DE2346242A1

DE2346242A1 - Herstellungsverfahren fuer zylindrische hohlkoerper mit tragstruktur aus warmhaertendem verstaerkten harz und nach diesem verfahren hergestellter zylindrischer hohlkoerper

Info

Publication number: DE2346242A1
Application number: DE19732346242
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: SOFFRA ETS
Current assignee: SOFFRA ETS
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1974-03-21
Also published as: SU555835A3; AT342374B; RO89304A; AU6016673A; US3923937A; AR199688A1; GB1449004A; IL43393A0; BR7307107D0; FR2198817B1; ES418720A1; IT967401B; FR2198817A1; AU471093B2; IL43393A; CA1014871A; ATA781973A; JPS5126449B2; CH577374A5; JPS49100180A

Description

SOFFRA -Etablissement Vaduz (Liechtenstein)

"Herstellungsverfahren für zylindrische ,Hohlkörper mit Tragstruktur' aus warmhärtendem, verstärkten Harz und nach diesem "Verfahren hergestellter -zylindrischer Hohlkörper"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern, die eine Tragstruktur aus verstärktem warmhärtenderi Harz aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, das die Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern der oben erwähnten Art mittleren und großen Durchmessers, beispielsweise 300 bis 3000 mm und mehr, durch Zentrifugieren gestattet, sowie die auf diese Weise erhaltenden Hohlkörper. Für die Herstellung von Rohren aus·verstärktem Harz durch Zentrifugieren sind bereits Verfahren bekannt, bei denen eine in Umdrehung versetzte Hohlform Verwendung findet, in deren Inneres das Harz und das Verstärkungsmaterial durch in Längsrichtung zu dieser Form bewegliche E'inspeisungsvorrichtungen eingebracht wird. So beschreibt z.B. das US-Patent 2.773.287 ein Verfahren, das die Einführung eines Glasfasermaterials in eine .rotierende Hohlform und anschließend die Aufbringung eines warmhärtenden Harzes und gleichzeitig eines dichten, körnigen, sandähnlichen Materials auf dieses Glasfasermaterial vorsieht. Nach dem Verfahren des US-Patents 3.012.S22

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werden der Reihe nach in eine rotierende Form Glasfasern, die gegebenenfalls durch ein synthetisches Bindemittel- verfestigt wurden, eingebracht, die Fasern geschnitten, wodurch sich eine erste Faserschicht ergibt, das synthetische Bindemittel, mit dem diese Fasern getränkt sind, gegebenenfalls aufgelöst oder aufgeweicht und das Harz aufgesprüht. Schließlich erfolgt die Polymerisation oder das Aushärten des Harzes, in das die durchgeschnittenen Fasern eingebettet sind. In dem US-Patent 3.150.219 wird ein Verfahren beschrieben, nach dem im Inneren der rotierenden Form zunächst eine umhüllende Schicht aus flüssigem Harz erzeugt und dann die Verstärkungsfaser eingebracht wird. "Dabei wird eine Faser gewählt, deren spezifisches Gewicht größer ist als das des Harzes, weshalb das Verstärkungsmaterial durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft in die flüssige Harzschicht eindringt und sich in sie einbettet. Nach erfolgter Polymerisation der Harze wird das so erhaltene Rohr ausgeformt. '

Durch die obigen Verfahren und durch weitere ähnliche erhält man Rohre, die aus einer einzige!Schicht (Laminat) aus verstärktem, warmhärtenden Kunstharz bestehen. Weitere nach dem Stand der Technik bekannte Verfahren beinhalten, ebenfalls in einer rotierenden Form, die Herstellung von Rohren mit sogenannter "Sandwich "-Struktur, die im allgemeinen drei oder mehrere Schichten auf v/eisen, wobei die äußere und die innere Schicht aus verstärkten Harzen und die mittlere, unterschiedlich dicke Schicht aus einem anorganischen, mit einem harzigen Bindemittel agglomerierten Füllstoff bestehen. Derartige Verfahren werden beispielsweise in dem CH~Patent 506.740 und in "dem OE-Patent 287.419 beschrieben.

