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Herstellung von flexiblen Hohlgegenständen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Hohlgegenständen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Hohlgegenstandes
besteht darin, daß mindestens ein Streifen eines Textilmaterials, das mit einer
Polyurethanpräpólymermasse überzogen ist, auf die geeignete Bormgebungsoberfläche
eines Formgebungswerkzeuges (shaping former) derartig angeordnet wird, bis die Oberfläche
praktisch völlig von dem oder den Streifen eingehüllt ist, wobei die Formgebungsoberfläche
der innenforia des Hohlgegenstandes entspricht, und daß das Präpolynere vernetzt
wird.
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Mit dem Ausdruck "bis die Oberfläche praktisch' vollständig von dem
oder den Streifen eingehüllt ist" wird auch der Fall umfaßt, wo eine oder mehrere
kleine Stellen der Oberfläche
unbedeckt gelassen werden, so daß
sich eine oder mehrere gewünschte Öffnungen in dem Hohlgegenstand ergeben.
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Der Hohlgegenstand kann gemäß der Erfindung aus einer Hohl röhre,
einem Rohr oder Behälter bestehen.
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Das Textiiüiaterial kann in Form eines Einfadens, eines Zwirnes oder
Cordes vorliegen, oder es kann aus einem Gewebe bestehen, in dem die Schußfäden
aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen Material, wie die Kettenfäden bestehen,
oder es kann aus einem Filz bestehen. Das Material kann elastisch oder nicht elastisch
sein. Beispiele für geeignete Materialien sind natürlicher oder synthetischer Kautschuk,
Polyamide, wie z.B. Nylon 6, Nylon 66 oder Nylon 610, Polyesters wie z.B. Polyäthylenglykolterephthalat,
Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Rayon oder Baumwolle, Eine Schicht oder zwei oder
mehrere übereinanderliegende Schichten eines Streifens oder mehrerer Streifen können
auf dem Formgeber gebildet werden. Die Ausbildung der übereinandergelegten Schichten
eines Streifens oder mehrerer Streifen ist besonders günstig, wenn jeder Streifen
in Form eines Elnfadens, eines Garnes oder Cordes vorliegt. Jede Schicht kann aus
einem kontinuierlichen Streifen durch schneckenförmiges Aufwickeln des Stre'ifens'um
den Formkern herum, gebildet werden oder er kann aus mehr als einem Streifens
der
auf den Formkern aufgebracht wird, gebildet werden.
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Gewünschtenfalls kann ein kontinuierlicher Streifen zur Bildung von
zwei oder mehr übereinanderliegenden Schichten verwendet werden, indem der Streifen
schneckenförmig um' den Formkern in einer Richtung in einem geeigneten Schneckenwinkel
aufgewickelt wird @@@@ und dann die erhaltene Richtung des Wickel umgekehrt wird,
so daß der Streifen rückwärts an der Oberseite der ersten Schicht in einem geeigneten
Winkel zur Richtung der darauf befindlichen Schnecke' aufgewickelt wird. Andererseits
kann eine Lage aus einem oder mehreren Einfäden, Garnen oder Corden bestehen, und
eine benachbarte Schicht kann aus einem oder mehreren Streifen aus Gewebe oder Filz
bestehen.
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Wenn nur eine Schicht durch Aufwickeln eines-oder mehrerer Streifen
auf dem Formkern gebildet wird, sollte jede Wicklung eines Streifens eine benachbarte
Wicklung berühren oder teilweise überlappen, um zu erreichen, daß keine unbeabsichtigten
Leerstellen in dem erhaltenen Hohlgegenstand vorhanden sind. Wenn jedoch zwei oder
mehr übereinandergelegte Schichten ausgebildet werden, kann ein Spalt zwischen benachbarten
Wicklungen einer oder mehrerer der Schichten vorhanden sein, voraus, gesetzt, daß
der erhaltene Hohlgegenstand praktisch frei von unbeabsichtigten Löchern ist. Wenn
zwei oder mehrere übereinandergelegte Schichten gebildet werden, steht vorzugsweise
die Richtung-der Wicklungen einer Schicht in einem Winkel zu derjenigen der Wicklunge
in der benachbarten Schicht.
