DE2638536A1 - Rohr und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Rohr und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne
Dipl.-Ing. Grupe
Bavariaring 4, Postfach 20 24 2638536 8000 München 2
Tel.:(0 89)53 96 53-56 Telex: 5 24 845 tipat
cable. Germaniapatent München 26.August 1976
B 7568
ICI case B 28163
IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED
London, Großbritannien
London, Großbritannien
Zusatzanmeldung zu P 25 34 451.8
Rohr und Verfahren zu dessen Herstellung
Rohr und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohr und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres.
In der deutschen Patentanmeldung P25 3^ 451.8 ist ein
Verfahren zum Zentrifugalspinnen von faserverstärkten Rohren aus einer Mischung eines wärmehärtenden Harzes (insbesondere
Harnstoff-Formaldehyd-Harz) eines Polymerlatex und eines
Füllstoffs (beispielsweise Gips) beschrieben.
Es wurde beobachtet, daß während des Zentrifugalspinnens solcher Rohre eine Harz-reiche Innenschicht leicht gebildet
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wird. Dies ist nicht notwendigerweise ein Nachteil, jedoch schrumpft diese Harz-reiche Innenschicht beim Trocknen und
Härten leichter als die Außenschicht (verstärkt und gefüllt) und die so erzeugten Kräfte können derart sein, daß das Rohr
deformiert oder sogar gespalten werden kann, falls ein schwacher Punkt vorliegt.
Es wurde nun gefunden, daß diese Schwierigkeit durch Einverleibung von zwei Füllstoffen in die Mischung überwunden
werden kann, von denen einer relativ fein bzw. feinkörnig (beispielsweise Gips oder Ton) und der andere relativ
grob bzw. gröbkörnig (beispielsweise Sand) ist.
Es wird angenommen, daß das resultierende Rohr ein neues Erzeugnis ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein zentrifugalversponnenes Rohr, das aus einer faserverstärkten Kombination aus
Füllstoff, wärmehärtendem Harz und einem Polymeren auf Latexbasis hergestellt ist, in welcher der Füllstoff ein relativ
feines und ein relativ grobes Material umfaßt und das relativ grobe Material an und knapp unter der inneren Oberfläche des
Rohres konzentriert ist.
Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zum Zentrifugalspinnen eines Rohres, das darin besteht, daß man eine
zylindrische Form mit verstärkenden Fasern auskleidet, in die Form ein flüssiges Klebe-bzw. Bindemittel, bestehend aus
einem wärmehärtenden Harz, einem Polymerlatex, einem relativ
feinen Füllstoff und einem relativ groben Füllstoff einspeist und die Form um seine Längsachse spinnt.
Während die Form rotiert, wird die Harz/Pölymerlatex-Mischung
und jeglicher Füllstoff, welcher ausreichend fein ' ist, in die Faserverstärkung fließen und die FaserνerStärkung
imprägnieren. Andererseits ist der grobkörnigere Füllstoff
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nicht in der Lage, in die Faserverstärkung einzudringen, und ■wird auf dessen Oberfläche zurückgehalten werden, so daß
im fertigen Rohr eine Innenschicht erzeugt wird, welche mit Füllstoff schwer beladen ist. Ein solches Rohr besitzt eine
größere Dimensionsstabilität, da das Schrumpfungsausmaß der Innen-und Außenschichten des Rohres nahezu gleich ist.
Für das Rohr und das Verfahren gemäß der Erfindung
können das wärmehärtende Harz, der Polymerlatex, Säuregelierkatalysatoren, verstärkende Fasern und Füllstoffe verwendet
werden, wie es in der deutschen Patentanmeldung P 25 34 451·ö
beschrieben ist. Der Einfachheit halber sind sie nachstehend aufgeführt. Die Komponenten der Masse werden so ausgewählt,
daß das Gelieren während des Spinnens ohne oder mit Wärmeeinwirkung stattfindet.
Die verstärkenden Fasern können beispielsweise Asbestfasern, Gipsfasern oder organische Fasern, wie Polyamid,
Polyester, Polyacrylnitril oder Polyalkylen sein. Sehr geeignet sind Glasfasern. Vorzugsweise werden sie in loser strukturierter
Foim, beispielsweise als Decke oder zerhackte Fasermatte verwendet. Andere Verstärkungsmaterialien, beispielsweise
in teilchenförmiger Form können ebenfalls vorhanden sein.
Der feinkörnige Füllstoff ist ausreichend fein genug, um ein 150 großes BSS-Sieb (140 ASTM, 100 μ) t vorzugsweise
ein 300 BSS-Sieb (270 ASTM, 50 μ) zu passieren. Verwendbare Materialien sind Schieferstaub und Holzmehl und Gips,
Ton und Siliciumdioxidmehl sind besonders geeignet. (Unter dem Ausdruck "Passieren * wird verstanden, daß wenigstens
95 % des Füllstoffs hindurchgehen).
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Die erforderte Teilchengröße des grobkörnigen Füllstoffs hängt von den öffnungen bzw. der Löschgröße der
fasrigen Auskleidung ab. Beispielsweise erfordert ein offener Webstoff oder eine zufällig strukturierte Fasermatte
gröbere Teilchen als ein dichter Webstoff oder ein Gewebe. Bei Verwendung von zufällig strukturierten, fasrigen Verstärkungen
vieler Typen sollte ein bedeutsamer Anteil in einer Menge von 25 Gew.-58 oder mehr, des grobkörnigen Füllstoffs
auf einem 60 BSS-Sieb (60 ASTM, 250 μ) oder vorzugsweise
auf einem 30 BSS-Sieb (35 ASTM, 500 μ) zurückgehalten
werden. Vorzugsweise wird weniger als 50 % auf einem 16 BSS-Sieb (18 ASTM, 1000 yu) zurückgehalten. Verwendbare Materialien
sind Sand, Beta-Cristobalit, Vermiculit und grobkörnigere
Formen der als feine Füllstoffe verwendbaren Materialien.
Das Gewichtsverhältnis des groben Füllstoffs zum feinen Füllstoff liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 1:1
bis 3:1· Das Gewichtsverhältnis von Füllstoff zu den Bindemittelfeststoffen
liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,0:1 bis 4:1, insbesondere 1,5:1 bis 3:1.
Das flüssige Klebe-bzw. Bindemittel enthält zweckr mäßigerweise 5 bis 95 Gew.-% (beispielsweise 20 bis 80 %)
eines Polymerlatex und 95 bis 5 Gew.-% (beispielsweise 80 % bis 20 %) einer wässrigen Lösung eines wärmehärtenden
Harzes, insbesondere Harnstoff-Formaldehyd (UF)-Harz, MeIamin-Formaldehyd
(MF)-Harz oder eine Mischung der genannten Harze und kann ferner einen Harzhärtungskatalysator in einer
zur Ausfällung des Latex unzureichenden Menge enthalten, so daß die Masse noch flüssig und homogen ist.
Der Harzhärtungskatalysator ist vorzugsweise eine Säure oder eine säurebildende Substanz, insbesondere Ameisensäure.
Der Polymerlatex ist vorzugsweise ein Neoprene, beispielsweise "Neoprene 1JOO", er kann jedoch auch irgendein
anderer synthetischer oder natürlicher Polymerlatex oder
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eine wässrige Emulsion auf Basis von Vinyl-oder Acrylpolymeren
sein.
Ein geeigneter Polymerlatex ist alkalisch (pH 11 bis 13) und wird durch Ansäuern oder Kontakt mit unterschiedlichen
Substanzen, wie z.B. Ammonium-oder Calciumsalzen ausgefällt. Er ist jedoch mit wässrigen UF-Harzlösungen verträglich
und stabile flüssige Mischungen können hergestellt werden, die 5 bis 95 Gew.-% (beispielsweise 20 bisöO %)
Latex gemischt mit 95 bis 5 Gew.-% (beispielsweise 80 bis 20 Gew.-%) UF·-Harz lösung enthalten. Solche Mischungen
bleiben einige Tage lang bei Zimmertemperatur stabil und gelieren dann langsam, jedoch kann diese Gelierung durch
Zugabe von herkömmlichen Stabilisatoren zur Mischung weiter verzögert werden. Solche Mischungen sind brauchbar, wenn
ein alkalisches (oder zumindest neutrales) Bindemittel erwünscht ist und wenn eine rasche Härtung weder besonders gefordert
noch gewünscht wird.
Solche UF/Latex-Mischungen können (beispielsweise mit
Ameisensäurelösungen, wie etwa einer 10 #igen Lösung von
85 Gew.-^iger Ameisensäure in Wasser) bis zu einem Punkt angesäuert
werden, an dem der Latex noch nicht ausfällt und die Mischungen noch flüssig und homogen sind; diese angesäuerten
Mischungen gelieren nun jedoch bei Zimmertemperatur in Zeitspannen von einigen (etwa 2 oder 3) Minuten bis etwa in die
Gegend von einer Stunde. Daher sind diese Mischungen für das Zentrifugalspianen von Rohren, die aus verbundenen fasrigen
Materialien hergestellt werden, sehr geeignet. Die flüssigen Klebe-bzw. Bindemittel können ein Alkalimetallsilikat, insbesondere
Natriumsilikat in Mengenverhältnissen von 5 bis 95 Gew.-% (beispielsweise 20 bis 80 %) Silikat zu 95 bis
5 Gew.-% (beispielsweise 80 bis 20%) des vereinigten Harzes und Latex enthalten, vorausgesetzt, daß geeignete Vorsichtsmaßnahmen
getroffen werden, um eine unerwünschte Ausfällung von Siliciumdioxid zu vermeiden, wenn das Härten des Harzes
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säure-katalysiert werden soll. Ebenso wie die Anteile der
Bestandteile können verschiedene Harzqualitäten, Silikate und Latextypen verwendet werden. Ferner können breite Variationen
bezüglich der Tropfzeit und des Kleb-oder Bindevermögens erzielt werden. In der deutschen Patentanmeldung P
2 534 451.8 sind einige mögliche Kombinationen in vier
Gruppen eingeteilt, die in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind. Einige der Anwendungen umfassen den Zusatz von
Bindemittel bzw. Zement oder Sand oder Ton als Füllstoff, wie nachfolgend beschrieben ist.
Ka) (b) |
Haupt- *
komponente |
geringere
Komponente |
sauer oder
alkalisch |
Anwendungen |
2(a)
(b) |
U/F
U/F |
Latex
Latex + Silicat |
alkalisch/
neutral alkalisch/ neutral |
Modifizierung von
Zement; Grundierung für Stahlbeschich- tungen, mit oder ohne Zementzusatz |
3(a) |
U/F
ü/F |
Latex
Latex + Silicat |
sauer
sauer |
ausgedehnte Anwen
dungen fUr Beschich tungen und Verbin dungen; gute Wasser festigkeit: mit Füllstoff (Jedoch nicht mit Zement) anwendbar |
Ma)
(b) |
Silicat |
U/F +
Latex |
vorzugswei
se sauer |
sehr billiges Kleb
oder Verbindungs system |
Latex
Latex |
U/F
U/F + Silicat |
vorzugsweise
sauer vorzugsweise sauer |
verbesserte Haftung
von Latex; billige re Systeme als La tex allein |
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Entsprechend mehr als 50 Gew.-? der Gesamtheit in einem
Zwei-Komponentensystem. In einem Drei-Komponentensystem bildet die Hauptkomponente den höchsten Gewichtsprozentsatz der
drei Komponenten, jedoch nicht notwendigerweise mehr als die vereinigten Gewichtsprozente der beiden untergeordneten Komponenten.
Die Funktionen der Komponenten sind nachfolgend· zusammengestellt. Alle diese Materialien sind Bindemittel,
jedoch sind die Mischungen besser als die Einzelkomponenten.
Harnstoff-Formaldehyd
harz
kann Hochpolymerbestandteile enthalten, die bei Ausfällung mit Silicaten rasche
Klebung und Härtung ergeben;
verbessert die Wasserfestigkeit von Sill· cat (falls anwesend)
verleiht Säurefestigkeit
macht das System zäh bzw. fest, wodurch die Festigkeit, Haftung und Lebensdauer
der Bindung verbessert wird;
ermöglicht die Verwendung der Systeme als Überzüge und Beschichtungen;
beschleunigt und verbessert die Härtung von UF-Harz, verursacht Jedoch,im über- -schuß verwendet, eine Ausfällung von Siliciumdioxid oder Koagulation von Latex.
Silicat
λ bildet ein alkalisches Medium, aus dem
Hochpolymeranteile ausfallen;
verbilligt das System
verleiht Hochtemperatureigenschaften
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- ö - B 7568
Nach dem Spinnen und dem Gelieren des Binders kann der Binder vor oder nach Entfernung des Rohres aus der Form gehärtet
werden. Gewünschtenfalls kann das Rohr als Außen-und/
oder Innenformer für weitere Schichten des verbundenen Materials verwendet werden, wie es in der Patentanmeldung P 2 53^ 451·8
oder erfindungsgemäß beschrieben ist.
Da bei der Mehrzahl von Fällen, die flüssigen Bindemittel nicht als solche verkauft , werden, sondern zur Anwendungszeit oder kurz davor angesetzt werden, ist es verständlich,
daß erfindungsgemäß abgepackte Bindemittel verwendet werden, in welchen die Komponenten der flüssigen Bindemittel bis zur
Anwendung getrennt gehalten werden, worauf die Inhalte der getrennten Packungen zusammen gemischt werden. Gewöhnlich/
jedoch nicht notwendigerweise werden die Komponenten vor dem Einspeisen zu der Form vermischt.
(a) Zu einer Bindermischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen
des Harnstoff-Formaldehyd-Harzes "Aerolite 300" (66 Gew.-?
Feststoffe), 25 Gewichtsteilen "Neoprene 4oo" (50 Gew.-?
Feststoffe) und 17,5 Gewichtsteilen 10 gewichtsprozentige
wässrige Ameisensäure, wurden 50 Gewichtsteile Siliciumdioxydmehl
(Reinheitsgrad HPF2 von Nornef Mineral Ltd., welches ein 300 BSS-Sieb passiert), und 100 Gewichtsteile gewaschener
Sand mit dem folgenden Gewichtsprozentsatz der Korngrößenverteilung hinzugefügt:
über 1 mm 7
0,5 bis 1 mm 35
0,25 bis 0,5 mm 35
unter 0,25 mm 23
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" 9 " B 756b
Ein Glasrohr mit 100 mm Durchmesser wurde mit einer zerhackten Glasfasermatte (Supremat von Fibreglass Ltd) mit
einer nominellen Dicke von 2,0 mm ausgekleidet. Die Harz/ Füllstoff-Mischung wurde auf die Auskleidung geschüttet
und das Rohr wurde danach um seine horizontale Zylinderachse bei etwa 200 U/Min. rotiert, bis die Mischung gleichförmig
verteilt war. Die Mischung wurde geliert, indem man heiße Luft durch das Rohr bläst, bis das Rohr und die Mischung
auf etwa 5O0C erhitzt waren. Das innengelierte Rohr wurde entfernt und bei 65°C 16 Stunden lang getrocknet.
Seine innere Oberfläche war aus Harz und grobem Füllstoff zusammengesetzt. Während des Trocknens oder bei anschließender
Lagerung unter Umgebungsbedingungen fand kein Spri ngen dieser Oberfläche statt, noch wurde die ursprüngliche Gestalt
des Rohres verzerrt.
(b) Ein Rohr mit gleichfalls befriedigenden Eigenschaften wurde durch die gleiche Verfahrensweise hergestellt, -wobei anstelle von Sand
Beta-Cristobalit mit dem folgenden Gewichtsprozentsatz der Korngrößenverteilung verwendet wurde.
über 1 mm - 1
0,5 bis 1 mm 24
0,25 bis 0,5 mm 60
unter 0,25 mm 15
(c) Für Vergleichszwecke wurde ein Rohr durch die gleiche Verfahrensweise hergestellt, wobei jedoch 75 Gewichtsteile
Siliciumdioxid-Mehlfüllstoff und kein grobkörniger Füllstoff verwendet wurden. Während des Trocknens neigte die Innenschicht
des Harzrohres zum Springen. Bei der anschließenden Lagerung erfolgte eine gewisse Verzerrung des Rohres.
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Claims (10)
- - 10 - B 756bPatentansprücheZentrifugal-versponnenes Rohr, hergestellt aus einer Faser-verstärkten Kombination aus Füllstoff, wärmehärtendera Harz und einem Polymeren auf Latexbasis, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein relativ feinkörniges und ein relativ grobkörniges Material umfaßt und das relativ grobkörnige Material an und knapp unter der inneren Oberfläche des Rohres konzentriert ist.
- 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtende Harz Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder MeIamin-Formaldehyd-Harz oder eine Mischung davon ist.
- 3. Rohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ein natürliches Polymeres oder ein Vinyl-oder Acrylpolymeres ist.
- 1J. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ feine Füllstoff zum Passieren eines 300 BSS-Siebes fein genug ist.
- 5. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ grobe Füllstoff in einem Ausmaß von 25 Gew.-% oder mehr auf einem 30 BSS-Sieb zurückgehalten wird.
- 6. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von grobem Füllstoff, zum feinen Füllstoff im Bereich von 1:1 bis 3:1 liegt.
- 7. Verfahren zum Zentrifugal-spinnen eines Rohres nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine zylindrische Form mit Verstärkungsfasern auskleidet, in die Form ein flüssiges Klebe-bzw. Bindemittel,709810/0846- 11 - B 7568bestehend aus einem wärmehärtenden,""Harz, einem Polymer latex, einem relativ feinen Füllstoff und einem relativ groben Füllstoff einspeist und die Form um seine Längsachse spinnt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges Bindemittel einsetzt, das 20 bis 80 Gew.-# des Latex und 80 bis 20 Gew.-? der Harzlösung enthält,
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, da durch gekennzeichnet, daß die Masse zusätzlich einen Harzhärtungskatalysator in einer zur Ausfällung des Latex ungenügenden Menge enthält, so daß die Masse noch flüssig und homogen ist.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator eine Säure verwendet wird.ORIGINAL INSPECTED709810/0846
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---|---|---|---|
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-
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FR2322703A2 (fr) | 1977-04-01 |
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AU1700076A (en) | 1978-02-23 |
BE845410R (fr) | 1977-02-21 |
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