DE2403213A1

DE2403213A1 - METHOD OF MANUFACTURING PIPES OF DIFFERENT SECTIONS AND SIMILAR PRODUCTS FROM REINFORCED RESIN

Info

Publication number: DE2403213A1
Application number: DE19742403213
Authority: DE
Inventors: Gian Pietro Borgnolo
Original assignee: RESTEEL Srl
Current assignee: RESTEEL Srl
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1974-08-08
Also published as: GB1455277A; FR2216092A1; JPS5052178A; IT984849B; AU6857974A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. INO. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. IN O. W. EITLE DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

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Resteel S.r.l., Udine / ItalienResteel S.r.l., Udine / Italy

Verfahren zum Herstellen von Rohren mit unterschiedlichem Querschnitt und ähnlichen Erzeugnissen aus verstärktem HarzProcess for the manufacture of pipes with different cross-sections and similar products from reinforced resin

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine diesbezügliche Vorrichtung zum Herstellen von Rohren mit unterschiedlichem Querschnitt und ähnlichen Erzeugnissen aus verstärktem Harz, beispielsweise glasfaserverstärktem Polyesterharz.The invention relates to a method and a related device for producing pipes with different Cross-section and similar products made of reinforced resin, for example glass fiber reinforced polyester resin.

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Es sind Vorrichtungen bekannt, die zur Herstellung von Rohren aus einem Verbundwerkstoff, wie beispielsweise glasfaserverstärktem Harz, geeignet sind. Derartige Vorrichtungen basieren grundsätzlich auf dem herkömmlichen Prinzip, die Glasfasern oder das Glasgewebe auf einen Dorn aufzuwickeln, wobei das Verstärkungsmaterial während des Aufwickeins mit einem polymerisierbaren Harz getränkt wird. Dieses Verfahren ist unter dem Begriff "filament-winding" bekannt. Ein anderes Verfahren beruht auf der herkömmlichen Zentrifugalmethode, bei dem ein polymerisationsfähiges Harz zusammen mit geschnittenen Glasfasern ins Innere eines sich drehenden Dornes eingespritzt wird, wobei sich das Material aufgrund der Drehung des Dornes gleichmäßig verteilt.Devices are known which are used for the production of pipes made of a composite material such as glass fiber reinforced Resin, are suitable. Such devices are basically based on the conventional principle, the glass fibers or Winding the glass fabric on a mandrel, the reinforcing material during the winding with a polymerizable Resin is soaked. This process is known by the term "filament winding". Another method is based on the conventional centrifugal method, in which a polymerizable resin together with cut glass fibers inside a rotating mandrel, the material being evenly distributed due to the rotation of the mandrel.

Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß die zur Herstellung benötigte Zeit relativ lang ist, was insbesondere dann der Fall ist, wenn es sich um Rohre mit sehr kleinem Durchmesser handelt. Hierbei ist ferner zu berücksichtigen, daß mit dem Zentrifugalverfahren keine Rohre mit geringem Durchmesser hergestellt werden können. Darüber hinaus haftet den bekannten Verfahren der Nachteil an, daß Rohre mit sowohl glatter Außen- als auch Innenoberfläche und mit konstanter Wanddicke nicht zu fertigen sind.Both processes have in common that the time required for production is relatively long, which is particularly the case when the pipes are very small in diameter. It should also be taken into account that with the centrifugal method no small diameter pipes can be made. In addition, the known processes have the disadvantage that that pipes with both smooth outer and inner surfaces and with constant wall thickness cannot be manufactured.

Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Gattung geschaffen werden, das die besagten Nachteile vermeidet und mit dem die Stellung, die Abmessung, die Qualität und die Menge des Verstärkungsmaterials, wobei es sich um Glasfasern, Kohlenstoffgewebe, Sisal und dergleichen handeln kann, beliebig variiert werden können.In contrast, the invention is intended to create a method of the type mentioned at the beginning which has the said disadvantages avoids and with which the position, size, quality and quantity of the reinforcing material, which is glass fibers, Can trade carbon fabric, sisal and the like, can be varied as required.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Verstärkungsmaterial entweder trocken oder mit Harz getränkt um einen Kern oder Dorn gewickelt, die so vorbereitete Anordnung zwischen einer Matrize und einer Patrize dergestalt eingelegt wird, daß beim Schließen der beiden Formhälften die gewünschte äußereAccording to the invention this is achieved in that the reinforcing material either dry or impregnated with resin around a core or mandrel wound, the so prepared arrangement is inserted between a die and a male mold in such a way that when closing the two mold halves, the desired outer

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Gestalt vorliegt, und daß das Verstärkungsmaterial unter vollständiger Durchtränkung mit dem polymerisationsfähigen Harz wenigstens so weit verpreßt wird, daß sich eine Gelsohicht bildet, worauf der Kern oder der Dorn herausgezogen und das fertige Produkt erhalten wird. Die Vorrichtung zur Durchführung des erwähnten Verfahrens zeichnet sich aus durch eine Vertikalpresse mit einer Matrize und einer Patrize, die im geschlossenen Zustand eine der Außengestalt des Erzeugnisses entsprechende Schale bilden, eine Einrichtung mit einem Kopf- und Gegenstück zum Tragen des Dornes oder des Kerns, die mit Mitteln zum Anordnen des Verstärkungsmaterials auf den Dorn versehen ist, und durch eine Einrichtung zum Einsetzen des Dornes zwischen der Matrize und der Patrize, wobei das Pressen, öffnen der Formteile und das Herausnehmen von Dorn und Erzeugnis je nach Bedürfnis mehr oder weniger automatisch durchführbar sind.Shape is present, and that the reinforcement material under complete Impregnation with the polymerizable resin is pressed at least so far that a gelcoat is formed, whereupon the core or mandrel is withdrawn and the finished product is obtained. The device for performing the mentioned The process is characterized by a vertical press with a die and a male die, which are in the closed state form a shell corresponding to the external shape of the product, a device with a head and counterpart for carrying of the mandrel or the core, which is provided with means for placing the reinforcing material on the mandrel, and by a Device for inserting the mandrel between the female mold and the male mold, whereby the pressing, opening of the mold parts and the Removal of the mandrel and product can be carried out more or less automatically depending on the needs.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit im wesentlichen alle Nachteile der herkömmlichen Vorgehensweise beseitigt, wobei .es außerdem möglich ist, Erzeugnisse mit einem äußerst großen Anwendungsbereich herzustellen, da das Verfahren außerordentlich flexibel ist. Des weiteren können Erzeugnisse gefertigt werden mit verschiedenen physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften. Die Art des Verstarkungsmaterials, des Harzes und der Zuschlagstoffe, wie auch die Menge der verschiedenen Komponenten können beliebig verändert werden. Dies war in einem solchen Umfang mit den herkömmlichen Verfahren nicht möglich.The method according to the invention thus essentially eliminates all of the disadvantages of the conventional procedure, with It is also possible to manufacture products with an extremely wide range of applications, since the process is extraordinary is flexible. Furthermore, products can be manufactured with different physical, chemical and mechanical Properties. The type of reinforcement material, resin and aggregate, as well as the amount of different Components can be changed as required. This was not possible to such an extent with the conventional methods.

Weiter ist die innere, wie auch äußere Oberfläche des Erzeugnisses besonders glatt und eine konstante Wanddicke gegeben. Die Gesamtkosten für die Herstellung werden im Vergleich mit den Kosten für die bekannten Verfahren entscheidend gesenkt, wobei diesbezüglich zu vermerken ist, daß gleichzeitig die Arbeitsgänge auf mehreren Dornen mit einer Maschine vorgenommen werden können.Next is the inner as well as the outer surface of the product particularly smooth and given a constant wall thickness. The total cost of manufacture is compared to the Costs for the known method significantly reduced, it should be noted in this regard that the operations at the same time can be done on several mandrels with one machine.

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Die erfindungsgemäß hergestellten Rohre weisen eine außerordentlich feine Oberfläche, eine qualitative und dimensionsgemäße Gleichmäßigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften auf. Dies bedeutet eine wirtschaftlichere Installation, da wegen der konstanten Abmessung und Qualität es möglich ist, Verbindungsstandards herkömmlicher Art zu erzielen, wie sie bereits bei anderen Rohren, beispielsweise Rohrleitungen aus Gußeisen, Stahlbeton, PVC und dergleichen, gegeben sind. Es liegt auf der Hand, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentlich größere Vielfalt von Formgebungen möglich ist, ohne daß das Verfahren oder die Qualität der hergestellten Erzeugnisse hierdurch in Frage gestellt wird.The pipes produced according to the invention have an extraordinary fine surface, qualitative and dimensional uniformity and improved mechanical properties. This means a more economical installation, since because of the constant dimensions and quality it is possible to achieve connection standards of a conventional type, as they are already in other pipes, for example pipes made of cast iron, reinforced concrete, PVC and the like are given. It is obvious, that with the method according to the invention a much larger one Diversity of shapes is possible without affecting the process or the quality of the manufactured products Question is asked.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird nachfolgend nochmals zusammengefaßt erläutert.The procedure according to the invention is repeated below summarized explained.

Danach besteht das Verfahren in einem Pormvorgang auf einem Dorn, wodurch eine Grundschicht gebildet wird, die den tragenden Aufbau darstellt. Ein solcher Dorn wird zusammen mit der Grundschicht dann zwischen Patrize und Matrize eingesetzt. Nach Hinzufügen geeigneter Harze mit verschiedenen Zuschlagstoffen erfolgt ein Verpressen zum Auspolymerisieren des Harzes und damit zur Herstellung des gewünschten Erzeugnisses.Then the process consists of a molding process on a mandrel, whereby a base layer is formed which is the load-bearing structure. Such a mandrel comes along with the base layer then inserted between the male and female molds. After adding suitable resins with different aggregates is done a compression to polymerize the resin and thus to manufacture the desired product.

Die beschriebene Verfahrensweise bezüglich der Herstellung und Aufbringung der Grundschicht kann wie folgt abgewandelt werden:The procedure described with regard to the production and application of the base layer can be modified as follows:

a) Bei einer ersten Ausführungsform wird ein faseriges Verstärkungsmaterial trocken auf einen Dorn aufgewickelt oder ein aus dem faserigen Verstärkungsmaterial vorgefertigtes, rohrförmiges Element vorgesehen. Danach wird der Dorn mit der aufgewickelten oder aufgezogenen Verstärkung zwischen Patrize und Matrize eingesetzt, wobei vor oder während des Pressens die Glasmasse mit dem Harz getränkt wird.a) In a first embodiment, a fibrous reinforcing material wound dry on a mandrel or a tubular one prefabricated from the fibrous reinforcement material Element provided. Then the mandrel with the wound or drawn reinforcement is placed between the male mold and die inserted, the glass mass being impregnated with the resin before or during the pressing.

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b) Eine weitere Ausführungsform besteht darin, ein bereits getränktes Verstärkungsmaterial auf den Dorn aufzuwickeln, worauf, wie bei Beispiel a), das Verpressen mit oder ohne Zusatz des Harzes vorgenommen wird.b) Another embodiment consists in an already impregnated Wind up reinforcement material on the mandrel, whereupon, as in example a), pressing with or without Addition of the resin is made.

Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im folgenden nur auf die AusfUhrungsform a) (Aufwickeln im trockenen Zustand) Bezug genommen, wobei jedoch die anderen Ausführungsmöglichkeiten ähnlich und leicht verständlich sind. For a more detailed explanation of the method according to the invention in the following only to the embodiment a) (winding in the dry State) referred to, but the other design options are similar and easy to understand.

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, trockenes Glasgewebe um einen Dorn oder einen Kern zu wickeln, worauf dieser mit dem aufgewickelten Verstärkungsmaterial zwischen die Pormhälften einer Presse eingesetzt wird. Das Harz wird gegebenenfalls dosiert und, mit einem Beschleuniger und Katalysator versehen, in die Presse eingegeben. Dann wird die Form durch Abwärtsbewegung der anderen Formhälfte geschlossen und das Harz unter Druck auspolymerisiert bzw. zumindest bis zum Gelzustand polymerisiert. Nach völligem oder teilweisem Aushärten des Harzes wird die Form durch Anheben der betreffenden Formhälfte geöffnet, worauf der vorzugsweise aus Metall bestehende Innenkern herausgenommen wird und somit das fertige Rohr vorliegt.The process consists essentially in wrapping dry glass fabric around a mandrel or core, which it then with the wound reinforcement material is inserted between the Pormhälften a press. The resin is dosed if necessary and, provided with an accelerator and catalyst, fed into the press. Then the shape is made by moving the downward other mold half closed and the resin polymerized under pressure or at least polymerized to the gel state. To complete or partial curing of the resin, the mold is opened by lifting the relevant mold half, whereupon the preferably made of metal inner core is removed and thus the finished tube is available.

