DE3107838C2 - Verfahren zur Herstellung von Doppelmantel-Kunststoffrohren - Google Patents

Abstract

Ein Antennenträger aus Kunststoff weist einen Rohrquerschnitt mit besonders hoher Biegesteifigkeit, aber geringem Scherwiderstand auf. Der Rohrquerschnitt entspricht einem Doppelmantelrohr, dessen zwischen Außenrohr und Innenrohr gebildeter Ringraum durch über den Rohrumfang verteilt längs Mantellinien verlaufende, mit beiden Rohren fest verbundene Stege (2) überbrückt ist. Ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffrohren mit einem derartigen Rohrquerschnitt, wobei als Material Polyester- oder Epoxydharz mit aussteifender Fasereinlage aus Glasfaser oder Kohlenstoffaser vorgesehen ist, umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: a) Herstellen eines dünnen, im ausgehärteten Zustand noch biegsamen, ebenen Außenmantels (1), dessen maximale Breite dem Umfang des Außenrohrs entspricht; b) Aufbringen von bereits ausgehärteten Stegen (2) auf eine noch frische Innenschicht des auf einer ebenen Unterlage ausgebreiteten Außenmantels (1); c) Herstellen des Innenmantels (3) auf einen dem Innenraum des Rohrs entsprechenden Kern; d) Aufbringen des mit Stegen (2) versehenen Außenmantels (1) auf eine noch frische Außenschicht des Innenmantels (3).

Description

a) Herstellen eines dünnen; im ausgehärteten Zustand noch biegsamen, ebenen Außenmantels (1), dessen maximale Breite dem Umfang des Außenrohres entspricht;

b) Aufbringen und Anpressen von bereits gehärteten Stegen (2) auf eine nonh frische Innenschicht des auf einer ebenen Unterlage ausgebreiteten Außenmantels (i), bis die Innenschicht ganz oder nahezu ausgehärtet ist;

c) Herstellen des Innenmantels auf einem dem Innendurchmesser des Rohrs entsprechenden Kern;

d) Aufbringen und Anpressen des mit den Stegen (2) versehenen Außenmantels (1) auf eine noch frische Außenschicht des Innenmantels (3), bis die Außenschicht ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist.

2. Verfahren zur Herstellung von Doppelmantel-Kunststoffrohren, mit der Aussteifung dienenden Stegen zwischen einem Außen- und einem Innenmantel aus Polyester- oder Epoxidharz mit Faserverstärkungseinlage aus Glasfasern, Kohlenstoffasern od. dgl., gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

a) Herstellen des Innenmantels (3) auf einem dem Innendurchmesser des Rohres entsprechenden Kern;

b) Aufbringen und Anpressen von bereits ausgehärteten Stegen (2) auf eine noch frische Außenschicht des Innenmantels (3), bis die Außenschicht ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist;

c) Herstellen des Außenmantels (1) auf einer ebenen Unterlage, mit einer maximalen Breite, die dem Umfang des Außenrohrs entspricht;

d) Aufbringen und Anpressen des Außenmantels (1) mit einer noch frischen Innenschicht um den mit Stegen (2) versehenen Innenmantel (3), bis die Innenschicht ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Außenmantels durch schichtweises Umwickeln der Stege (2) mit den Außenmantel (1) bildenden Schichten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (2) zum Anpressen umwikkelt werden und daß die Umwicklung vor dem Aufbringen des Außenmantels (1) wieder entfernt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) zum Anpressen umwickelt wird, und daß nach seinem Aushärten die Umwicklung wieder entfernt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von DoDDelmantcl-Kunststoffrohren. mit der Aussteifung dienenden Stegen zwischen einem Außen- und einem Innenmantel aus Polyester- oder Epoxidharz mit Faserverstärkungseinlage aus G lasfasern, Kohlenstoffasern od. dgl.

An die Biegesteifigkeit bzw. Formstabilität bestimmter Kunststoffrohre, z. B. von Lichtmasten, Bahnschranken, Antennenmasten und ähnlichen Bauteilen werden besonders hohe Anforderungen gestellt Bei Kunststoffrohren ais Antennenträger für die Flugsicherung ist zudem die Vermeidung eines hohen Scherwiderstands anzustreben, der eine Gefahr für den Flugverkehr darstellt, falls es im Bereich von Landebahnen zu einer versehentlichen Berührung mit Flugzeugteilen kommt
Es ist bekannt (z. B. aus DE-OS 20 09 933 oder DE-GM 72 44 183), zur Schaffung eines Rohrquerschnitts mit hoher Biegesteifigkeit den Querschnittsaufbau eines Doppelmantelrohres zu verwenden, bei dem der Außenmantel über Stege gegenüber einem Innenmantel abgestützt ist Als Stege kommen alle handelsüblichen Profilstäbe, z. B. mit L-Querschnitt, !-Querschnitt T-Querschnitt U-Querschnitt Kreisquerschnitt, S-Querschnitt usw. in Frage. Bei der Verarbeitung der Stege ist wesentlich, daß diese einerseits mit der Außenschicht des Innenmantels, andererseits mit der Innenschicht des Außenmantels fest verbunden sind.