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Der Formbildungsgeber kann zusammenlegbar oder nicht zusammenlegbar
sein. Ein zusammenklappbarer Formkern kann beispielsweise aus einem aufblasbaren
Kautschukbeutel bestehen, oder er kann aus einer Mehrzahl von aus Holz, Metall,
Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien gebildeten Bauteilen bestehen, die
zu der gewünschten Form des Inneren des Hohlgegenstandes zusammengesetzt werden
können und die vom Mantel befreit werden können. Gewünschtenfalls kann die Formgebungsoberfläche
des Formkerns mit einem geeigneten ?reigebungsmit-tel zur Erleichterung der Abtrennung
des Hohlgegenst*tes hiervon behandelt werden. Beispiele für derartige Breigebungsmittel
sind Carnaubawachs (aufgetragen als Lösung in Erdöl und der Drocknung-überlassen),
ein Silikonfett oder -öl und Polytetrafluoräthylen.
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Das Textilmaterial kann mit der Polyurethanpräpolymermasse auf irgendeine
geeignete Weise, z.B.. durch Aufsprühen, Aufpinseln oder Eintauchen, überzogen werden,
und gegegebenenfalls kann der Überzug dann mit einem Abstreifmesser zu der gewünschten
Dicke gebracht werden. Die Viskosität der Prädas polymermasse sollte so sein, daß/Präpolymer
flüssig ist, darf jedoch nicht so niedrig sein, daß ein Eindringen des Präpolymers
in das Textilmaterial erfolgt, was Anlaß zu niedriger Flexibilität und niedriger
Zugfestigkeit des überzogenen Materials geben würde.
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Als Polyurethanpräpolymeres kann eines mit mindestens zwei endständigen
oder praktisch endständigen OCN- oder SCN-Gruppen im Molekül verwendet werden. Diese
Präpolymeren werden üblicherweise durch Umsetzung eines Polymers mit mindestens
zwei endständigen oder praktisch endständigen Gruppen im Molekül, von denen jede
Gruppe ein aktives Wasserstoffatom aufweist, unter praktisch wasserfreien Bedingungen
mit einer gegenüber der -stöchiometrischen Menge überschüssigen Menge eines organischen
Polyisocyanates oder Polyisothiocyanates hergestellt. Beispiele für Gruppen, die
ein aktives Wa-sserstoffatom besitzen, sind -OH., -SH und NH2. Typische Verbindungen
mit Gruppen, die ein aktives Wasserstoffatom besitzen, sind Polyole, beispielsweise
Polyätherpolyole, Polythioätherpolyole, Polyesterpolyole, Polyesteamidpolyole und
Polyamidpolyole. Wenn es gewünscht wird, daß ein Poiyurethan besonders beständig
gegenüber dem Angriff durch Wasser ist, kann das Präpolymere aus einem Polyätherpolyol,
wie z.B. Polytetrahydrofuranglykol oder Polypropylenglykol oder einem Polyesterpolyol,
wie z.B.. Polyhexamethylenadipat oder dem Polyadipat eines benachbart dialkylsubstituierten
aliphatischen Polyols, wie Neopentylenglykol, bestehen. Als organisches Polyisocyanat
oder Polyisothiocyanat kann eine aliphatische Verbindung, wie z.B.Dicyclohexylmethandiisocyanat
oder Hexamethylendiisocyanat, oder eine aromatische Verbindung, wie z.B@ Tolylendiisocyanat
oder Diphenylmethandiisocyanat, eingesetzt werden.
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Wenn der oder die Streifen des überzogenen Textilmaterials auf dem
Formkern zusammengesetzt sind, wird das Präpolymere durch Verwendung eines Vernetzungsmittels,
wie z. B. Wasser oder einer vorzugsweise monomeren Verbindung, vernetzt, die mindestens
zwei Gruppen im Molekül enthält, wobei jede Gruppe ein aktives Wasserstoffatom aufweist.