Im folgenden wird ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel für eine automatisch arbeitende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einer Vertikalpresse mit einer Matrize und einer Patrize, einer einen sich drehenden Dorn tragenden Einrichtung und einem Support zum Aufwickeln des Verstärkungsmaterials auf den Dorn. Nach dem Aufwickelvorgang ist der Dorn automatisch in die Form einführbar und nach dem Formen automatisch daraus wieder entfernbar. The following is a non-limiting embodiment for an automatically operating device for carrying out the method according to the invention. This device consists of a vertical press with a die and a male mold, a device supporting a rotating mandrel and a Support for winding the reinforcement material onto the mandrel. After the winding process, the mandrel is automatically in the mold can be inserted and automatically removed from it after molding.

Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of such a device for implementation the method according to the invention is based on the drawing explained in more detail. Show it:

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Pig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung im Zustand des Aufwickeins des Verstärkungsmaterials auf den Dorn,Pig. 1 is a side view of the device in the state of the reinforcement material being wound onto the mandrel;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung, wie sie beim Einsetzen des mit der Glasverstärkung versehenen Domes zwischen die beiden Formhälften der Form vorliegt,Fig. 2 is a view of the device as it is when inserting the dome provided with the glass reinforcement between the two halves of the mold are present,

Fig. J eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung im Zustand des Verpressens,Fig. J is an enlarged side view of the device in the state of pressing,

Fig. H- eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1, undFig. H- a plan view of the device according to Fig. 1, and

Fig. 5 eine vergrößerte Vorderansicht der Vorrichtung in den Zuständen nach den Fig. 2 und J5 mit Darstellung des Preßsystems und der nachfolgenden Dornentfernung.FIG. 5 is an enlarged front view of the device in FIG States according to FIGS. 2 and J5 with representation of the Pressing system and the subsequent removal of the mandrel.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Vorrichtung aus zwei Gruppen besteht: Die Preßgruppe A und die Wickelgruppe mit den Spindeltrageinrichtungen B. Die Preßgruppe A ist im Gegensatz zur Dorntraggruppe B ortsfest, d.h. die Gruppe B läßt sich mittels angetriebener Rollen auf Schienen oder dergleichen zur Presse A hin- oder wegbewegen. Die Preßgruppe A besteht aus einem Rahmen, der auf seinem Fundament die untere Formhälfte 1 trägt. Des weiteren ist er an seinem oberen Teil mit zwei hydrodynamischen Zylindern 3 zur Bewegung der oberen Formhälfte 2 versehen. Auf dem unteren Teil ist neben der Formhälfte 1 ein kleines Bett mit einem hydrodynamischen Kolben 11 angeordnet.From the drawing it can be seen that the device consists of two groups consists: The pressing group A and the winding group with the spindle support devices B. The pressing group A is in contrast to Mandrel support group B is stationary, i.e. group B can be moved to press A by means of driven rollers on rails or the like move there or away. The press group A consists of a frame which carries the lower mold half 1 on its foundation. Further it is provided on its upper part with two hydrodynamic cylinders 3 for moving the upper mold half 2. on A small bed with a hydrodynamic piston 11 is arranged next to the mold half 1 in the lower part.

Die Dorntrag- und Aufwickelgruppe B läuft auf Schienen 8 und 8' und besteht aus einem Kopfstück 5, durch das der Dorn 4 gedreht wird, und aus einem Gegenstück 15 zum Halten des Dorns. Hinter dem Dorn 4 befindet sich eine Bank 9, die ein integrales Teil der Gruppe B darstellt. Auf der Bank 9 läßt sich in Längsrichtung ein Support oder Schlitten 10 bewegen, der eine Spule 6 mit demThe mandrel support and winding group B runs on rails 8 and 8 'and consists of a head piece 5 through which the mandrel 4 rotates is, and from a counterpart 15 for holding the mandrel. Behind the mandrel 4 is a bench 9 which is an integral part of group B. On the bench 9 can be moved in the longitudinal direction of a support or carriage 10, which has a coil 6 with the

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aufzuwickelnden Glasfasergewebe Y trägt.to be wound up glass fiber fabric Y carries.

