abgestimmt, daß ein Gemisch von 86 Volumenprozent Sand und Ik Volumenprozent Harz erhalten wird. Dies entspricht 82 Gewichtsteilen Sand und 18 Gewichtsteilen Harz. Duröh die Energie des Teilchenst3?oms aus Polyesterharz wird das Ganze auf der äußeren Seite der aus Glasvorgespinstband erhaltenen Innenschicht 1 abgesetzt. Die Harz-

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teilchen, die im Augenblick des Absetzens noch eine hinreichende Verknotungsfähigkeit auf v/eisen sollen, sorgen für einen gegenseitigen Verband. Nach dem Absetzen wird eine Glasfaservliesbahn 5 um die Zwischenschicht 3 gewickelt. Die auf die Glasfaservliesbahn 5 ausgeübte Spannung wird derart gewählt, daß die gebildete Schicht zu einer gewünschten Dicke verdichtet wird. Auf die Bahn 5 kann dann eine Schicht 2 eines Duroplasts aufgebracht werden. Man kann jedoch auch nach der Anbringung der Bahn 5 unmittelbar wieder eine äußere, durch Fasern verstärkte Schicht durc Umwickeln eines mit Polyesterharz getränkte Glasvorgespinstes anbringen. Die Eigenschaften der Bahn 5 sind derart gewählt, daß nur das Harz die Bahn 5 passieren kann.

Hierauf läßt man das Harz in an sich bekannter Weise aushärten. Bei Duroplasten erfolgt dies durch Erwärmen.

Das erhaltene Rohr besitzt eine durch Fasern verstärkte Innenschicht 1 von 2 mm, eine äußere, durch Fasern verstärkte Deckschicht 2 von gleichfalls 2 mm und eine Zwischenschicht 3 von 7 bis 8 mm.

Dieses Rohr weist trotz der geringen Harzmenge in der Zwischenschicht 3 die nachstehenden mechanischen Eigenschaften auf:

1.) 5% Verformung bei einem Scheiteldruck von 1,6 Tonnen je laufenden Meter,

2.) 20? Verformung bei einem Sch'eiteldruck-(Bruch) von

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k Tonnen je laufenden Meter.

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Die obigen Eigenschaften erzielt man auch mit Epoxydharzen.

Beispiel II:

Das Beispiel I wird wiederholt, wobei jedoch die Sandteilchen mit einer Temperatur von 10°C und das Harz bei Raumtemperatur zugeführt werden. Das Harz wird unter einem Druck von 100 at verspritzt.

Das erhaltene Rohr weist die.nachstehenden Eigenschaften auf:

1.) 5% Verformung bei einem Scheiteldruck von 1,2 Tonnen

je laufenden Meter, und
2.) 20$ Verformung bei einem Scheiteldruck (Bruch) von 2,3 Tonnen je laufenden Meter.

Es kann zweckdienlich sein, beim Verspritzen des Harzes einen Druck derart zu wählen, daß die erhaltenen Teilchen eine etwa der der anorganischen Teilchen entsprechende Größe aufweisen, gegebenenfalls kann die Größe der Harzteilchen auch kleiner als die der anorganischen Teilchen sein.

Beispiel III:

Beispiel I wird wiederholt, wobei man jedoch mit einem Harzanteil von kO Volumenprozent arbeitet. Auch hiermit wird ein sehr gutes Resultat erzielt, und.zwar sogar dann, wenn anorganische Füllstoff teilchen mit einer -Größe von weniger als" 0,074 mm in einer Menge von 40 Gewichtsprozent Anwendung finden, während die übrigen 60 Gewichtsprozent aus ■ Sandteilchen mit einer Größe zwi-

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-ΙΟ-sehen 0,125 und 0,5 mn bestehen. Bei der Zuführung dieser Teilchen bei einer Temperatur von 60 C zeigen sich die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßeri Verfahrens im Vergleich mit bekannten Rohren, da ein Rohr mit beträchtlich besseren Eigenschaften ernalten wird. Derartige Ergebnisse bekommt man auch mit Teilchen von 90°C und 120°C. Statt erwärmter Sandteilchen kann man auch erwärmte Harzteilchen verwenden, jedoch werden erwärmte Sandteilchen bevorzugt.

Beispiel IV:

Auf ein sich kontinuierlich abwickelndes und aufwickelndes Band wickelt man eine mit Duroplast getränkte Schicht aus Glasfasern auf, wonach auf diese Schicht ein Polyesterfaservlies aufgewickelt wird, auf dem sich die mit Duroplast umkleideten anorganischen Füllstoffteilchen befinden. Als Duroplast wird hier ein Polyesterharz gewählt. Darauf wickelt man um diese Schicht ein Polyesterfaservlies zum Zusammendrücken der Füllstoffteilchen und darauf wieder eine Schicht aus mit Duroplast getränktem Fasermaterial, Dieses Fasermaterial besteht aus einem Glasfaservlies,

Auch ein derartiges Rohr eignet sich wegen der günstigen Festigkeitseigenschaften ausgezeichnet für Anwendungen in der Industrie.

Es ist zu empfehlen, die Enden eines Rohres mit verschiedenen, mit Fasern verstärkten Kunstharzschichten ohne Füllstoffteilchen zu versehen, um ein Eindringen von Feuchte zu verhindern.

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Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1, · Verfahren zum Herstellen eines aus mindestens einer Innen- und einer Außenschicht aus einem faserverstärkten Duroplast und einer Zwischenschicht aus einem mit anorganischem Füllstoff gemischten Duroplast bestehenden, in gewissem Umfang biegsamen Rohres _, bei dem der härtbare Duroplast mit dem Füllstoff gemischt wird, auf einem Dorn die härtbare Innenschicht und die härtbare Außenschicht aufgebracht werden und dabei die Duroplast-Füllstoffmischung zur Bildung der Zwischenschicht auf die Innenschicht aufgebracht und mit einer mit dem Duroplast durchdringbaren, für dessen Füllstoff aber undurchlässigen gespannten Bahn umkleidet und gehalten wird, darüber die härtbare Außenschicht aufgebracht und anschließend der Duroplast der Innen-, der Zwischen- und der Außenschicht gehärtet wird, wobei das Mischen des Duroplasts mit dem Füllstoff durch Einspritzen eines unter Druck zerstäubten Stromes des Duroplasten in einen Rieselstrom locker voneinander geförderter Füllstoffteilchen erfolgt und der vereinigte Strom zum Aufbringen der Zwischenschicht auf die Innenschicht-unmittelbar auf der auf den Dorn aufgebrachten Innenschicht abgesetzt · wird, nach Patent...(Patentanmeldung P 22 20 698.0-16), dadurch gekennzeichnet, daß zum Bilden der Zwischenschicht ein Füllstoff mit einem Mengenanteil an Teilchen von über 0,5 mm Korngröße verwendet wird,
2. 2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllstoff verwendet wird, bei dem wenigstens 50% der Teilchen

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   eine Korngröße von über 0,5 mm, vorzugsweise 80$ der Teilchen eine Korngröße von 0,5 bis ^ mm, aufweisen,
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße der in den Rieselstrom der Füllstoffteil-, chen eingespritzten Duroplastteilchen im wesentlichen der Teilchengröße des verwendeten Füllstoffes entspricht.

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