DE19912298B4 - Method and device for processing a granular filler - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes auf Basis Calciumcarbonat und/oder Dolomit zur anschließenden Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffrohren im Schleudergußverfahren, bei dem der Füllstoff und ein flüssiges Harz in einen Dispergiermischer geführt, dort bis zu einer weitgehenden oberflächlichen Benetzung der Füllstoffkörner mit dem Harz und gleichzeitig bis zu einer Reduzierung der Viskosität auf < 2000 mPas vermischt, die Mischung aus Füll-stoff und Harz anschließend einer Evakuierungsbehandlung unter weiterer Viskositätsreduzierung unterworfen und anschließend über eine Förderleitung einem Beschickungsarm zugeführt wird, der mindestens eine weitere Förderleitng zur Förderung weiterer Ausgangsmaterialien zu einem Austragsende des Beschickungsarms aufweist. method for the preparation of a granular filler based on calcium carbonate and / or dolomite for subsequent production of glass fiber reinforced Plastic pipes by centrifugal casting, where the filler and a liquid one Resin led in a dispersing mixer, there to a large extent superficial Wetting the filler grains with the resin and at the same time reduced to a viscosity reduction to <2000 mPas, the mixture of filler and resin then one Subjected to evacuation treatment with further reduction in viscosity and then over a delivery line fed to a loading arm, the at least one further Förderleitng to promote additional starting materials to a discharge end of the loading arm having.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes zur anschließenden Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffrohren, wie sie beispielsweise in der Abwassertechnik Anwendung finden.The The invention relates to a method and a device for processing a grainy filler to the subsequent Production of glass fiber reinforced Plastic pipes, such as those in wastewater technology Find application.

Glasfaserverstärkte Kunststoffrohre, kurz GFK-Rohre genannt, werden üblicher Weise aus folgenden Rohstoffen hergestellt: Glasfasern, Füllstoffen, Harzen. Die Ausgangsmaterialien werden entlang von Rohrleitungen, die in einem Beschickungsarm angeordnet sind, zu einem Austragsende (Kopf) des Beschickungsarmes gefördert und dort aufbereitet (zum Beispiel die Glasfasern geschnitten), vermischt und radial in eine rotierende Matrize abgeschleudert. Durch alternierende Hin- und Herbewegung des Beschickungsarmes wird der Rohrmantel bis auf die gewünschte Stärke aufgebaut. Danach wird der Beschickungsarm entnommen und in eine neue Matrize geführt, während der zuvor gebildete Rohrkörper aushärten kann und danach aus der Matrize entnommen wird.Glass fiber reinforced plastic pipes, short fiberglass pipes called, are becoming more common Made from the following raw materials: glass fibers, fillers, Resins. The starting materials are along pipelines, which are arranged in a loading arm, to a discharge end Promoted (head) of the loading arm and processed there (for example, cut the glass fibers), mixed and centrifuged radially in a rotating die. By alternating reciprocation of the loading arm is the pipe jacket to the desired Strength built up. Thereafter, the loading arm is removed and in a new Matrix led, while the previously formed tubular body Harden and then removed from the matrix.

Üblicherweise werden mehrere Glasfasern (Glasfaserstränge) durch den Beschickungsarm geführt. Neben den zuvor genannten Ausgangsmaterialien werden üblicherweise eine Reihe weiterer Zusatzstoffe, beispielsweise Verzögerer, unterschiedliche Füllstoffe etc. über weitere Leitungen zum Beschickungskopf befördert.Usually Be several glass fibers (glass fiber strands) through the loading arm guided. In addition to the aforementioned starting materials are usually a number of other additives, such as retarders, different fillers etc. over transported further lines to the charging head.

Es stellt deshalb schon ein technisches Problem dar, die zahlreichen Förderleitungen, zugehörige elektrische Anschlußleitungen etc. in dem begrenzten Raum des Beschickungsarmes unterzubringen.It therefore already represents a technical problem, the numerous Delivery lines, associated electrical connection lines etc. in the limited space of the loading arm accommodate.

Unter anderem aus Kostengründen wird als Füllstoff üblicherweise Sand verwendet, der in Korngrößen < 1000 μm eingesetzt wird. Daraus resultiert eine relativ hohe, ungünstige Viskosität für den Förderstrom des Sandes. Man hat deshalb versucht, den Sand teilweise durch andere Füllstoffe, beispielsweise Calziumcarbonat zu ersetzen und Calziumcarbonat dabei in kleineren Korngrößen (< 250 μm) verwendet. Dies erfordert entsprechend eine weitere Förderleitung im Beschickungsarm.Under other reasons of cost is commonly used as a filler Sand used, which is used in particle sizes <1000 microns becomes. This results in a relatively high, unfavorable viscosity for the flow rate of the sand. One has therefore tried the sand partly by others fillers, For example, to replace calcium carbonate and calcium carbonate thereby used in smaller particle sizes (<250 μm). This requires a corresponding further delivery line in Beschickungsarm.

