DE3045036A1

DE3045036A1 - Rohre aus verstaerkten, waermehaertbaren harzen und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3045036A1
Application number: DE19803045036
Authority: DE
Inventors: Massimo Segni Rom Mazzola; Sabino Rom Roccotelli
Original assignee: SNIA Viscosa SpA
Current assignee: SNIA Viscosa SpA
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1981-06-11
Also published as: IT1209155B; NO803694L; GB2065262B; GB2065262A; SE8008445L; IT7927949A0

Description

Rohre aus verstärkten, wärmehärtbaren Harzen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Rohre aus verstärkten, wärmehärtbaren Harzen mit einer einen monolithischen Block darstellenden, jedoch aus zwei oder mehr verschiedenartigen Schichten gebildeten Wand, wobei eine innere Schicht aus einem Zellmaterial, bestehend im wesentlichen aus wahlweise verstärkten ungesättigten Polyesterharzen, vorhanden ist, und sie bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung solcher Rohre.

Aus wärmehärtbaren Plasten oder aus thermoplastiechen Harzen gefertigte Rohre, wobei gegebenenfalls Verstärkungen aus den üblichen mineralischen Füllungen und/oder aus anorganischen oder organischen, natürlichen, synthetischen oder künstlichen Fasern vorhanden sein können, sind bekannt.

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Die innere Schicht oder Auskleidung (Liner) dieser Rohre wird durch ein Harz - fakultativ verstärkt - gebildet, das von der gleichen Art oder von unterschiedlicher Art wie das die äußere Lage oder Schicht bildende Harz sein kann. Rohre aus polymeren Materialien sind bereits bekannt. Heutzutage werden in der Praxis Polyäthylen-oder Polyvinylchloridrohre verwendet. Diese weisen jedoch den Mangel auf, daß sie auf Grund ihrer niedrigen Erweichungstemperatur einer Verformung unterliegen, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, beispielsweise bevor sie in den Erdboden zur Herstellung von Leitungen eingebracht werden.

Ferner haben diese Rohre eine niedrige Beständigkeit gegen chemische Agenzien und sind teuer, wodurch sie für viele Anwendungsfälle nicht geeignet sind.

Es sind auch Rohre aus verstärkten Polyesterharzen bekannt, die durch die Zentrifugier- oder Endlosfadenwickeltechnik erhalten wurden. Wenn diese auch für viele Anwendungsfälle brauchbar sind, so sind sie für andere Anwendungsfälle wegen ihrer ungenügenden Steifigkeit nicht geeignet.

In dem Bestreben, Rohre aus Kunststoffen mit einer größeren Steifigkeit zu entwickeln, wurde überraschenderweise gefunden, daß es möglich ist, solche Rohre zu erhalten, wenn man eine innere Schicht eines Zellmaterials, das im wesentlichen aus einem ungesättigten Polyester besteht und gegebenenfalls verstärkt sein kann, mit einer äußeren Schicht, die aus verstärkten, wärmehärtbaren Harzen gebildet ist, verbindet.

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge aus verstärkten, wärmehärtbaren Harzen gefertigte Rohre, die eine monolithische Wand aufweisen und dadurch gekennzeichnet sind, daß diese Wand zwei Lagen oder Schichten unterschiedlicher Materialien umfaßt, wobei eine innere Schicht aus einem Zellmaterial gebildet ist,

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das im wesentlichen aus einem ungesättigten Polyester besteht, während eine äußere Schicht aus einem verstärkten, wärmehärtbaren Harz gebildet ist.

Irisbesondere ist die einen einzigen monolithischen Block darstellende Wand erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer äußeren Schicht aus einem im wesentlichen handelsüblichen Harz, vor allem einem ungesättigten oder Epoxy- oder Vinylester-Polyesterharz, das mit endlosen oder geschnittenen Fasern von Glas, Kohlenstoff, Polyamiden oder ähnlichen Stoffen verstärkt ist, und aus einer inneren Schicht oder Auskleidung (Liner) aus einem Zellmaterial, das im wesentlichen aus einem handelsüblichen Polyesterharz besteht, welches fakultativ verstärkt sein kann, gebildet ist.

Bei den Rohren gemäß der Erfindung hat die innere Schicht aus Zellmaterial verschiedene Funktionen, nämlich a) die einer chemisch resistenten Barriere und b) die mechanische Funktion, die darin zu sehen ist, :laß die Steifigkeit des Rohres durch das Vorhandensein eines Materials von niedriger Dichte und beträchtlich hohen Elastizitätsmoduln erhöht wird.

Als wärmehärtbare, den Liner bildende Harze werden vorzugsweise Polyesterharze verwendet, die gemäß den DE-Patentanmeldungen P 30 l6 333.8 und P 30 16 331.6 erhalten wurden. Die Zellmaterialien bestehen im wesentlichen aus ungesättigten Polyesterharzen, die gemäß der Erfindung die innere Schicht der Rohre bilden, und diese können mit mineralischen oder organischen Füllungen in der Form von Pulver, gemahlenen oder geschnittenen Fasern, wie z.B. fortlaufende oder geschnittene oder zerkleinerte Glasfasern, oder mit anderen anorganischen oder organischen, pflanzlichen, künstlichen oder synthetischen Fasern wie auch mit mineralischen Zusätzen, beispielsweise Kalziumlcarbonaten, Aluminiumoxyd, Silikq-material, verstärkt sein.

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Die Dicke der Auskleidung (Liner) kann in geeigneter Weise gemäß den Funktionen, die sie zu erfüllen hat, variiert werden; genauer gesagt, sie wird minimal gehalten, wenn sie nur als chemische Barriere dient, und sie wird in passender Weise vergrößert, wenn sie eine konstruktive oder strukturelle Funktion zu erfüllen hat.

Vorzugsweise liegt die Dicke des Liners erfindungsgemäß zwischen 0,5 und 50mm, wobei der Bereich von 1 bis 20mm besonders bevorzugt wird.

Die innere Schicht des Rohres, die aus Zellmaterial besteht, kann mit einem Oberflächenschutz oder einer Decklage versehen werden, welcher bzw. welche mit dem das Rohr durchströmenden Medium in Berührung ist. Dieser Oberflächenschutz wird von einer Gelschicht aus Polyesterharz oder durch eine Glasvliesarmierung gebildet. Die äußere Schicht ist gemäß der Erfindung dazu bestimmt, die mechanischen Beanspruchungen, die insbesondere vom Innen- und Außendruck herrühren, aufzunehmen.

Die den Gegenstand der Erfindung darstellenden Rohre können mittels verschiedener Verfahren gefertigt werden. Diese Verfahren können in Abhängigkeit vom gewünschten Rohrdurchmesser voneinander abweichen. Anhand von nicht einschränkend auszulegenden Beispielen werden zwei Verfahren erläutert, von denen das eine für die Herstellung von Rohren mit einem Durchmesser bis zu 350mm, das andere für die Herstellung von Rohren mit größerem Durchmesser geeignet ist.

Wenn Rohre mit einem Durchmesser bis zu 350mm zu fertigen sind, so kann ein Verfahren angewendet werden, wonach zuerst ein verstärkter, aus ungesättigtem Polyesterschaum bestehender Liner und anschließend unter Benutzung des Liners als Dorn auf der

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Außenseite des Liners die verstärkte, wärmehärtbare Harzschicht mittels der Endlosfadenwickeltechnik hergestellt wird. Obwohl irgendeine gegenwärtig für gleichartige Erzeugnisse gängige Technik angewendet werden kann, so wird jedoch das im folgenden Beispiel 1 angegebene Verfahren bevorzugt.

Sind Rohre mit einem über 350mm liegenden Durchmesser herzustellen, so kann ein Verfahren zur Anwendung kommen, wonach ein verstärkter Polyesterschaumliner, beispielsweise in Endlosfadenwickeltechnik, auf einem vollen Dorn, der die Innenoberfläche des Rohres bestimmt, aufgebaut wird, und danach wird, wenn der ungesättigte Polyesterschaum vollständig erstarrt ist, auf der Außenseite dieses Liners die verstärkte Harzschicht gefertigt, die die mechanisch widerstandsfähige Schicht des Rohres bildet. Obwohl irgendeine gegenwärtig für gleichartige Erzeugnisse gebrauchte Technik angewendet werden kann, so wird jedoch das im folgenden Beispiel 2 angegebene Verfahren bevorzugt.

Beispiel 1

Herstellung eines Rohres mit einem unter 350mm liegenden Durchmesser
Kennwerte des Rohres

- Innendurchmesser: 300 mm

- Dicke des Liners: 6 mm

- Material des Liners: Zellmaterial aus mit Füllstoffen versehenem ungesättigten Polyesterharz mit einer Dichte von 0,45 kg/dm³

- widerstandsfähige Lagenstruktur: Aufbau aus handelsüblichem Polyesterharz, mit endlosen Glasfasern (Roving) verstärkt und in Endlosfadenwickeltechnik hergestellt

- Dicke der widerstandsfähigen Schicht: 2 mm Herstellung des Rohres

Ein mit Füllstoffen versehenes, ungesättigtes Polyesterharz in Form eines fließfähigen Schaums mit einer Dichte von 0,45 kg/1,

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vorgefertigt isseli JassisTplsl 2 des» SS^PateatasHsieXdl'aHg F 3© l£ 333»8i wird a^f* ein: Stalülirofeir EdLt ©in©© As^sjaefereSasEssser von 3OOmra gegossen und atsif diesassi glGlefefös'Hiig treirteiHSo Sas Rohr· wird hierbei ständig και einer· Gesetolsadigissit ^©nt 5©ö U/niin gedreht, bis dor Sshsivm eisis gleieferaäß-ige öiels© xrosa 6msi erreicht hai:, und die lÄrelaiasag des Rohres ?j±rd aiajf^ssfe-fesrfialten^ bis der Schaun erstarrt ist, t?as siorEnslerwsäs© b©i. einer Tempe- ratur von 20 C etwa swei Stunden, erfojrdeift © Ifecli dem Erstarren wird der erhaltene Zellkörper» vom Stahldorn abgezogen und auf einer Wickelmaschine montiert, in der die Außenschicht mittels der Endlosfadenwickeltechnik aufgebracht wird_s wobei Glasroving und ein handelsübliches ungesättigtes Polyesterharz mit einer Gelzeit von 40min zur Anwendung kommen· Die Dicke einer jeden Schicht und deren Anzahl werden so gewählt, daß eine Gesamtdicke von 8mm - unter Einschluß der Zellmateriallage - erhalten wird. Der Endlosfadenwickelvorgang wird fortgesetzt, bis das äußere Harz vollständig erstarrt ist (wenigstens eine Stunde), worauf das fertige Rohr abgenommen wird.

Beispiel 2

Herstellung eines Rohres mit einem über 350mm liegenden Innendurchmesser.
Kennwerte des Rohres

- Innendurchmesser: 1200 mm

- Dicke des Liners: 20 mm

- Material des Liners: Zellmaterial aus mit Füllstoffen versehenem ungesättigten Polyesterharz mit einer Dichte von

0,45 kg/dm⁵

- Dicke der widerstandsfähigen Schicht; 5 mn

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Herstellung dea Hohres

Eine Folie aus Polyethylenterephthalat wird auf einen Dorn von 1200mm Außendurchmesser, der in sich zusammenfallen kann, in der Weise gelegt, daß sie die gesamte Dornoberfläche bedeckt. Ein ungesättigtes Polyesterharz in Form eines fließfähigen Schaumes mit einer Dichte von 0,45 kg/1, das nach Beispiel 1 der DE-Patentanmeldung P 30 l6 333·8 vorher hergestellt worden ist, wird auf den Dorn, während er mit einer Geschwindigkeit von 25O U/min gedreht wird, gegossen und gleichförmig verteilt, bis eine Dicke von 20,5mm erreicht ist. Die Drehung wird aufrechterhalten, bis das Harz erstarrt ist, was etwa zwei Stunden bei 20 C dauert. Wegen des Erstarrens geht die Dicke des Zellmaterials auf 20mm zurück. Nach dem Erstarren wird die äußere Wicklung auf derselben Vorrichtung in Endlosfadenwickeltechnik aufgebracht, wozu Glasroving und ein handelsübliches ungesättigtes Polyesterharz mit einer Gelzeit von 4:0min verwendet werden. Die Dicke einer jeden Schicht und die Anzahl der Schichten werden so gewählt, daß eine Dicke von 5mm (unter Ausschluß der inneren Schaumschicht) erzeugt wird. Der Endlosfadenwickelvorgang wird fortgesetzt, bis die äußere Schicht vollständig erstarrt ist, was wenigstens eine Stunde dauert, worauf nach dem Zusammenfallen des Domes das Rohr abgenommen wird.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. P. E. Meissner Dipl.-Ing. H.-J. Presting Herbertstr. 22.1000 Berlin 33 26.11.19^0 Ka/332 SNIA VISCOSA ÜOCIETA1 NAZIOfcALL INDUSTRIA APPLICAZIOKI VISCOSA S.p.A. 18, VIa Montebello Mailand Italien Rohre aus verstärkten, wärrcehMrtbaren Harzen und Verfahren zu ihrer Herstellung Patentansprüche

1. Eine monolithische Wand aufweisende Rohre aus verstärktem, wärmehärtbaren Harz, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus zwei oder mehr verschiedenen Materialschichten besteht, von denen eine innere Schicht von einem Zellmaterial auf der Basis eines ungesättigten Polyesterharzes und eine äußere Schicht von einem verstärkten, wärmehärtbaren Harz gebildet ist.

2. Rohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht der monolithischen Wand auf der Basis eines handelsüblichen Harzes, insbesondere eines ungesättigten oder Epoxy- oder Vinylester-Polyesterharzes, verstärkt mit endlosen oder geschnittenen Fasern von Glas, Kohlenstoff, Polyamiden und ähnlichen Stoffen, gebildet ist und daß die äußere Schicht aus Zellmaterial auf der Basis eines handelsüblichen Polyesterharzes, gegebenenfalls verstärkt, besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Rohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen gebildet ist und gegebenenfalls mineralische oder organische Füllungen in Form eines Pulvers oder von zerkleinerten oder geschnittenen Fasern enthält.

't. Rohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ^kennzeichnet, daß die innere Schicht als mit dem durch die Rohre geführten Medium in Berührung befindlichen Oberflächenschutz mit einer Oberflächenbewehrung aus einer Vlies- oder Gelschicht versehen ist.

5· Verfahren zur Herstellung von Rohren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein geschäumtes Material in die Gestalt eines Rohres gebracht und anschließend nach herkömmlichen Arbeitsweisen eine oder mehrere Schichten aus ungesättigtem Polyesterharz, verstärkt mit anorganischen oder organischen, pflanzlichen, künstlichen oder synthetischen Fasern, auf die Außenseite des Rohres aus geschäumten Material aufgebracht werden.

6. Rohre nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels der beschriebenen und in Beispielen erläuterten Technologie hergestellt werden.

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