Falls das Präpolymere drei oder mehr endständige oder praktisch endständige OCN-
oder SCN-Gruppen im Molekül enthält, kann ein Diol, beispielsweise Äthylenglykol,
zum Vernetzen des Präpolymeren verwendet werden, und falls das Präpolymere nur zwei
endständige oder praktisch endständige OCN- oder SON-Gruppen im Molekül enthält,
kann ein Triol, wie z. B. Trimethylpropan, oder ein Gemisch aus einem Triol und
einem Diol als Vernetzungsmittel verwendet werden. Vorzugsweise wird Methylen-bisorthochloranilin
als Vernetzungsmittel verwendet.
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Das Vernetzungsmittel kann auf den oder die mit dem Präpolymeren überzogenen
Eextilmaterialatreifen sowohl vor als auch nach der Zusammensetzung des oder der
Streifen auf dem Formkern aufgetragen werden. Vorzugsweise wird jedoch das Vernetzungsmittel
mit der Präpolymermasse vor deren Auftragung auf das Textilmaterial vermischt. Wenn
das Vernetzungsmittel mit dem Präpolymeren vermischt wird, bevor die Zusammensetzung
des oder der Streifen auf dem Formkern beendet ist, müssen die Bedingungen, welche
die Geschwindigkeit der Vernetzung beeinflussen, beispielsweise Temperatur und -Feuchtigkeit,
so geregelt werden, daß ihre Vernetzungswirkung auf einem Minimum gehalten wird.
Wenn man das Präpolymere zu vernetzen
wünsöht, können Temperatur
und/oder Feuchtigkeit auf die geeignete Höhe, bei der sich eine Vernetzung des Präpolymeren
ergibt, gesteigert werden. Das Präpolymere kann in Abwesenheit eines organischen
Vernetzungsmittels vernetzt werden, indem' es in einer feuchten Atmosphäre gehalten
wird, oder es kann durch Verwendung eines organischen Vernetzungemittels zusammen
mit einer feuchten Atmosphäre vernetzt werden. In trockener Atmosphäre kann die
Zusammensetzung aus Präpolymerem und Vernetzungsmittel bei Raumtemperatur oder durch
Erhitzen in einem Luftstrom oder in einem Ofen bei einer Temperatur von z.B. 10000,
vernetzt werden. Falls eine feuchte Atmosphäre zu Vernetzungszwecken angewandt wird,
kann die vorhergehend in das Präpolymere einverleibte Menge des- Yernetzungsmittels
unterhalb der stöchiometrischen Menge liegen, und die Temperatur sollte unterhalb
derjenigen gehalten werden, bei der sich eine Blasenbildung und ein Aufblättern
der Polyurethanmasse auf Grund der zu raschen Entwicklung von Kohlendioxyd ergibt.
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Die Vernetzung kann durch Verwendung eines geeigneten Katalysators,
wie z. B. Triäthylendiamin, oder eines Esters oder eines Salzes eines metalles der
Gruppe IV des Periodensystems nach Mendeleeff, beispielsweise Dibutylzinndilaurat,
unterstützt werden.
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Der Polyurethanüberzug des Hohlgegenstandes kann einen inerten Füllstoff,
wie z. B. Gasru# oder ein Pigment, enthalten, welcher zu der Präpolymermasse vor
dem Vernetzen zugegeben werden solltt.
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Die gemäß der Erfindung hergestellten Hohlgegenstände sind biegsam
und haben eine hohe Beständigkeit gegenüber Schlagschädigung. Die gemäß der Erfindung
hergestellten Behälter sind deshalb für Verwendungszwecke, wie Schlauchboote, Brennstoffbehälter
für Luftfahrzeuge, aufblasbare Formkerne für Formen oder Formgebungsbauteile zum
Herstellen flexibler Hohlgegenstände, beispielsweise zusammenlegbarer Behälter,
geeignet.
