Verfahren zur Herstellung von armierten Kunststoffrohren sowie armiertes Kunststoffrohr Klassierung: <B>3913,</B> 23/12 <B>u9</B> Int. c1.: <B>B 29 d 23112</B> SCHWEIZERISCHE EIDGENOSSENSCHAFT Gesuchsnummer: 5814/60 Anmeldungsdatum: 15. Juni 1960, 18 Uhr EIDGENÖSSISCHES AMT FÜR GEISTIGES EIGENTUM Patent erteilt: 15. Juli 1964 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von armierten Kunststoffrohren sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes, armier tes Kunststoffrohr.
Es sind bereits Kunststoffrohre bekannt, die ge genüber Stahlrohren wesentlich leichter sind, nicht rosten und von agressiven Flüssigkeiten nicht angegrif fen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Rohre keine grossen Innendrücke aufnehmen können und daher eine nur begrenzte Anwendungsmöglich keit besitzen. Die Aufgabe bestand deshalb in der Schaffung eines weitgehend druckbeständigen Kunst stoffrohres.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieser Rohre ist dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Trennmittel versehener, konischer Dorn mit einem Kunststoffharz beschichtet wird, worauf der Dorn mit Glasfasergewebe oder Glasfasermatte umwickelt und wieder mindestens einmal mit Harz beschichtet wird, wobei mindestens eine Metallein lage mit nichtebener Oberfläche zwischen eine Harz- und eine Glasfaserschicht oder zwischen zwei Harz schichten schraubenförmig um den Dorn gewickelt wird, und schliesslich nach dem Aushärten des Har zes der Dorn aus dem Rohr gezogen wird.
Die nach diesem Verfahren hergestellten, armier ten Kunststoffrohre sind dadurch gekennzeichnet, dass die Metalleinlage mindestens auf einer Seite zackenförmige, aus dem Material herausgebogene Erhebungen aufweist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein armiertes Kunststoffrohr in teilweisem Schnitt, Fig. 2 eine Metalleinlage im Querschnitt in einem gegenüber den Fig. 1 und 3 grösseren Massstab, Fig. 3 die Metalleinlage gemäss Fig. 2 in Ansicht. Bei der Herstellung der Kunststoffrohre wird ein an seinen Enden gelagerter, konischer Dorn 1 mit einem Kunstharz abstossenden Trennmittel ver sehen, wobei sich der Dorn 1 um seine Achse dreht. Das Aufbringen des Trennmittels erfolgt während der Drehung beispielsweise mit einer Spritzpistole, so dass sich ein über die ganze Dornlänge erstreckender Kunststoffilm bildet.
Darauf wird ein Kunststoff harz, z. B. katalysiertes Polyesterharz, im flüssigen Zustand auf dem rotierenden Dorn gleichmässig auf getragen. Auf die Harzschicht wird sodann eine Glasfasermatte 2 gewickelt und mit der Harzschicht zusammen verpresst. Die Glasfasermatte ist band förmig und wird von einem Dornende ausgehend schraubenförmig auf den rotierenden Dorn gewickelt. Auf die gewickelte Glasfaserschicht wird wiederum artgleiches Kunststoffharz aufgetragen und wieder eine Glasfasermatte oder aber ein Glasfasergewebe gewickelt.
Die zweite Glasfasermatte wird dabei vom zweiten Dornende aus aufgewickelt, so dass die Glasfasermatten kreuzweise schraubenförmig auf einander liegen. Die Anzahl der Faserschichten ist von der Wandstärke des gewünschten Rohres ab hängig.
Auf eine der Harzschichten wird sodann eine bandförmige Metalleinlage 3 schraubenförmig ge wickelt und darauf wiederum Kunststoffharz auf getragen. Diese Metalleinlage 3, welche aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist gelocht, wobei die Löcher 4 durch Hindurchdrücken von Stiften hergestellt sind, so dass aufgebördelte Ränder 5 auf beiden Seiten der Metalleinlage entstehen. Als Metalleinlage dient beispielsweise eine bandförmige Metallfolie aus Stahl, Aluminium, Kupfer usw., wobei ihre Oberfläche auch gerippt, gewellt oder sonstwie mit Ausbuch tungen versehen sein kann.
