DE2350977A1

DE2350977A1 - Rohr, beispielsweise zum weiterleiten stroemender medien

Info

Publication number: DE2350977A1
Application number: DE19732350977
Authority: DE
Inventors: Takezo Takada
Original assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Current assignee: Takata Kogyo Co Ltd
Priority date: 1972-10-18
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DK143519C; NL7314150A; CA980700A; NL171034C; DK143519B; ZA737830B; AR199230A1; BR7308147D0; NL171034B; EG11149A; IL43418A0; NO140228C; FR2203704B1; IT997971B; JPS5426724B2; LU68626A1; GB1428150A; DE2350977B2; DE2350977C3; NO140228B

Description

TAKATA KOJYO CO., LTD. No. 10 Mori Building, 28 Sakuragawa-cho, Nishkubo, Shiba, Minato-ku_? TOKIO ₀ Japan

Rohr, beispielsweise sum Weiterleiten strömender Medien

Die Erfindung beschäftigt sich im allgemeinen mit Verbesserungen an Aufbau und Beschaffenheit von Rohren und beschreibt insbesondere eine Leitung aus einem verstärkten synthetischen organischen Polymer sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Rohre mit großem Durchmesser (Großrohre) und großer Festigkeit, beispielsweise für Abwasserkanäle, Hauptleitungen und dergleichen, zeigen zahlreiche Nachteile. Diese Rohre bestehen gewöhnlich aus Beton oder Steingut oder ähnlichen Materalien und sind demzufolge schwer, großvolumig, schwierig zu handhaben, zu transportieren und zu lagern und ergeben demzufolge relativ teuere Leitungen, deren Herstellung außerordentlich zeitraubend ist. Die Verwendung von synthetischen^ organischem Polymerharz ist im allgemeinen auf Röhren kleinen Durchmessers beschränkt, weil es relativ schwierig ist, Rohre aus PoIy-

HZ/gs

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merharz von großem Durchmesser, hinreichender Festigkeit und zufriedenstellener Gleichförmigkeit herzustellen. Durch das sogenannte Blasfilm-Verfahren wird gewöhnlich ein- Film gewonnen, wobei ein frisch extrudiertes Rohr aus thermoplatischem Harz während seines noch plastischen Zustandes auf das Zwei- oder Dreifache seines ursprünglichen Durchmessers aufgeblasen und das abgekühlte Rohr dann geschlitzt wird. Während dieses Verfahrens bei der Herstellung dünner Filme zufriedenstellend arbeitet, ist es für die Herstellung dickwandiger und hoch belastbarer Rohre ungeeignet, da das mit dem genannten Verfahren herstellbare Produkt nur geringe Festigkeit besitzt und nicht gleichförmig ist_? und hohe innere Spannungen enthält, die schwache. Stellen und Bruchstellen erzeugen»

Der Erfindung liegt daher dl: Aufgabe zugrunde, ein in seiner Struktur verbessertes lehr sowie ein Herstellungsverfahren für dieses zu schaffen- das einen großen Durchmesser, ausgezeichnete Festigkeit und guta Homogenität besitzt. Das erfindungsgemäße Rohr aus synthetischem, organischem Polymerharz kann radial expandiert werden und ergibt eine äußerst feste und gleichförmige Leitung. Dabei ist das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rohr faserverstärkt, besitzt großen Durchmesser, große Festigkeit und Homogenität sowohl im festen wie im flexiblen Zustand. Darüber hinaus ist das Rohr und sein Herstellungsverfahren relativ zuverlässig, preiswert, an vielfältige Anwendungsmöglichkeiten anpassbar, einfach und unkompliziert.

Im einzelnen schlägt die Erfindung ein Rohr vor, das aus einer Matrix aus einer synthetischen organischen Polymerharz-Verbindung, mit sich peripher erstreckenden synthetischen organischen Polymerfasern verstärkt, gebildet ist, wobei die Fasern eine hohe, nicht erholbare Dehnung besitzen und wobei die Matrix bei Zimmertemperatur oder bei oder über jedenfalls einer vorbestimmten erhöhten

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Temperatur eine hohe nicht erholbare Dehnung besitzt. Das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung für eine Leitung von großen» Durchmesser sieht vor, daß das oben erwähnte Rohr entweder bei Zimmertemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur expandiert wird, um eine periphere Dehnung der Matrix und der verstärkenden Fasern über ihre Erholbarkeitspunkte hinaus auf den gewünschten Durchmesser des Fertigproduktes oder der Leitung zu erreichen.