Die aufgrund der nach dem Stand der Technik bekannte.-i Verfahren hergestellten Rohre haben wegen des geringen

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Steifigkeitskoeffizienten, der für die Laminate aus verstärktem Harz kennzeichnend ist, und der Herstellungskosten dieser Laminate, die bekanntermaßen schon bei geringer Steigerung der Dicke beträchtlich anwachsen, nur einen sehr beschränkten Anwendungsbereich. Wenn nämlich diese Rohre Durchmesser von mehr als 400 bis 500 mm aufweisen und/oder bei ihrer Verlegung praktisch die gleichen Bedingungen herrschen wie für Rohre, die aus herkömmlichen Material hergestellt sind, wie etwa Stahl, Stahlbeton, Spannbeton, Rüttelbeton usw., muß die Dicke der Laminate aus verstärktem Harz Werte erreichen, deren Herstellung wirtschaftlich^nicht mehr vertretbar ist. · ·

Dieser wirtschaftlich nachteilige Gesichtspunkt wird dann .noch schwerwiegender bei den unter der Erde verlegten Rohren großen Durchmessers, die beträchtlichen, eine Ovalisierung verursachenden Belastungen standhalten müssen, die durch das 'Erdreich, durch wandernde Einzellasten, durch den äußeren hydrostatischen Druck, durch konzentrierte Beanspruchungen usw. bedingt sind.· Die bekannten Verfahren erlauben die"wirtschaftlich vertretbare Herstellung von Rohren kleinen Durchmessers nur unter besonderen Verlegebedingungen (Regel der wasserhaltigen Schicht nicht über der unteren Mantellinie des Rohres, besonderes Auffüllmaterial, besondere Lagerung u.dgl.). Der wirtschaftliche Nachteil der nach dem Stand der Technik hergestellten Rohre aus verstärktem Harz fällt bei den obigen Anwendungen so sehr ins Gewicht, daß Rohre aus herkömmlichen Werkstoffen immer noch bevorzugt v/erden. Andererseits lassen es die unbestrittenen Vorzüge und Vorteile, welche die Kunststoffrohre gegenüber den Rohren aus herkömmlichen Werkstoffen aufweisen, es auf diesem Gebiet der Technik als zwingend erforderlich erscheinen, das oben erwähnte Problem zu lösen. Das

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Hauptziel dieser Erfindung ist nun gerade die Schaffung eines Verfahrens, das es erlaubt, in wirtschaftlicher Weise zylindrische Hohlkörper mittleren und großen Durchmessers aus verstärktem" Harz herzustellen, die vorteilhaft auf Anwendungsgebieten eingesetzt werden können, auf denen gegenwärtig fast ausschließlich Rohre aus herkömmlichem Werkstoff Verwendung finden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die.Schaffung eines Verfahrens, nach dem durch Zentrifugieren der Werkstoffe-Hohlkörper herstellbar sind, die entweder direkt für den Bau von waagerecht angeordneten, ins Erdreich eingelassenen Tanks, senkrecht stehenden Tanks, Silos und ähnlichen Bauten verwendbar sind, oder mittelbar zur Herstellung von Tragstrukturen, wie beispielsweise Dacheindeckungen von Gebäuden, Autobahnen, Fertigteilhäusern, Silos und Tanks großen Durchmessers.dienen, wobei zweckmäßigerweise aus den vor erwähnten zylindrischen Körpern gewonnene . Teilstücke miteinander verbunden werden; ein Verfahren, das darüberhinaus ein sehr genaues, mit minimalen Toleranzen behaftetes Arbeiten und die fast vollständige Ausnützung der den verwendeten Werkstoffen innewohnenden mechanischen Eigenschaften gestattet. Diese und weitere Ziele werden durch ein Herstellungsverfahren für zylindrische Hohlkörper mit einer Tragstruktur aus warmhärtenderu, verstärkten Harz erreicht, wobei eine Form mit waagerechter Achse verwendet wird, die mit einer Geschwindigkeit in Umdrehung gehalten wird, welche so bemessen ist, daß eine Zentrifugalbeschleunigung entsteht, die größer als die Erdbeschleunigung ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Phasen umfaßt:

a) gleichzeitiges und in axialer Richtung fortschreitendes Einleiten eines Harzes und eines Verstärkungs- und/oder Füllmaterials in die vorerwähnte Form, so daß zumindest eine erste zylindrische, zu dieser Form koaxial verlaufende