Nach dem Aufwickeln gemäß Fig. 1 bis 4 wird die Gruppe B der Gruppe A (Fig. 2) zubewegt und der Dorn 4 mit der aufgewickelten Verstärkung* auf die untere Formhälfte 1 (Fig. 3) abgestellt, nachdem die Formhälfte mit der notwendigen Harzmenge 16 gefüllt wurde. Bei der Harzmenge 16 handelt es sich um die Menge, die ausreicht, um das gesamte Gewebe während des nachfolgenden Preßvorganges zu durchtränken. Der Preßvorgang erfolgt durch Verbindung der Formhälfte 2 mit der Formhälfte 1, wobei in der Mitte der Dorn 4 exakt gehalten wird. Der Dorn 4 ist seitlich durch Bügel 12 und 12' (Fig. 5) dabei geführt.After winding according to FIGS. 1 to 4, the group B is the Group A (Fig. 2) moved and the mandrel 4 with the wound reinforcement * placed on the lower mold half 1 (Fig. 3), after the mold half is filled with the necessary amount of resin 16 became. The amount of resin 16 is that amount which is sufficient to cover the entire fabric during the subsequent pressing process to soak. The pressing process is carried out by connecting the mold half 2 with the mold half 1, with in the middle the mandrel 4 is held exactly. The mandrel 4 is laterally guided by brackets 12 and 12 '(FIG. 5).

Nach erfolgter Polymerisation wird die obere Formhälfte 2 (Fig. 35 bis 4) angehoben und damit das Erzeugnis 4 bis 7 freigelegt. Dieses wird mittels der Bügel 12 und 12', die durch die Verzahnung 13 verhakt sind, ausgelöst. Dies kann zweckmäßig durch einen Hebel 14 an beiden Seiten einer automatischen Form erfolgen, wonach ein seitliches Ausstoßorgan 11 auf den Dorn einwirkt. Der Dorn ist dabei leicht konisch, so daß er,einmal gelöst, leicht herausgleiten wird. Das fertige Erzeugnis wird danach zu einer möglichen weiteren Bearbeitung abgeführt.After the polymerization has taken place, the upper mold half 2 (FIGS. 35 to 4) is raised and the product 4 to 7 is thus exposed. This is done by means of the bracket 12 and 12 'through the toothing 13 are hooked, triggered. This can expediently by a Lever 14 take place on both sides of an automatic mold, after which a lateral ejector element 11 acts on the mandrel. Of the The mandrel is slightly conical so that it will slide out easily once it has been loosened. The finished product then becomes a possible further processing.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Details modifiziert werden können, ohne daß dadurch vom Wesen der Erfindung abgewichen wird.It is understood that the details described are modified without deviating from the essence of the invention.

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Claims

1.) Process for the production of pipes with different

Lchem cross-section and similar products made of reinforced Resin, for example glass fiber reinforced polyester resin, characterized in that the reinforcing material either dry or soaked in resin, wound around a core or mandrel, the arrangement thus prepared between a die and a male mold is inserted in such a way that the desired external shape is obtained when the two halves of the mold are closed, and that the reinforcing material is pressed at least so far with complete impregnation with the polymerizable resin is that a gel layer is formed, whereupon the core or the mandrel is pulled out and the finished product obtained will.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a vertical press with a die (l) and a male mold (2), which in the closed state form a shell corresponding to the outer shape of the product (7), a device (B) with a head and counterpart (5, 15) for supporting the mandrel (4), which is provided with means (9, 10) for arranging the reinforcing material on the mandrel, and by means for inserting the mandrel between the die and the male mold, wherein pressing, opening the molded parts and removing the mandrel and product can be carried out more or less automatically, depending on requirements.

3 · Tube with different internal and external cross-sections Sgestalt or similar products, manufactured according to the method according to claim 1, characterized marked. net that it is made of reinforced resin, such as glass fiber reinforced Polyester resin.

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