Die Rohrmatrix kann aus einem thermoplastischen Harz heraestellt sein, das seine thermoplastischen und' Weichheitseigenschaften nach dem Aufwärmen beibehält oder die Harzverbindung kann auch in der Wärme abbinden und die Leitunc kann nach ihrer Aufweitung solange auf höherer Temperatur aehalten werden, bis sich das Aushärten der Matrix oder jedenfalls ein relativ fester Zustand der Matrix eingestellt hat. Die Rohrmatrix wird vorzugsweise in Längsrichtung durch hochfeste, wenig dehnbare Fasern verstärkt, wobei die Harzmatrix der Leitung verstärkende Fasern^ vorzugsweise in Form eines tuch- oder stoffartigen Gewebes, das in die Matrix eingebettet oder von ihr imprägniert ist, mit sich peripher erstreckenden hochdehnbarenSchußfäden sowie stark belastbarenwenig dehnbarenKettfäden,aufweist. Der Schuß kann aus auf Nichtstreckung orientierten Fäden, beispielsweise aus Polyester, Nylon o,dgl. bestehen und die Kette kann aus einem auf Streckung orientierten hoch belastbaren synthetischen Faden geringer Dehnung pro Last oder Zugwert bestehen, beispielsweise aus Nylon oder Polyester oder. Glasfasern. Die Matrix kann aus einer geeigneten synthetischen organischen Polyroerharzverbindung von thermoplastischer Natur bestehen oder kann eine Substans enthalten, die das Aushärten der Matrix bei Erwärmen bewirkt. Beispielsweise kann die Matrix ein Polyvinylchlorid oder · Polyvinyliden-Chlorid oder ein oder mehrere Copolymere

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davon oder ein arderes Polymerharz mit einem geeigneten Plastizierer bekannter Zusammensetzung sein, der wahlweise von wärmeabbindenrier Natur sein kann.

Die aufgeweitete Leitung besitzt große Festigkeit und ausgezeichnete Homooenität und kann in großen Durchmessern hergestellt werden, besitzt außerordentliche Verschleißfestiqkeit und Wiederstandsfähigkext gegenüber chemisch agressiven Stoffen. Außerdem ist sie leicht und bequem herzustellen, zu transportieren, einzubauen und zu behandeln, und besitzt darüber hinaus viele andere erwünscht' Eigenschaften.

Inder beigefügten Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführunr:;-· form einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgerüsteten Röhre im Querschnitt dargestellt, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann.

Inder Zeichnung bezeichnet A eine langgestreckte Leitung oder ein Rohr von kreisförmigem Querschnitt, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Das Rohr A weist eine zylindrische Wandung oder Matrix 3 auf, die aus einer synthetischen, organischen Polymerharzverbindung von oben erwähnter Eigenschaft hergestellt ist und die weich und flexibel bei Zimmertemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur ist und beispielsweise aus Polyvinylchlorid mit Zusätzen und Komponenten bekannter Verbindung bestehen kann.

Die folgende Tabelle enthält drei Beispiele an Verbindungen auf Polyvinylchloridharz-Basis, die mit Vorteil erfindungsgemäß verwendet werden können, wobei die verschiedenen Verbindungen an sich dem Fachmann bekannt sind.