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Schicht entsteht, welche die Außenwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers bildet;

b) fortschreitende Polymerisation dieses in der Form befindlichen Harzes;

c) in axialer Richtung fortschreitendes Einleiten eines Harzes in diese Form, das sich ausdehnt und mit der erwähnten ersten Wand verbindet, wobei eine zweite Schicht von wesentlich gleichbleibender Dicke entsteht;

d) Herausnehmen von Umfangsnuten aus der zweiten, aus Schaumharz bestehenden Schicht, wobei die Nuten im wesentlichen ebenso tief sind wie die Dicke dieser Schicht, so daß die Innenfläche der erwähnten ersten Wand freigelegt wird;

e) Ausbildung der vorerwähnten Nuten in der Weise, daß ihr Querschnitt im wesentlichen ein gleichschenkliges Trapez bildet, dessen größere Grundlinie in die innere Oberfläche dieser zweiten Schicht zu liegen kommt;

f) gleichmäßiges Ausfüllen dieser Nuten mit einem warmhärtenden Harz, -di'e* in an sich bekannter Weise zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften Zusatzstoffe beigegeben werden;

g) gleichzeitiges, in axialer Richtung fortschreitendes Einleiten von Harz und Verstärkungs- und/oder Füllmaterial, so daß mindestens eine zweite, zu der erwähnten Form koaxial verlaufende zylindrische Wand entsteht, die mit der zweiten Schicht und der erwähnten ersten Wand verbunden ist, und zwar über das mit Zusatzstoffen versetzte, die Umfangsnuten ausfüllende Harzmaterial, so daß die erwähnte zweite Wand die innere Tragwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers bildet. Nach einer Wartezeit, während der in der rotierenden Form die Polymerisation fortschreitet erfolgt das

h) Anhalten dieser Form und das Herausziehen des auf diese Weise erzeugten zylindrischen Hohlkörpers.

Erfindungsgemäß wird ein zylindrischer Hohlkörper hergestellt,

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der dadurch gekennzeichnet ist, daß sein Mantel, von außen nach innen fortschreitend, der Reihe nach umfaßt:

Eine tragende Außenwand, eine tragende Innenwand, eine mit ^vZusatzstof fen versetzte Schicht aus Schaumharz zwischen diesen Wänden, eine Vielzahl von Umfangsrippen, die sich in der erwähnten Schicht aus Schaumharz erstrecken und die erwähnte Außenwand mit der erwähnten Innenwand verbinden, wobei eine Tragstruktur entsteht und zumindest die erwähnte äußere Tragwand aus einer ersten Schicht aus warmhärtendem verstärkten Harz und aus einer Unterschicht • aus mit Inertstoffen oder zur Stützung der erwähnten ersten Schicht dienenden Stoffen versetztem Kunstharz besteht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen .Verfahrens hervor, die beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichrungen gegeben wird.

Es zeigen:- ' ' '

Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren in einer bestimmen Phase und, in schematischer Darstellung, die hierfür verwendete Vorrichtung,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und im Querschnitt ein Teilstück des Mantels eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten zylindrischen Körpers,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab und irn Querschnitt ein Teilstück des Mantels eines weiteren nach dem erfir.dungsgemäßen Verfahren hergestellten zylindrischen Körpers.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine schematisch durch 1 dargestellte Form mit waagerechter Achse, die sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die so gewählt ist, daß eine Zentrifugalbev/egung, entsteht, die größer als - "Ig ist. Auf diese Weise verteilen sicn alle Stoffe, die durch schematisch durch 2 wiedergegebene und

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sich in axialer Richtung und in Längsrichtung der Form bewegende Einspeisungsvorrichtungen in das Innere der Form eingebracht werden, auf zylindrische Schichten, die sowohl untereinander als auch in bezug auf die Form · koaxial verlaufen. Die erste Phase des Verfahrens zieht die gleichmäßige Einleitung warmhärtenden Harzes und gleichzeitig von Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, in das Innere der erwähnten rotierenden Form vor, so daß sich eine Schicht 3 bildet, Dieses warmhärtende Harz, beispielsweise ein Polyesterharz, das unter Umständen einem Vorhärtungsverfahren ausgesetzt wurde, wird in das Innere der sich drehenden Form durc-h Gießen eingeleitet, während das Verstarkungsmaterial (Glasfasern) einer einzigen oder mehrerer■Längen durch Herabfallenlassen eingebracht wird»

Die Mengenverhältnisse zwischen Harz und Verstärkungsfasern sind veränderlich in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften, die man der entstehenden Schicht erteilen will; man hat jedoch festgestellt, daß befriedigende Ergebnisse dann erzielt werden, wenn sich .die Menge der Verstärkungsfasern zwischen 20 und 50 Gewichtsprozent des Laminats bewegt und die Länge der Fasern von 3 bis 25 cm und mehr schwankt.

