DE2422648C2

DE2422648C2 - Wandaufbau eines Rohres

Info

Publication number: DE2422648C2
Application number: DE2422648A
Authority: DE
Inventors: Agnar Conroe Tex. Gilbu
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1982-10-28
Also published as: JPS5721463B2; GB1449569A; FI129974A; US3871409A; FR2230486B1; FI61827B; NL175663B; BE813447A; NO146551C; NO741854L; FR2230486A1; NL175663C; IT1010468B; NL7404203A; BR7402929A; CA986040A; NO146551B; DK150165C; FI61827C; DK150165B

Description

a) das Glasfasermaterial in der äußeren Schicht (22) und in der inneren Schicht (26) sowohl aus zufällig orientierten geschnitzelten Glasfaserstücken (58) als auch aus kontinuierlich aufgewickelten Glasfaden (64) besteht, die in die jeweilige Schicht eingewickelt sind;

b) die mittlere Schicht (24) ebenfalls geschnitzelte Glasfaserstücke (58) enthält, wobei die Konzentration der geschnitzelten Glasfaserstücke (58) in der inneren und der äußeren Schicht (22 bzw. 26) zumindest so groß ist wie in der mittleren Schicht (24);

c) die Konzentration des Kunstharzes über die gesamte Dicke der Wand hinweg konstant ist.

2. Wandaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (24) ebenfalls kontinuierliche Glasfäden (64) enthält, deren Konzentration kleiner ist als in der inneren und äußeren Schicht (26 bzw. 22).

3 Wandaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und äußere Schicht (26, 22) jeweils 20% der Wanddicke und die mittlere Schicht (24) 60% der Wanddicke umfassen.

4. Wandaufbau nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Anteil des Kunstharzes auf 30 bis 40 Gew.-% des Wandaufbaus und der Anteil der geschnitzelten Glasfaserstücke (58) auf etwa 10 bis 20 Gew.-% beläuft.

5. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel und die geschnitzelten Glasfaserstücke (58) im wesentlichen gleichförmig über die Dicke der Wand verteilt sind.

6. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfasermateriäl insgesamt zwischen 15 bis 40 Gew.-% der Wand (20) beträgt und mindestens 25 Gew.-% des Glasfasermaterials als kontinuierlich gewickelte Glasfaden (64) vorgesehen sind.

7. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des pulverförmigen Füllmittels zwischen 20 und 50 Gew.-% beträgt.

8. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Abflußrohr, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bestandteile vorgesehen sind: 30 bis 40 Gew.-% Kunstharz, 15 Gew.-% geschnitzelte Glasfaserstücke, 40 bis 50 Gew.-% Füllmittel und 5 Gew.-% kontinuierliche Glasfäden.

9. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere und innere Schicht (22, 26) zusammen mindestens 80 Gew.-% der kontinuierlich gewickelten Glasfäden enthalten.

10. Wandaufbau zur Bildung eines Abflußrohres nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß äußere und innere Schicht (22, 26) mindestens 90 Gew.-% der kontinuierlich gewikkeiten Glasfaden und etwa 80 Gew.-% der geschnitzelten Glasfaserstücke enthalten und daß etwa 80 Gew.-% des Füllmittels in der mittleren Schicht (24) angeordnet sind.

11. Wandaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Niederdruckrohr, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bestandteile vorgesehen sind: 30 bis 40 Gew.-% Kunstharz, 15 Gew.-% kontinuierliche Glasfaden, 15 Gew.% geschnitzelte Glasfaserstücke und 30 bis 40 Gew.-% Füllmittel.

12. Wandaufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß äußere und innere Schicht (22,26) 80 Gew.-% der kontinuierlich gewickelten Glasfaden und 60 Gew.-% der geschnitzelten Glasfaserstücke und die mittlere Schicht 80 Gew.-% des Füllmittels enthalten.

13. Wandaufbau für ein Hochdruckrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: 30 bis 40 Gew.-% Kunstharz, 20 bis 30 Gew.-% Füllmittel, 15 Gew.-% geschnitzelte Glasfaserstücke und 25 Gew.-% kontinuierlich gewickelte Glasfäden.

14. Wandaufbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß äußere und innere Schicht (22,26) zusammen etwa 60 Gew.-% der kontinuierlich gewickelten Glasfäden und etwa 40 Gew.-% der geschnitzelten Glasfaserstücke und die mittlere Schicht (24) etwa 70 Gew.-% des Füllmittels enthalten.

Die Erfindung bezieht sich auf den Wandaufbau eines Rohres, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.

Schon seit längerem ist man sich darüber klar, daß es wünschenswert erscheint, nichtmetallische unterirdische Leitungen u. dgl. zu verwenden, um der Korrosion zu entgehen, die unausweichlich bei metallischen Leitungen, Röhren u. dgl. auftritt; zu diesem Zweck ist es besonders erwünscht, synthetische Kunstharze, beispielsweise Polyesterharze mit Glasfaserverstärkungen, zu verwenden; solche Maßnahmen sind an sich auch schon bekannt (Beilage zur Zeitschrift »Kunststoffe«, Band 60, 1970, Heft 10). Es sind mit Verstärkungen versehene Kunstharzleitungen entwickelt worden und auf dem Markt, es existieren jedoch Schwierigkeiten und Probleme beim Entwurf und der Herstellung solcher Leitungen, damit sie den beträchtlichen Druckkräften widerstehen können, die gerade bei einer unterirdischen Anwendung solcher Leitungen erzeugt werden. Es sind auch schon verstärkte, aus Kunstharz bestehende Leitungen im Stande der Technik bekannt, die in ungleichförmiger Verteilung in einer Harzmatrix Füllmaterialien enthalten, solche bekannten Leitungen können beispielsweise den US-Patenten 2614058, 2653887, 3406724 und 3604465 entnommen Werden sowie der DE-OS 1475580.

Aus der DE-OS 1475580 ist weiterhin ein Rohrwandaufbau bekannt, bei dem eine innere und eine äußere Schicht gehärtetes Kunstharz, Glasfasermate-

rial und pulverförmiger! Füllstoff enthalten, während eine mittlere Schicht gehärtetes Kunstharz und einen pnlverförmigen Füllstoff enthält.

Obwohl bei diesem Wandaufbau bereits eine gewisse Festigkeit erreichbar ist, reicht diese Festigkeit für viele Anwendungsfälle nicht aus. Insbesondere besteht bei einem Wandaufbau der beschriebenen Art die Gefahr, daß das in das Kunstharz eingelagerte Material bereits bei der Aushärtung zu Schrumpfungen führt, die dann Risse in der Wandstruktur erzeugen, an denen später Beschädigungen des Wandaufbaues auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, einen gattungsgemäßen Wandaufbau zu schaffen, der trotz Einfachheit seiner Konstruktion und kostensparender Herstellung äußerst widerstandsfähig ist und bei der Aushärtung während seiner Herstellung nicht schon Spannungen aufgrund des üblichen Schrumpfverhaltens des verwendeten Kunststoffes entwickelt, die sich später nachteilig bei der Anwendung auswirken und zu Spannungsrissen u. dgl. führen oder später führen können.