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Im folgenden wird die Erfindung zum Zweck der Erläuterung unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin Fig. 1 einen. schematischen
senkrechten Querschnitt einer Vorrichtung zum Überziehen eines Textilmaterials mit
einer Polyurethanpräpolymermasse für das anschließende Auftragen des überzogenen
Materials auf den Sormbildungsgeber, Fig. 2 eine, Stufe in der Bildung eines überlappenden,
mit Pdlyurethanpräpolymerem dberzogenen Gewebestreifen auf einem Formbildungsgeber,
Fig. 3 eine Stufe bei der bildung von zwei dbereinanderliegenden Schichten von mit
Polyurethanpräpolymerem überzogenem Textilcord bei der Herstellung eines flexiblen
Hoh@gegenstandes gemäß der Erfindung,
Fig. 4 ein teilweises Schnittbild
im rechten Winkel zur Richtung der Wicklungen in einer der Schichten nach Fig. 3,
Fig. 5 eine Stufe bei der Bildung eines rohrähnlichen Behälters mit offener Endung
auf einem zusammenlegbaren Formbildungsgeber und Fig. 6 eine geschlossene Oberansicht
eines Teils eines Endes des in der Fig. 5 verwendeten Formbildungsgebers während
des Auftragens einer ersten Schicht des mit Polyurethanpräpolymerem überzogenen
Textilcordes zeigen.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Vorrichtung aus einer frei
drehbaren Spule 1, auf die ein Streifen' eines Textilmaterials 2 aufgewickelt -ist,
einer Laufwalze 3, die in einer Polyurethanpräpolymerdberzugsmasse 4 enthalten ist,
die sich in einem Behälter 5 befindet, Abstreifblättern 6, die auf dem Behälter
5 befestigt sind und oberhalb der Oberfläche der Polyurethanpräpolymermasse 4 sich
befinden, und aus einem drehbaren, zylindrischen Formbildungsgeber 7. Der Streifen
des Textilmatreials 2 wird von der Spule 1/über die Laufwalze 3 geführt, wodurch
der Streifen 2 in der Polyurethanpräpolyiiiermasse 4 so eingetaucht wird, daß der
Streifen einen ueberzug der Präpolymermasse 4 erhält. Der überzogene Streifen 2
wird zwischen den Abstreifblättern 6 geführt, welche eventuell vorhandenen überschüssigen
Überzug entfernen, und er wird bildungs dann auf dem drehbaren Form/geber 7 aufgewickelt.
Der zylinfrische
Formbildungsgeber 7'wird etwa um seine Längsachse
auf geeignete Weise gedreht, und durch die Drehung des Formgebers 7 wird der Streifen
2 von der Spule 1 durch die Präpolymermasse 4 abgezogen. Wenn der überzogene Streifen
2 im gewünschten Ausmaß auf dem Formbildungsgeber 7 aufgebaut ist, wird die Anordnung
zum Vernetzen der Polyurethanmasse erhitzt und dann aus dem formbildungsgeber 7
entnommen.
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Wie in-Fig. 2 gezeigt, wird ein Gewebestreifen 8, der mit einer Polyurethanpräpolymermasse
überzogen ist, auf einem Formbildungsgeber 9 in der Weise aufgewickelt, daß die
benachbarten Umwicklungen des Streifens 8 sich um einen Betrag 10 überlappen.
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Gemäß den Fig. 3 und 4 wird mit einer Polyurethanpräpolymermasse 12
überzogener Textilcord 11 auf einem als Luftbeutel ausgebildeten Formbildungsgeber
13 in zwei Schichten 15 und 16 aufgewickelt, wobei die benachbarten Wicklungen des
Corein des an/ander ansto#en und die Richtung der Wicklung einer Schicht 14 in einem
Winkel zu der Richtung der Wicklung der anderen Schicht 15 verläuft.
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Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, wird ein rohrartiger Behälter mit
offenem Ende durch Aufbringen eines mit Polyurethanpräpolymerem überzogenen Xextilcordes
16 auf einen aufgeblasensen, praktisch zylindrischen Buftbeutel als Formbildungsgeber
17, der an jedem Ende einen ringförmigen Metallflansch 18
aufweist,
welcher mit rundumlaufend im Abstand befindlichen, radial gerichteten, kleinen Schenkeln
19 versehen, ist, hergestellt. Die erste Schicht 20 des überzogenen Cords 16 wird
auf den Formbildungsgeber 17 durch Aufwickeln des überzogenen Cords 16 von einem
Ende des Formbildungsgebers 17 her zu dem anderen Ende desselben und zurück in Zickzackweise
aufgebracht. Der überzogene Cord 16 wird an seiner Stellung am Flansch 18 an jedem
Ende des Formbildungsgebers 17 durch Einhaken des überzogenen Cords 16 um die Schenkel
19, wie in Fig. 6@gezeigt, gehalten. Der Abstand-zwischen benachbarten Schenkeln
19 an einem Flansch 18 sollte vorzugsweise gleich der zweifachen Dicke des überzogenen
Bords 16 sein.