In den Offenlegungsschriften DE 196 43 895 , DE 2 064 598 , DE 25 39 678 und DE 37 17 474 sowie im Fachbuch „Glasfaserverstärkte Kunststoffe", H. Hagen, Springer-Verlag, 1961, Seiten 169–174 wird beschrieben, daß Harze und Füllstoffe vorgemischt werden können, jedoch für gattungsfremde Anwendungen (Verfahren), nämlich Dekorationsfiguren ( DE 196 43 895 A1 ), für Bauteile mit geringem Gewicht ( DE 37 17 474 A1 ), für Gießverfahren (Fachbuch von Hagen), mehrstufige Wickelverfahren ( DE 25 39 678 A1 ) oder mehrstufige Rotationsverfahren ( DE 20 64 598 A1 ). Die genannten Probleme der Materialförderung treten dabei nicht auf.In the publications DE 196 43 895 . DE 2 064 598 . DE 25 39 678 and DE 37 17 474 and in the textbook "glass fiber reinforced plastics", H. Hagen, Springer-Verlag, 1961, pages 169-174 describes that resins and fillers can be premixed, but for non-generic applications (method), namely decoration figures ( DE 196 43 895 A1 ), for lightweight components ( DE 37 17 474 A1 ), for casting processes (Fachbuch von Hagen), multi-stage winding processes ( DE 25 39 678 A1 ) or multi-stage rotation methods ( DE 20 64 598 A1 ). The mentioned problems of material promotion do not occur.

In der EP 0360 758 A2 wird ein Schleuderverfahren zur Rohrherstellung beschrieben, bei dem eine Harz-/Füllstoff-Mischung in eine rotierende Matrize eingeführt wird. Es wird erwähnt, dass bei einem Gewichtsverhältnis Füllstoff/Harz von ≥ 2:1 die Viskosität der Mischung ≥ 5000 mPas beträgt. Daram folgt, dass die Mischung einen besonderen Vorgaben unterliegt.In the EP 0360 758 A2 For example, there is described a tube spinning method wherein a resin / filler mixture is introduced into a rotating die. It is mentioned that with a weight ratio of filler / resin of ≥ 2: 1, the viscosity of the mixture is ≥ 5000 mPas. Daram concludes that the mix is subject to special requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Aufbereitung und Förderung eines körnigen Füllstoffes zur Herstellung von GFK-Rohren zu optimieren, insbesondere im Sinne einer Reduzierung der Viskosität des Förderstromes und einer optimierten Vermischung mit den weiteren Ausgangsmaterialien.Of the Invention is based on the object to show a way that Preparation and promotion a grainy filler to optimize the production of GRP pipes, in particular in the sense a reduction in viscosity of the flow and an optimized mixing with the other starting materials.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel dadurch erreicht werden kann, indem der Füllstoff mit einem flüssigen Harz vorgemischt und vordispergiert wird, und zwar bevor er in den Beschickungsarm (eine Förderleitung) aufgegeben wird. Aufgrund der im Dispergiermischer vorhandenen Scherenergie kommt es zu einer weitgehenden oberflächlichen Benetzung der Füllstoffkörner mit dem Harz und gleichzeitig zu einer deutlichen Viskositätsreduzierung des Förderstromes um bis zu 1000 mPas und darüber.Of the The invention is based on the finding that this goal is achieved can be by the filler with a liquid Resin is premixed and predispersed before it enters the Loading arm (a conveyor line) is abandoned. Due to the shear energy present in the dispersing mixer There is a substantial superficial wetting of the filler grains with the Resin and at the same time to a significant viscosity reduction of the flow by up to 1000 mPas and above.

Demnach betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform ein Verfahren zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes zur anschließenden Herstellung von GFK-Rohren im Schleudergußverfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.Therefore relates to the invention in its most general embodiment a process for the preparation of a granular filler for subsequent production of GRP pipes by centrifugal casting with the features of the main claim.

Dabei sollen der Füllstoff und das Harz solange im Dispergiermischer behandelt werden, bis das Harz die Füllstoffkörner oberflächlich benetzt hat.there should the filler and the resin are treated in the dispersing mixer until the Resin wets the filler grains on the surface Has.