In der Kunststoffverarbeitung ist es bekannt (österreichische Patentschrift 3 24 648), auf eine der Aussteifung dienende ausgehärtete Geflechteinlage beidseitig Polyesterbeschichtungen aufzubringen, dann beidseitig je eine mit Polyester durchtränkte Glasgewebeschicht und Glasfasermatte auf die hergestellte Geflechteinlage auzulegen und dann nach Polymerisation durch Erwärmung eine Verfestigung des vorher auf die Geflechteinlage aufgebrachten und das Glasgerüst durchtränkenden Harzes zu erhalten. Die Geflechteinlage kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise aus Profilwendeln aus glasfaserverstärktem Polyester bestehen.

Mittels dieser bekannten Verfahrensschritte läßt sich zwar ein Querschnittsaufbau mit hoher Steifigkeit bei einem geringen Verbrauch an Kunststoff erzielen, aber es läßt sich kein entsprechender Einfluß auf den Schwerwiderstand nehmen, wie er für die oben genannte Anwendung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches, für die Werkstattfertigung geeignetes Verfahren zur Herstellung von Doppelmantel-Kunststoffrohren zu schaffen, bei dem leicht auf bestimmte Festigkeitswerte derartiger Rohre wie Biegesteifigkeit, Zug-/Druckfestigkeit und Scherwiderstand Einfluß genommen werden kann.

Zur Erzeugung von Doppelmantel-Kunststoffrohren mit kleineren Durchmessern etwa zwischen 50 und 300 mm wird die gesamte Aufgabe bevorzugt durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Herstellen eines dünnen, im ausgehärteten Zustand noch biegsamen, ebenen Außenmantels, dessen maximale Breite dem Umfang des Außenrohres entspricht;

b) Aufbringen und Anpressen von bereits gehärteten Stegen auf eine noch frische Innenschicht des auf einer ebenen Unterlage ausgebreiteten Außenmantels, bis die Innenschicht ganz oder nahezu ausgehärtet ist;

H5 c) Herstellen des Innenmantels auf einem dem Innendurchmesser des Rohrs entsprechenden Kern;
d) Aufbringen und Anpressen des mit den Stegen versehenen Außenmantels auf eine noch frische Au-

Benschicht des Innenmantels, bis die Außenschicht ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist.

Nachdem Faserverstärkungseinlagen aus Glasfasern, Kohlenstoffasern od. dgl. in Polyester- oder Epoxidharz getränkt und dann Schicht für Schicht gelegt bzw. gewickelt sind, kommt es also darauf an, daß der Außenmantel durch eine verhältnismäßig dünne Kunststcfhaut gebildet wird, auf welche in noch nassem Zustand die vorgefertigten, also bereits ausgehärteten Stege aufgebracht und gehalten werden, bis sie fest an die Kunststoffhaut angebunden sind. Dabei genügt es, wenn wenigstens eine ca. 0,5 bis 0,8 mm dicke Innenschicht der Kunststoffhaut noch naß ist. Nach vollständigem oder nahezu vollständigem Aushärten des mit den Stegen belegten Außenmantels wird dieser dann auf den Innenmantel gehüllt, so daß die Stege sich in die noch nasse Außenschicht des Innenmantels eindrücken und, während sie aushärten, mit dem nassen GFK-Laminat des Innenmantefs eine feste, vernetzende Verbindung eingehen. Der Innenmantel wird bevorzugt um einen Stahlkern in Form eines Stahlrohres gewickelt Das Ergebnis ist ein äußerst biegesteifes, dennoch leichtes, druckfestes Doppelmantel-Kunststoffrohr, das einen geringen Scherwiderstand aufweist

Um derartige Rohre mit größeren Durchmessern etwa bis 1500 mm herzustellen, wird das oben genannte Verfahren zweckmäßig abgewandelt, da hier eine dünne Kunststoffhaut als Außenmantel, welches sich leicht um einen Stahlkern biegen läßt, nicht mehr ausreicht. Hierzu werden erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte vorgeschlagen;

a) Herstellen des Innenmantels auf einem dem Innendurchmesser des Rohres entsprechenden Kern;

b) Aufbringen und Anpressen von bereits ausgehärteten Stegen auf eine noch frische Außenschicht des Innenmantels, bis die Außenschicht ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist;

c) Herstellen des Außenmantels auf einer ebenen Unterlage, mit einer maximalen Breite, die dem Umfang des Außenrohres entspricht;

d) Aufbringen und Anpressen des Außenmantels mit einer noch frischen Innenschicht um den mit Stegen versehenen Innenmantel, bis die Innenschichl ganz oder nahezu ganz ausgehärtet ist.