Diese Aufgabe wird bei einem Wandaufbau der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Der erfinderische Wandaufbau umfaßt eine ausgehärtete, aus wärmehärtendem Kunstharz bestehende Matrix mit willkürlich orientierten geschnitzelten Glasfaserstücken und einem pulverförmigen Füllstoff, die in der Matrix suspendiert sind. Innerhalb der Kunstharzmatrix sind auch noch kontinuierliche gewickelte Glasfaden suspendiert, die bevorzugt an den inneren und äußeren Oberflächenteilen der zylindrischen Wand konzentriert sind. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die geschnitzelten Glasfaserstücke und der pulverförmige Füllstoff gleichmäßig über die Kunstharzmatrix verteilt; bei einem anderen Ausführungsbeispiel verändern pulverförmiger Füllstoff und Glasfaserstücke über die radiale Dickenerstreckung der Wand gesehen im umgekehrten Sinne ihre Anteile zueinander, wobei die Konzentration der Glasfaserstücke angrenzend an die innere und äußere Oberfläche der zylindrischen Wand größer und die Konzentration des pulverförmigen Füllstoffes im mittleren Wandbereich größer ist. Die genauen Konzentrationen der Wandbestandteile hängen schließlich noch ab von dem besonderen Anwendungsfall des gebildeten Behälters oder der Leitung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Wandstruktur ist leichtgewichtig, widerstandsfähig gegenüber Korrosions- und Schadenseinflüssen, relativ preiswert und insbesondere auch für unterirdische Anwendungsfälle und Installationen geeignet. Wie weiter oben schon festgestellt, unterwerfen unterirdische Installationen die Wandstruktur Schlägen, Stoßbelastungen und Druckbelastungen, die bei anderen Strukturen zu einem Versagen führen können. Darüber hinaus verwendet die Wandstruktur, was sogar noch wichtiger ist, die physikalischen Eigenschaften der verstärkenden Materialien und der Füllstoffe, um während der Herstellung der Struktur Fehler zu vermeiden, was bisher bei sehr vielen Röhrenkonstruktionen früherer Art übersehen worden ist. Die bevorzugte Struktur begrenzt das Gesamtgewicht, welches an Glasfasern erforderlich ist, insbesondere der gewickelten Glasfäden, die bei einer solchen Wandstruktur eine der teuersten Bestandteile darstellt. Es versteht sich, daß, wie weiter oben schon erwähnt, je nach dem besonderen Anwendungsfall die erfindungsgemäße Wandstruktur und auch das Her-

stellungsverfahren modifiziert werden können.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

ίο Fig. 1 einen Querschnitt durch eiue zylindrische Wandkonstruktion in Richtung der Pfeile 1-1 der Fig. 2;

Fig. 2 eine geeignete Vorrichtung zur Herstellung des Wandaufbaues eines Rohres und

is Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 2.

Der in Fig. 1 gezeigte und mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete verstärkte Kunstharzwandbereich umfaßt vier Komponenten, nämlich eine wärmehärtende Harzmatrix, willkürlich verteilte und orientierte geschnitzelte Glasfaserstücke, einen pulverförmigen oder partiJkelartigen Füllstoff, beispielsweise Sand, und kontinuierlich gewickelte Glasfäden. Das Harz kann irgendein geeignetes, wärmehärtendes Harz sein, beispielsweise ein Polyester und Beschleuniger, Polyurethan oder ein Harz vom Typ A Bis-Phenol. Ein geeigneter Füllstoff kann für Sandstrahlgebläse oder zum Mauern benötigter Sand sein; er soll bevorzugt eine gleichförmige Partikelgröße haben, beispielsweise nach deutscher DIN-Norm zwischen Nr. 6 und 8. Andere bekannte partikelförmige oder granulierte Füllstoffe können ebenfalls verwendet werden. Die Glasfasern, darin eingeschlossen die geschnitzelten Faserstücke, können beliebige geeignete Glasfass sern sein, die bevorzugt unter Gebrauchsbedingungen gegenüber Korrosionseinflüssen und sonstigen Schäden resistent sind, beispielsweise kann ein Ε-Glas verwendet werden, wie dies in dem US-Patent 2334931 beschrieben ist. Lediglich aus Gründen der Klarheit und der nachfolgenden Beschreibung ist der Wandbereich 20 des verstärkten Harzes in drei Schichten unterteilt worden, eine äußere Schicht 22 angrenzend an den radialen Außenbereich der zylindrischen Wand, aus dem der gesamte Wandbereich ein Teil darstellt, eine mittlere Schicht 24 und eine innere Schicht 26 angrenzend an die innere Oberfläche der Wand. Die inneren und äußeren Schichten 26 und 22 bilden jeweils etwa 20% der gesamten Wanddicke, während die mittlere Schicht 24 etwa 60% bildet.