Damit bei diesem Laminat eine befriedigende Gleichmäßigkeit erzielt wird, wird die gewünschte Dicke vorteilhafterweise in mehreren Arbeitsgängen erreicht. Sobald die Polymerisation der Schicht 3 hinreichend weit fortgeschritten ist, wird in das Innere der sich drehenden Form gleichmäßig durch Gießen ein den vorhergehenden ähnliches oder gleiches warmhärtendes Harz, das gegebenenfalls vorgehärtet wurde, und ein Inertstoff eingeleitet, die eine Schicht 4 bilden, die hier als "Auflageschicht" oder "Stützschicht" der Schicht 3 bezeichnet wird; der Inertstoff und das Harz oder einer ihrer Bestandteile können im flüssigen oder

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festen Zustand vorgemischt werden oder sich im Augenblick ihrer durch Gießen oder die Schwerkraft bewirkten Einbringung in die sich drehende Form 1 miteinander verbinden; in diesem letzteren Fall könnte das -Harz oder einer seiner Bestandteile auch in feinverteilter Form durch Sprühdüsen eingespeist werden.

Der Inertstoff ist eine organische Substanz geringer Dichte, aber guter mechanischer Festigkeit, wie beispielsweise Bimsstein oder Erden mit Schaumstruktur (Lehm, vulkanische Erden, Schiefer usw.), Schaumglas usw. oder nicht verschäumtes Material größerer Dichte, wie beispielsweise Sand, Lapillo usw.

Die Korngröße des verwendeten Inertstoffs kann innerhalb eines· weiten Bereichs schwanken, aber offensichtlich muß die Maximalgröße der einzelnen Körnchen merklich geringer sein als die Dicke der entstehenden Schicht 4. Die prozentualen Anteile der'Bestandteile der Schicht 4 können innerhalb eines weiten Bereichs variieren, in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Inertstoffs und den mechanischen Eigenschaften, die man dieser Schicht erteilen möchte; wenn beispielsweise verschäumte Inertstoffe, deren Strukturelement eine geschlossene Zelle ist, oder organische nicht poröse Stoffe verwendet werden, so liegen die prozentualen Anteile der Bestandteile vorteilhafterweise innerhalb der folgenden Bereiche: von 1 bis 15 % und mehr für das Harz und von 99 bis 85 % und weniger für den Inertstoff.

Sobald die erste Phase der Polymerisation hinreichend weit fortgeschritten ist, wird in das Innere der sich drehenden Form gleichmäßig, und zwar auch wieder durch Gießen oder Sprühen, ein Harz (beispielsweise Polyesterharz, Polyurethan u.dgl., vorzugsweise Polyurethan), das sich ausdehnt und eine Schicht konstanten Durchmessers bildet; die sich fest mit der Innenwand der Schicht 4 verbindet, eingespeist.

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Obwohl die von der rotierenden Form 1 ausgeübte Zentrifugalwirkung zur Folge hat, daß sich die Schaumharzschicht (beispielsweise Polyurethan) sehr gleichmäßig auf das Innere dieser Form verteilt, kann in dieser Phase eine Begradigung der Oberfläche dieser Schicht erforderlich werden. Die nächste Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Bildung von Umfangsnuten in der aus Schaumstoff bestehenden Schicht 5 vor, die ebenso tief sind wie die Dicke dieser Schicht.

Nach einer ersten Ausführungsform wird aus der Schicht 5 des Schaumstoffs durch ein geeignetes Werkzeug eine kontinuierliche, schraubenlinienförmige Nut.6 vorbestimmter Steigung herausgenommen. Nach einer zweiten Ausführungsform wird aus der Schicht 5 eine Vielzahl von ringförmigen, parallelen Nuten 6a gleichen Querschnitts herausgenommen, die voneinander einen regelmäßigen Abstand aufweisen, der beispielsweise der Steigung der vorerwähnten schraubenlinienfÖrmigen Nut entspricht.

Nach einem Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die vorerwähnte Nut im Querschnitt im wesentlichen die Form eines gleichschenkeligen Trapezes auf, dessen größere Grundlinie dem Inneren des herzustellenden Rohres zugewandt ist, d.h. es mündet in die Innenwand' der Schaumstoff schicht 5.

Besondere Sorgfalt muß auf die Entfernung des gesamten Harzschaumstoffes verwendet werden, damit die kleinere Grundlinie des trapezförmigen Querschnitts einer solchen Nut aus der sauberen Innenwand der Auflage- oder Stützschicht 4 besteht. ■ ·

Später erfolgt die gleichmäßige Ausfüllung der Nut (sowohl der schraubenlinienförmigen 6 als auch der aus .parallelen Ringen 6a bestehenden) mit einem mit Zusatzstoffen versetzten

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(gegebenenfalls vorgehärteten) warmhärtenden Harz, wobei es sich um das gleiche oder ein ähnliches Material, wie das für die vorausgehenden Schichten verwendete Harz handelt.