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Nachdem die erste Schicht 20 gebildet ist, wird eine zweite Schicht
21 aus überzogenem Cord 16 aufgetragen, deren Wicklungen praktisch in 900 ZU der
Wicklung der ersten Schicht 20 verlaufen. Eine oder mehrere weitere Schichten des
überzogenen Textilstreifens können dann gewünschtenfalls aufgebracht werden. Wenn
der gewünschte Behälter auf dem Formbildungsgeber zusammengesetzt ist, wird der
Polyurethanuberzug vernetzt, der Luftbeutelformbildungsgeber durch Öffnung des Ventils
22 aufgeblasen, und der Behälter wird von den Metallflanschen 18 freigegeben, indem
die Corde 16 nahe ihren Befestigungspunkten an den Schenklen 19 abgetrennt werden.
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Die offenen Enden des Behälters können dann gewünschtenfalls mit Befestigungseinrichtungen
an einem weiteren Behalter oder Rohr befestigt werden. Andererseits können die Metallflansche
18 von dem Formbildungsgeber 17 entfernt werden und einen Teil des Behälters bilden.
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Die folgenden Beispiele. dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel 1 In diesem Beispiel ist ein Herstellungsverfahren für ein
flexibles Hohlrohr aus einem einzigen Streifen eines mit einer Polyurethanpräpolymermasse
überzogenen Gewebes beschrieben.
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Ein Streifen von Nylontuch von etwa 70 mm (2 3/4 inches) Breite wurde
-durch ein Bad von folgender Zusammensetzung geführt: Gewichtsteile Formex P.211
100 Methylen-bis-orthochloranilin 5,5 Aceton 100 Formex P. 211 ist ein handelsübliches
Polyesterpräpolymeres mit Isocyanatendungen.
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Das imprägnierte Gewebe wurde schneckenförmig auf eine hölkerne Rolle
von etwa 20 cm (8 inches) Durchmesser aufgewikkelt, welche mit einem Silikonfett
als Freigebungsmittel behandelt worden war, wobei eine Gewebsüberlappung von 19
mm (3/4 inch) zur Anwendung kam. Nach Abdampfen des Lösungsmitteils wurde die Polyurethanmasse
vernetzt, wozu sie in einen Luftstrom von 10000 während 3 Stunden gebracht wurde.
Das erhaltene Produkt bestand aus einem stark biegsamen Rohr, das
nur
eine geringe Durchlässigkeit für Erdöl hatte. Ein direkter Spannungsanhaftungstest
mit t dem Rohr ergab einen Wert von 22,8 kg/cm2 (324 p0s.i.).
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Beispiel 2 In diesem Beispiel ist: ein Herstellungsverfahren für ein
flexibles Hohlrohr aus einem mit einer Polyurethanpräpolymerenmasse überzogenen
Cord beschrieben.
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Ein zylindrischer Luftbeutei von' etwa 15,2 cm (6- inches) Durchmesser
wurde mit einem Silikonfett als Freigabemittel behandelt und mit einem Nylonreifencord
umwickelt, welcher vorhergehend mit der in Beispiel 1 beschriebenen flüssigen Polyurethanpräpolymermasse
überzogen worden war. Der Winkel zwischen Cord und der Achse des Zylinders betrug
135°, und der Cord bildete eine Schnecke ohne Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden
Wicklungen. Sobald der Zylinder mit der Schnecke überdeckt war, wurde eine zweite
Schicht des Cords auf die erste aufgewickelt, wobei jedoch die Windungen diejenigen
der früheren Schicht in einem Winkel von 900 kreuzten. Das Lösungsmittel wurde der
Abdampfung überlassen, und die Polyurethanpräpolymermasse wurde vernetzt, indem
sie drei Stunden in Luft von 1000C erhitzt wurde, worauf der Luftbeutel abgeblasen
und entnommen wurde. Man erhielt ein flexibles Rohr aus verstärktem Polyurethan.