Durch die Aufbereitung des Füllstoffes mit dem Harz vor der Einleitung in eine Förderleitung eines Beschickungsarmes wird die Zahl der Förderleitungen von zwei auf eins reduziert. Gleichzeitig erfolgt eine charakteristische Viskositätsreduzierung des Fördermediums.By the preparation of the filler with the resin before being introduced into a delivery line of a feeder arm becomes the number of delivery lines reduced from two to one. At the same time, there is a characteristic Viscosity reduction of Conveying medium.

Dabei kann der Füllstoff in einer Kornfraktion < 250 μm, nach einer Ausführungsform < 200 μm, in den Dispergiermischer eingegeben werden.there can the filler in a grain fraction <250 μm, after one Embodiment <200 μm, in the Dispersing mixer can be entered.

Als Füllstoffe eignen sich vor allem Calziumcarbonat oder Dolomit. Dabei kann der Calziumcarbonatanteil am Füllstoff insgesamt gegenüber dem Stand der Technik bishin zur ausschließlichen Verwendung von Calziumcarbonat oder Dolomit erhöht werden.Suitable fillers are especially calcium carbonate or dolomite. Here, the Calziumcar Bonate content of the filler can be increased overall over the prior art to the exclusive use of calcium carbonate or dolomite.

Als Harz kann beispielsweise ein Polyesterharz eingesetzt werden, beispielsweise ein Polyesterharz mit einer Viskosität von 100 bis 1000 mPas.When Resin, for example, a polyester resin can be used, for example a polyester resin having a viscosity of 100 to 1000 mPas.

Nach einer Ausführungsform werden je 100 Gewichtsteile Harz, 150 bis 250 Gewichtsteile Füllstoff in den Dispergiermischer gegeben.To an embodiment are each 100 parts by weight of resin, 150 to 250 parts by weight of filler placed in the dispersing mixer.

Üblicherweise wird der Dispergiermischer diskontinuierlich betrieben. Die Verweilzeit der Mischung aus Füllstoff und Harz beträgt einige Minuten, wobei eine charakteristische Viskositätsreduzierung während der Dispergierbehandlung bis auf Werte unter 2000 mPas möglich ist.Usually the dispersing mixer is operated discontinuously. The residence time the mixture of filler and resin is a few minutes, with a characteristic viscosity reduction during the Dispersing treatment is possible to values below 2000 mPas.

Die Viskosität der Füllstoff/Harz-Mischung, also der mit dem Harz beschichteten Füllstoffkörnung, läßt sich in einer anschließenden Evakuierungsbehandlung weiter reduzieren.The viscosity the filler / resin mixture, so the filler grain coated with the resin can be in a subsequent Further reduce evacuation treatment.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Calziumcarbonat als Füllstoff und dessen vorheriger Aufbereitung mit einem flüssigen Harz liegt darin, daß der Füllstoff mit im wesentlichen konstanter, kleinerer Körnung eingesetzt werden kann, so daß sich auch die Werkstoffeigenschaften des daraus hergestellten Rohres vergleichmäßigen lassen. Der Füllstoff dient jetzt auch als Strukturmaterial für die herzustellenden GFK-Rohre, (unter anderem wegen der Harzbeschichtung) und erfüllt nicht nur eine ausschließliche Fühlstoffunktion.One Another advantage of using calcium carbonate as a filler and its previous treatment with a liquid resin is that the filler can be used with substantially constant, smaller grain size, so that also the material properties of the tube produced from it let it equalize. The filler now also serves as structural material for the GRP pipes to be produced, (partly because of the resin coating) and does not meet only an exclusive sensor function.

Durch den Ersatz des Sandes durch Calziumcarbonat wird außerdem die bei Verwendung von Sand bestehende Silikosegefahr reduziert oder vermieden.By The replacement of the sand with calcium carbonate is also the reduces the risk of silicosis when using sand or avoided.

Eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes zur anschließenden Herstellung von GFK-Rohren im Schleudergußverfahren umfaßt die Merkmale des Anspruchs 6.A Apparatus for processing a granular filler for subsequent production of GRP pipes by centrifugal casting comprises the features of claim 6.

Dabei können die vorgeschriebenen Anlagenteile von oben nach unten hintereinander angeordnet werden, um einen kontinuierlichen Verfahrensablauf zu ermöglichen.there can the prescribed system parts from top to bottom in a row be arranged to a continuous procedure too enable.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The Invention will be explained below with reference to an embodiment.

Dabei zeigt die einzige Figur – in schematisierter und perspektivischer Darstellung – eine Vorrichtung zur Aufbereitung von pulverförmigem Calziumcarbonat in einer Korngröße < 200 μm zur anschließenden Verwendung bei der Herstellung geschleuderter glasfaserverstärkter Kunststoffrohre.there shows the only figure - in schematized and perspective view - a device for the preparation of powdery Calcium carbonate in a particle size <200 microns for subsequent use in the production of hurled glass fiber reinforced plastic pipes.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Silo zur Aufnahme des Calziumcarbonats dargestellt, welches am unteren Ende einen konischen Auslauf 10a aufweist.With the reference number 10 a silo for receiving the calcium carbonate is shown, which at the bottom of a conical spout 10a having.

Daneben ist ein weiteres Silo 12 zur Aufnahme eines flüssigen Polyesterharzes mit einer Viskosität zwischen 100 und 1000 mPas angeordnet, welches ebenfalls einen konischen Auslaß 12a am unteren Ende besitzt. Von beiden Silos 10, 12 führen Förderleitungen in einen darunter angeordneten Dispergiermischer 14, wobei in der Figur lediglich eine Förderleitung 16 dargestellt ist, über die das Harz in den Dispergiermischer 14 gefüllt wird.Next to it is another silo 12 arranged for receiving a liquid polyester resin having a viscosity between 100 and 1000 mPas, which also has a conical outlet 12a owns at the lower end. From both silos 10 . 12 lead delivery lines in a dispersing mixer arranged underneath 14 , wherein in the figure, only one feed line 16 is shown, via which the resin in the dispersing mixer 14 is filled.

Am ausgangsseitigen Ende der Silos 10, 12 sind Wägeeinrichtungen 18, 20 angeordnet, mit deren Hilfe ein vorwählbares Mischungsverhältnis zwischen Harz und Füllstoff eingestellt wird. Im Dispergiermischer 14 werden Füllstoff und Harz intensiv miteinander vermischt. Gleichzeitig kommt es zu einer oberflächlichen Benetzung der Calziumcarbonatteilchen mit dem Harz und in der Folge zu einer Viskositätsreduzierung der Mischung, die über 1000 mPas betragen kann.At the exit end of the silos 10 . 12 are weighing devices 18 . 20 arranged, with the aid of a pre-selectable mixing ratio between the resin and filler is set. In the dispersing mixer 14 Filler and resin are mixed together intensively. At the same time there is a superficial wetting of the calcium carbonate particles with the resin and, as a consequence, a reduction in the viscosity of the mixture, which may amount to more than 1000 mPas.

Die Dispergiermischung wird über einen Zeitraum von 60 bis 300 Sekunden durchgeführt und die Mischung danach am unteren Ende des Dispergiermischers 14 über eine Förderleitung 22 in eine Vakuumkammer 24 geleitet, wo die Mischung einer Evakuierungsbehandlung unterworfen wird, unter gleichzeitiger weiterer Reduzierung ihrer Viskosität.The dispersing mixture is carried out over a period of 60 to 300 seconds and the mixture is then carried out at the lower end of the dispersing mixer 14 via a conveyor line 22 in a vacuum chamber 24 where the mixture is subjected to an evacuation treatment while simultaneously reducing its viscosity.

Am unteren Ende der Vakuumkammer 24 ist ein-Auslaß 26 angeordnet. Der Materialstrom wird hier abgezogen und mit Hilfe einer Füllstoffpumpe 28 und einer anschließenden Förderleitung 30 in einen Beschickungsarm 32 geführt, wobei der Übergang von der Förderleitung 30 zum Beschickungsarm 32 lediglich gestrichelt dargestellt ist.At the bottom of the vacuum chamber 24 is an outlet 26 arranged. The material flow is withdrawn here and by means of a filler pump 28 and a subsequent delivery line 30 in a loading arm 32 guided, with the transition from the delivery line 30 to the loading arm 32 only shown by dashed lines.

An dem in der Figur rechten Ende des Beschickungsarmes 32 ist eine weitere Förderleitung 34 zu erkennen, die stellvertretend für eine Vielzahl von Förderleitungen steht, die sich durch den Beschickungsarm 32 zu dessen austragsseitigem Ende (Kopf) erstrecken und der Förderung weiterer Ausgangsmaterialien zur Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffrohren dienen, also beispielsweise zum Transport von Glasfasern (Glasfasersträngen).At the right in the figure end of the loading arm 32 is another support line 34 recognizable, which stands for a multiplicity of delivery lines, which stand out by the Beschickungsarm 32 extend to the discharge end (head) and serve the promotion of other starting materials for the production of glass fiber reinforced plastic pipes, so for example for the transport of glass fibers (glass fiber strands).

Claims (6)

Verfahren zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes auf Basis Calciumcarbonat und/oder Dolomit zur anschließenden Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffrohren im Schleudergußverfahren, bei dem der Füllstoff und ein flüssiges Harz in einen Dispergiermischer geführt, dort bis zu einer weitgehenden oberflächlichen Benetzung der Füllstoffkörner mit dem Harz und gleichzeitig bis zu einer Reduzierung der Viskosität auf < 2000 mPas vermischt, die Mischung aus Füll-stoff und Harz anschließend einer Evakuierungsbehandlung unter weiterer Viskositätsreduzierung unterworfen und anschließend über eine Förderleitung einem Beschickungsarm zugeführt wird, der mindestens eine weitere Förderleitng zur Förderung weiterer Ausgangsmaterialien zu einem Austragsende des Beschickungsarms aufweist. Process for the preparation of a granular Filler based on calcium carbonate and / or dolomite for the subsequent production of glass fiber reinforced plastic pipes by centrifugal casting, in which the filler and a liquid resin in a dispersing performed there to a substantial surface wetting of the filler grains with the resin and at the same time to a reduction in viscosity is mixed to <2000 mPas, the mixture of filler and resin then subjected to an evacuation treatment with further reduction in viscosity and then fed via a feed line to a feed arm having at least one further Förderleitung for promoting further starting materials to a discharge end of Beschickungsarms. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Füllstoff in einer Kornfraktion < 250 μm in den Dispergiermischer geführt wird.The method of claim 1, wherein the filler in a grain fraction <250 microns in the Dispersing mixer out becomes. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Harz mit einer Viskosität zwischen 100 und 1000 mPas in den Dispergiermischer geführt wird.The method of claim 1, wherein a resin having a viscosity between 100 and 1000 mPas is fed into the dispersing mixer. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem je 100 Gewichtsteile Harz 150 bis 250 Gewichtsteile Füllstoff in den Dispergiermischer geführt werden. The method of claim 1, wherein each 100 parts by weight Resin 150 to 250 parts by weight of filler guided into the dispersing mixer become. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Dispergiermischung von Füllstoff und Harz diskontinuierlich durchgeführt wird. The method of claim 1, wherein the dispersing mixture of filler and resin is carried out batchwise. Vorrichtung zur Aufbereitung eines körnigen Füllstoffes zur anschließenden Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffrohren im Schleuderaußverfahren mit folgenden Merkmalen: 6.1. einem Silo (10) zur Aufnahme des Füllstoffes, 6.2. einem Silo (12) zur Aufnahme eines flüssigen Harzes, 6.3. Einrichtungen (16, 18, 20) zur Beschickung eines den Silos (10, 12) nachgeschalteten Dispergiermischers (14) mit dem Füllstoff und dem Harz, 6.4. einer Transportleitung (22) zur Überführung der dispergierten Füllstoff-Harz-Mischung in eine nachgeschaltete Evakuierungsanlage (24), 6.5. einer Druckförderleitung (30) zum Transport der Füllstoff-Harz-Mischung von einem Auslaß (26) der Evakuierungsanlage (24) in einen Beschickungsarm (32), entlang dem sich 6.6 mindestens eine weitere Förderleitung (34) zur Förderung weiterer Ausgangsmaterialien zu einem Austragsende des Beschickungsarms (32) zum Abschleudern in eine rotierende Matrize zur Rohrherstellung erstreckt.Device for the preparation of a granular filler for the subsequent production of glass-fiber reinforced plastic pipes in the spin-out method with the following features: 6.1. a silo ( 10 ) for receiving the filler, 6.2. a silo ( 12 ) for receiving a liquid resin, 6.3. Facilities ( 16 . 18 . 20 ) for feeding a silo ( 10 . 12 ) downstream dispersing mixer ( 14 ) with the filler and the resin, 6.4. a transport line ( 22 ) for the transfer of the dispersed filler-resin mixture in a downstream evacuation plant ( 24 6.5. a pressure conveying line ( 30 ) for transporting the filler-resin mixture from an outlet ( 26 ) of the evacuation system ( 24 ) in a loading arm ( 32 ), along which 6.6 at least one further pipeline ( 34 ) for conveying further starting materials to a discharge end of the loading arm ( 32 ) for spinning into a rotary die for tube fabrication.