Für besondere Verwendungszwecke werden gleichzeitig mit dem mit Zusatzstoffen versetzten warmhärtenden Kunstharz, das in die Nuten eingegossen wird, geschnittene oder kontinuierliche Verstärkungsfasern oder sogar Metallfaden oder eine Kombination aus beiden eingeführt. Besondere Maßnahmen müssen ergriffen werden, um in die vorerwähnten Nuten kontinuierliche Fasern oder Metallfaden einzubringen; zu diesem Zweck muß sichergestellt sein,, daß bei der Zuführung der kontinuierlichen Fasern oder der Metallfaden die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kontaktoberfläche in den Nuten und den erwähnten Verstärkungsstoffen gleich Null ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht v/erden, daß eine Lungenlänge (loop) in der Zuführung der kontinuierlichen Verstärkungssüoffe verbleibt und etwas vor dem Berührungspunkt dieser Verstärkungsstoffe mit der Oberfläche der Nuten eine gesteuerte Bremse vorgesehen wird.

Die Lungenlänge wird automatisch reguliert. Zur Verbesserung der Struktureigenschaften des zylindrischen Körpers und zur Erleichterung der Einbringung des warmhärtenden Harzes in das Innere der erwähnten Nuten weisen diese auf der Seite ihrer größeren Grundlinie eine erweiterte Anschlußzone 10 auf. Ein evtl. Überschuß der in die Muten eingebrachten Materialien wird in der von diesen Übergangs— zonen gebildeten Erweiterungen 10 in zweckmäßiger Weise aufgefangen. Das gegebenenfalls faserverstärkte v/arrr.härtende Harz, das die erwähnten Nuten ausfüllt, verbindet sich- fest mit der seitlichen inneren Oberfläche der Stütz- und Auflageschicht 4, und zwar längs der kleineren Grundlinie des trapezförmigen Querschnitts dieser Nuten, der sich noch in der Phase der Polymerisation befindet.

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Nach erfolgter Auffüllung der Nuten wird in das Innere der sich drehenden Form gleichmäßig warmhärtendes Kunstharz zugleich mit einem Füllstoff eingespeist, so daß sich eine in ihrer Beschaffenheit der vorbeschriebenen Schicht ähnliche Schlicht 11 bildet. Diese Schicht 11· bildet die Stütz- oder Auflageschicht für eine weiter innen gelegene Schicht 12, die in der gleichen Weise und mit ähnlichem Material wie dem in der vorher beschriebenen Schicht 3 verwendeten hergestellt wird. Zuletzt wird eine gleichmäßige Deckschicht 13 für die Innenwand der Schicht 12 hergestellt.

Nach der Herstellung dieser letzten Schicht 13 bleibt die Form 1 in Umdrehung, bis die Polymerisation der die Schichten 11, 12 und 13 bildenden Harzmassen soweit fortgeschritten ist, daß das fertige Rohr herausgezogen werden kann. Dank der bekannten Schrumpfung der Glasharzlaminate, die aufgrund der p'olymerisationsvorgangs eintritt, ist es für das Herausziehen normalerweise nicht erforderlich, besondere, das Ablösen erleichternde Werkstoffe an der Außenseite der Schicht 3 zu verwenden oder die Form 1 aus mehreren, voneinander trennbaren Teilen zusammenzusetzen.

In Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab und im-Querschnitt der Aufbau eines nach den weiter oben beschriebenen Verfahren hergestellten Rohrstücks dargestellt. Dieser Aufbau, der besonders für Rohre mittleren Durchmessers (von etwa 300 bis 1.000 mm) vorteilhaft ist, weist eine erste Basiswand oder äußere Wand auf, die widerstandsfähig ist und aus einer ersten widerstandsfähigen Schicht 3 aus warmhärtendem Harz besteht, das mit geschnittenen Fasern und gegebenenfalls, zur Erhöhung des Elastizitätsmoduls, mit in Form einer Schraubenlinie sehr geringer Steigung aufgewickelten kontinuierlichen Fasern verstärkt ist. Die Dicke der Schicht 3 liegt für Durchmesser der oben angegebenen Größ.e und vor allem für niedrige Nominalbetriebsdrucke normalerweise unter etwa 2 bis 3 mm.

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Die Schicht 3 kann außen mit einer schematisch mit 7 dargestellten Beschichtung (gel coat) versehen sein. Die erwähnte feste Außenwand enthält eine zweite Schicht

4 (Auflage- oder Stützschicht der Schicht 3), die aus einem warmhärtenden (gegebenenfalls vorgehärteten) Harz und einem anorganischen Inertstoff besteht, der dieser Schicht eine hervorragende mechanische Festigkeit gewährt. Diese Schicht 4 weist eine in radialer Richtung längs einer durch die Rohrachse verlaufenden Ebene im wesentlichen konstante Zusammensetzung auf und soll einen vorzugsweise geringeren Elastizitätsmodul als die Schicht 3 haben.

Die Dicke der Schicht 4 wird in folgender Weise bestimmt:

Dicke der Schicht-(4)= etwa 3 bis 4 mm - Dicke der Schicht (1)

Das Rohr umfaßt eine zweite feste Basiswand oder Innenwand, die aus der weiter innen gelegenen Schicht 12 und aus ihrer Auflage- oder· Stützschicht 11, die jeweils den vorerwähnten Schichten 3 und 4 analog entsprechen, besteht. Die Dicke der Schicht 12 liegt unter 2 bis 3 mm für Rohrdurchmesser um 1.000 mm und niedrige Nominalbetriebsdrucke. Die Dicke der Stützschicht 11 wird analog zu den Angaben über die Dicke der Schicht 4 bestimmt. Offensichtlich können die Schichten 11 und 12 prozentuale Zusammensetzungen und Dicken aufweisen, die sich von denen der entsprechenden Schichten 3 und 4 unterscheiden. Das Vorhandensein der Stützschichten 4 und 11 gewährleistet die Festigkeit der Schicht 3 gegenüber konzentrierten Beanspruchungen, wie beispielsweise den Stanzeffekt, wie er durch das Aufliegen auf Steinen, Hebezeugen, Montagewerkzeugen usw, entsteht, wie auch die Festigkeit der Schichten 3 und 12 gegenüber der Handhabung, Arbeitsvorgängen bei der Montage u.dgl. Die beiden Basiswände, die innere und die äußere, werden voneinander in Abstand gehalten durch eine Zwischenschicht

5 aus Schaumstoff geringer Dichte, vorzugsweise einem warmhärtenden Polyester- oder Polyurethanharz, deren Dicke

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- 13 aufgrund der analytischen Berechnung bestimmt wird.

Die innige Verbindung Zwischen den beiden festen Basiswänden, der äußeren un-d der inneren, die in der angegebenen Weise einen Strukturkomplex bilden, wird durch die senkrecht verlaufenden Wände oder Rippen-hergestellt, die aus dem mit Zusatzstoffen versehenen warmhärtenden Harz bestehen, das die schraubenlinienförmig oder als parallele Ringe ausgebildeten, aus der Zwischenschicht 5 herausgenommenen Nuten; ausfüllt.

Sowohl die Dicke dieser Wände als auch die Größe ihres gegenseitigen Abstanda als auch die Steigung der Schraubenlinie oder der konstante Abstand zwischen je zwei · Ringen werden durch die analytische Berechnung bestimmt. In bezug auf diese senkrechten Innenwände sind die als Beispiel aufgeführten folgenden drei Arten der zu ihrer Herstellung verwendeten Stoffe zu unterscheiden:

a) Herstellung von Niederdruckrohren: in diesem Fall haben die vorerwähnten senkrechten Innenwände keine "Felgen"-Funktion, sondern müssen vor allem die Verbindung der festen inneren Wand mit der festen äußeren Wand herstellen; es. kann daher ausreichend sein, daß die vorerwähnten senkrechten Innenwände lediglich aus warmhärtendem, gegebenenfalls vorgehärtetem Kunstharz bestehen, das zur Verbesserung seiner mechanischen Eigenschaften mit Zusatzstoffen versetzt ist. Dieser Arbeitsgang kann durch Einspritzen oder einfaches Eingießen in die aus der Schaumharz- Zwischenschicht 5 ausgefrästen Nuten erfolgen.

Die Nuten können eine erhebliche Breite aufweisen; beispielsweise einen, zwei oder mehrere Zentimeter, In diesem Fall können die Nuten mit kurzgeschnittenen (etwa 2 bis 3 cm langen) Fasern gefüllt werden, die durch geeignete Führungen in die Nut eingeleitet werden. Die vollständige Ausfüllung

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der Nut mit Harz, das Zusatzstoffe enthalten kann, oder auch nicht, und mit Verstärkungsmaterial wird durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft wesentlich begünstigt.