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— ο—

0	10	20
5	5	5
O	0,1	• 0_?4
2	2	2

Gewichtsteile

A B C-

Harz 100 100 100

Therraoplastxscher

Plastizierer 30 20 10

Warmeabbxndender . Plastizierer

Stabilisierer

Auslöser für das Aushärten

Pigment

In der Wandmatrix ist ein verstärkendes Gewebe eingebettet, das sich- peripher erstreckende synthetisch© Schußfäden 2 aufweistj die.eine hohe nicht erholbare Dehnung "besitzen, und das sich in Längsrichtung cars treckende ₈ hochbelastbare," wenig dehnbare Kettfäden i ams synthetischen Fasern oder Glasfasern urafaßto Di© Schußfadsn und die Kettfäden können verwebt sein od@r si@ könaesü such lediglich in Nachbarschaft übereinander liegen^ indem- si® miteinander nur vermöge der Matrix oder in anderer Meise verbunden sind. Beispielsweise können die Schußfäden 2 aus nicht gestreckten oder nichtorientierten Fasern von Nylon, Polyester o.dgl« bestehen, während die Kettfaden 1 aus auf Streckung orientierten Nylon oder Polyesterfasern oder Glasfasern bestehen können. Somit kann der Schußfaden 2 anfänglich unter niedriger Belastung sehr stark gestreckt werden und erholt sich nur sehr wenig von seiner Dehnung nach Wegnahme der Belastung« Weiterhin erhöht eine derartige Dehnung die. Festigkeit des gedehnten Gewebes aufgrund seiner Streckorientierung. Das jungfräuliche durch Fasergewebe verstärkte Rohr A wird auf geeignete und bekannte Meise geformtο

Bei der Herstellung der Großrohrleitung wird das Mohr A radial aufgeweitet^ beispielsweise durch Aufblasen mit 'einem Gas, und zwar entweder in der Wärme, um die Temperatur

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des Rohres anzuheben, oder bei Zimmertemperatutür, was von der speziellen Harzkomposition der Matrix abhängt^ und zwar mit solcher Geschwindigkeit, daß die gleichförmige periphere nicht erholbare Dehnung der Matrixwandung 3 erreicht wird, bis schließlich eine Leitung von gewünschtem Durchmesser erhalten wird, wobei die periphere Dehnung 200 % betragen kann. Beispielsweise kann das Rohr A unter der Einwirkung eines inneren Gas—oder Luftdruckes von etwa 2 kg/cm¹¹ aufgeweitet und in dem aufgeweiteten Zustand unter einem geringeren Druck von beispielsweise 0,2 fcg/cra" solange gehalten werden, bis sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Wenn die Matrixharzverbindung latente, wärmeaushärtende Eigenschaften besitzt, oder wärmeaushärtende Komponenten enthält, wird die aufgeweitete Leitung auf einethinreichend hohen Temperatur eins genügend lange Zeit gehalten^ se daß das Kctrixfcsrs abbinden uni sus» lesori_f beispielsweise dvren Zersetzen oder Ksdl-

ctes Auslosers filz das Härten oder des Bsschle-jnider eine katalytisch® Wirkung für das Abbinden bsber. gell* Außerdem bewirkt das Aufwärmen der Leitun g ζ^ε:\ά das Wärmeabbinden der Schußfäden 2.

Das Aufweiten des Rohres und die periphere Ausdehnung seiner Wand in der oben beschriebenen Weise ist in vielfältiger Hinsicht vorteilhaft. Die Dehnung der synthetischen Schußfäden 2 mit der entsprechenden peripheren Dehnung der Rohrwandung bewirkt die Streck-Orientierung der Garnfäden und verstärkt daher deren Zugfestigkeit und stellt darüber hinaus die homogene Dehnung der Wandmatrix 3 sicher, so daß das Fertigprodukt in seinen Abmessungen und sonstigen Eigenschaften gleichförmig ohne innere Spannungen oder Schwächestellen ist«, Weiter ist das Matrixharz 3 peripher orientiert, so deß seine periphere Zugfestigkeit verstärkt ist« Man hat gefunden, daß eine Zunahme- der peripheren Zugfestigkeit der Leituncswandung vor 105» und mehr durch das oben erläuterte^ er-

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findungsgemäße Verfahren erzielt wird.

Die Parameter des erfindungsqemäßen Verfahrens können im weiten Umfang abqeändert werden, und zwar je nach dem verwendeten Matrixharz, seiner Zusammensetzung und seiner Eigenschaften. So kann die periphere Dehnung der Rohrwandung bis herab zu 10 % oder weniger und bis zu 200% oder mehr betragen, und der Gasdruck, der zur Rohraufweitung verwendet wird, liegt vorteilhafterweise zwi sehen 0,1 und 5,0 kg/cm^. Der Durchmesser des fertigen Rohres kann 200 Zoll (etwa 5 mm) bei einer Stärke von 0,03 Zoll (etwa 0,762 mm) und mehr betragen. Weiter können eine oder mehrere verstärkende Kettlagen 1 und Schußlagen 2 in koaxialer, spiraliqer oder Mehrschicht-Anordnung vorgesehen sein. Die fertige Leitung ist relativ weich, wenn kein abbindendes Matrixharz verwendet wird, oder kann relativ fest sein, wenn das Matrixharz eine abbindende oder wärmeabbindende Verbindung ist und die aufgeweitete Röhre etwa durch fortgesetzten Aufwärmen behandelt wird, um das Abbinden und Härten zu erreichen.