Die Folien mit aufge- bördelten Rändern besitzen den Vorteil, dass sich das Harz unter und über ihr miteinander verbinden kann, so dass die Folie vom Harz weitgehend um schlossen ist und der Deformierungswiderstand erhöht wird. Es ist natürlich auch möglich, auf die Folie ein Gläsfasergewebe zu- wickeln und erst dann wieder Kunstoffharz aufzutragen. Auch können mehrere Metalleinlagen mittelbar oder unmittelbar über einandergewickelt werden.
Das auf die Metalleinlage gewickelte Glasfaser gewebe 6 als äusserste Rohrschicht ist verhältnis mässig widerstandsfähig gegen mechanische Einflüsse. Es kann aber auch anstelle von Glasfasermatten oder kombiniert mit diesen zur Herstellung des Rohr innenteils 2 um den Dorn 1 gewickelt werden. Wichtig ist, dass jede der aufgewickelten Schichten gegen den Dorn 1 gepresst wird, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. Nachdem das Rohr mit dem Glas fasergewebe 6 versehen ist, wird zum Abschluss über das Ganze ein transparenter Kunststoffilm, beispielsweise Cellophan , gewickelt oder gespritzt, der als äussere Schutzschicht des Rohres dient.
Zur Beschleunigung der Polymerisation des Kunststoff harzes wird das Rohr, währenddem sich der Dorn 1 dreht, beispielsweise mittels Infrarot erwärmt sowie mittels einer zweiteiligen Pressform zusammenge presst, um eine glatte Oberfläche zu erzielen. Nach der vollständigen Erhärtung des Kunststoffes wird der konische Dorn mit einer Abziehvorrichtung aus dem Rohr gezogen und die Pressform entfernt.
Bei dem nach diesem Verfahren hergestellten Rohr können entweder beide Enden plan und parallel zueinander stehen, oder aber die Metalleinlage kann mindestens ein Rohrende überragen und als Ver bindungsstück für ein anschliessendes Rohr dienen. Dabei wird die das Rohr überragende Metall einlage in der beschriebenen Weise mit einem neuen Rohrstück zusammen verbunden und mit dem Glasfasergewebe sowie mit flüssigem Kunststoff ver klebt.
Es ist auch möglich, die Metalleinlage 3 in min destens der ganzen Länge des fertigen Rohres her zustellen und der Länge nach um das Rohr zu wickeln. Die mit dieser Metalleinlage versehenen Rohre sind in der Lage, Innendrücke von beispiels weise 60 atü und mehr aufzunehmen bei einem Durchmesser etwa zwischen l0-30 cm. Bei Aus dehnungen infolge Erwärmung ist das Loslösen der Metalleinlage von der Harzschicht nicht möglich, da die Kunststoffharzschichten durch die hindurchge drückten Löcher 4 hindurch miteinander verbunden sind.
Als Kunststoffharze finden beispielsweise duro- plastische Kunststoffe mit gemischtem Kettenbau Verwendung zur Herstellung dieser Rohre, z. B. Polyesterharze oder Epoxyharze.
Die nach dem beschriebenen Verfahren herge stellten Rohre besitzen gegenüber Stahlrohren ein viel geringeres Gewicht und haben den Vorteil, dass sie korrosionsbeständig sind. Zudem sind sie bezüglich anderer Kunststoffrohre gegen Drücke viel widerstandsfähiger dank der eingebetteten, profilier ten Metallarmierung. Nach dem beschriebenen Ver fahren ist es natürlich auch möglich, Rohrbogen herzustellen. Dabei wird ein bogenförmiger, ebenfalls konischer Dorn verwendet, auf den die Glasfaser- und Kunststoffharz-Schichten analog dem bereits er wähnten Verfahren gewickelt werden. Das Entfernen des bogenförmigen Dornes erfolgt auch mittels einer Abziehvorrichtung wie bei den geraden Rohren.
Process for the production of reinforced plastic pipes and reinforced plastic pipes Classification: <B> 3913, </B> 23/12 <B> u9 </B> Int. c1 .: <B> B 29 d 23112 </B> SWISS CONFEDERATION Application number: 5814/60 Date of application: June 15, 1960, 6:00 p.m. FEDERAL PROPERTY OFFICE Patent granted: July 15, 1964 The present invention relates to a method for production of reinforced plastic pipes and a reinforced plastic pipe produced by the process.
There are already known plastic pipes that ge compared to steel pipes are much lighter, do not rust and are not attacked by aggressive liquids. It has been shown, however, that these pipes cannot absorb large internal pressures and therefore only have a limited application potential. The task was therefore to create a largely pressure-resistant plastic pipe.