so Bevorzugte Zusammensetzungen und Bestandteile der zusammengesetzten Wand 20 werden verständlicher, wenn zunächst die Vorrichtung und das Verfahren zu ihrer Herstellung nach den Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, bezieht sich das Bezugszeichen 30 allgemein auf eine freischwebend aufgehängte Lagerstruktur oder einen Dorn der »kontinuierlichen Bandart«, wie dies etwa in den US-Patenten 3464879, 3655489 und 3679521 beschrieben ist. Diesen US-Patenten kann eine Vorrichtung zur Herstellung von Röhren oder Leitungen entnommen werden, wobei ein zylindrischer Dorn definiert oder gebildet ist von einem kontinuierlich laufenden Stahlband 32, welches auf einer inneren Struktur in der Weise gelagert ist, daß das Stahlband 32 sich kontinuierlich in einer schraubenförmigen Weise fortbewegt. Die Kanten oder Randbereiche aufeinanderfolgender Windungen oder Wicklungen des Stahlbandes stoßen

aneinander an und bilden auf diese Weise eine kontinuierliche, zylindrische, schraubenförmig wandernde äußere Dornoberfläche.

Wie weiterhin diesen oben angegebenen Patenten entnommen werden kann, wandert das Stahlband 32 nach unten und links. Erreicht das Stahlband das Ende der Lageroberfläche, wird das Band axial zum zylindrischen Dorn 30 zurückgeführt, die Rückführposition des Bandes ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 34 versehen. Das rückgeführte Band wird dann einfach wieder radial von außen auf der Lagerstruktur aufgebracht, um dann wiederum aufeinanderfolgende Bereiche der peripheren Oberfläche des Domes zu bilden. Alle diese Maßnahmen und Elemente, nämlich die Lageroberflächen, das Verfahren zum Vorschub und Befördern des Bandes und die Art, in welcher rückgeführte Bandbereiche aufgebracht und so positioniert werden, daß sie die sich bewegende Oberfläche des Domes bilden, sind ausführlich in den erwähnten US-Patenten beschrieben.

Wenn das Band 32 sich vorwärtsbewegt, wird es bevorzugt mit einer Trennschicht oder einem Trennmittel abgedeckt, welches nicht dargestellt ist und welches etwa aus einer relativ inerten plastischen Folie besteht; diese ist in Form eines Bandes gehalten, das breiter ist als eine der den Dorn bildenden Bandlagen 32. Die Trennfolie überlappt sich selbst und bildet eine flüssigkeitsdichte Abdeckung für den Dorn, stellt gleichzeitig auch die Trennfolie für die darauffolgende Abnahme des auf dem Dorn aufgebauten Artikels von der Domoberfläche dar.

Wie weiter oben schon erwähnt, wird die kontinuierlich gebildete zylindrische Wand 20 auf dem Dom 30 aus einer Kombination geschnitzelter Glasfaserstücke, einem besonderen Füllstoff, Glasfäden und Kunstharz aufgebaut. Wie hier besonders der Darstellung der Fig. 3 entnommen werden kann, wird der Sand oder ein anderer pulverförmiger Füllstoff von oben aus einem oberhalb des Domes angeordneten Trichter 36 zugeführt, der eine nach unten gerichtete Öffnung 38 aufweist. Die geschnitzelten Glasfaserstücke laufen von einer geeigneten Haspeleinrichtung 39 zu einem Schnitzelwerk 40. Der wännehärtende Kunstharz und, wenn erforderlich, der Beschleuniger werden von einer üblichen Kunstharzaufbring-, Berieselungs- oder Sprühvorrichtung 42 aufgebracht, die eine Vielzahl nach unten gerichteter Öffnungen aufweist, während die kontinuierlichen Glasfäden von einer Vielzahl von Haspeln oder Spulen 44 über einen Kamm 46 zugeführt werden. Der Kamm besteht aus einer Vielzahl von Zähnen 48, die, wie Fig. 2 zeigt, die Bündel 50 au? Glasfaden zu weiter unten noch genauer erläuterten Zwecken aufteilen. Der Trichter 36, das Schnitzelwerk 40 und die Harzberieselungsvorrichtung 42 sind bevorzugt im Winkel zueinander im Abstand gehalten, so daß sie, wie Fig. 3 zeigt, sich nicht direkt überlagern.