An der vorstehend beschriebenen Erfindung sind dem Fachmann mancherlei Veränderungen" geläufig, ohne daß dadurch von dem Erfindungsgedanken abgewichen wird. Beispielsweise können beschädigte oder zerrissene Rohre dadurch repariert werden, daß das Rohr A eingefügt, aufgewärmt und unter Luftdruck expandiert wird, damit die Leitung in Ausrichtung auf die unbeschädigten Teile gebracht wird, wobei dann das Rohr A in seinem expandierten Zustand abgekühlt wird.

Insgesamt wurde ein faserverstärktes, synthetisches Polymerharzrohr beschrieben, das durch Herstellen eines Rohres aus einer synthetischen, organischen Polymerharzmatrix gebildet wird_? das unter Spannung nicht erholbar dehnbar .' ist und in welchem ein verstärkendes Gei-jebe aus synthetisches Faser eingebettet ist, wobei das Gewebe eine sich in Längs-r

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richtung erstreckende wenig dehnbare Kette und einen sich in peripherer Richtung erstreckenden Schuß mit hoher nicht erholbarer Dehnung aufweist. Das Rohr wird von innen her unter Mediumdruck gesetzt, so daß die Matrix und der Schuß in peripherer Richtung gedehnt werden, und zwar entweder bei Zimmertemperatur oder bei erhöhten Temperaturen, wobei das Harz eine wärmeabbindende Komponente enthalten kann und das Rohr nach der Dehnung und Aufweitunq erwärmt wird, um das Abbinden und Härten zu erreichen.

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Claims

Ansprüche

l.)Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wandung A) aus einer Matrix aus einem synthetischen, organischen Polymerharz gebildet ist, das oberhalb einer vorbestimmten Temperatur eine nicht erholbare Dehnung besitzt und in welchem sich in peripherer Richtung erstreckende synthetische Fasern (2) mit hoher nicht erholbarer Dehnung eingebettet sind·
2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Matrix sich longitudinal erstreckende Kettfaden (1) von hoher Belastbarkeit und geringer Dehnung eingebettet sind, und daß die sich peripher erstreckenden Fasern von Schußfäden gebildet sind.
3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz bei einer vorbestimmten erhöhten Temperatur in einen härteren Zustand überführbar ist·
4. Rohr nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz nach dem Aufheizen einen weichen Zustand behält·
5. Verfahren zur Herstellung eines "faserveratärlcten PoIymerharz-Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr von kleinerem Durchmesser aus einer Matrix aus einer dehnbaren synthetischen organischen Polymerharz-Verbindung geformt wird, welche sich peripher erstreckende synthetische organische Polymerfasern mit hoher nicht erholbarer beh-

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nung eingebettet enthält; und daß das Rohr aufgeweitet wird, wobei die Matrix und die sich peripher erstreckenden -verstärkenden Fasern peripher nicht erholbar gedehnt werden·
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern ein Gewebe bilden, das sich peripher erstreckende Schußfäden enthält, die aus synthetischen organischen Polymerfäden gebildet sind, welche eine große nicht erholbare Dehnung besitzen.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuß aus nicht auf Streckung orientierten Fasern gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe sich in Längsrichtung erstreckende Ketten von niedriger Dehnung enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr vor der vollen Aufweitung aufgeheizt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzverbindung in einen relativ harten Zustand beim Erwärmen auf eine vorbestimmte Temperatur abbindbar ist; und daß das aufgeweitete Rohr mindestens auf die vorbestimmte Temperatur über eine Zeitspanne hin aufgewärmt wird, während der das Abbinden des Harzes in den harten Zustand eintritt.

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