DE2624992A1

DE2624992A1 - Stahllitzeverstaerkte kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE2624992A1
Application number: DE19762624992
Authority: DE
Inventors: Frans Coopman; Germain Verbauwhede
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-03-03
Also published as: CA1075577A; NL7605519A; DE7819139U1; NO761608L; AT360286B; EG12581A; SE7606185L; CH609907A5; IT1062586B; ZA762746B; FI761549A; DE7819140U1; FR2313193B1; ATA417576A; FR2313193A1; JPS528087A; GB1529226A; DE7617789U1; US4119748A; BR7603601A

Description

Die Erfindung betrifft verstärkte Kunststoffmaterialien und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, verstärkte Kunststoffmaterialien in der Form von Rohren und ähnlichen Artikeln.

Fasergewickelt-verstärkte Kunststoffmaterialien werden in zunehmendem Maß auf stark unterschiedlichen Anwendungsgebieten verwendet. Es ist anzunehmen, daß diese zunehmende Verwendung wenigstens zum Teil auf der Tatsache beruht, daß diese Artikel in einem wirtschaftlichen Maß mit relativ geringen Arbeitskosten leicht hergestellt werden können und daß die Herstellung ausgeführt werden kann, um homogene Produkte mit vorher festgelegten mechanischen Eigenschaften zu schaffen, die entsprechend der beabsichtigten Verwendung der Produkte ausgewählt wurden.

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Beispiele solcher fasergewickelt-verstärkter Kunststoffartikel schließen Kunststoffrohre zum Beispiel für Flüssigkeitstransporte einschließlich überirdischen als auch unterirdischen Rohren, Behälter, Gehäuse für elektrische Schaltanlagen, Kamine und Skistöcke ein. Relativ neue Formen der obigen fasergewickelten Kunststoffartikel sind Kessel, Maschinenteile wie pneumatische und hydraulische Zylinder, Fallochrohre, Spindeln für Walzen von fadenartigen oder blattartigen Produkten, Lampenständer oder -pfosten, Masten für Strom- und Telefonkabel, Golfschläger, Luftkompressorteile, Gaszylinder etc.

Bis vor wenigen Jahren wurde die Verstärkung von Kunststoffartikeln im allgemeinen durch die Verwendung von Glasfasern verschiedener Formen ausgeführt. So konnte die Glasfaser beispielsweise in einer kontinuierlichen Form (z.B. von einer Spule kommend) entweder allein oder in Verbindung mit gewebten Materialien, oder in der Form von Stapelfasern, die entweder in Mattenform aufgebracht oder auf das Kunststoffmaterial aufgesprüht wurden, verwendet werden. Für bestimmte Spezialanwendungen wie etwa für die Luft- oder für die Raumfahrt wurden andere Verstärkungsmaterialen wie Kohlenstoffasern verwendet.

Es hat sich bei vielen der oben beschriebenen glasfaserverstärkten Kunststoffmaterialien oft herausgestellt, daß sie an einem Mangel an Festigkeit und einem relativ geringen Widerstand gegenüber Kriechdehnung und Ermüdung leiden. Außerdem besteht aus wirtschaftlichen Gründen eine Abneigung gegen die Verwendung teurer Verstärkungsmaterialien wie Kohlenstoffasern zur Vermeidung der obigen mit den glasfaserverstärkten Kunststoffmaterialien verbundenen Nachteile; deshalb wurde als alternatives Verstärkungsmaterial Stahldraht vorgeschlagen. Der Stahldraht kann in der Form von Stahldraht an sich, von gewebten Stahldrahtmatten oder in einer Richtung liegenden nicht gewebten Stahldrahtmatten, bei denen eine Reihe paralleler Stahldrähte mit einer dünnen, nicht gewebten Glasfaserstützplatte verbunden sind und von dieser getragen werden, vorliegen; die letzteren nicht gewebten Matten oder

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Stoffe (fabrics) sollen hier als Drahtblatt oder Drahtplatte bezeichnet werden.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung von Stahldraht als Verstärkung neben einer Erhöhung der Festigkeit gleichzeitig einen etwas größeren Kriechdehnungs- und Ermüdungs-Widerstand liefert; diese Vorteile überwiegen im allgemeinen die Nachteile der Verwendung von Stahl in verstärkten Kunststoffen, die beispielsweise von seiner hohen Dichte und seiner relativ schwachen Adhäsion gegenüber Kunststoff herrühren. Darüberhinaus führt in Verbindung mit Glasfaser bei einem gut entworfenen Aufbau verwendeter Stahldraht tatsächlich zu einem sehr geringen oder gar keinem Anstieg der Gesamtdichte des Produkts und besitzt doch bessere technische Eigenschaften. Neben der schwachen Adhäsion gegenüber Kunststoffen liegt jedoch der Hauptnachteil von Stahldraht entsprechend den Schlüssen eines Artikels "Wire sheet as a reinforcement in resin matrices" von R.H. Stretton und P. Covell, der in "Composites" 19 7o_f Seiten 171 bis 175, veröffentlicht wurde,in seiner federnden Natur, die es schwierig macht, ihn zu handhaben.

Es wurde nun gefunden, daß Kunststoffmaterialien in der Form von Rohren, Behältern oder blattähnlichen Laminaten vorteilhaft mit Hilfe einer Kombination verstärkt werden können, die im wesentlichen aus harzgetränkten Glasfasern und Stahllitze besteht. Der Ausdruck "Stahllitze" wird hier in seinem herkömmlichen Sinn verwendet, um Litze zu bezeichnen, die aus zwei oder mehr Stahldrähten oder Drahtadern bzw. -litzen (allgemein aus Stahl mit hohem Kohlenstoffanteil, z.B. Stahl mit einem Kohlenstoffanteil von wenigstens o,4 Gew-%) besteht,die verdrillt sind. Mit dem Ausdruck "Kombination" ist gemeint, daß in der unmittelbaren Nachbarschaft der Stahllitzen harzgetränkte Glasfasern vorhanden sind, so daß die Orientierung dieser Glasfasern nicht vorherrschend quer zur Orientierung der Litzen ist.

Insbesondere hat sich gezeigt, daß die Verwendung von wenigstens einer Schicht der obigen Kombination aus Stahllitze und Glasfasern

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zu verstärkten Kunststoffmaterialien führen kann, die verglichen mit herkömmlichen stahldrahtverstärkten Materialien überraschend verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Beispiele der Eigenschaften, die durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verstärkungen verbessert werden können, sind die Festigkeit (z.B. der Biegewiderstand bzw. die Biegefestigkeit und die Zugefestigkeit), die Steifigkeit, der Delaminierungswiderstand, die Stoßfestigkeit, der Kriechdehnungswiderstand undder Ermüdungs-(Ausschwitz- = weeping)Widerstand. Es wird angenommen, daß diese Verbesserungen zum Teil auf der besseren Verankerung jder Stahllitze im Gegensatz zum Stahldraht in dem Kunststoff beruhen. Die Anwesenheit von harzgetränkten Glasfasern in der unmittelbaren Nachbarschaft der Stahllitzen entweder in zufälliger Orientierung oder mit derselben Orientierung der Stahllitzen fördert darüberhinaus die Benässung der Stahllitzenoberfläche mit dem Harz, vermeidet jedoch in ähnlicher Weise das Erscheinen reiner Harzpunkte oder -streifen auf oder zwischen den Stahllitzen, die im allgemeinen schwache Stellen im Verbundmaterial darstellen. Auf diese Weise wird es möglich, ein Verbundmaterial zu entwerfen, dessen Aufbau so homogen wie möglich ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Stahllitzen- und Glasfaser-Verstärkungselemente im allgemeinen leichter zu be- und verarbeiten als früher verwendete Stahldraht- und Glasfaser-Verstärkungselemente sind. Darüberhinaus erfordert die erfindungsgemäße Einführung von Stahllitze anstelle von Stahldraht zur Verstärkung von Kunststoffmaterial keine ausgedehnte Neuausbildung der für die Ausführung der Erfindung erforderlichen Arbeitskraft, und zwar im Gegensatz zur Einführung der oben erwähnten Drahtplatte als Verstärkungsmaterial. Verschiedene Schichten aus Glasfasern und/oder Drahtplatte, bei denen die Drähte einen bestimmten Durchmesser (und damit eine bestimmte Versteifungswirkung) haben, können leicht durch lediglich eine Schicht aus Stahllitzen mit einer gleichen Versteifungswirkung, jedoch mit einem viel schnelleren und leichteren Verarbeitungsverhalten ersetzt werden. Als Folge der Verwendung von weniger Verstärkungs-

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material und weniger Kunststoffmaterial ergeben sich leichtere Produkte mit denselben oder sogar besseren mechanischen Eigenschaften, was einen großen wirtschaftlichen Vorteil darstellt. Es hat sich auch gezeigt, daß die Stahllitze in gewöhnlichen Faserwickelmaschinen ohne Notwendigkeit ausgedehnter Anpassungen auf Seiten der Maschinerie verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Einsetzen von Stahllitze als Verstärkungselemente den auf diese Weise erhaltenen Produkten antistatische und wärmeableitende Eigenschaften verleiht. Allgemein wurde herausgefunden, daß die Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung von Stahllitze-Verstärkungselementen in Kombination mit Glasfasern verglichen mit Glas allein bei rohrähnlichen Strukturen einschließlich Behältern besonders deutlich bei großen Durchmessern (größer 5o cm) und längeren Rohren (größer 6 m) oder bei Rohren mit hohem Leistungsgrad sind. In ähnlicher Weise zeigt sich die erfindungsgemäße Verstärkungswirkung von Stahllitze besonders bei plattenähnlichen Schichtstrukturen mit großen Oberflächen oder bei axial verstärkten Latten großer Länge.

