DE2619337A1

DE2619337A1 - Verfahren zur herstellung von rohren aus verstaerktem kunststoff

Info

Publication number: DE2619337A1
Application number: DE19762619337
Authority: DE
Inventors: Alberto Beltrame
Original assignee: BECOM SpA
Current assignee: BECOM SpA
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1976-11-11
Also published as: FR2309328B3; FR2309328A1; AR209649A1; BR7602658A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-B MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER * ⁽⁰⁸⁹⁾ ^²⁹⁶⁶⁸⁴ Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE 261933 7

ZQ. April 1976

BECOM S.p.Ä. Via Cappuccini 20 Mailand / Italien

Patentanmeldung

Verfahren zur Herstellung von Rohren aus verstärktem Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Rohren aus verstärktem Kunststoff mit einer hohen Wand, für die u.a. die Bezeichnung Doppelhaut (doppio skin) bekannt geworden ist, d.h. von der Art mit zwei festen gleichaclisigen Rohr schichten, nämlich einer inneren und einer äusseren Schicht, die zwischen sich einen Zwischenraum bilden, und einer festen Verrippung in diesem Zwischenraum, der die Schichten zu einem einzigen Ganzen versteift. Diese Verrippung erstreckt sich gewöhnlich in dem durch die festen gleichachsigen Schichten gebildeten Zwischenraum schraubenförmig.

Zum Herstellen eines Rohres aus verstärktem Harz, beispielsweise eines zylindrischen Rohres mit dem erwähntenAufbau,

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hat iuan es bisher für nötig· gehalten, den folgenden Bedingungen gerecht zu werden:

- auf einer rohrförmigen festen inneren Schicht, die vorher hergestellt worden ist, eine Form zu verwenden, beispielsweise eine schraubenförmige Form, um die gewünschte feste Verrippung durch herkömmliche Verfahren zu erhalten, beispielsweise durch Eingießen in die erwähnte Form ein bestimmtes Harz, das gegebenenfalls verstärkt ist,

nach der Herstellung dieser Verrippung eine zusammenhängende zylindrische Wand mit einem Aussendurchmesser zu verwenden, der gleich dem Aussendurchmesser der Verrippung ist, damit auf dieser Wand und mittels herkömmlicher Verfahren die rohrförmige feste Aussenschicht erhalten wird.

Zu diesem Zweck wird in an sich bekannter Weise nachdem auf einem Dorn, der um seine eigene Längsachse in Drehung gehalten wird, eine feste rohrförmige Innenschicht aus verstärktem Kunstharz, beispielsweise nach Art der Herstellung einer Heizwicklung, auf der erwähnten Schicht eine Zwischenschicht aus Schaumstoff, gewöhnlich aus Polyurethanschaumstoff vorgesehen, der eine vorberechnete Dicke hat. Anschliessend wird in dieser Zwischenschicht dann eine schraubenförmige Nut herausgearbeitet, durch welche die rohrförmige Innenschicht freigelegt wird und die eine bestimmte Teilung und einen bestimmten Querschnitt hat. Eine solche Nutbildung, welche die gewünschte Form für die erforderliche Verrippung bildet, wird dann mit einem gegebenenfalls verstärkten Kunstharz aufgefüllt, beispielsweise mit einem glasfaserverstärkten Polyesterharz, das nach dem Erhärten die erwähnte Verrippung bildet. Die Aussen-

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flachen der Zwischenschicht und der Verrippung bilden zusammen eine zusamirenhängende zylindrische Fand, auf der in herkömmlicher Weise eine feste rohrfömige Aussenschicht gebildet wird.

Ein solches Verfahren, das zwar unter einigen Gesichtspunkten vorteilhaft ist, hat jedoch ernste technische sowie wirtschaftliche Nachteile. Die Schaumstoffmasse, v/elche die Zwischenschicht bildet, trägt natürlich nicht zur mechanischen Festigkeit des fertiggestellten Rohres bei, sondern verhält sich vielmehr wie ein inerter Füllstoff für die läume zwischen den Windungen der festen Verrippung. Deshalb ist vom Gesichtspunkt der mechanischen Festigkeit aus in einem fertigen Rohr die erwähnte Schaumstoffmasse (gewöhnlich Polyurethanschaumstoff) eine nutzlose und teuere Erschwerung. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Umstand, daß die schraubenförmige Nut, in welcher die feste Verrippung gebildet wird, gewöhnlich dadurch erhalten wird, daß die Schaumstoffzwischenschicht ausgefräst wird. Dieser Arbeitsvorgang, der an sich zu umständlich ist, bringt erhebliche Verluste an Harzmaterial durch Beschädigung mit sich. Ausserdem muß vor dem Gießen des Harzes eine sorgfältige Reinigung der ausgefrästen Nut vorgenommen werden, da, wenn sich in dieser gegebenenfalls zerbröckeltes Schaumstoffmaterial befindet, die gewünschte Vereinigung zwischen der Verrippung und der rohrförmigen Innenschicht behindert wird. Weitere erhebliche Verluste an Schaumstoffmaterial treten bei dem üblichen Schleifen der Aussenwand der Zwischenschicht auf, bevor auf dieser die feste Aussenschicht gebildet wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Bildung der Harzzwischenschicht erst dann durchgeführt v/erden kann, wenn die feste rohrförmige Innenschicht einen bestimmten Erhärtungsgrad erreicht hat. In der Tat wird sonst durch

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das Harzmaterial, das durch Aufspritzen und durch Schäumen und Polymerisation in Masse aufgetragen wird, die Innenschicht entweder durch die Lösungswirkung auf diese, die durch ihre Bestandteile erfolgt, oder durch die hohe Reaktionswärme, die während des raschen Polymerisationsprozesses des Schaumstoffes entsteht. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten Kunstharzrohren von der Doppelhautbauform zu entwickeln, das die gleichzeitige Vermeidung aller vorerwähnten Nachteile der bisher bekannten Verfahren ermöglicht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den folgenden Phasen gelöst:

- in an sich bekannter Weise eine feste rohrförmige erste Schicht auf einem Dorn geformt wird, der um seine eigene Längsachse in Drehung gehalten wird,

auf diese erste rohrförmige Schicht eine vorgefertigte Rippe aufgebracht wird, die durch ein Profilstück aus verstärktem Kunstharz von bestimmter Dicke gebildet wird, welche Rippe schraubenförmig mit einer bestimmten Teilung und mit einer zur Aussenflache der ersten rohrförmigen Schicht im wesentlichen senkrechten Anordnung gewickelt wird,

- auf die Windungen dieser Rippe endlose mit Harz imprägnierte Glasfaden gewickelt werden, bis eine zweite feste rohrförmige Schicht erhalten wird,

- die Drehung des Dorns angehalten und das fertige Rohr von diesem abgezogen wird.

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Gemäß einem zweiten Merkmal äer Erfindung wird auf die Windungen der Rippe ein harziraprägniertes Band von bestimmter Dicke gewiekelt, bis eine feste kontinuierliche Aussenwand erhalten wird. Es ist vorteilhaft, auf diese Wand endlose harzimprägnierte Glasfaden zu wickeln. Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung wird die erwähnte Rippe durch ein gewelltes Profilstück von bestimmter Dicke gebildet.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen vor allem in dem Umstand, daß mit dem beschriebenen Verfahren die Notwendigkeit vollständig vermieden wird, eine Form zu verwenden, in welcher die feste Verrippung hergestellt wird, sowie die Notwendigkeit, eine zusammenhängende zylindrische Wand zu verwenden, auf welcher die feste rohrförniige Aussenschicht geformt wird. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit vermieden, eine Zwischenschicht aus Schaumstoff herzustellen, wodurch alle Nachteile ausgeschaltet werden, die mit dem Vorhandensein einer solchen Schicht zus ammenhängen.

Bei gleichen Leistungen hat ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenes Hohlwand- bzw. Doppelhautrohr ein Gewicht und Kosten je linearem Meter, die gegenüber denjenigen eines bekannten Doppelhautrohres wesentlich geringer sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Rippe automatisch und rasch auf die gerade gebildete rohrförmige Innenschicht ohne jede Vorpolymerisation derselben aufgebracht werden kann. Auf diese Weise wird eine vollständige und optimale Verschweissung oder Verschmelzung der Rippe mit der festen Innenschicht erhalten. Die Verwendung einer vorgefertigten gewellten Rippe erleichtert

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ausserdeir. die nachfolgende Herstellung der festen rohrförmigen 2\ussenschicht, da eine grössere Auflagefläche für die harzimprägnierten endlosen Glasfaden oder für das harzimprägnierte Band zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist noch zu erwähnen, daß es nötigenfalls sehr einfach ist, eine Auflage zwischen den Windungen der Rippe aus einem beliebigen Isolierschaumstoff vorzusehen, der kontinuierlich mit herkömmlichen Haschinen hergestellt wird, wobei gegebenenfalls die Eigenschaften des Materials je nach den zu erreichenden Isolierwerten verändert wird. Für den Fachmann ist es ferner leicht, eine solche Isoliermaterialauflage gleichzeitig mit dem schraubenförmigen Aufbringen der Rippe vorzunehmen, ohne daß dies einen grösseren Zeitaufv/and oder irgendeine Vorpolymere sation der festen Innenschicht erfordert, da, wie erwähnt, der Isolierschaumstoff gesondert hergestellt wird.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 bis 4 in schematischer Darstellung aufeinanderfolgende Phasen eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 5 teilweise im Schnitt einen Abschnitt eines Rohres, das nach dem in Verbindung mit Fig. 1 - 4 beschriebenen Verfahren erhalten worden ist;

Fig. 6 und 7 eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Fig. 8 teilweise im Schnitt einen Rohrabschnitt, der

nach dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Verfahren erhalten worden ist.

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Nachfolgend wird beispielsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines geraden zylindrischen Rohres beschrieben. Im besonderen ist in Fig. 1 - 5·mit 1 ein angetriebener zylindrischer Dorn bezeichnet, der an seinen entgegengesetzten Enden mit Zapfen 2, 3 versehen ist, mittels welchen er durch einen nicht dargestellten an sich bekannten Rahmen drehbar gelagert ist. Auf dem Dorn 1 V7ird in an sich bekannter Weise zuerst eine feste zylindrische Schicht 4 (Innenschicht) gebildet, für welche beispielsweise ein glasfaserverstärktes Polyesterharz verwendet werden kann. Anschliessend wird gleich nach der Bildung der Schicht 4 eine vorgefertigte Rippe 5 aufgebracht, die durch ein gewelltes Profilstück von bestimmter Dicke gebildet wird, die aus verstärktemKunstharz, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Polyesterharz, hergestellt worden ist, das dem für die Herstellung der Innenschicht 4 gleich ist. Die Rippe 5 wird auf die Innenschicht 4 so aufgewickelt, daß sie eine zylindrische Schraube mit einer bestimmten Teilung P (Fig. 2) bildet, wobei sie senkrecht zur zylindrischen Aussenflache der Schicht 4 angeordnet wird. Die Teilung P, die Dicke und die Breite der Rippe 5 sind annäherungsweise unter Zugrundelegung der Festigkeitseigenschaften berechnet, die im fertigen Rohr erzielt werden sollen.

Nun wird, beispielsweise nach Art einer Heizwicklung, auf die Windungen der Rippe 5 eine Anzahl endloser Glasfäden 6, die mit einem Polyesterharz imprägniert sind, beispielsweise mit einem Harz, das dem für die Rippe 5 verwendeten gleich ist, aufgewickelt. Diese Fäden 6 werden nach Art einer zylindrischen Schraube mit einer Teilung P- gewickelt, die größer als die Teilung P der Rippe 5 ist, welcher Wickelvorgang in beiden Richtungen fortgesetzt wird, bis eine feste zylindrische Schicht 7 (Aussenschicht) behalten wird, die sich durch Polymerisation mit dem die Rippe 5 bildenden

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Harz chemisch verbindet.

Nach dem Abstellen der Drehung des Doms 1 kann das fertige Rohr von diesem in herkömmlicher Weise abgezogen werden. Der Aufbau des fertigen Rohres/ das in Fig. 5 schematisch dargestellt ist, weist eine feste zylindrische Innenschicht 4, eine feste zylindrische Aussenschicht 7, die zur ersteren gleichachsig ist und mit dieser einen Zwischenraum 8 bildet, und eine feste gewellte Verrippung 5 auf, die sich in dem erwähnten Zwischenraum 8 schraubenförmig erstreckt, und die festen Innen- und Aussenschichten zu einem Ganzen miteinander verbindet und versteift.

Nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren wurden zwei Rohre hergestellt, die in der nachfolgenden Tabelle 1 mit A_n und A₁ bezeichnet sind, in v/elcher Tabelle die Maße der Rohre angegeben sind.

Tabelle 1

Hohlwandrohr

Innendurchmesser (mm) Aussendurchmesser (mm) Dicke der Innenschicht 4 (mm) Dicke der Aussenschicht 7 (mm) Höhe der Rippe 5 (mm) Dicke der Rippe 5 (mm) Breite der Rippe 5 (mm) Teilung P der Rippe (mm) Wellungswinkel der Rippe

1200	1200
1259	1271
2,9	6,9
2,6	6,6
24	22
0,9	1,5
40	40
60	50
40	40

Zur Herstellung der Rohre A_Q, A₁, bzw. zur Herstellung der festen Innenschicht und der festen Aussenschicht sowie der

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Rippe aus einer einzigen Lage oder aus mehreren Lagen können die folgenden in der Tabelle 2 angegebenen Materialien verwendet werden.

Mit den in der beschriebenen Weise erhaltenen Rohren in herkömmlicher Weise durchgeführten Prüfungen wurden die in der nachfolgenden Tabelle 3 angegebenen Resultate erzielt.

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Tabelle 2

Art der Lage Hohl- Zahl wand- der rohr Lagen

Art des Glases

Glas in
Gew.%.