Wie weiter oben schon erwähnt ist, schiebt sich das Band 32 des Domes in einer schraubenförmigen Weise vor, und die das Band überlagernde Wand 20 schiebt sich ebenfalls schraubenförmig vor, wie dies durch den Pfeil 54 in Fig. 3 angedeutet ist. Die Vorschubgeschwindigkeit der Wand 20 ist die gleiche wie die Vorschubgeschwindigkeit des Bandes 32. Es versteht sich daher, daß die gleichzeitige und miteinander durchgeführte Zugabe von Harz 56, geschnitzelten Glasfaserstücken 58, Sand 60 und Glasfaden 64 auf die Oberfläche des Doms 30 bei einem sukzessiven Vorschieben der Dornobe'rfläche unterhalb der jeweiligen Vorrichtungen zu einem Aufbau aufeinanderfolgender sukzessiver Schichten von Harz, geschnitzelten Glasfaserstücken, Sand und Glasfäden führt. Das s Kunstharz imprägniert Glas und Sand und bettet Glas und Sand in einer Kunstharzmatrix ein. Die Anteile der Materialien können leicht variiert und wenn gewünscht, über die radiale Erstreckung der Wand 20 verändert werden. Die dargestellte Vorrichtung ist ίο beispielsweise zur Bildung oder Herstellung zylindrischer Leitungen bis zu einem Durchmesser von etwa 2V₂ m geeignet. Normalerweise beträgt die Wanddicke annähernd 1% des Leitungsdurchmessers. Nach Vollendung der zylindrischen Wand durchläuft die is Wand einen Ofen 66, um das Harz auszuhärten und die Struktur zu vollenden.

Bei dem Herstellungsverfahren wird also auf eine kontinuierlich rotierende zylindrische Form, die bei der dargestellten Vorrichtung aus dem Dorn 30 besteht, eine wärmehärtende Harzmatrix 56 im flüssigen Zustand aufgebracht. In der Harzmatrix werden geschnitzelte Glasfaserstücke 58 mittels des Schnitzelwerks 40 in beliebiger, zufälliger Orientierung verteilt . Dem Schnitzelwerk 40 werden von einem Lief erwerk oder Gatter 39 eine Vielzahl von Glasfasersträngen zugeführt. Über eine Öffnung 38 wird in der Harzmatrix vom Trichter 36 Sand oder ein anderer pulverförmiger Füllstoff verteilt. Das Verfahren umfaßt schließlich noch die schraubenförmige Aufwicklung μ kontinuierlicher Glasfäden 64 in die Matrix, die von Gattern 44 über den Kamm 46, wie weiter oben beschrieben, zugeführt werden.

Wie ebenfalls schon erwähnt, wird die Wandkonstruktion vorliegender Erfindung in aufeinanderfol-3s genden Schichten aufgebaut, wobei die verstärkenden Zusätze und die Füllmaterialien über eine Anzahl schraubenförmiger Schichten, wie in Fig. 2 gezeigt, verteilt sind. Schließlich wird die Wandstruktur zur Aushärtung der Kunstharzmatrix in dem Ofen 66 erhitzt. Der Ofen kann ein üblicher Strahlungserhitzer sein und kann auch weniger als die gesamte Röhrenstruktur einschließen.

Im folgenden werden spezielle Ausführungsbeispiele bevorzugter Mischungen angegeben. Das wärmehärtende Harz bildet bevorzugt etwa 40 Gew.-% der Wand, um sicherzustellen, daß Glasfasern und Sand ausreichend befeuchtet und getränkt werden. Ein Minimum von etwa 30 Gew.-% für die Harzmatrix hat sich als geeignet herausgestellt. Die Konzenso tration des Harzes ist bevorzugt über die radiale Ersrreckung der Wand im wesentlichen konstant gehalten. Es wird ein wärmehärtendes Harz bevorzugt, da wärmehärtende Harze nach dem Aushärten unter Wänneeinfluß dimensionsstabil sind und auch keiner Korrosion unterworfen sind. Das Harz ist auch bevorzugt gegenüber Verschlechterung und Veränderung in einer unterirdischen Umgebung resistent. Ein Hauptproblem bei wärmehärtendem Harz ist die Schrumpfung, die während des Aushärtens auftritt. Das Harz bildet Thermospannungen aus, die zu Leerstellen und Rissen in der Wand führen, so daß die Struktur für unterirdische Installationen ungeeignet wird. Dieses Problem ist erfindungsgemäß durch eine einzigartige Kombination von Füllmaterialien und ge-"wickelten Glasfaden gelöst worden.

Die Glasfäden werden in einem Schraubwinkel aufgewickelt, der gleich ist dem schraubenförmigen Winkel der Dombänder 32, wie dies weiter vorn schon mit

Bezug auf Fig. 2 beschrieben worden ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Schichten aus kontinuierlichen Glasfäden in deren äußeren und inneren Schichten 22 und 26 konzentriert. Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt der Kamm 45 eine Vielzahl von Fäden oder genauer gesagt, von Fadenbündeln 50. Dabei umfassen die Außenbereiche des Kammes eine größere Anzahl von Fäden oder Bündeln, um die Fäden in den äußeren und inneren Teil der Wand zu konzentrieren. Die in der äußeren Schicht 22 und der inneren Schicht 26 der Wand schraubenförmig aufgewickelten kontinuierlichen Glasfäden befinden sich in einer Ringspannung oder einer nach innen gerichteten radialen Spannung und dienen zum Zusammenpressen der Wand, um so die Probleme des Harzschrumpfens zu reduzieren. Die kontinuierlichen Glasfäden in der Mitte oder in der mittleren Schicht 24 bilden einen »Rahmen«, der die Füllstoffe, insbesondere den Sand, während des Wandaufbaues festhalten. Die Zwischenschichten kontinuierlicher Glasfäden bestehen aus schraubenförmig orientierten Vorgarnen oder sogenannten Rovings oder Glasfaserbändern. Jeder Roving ist einer aus einer Vielzahl Seite an Seite in einem Band verlaufender Rovings, und die Bänder werden in schraubenförmiger Form mit Abstand zwischen den jeweiligen Ringspulen oder Ringräumen gewickelt. Beim Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den Ringspulen jeweils etwa 1 cm. Dieser Abstand ist mit Sand gefüllt und hält den Sand an der Wand fest. Darüber hinaus sind die Fäden mit Harz getränkt, um die Füllstoffe festzuhalten.

Der pulverförmige Füllstoff, welcher bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel Sand ist, erfüllt mindestens drei Funktionen. Der Sand bildet die Hauptmasse bzw. den Massenanteil der Wand; der Sand dient als Wärmeableitung und zur Wärmeverteilung während des Aushärtens, und der Sand verbessert den Elastizitätsmodul der zylindrischen Struktur. An sich ist die Aufgabe von Sand, als Massenfüller oder Versteifer in Kunststoffen zu dienen, bekannt. Hier ist es die Kombination mit dem wärmehärtenden Harz, welches zu der wesentlich verbesserten Struktur führt. Der Sand verbessert dadurch den Elastizitätsmodul der zylindrischen Wand, daß die kontinuierlichen Glasfäden, insbesondere in der äußeren Schicht 22, getrennt werden. Die Fäden sind durch den Sand und die zentralen Füllstoffe zur Achse der zentralen Wand im Abstand gehalten, was einer Verbesserung des Elastizitätsmoduls entspricht. Schließlich wirkt der Sand als Wärmeableitvorrichtung während der Harzaushärtung. Das wärmehärtende Harz wird durch eine exotherme Reaktion gehärtet, und der Sand absorbiert die Wärme der Reaktion, wodurch Schrumpfen und Rißbildung vermieden wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Wandstruktur zwischen 20 bis 50 Gew.-% Sand oder einen äquivalenten pulverförmigen Füllstoff, wodurch die beschriebenen Vorteile gesichert sind. Der Sand selbst ist jedoch im wesentlichen nicht komprimierbar, und daher umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Wandstruktur ein komprimierbares, thermisch stabiles Füllmaterial,

Die geschnitzelten Glasfaserstücke sind thermisch stabil und innerhalb der Harzmatrix behebig orientiert, d. h. etwa in Wirrlage angeordnet, so daß die Kompression, Druck und Spannungen in jeder beliebigen Richtung absorbieren. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Mischung etwa 15

Gew.-% geschnitzelter Glasfaserstücke für die longitudinale Festigkeit bzw. die Festigkeit in Achsrichtung. Der gesamte Glasfasergehalt der Wand beträgt zwischen 20 bis 40 Gew.-%, wobei mindestens 25% der gesamten Glasfasermischung aus den gewickelten Glasfäden besteht. Die bevorzugte Mischung umfaßt etwa 10 bis 20% geschnitzelte Glasfaserstücke. Bei einem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist die gesamte Glasmischung bevorzugt umgekehrt proportional zum Prozentanteil des Sandes, wie weiter oben beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Mischung 3 bis 5 Gew.-% geschnitzelte Glasfaserstücke im zentralen Teil 24 der Wand, um in diesem zentralen Teil Thermospannungen zu absorbieren. Wenn das wärmehärtende Harz aushärtet, ist das Harz in Spannung und setzt die Füllstoffe unter Druck. Die Glasfaserstücke und die Glasfäden absorbieren dann die Spannungen und verhindern ein Reißen oder eine Rißbildung während des Härtens. Die geschnitzelten Glasfaserstücke sind in der Lage, Druck und Spannungen in jeder beliebigen Ebene zu absorbieren, wie weiter oben schon erwähnt.

Die folgenden Beispiele umfassen Wandaufbauten, die besonders geeignet sind für unterirdische Abflußröhren, die keinen inneren Druck haben, Niederdruckröhren, die für unterirdische Konstruktion geeignet sind, und Hochdruckröhren. Die Unterschiede in der Wandkonstruktion hängen von dem besonderen Anwendungsfall der Wand oder der Röhre ab, wobei es sich versieht, daß die erfindungsgemäße Wandstruktur auch für andere Anwendungsfälle, darin eingeschlossen unterirdische Speichertanks, besondere zylindrische Tanks od. dgl. geeignet ist.

Beispiel 1 (Abflußleitungen)

Die folgenden Mischungen sind besonders geeignet für Leitungen mit niedrigem oder keinem Druck und ähnliche Anwendungsfälle. Eine geeignete Mischung, beruhend auf Gewichtsprozenten für die folgenden Abflußröhrensysteme umfaßt etwa 5 Gew.-% Glasfadenwicklungen, 15 Gew.-% willkürlich orientierte geschnitzelte Glaserstücke, 40 bis 50 Gew.-% Sand und 30 bis 40 Gew.-% Harz. Die angegebenen Anteile beziehen sich auf die innere Schicht 26 angrenzend an den Innenraum der zylindrischen Röhrenkonstruktion, die mittlere Schicht 24 und die äußere Schicht 22 angrenzend an die äußere Oberfläche der Röhre, wie dies schon mit Bezug auf Fig. 1 erläutert worden ist.

Beispiel 1 A

Schicht

Windungen geschnitzelte
aus Glas- Glasfaserfäden stücke Harz Sand

Innen 20%
Mittellage
60%
a Außen 20%

Beispiel IB

50%

40%

20% 40%

20% 10%

60% 80% 20% 10%

es. Innen 20%	40%	20%	20% 20%
Mittellage
60%	20%	60% .	60% 60%
Außen 20%	40%	20%	20% 20%
		-	230243/133

Beispiel 2 (Niederdruckröhren)

Das folgende Beispiel stellt eine geeignete Mischung für eine Niederdruckröhre dar und verfügt über weniger Glasfasern in den inneren und äußeren Schichten wegen des größeren inneren Drucks der Röhre. Eine geeignete Gesamtmischung für die Konstruktion einer Niederdruckröhre nach diesem Beispiel umfaßt 15 Gew.-% Fadenwicklungen, 15 Gew.-% geschnitzelte Glasfaserstücke, bevorzugt willkürlich orientiert, 30 bis 40 Gew.-% Sand und 30 bis 40 Gew.-% wärmehärtendes Harz.