b) Herstellung von 'Hochdruckrohren: In diesem Fall ist es notwendig, den senkrechten inneren Wänden.eine höhere Steifigkeit und eine größere Festigkeit in radialer Richtung zu geben. Zu diesem Zweck können in die schraubenlinienförmigen Nuten zusammen mit in zweckmäßigerweise mit Zusatzstoffen versetzten Harzen gegebenenfalls durch Harze vorversteifte Fäden oder entsprechende für die Verbindung mit dem Harz vorbehandelte Metalldrähte eingeleitet werden. In allen Fällen und vor allem bei den Hochdruckrohren ist der große Vorteil unmittelbar einleuchtend, den das Vorhandensein dieser senkrechten, im Inneren der Zwischenschicht 12 gelegenen Wände und ihre sich zu der inneren festen Rohrwand hin verbreiternde Ausbildung darstellt, wo sie einen äußerst vorteilhaften Felgeneffekt ausüben und gegebenenfalls in ihrer Nähe auftretende unerwünschte konzentrierte Einwirkungen auf die erwähnte Innenwand des Rohres verringern.

Wenn der Durchmesser des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Rohres größer als etwa 1.000 mm ist, erhöhen sich die Dicken der äußeren Schicht 3 und/oder der inneren Schicht 12 über den bereits angegebenen Richtwert von 2 bis 3 mm hinaus. Die größere Dicke der erwähnten Schichten ist so gewählt, daß alle durch konzentrierte oder zufällige Einwirkungen bedingten Bruchgefahren praktisch ausgeschlossen sind. Es entfallen daher die Stützschichten 4 und/oder 11 (dieser Umstand ist auch aus der weiter oben angegebenen empirischen Formel für die Berechnung dies'er Schichtdicken ableitbar). In Fig. 3 ist im Querschnitt der Aufbau eines Rohrstücks mit einem Durchmesser von über 1.000 mm dargestellt; das Fehlen der Stützschichten geht aus der Abbildung hervor.

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Claims

Ansprüche

1. Herstellungsverfahren für zylindrische Hohlkörper mit einer Tragstruktur aus warmhärtendem verstärkten Harz unter Verwendung einer Form mit waagerechter Achse, die mit einer Geschwindigkeit in Umdrehung gehalten wird, welche eine die Erdbeschleunigung übersteigende Zentrifugalbeschleunigung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Phasen vorgesehen sind:

a) Gleichzeitiges, in axialer Richtung fortschreitendes Einleiten eines Harzes und eines Verstärkungs- und/ oder Füllstoffes in die erwähnte Form und Bildung mindestens einer ersten, zu der erwähnten Form koaxialen Wand, welche später die Außenwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers bildet;

b) fortschreitende Polymerisation dieses Harzes in der in Umdrehung befindlichen Form;

c) in axialer Richtung fortschreitendes Einleiten eines sich ausdehnenden und mit der erwähnten ersten Wand sich verbindenden Harzes in die erwähnte Form.und Bildung einer zweiten Schicht mit im wesentlichen konstanter Dicke;

d) das Herausnehmen von Umfangsnuten aus der erwähnten zweiten Schaumharzschicht, wobei diese Nuten im wesentlichen ebenso tief sind, wie die Dicke der erwähnten zweiten Schicht, so daß die innere Oberfläche der erwähnten ersten Wand freigelegt wird;

e) Ausbildung des Querschnitts der erwähnten Nuten im wesentlichen in Form eines gleichschenkeligen Trapezes, dessen größere Grundlinie in die innere* Oberfläche der erwähnten zweiten Schicht zu liegen kommt;

f) gleichmäßiges Ausfüllen der Nuten mit einem in an sich bekannter Weise zur Verbesserung seiner mechanischen Eigenschaften mit Zusatzstoffen versetzten war-mhärtenden Harz;

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g) in axialer Richtung fortschreitendes gleichzeitiges Einleiten eines Harzes und des Verstärkungs- und/ oder Füllstoffes in die erwähnte Form und Bildung mindestens einer, zweiten, zu der erwähnten Form koaxialen zylindrischen Wand, die mit der erwähnten zweiten Schicht und der\erwähnten ersten Wand über das mit Zusatzstoffen versetzte, die erwähnten Umfangsnuten ausfüllende Harzmaterial verbunden ist, wobei die erwähnte zweite Wand die innere Tragwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers darstellt, und_t nach fortschreitender Polymerisation in der rotierenden Form, das

h) Anhalten der Form und das Herausziehen des auf diese Weise hergestellten zylindrischen Hohlkörpers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Umfangsnuten gleichmäßig mit einem mit Zusatzstoffen versetzten warmhärtenden Harz und einem Verstärkungsmat'eria'l ausgefüllt werden, das aus geschnittenen Verstärkungsfasern, kontinuierlichen Verstärkungsfasern, vorbehandelten Metallfäden oder einer Kombination daraus bestehen.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gek-ennzeichnet, daß die erwähnte Nut in Form einer kontinuierlichen Schraubenlinie vorbestimmter und konstanter Steigung verläuft.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der erwähnten Schaummaterialschicht eine Vielzahl von ringförmigen, parallelen, in einem vorbestimmten und konstanten Abstand voneinander angeordneten Nuten herausgenommen werden.

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Nuten auf der Seite ihrer größeren Grundlinie eine sich erweiternde Anschlußzone aufweisen, die in die' innere. Oberfläche der erwähnten Schaumstoffschicht mündet.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte erste und die erwähnte zweite Wand,, die jeweils die Außen- bzw. Innenwand des felsigen/zylindrischen Hohlkörpers darstellen, jeweils nur aus einer Schicht aus warmhärtendem verstärkten Harz bestehen.

7. Verfahren nach den "Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte erste Wand, welche die Außenwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers darstellt, eine Schicht aus warmhärtendem verstärkten Kunstharz und eine Unterschicht oder eine Auflageoder Stützschicht'aus mit Inertstoffen versetztem Harz umfaßt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte erste und die erwähnte

'zweite Wand, welche die Außenwand bzw. die Innenwand des fertigen zylindrischen Hohlkörpers darstellen, jeweils eine Schicht aus warmhärtendem verstärkten Harz und eine Unterschicht oder Auflage- oder Stützschicht aus mit Inertstoffen versetztem Harz umfassen, wobei die erwähnte Unterschicht einen vorzugsweise geringeren Elastizitätsmodul aufweist als die erwähnte Schicht aus verstärktem Harz. . ··

9. Zylindrischer Hohlkörper mit Tragstruktur aus verstärktem warmhärtenden Harz, dadurch gekennzeichnet, daß sein Mantel von außen nach innen fortschreitend, aus einer äußeren Schicht aus verstärktem warmhärtenden Harz

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- aus einer Unterschicht oder Stützschicht für die erwähnte Innenschicht aus mit Inertstoffen versetztem Harz,

- einer Zwischenschicht aus Schaumharz,

- einer inneren Schicht aus warmhärtendem verstärkten Harz,

- einer Vielzahl von Rippen aus mit Zusatzstoffen versetztem warmhärtenden Harz, die sich in -Umfangsrichtung in der erwähnten Schicht aus Schaumharz erstrecken und die erwähnte Unterschicht mit der erwähnten inneren Schicht verbinden, besteht.

10. Zylindrischer Hohlkörper mit Tragstruktur aus verstärktem warmhärtenden Harz, dadurch gekennzeichnet, daß sein Mantel, von außen nach innen fortschreitend, aus

- einer äußeren Schicht aus warmhärtendem verstärkten Harz,

- einer ersten Unterschicht oder Stützschicht für die erwähnte äußere 'Schicht aus mit Inertstoffen versetztem Harz,

- einer Zwischenschicht aus Schaumharz,

- einer zweiten Unterschicht aus mit Inerts-toffen versetztem Harz,

- einer inneren Schicht aus verstärktem warmhärtenden Harz,

- einer Vielzahl von Rippen aus mit Zusatzstoffen versetztem warmhärtenden Harz, die sich in Umfangsrichtung der erwähnten Schnmharzschicht erstrecken und

.die erwähnte erste Unterschicht mit der erwähnten zweiten Unterschicht verbinden, besteht.

11. Zylindrischer Hohlkörper nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Umfangsrippen aus einer kontinuierlichen Rippe bestehen, die sich in der erwähnten Schicht aus Schaumharz in Form einer Schraubenlinie konstanter Steigung erstreckt, wobei der Querschnitt dieser Rippe im wesentlichen als gleichschenkeliges Trapez aus^tV-IcU\ ΊΜ dtfp&en größere Grundlinie dem Inneren des zylindrischen Hohlkörpers zugewandt ist.

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12. Zylindrischer Hohlkörper nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Umfangsrippen aus untereinander parallelen, in einem vorbestimmten und konstanten Abstand voneinander angeordneten Ringelementen aus mit Zusatzstoffen versetztem warmhärtenden Harz bestehenden, wobei der Querschnitt dieser Ringelemente im wesentlichen als gleichschenkeliges Trapez ausgebildet ist, dessen größere Grundlinie dem Inneren des erwähnten zylindrischen Hohlkörpers zugewandt ist.

13. Zylindrischer Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist. · ■

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