The method according to the invention for producing these pipes is characterized in that a conical mandrel provided with a separating agent is coated with a plastic resin, whereupon the mandrel is wrapped with glass fiber fabric or glass fiber mat and coated again at least once with resin, at least one metal insert with a non-even layer Surface between a resin and a glass fiber layer or between two resin layers is helically wound around the mandrel, and finally after the hardening of the resin, the mandrel is pulled out of the tube.
The reinforced plastic pipes produced by this method are characterized in that the metal insert has spiked elevations bent out of the material on at least one side.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. 1 shows a reinforced plastic pipe in partial section, FIG. 2 shows a metal insert in cross section on a larger scale compared to FIGS. 1 and 3, FIG. 3 shows the metal insert according to FIG. 2 in view. In the manufacture of the plastic pipes a supported at its ends, conical mandrel 1 with a synthetic resin-repelling release agent will see ver, the mandrel 1 rotates about its axis. The release agent is applied during the rotation, for example with a spray gun, so that a plastic film is formed that extends over the entire length of the mandrel.
Then a plastic resin, z. B. catalyzed polyester resin, evenly worn in the liquid state on the rotating mandrel. A glass fiber mat 2 is then wound onto the resin layer and pressed together with the resin layer. The glass fiber mat is in the form of a ribbon and is wound onto the rotating mandrel in a helical manner starting from one end of the mandrel. Plastic resin of the same type is applied to the wound glass fiber layer and a glass fiber mat or a glass fiber fabric is wound again.
The second glass fiber mat is wound up from the second end of the mandrel so that the glass fiber mats lie on top of each other in a helical manner. The number of fiber layers depends on the wall thickness of the desired pipe.
On one of the resin layers, a band-shaped metal insert 3 is then wound in a helical manner and on it in turn plastic resin is carried. This metal insert 3, which can be seen from FIGS. 2 and 3, is perforated, the holes 4 being made by pushing pins through so that flanged edges 5 are produced on both sides of the metal insert. A strip-shaped metal foil made of steel, aluminum, copper, etc. is used as the metal insert, and its surface can also be ribbed, corrugated or otherwise provided with bulges.
The films with flanged edges have the advantage that the resin can bond to one another below and above them, so that the film is largely enclosed by the resin and the deformation resistance is increased. It is of course also possible to wrap a glass fiber fabric on the film and only then apply synthetic resin again. Several metal inserts can also be wound directly or indirectly over one another.
The fiberglass fabric 6 wound on the metal insert as the outermost pipe layer is relatively moderately resistant to mechanical influences. But it can also be wrapped around the mandrel 1 instead of glass fiber mats or combined with these for the production of the pipe inner part 2. It is important that each of the wound layers is pressed against the mandrel 1 in order to avoid air inclusions. After the tube has been provided with the glass fiber fabric 6, a transparent plastic film, for example cellophane, is wrapped or sprayed over the whole thing, which serves as the outer protective layer of the tube.
To accelerate the polymerisation of the plastic resin, the tube is heated while the mandrel 1 rotates, for example by means of infrared, and is pressed together by means of a two-part press mold in order to achieve a smooth surface. After the plastic has completely hardened, the conical mandrel is pulled out of the pipe with a puller and the mold is removed.
In the tube produced by this method, either both ends can be flat and parallel to one another, or the metal insert can protrude beyond at least one tube end and serve as a connecting piece for a connecting tube. The metal insert protruding from the pipe is connected in the manner described with a new piece of pipe and glued ver with the fiberglass fabric and with liquid plastic.
It is also possible to manufacture the metal insert 3 in min least the entire length of the finished pipe and to wrap it lengthways around the pipe. The pipes provided with this metal insert are able to absorb internal pressures of, for example, 60 atmospheres and more with a diameter between approximately 10-30 cm. In the case of expansions due to heating, the metal insert cannot be detached from the resin layer, since the plastic resin layers are connected to one another through the holes 4 that are pressed through.
For example, thermosetting plastics with a mixed chain construction are used as plastic resins for the production of these pipes, e.g. B. polyester resins or epoxy resins.
The pipes produced according to the method described have a much lower weight than steel pipes and have the advantage that they are corrosion-resistant. In addition, they are much more resistant to pressure than other plastic pipes thanks to the embedded, profiled metal reinforcement. After the process described, it is of course also possible to produce elbows. An arcuate, also conical mandrel is used, onto which the fiberglass and plastic resin layers are wound analogously to the method already mentioned. The arc-shaped mandrel is also removed by means of a puller, as with the straight tubes.