Beispiel 2

	Windungen	geschnitzelte	Harz	Sand
	aus Glas	Glasfaser	20%	10%
Schicht	fäden	stücke
Innen 20%	40%	30%	60%	80%
Mittellage			20%	10%
60%	20%	40%
Außen 20%	40%	30%

"Beispiel 3 (Hochdruckröhren)

Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet für Konstruktionen von Hochdruckröhren und unterirdische Behälter, die hohe innere Drücke haben. Wiederum ist der Prozentsatz der Glasfasern in den inneren und äußeren Schichten reduziert aufgrund des größeren inneren Druckes, der äußere Spannungen und Drücke ausgleicht und nivelliert. Eine geeignete Gesamtmischung für Hochdruckröhrenkonstruktionen nach diesem Beispiel umfaßt 25 Gew.-% gewickelte Glasfaden, 15 Gew.-% geschnitzelte Glasfaserstücke, 20 bis 30 Gew.-% Sand und 30 bis 40 Gew.-% Harz. Das folgende Beispiel ist geeignet für eine Hochdrackröhrenkonstruktion.

Schicht

Beispiel 3

Windungen geschnitzelte
aus Glas- Glasfaserfäden stücke Harz Sand

Innen 20%
Mittellage
60%
Außen 20%

30%

40% 30%

20%

60%
20%

20% 15%

60% 70% 20% 15%

Bei den in den Beispielen IA, 2 und 3 angegebenen Wandkonstruktionen verändert sich die Gesamtglasfaserkonzentration in den Schichten 20,24 und 26 in einer Weise, daß die Glasmischung sich gegensinnig

is zu der Sandkonzentration verhält. Bei sämtlichen Beispielen sind die Anteile in Gewichtsprozenten der gesamten Wandstruktur angegeben. Die Gesamtglasmischung oder der Gesamtglasgehalt umfaßt die Glasfadenwindungen und die geschnitzelten Glasfaserstücke. Die Glasfasern und der Sand variieren in diesen Ausführungsbeispielen, um aus den physikalischen Eigenschaften der Glasfasern und des Sandes für den speziellen Anwendungsfall Vorteile zu ziehen. Beispielsweise sind beim Ausführungsbeispiel IA

sämtliche Glasfadenwicklungen und 80% der geschnitzelten Glasfaserstücke in den inneren und äußeren Schichten 26 und 22 jeweils lokalisiert, bei 80 Gew.-% des Sandes in der zentralen Schicht. Bei den Beispielen 2 und 3 ist die Konzentration der Glasfa-

sern in den äußeren und inneren Wandteilen progressiv reduziert, aufgrund des größeren inneren Drukkes.

Beim Beispiel IB ist die Konzentration geschnitzelter Glasfaserstücke und Sand über die radiale Dicke der Röhren konstant, wobei lediglich die Wicklungen an den inneren und äußeren Schichten konzentriert sind. Daher ist bei sämtlichen angegebenen Beispielen der Harzgehalt über den Wandaufbau gesehen konstant, die Konzentration an Glasfadenwicklungen variiert aus den oben angegebenen Gründen. Beim Beispiel 3 sind 60% der Fadenwicklungen in der inneren und äußeren Schicht konzentriert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wandaufbau eines Rohres mit einer inneren Schicht, welche gehärtetes Kunstharz, Glasfasermaterial und pulverförmigen Füllstoff enthält, mit einer mittleren Schicht, welche gehärtetes Kunstharz und einen pulverförmigen Füllstoff enthält, und mit einer äußeren Schicht, welche gehärtetes Kunsthart, Glasfasermaterial und pulverförmigen Füllstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß