DE2351119A1

DE2351119A1 - Verfahren zur herstellung von rohrmuffen

Info

Publication number: DE2351119A1
Application number: DE19732351119
Authority: DE
Inventors: Maurice Kaye Dallas; William Lewis Pangborn
Original assignee: United States Concrete Pipe Co
Current assignee: United States Concrete Pipe Co
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1974-04-18
Also published as: FR2203311A5; GB1435828A; JPS4995218A; IT995839B; AU459486B2; CA1017236A; AU6131173A

Description

Verfahren zur Herstellung von Rohrmuffen ' Priorität: 12. Oktober 1972, USA, Nr. 296 928)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohrmuffen an einem Tonrohr oder dergleichen.

In der Tonrohrindustrie bestanden bisher zahlreiche Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Herstellung und nachfolgenden Behandlung der Muffe oder des Glockenendes von Rohren. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es wünschenswert, die Muffe wegzulassen und ein muffenloses oder mit einem glatten Ende versehenes Rohr herzustellen und es nachher mit einer Ersatzmuffe aus unterschiedlichem Material an dem fertigen Rohr zu versehen, um so die notwendige Eingriffsfläche zur Verbindung eines Rohrs mit dem anderen zu schaffen..

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Ersatzrauffe da-, durch hergestellt, daß Fäden schraubenförmig auf einen Kern, .beispielsweise einen Dorn gewickelt werden, der eine abnehmbare Hülse aufweist, die in ein Ende des Rohrs eingesetzt wird. Die Fäden werden sowohl auf den Dorn als auch auf die Außenfläche des Rohrs angrenzend an das Ende des Rohrs aufgewickelt,

409816/0-943

an dem die Muffe ausgebildet werden soll. Das schraubenförmige Aufwickeln von Fäden ist bekannt und wird beispielsweise bei der Herstellung von Rohren, Behältern und anderen zylindrischen Formen ange%?andt.

Der oder die Fäden, die zum schraubenförmigen Wickeln der Muffen verwendet werden, müssen vorzugsweise zunächst durch ein einen Katalysator enthaltendes Harzbad geführt werden, so daß sich ein Harzüberzug auf ihnen bildet, bevor sie schraubenförmig aufgewickelt werden. Danach wird die Muffe durch das Harz zumindest teilweise ausgehärtet. Die Aushärtung erfolgt beispielsweise unter Erhitzung derart, daß eine am Rohr anhaftende permanente Form entsteht.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Hülse im Rohr belassen werden, das die Fäden während der Aushärung trägt, \?ährend ein permanenter Kerndorn nach dem Aufwickeln entfernt wird. Zur Verbesserung der Haftung der Wicklung auf dem Rohr wird auf dessen Ende vorzugsweise eine Klebstoff grundierung aufgebracht. Auf die Oberfläche der Hülse, auf die die Fäden direkt aufgewickelt werden, kann zur Erleichterung der Entfernung derselben nach dem Aushärten ein Trennmittel, beispielsweise Silikon oder Fett aufgebracht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die auch zum Aufwickeln anderer Produkte angewendet werden kann, v/erden zwei Fädengruppen gleichzeitig auf den losen Hülsendorn oder andere Kerne aufgewickelt, und zwar jeweils eine über der anderen. Jeder Faserstrang wird zunächst mit einer Hälfte des einen Katalyten enthaltenden Harzes beschichtet, so daß, wenn die beiden Fäden oder Stränge aufeinandergewiekelt werden, die beiden flüssigen Harzkomponenten ineinander fließen und sich so stark miteinander vermischen, daß eine Reaktion und Aus- . härtung des Materials erfolgt. Hierdurch v/erden Härtungsöfen

409816/0943

•wenigstens zum Teil überflüssig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die zum Teil aufgeschnittene schematische Ansicht einer erfindungsgemäß auf einem Rohrende angebrachten Muffe;

Fig« 2 die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem eine lose Hülse auf einem permanenten Kern verwendet wird, der während . ■ der Aushärung an Ort und Stelle gehalten wirdj

Fig.,; 3 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem innerhalb der Muffe während des Aufwickeins der Fäden eine Zapfenverbindung angewendet wird; und

Fig. h ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei unterschiedliche Fäden aufeinandergewiekelt werden, die je durch ein Harzbad geführt und mit dem Harz beschichtet werden, so daß die beiden Harze chemisch miteinander reagieren und die Muffe aushärtet, wenn die Fäden aufeinandergewickelt werden.

Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf einem herkömmlichen Rohr 22 eine aus Fäden gewiekelte Muffe 20 gebildet wird. Das Rohr 22 kann aus einem beliebigen herkömmlichen Material bestehen, beispielsweise: Ton, -Beton, Gußeisen, Kunststoff, Asbest oder dergleichen. Die Muffe 20 wird auf einem Ende des fertigen, glatte Enden aufweisenden Rohrs ausgebildet, angrenzend an dieses Ende des Rohrs an der Außenfläche desselben befestigt und über das Rohrende hinaus verlängert, so daß sich eine Muffe ergibt, die die Zapfenverbindung eines anderen Rohrs aufnimmt, die gleichfalls durch Aufwickeln von Fäden auf das andere Ende des Rohrs gebildet werden kann.

409816/0-9 4

Das schrauben- oder spiralförmig unter einem Winkel erfolgende Aufwickeln von Fäden ist bekannt und wird bei der Herstellung von Rohren und anderen zylindrischen Formen angewandt. Eine derzeit lieferbare (z.B. von der Firma McClqan Anderson -Inc.) Vorrichtung enthält eine drehbankähnliche Maschine, bei der. ein Rohr mit glatten Enden zwischen zwei Spannfuttern befestigt wird. Das eine Spannfutter kann einen Formdorn enthalten. Fäden, beispielsweise aus Glasfasern, werden von mehreren Spulen zugeführt, in Stranggruppen zusammengefaßt, durch ein Harzbad geführt und darauf zur Formung des Produkts verwendet. Das Rohr oder dergleichen wird während der Herstellung gedreht, während die schrauben!:ö'rmige Winkelbewegung mittels eines programmierten Getriebeschlittens erteilt wird. Ein Rohrabschnitt kann aufgebaut werden, indem der Schlitten über die vorherbestimmte seitliche Länge des Produkts hin und her bewegt wird;

Fig. 1 zeigt schematisch die Anwendung dieser Formvorrichtung bei der Herstellung einer Muffe auf dem glatten Ende eines Rohrs. Mehrere Fäden 30 laufen durch ein herkömmliches Harzbad 34. Sie werden mittels eines Ringes 32 zusammengefaßt. Der so gebildete Strang wird schraubenförmig auf einen Wickeldorn 36 aufgewickelt, der zuvor in das Rohr eingesetzt wurde. Während des Aufwickeins wird der Dorn über ein Kopffutter 38 angetrieben. Innerhalb des Rohrs ist ein inneres dehnbares Futter 40 vorgesehen, mit dem der Dorn am Rohr 22 festgespannt wird. Die Fäden werden entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vorzugsweise aufgebaut, indem die Länge der zu formenden Muffe einige Male durchfahren wird, wobei die

Fäden aufeinandergelegt werden.

Mit Hilfe des Harzbades werden die Fäden mit Harz überzogen, das zur gegebenen Zeit reagiert, so daß das Material aushärtet. Als Harz kann Isophthalsäure-Polyesterharz in mono-

409816/09 43

merem Styrol verwendet werden«. Derartige Harze haben einstellbare Eigenschaften. Insbesondere sind Viskosität, Durchfeuchtungsfähigkeit von Gespinsten, Rißbeständigkeit, Gelier- und Aushärtzeiten praktisch frei wählbar. Das Harz enthält chemische Härter, die auf der Basis von Peroxid-Katalysatoren und Kobalt-Beschleunigern aufgebaut sein können. Die Aushärtung kann zusätzlich άμΓοΙι Aufheizung der Muffe beschleunigt werden.

Gläsfasern sind für den Zweck der Erfindung besonders zufriedenstellend „ es können jedoch auch andere künstliche Fäden oder Fasern, z.B. aus Polyester, verwendet werden. Da keine besonders hohe Zugfestigkeit erforderlich ist, können für viele Anwendungszwecke weniger feste Polyesterfäden oder -garne zufriedenstellender sein. Es ist auch möglich, verschiedene Arten von Fäden zu kombinieren, die gemischt und zusammen aufgewickelt werden können. Hierdurch können die vorteilhaften Eigenschaften sämtlicher verwendeter Fadenarten ausgenutzt werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Dorn, auf den die Fäden zur Ausbildung der Muffe gewickelt werden, vorzugsweise aus einem permanenten Kern 40 (Fig. 2), über den in losem Sitz eine Hülse 42 gesetzt ist. Während des Aufwickeins hält der permanente Kern 40 die Hülse 42. Sr kann danach entfernt werden, während die Hülse während der nachfolgenden Aushärtung an ihrem Platz belassen wird."

Die Gelier» und Aushärtzeit des einen Katalysator und einen Beschleuniger enthaltenden Harzes, mit dem die Fäden überzogen sindj wird vorzugsweise durch Anwendung von Wärme nach dem Aufwickeln gesteuerte Dabei ist die Reaktionszeit umso kürzer, je höher die angewandte Temperatur ist. Bei etwa; 65 bis etwa 51⁰C (150 - 125°F) liegt die Gelierzeit

4 0 9 8 16/ 0-9 43

zwischen 5 und 10 Minuteri mit einer nachfolgenden Aushärtung von 5 Minuten. Dies.reicht aus, um den Dorn abziehen zu können. Zweckmäßigerweise werden Dorn und Rohrende vorgeheizt, wodurch die erforderliche Aushärtzeit weiter verringert werden kann. Zur Vorheizung des Rohrs und des Doms oder zur Aushärtung können Infrarot-Strahlungswärme, erwärmte und zwangsweise umgewälzte Luft und dergleichen verwendet werden.

Gegebenenfalls wird ein Trennmittel wie Silikon oder Fett auf die Oberfläche der Hülse 42oder des Dorns 46 (Fig. 1) aufgetragen, so daß die geformte Muffe leicht vom Dorn oder der Hülse getrennt werden kann. Alternativ können die Dornoder Hülsenoberfläche, auf die die Fäden gewickelt werden, permanent mit Teflon oder einem nicht anhaftenden Material überzogen sein, beispielsweise Polyäthylen. Hierdurch wird das Trennmittel überflüssig.

Ferner ist es zweckmäßig eine Klebst off grundierung auf das Rohr, auf das die Fäden aufgewickelt werden sollen, aufzutragen. Hierdurch wird die Haftung und Verbindung der Wicklung mit dem Rohr während der Aushärtung erleichtert. Besonders vorteilhaft ist ein Klebemittel, das zur Rohroberfläche und zum Polyesterharz affin ist «,Dieses Material ist normalerweise eine Flüssigkeit, die durch Bürsten, Rollen, Sprühen und dergleichen vor dem Aufwickeln aufgetragen werden kann.

Es kann ferner wünschenswert sein, eine Fadenwicklung auf dem gegenüberliegenden Zapfenende eines Rohrs aufzubringen, das in die in den Fig» 1 und 2 gezeigte Muffe paßt. Fig. 3 zeigt ein Rohr 50 mit einem Zapfen 52, der aus Fäden gewickelt und gehärtet ist. Der Zapfen 52 wird in die Muffe eines zweiten Rohrs 54 eingeführt. Der Außendurchmesser des Zapfens 52 auf dem Rohr 50 ist im allgemeinen geringer als der Innendurchmesser der Muffe 56. Der Zwischenraum zwischen

98 16/0-9 4 3

Zapfen und Muffe dient zur Aufnahme einer Dichtung, die beim Einsetzen des Zapfens 52 in die Muffe 56 eingebracht wird. Die Dichtung kann aus einem Material wie Kautschuk oder dergleichen bestehen, das ausreichend kompressibel ist und hydrostatischen oder pneumatischen Drücken von bis zu etwa 2,1 kg/cm² (30 psi) widersteht.

Eine Möglichkeit zur Durchführung der oben genannten Schritte besteht darin, daß das Rohr in horizontaler Stellung gehalten und durch eine Anzahl von Arbeitsvorgängen geführt wird. Zunächst wird die Klebstoffgrundierung auf einem Ende aufgebracht und das Ende vorzugsweise zusammen mit dem Dorn aufgeheizt. Darauf werden zur Ausbildung der Muffe die Fäden wenigstens auf ein Ende des Rohrs aufgewickelt, möglicherweise auch auf beide Enden des gleichen Rohrs, wobei Zapfen und Muffe.gleichzeitig hergestellt werden. Darauf wird die Muffe und/oder der Zapfen durch Wärmeeinwirkung in einem herkömmlichen Ofen gehärtet. Der Dorn oder die Hülse wird darauf entfernt und es erfolgt gegebenenfalls eine notwendige Endbearbeitung wie Entgratung oder dergleichen.

Während des Aufwickeins kann das Rohr gerollt oder mittels hydraulischer Zylinder in Stellung gebracht werden, die von beiden Enden ins Innere vorgeschoben werden. Auch können zur Halterung und zum Antrieb des Rohrs während des Aufwickeins Zentrierfutter verwendet werden. Am Ende des Auf- Wickelvorganges werden die Futter gelöst oder rückgezogen und das Rohr entfernt, wobei ein neues Rohr in Stellung gebracht wird. .

Fig. 4 zeigt ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Einkomponentenharze, deren Anwendung anhand Fig. 1 erläutert wurde, haben eine verhältnismäßig kurze Topfzeit von 1 bis 4 Stunden, da der Peroxid-Katalysator und Kobalt-Beschleuniger im gleichen Harzbad vorhanden sind. Ferner be-

4098 16/0-9

nötigen Einkomponentenha-rze zur Steuerung der Gelier- und Aushärtzeiten Wärme, wozu aufwendige Härteöfen erforderlich sind. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erübrigt sich diese aufwendige Aushärtung durch Benutzung eines Zweikomponentenharzes. Zwei getrennte Stranggruppen werden in der oben beschriebenen Weise erzeugt und je durch ein getrenntes Harzbad geführt, so daß jeder Strang mit dem darin befindlichen Harz überzogen wird. Die beiden Stränge werden dann gemäß Fig. 4 übereinander gewickelt und zusammen in der Richtung eines einzigen.FührungsSchlittens hin und her bewegt, so daß die Muffe schraubenförmig gewickelt wird. Während die Stränge gemäß Fig. 4 zur Ausbildung einer Muffe 62 auf ein Rohr 60 gewickelt werden, fließen durch den innigen Kontakt und die Wickelspannung der Fäden die beiden flüssigen Harzkomponenten ineinander und vermischen sich ausreichend, damit eine chemische Reaktion eintreten kann.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, in einem Bad einen MEK-Peroxid-Katalysator und im anderen Bad den Kobalt-Beschleuniger und einen Dimethylanilin-Beschleuniger vorzusehen. Jede Harzkomponente in dem Bad hat eine Topfzeit von etwa 48 Stunden gegenüber 1 bis 4 Stunden bei Einkomponentenharzen. Die Verwendung des DMA-Beschleunigers zur Steuerung der Gelier- und Aushärtzeit bedeutet, daß das Harz ohne aufwendige Erhitzung von selbst aushärtet. Das Zweikomponentenharz ist also wesentlich einfacher zu verarbeiten, so" daß die Herstellung gegenüber der Verwendung von Einkomponentenharz wesentlich vereinfacht wird. Diese Anordnung kann außer zur Herstellung von Muffen auf Rohrenden auch zur Herstellung anderer aus Fäden gewickelter Produkte angewandt werden.

Patentansprüche

403816/0-9

Claims

PATENT A NSP R Ü C H E

1.- Verfahren zur Herstellung von Muffen auf einem Ende eines Rohrs, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kern auf dem Ende angeordnet und wenigstens ein einzelner Faden aus einem von dem des Rohrs unterschiedlichen Material auf das Rohrende aufgewickelt wird, wobei der Kern zur Ausbildung einer Muffe von dem Rohrende nach außen ragt, und daß der Kern entfernt wird.

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf das Rohrende vor dem Aufwickeln zur Verbesserung der Haftung der geformten Muffe auf dem Ende eine Klebstoffgrundierung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet s daß der Faden vor dem Aufwickeln durch ein Harzbad geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge k e η η zeichnet , daß die Muffe nach dem Wickeln gehärtet wird.

α Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Muffe nach dem· Wickeln zur Aushärtung erhitzt wird. .

4038 16/0-94 3

6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß das Rohrende und der Kern vor dem Aufwickeln zusätzlich erhitzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Aufwickeln das Rohr gedreht und die Fäden auf das eine Ende des Rohrs und den Kern schraubenförmig aufgewickelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster Faden durch ein erstes Harzbad geführt wird, so daß der erste Faden mit dem ersten Harz überzogen wird, daß ein zweiter Faden durch e±n zweites, unterschiedliches Harz gezogen wird, so dai3 der zweite Faden mit dem zweiten Harz überzogen wird, und daß der erste und zweite Faden schraubenförmig und übereinanderliegend auf den Kern und das Rohrende gewickelt werden, so daß die Harzüberzüge des ersten und zweiten Fadens miteinander reagieren und die Muffe wenigstens teilweise aushärtet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Harz einen Kobaltoktuat-Besehleuniger und einen Dimethylanilin-Beschleuniger und das zweite Harz einen Peroxid-Katalysator enthält.

409816/0-9 43

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Faden mit einem aushärtenden

• Harz überzogen wird, "bevor er aufgewickelt und ausgehärtet wird, so daß er in eine permanente Form erstarrt und am Rohr anhaftet.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Glasfasern von Spulen zugeführt, in Stranggruppen zusammengefaßt und zur Bildung des Fadens durch ein Harzbad geführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kerndorn mit einer lose aufgesetzten Hülse auf das Rohrende aufgesetzt wird, wobei die Hülse wenigstens in das Rohr ragt, und daß die gewickelten Fäden gehärtet und der Kerndorn nach dem Wickeln und die Hülse nach dem Aushärten entfernt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Oberfläche der Hülse mit einem Formtrennmittel überzogen wird.

409816./09Λ3