Die zur Verstärkung des Kunststoffmaterials verwendete Stahllitze kann als solche oder in der Form einer nicht gewobenen oder gewobenen Matte, z.B. einer gewobenen Matte benutzt werden, die aus zusammen mit einer Synthetikfaser wie Nylon oder Polyester verwobener Stahllitze besteht, wobei die Stahllitze vorzugsweise die Kette und die Synthetikfaser den Schuß darstellen. Die erfindungsgemäß verwendete Stahllitze kann beispielsweise von einem Kerndraht (z.B. mit einem Durchmesser von ο,25 mm oder mehr) gebildet werden, der von verschiedenen (z.B. vier bis 7) Drähten mit einem Durchmesser, der nicht größer als der des Kerndrahts ist, umgeben ist, wobei diese Drähte um den Kerndraht gedreht oder verdrillt sind. Stattdessen könnte die Stahllitze beispielsweise von einem kernlosen Strang oder einer kernlosen Litze aus zwei bis fünf zusammengedrillten Drähten gebildet werden, von denen jeder Draht einen Durchmesser von beispielsweise o,15 bis o,6o ram besitzt. Andere geeignete Stahllitzenaufbauten bestehen aus einem Kernstrang bzw. einer Kernlitze, die von Drähten bzw.

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von anderen Strängen umgeben ist, oder sie bestehen aus einem kernlosen Aufbau aus zusammengedrillten Drahtsträngen oder Drahtlitzen. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, Stahllitzekonstruktionen zu verwenden, die aus einem Kerndraht bestehen, der von einer Anzahl von Drahtadern oder Drahtlitzen umgeben ist. Durch Verwendung schwererer Konstruktionen ist es möglich, die Anzahl der Litzen (oder der Litzeschichten) im Verbundaufbau zu erniedrigen, was zur Erzielung einer bestimmten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften notwendig ist. Die verwendeten Stahllitzen können darüberhinaus in einem langen Schlag von einem einzigen Draht umwickelt sein. Auf diese Weise werden die Biegefestigkeit der Litze sowie ihr Axialdruckwiderstand erhöht.

Das Kunststoffmaterial kann entweder ein thermoplastisches oder ein wärmehärtendes Material sein; Beispiele für das letztere sind Polyester, Epoxyharze, Phenolharze, Melamin-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Resorcin-Formaldehydharze oder Polyurethane sowie wärmehärtende Copolymere. Das Kunststoffmaterial kann, falls erwünscht, auch einen gleichmäßig in ihm verteilten trockenen Füllstoff enthalten, z.B. ein anorganisches Material, das in einer Menge von nicht mehr als 60 Gew-% vorhanden sein kann. Das Vorhandensein eines Füllstoffs senkt den Preis der verstärkten Anordnung beträchtlich, hat jedoch im allgemeinen einen nachteiligen Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften und den Korrosionswiderstand der Struktur sowie auf die Benässungsfähigkeit des Harzes. Füllstoffe können auch das Aushärten des Harzes verzögern.

Das verstärkte Kunststoffmaterial gemäß der Erfindung kann in der Form von Artikeln jeder beliebigen Form erzeugt werden. Die Erfindung ist insbesondere auf die Herstellung von Artikeln in der Form verstärkter Kunststoffrohre und ähnlichem anwendbar, wie sie herkömmlicherweise auf Fadenwickelmaschinen erzeugt werden. Spezielle Beispiele dieser Artikel werden später im einzelnen beschrieben.

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Wenn es sich um Rohre und ähnliche Artikel/ z.B. Körperteile von Behältern, handelt, können die Stahllitzen- und Glasfaser-Verstärkungselemente in dem Kunststoffmaterial so angeordnet werden, daß die Litzen und Fasern in einer Axialrichtung oder in einer Umfangsrichtung quer zur Achse liegen. Falls erwünscht, können die Verstärkungselemente eine Kombination aus axial und umfangsmäßig angeordneten Stahllitzen und Glasfasern enthalten. Dabei soll der Ausdruck "umfangsmäßig angeordnete Stahllitzen und Glasfasern" Stahlfasern und Glasfasern einschließen, die mit anderen Winkeln als 9o zur Axialrichtung angeordnet sind, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn eine einseitig gerichtete, nicht gewobene Matte aus Stahllitzen oder Glasfasern bei der Herstellung eines Kunststoffrohrs schraubenartig angeordnet wird.

Es sind verschiedene Kombinationsformen beider Kombination von Stahllitze und Glasfasern möglich. So kann die Stahllitze beispielsweise wenigstens zum Teil in Glasfasersträngen (Rovings) eingebettet werden, wobei die Stahllitzen und die Glasfasern parallel liegen. Bei dieser Ausfuhrungsform überschreitet das Verhältnis der Anzahl von Stahllitzen zur Anzahl von Glasfasersträngen in Querschnitten derselben Schicht vorzugsweise nicht 2 : 1 und liegt vorteilhafterweise im Bereich von 1 : 1 bis o,33 : 1. Stattdessen können eine oder mehrere Schichten aus Stahllitzematerial (z.B. als gewebte oder nicht gewebte Matte) in Verbindung mit einer oder mehreren Schichten von Glasfasersträngen und/oder Glasfasermatten (z.B. eine nicht gewebte Matte) verwendet werden. Das Kunststoffmaterial kann daher beispielsweise eine Anzahl von Schichten aus Glasfasersträngen, Kombinationen von Glasfasersträngen mit darin wenigstens teilweise eingebetteter Stahllitze und Kombinationen von Glasfasermatten und Stahllitzematten wie hier beschrieben enthalten. Diese überlagerten Schichten können axial oder umfangsmäßig angeordnet werden, oder ein Teil dieser Schichten kann axial angeordnet werden, während die übrigen Schichten umfangsmäßig angeordnet werden. So können beispielsweise eine Vielzahl von Schichten aus gewebter Stahllitzematte und nicht

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gewebter Glasfasermatte verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Wenigstens eine dieser überlagerten Schichten ist vorzugsweise von einer anderen mittels Glasfaserschichten getrennt, die vorteilhafterweise umfangsmäßig angeordnet sind, während die Stahllitze- und Glasfaser-Mattenschichten axial angeordnet sind.

Um sicherzustellen, daß die Kunststoffmaterialien die erwünschten Eigenschaften für die ihnen zugedachte besondere Verwendung aufweisen, sollte eine geeignete Kombination aus Glasfaser- und Stahllitze-Verstärkungselementen ausgewählt werden, wie dies später in den Beispielen beschrieben ist.

Die vorliegende Erfindung schafft außerdem Verfahren und Maschinen zur Vorbereitung des erfindungsgemäßen verstärkten Kunststoff materials, wobei eine Kombination aus Glasfaser und Stahllitze als Verstärkungselemente in ein Kunststoffmaterial eingesetzt wird. Wenn das verstärkte Produkt die Form eines Rohrs oder eines ähnlichen Artikels besitzt, werden die Stahllitze und die Glasfaser vorzugsweise mittels der Technik des Fadenwickeins in das Kunststoffmaterial eingesetzt. Damit können mit einem Kunststoffmaterial (üblicherweise einem Plastisol) getränkte Glasfasern und Stahllitze auf einen stationären oder einen rotierenden Dorn aufgebracht werden, um eine axiale bzw. eine umfangsmäßige Anordnung der Verstärkungselemente in dem Kunststoffmaterial zu schaffen.

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

Fig. 1 eine Längsansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung verstärkter Kunststoffrohre gemäß der Erfindung unter Verwendung von Glasfasersträngen und Stahllitzen in axialer Anordnung,

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung von Fig. 1,

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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung verstärkter Kunststoffrohre mit einer konischen Form gemäß einem alternativen Verfahren,

Fig. 4 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Erzeugung verstärkter Kunststoffrohre gemäß der Erfindung unter Verwendung von Glasfasersträngen und Stahllitzen in umfangsmäßiger Anordnung,

Fig. 5 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Erzeugung verstärkter Kunststoffrohre gemäß der Erfindung unter Verwendung gewebter Platten- bzw. Blattverstärkungsmaterialien/

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 5, und

Fig. 7 eine grafische Darstellung des Ausschwitz-(weeping)Verhaltens von stahllitzeverstärkten Kunststoffrohren.

Gemäß den Fig. 1 und 2 werden ein Satz paralleler, harzgetränkter Glasstränge 1, sogenannte Rovings, und ein Satz nicht getränkter Stahllitzen 2 zu einem Führungssystem 3 gefördert, das in der Näher der Oberfläche eines stationären Doms 4 einer herkömmlichen Fadenwickelmaschine angeordnet ist. Das Führungssystem enthält im wesentlichen ein Paar mit ümfangsnuten versehene Walzen 8, durch die die Stahllitzen hindurchlaufen. Die Glasstränge können durch übliche Ösen hindurchgeführt werden. Die Lieferwerke und das Führungssystem 3 werden gleichzeitig über Schienen entlang dem Dorn axial bewegt, und die Verstarkungselemente werden mittels des Führungssystems in gegenseitigen longitudinalen Kontakt gebracht und weiter als eine Axialschicht auf der Dornoberfläche geführt, um jede Stahllitze in einem Glasfaserstrang anzuordnen und einzubetten. Um jegliche Störung oder Verformung der Axialschicht in Querrichtung zu vermeiden und die Schicht grade und fest in ihrer Axialrichtung zu halten, wird ein elastischer Bindefaden 5 gleichzeitig mit einem großen Schlag und unter einer gewissen Spannung mittels eines geeigneten Wickelsystems 6 um die Axial-

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schicht gewickelt; das Wickelsystem 6 ist mit dem System 3 verbunden und bewegt sich daher während des Wickeins entlang dem Dorn. Der Bindefaden fördert gleichzeitig das Einbetten der Stahllitze in die Glasstränge. Wenn das System 3 an einem Ende des Dorns anlangt, wird der Dorn axial um einen Winkel gedreht, der ausreicht, um eine neue Axialschicht neben der gerade aufgebrachten Schicht vorzusehen. Das System 3 kehrt axial zum anderen Ende des Dorns zurück, während der andere schraubenförmige Bindefaden, der von der Spule 7 geliefert wird, nun auf die neue Axialschicht gewickelt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der gesamte Dorn mit Axialschichten bedeckt ist. In jeder Axialschicht, die neben der Nachbaraxialschicht auf dem Umfang des Dorns angeordnet ist, liegt die Stahllitze abwechselnd an der Ober- bzw. an der Unterseite der Stränge.

Zur Steuerung des seitlichen Abstands der Stahllitzen werde sie zwischen zwei geeignet mit Nuten versehenen Walzen 8 und zwischen Führungsstangeix 9 (z.B. aus Federdraht) durchgeführt. Es ist auch vorteilhaft, die Bindefäden 5 durch Ösen 1o zu führen, die in dichter Nähe zum Dorn 4 angeordnet sind, und die umlaufenden Ringe, die die Spulen 6 und 7 tragen, etwas exzentrisch um den Dorn 4 anzuordnen, und zwar vorzugsweise so, daß die Mitte des Umlaufsystems unter der Mitte des Dorns liegt.

Vorzugsweise wird die Stahllitze von oben von stationären Spulen 11, z.B. mittels eines röhrenförmigen Fleier- oder Flügelmechanismus 12 zugeführt, wie er in der britischen Patentanmeldung 146o6/75 beschrieben ist. Diese Anordnung schafft eine kontinuierliche Stahllitzenzufuhr ohne unerwünschte Torsionsbeanspruchung (d.h. im wesentlichen frei von Verdrillung), und zwar solange, so lange geeignete Spulen der Stahllitze erhältlich bleiben. Jedoch ist die Litzenspannung bei diesem System auf nahezu 2 kp pro Litze beschränkt, und es können keine schweren Litzen mit Hilfe dieses stationären Spulensystems zugeführt werden. Im Falle schwerer Litzen werden rotierende Spulen verwendet.

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Wenn der Dorn eine konische Form hat, eignet sich die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und oben beschriebene Maschine nicht so gut, da sie unzulässige Überlappungen des Verstärkungsmaterials an der Spitze des Konus verursacht. In diesem Fall wird die in Fig. 3 gezeigte Maschine vorgezogen. Der konische Dorn 1o ist mit einer Innenauskleidung 12 und erwünschtenfalls mit umfangsmäßig angeordneten Schichten aus Verstärkungsmaterial bedeckt. Die axiale Verstärkung wird auf einem getrennten Tisch 13 vorbereitet. Auf einer Trägernetzstruktur 14 ist eine harzgetränkte Glasfasermatte 15 angeordnet, auf die ein Blatt oder eine Platte 16 aus harzgetränkten Glassträngen 23 und Stahllitzen 24 in einer axialen Anordnung gelegt sind. Die Oberfläche des Blatts, das axiale Stränge und Litzen enthält, stimmt mit der abgewickelten Oberfläche oder Mantelfläche des konischen Doms überein, und die Stränge und Litzen sind entsprechend der Erzeugungslinie der konischen Oberfläche ausgerichtet. Das Axialblatt wird mit einer harzgetränkten Glasfasermatte 17 und weiter mittels eines Blatts 18 aus Strängen und Stahllitze ähnlich dem Blatt 16 bedeckt, welches sich vom Boden des Konus etwa über dessen halbe Länge erstreckt. Darauf wird eine harzgetränkte Glasfasermatte 19 gelegt, die wiederum die gesamte Oberfläche bedeckt. Von Spulen 21 werden Bindefäden 2o zugeführt und laufen unter der Netzstruktur 14 zu verschiedenen Windungen um den Dorn herum. Die Bindefäden sind auch am Führungsende 22 der Netzstruktur befestigt, so daß das Laminat auf den Dorn gewickelt und darauf festgezogen wird. Die Netzstruktur und die angebrachten Bindefäden halten die axiale Stahllitze und die Glasfaserstränge fest in ihrer Postition, so daß ihre Ausrichtung auf der Dornoberfläche genau mit der Erzeugungslinie des Konus übereinstimmt, wenn sie auf diesen aufgerollt werden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für Lampenständer oder Lampenmasten großer Länge (größer 8 m) in der Form eines Kegelstumpfes oder Pyramidenstumpfes (polygonaler Querschnitt). Eine axiale Verstärkung ist hier unerläßlich, und es hat sich gezeigt, daß ein Schichtaufbau der beschriebenen Art und mit galvanisierten Stahllitzen bestehend aus einem Kerndraht mit einem Durchmesser von o,55 mm, der von sechs Ummantelungs-

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drähten von je ο,47 nun Durchmesser umgeben war, bei einem Lampenmast von 11 Metern Länge mit einem Innendurchmesser am Bodenende von 315 mm und am Oberende von 11o mm zu einem sehr guten Ergebnis führte. Der axialverstärkte Schichtaufbau war zwischen getränkten Glasstrangumfangsschichten sandwichartig eingeschlossen, und die Wanddicke des Mastes betrug etwa 8 mm.

Wenn vorgesehen ist, gleichzeitig Stahllitzen und getränkte Glasstränge in umfangsmäßiger (einschließlich schraubenartiger) Anordnung auf einen rotierenden Dorn zu wickeln, wird das in Fig. 4 gezeigte Führungssystem 33 vorgezogen. Die Stränge 31 und die Stahllitzen 32 werden mittels eines Systems 33 geführt, das sich axial entlang dem Dorn 34 bewegt, während die Kombination aus Verstärkungssträngen 31 und 32 über eine mit Nuten versehene Walze 35 in der Nähe der Dornoberfläche geführt und auf den rotierenden Dorn 34 gewickelt wird. Um eine exakte Führung zu ermöglichen, sollte die Ausrichtung der Achse der Führungswalze 35 immer senkrecht zur Richtung der Verstärkungsstränge sein, so daß die Ausrichtung dieser Achse immer dem Wickelwinkel der Umfangsschichten angepaßt ist, um eine Reibung oder Lufteinschlüsse zu vermeiden. Dieser Wickelwinkel wird natürlich von der Geschwindigkeit der Axialbewegung des Systems 33 und der Umlaufgeschwindigkeit des Dorns 34 bestimmt.

Die oben beschriebene Vorrichtung oder Maschine (Fig. 1) für das axiale Wickeln kombinierter Glasstrang-Stahllitze-Schichten kann auch auf eine halbautomatische Axialanordnung gewebter Litzeschichten angepaßt werden. Es ist erwünscht, daß die Litzen in den axialen, gewebten Litzeschichten grade und unter gleicher Spannung liegen, da andernfalls die Axialfestigkeit der Schicht nachteilig beeinflußt werden könnte. Diese gleichmäßigen Verarbeitungserfordernisse können kaum manuell gesteuert werden, und insbesondere dann nicht, wenn es sich um Rohre mit großem Durchmesser handelt. Die in den Fig. 5 und 6 gezeigte Vorrichtung enthält im wesentlichen einen ringartigen Rahmen 41, in dem Spulen 42 befestigt sind, die gewebte Litzeschichten tragen. Der Rahmen mit den Spulen ist auch mit einem Führungssystem 43 für die ge-

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webten Litzeschichten versehen und kann axial entlang dem stationären Dorn 44 einer herkömmlichen 'Fadenwickelmaschine bewegt werden. Die gewebten Litzeschichten werden dem Dorn unter einer gewissen Spannung zugeführt. Die Spannung wird von einer Bremswirkung auf die Spulen 42 erzeugt. Um jegliche Verformung der Axialanordnung zu verhindern, wird wieder gleichzeitig ein Bindefaden 45 mit einem großen Schlag um die aufgebrachten axialen Schichten geschlungen. Dies erfolgt mittels eines geeigneten Wickelsystems 46, das mit dem Rahmen 41 verbunden ist.

Für lange Rohre ist es vorzuziehen, die Spulen 42, die die gewebten Litzeschichten tragen, nicht auf dem ringförmigen Rahmen 41, sondern auf einem getrennten festen Rahmen anzuordnen und den Rahmen 41 mit seinem Führungssystem 43 nur als Zwischeneinrichtung für die exakte Führung der gewebten Litzeschichten zu verwenden. Mit dieser Abwandlung wäre es auch möglich, gleichzeitig mit den gewebten Litzeschichten eine Anzahl getränkter Glasfaserstränge oder -matten auszuliefern und zu führen, wobei die Glasfasermaterialien dann die Stahllitzeschichten bedecken oder sandwichartig einschließen könnten oder umgekehrt.

Es hat sich auch gezeigt, daß die Anwendung vorgespannter Stahllitzen, z.B. in axialer Richtung, die Rohrfestigkeit erheblich begünstigt. Tatsächlich kann sich Stahllitze mit einer Kabelstruktur unter einer leichten Spannung ein wenig verlängern. Diese Fähigkeit der geringen Verlängerung, die im folgenden Strukturverlängerung bezeichnet wird, beruht auf der radialen Verdichtung der Litze, wobei die Ummantelungsdrahte oder -stränge in der Litze auf den Kerndraht oder Kernstrang kerbverzahnt werden, wenn die Litze einer kleinen Längsspannung ausgesetzt wird. Durch weiteres Spannen der axial angeordneten Litzen bis zu einem Betrag unter ihrer Elastizitätsgrenze und durch Beibehalten dieser Spannung bis das Rohr völlig ausgehärtet ist, erhält man einen Verbundaufbau, bei dem die Harzmatrix unter einer axialen Druckkraft steht, während die Stahllitze immer noch gespannt ist. Wenn ein

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solches Rohr dann axial gebogen wird, werden gewisse Zonen der Rohrwand Druckkräften ausgesetzt,, während andere Zonen Zugspannungen ausgesetzt werden. In den Druckzonen wird das Harz weiter zusammengedrückt; dies schadet jedoch nicht, da es einen relativ guten Druckwiderstand besitzt. Die Stahllitze steht in diesen Zonen jedoch immer noch unter Zugspannung, und da sie einen sehr viel besseren Zugwiderstand als Druckwiderstand besitzt, ist ihre Verstärkungswirkung in diesen Druckzonen optimal. Auf der anderen Seite bietet die Stahllitze in den unter Zugspannung stehenden Zonen infolge ihrer hohen Zugfestigkeit eine geeignete Stütze für die Harzmatrix. Harze besitzen im allgemeinen keine große Zugfestigkeit.

Die Anwendung vorgespannter Litzen ist auch bei der Herstellung von blattartigen laminierten Strukturen von Interesse, die leicht auf einem Tisch in ähnlicher Weise vorbereitet werden können, wie dies zuvor für die Herstellung von konischen Rohren beschrieben wurde.

Aus den obigen Betrachtungen kann geschlossen werden, daß unter gewissen Umständen ein Prozeß bevorzugt wird, bei dem die Stahllitze einer Spannung ausgesetzt wird, die wenigstens ausreicht, um die Strukturverlängerung dieser Litzen auszuschalten.

Beispiele

Die folgenden Materialien wurden bei der Konstruktion verstärkter Materialien gemäß der Erfindung verwendet:

1. Polyesterharze: "I" : Polyesterharz auf der Basis von

Isophthalsäure, ERVAPON Typ D 1324 (Piastimer - Frankreich)

"D" : Vinylesterharz DERAKANE Typ 411-C-45 (Dow Chemical, Schweiz)

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Ό" : Ortophthal-Polyesterharz ERVAPON

Typ t> 426 T (Piastimer - Frankreich)

2. Verstärkungsmaterialien:

a) Glasfaserprodukte: Rovings 24oo Tex Typ EC-14/K937

(Vetrotex) Roving-Weite ungefähr 4,2 mm, Roving-Dicke

2 ungefähr ο,45 mm, Zugefestigkeit ungefähr 16o kg/mm

"RN" Rovinap 64o4o5: einseitig gerichtete

kontinuierliche Rovings auf eine nicht

gewebte Bahn gesteckt: Gesamtgewicht

2
73o g/m (Chomarat)

"3ooM": Stapelglasfasermatte Vetrotex M 13

2 Gewicht 3oo g/m

"45oM": Stapelglasfasermatte Vetrotex M 13

2 Gewicht 45o g/m

"V" : nicht gewebte Matte bzw. Stoff aus Synthetikfasern (Verkleidung) (Freudenberg) Typ H 3oo2 oder Typ 1748

b) Stahllitzeprodukte:

Stahllitze SC 4.o25 - Litze in S oder Z-Schlag von 4 messingplattierten Stahldrähten mit hohem Kohlenstoffanteil, von denen jeder einen Durchmesser von o,25 mm hat

SC 7.Ο25 - Litze aus 7 solchen Drähten, von denen einer den Kern des Strangs bildet

SC 4.Ο175 - Litze aus 4 solchen Drähten mit einem Durchmesser von o,175 mm

SCS - Litze mit einem Kern mit einem Durchmesser von o,3 mm, der von 6 Drähten umgeben ist, von denen jeder einen Durchmesser von o,25 mm

besitzt

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gewebte Litze WC 14 : Gewebte Matte, die SC 4.O25

, Litzen als Kette und Nylon Einzelfäden als Schußmaterial aufweist, wobei die Matte ein Ge-

wicht von 14oo g/m , d.h. ungefähr 897 Kettenden pro Meter oder einen Packungsfaktor von ungefähr 56,5 % besitzt.

WC 7 : Gewebte Matte, die SC 4.O175

Litzen als Kette und Nylonfäden

als Schußmaterial aufweist und

2 ein Gewicht von 7oo g/m besitzt

(92o Enden pro m oder ein Packungsfaktor von 37 %)

Es wurde ein übliches Polymerisationssystem benutzt, bei dem 2 % Trigonox 42PR als Katalysator und 1 % NL49 als Beschleuniger benutzt wurden (beides von AKZO Chemie). Die Gelbildung und Aushärtung wurde mittels Infraroterhitzen bei einer kontinuierlich gesteuerten Temperatur von 75 bis 85 C ausgeführt.

Ein erster Satz von Rohren war für die Verwendung als Lampenmasten, Übertragungsmasten für elektrische Kabel niedriger Spannung und Telefonkabel, Segelbootmasten, Auslegerarme und auch Kamine gedacht. Herkömmliche Materialien für diese Artikel neigen zu folgenden wesentlichen Nachteilen: Aluminium kann zu teuer sein; Stahl kann eine teure Wartung erfordern; und Beton und Stahl mögen nicht sehr sicher sein und hohe Installationskosten infolge ihres hohen Gewichts erfordern. Maßgebliche in verschiedenen Ländern fördern daher jetzt die Verwendung verstärkter Kunststoffe für diese Anwendungen, insbesondere dort, wo Transport und Wartung schwierig sind (z.B. in bergigen Regionen). Axiale Steifigkeit und Festigkeit (z.B. Biegewiderstand und Zugfestigkeit) sind bei diesen Anwendungen extrem wichtig, und es hat sich gezeigt, daß eine Glasfaserversteifung allein keine technische und wirtschaftliche Lösung für dieses Problem liefern konnte. Eine Axialverstärkung mit

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Drahtplatten führte zu einer erhöhten Steifigkeit der Rohre, jedoch ergaben sich aufgrund der federnden Natur dieser Platten Schwierigkeiten bei der Handhabung und Verarbeitung die nicht auftreten, wenn Stahllitze oder gewebte Stahllitze verwendet wird. Ein repräsentativer Test für die Einschätzung der Rohre im Hinblick auf diese Endverwendungen enthält einen Biegetest, bei dem die Rohre an einem Ende eingehakt und am anderen (freien) Ende querbelastet werden. Die Biegefestigkeit OT und der Biegemodul E, wurden bei vier unterschiedlichen Rohrkonstruktionen bestimmt, deren Strukturelemente wie folgt definiert werden:

R bedeutet eine umfangsmäßig gewickelte Schicht aus kontinuierlichen Glassträngen.

AG : axial orientierte Schicht aus.Glasfasersträngen

AG
-^p : bedeutet axial ausgerichtete Stahllitze in Kontakt

mit jedem Glasfaserstrang

AG
— : bedeutet eine ähnliche Struktur, jedoch mit zwei

axial ausgerichteten Stahllitzen auf jedem Glasfaserstrang

Für die Rohre wurde das Harz des Typs "D" verwendet. In den Gleichungen:

Oi= — (kp/mm²) und E, = — (kp/mm ) (D⁴ - d ) o-J J-r

bedeuten:

P die am Ende des Rohrs aufgebrachte Querlast (kp)

L die freie Länge des getesteten Rohrs (mm)

D der Außendurchmesser des Rohrs (mm)

d der Innendurchmesser des Rohrs (mm)

I das Trägheitsmoment (mm )

f das Auslenkmoment bzw. die Auslenkung (mm) am Ende des Rohrs

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Von jeder Konstruktionsart wurden verschiedene Rohre untersucht

und die Mittelwerte von E, und σ, berechnet.

b b

Lampenmasten werden im allgemeinen mit einer Länge zwischen etwa 4 m und 18m ausgeführt. Die Zusammensetzung 1 in Tabelle 1 scheint eine sehr vorteilhafte stahllitzeverstärkte Rohr-Verbundstruktur zu sein. Beim Biegetest ist ein Teil der Axialschichten zugbelastet, während ein anderer Teil eine Drucklast aufnimmt. Dieses Ungleichgewicht der Belastungskräfte erzeugt im allgemeinen Querspannungen im Querschnitt, so daß dieser zu einer radialen Deformation neigt. Es ist bekannt, daß diese Deformation (im allgemeinen Ovalisierung genannt) des Rohrquerschnitts dadurch vermieden werden kann, daß eine Struktur bzw. ein Aufbau geschaffen wird, der diesen Radialspannungen widersteht. Deshalb werden drei harzgetränkte 9o -Umfangs-Glasstrangschichten R nächst der Innenauskleidung V als eine Teilstruktur aufgebracht, die diesen Radialbeanspruchungen widersteht. Der Austausch der Schichten R gegen eine harzgetränkte Glasfasermatte M kann die Steifigkeit und den Delaminierungswiderstand dieser Teilstruktur, die in sich selbst eine stark zusammenhängende Laminat- oder Sandwichstruktur ist, weiter vergrößern.

Diese Unter- oder Teilstruktur wurde weiter von zwei nachfolgenden zusammengesetzten Axialschichten bedeckt, von denen jede axial ausgerichtete Glasstränge besaß, bei denen eine Stahllitze SCS axial in Berührung mit jedem der Stränge angeordnet war. Auf diese Weise wurden die Stahllitzen etwas in den Glassträngen eingebettet, so daß sich ein besserer Kontakt der Stahllitzen mit dem Harz ergab und die Bildung von Luftblasen minimalisiert wurde. Luftblasen sind in verstärkten Kunststoffen im allgemeinen sehr schädlich, da sie schwache Punkte darstellen, an denen zuerst Risse ausgelöst werden.

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TABELLE 1 - Rohrprobe mit Verstärkung - Biegetest - Masten, Lampenmasten

	NO.	^d(mm)	^D(mm)	^L(mm)	Zusammensetzung der Rohrwand Innenseite Außenseite	^Eb 2 (kp/mm )	°b (kp/mm²)
709809/1 1	1 2	9o 9o	96.6 98.8	35oo 35oo	V-R-R-R- j^ - £££ - R - R - V V-R-R-R-AG-AG-AG-AG-R-R-V	227ο 124ο	27 14,8
IO CO	3 4	28 28	34,2 34.2	1ooo 1ooo	v - R - R - R - scs " scs R-R-v ν-π-π-Τί- ^ - ■ ^ η - R ν	2333 2296	53 ι 51.2
2SC4.O25 2SC4.O25

-O· CD CD ΓΟ

- 2ο -

Schließlich wurden zwei Schichten aus getränkten Glassträngen R umfangsmäßig auf die Axialschichten gewickelt und mit einer äußeren Verkleidung V bedeckt. Diese beiden 9o Umfangsschichten haben wiederum eine radiale Versteifungswxrkung, die zur Verminderung der Ovalisierung neigt; außerdem tragen sie dazu bei, die Axialschichten zu stützen und die Neigung dieser Schichten zu delaminieren, d.h. auseinanderzugehen, zu begrenzen. Zur Vermeidung der Delaminierung an den Trennflächen zwischen einer Axialschicht und einer Umfangsschicht ist auch die Anwesenheit einer gewissen Menge erkleinerter Glasfasern nützlich, die auf die Außenseite der unten liegenden Schicht aufgesprüht werden (mittels beispielsweise einer üblichen Aufsprühvorrichtung, die einen Zerkleinerer und eine damit verbundene Harzdüse enthält).

Gegenüber Rohren einer ähnlichen Struktur, die allein mit Glasfasern verstärkt sind, wie durch Rohr 2 von Tabelle 1 wiedergegeben, führt das Einsetzen der Stahllitze zu einer wesentlichen Verbesserung der axialen Biegefestigkeit und des Biegemoduls des Rohrs.

Die Struktur des Rohrs 3 von Tabelle 1 mit einer Zusammensetzung, die mit der des Rohrs 1 identisch war, jedoch mit einem kleineren Durchmesser, wurde ebenfalls getestet? wie erwartet werden konnte, zeigte dieses Rohr eine wesentlich höhere Festigkeit, die von seinem größeren Verhältnis (D - d)/d herrührt. Beim Rohr 4 wurden die beiden axialen Verstärkungsschichten folgendermaßen ausgelegt: Jede Schicht enthielt axiale Glasstränge, und in Berührung mit jedem Glasstrang wurden zwei Stahllitzen der 4.o25 Konstruktion axial angeordnet. Das Stahlgewicht bei den Zusammensetzungen 3 und

'? 2

war vergleichbar, nämlich 133o g/in bzw 1 35o g/m der Rohroberfläche.

Die Festigkeit und der Modul sind beim Rohr 3 jedoch besser, was zeigt, daß SCS-Litze vorzugsweise verwendet wird. Vom Gesichtspunkt der Verarbeitung bietet die schwerere Litze SCS zusätzliche Vorteile, da verglichen mit Rohr 4 nur mit der Hälfte der Litzen hantiert werden muß. Wahrscheinlich erlaubt die SCS Stahllitzestruktur, die aus einem Kerndraht mit einem großen Durchmesser, welcher von 6 üinmantelungsdrähten mit kleinerem Durchmesser um-

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geben ist, besteht, ein besseres Eindringen des Harzes in die Litze, so daß die mechanische Verankerung verstärkt wird. Im Hinblick auf den Preis pro kg ist die SCS-Struktur außerdem billiger. Aus diesen Testergebnissen kann auch geschlossen werden, daß irgendeine Kombination aus harzgetränkten Glasfasern und Stahllitze, zwischen denen eine enge Bindung geschaffen wird, verwendet werden kann, z.B. indem gewebte Litzeschichten mit getränkten Glasfaserbahnen (dünne Matten M an einer oder an beiden Seiten der gewebten Litzeschicht) kombiniert werden, z.B. indem sie daran gesteckt bzw. geklebt werden.'Die Stahllitzen können auch während des Axialwickelns in die getränkten Glasfaserstränge eingebettet werden, wie dies beispielsweise in den Zusammensetzungen 1, 3 und 4 in Tabelle 1 illustriert ist.

Eine andere Gruppe von Rohren wurde hergestellt und für die Verwendung als Niedrigdruck-Transportrohre oder -leitungen für Flüssigkeiten getestet, die in regelmäßigen Abständen, beispielsweise in Hängern oder Auflagern, getragen werden. Die Entfernung, die mit solchen Flüssigkeitstransportrohren zwischen zwei aufeinanderfolgenden Traggliedern überbrückt werden kann, sollte so groß wie möglich sein, um die Installationskosten so niedrig wie möglich zu halten, die zum Teil von der Anzahl von Tragelementen abhängen, die pro Längeneinheit der Leitungs- oder Rohrlinie erforderlich ist. In ähnlicher Weise sind die Festigkeit und der Kriechdehnungswiderstand der Rohre an den Trag- oder Stützzonen in den Auflagern von höchster Wichtigkeit; durch Verwendung der Erfindung können lokale Verstärkungen (durch Ringe oder ähnliches) in diesen Zonen entfallen oder wenigstens minimal gemacht werden. Auch große Behälterkörper, z.B. für Straßentankter, werden in Auflagern getragen. Ein repräsentativer Test für die Bewertung der Haltbarkeit der Rohre unter den normalen Arbeitsbedingungen, denen die Rohre ausgesetzt werden können, ist ein Dreipunkt- oder Vierpunkt-Biege- oder -Lasttragtest, bei dem die Rohre quer an beiden Enden getragen werden und entweder quer auf halbem Wege zwischen den Enden (Dreipunktbiegung ASTM-STP-327) oder symmetrisch an zwei Punkten zwischen den Enden (Vierpunkt-Biegung) belastet werden. Der Vierpunkt-Biegetest ist außerdem eine verläßliche Näherung

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für die Beurteilung der Wirkung einer gleichförmigen Belastung über die Rohrlänge. Die Verwendung von Rohren als Lasttragelemente, wie dies beispielsweise bei Kernrohren, Spindeln oder Balken zum Sammeln und Tragen schwerer oder großer Walzen beispielsweise aus Papier- oder Textilmaterial auftritt, ist ein weiterer Fall, bei dem die vorgeschlagenen Tests die realen Arbeitsbedingungen sehr weit annähern.

Die Axialfestigkeit ist bei solchen Anwendungen von höchster Wichtigkeit, so daß Axialverstärkungsschichten sehr erwünscht sind. Jedoch erfordert der ständige Querlasttrageffekt, dem diese Rohre ausgesetzt sind, eine erhöhte Festigkeit zur Verhinderung einer Kriechdehnung (sowohl einer Längsausdehnung als auch einer radialen Ovalisierung). Daher wurden bei den Zusammensetzungen der nachfolgenden Tabelle 2 zwei 9o° Umfangsschichten auf die innere Aus- bzw. Verkleidung gewickelt, bevor die spiral- oder schraubenartigen Schichten H aufgebracht wurden. Mit H ist ein Satz zweier überlagerter und spiral- oder schraubenförmig gewundener Schichten aus Glassträngen gemeint. Es ist bekannt, daß eine Verstärkung mit ausschließlich schraubenförmigen Schichten einen schwachen Widerstand gegen Scherkräfte und damit gegen eine Delaminierung besitzt, da sich diese Schichten unter Zug-, Druck- oder Biegespannungen selbst radial versetzen. Der Wickelwinkel der schraubenform!«
Rohrachse gewählt.

der schraubenförmigen Schichten H wurde zu 54 gegenüber der

Die Biegefestigkeit or und der Biegemodul E, wurden nach den folgenden Gleichungen berechnet:

PLD 2 PL 2

Dreipunktbiegung O^ = -gj (kp/mm ) E_fa = — (kp/mm )

Vierpunktbiegung E_fa = ^§§j * <¹ " "ff )

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Darin bedeuten:

P die gesamte quer aufgebrachte Last (kp) L die Entfernung zwischen den Tragpunkten an den Enden der Rohre, sie betrug hier 1,4 m

4 I das Trägheitsmoment (mm )

D der Außendurchmesser der Rohre (der Innendurchmesser betrug 9o mm) f die Auslenkung, gemessen an dem (den) Stoßpunkt(en) der

Lasten auf dem Rohr a die Entfernung zwischen dem Tragpunkt (Rohrende) und

dem Stoßpunkt der Last, die dem Tragpunkt am nächsten lag,

in diesen Testfällen o,3 m.

Wieder wurden verschiedene Rohre pro Zusammensetzung getestet und die Werte von E, und 0, bestimmt. Außer in den Fällen 1o und 11, bei denen das Harz "I" verwendet wurde, wurde das Harz des Typs "D" benutzt. Die Testergebnisse dieser Zusammensetzungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Die Unterschiede der Module zwischen dem Dreipunkt- und dem Vierpunkttest beruhten auf einer größeren Ovalisierung des Rohrquerschnitts während des Vierpunkttests am Stoßpunkt der Last, Was zu einem anderen Wert der Auslenkung f führte. Wenn die f-Werte dieser Auslenkungen korrigiert wurden, ergab sich für die Dreipunkt- und für die Vierpunkttests tatsächlich dasselbe E.

Im allgemeinen war die Wirkung des sandwichartigen Einschließens von axialen Stahllitzeschichten zwischen Glasstrang-ümfangsschichten (Rohre 5, 6 und 11) weniger günstig als erwartet; dies beruht auf Lufteinschlüssen an den Grenzflächen.Auf diese Weise tritt an diesen Grenzflächen eine Delaminierung oder Trennung auf, weshalb Glasfasermatten M günstigerweise verwendet werden sollten, um die Benässung und Verankerung zu verbessern, wenn als Verstärkungsmaterial gewebte Litze ins Auge gefaßt ist. Eine Verstärkungsteilstruktur, die wenigstens eine Glasfaserschicht aufweist, welche zwischen zwei Kombinationsschichten aus gewebter Litze und Glasfasermatten sandwichartig eingeschlossen ist, kann weiterhin am

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TABELLE 2 - Rohrprobe - Dreipunkt- und Vierpunkttests

OD CD CO

NO.	Cmm)	Zusammensetzung der Rohrwand Innenseite	R -	R-H-H-	R -	AWC14 - R - AWC14	Außenseite	(kp/mm )	^Eb	(kp/mm²)	Vierpunkt test
5	98.6	V -	R -	R-H-H-		AWC7 - R - AWC7 -	-R-V	19.3	Dreipunkt test	234ο
6	98.4	V -	R -	R-H-H-	R -	AG - R -'AG - R -	R-V	16.5ο	261ο	2ο58
7	99.4	V -	R -	R-H-H-	H -	R - AWC14 - R - V	V	16.1ο	2ο82	1783
8	98.6	V -	R -	R-H-H-	H -	R - AWC7 - R - V		18	1985	2ο23
9	98.6	V -	■ρ —	O — U — TJ — Σ\. Li ΓΙ	TT ™	R - AWC7 - R - V		16	214ο	165ο
1o	98	V -	R -	R-H-H-	R -	AWC7 - R - AWC7 -		13.4	1782	¹⁵⁶⁹NJ
11	98.2	V -					R-V	14.3	1685	181 9^
					1774	CO

-25- 262A992

besten dadurch getragen oder gestützt werden, daß nächst der Rohrinnenseite ümfangsverstärkungsschichten untergelegt werden, um eine Rohrovalisierung oder Ovalbildung zu verhindern. Die Wirkung der Harzfestigkeit wird durch den Vergleich von 1o und 11 mit 9 bzw. 6 auch gut demonstriert.

Zusätzlich zur Verwendung von Niedrigdruck-Transportrohren oder -leitungen an Oberleitungs- oder Obererdstellen, besteht eine zunehmende Nachfrage nach Untergrundrohren mit großem Durchmesser, insbesondere Kanalisations- und Abwasser-Rohren, die korrosionsbeständig sein müssen. Darüberhinaus wurden verstärkte Kunststoffrohre im Hinblick auf ihren Korrosxonswxderstand, der besser als derjenige von beschichteten Stahlrohren ist, für den Transport von Kühlwasser für elektrische Generatorstationen, als Rohre, die beispielsweise dazu gedacht sind, in Seen zu liegen oder in korrosive Erde vergraben zu werden, und als Rohre zur Abführung von Wasser in die See vorgeschlagen. Andere Vorschläge schließen Fernheizrohre für die Verteilung von heißem Wasser in dicht besiedelten Gebieten, Schlammrohrsysteme, um Mischungen aus Feststoffen und Flüssigkeiten wie Kohleschlamm über lange Entfernungen zu pumpen, und Untergrundrohrleitungen für elektrische Hochspannungskabel ein. Zusätzlich zu ihrem vorteilhaften Korrosionswiderstand besitzen verstärkte Kunststoffrohre angesichts ihres geringen Gewichts auch den Vorteil geringerer Installationskosten. Darüberhinaus haben die Maßnahmen zur Verfestigung verstärkter Kunststoffrohre durch Einsetzen von Stahllitze den weiteren Vorteil, daß sie in größeren Längen hergestellt werden können, so daß die Anzahl teurer Verbindungsstellen merklich gesenkt wird. Eine höhere Lebensdauer und die Ausschaltung übermäßigen Gewichts haben fadengewickelten Rohren einen großen Vorteil gegenüber früheren Betonrohren bei Chemieabfallrohrleitungen gegeben, wobei das Gewicht weniger als 2o % und die Lebensdauer doppelt so lang sind. Weiterhin kann ein fadengewickeltes Rohr infolge seiner höheren Biegsamkeit verglichen mit einem vergrabenen festen Rohrsystem, etwa Stahl-, Beton- und Zement/Asbest-Rohren, leichter dem Grabenprofil im Boden folgen.

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Vergrabene Rohre sind im allgemeinen symmetrischen Druckbeanspruchungen und in gewissen Bereichen, in denen der Traggrund nicht ausgeglichen ist, auch sowohl axialen wie radialen Biegekräften ausgesetzt. Innendruck, wenn die Rohre beispielsweise für den Transport von Schlamm verwendet werden, erzeugt zusätzliche Umfangs- und LängsSpannungsbeanspruchungen, so daß in solchen Rohren tatsächlich eine recht komplizierte Beanspruchungssituation auftreten kann. Angesichts dieser Situation wurden verschiedene Zusammensetzungen getestet, bei denen ein gleichzeitiges Umfangswickeln von Glassträngen mit Stahllitze, beide auf Spulen, verwendet wurde. Wie bereits früher erwähnt, besteht der große Vorteil eines solchen Systems darin, daß es mit einer recht einfachen, kleinen und billigen Hilfsausrüstung ausgeführt werden kann, welche leicht und schnell an vielen Arten üblicher Fadenwickelmaschinen montiert werden kann. Außerdem kann das Verhältnis zwischen Glasfasersträngen und Stahllitze entsprechend den Erfordernissen der Rohreigenschaften leicht variiert werden. Die Konstruktionen können daher wirtschaftlich vorbereitet und die Stahllitze gut in den Glassträngen eingebettet werden. In Tabelle 3 werden die folgenden Symbole zur Kennzeichnung der Rohrverbundstruktur ver- ■ wendet:

R und H bedeuten jeweils eine 9o° Umfangs- und Schraubenschicht aus Glassträngen, wobei eine Stahllitze mit jedem Glasstrang kombiniert ist.

R und H_ bedeuten jeweils eine 9o° Umfangs- und Schraubschicht aus Glassträngen, wobei eine Stahllitze mit jedem dritten Glasstrang kombiniert ist.

R und H bedeuten 9o° Umfangs- und Schraubschichten aus

Glassträngen, wobei eine Stahllitze mit jedem sechsten Glasstrang kombiniert ist.

Der Wickelwinkel betrug 60 bezogen auf die Rohrachse für die Schraub- oder schraubenartigen Schichten, da ein großer Winkel erwünscht ist, um den radialen Kriechdehnungswiderstand des Rohrs zu vergrößern. M 225 bedeutet eine zerkleinerte Glasfasermatte

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mit einem Gewicht von 225 g/m . Das verwendete Harz ist das des oben erwähnten Typs "0" gefüllt mit Microdol, im wesentlichen eine CaCO_/MgCO₃ Zusammensetzung. Der prozentuale Füllstoffanteil betrug 37,5 Gew-% des Harzes. Die verwendete Stahllitze war die des Typs SC 4.o25, und der Innendurchmesser d des Rohrs betrug 3oo mm.

Die Tangentialsteifigkeit bzw. -Starrheit die für vergrabene Rohre wesentlich ist, wird am besten mit Hilfe eines Tests mit externer Plattenbelastung bewertet, bei dem ein Rohrsegment zwischen zwei Platten gebracht wird, die parallel zur Rohrachse liegen und eine Last P senkrecht zur Rohrachse aufgebracht wird, um das Rohr quer zu verformen (zu ovalisieren). In den Beziehungen

Steifigkeits- bzw. Stabilitätsfaktor kp/cm /cm)

SF =

o.149 Pd'
8 f b

(ASTM 2412-68)

Modul

2
(kp/mm )

EC =

1.786 Pd _
2 bf (D-d)3

(ASTM-STP-327)

Spezifische Tangentialanfangsstabilität

(N/m²)

STIS =

O.O1863 P
b f

(KOMO)

bedeuten

b die axiale Länge des getesteten Rohrsegments und f die am Stoßpunkt der Last gemessene Auslenkung.

Obwohl die Testmethode zur Bestimmung der ST- und STIS-Werte sehr ähnlich ist, besteht aufgrund des völlig verschiedenen Berechnungsganges zwischen ihnen keine Beziehung. In verschiedenen Ländern suchen die Verantwortlichen immer noch nach einem Verhältnis zu Beton- und Asbest-Zementrohren, so daß die Bruchlast P

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(kp/m) und die prozentuale Auslenkung beim Bruch (f ) ebenfalls bestimmt wurden.

Da in vergrabenen oder versenkten Rohren oft ein erheblicher Innendruck herrscht, wurden die Zusammensetzungen 12 bis 21 auch Zugtests (NoI Ring test ASTM-STP 327) ausgesetzt und die Zugfestigkeiten <X bestimmt. Die Länge b des getesteten Rohrsegments betrug 15o mm, und die <T, definierende Beziehung ist folgende:

°t ⁼ (kp/mm²)

Aus Tabelle 3 kann man erkennen, daß in der ersten Gruppe vergleichbarer Zusammensetzungen 12 bis 15 die Zusammensetzung 13 verglichen mit der Zusammensetzung 12 die besten Resultate aufweist, wenn man in Betracht zieht, daß eine relativ geringe Menge Stahllitze zugesetzt wurde. Die Zusammensetzung 21 scheint angesichts ihrer Tangentialsteifigkeit eine geeignete Struktur zu besitzen. Die verwendete Stahllitze sollte vorzugsweise der Typ SCS sein. Natürlich sind ähnliche Konstruktionen für die Ausführung großer Saugrohre (z.B. für Ventilationsrohre in Minenschächten oder für die Abladung von Korn etc.) und für Untergrundspeichertanks nützlich, wo ähnliche BelastungsSituationen vorhanden sind.

Vergrabene Rohre sollten auch eine gute Stoß- oder Schlagfestigkeit besitzen, da sie beim Einbau, z.B. mit Kränen, gewöhnlich Stoßen ausgesetzt sind, und zwar insbesondere, wenn sie in felsigen Gebieten abgelegt werden. Deshalb wurden einige Rohrstrukturen von Tabelle 3 getestet, um ihre Stoßfestigkeit zu bestimmen (ASTM-D2444-7o/tupA). Ein Stoßlastgewicht von 52oo g wurde mit einer progressiv veränderten Fallhöhe verwendet. Es wurde angenommen, daß der Stoßfestigkeitswert erreicht war, wenn an der Innen-oder an der Außenfläche des Rohrs eine Beschädigung bemerkt wurde. Bei den Zusammensetzungen, bei denen Stahllitze gleichzeitig mit jedem Glasstrang in den äußeren Schichten gewickelt war, wurde an der Rohrinnenseite eine größere Beschädigung als an der Rohraußenseite

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TABELLE 3 - Externer Plattenbelastungs- und NoI Ring - (Zugfes.tigkeits)-Test

CD 00 O CD

Zus.

D

Zusammensetzung

H

- R

-R-V

der

R-R-

Rohrwand

- V

SF

Ec

2

mm

STIS

Pr

fr

k£

setzg

mm

Innenseite

H_

- R_

- R_- V

■ H -

Außenseite

R-V

k£
2

1o5o

N/m²

kjD

mm

H_

™" R

-R-V

- AWC14 - R - V

cm /cm

122o

65

24

12

3Ö7.6

V-R-

H

- R

-R-V

8)

96o

134o

335o

141o

67

27.5

13

3o7.8

V - R_-

R

-R-R

R-R-R-V

118o

136o

415o

1757

62

-

14

3o8.2

V - R_-

R

- H

-R-R

158o

1332

551o

2ooo

5o

24.6

15

3o8.4

V-R-

R

·"■ T-T

-H-R

126o

1447

435o

1175

6o

23.ο

16

3o9

V-R-

H

-_R

- AGRN -

- V

16 7o

142o

582o

1944

6o

23.3

17

3o9.2

V-R-

R

- H

-H-H

- V

24oo

12o7

832o

252o

53

24.2

18

311.4

V-R-

•

- R

441o

1736

1513ο

354o

35

17.8

19

312

V -_R -_

4ooo

137ΟΟ

226o

8

-

2o

324.4

V-R-

534OO

134o

1751ΟΟ

467o

(vgl

Zusammensetzung

4o

15.1ο

21

313

V - M225

V -

519o

163ΟΟ

767o

TABELLE 4 - Stoßfestigkeit (kgom)

Zusammensetzung	12	13	14	15	16	17	19
Stoßwiderstand	143	182	156	286	156	442	1248
Wanddicke ( D - d ) mm	3.8	3.9	4.1	4.2	4.5	4.6	6

Zusammensetzung 13 liefert gegenüber Zusammensetzung 12

eine Verbesserung der Stoßfestigkeit um etwa 27 %

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beobachtet. Eine Verunreinigung durch Flüssigkeiten von der Außenseite ist daher in diesen Fällen weniger wahrscheinlich. Bei den Zusammensetzungen, bei denen Stahllitze in den Innenschichten lag, wurde an der Rohraußenseite eine größere Beschädigung als an der Rohrinnenseite beobachtet.

Hochdruckrohre, z.B. für die Offshore-öl- und -Gasproduktionsindustrie, sowie Drucktanks bieten eine andere potentielle Anwendung für stahllitze-verstärkte Kunststoffrohre gemäß der Erfindung, da diese Rohre und Tanks eine lange Lebensdauer, einen hohen Sicherheitsfaktor und die Fähigkeit, relativ hohen Drücken und Druckschwankungen zu widerstehen,benötigen. In der Praxis ist der Reiß- oder Zerspringdruck eines solchen Rohres für die Bewertung seiner Eignung als ein Druckrohr nicht sehr relevant, da solch ein Rohr ersetzt werden muß, wenn es ein wesentliches Leck aufweist. Die Bestimmung des "Ausschwitzpunkts" des Rohrs, d.h. des Drucks, bei dem eine Flüssigkeit im Rohr beginnt, durch die Rohrwand zu kriechen oder zu sickern, ist daher ein realistischerer Test der Arbeitsbedingungen von Druckrohren und gibt gleichzeitig eine Aussage über die Lebenserwartung des Rohrs. Experimente mit glasfaserverstärkten Rohren haben gezeigt, daß ein zyklischer Druck zu einem schnelleren Versagen als ein Test unter stetigem Druck führt; dies beruht auf einem zusätzlichen Ermüdungseffekt. Als Testflüssigkeit wurde Wasser verwendet, da bekannt ist, daß Wasser auf Glasfasern eine zerstörende Wirkung ausübt; das Wassereindringen durch Mikrorisse beschleunigt die Verschlechterung des Rohrs und ist tatsächlich die Hauptursache eines vorzeitigen Ausfalls des Rohrs. Die Bestimmung der äußersten Festigkeit und die Tests mit einem internen zyklischen Druck wurden an Rohren mit nicht eingegrenzten Enden ausgeführt, so daß auf die Rohre auch eine volle Axialspannungsbelastung ausgeübt wurde, wie dies in der Praxis der Fall ist.

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Wenn der Ausschwitz- oder Sickerpunkt einmal bestimmt war, wurden die Rohre einer Anzahl von Tests bei zyklischen Innendruckwerten, die unter dem Ausschwitzpunkt lagen, mit einer Druckimpulsfrequenz von 24 Zyklen pro Minute ausgesetzt. Eine Testperiode von 1o Zyklen ohne Rohrausfall bei einem Druck P ist vergleichbar mit einer Rohrlebensdauer bei P von wenigstens 15 Jahren.

Die getesteten Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Die axialen Glasstrangschichten (Syncoglas) in der

2 Zusammensetzung 23 besaßen ein Gewicht von etwa 65o g/m . Im Rohr 24 wurde der Typ SC 4.o25 verwendet. Es zeigte sich auch, daß, wenn ein gleichzeitiges ümfangswickeln von Glassträngen und Stahllitze (Rohr 24) ins Auge gefaßt wird, dies vorzugsweise auf einer gelvorgebildeten Innenauskleidung V oder auf einer Innenauskleidungs-Verbundstruktur V-M-V geschehen sollte, die am Ende gelvorgebildet ist, um ein Durchschneiden der Litze in Querrichtung durch die drunterliegenden Schichten insbesondere während der Rohrherstellung zu vermeiden. Der Rohrinnendurchmesser betrug 9o mm. Für die Ausführung von Hochdruckrohren wird empfohlen, eine Verstärkungsschicht umfangsmäßig angeordneter Stahllitzen neben der Innenverkleidung vorzusehen.

Fig. 7 ist eine grafische Darstellung der Abnahme des Ausschwitzwiderstands (weeping resistance) P als Funktion der Anzahl von Druckzyklen. Aus dieser Darstellung wird ganz klar, daß die stahllitzeverstärkten Zusammensetzungen viel bessere Ergebnisse als die anderen bringen, so daß man schließen kann, daß Stahllitze eine überraschend nützliche Verstärkung für Kunststoffdruckrohre ist. Insbesondere Zusammensetzungen mit gleichzeitigem Ümfangswickeln von Stahllitze und Glassträngen (z.B. Rohr 24) zeigen einen außerordentlich guten (Ausschwitz)Druckwiderstand. Die Neigung der Linien in Fig. 7 für rein glasfaserverstärkte Rohre ist nach etwa

4
1o Zyklen etwas steiler als für stahllitzeverstärkte Druckrohre, was aussagt, daß stahllitzeverstärkte Rohre einen besseren Ermüdungswiders tand und damit eine längere Lebensdauer auch bei hohen Arbeitsdrücken besitzen.

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TABELLE 5 - Ausschwitz-Test - Hochdruckrohre

Rohr No.	Innenseite	- H	- H	- R	Rohrzusammensetzung	Außenseite	R-V	- V	Schwitzpunkt P kg/cm^
6	V-R-R	- H	- H	- R	- AWC7 - R - AWC7 -	V	V	12ο
7	V-R-R	- H	— TT	- H	-AG-R-AG-R-		11ο
22	V-R-R	R -	AG	- R	-H-R-R-V		8ο
23	V - M45o -	V -	R -	R	-R-AG-R-V	-R-V	7ο
24	V - M45o -	V -	■ρ _■	R	-H-H-H-H-R	-H-H-H-R- AWC14 - R - V	"16ο
25	V - M45o -	V -	R -	H	-H- AWC14 - R - R	15ο
26	V - Μ45θ -	V -	R -	H	-H- AGRIi -R-R-	145
27	V - Μ.Α5Ο -			1οο

Obwohl die Erfindung speziell in bezug auf zylindrische laminierte bzw. geschichtete Strukturen, die Glasfaser, Stahllitze und Harz enthalten, erläutert wurde, d.h. in bezug auf Rohrstrukturen, umfaßt die Erfindung natürlich auch das Einsetzen von Stahllitze in ähnlicher Weise in Rohre mit einem polygonalen Querschnitt, in Laminate, wie etwa flache oder gekrümmte oder gewellte Platten oder Blätter, sowie in dreidimensionale Kunststoffstrukturen, wie etwa Profile, würfelähnliche Strukturen, Pyramiden, Konen etc. Das Wickeln gewebter Litzestreifen in Verbindung mit getränkten Glasfaserstreifen in einer Umfangsrichtung unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Maschine ist ebenfalls möglich.

Die verwendeten Harze können Polyester hoher Leistungsfähigkeit, wie etwa die unter den Warenzeichen Atlac oder Leguval oder Palatal vertriebenen Harze sein. Insbesondere können sie nach ihrer Hochtemperatur- oder Feuerbeständigkeit, ihrer hohen Ermüdungsfestigkeit, ihrem Korrosionswiderstand und ihrer chemischen Beständigkeit (gegen Säuren, Basen, organische Lösungsmittel, Hydrolysiermittel etc.) ausgesucht werden.

Die Rohre können mit harzreichen Innenauskleidungen V und/oder Deckschichten versehen werden, die als Korrosionsschranken dienen. Zu diesem Zweck können thixotrope Materialien, etwa Aerosil in die Harze der äußeren und inneren Aus- bzw. Verkleidung eingebaut werden. Die Harzzusammensetzungen der Verkleidungen können auch im Hinblick auf ihre chemische Reaktionsträgheit ausgewählt werden. Die Verkleidungen V können zum Beispiel auch aus C-Art Glasfasern zusammengesetzt werden.

Unter gewissen Umständen sollten messingbeschichtete Stahllitzen durch galvanisierte (Zn-beschichtete) Litzen ersetzt werden, und zwar insbesondere wenn ein langsam aushärtendes Harz verwendet wird. Damit soll eine Reaktion zwischen Cu -Ionen und dem Harz vermieden werden. Diese Reaktionsprodukte vermindern nämlich die Adhäsion zwischen Stahllitze und Harz. Cu -Ionen sind ferner unerwünscht, weil sie die interne Korrosion begünstigen.

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Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung diese und weitere Abwandlungen und Veränderungen sowie Verwendungen und/ oder Anpassungen der Erfindung umfaßt, die grundsätzlich vom Prinzip der Erfindung Gebrauch machen und solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung beinhalten, wie sie im Rahmen der bekannten oder üblichen Praxis des einschlägigen Standes der Technik liegen.

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Claims

Patentansprüche

( 1.jVerstärkte Kunststoffartikel, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstarkungsmaterial wenigstens eine Schicht einer Kombination aus Glasfasern und Stahllitze enthält.
2. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kombination Stahllitze aufweist, die wenigstens teilweise in Glasfaserstränge eingebettet ist.
3. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl überlagerter Schichten einschließlich der Kombinationen vorhanden sind und daß das Verhältnis der Anzahl von Stahllitzen zur Anzahl von Glassträngen in den Schichten nicht größer als 2 ist.
4. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kombination wenigstens eine gewebte Litzeschicht enthält, die mit wenigstens einer Glasfasermatte bzw. wenigstens einem Glasfaserstoff vereint (verbunden) ist.
5. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Matte bzw. der Stoff ein nicht gewebter Stoff ist.
6. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl überlagerter Schichten jener Kombinationen vorhanden sind.
7. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Glasfaserschichten zwischen den überlagerten Schichten der Kombinationen liegen.

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8. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet ,· daß wenigstens ein Teil der Glasfaserschichten quer zu den Schichten der Kombinationen ausgerichtet ist.
9. Verstärkte Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie in der Form von Rohren sind.
10. Verstärkte Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie in der Form von blatt- oder plattenähnlichen geschichteten Strukturen sind.
11. Verstärkte Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet / daß sie in der Form von Behältern mit geschichteten Wandstrukturen sind.
12. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Kombinationen axial im Rohr ausgerichtet sind.
13. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Kombinationen umfangsmäßig (9o° umfangsmäßig und/oder schraubenförmig) im Rohr ausgerichtet sind.
14. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl der Kombinationen axial ausgerichtet und eine andere Anzahl der Kombinationen umfangsmäßig in dem Rohr ausgerichtet sind.
15. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Verstärkungsteilstruktur vorhanden ist, die wenigstens aus einer Glasfaserschicht besteht, welche zwischen zwei Schichten der Kombinationen sandwichartig eingeschlossen ist.

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16. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet ,, daß eine Anzahl der Kombinationen in einer Richtung in der Struktur ausgerichtet ist.
17. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl der Kombinationen in einer Richtung und eine andere Anzahl der Kombinationen quer zu dieser Richtung ausgerichtet sind.
18. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Verstärkungsteils truk tür vorhanden ist, die wenigstens aus einer Glasfaserschicht besteht, welche von zwei Schichten der Kombinationen sandwichartig eingeschlossen ist.
19. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körperteil, in dem die Kombinationen axial ausgerichtet sind.
20. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körperteil, in dem die Kombinationen umfangsmäßig
schraubenförmig) ausgerichtet sind.

dem die Kombinationen umfangsmäßig (9o° umfangsmäßig und/oder
21. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körperteil, in dem eine Anzahl der Kombinationen axial und eine andere Anzahl der Kombinationen umfangsmäßig ausgerichtet sind.
22. Verstärkte Kunststoffartikel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Körperteil, in dem wenigstens eine Verstärkungsteilstruktur vorhanden ist, die aus wenigstens einer Glasfaserschicht besteht, welche zwischen zwei Schichten der Kombinationen sandwichartig eingeschlossen ist.

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23. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze im wesentlichen frei von Torsionsspannungen ist.
24. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze unter einer Spannung steht, die zumindest ausreicht, um seine Strukturverlängerung zu eliminieren.
25. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze aus einem Kerndraht besteht, der von einer Anzahl von ümmantelungsdrahten umgeben ist, von denen jeder einen Durchmesser aufweist, der nicht größer als der des Kerndrahts ist.
26. Verstärkter Kunststoffartikel nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß der Kerndraht einen Durchmesser von wenigstens o,2 mm besitzt und von 4 bis 7 Drähten umgeben ist.
27. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahllitze aus einem kernlosen Strang bzw. einer kernlosen Litze von

2 bis 5 Drähten besteht.
28. Verstärkter Kunststoffartikel nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Drähte einen Durchmesser zwischen o,15 mm und o,6 mm aufweist.
29. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze aus einer Anzahl zusammengedrehter Stränge oder Litzen besteht.
30. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze aus einem Kernstrang bzw. einer Kernlitze besteht, die von einer Anzahl von Drähten umgeben ist.

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- 4c -
31. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Stahllitze aus einem Kerndraht besteht, der von einer Anzahl von Strängen oder Litzen umgeben ist.
32. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrix ein wärmehärtendes Harz enthält.
33. Verstärkter Kunststoffartikel nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß das Harz ein Polyesterharz ist.
34. Verstärkter Kunststoffartikel nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß das Harz ein Epoxyharz ist.
35. Verstärkter Kunststoffartikel nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet , daß die Matrix ein Füllmaterial enthält.
36. Verstärkter Kunststoffartikel nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet , daß das Füllmaterial ein anorganisches Material in einer Menge bis zu 6o Gew-% des Harzes ist.
37. Verfahren zur Herstellung verstärkter Kunststoffrohre mit Hilfe der Fadenwickeltechnik, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Vorbewegen eines Satzes von harzgetränkten Glasfasersträngen (1) und eines Satzes von Stahllitzen (2) in einem Führungssystem (3), das in der Nähe eines Doms (4) angebracht ist und entlang dem Dorn axial beweglich ist,

b) gegenseitiges Inkontaktbringen der Glasfasern und der Stahllitzen in Längsrichtung mittels des Führungssystems, und

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c) Führen der Kombination von parallelen Glasfasern und Stahllitzen als eine Schicht auf der Dornoberfläche, um jede Stahllitze in einen Glasfaserstrang anzuordnen und einzubetten .
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von Glasfasern (1) und Stahllitzen (2) axial auf eine stationäre Dornoberfläche geführt wird, während gleichzeitig wenigstens ein Bindefaden (5) mit einem großen Schlag schraubenförmig um die Axialschicht geschlagen bzw. gewickelt wird, daß der Dorn (4) um einen Winkel weitergedreht wird, der ausreicht, um eine neue ähnliche Axialschicht neben der gerade gelegten Axialschicht zu schaffen, wobei die neue Axialschicht wiederum mittels eines Bindefadens umschlagen wird, und daß diese Schritte wiederholt werden, bis der gesamte Dorn mit Axialschichten bedeckt ist.
39. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus Glasfasern und Stahllitzen umfangsmäßig als eine Schicht auf eine rotierende Dornoberfläche geführt wird, wobei die Geschwindigkeit der Axialbewegung des Führungssystems und die Umlaufgeschwindigkeit der Dornoberfläche im Verhältnis stehen, um den gewünschten Wickelwinkel zu liefern.

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