Wickelwinkel

Art des Harzes

Innenschicht
(4)

Vlies

Matte

Fäden

A,

Oberflächenmatte (surfacing mat) Glas "C"

A«

Matte 450 Glas "E"

A,

Glasseidenstränge (roving) tex-Zahl 2400

54*

Polyester der Isophthalsäure

Polyester der ' Isophthalsäure η

Aussenschicht (7)

Fäden

A,

Glasseidenstränge (roving) tex-Zahl 2400

54^V

Polyester der Isophthalsäure

Rippe
(5)

Matte

A-

Stapelglasseide (chopped rovings)

Polyester der Isophthalsäure

to to co

Tabelle

Parameter

Dimension Rohr A

Rohr A

Betriebsdruck

Prüfdruck

Einheit-Nenn-Gewicht

km/cm

Prüfdruck in der " Anlage

kg/m

42

107

Steifigkeitsfaktor

kg.cm /cm 65.000

186.000

Bruchkraft beim Zus ammendrücken zwischen zwei parallelen Platten

kg/m

2000

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig.6, 7, 8) wird auf die Windungen der gewellten Rippe 5 in herkömmlicher Weise ein Band 9 von bestimmter Dicke aufgewickelt, das mit Harz imprägniert wird, vorzugsweise mit einem Harz, das dem zur Herstellung der festen Innenschicht 4 gleich ist. Dieses Band kann aus Mineralfasern, Glasfasern, Kunststofffasern u. dgl. hergestellt sein und von gewebter oder nichtgewebter Textur sein.

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Gleich anschliessend wird auf das aufgewickelte Band eine Vielzahl von endlosen harzimprägnierten Glasfäden 10, beispielsweise nach Art einer Heizfadenwicklung, aufgewickelt. Nachdem das Harz, mit dem die endlosen Glasfäden 10 und das Band 9 imprägniert worden ist, vollständig polymerisiert ist und dadurch die gewünschte feste Äussenschicht gebildet worden ist, wird die Drehung des Doms 1 angehalten und kann das fertige Rohr von diesem in herkömmliher Weise abgezogen werden. Die Struktur des fertigen Rohres (Fig. 8) weicht von dem Aufbau des in Fig. 5 gezeigten Rohres durch den einfachen umstand ab, daß die feste Äussenschicht durch die Kombination eines harzimprägnierten Bandes und einer Vielzahl Glasfäden gebildet wird.

Ansprüche;

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Herstellung von Rohren aus verstärktem Kunststoff mit festen gleichachsigen rohrförmigen Schichten, nämlich einer Innenschicht und einer Aussenschicht, die miteinander einen Zwischenraum begrenzen, und einer festen Verrippung in diesem Zwischenraum, welche die Schichten zu einem einzigen Ganzen versteift,

dadurch gekennzeichnet, daß

in an sich bekannter Weise eine erste feste rohrförmige Schicht auf einem Dorn geformt wird, der um seine eigene Längsachse in Drehung gehalten wird, auf diese erste rohrförmige Schicht eine vorgefertigte Rippe aufgebracht wird, die durch ein festes Profilstück aus Harz von bestimmter Dicke aufgebracht wird, welche Rippe schraubenförmig mit einer bestimmten Teilung und mit einer Anordnung gewickelt wird, die zur Aussenfläche der ersten rohrförmigen Schicht im wesentlichen senkrecht ist,

auf die Windungen dieser Rippe harzimprägnierte endlose Fäden gewickelt werden, bis eine zweite feste rohrförmige Schicht erhalten wird,

die Drehung des Dorns angehalten und von diesem das fertige Rohr abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe durch einen gewellten Streifen von bestimmter

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Dicke gebildet wird.
3. Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Rohren aus verstärktem Harz, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine feste erste rohrförmige Schicht auf einem Dorn geformt wird, der um seine eigene Längsachse in Drehung gehalten wird, auf diese erste rohrförmige Schicht eine vorgefertigte Rippe aufgebracht wird, die durch ein festes Profilstück aus Harz von bestimmter Dicke gebildet wird, welche Rippe schraubenförmig mit einer bestimmten Teilung und mit einer Anordnung gewickelt wird, die zur Aussenflache der ersten rohrförmigen Schicht im wesentlichen senkrecht ist,

auf die Windungen dieser Rippe ein Band gewickelt wird, das mit Harz imprägniert ist und eine bestimmte Dicke hat, bis eine feste rohrförmige Aussenschicht erhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anschliessend an das Aufwickeln des harzimprägnierten Bandes eine Vielzahl endloser harzimprägnierter Glasfäden aufgewickelt wird, durch welches Wickeln des Bandes und der Fäden die feste rohrförmige Aussenschicht erhalten wird.

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