Im Gegensatz zur Herstellung von Rohren mit kleinerem Durchmesser wird hier also zuerst der Innenmantel um einen Kern geschichtet. Darauf folgt das Befestigen der Stege an der Außenschicht des Innenmantels, die darauf sich verfestigt. Zur Schaffung des Außenmantels wird eine ebene Plattform als Unterlage benutzt, deren maximale Breite mit dem Umfang des Rohres ungefähr übereinstimmt. Schließlich wird der Außenmantel mit seiner noch weichen Innenschicht, auf die am Innenmantel befestigten Stege mit Druck angebracht. Gemäß Unteranspruch 3 kann das Aufbringen des Außenmantels auch durch schichtweises Umwickeln der Stege mit den Außenmantel bildenden Schichten erfolgen. Bezüglich weiterer Ausgestaltungen wird noch auf die Unteransprüche 4 und 5 verwiesen.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch einfache Wahl der Stegparameter wie Höhe der Stege, Abstand der Stege in Umfangsrichtung, Wandstärke und Formgebung der Stege eine gezielte Beeinflussung bestimmter Festigkeitswerte möglich ist. Speziell im vorliegenden Fall kann der Rohrquerschnitt von Doppelmantel-Kunststoffrohren so eingestellt werden, daß diese Rohre eine hohe Biegesteifigkeit bei geringem Scherwiderstand aufweisen. Dabei sind bei diesem Verfahren alle handelsüblichen Profilstäbe anwendbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und F i g. 2 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte a) bis d) bei der Herstellung eines

ίο Kunststoffrohres mit kleinem Durchmesser;

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte a) bis d) bei der Herstellung eines Kunststoffrohres mit großem Durchmesser;

F ig. 4 einen Schnitt gemäß IV-IV der F i g. 3.

Bei der Herstellung eines Kunststoff rohres mit Außendurchmessern bis zu etwa 300 mm wird zunächst in einem Verfahrensschritt a) ein ebener Außenmantel 1 aus GFK-Laminat geschichtet Darauf werden in einem Verfahrensschritt b) Stege 2 befestigt. Bei den Stegen handelt es sich um beliebige handelsübliche Kunststoffprofilstäbe, welche je nach Anwendungsfall ausgewählt werden. Im Beispiel der F i g. 1 sind verschiedene Profilformen gezeigt, welche alternativ in Frage kommen, wobei von links nach rechts ein I-Profil, ein T-Profil, ein I-Profil und ein Winkelprofil aufeinander folgen. In F i g. 2 sind Stege mit einem L-Profil gewählt.

In einem dritten Verfahrensschritt c) wird der Innenmantel 3 mit Innenradius rum einen nicht dargestellten Kern gewickelt. Auf das noch frische GFK-Laminat des Innenmantels 3 wird in einem weiteren in F i g. 2 mit den Pfeilen d) angedeuteten Verfahrensschritt der mit den Stegen 2 belegte Außenmantel 1 um den Innenmantel 3 herumgewickelt, wobei die Breite des Außenmantels entsprechend dem Umfang U = 2r · π des Innenmantels 3 bemessen ist.

Fig.3 zeigt schematisch den Ablauf des Herstellungsverfahrens zur Herstellung von Kunststoffrohren mit großem Durchmesser, etwa bis zu 1500 mm. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt A der Innenmantel 3 mit Radius R um einen nicht dargestellten Kern gewickelt. Auf die noch nasse Außenschicht des Innenmantels werden in einem nächsten Verfahrensschritt B die Stege 2 parallel zueinander und längs Mantellinien verlaufend befestigt. Hierbei ist es zweckmäßig, die Stege 2 durch eine Bandage oder durch Gurte zu umwikkeln und so lange an den Innenmantel 3 anzupressen, bis die Verbindung ausgehärtet ist. Danach wird die Bandage wieder entfernt. In einem weiteren Verfahrensschritt C wird der Außenmantel 1 auf einer ebenen Unterlage

so separat hergestellt und in einem weiteren Verfahrensschritt D im noch halbnassen Zustand um die Stege 2 auf den Innenmantel 3 geschlungen. Bei F i g. 3 sind in Uhrzeigerrichtung verschiedene Varianten geeigneter Stegprofile dargestellt, nämlich ein U-Profil, ein Kreis-Profil, ein Vierkant-Profil, ein Rechteck-Profil und ein Z-Profil. F i g. 4 zeigt einen Ausschnitt aus dem Außenmantel 1 etwa in natürlicher Größe mit einer bereits ausgehärteten Außenschicht 4 und einer noch nassen Innenschicht 5 von etwa 0,8 mm Dicke. In diesem Zustand etwa wird

bo der Außenmantel 1 um den mit Stegen 2 belegten Innenmantel 3, wie in Fig. 3 dargestellt, gewickelt. Mit diesem Zustand vergleichbar ist derjenige des Innenmanteis 3, bevor die Stege 2 angedrückt werden (wie in Fi g. 2 dargestellt).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Doppelmantel-Kunststoffrohren, mit der Aussteifung dienenden Stegen zwischen einem Außen- und einem innenmantel aus Polyester oder Epoxidharz mit Faserverstärkungseinlage aus Glasfasern, Kohlenstoffasern od.dgl, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte