WO2009074876A2 - Gewickelte glasfaserverstärkte kunststoffrohre sowie verfahrn zu deren herstellung - Google Patents

Gewickelte glasfaserverstärkte kunststoffrohre sowie verfahrn zu deren herstellung Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to wound glass fiber reinforced plastic pipes and a process for their preparation.
  • Glass fiber reinforced plastic (GRP) pipes are generally made in the prior art either by the Drostholm process or by the centrifugal process.
  • Drostholm process thin-walled, narrow steel blades are wound in a spiral on a core.
  • the steel sheets are displaced along the core by the action of a device disposed obliquely to the core.
  • glass fibers and polyester resins are applied.
  • FIGS. 1 and 2 The schematic structure of plastic tubes obtained by means of the Drostholm method or further developments of this method is shown in FIGS. 1 and 2.
  • the individual layers are numbered, wherein the layer which forms the outside of the tube, each marked with the numeral 1 and the following layers are denoted by numbers which increase in the direction of the tube axis, so that the layer forming the tube inside has the highest digit.
  • the layers are formed from one or more polyester resins, wherein each layer is added depending on their function, different additives such as sand, glass fibers, nonwovens and optionally additives.
  • the layers are substantially characterized by the indication of the polyester resin added additives ⁇ .
  • the GRP pipe shown in FIG. 1 has the following layers from the outside of the pipe to the inside of the pipe:
  • the GRP pipe shown in FIG. 2 has the following layers from the outside of the pipe to the inside of the pipe:
  • an outer cover layer serving as a protective layer for example, a nonwoven surface mat embedded in a polyester resin
  • the layers denoted by (2) and (4) in Fig. 2 are also referred to functionally as structural layers, layer (2) being the outer structural layer, while layer (4) being the inner structural layer.
  • GRP pipes are obtained, which have a continuous roving, wherein in addition an axial reinforcement can be provided.
  • the continuous roving extends over the entire length of the tube.
  • cut glass fibers are used in the centrifugal process to obtain spun fiberglass tubes.
  • Sliced glass fibers used in the centrifugal process offer the advantage of preventing leakage of the produced GRP pipe. For pipes manufactured using the Drostholm process, it has been difficult for a long time to produce pipes without defects.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a wound glass-fiber-reinforced plastic tube is to be specified, which can be produced more cheaply while maintaining the same quality.
  • This object is achieved by the features of claims 1 and 6.
  • Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of claims 2 to 5 and 12 to 16.
  • a wound glass fiber reinforced plastic tube which is constructed of a multilayer and comprises a core layer, which is formed from at least one polyester resin mixture, sand, glass fibers and optionally additives, wherein the polyester resin mixture is a mixture of a polyester resin, a Filler and optionally additives.
  • a preferred filler is calcium carbonate.
  • the glass fibers contained in the core layer are present in the circumferential direction as a ring.
  • the core layer may also include short rovings.
  • the use according to the invention of a filler in the core layer makes possible an approximately 30% reduction in the proportion by weight of the polyester resin, which is associated with a considerable cost advantage. Further, due to the use of the filler, a higher modulus of elasticity of the core layer can be achieved, allowing a reduction in the wall thickness of the tube. Moreover, the inventive tubes further allow a nominal diameter of 4 m.
  • core layer is to be understood as meaning a layer of the plastic tube which lies between two layers, and thus the plastic tube according to the invention comprises at least three layers.
  • polyester resin mixture is to be understood as meaning a mixture which comprises at least one polyester resin and one filler fabric includes.
  • the filler can be any filler except sand.
  • the polyester resin mixture may contain more than one filler. It may also have various polyester resins.
  • the polyester resin mixture may contain additives. The proportion of these additives to the polyester resin mixture preferably exceeds 20 wt .-%, based on the weight of the polyester resin mixture is not.
  • no more than 2% by weight of the filler based on the weight of the filler in the polyester resin mixture, should have a grain size exceeding the diameter of the glass fibers. If the core layer also contains short rovings in addition to the roving, the diameter of the glass fibers forming the roving in the circumferential direction is decisive.
  • Fig. 5 is shown schematically that the total elongation in the length d must be taken up by the part of the bars a and b, since the filler K can not absorb any stretch over its length b.
  • the proportion of very small grains of the FuIl- substance, d. h is grains having a size less than 1 ⁇ m, at most 10% by weight, based on the weight of the filler in the polyester resin mixture.
  • This proportion of very small grains of filler delays the separation of the larger grains.
  • the filler preferably has a specific surface area of 1 m 2 / g.
  • the elongation at break of the polyester resin used of the polyester resin mixture is at least 2%, preferably 2 to 3%, particularly preferably 2.5%.
  • the polyester resin should be present in a ratio of 1: 0.5 to 1: 2, preferably 1: 1.5, each by weight, to the filler.
  • Additives which may be added to the polyester resin mixture include catalysts such as acetone-acetyl peroxide (AAP) and tert. Butyl perbenzoate (TBPB); Inhibitors such as butylcatechol; Accelerators such as N, N-diethylacetoacetamide, cobalt octate and cobalt naphthanate; and viscosity reducers such as BYK.
  • catalysts such as acetone-acetyl peroxide (AAP) and tert. Butyl perbenzoate (TBPB); Inhibitors such as butylcatechol; Accelerators such as N, N-diethylacetoacetamide, cobalt octate and cobalt naphthanate; and viscosity reducers such as BYK.
  • the additives provided in the core layer are preferably mixed completely with the polyester resin mixture according to the invention during its production.
  • the additives may instead be completely supplied to the tube winding systems during the application of the polyester resin mixture according to the invention.
  • some of the additives may be added to the polyester resin mixture during its production and another part fed during the application of the polyester resin mixture according to the invention to the tube winding system.
  • the polyester resin used for the polyester resin mixture of the present invention may be, for example, an unsaturated polyester resin such as e.g. B. Polymal ® 104 or 204.
  • roving is understood to mean bundles of endless, untwisted, stretched glass fibers, the glass fibers preferably having a diameter of 11 to 17 ⁇ m. Roving in the circumferential direction thus involves endless glass fibers which are introduced in the circumferential direction into the layer, preferably by means of a winding machine.
  • short roving is understood to mean comparatively short pieces of glass fibers, short rovings generally have a length of 25 to 75 mm, and short rovings represent a further reinforcement in order to increase the elongation at break of the fiberglass tube.
  • Layers (structural layers), the core layer and the barrier layer may be provided.
  • the polyester resin mixture can be used in addition to the core layer for other layers of the GRP pipe, wherein the composition and properties of the polyester resin mixture in each layer, including the core layer can differ. However, if the polyester resin mixture according to the invention is used for further layers, it is expedient to use the same polyester resin mixture for all these layers in order to simplify the tube production process.
  • polyester resins which differ from the polyester resin which was used for the preparation of the polyester resin mixture according to the invention.
  • the same polyester resin can be used for these layers as for the polyester resin mixture.
  • polyester resin is determined by the desired properties of the particular layer.
  • a cover layer forming the inside of the pipe should be made of a polyester resin having an elongation at break of 3 to 4% in order to ensure the tightness of the pipe under an internal pressure load.
  • plastic tube in one embodiment, the following layers are provided starting from the outside of the tube to the inside of the tube:
  • the outer cover layer is also called a protective layer.
  • the barrier layer preferably contains glass fibers in the form of short rovings.
  • the polyester resin mixture according to the invention may be used in addition to the production of the core layer for the production of at least one of the layers (a), (b) and (d), wherein - as stated above - the composition and properties of the polyester resin mixture in each layer , including the core layer can differ.
  • the layers (e) and (f) is preferably a polyester resin, but not the inventive polyester resin mixture used.
  • a process for the preparation ⁇ position of the inventive wound glass-fiber reinforced plastic pipe is further provided with a multilayer structure, to which a pipe winding plant applied to the layers of the plastic pipe one by one, is used.
  • a tube winding system is described for example in US 4,011,354.
  • the method comprises:
  • step (d) applying the polyester resin mixture obtained in step (c) to the tube winding system, wherein the tube winding system during the order of the polyester resin mixture can simultaneously sand and / or glass fibers, which are required to form the respective layer, nen fed ,
  • the layers are successively applied to the tube winding system, wherein the layer, the layer which is to form the tube inside of the tube to be produced (inner cover layer), is begun and then the respectively following layer is applied to the outer cover layer.
  • the layers are formed by adding a given poly- ester or, if the inventive polyester resin mixture is used for the construction of the respective layer, the polyester resin mixture are applied to the tube winding system. During the application of the polyester resin or the inventive polyester resin mixture, the other constituents of the layer to be produced are likewise applied to the tube winding system.
  • the roving is wound around the tube winding system during the application of the polyester resin or the polyester resin mixture according to the invention and the other constituents in the circumferential direction.
  • the application of the polyester resin or the polyester resin mixture and the other components except for the circumferential roving is expediently carried out by requiring them from the top of the tube winding system.
  • the tube is hardened, for example, by exposure to heat, such as infrared radiation or induction heat, and then optionally cut to size.
  • heat such as infrared radiation or induction heat
  • a turbine mixer is preferably used.
  • the turbine mixer should be operated at a speed of 1000 to 2000 revolutions / min.
  • a turbine mixer consists essentially of a small disc located in a mixing container, which is operated at very high speeds. On at least one side of the disc there are traces which cause a circulation flow of the mixed material. The speed depends on the Diameter of the disc, but should be in the order of 1000 to 2000 revolutions / min. The diameter of the disc should be 30 to 50% of the diameter of the mixing container.
  • step (c) is performed under vacuum to remove trapped airborne particles.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the layer structure of a first GRP pipe according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the layer structure of a second GRP pipe according to the prior art
  • Fig. 3 is a schematic representation of the layer structure of a first embodiment of the invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of the layer structure of a second embodiment of the inventive GRP pipe.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein gewickeltes glasf aserverstarktes Kunststof f rohr, das mehrschichtig aufgebaut ist und eine Kernschicht umfaβt. Dabei ist vorgesehen, daβ die Kernschicht aus zumindest einem Polyesterharz-Gemisch, Sand, Glasfasern und gegebenenfalls Additiven gebildet ist, wobei das Polyesterharz-Gemisch ein Gemisch aus einem Polyesterharz, einem Füllstoff und gegebenenfalls Additiven ist.

Description

Beschreibung
Gewickelte glasfaserverstärkte Kunststoff röhre sowie Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft gewickelte glasfaserverstärkte Kunststoffrohre sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Glasfaserverstärkte Kunststoffröhre (GFK-Rohre) werden nach dem Stand der Technik im allgemeinen entweder nach dem Drostholm-Verfahren oder nach dem Zentrifugalverfahren herstellt. Beim Drostholm-Verfahren werden auf einen Kern dünnwandige, schmale Stahlblätter sprialförmig gewickelt. Die Stahlblätter werden durch die Einwirkung einer schräg zu dem Kern angeordneten Vorrichtung entlang des Kernes verschoben. Auf den so gebildeten dünnen Stahlkern werden Glasfasern und Polyesterharze aufgebracht.
Der schematische Aufbau von Kunststoffröhren, die mittels des Drostholm-Verfahrens oder Weiterentwicklungen dieses Verfahrens erhalten werden, ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt. Die einzelnen Schichten sind numeriert, wobei die Schicht, die die Rohraußenseite bildet, jeweils mit der Ziffer 1 gekennzeichnet und die folgenden Schichten mit Ziffern bezeichnet sind, die in Richtung der Rohrachse steigen, so daß die die Rohrinnenseite bildende Schicht die höchste Ziffer aufweist. Die Schichten werden aus einem oder mehreren Polyesterharzen gebildet, wobei jeder Schicht in Abhängigkeit von ihrer Funktion unterschiedliche Zuschlagsstoffe wie Sand, Glasfasern, Vliese und ggf. Additive zugesetzt sind. In den Figuren 1 und 2 sind die Schichten im wesentlichen durch die Angabe der dem Polyesterharz zugefügten Zuschlags¬ stoffe charakterisiert.
Das in Fig. 1 gezeigte GFK-Rohr weist von der Rohraußenseite zur Rohrinnenseite folgende Schichten auf:
(1) eine äußere Polyesterharzschicht mit Roving in Umfangs- richtung;
(2) eine Sandschicht (3) eine innere Polyesterharzschicht mit Roving in Umfangs- richtung; und (4) ein Rovinggewebe.
Das in Fig. 2 gezeigte GFK-Rohr weist von der Rohraußenseite zur Rohrinnenseite folgende Schichten auf:
(1) eine äußere, als Schutzschicht dienende Deckschicht, beispielsweise eine in ein Polyesterharz eingebettete Oberflächematte aus einem Vlies;
(2) äußere Polyesterharzschicht (Roving-Schicht ) , in der die Glasfasern in Umfangsrichtung orientiert sind;
(3) eine Kernschicht, umfassend mit Sand gefülltes Polyesterharz und Roving;
(4) eine innere Polyesterharzschicht (Roving-Schicht), in der die Glasfasern in Umfangsrichtung orientiert sind; (5) eine Sperrschicht mit Kurzrovings; und
(6) eine innere Deckschicht, die von einem Vlies gebildet wird.
Die in Fig. 2 mit (2) und (4) bezeichneten Schichten werden nach ihrer Funktion auch als Strukturschichten bezeichnet, wobei Schicht (2) die äußere Strukturschicht ist, während Schicht (4) die innere Strukturschicht ist. Mittels des Drostholm-Verfahrens werden GFK-Rohre erhalten, die ein kontinuierliches Roving aufweisen, wobei zusatzlich eine axiale Armierung vorgesehen sein kann. Das kontinuier- liehe Roving erstreckt sich über die gesamte Lange des Rohres. Im Gegensatz dazu werden beim Zentrifugalverfahren, mit dem geschleuderte GFK-Rohre erhalten werden, geschnittene Glasfasern verwendet. Geschnittene Glasfasern wie sie beim Zentrifugalverfahren verwendet werden, bieten den Vorteil, daß Undichtigkeiten des hergestellten GFK-Rohres verhindert werden. Bei Rohren, die nach dem Drostholm-Verfahren hergestellt werden, ist es sehr lange schwierig gewesen, Rohre fehlerfrei herzustellen.
Aufgrund der unterschiedlichen Herstellungstechnik und des daraus folgenden unterschiedlichen Rovings lassen sich Erkenntnisse, die sich auf die Herstellung von geschleuderten Rohren beziehen, nicht ohne weiteres auf die Herstellung von gewickelten Rohren übertragen. Bei den bekannten gewickelten GFK-Rohren sind aus diesem Grund auch keine anderen Füllstoffe als Sand verwendet worden. Die zur Herstellung von geschleuderten GFK-Rohren verwendeten Füllstoffe haben jedoch eine Kostenreduktion zur Folge gehabt, da das verwendete Polyesterharz teurer als der Füllstoff ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein gewickeltes glasfaserverstärktes Kunststoffröhr angegeben werden, das bei gleichbleibender Qualität preisgünstiger hergestellt wer- den kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelost. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 und 12 bis 16.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein gewickeltes glasfaserverstärktes Kunststoffröhr vorgesehen, das mehrschichtig aufgebaut ist und eine Kernschicht umfaßt, die aus zumindest einem Polyesterharz-Gemisch, Sand, Glasfasern und ggf. Additiven gebildet ist, wobei das Polyesterharz-Gemisch ein Gemisch aus einem Polyesterharz, einem Füllstoff und ggf. Additiven ist. Em bevorzugter Füllstoff ist Calciumcarbonat.
Die in der Kernschicht enthaltenen Glasfasern liegen als Ro- ving in Umfangsrichtung vor. Zusatzlich zu dem Roving in Um- fangsrichtung kann die Kernschicht auch Kurzrovings umfassen.
Die erfindungsgemaß vorgesehene Verwendung eines Füllstoffes in der Kernschicht ermöglicht eine ca. 30%ige Reduktion des Gewichtsanteiles des Polyesterharzes, was mit einem erhebli- chen Kostenvorteil verbunden ist. Aufgrund der Verwendung des Füllstoffes kann ferner ein höherer Elastizitätsmodul der Kernschicht erreicht werden, was eine Verringerung der Wanddicke des Rohres ermöglicht. Überdies erlauben die erfin- dungsgemaßen Rohre ferner einen Nenndurchmesser von 4 m.
Unter dem Ausdruck „Kernschicht" ist eine Schicht des Kunststoffrohres zu verstehen, die zwischen zwei Schichten liegt. Das erfindungsgemaße Kunststoffröhr umfaßt somit mindestens drei Schichten.
Unter dem Ausdruck „Polyesterharz-Gemisch" ist ein Gemisch zu verstehen, das zumindest ein Polyesterharz und einen Füll- stoff umfaßt. Der Füllstoff kann jeder beliebige Füllstoff mit der Ausnahme von Sand sein. Das Polyesterharz-Gemisch kann mehr als einen Füllstoff enthalten. Es kann darüber hinaus verschiedene Polyesterharze aufweisen. Überdies kann das Polyesterharz-Gemisch Additive enthalten. Der Anteil dieser Additive an dem Polyesterharz-Gemisch übersteigt bevorzugt 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polyesterharz- Gemisches nicht.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform sollten nicht mehr als 2 Gew.-% des Füllstoffes, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes in dem Polyesterharz-Gemisch, eine Korngroße aufweisen, die den Durchmesser der Glasfasern übersteigt. Enthalt die Kernschicht neben des Roving in Umgangsrichtung auch Kurzrovings, so ist der Durchmesser der Glasfasern maßgeblich, die das Roving in Umfangsrichtung bilden.
Übersteigt der Gewichtsanteil 2 Gew.-% so können Risse in der Polyestermatrix entstehen. In Fig. 5 ist schematisch gezeigt, daß die gesamte Dehnung in der Lange d von den Teillangen a und b aufgenommen werden muß, da das Fullstoff-Korn K über seine Lange b keine Dehnung aufnehmen kann.
Bevorzugt sollte der Anteil an sehr kleinen Kornern des FuIl- Stoffes, d. h Kornern mit einer Große, die geringer als 1 μm ist, höchstens 10 Gew.-%, bezogen das Gewicht des Füllstoffes in dem Polyesterharz-Gemisch, betragen. Dieser Anteil an sehr kleinen Kornern des Füllstoffes verzögert die Separation der größeren Korner. Ferner weit der Füllstoff bevorzugt eine spezifische Oberflache von 1 m2/g aufweisen. Die Bruchdehnung des verwendeten Polyesterharzes des Polyesterharz-Gemisches betragt zumindest 2 %, bevorzugt 2 bis 3 %, besonders bevorzugt 2,5 %.
In dem Polyesterharz-Gemisch sollte das Polyesterharz in einem Verhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 2, bevorzugt 1 : 1,5, jeweils bezogen auf das Gewicht, zu dem Füllstoff vorliegen.
Additive, die dem Polyesterharz-Gemisch zugesetzt werden kon- nen, umfassen Katalysatoren wie Aceton-Acetyl-Peroxid (AAP) und tert . -Butyl-perbenzoat (TBPB); Inhibitoren wie Butylcate- chol; Beschleuniger wie N, N-Diethylacetoacetamid, Cobaltoctat und Cobaltnaphthanat ; und Viskositatsverringerer wie BYK.
Die in der Kernschicht vorgesehenen Additive werden vorzugsweise vollständig dem erfindungsgemaßen Polyesterharz-Gemisch bei dessen Herstellung beigemischt. Alternativ können die Additive statt dessen jedoch auch wahrend des Aufbringens des erfindungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches auf die Rohrwickel- anläge vollständig zugeführt werden. Ebenso kann ein Teil der Additive dem Polyesterharz-Gemisch bei dessen Herstellung beigemischt werden und ein anderer Teil wahrend des Aufbringens des erfindungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches auf die Rohrwickelanlage zugeführt werden.
Das Polyesterharz, das für das erfindungsgemaße Polyesterharz-Gemisch verwendet wird, kann beispielsweise ein ungesättigtes Polyesterharz wie z. B. Polymal® 104 oder 204 sein.
Unter dem Ausdruck „Roving" werden hier Bündel von endlosen, unverdrehten, gestreckten Glasfasern verstanden. Die Glasfasern haben vorzugsweise einen Durchmesser von 11 bis 17 μm. Bei Roving in Umfangsrichtung handelt es sich somit um endlose Glasfasern, die in Umfangsrichtung in die Schicht eingebracht sind, vorzugsweise mittels einer Wickelmaschine.
Unter dem Ausdruck „Kurzroving" werden vergleichsweise kurze Stucke von Glasfasern verstanden. Kurzrovings haben in der Regel eine Lange von 25 bis 75 mm. Kurzrovings stellen eine weitere Armierung dar, um die Bruchdehnung des GFK-Rohres zu erhohen. Kurzrovings können in den Roving-Schichten (Struk- turschichten) , der Kernschicht und der Sperrschicht vorgesehen sein.
Das Polyesterharz-Gemisch kann neben der Kernschicht auch für weitere Schichten des GFK-Rohres verwendet werden, wobei sich die Zusammensetzung und Eigenschaften des Polyesterharz- Gemisches in jeder Schicht, einschließlich der Kernschicht unterscheiden können. Wird das erfmdungsgemaße Polyesterharz-Gemisch für weitere Schichten verwendet, so wird jedoch zweckmaßigerweise dasselbe Polyesterharz-Gemisch für alle diese Schichten eingesetzt, um das Rohr-Herstellungsverfahren zu vereinfachen.
Für Schichten, zu deren Herstellung kein Polyesterharz- Gemisch verwendet wird, können Polyesterharze eingesetzt wer- den, die sich von dem Polyesterharz, das für die Herstellung des erfmdungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches verwendet wurde, unterscheidet. Allerdings kann für diese Schichten auch dasselbe Polyesterharz wie für das Polyesterharz-Gemisch verwendet werden.
Die Auswahl des Polyesterharzes wird von den gewünschten Eigenschaften der jeweiligen Schicht bestimmt. Für die innere Deckschicht, die die Rohrinnenseite bildet, sollte beispielsweise ein Polyesterharz verwendet werden, das eine Bruchdehnung von 3 bis 4 % aufweist, um die Dichtigkeit des Rohres bei Innendruckbelastung zu gewahrleisten.
In einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Kunststoffroh- res sind, ausgehend von der Rohraußenseite bis zur Rohrinnenseite, folgende Schichten vorgesehen:
(a) eine äußere Deckschicht; (b) eine äußere Roving-Schicht mit Roving in Umfangs- richtung und Kurzrovings;
(c) die Kernschicht;
(d) eine innere Roving-Schicht mit Roving in Umfangs- richtung und Kurzrovings; (e) eine Sperrschicht mit Kurzrovings; und (f) eine innere Deckschicht.
Die äußere Deckschicht wird auch als Schutzschicht bezeichnet. Die Sperrschicht enthalt vorzugsweise Glasfasern in Form von Kurzrovings.
Das erfindungsgemaße Polyesterharz-Gemisch kann außer zur Herstellung der Kernschicht auch zur Herstellung zumindest einer der Schichten (a), (b) und (d) verwendet werden, wobei sich - wie oben ausgeführt - die Zusammensetzung und Eigenschaften des Polyesterharz-Gemisches in jeder Schicht, einschließlich der Kernschicht unterscheiden können. Für die Herstellung der Schichten (e) und (f) wird vorzugsweise ein Polyesterharz, nicht aber das erfindungsgemaße Polyesterharz- Gemisch verwendet. Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Her¬ stellung des erfindungsgemaßen gewickelten glasfaserverstärkten Kunststoffrohres mit mehrschichtigem Aufbau vorgesehen, wozu eine Rohrwickelanlage, auf die Schichten des Kunststoff- rohres nacheinander aufgebracht werden, verwendet wird. Eine solche Rohrwickelanlage ist beispielsweise in US 4,011,354 beschrieben. Das Verfahren umfaßt:
(a) das Bereitstellen eines Polyesterharzes und eines FuIl- Stoffes in einem Gewichtsverhaltnis des Polyesterharzes zum
Füllstoff von 1 : 0,5 bis 1 : 2;
(b) das Einbringen des Polyesterharzes, des Füllstoffes und gegebenenfalls von Additiven in eine Mischvorrichtung;
(c) das Mischen des Polyesterharzes, des Füllstoffes und der gegebenenfalls vorhandenen Additive in der Mischvorrichtung unter Erhalt eines Polyesterharz-Gemisches; und
(d) das Auftragen des in Schritt (c) erhaltenen Polyesterharz-Gemisches auf die Rohrwickelanlage, wobei der Rohrwickelanlage wahrend des Auftrages des Polyesterharz-Gemisches gleichzeitig Sand und/oder Glasfasern, die zur Bildung der jeweiligen Schicht erforderlich sind, zugeführt werden kon- nen.
Die Schichten werden nacheinander auf die Rohrwickelanlage aufgebracht, wobei mit der Schicht, die Schicht, die die Roh- rinnenseite des herzustellenden Rohres bilden soll (innere Deckschicht), begonnen wird und anschließend die jeweils folgende Schicht bis zur äußeren Deckschicht aufgebracht werden. Die Schichten werden gebildet, indem ein vorgegebener PoIy- ester oder, sofern es das erfindungsgemaße Polyesterharz- Gemisch für den Aufbau der jeweiligen Schicht verwendet wird, das Polyesterharz-Gemisch auf die Rohrwickelanlage aufgebracht werden. Wahrend des Aufbringens des Polyesterharzes oder des erfindungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches werden die weiteren Bestandteile der herzustellenden Schicht ebenfalls auf die Rohrwickelanlage aufgebracht. Ist in der Schicht ein Roving in Umfangsrichtung vorgesehen, so werden das Roving wahrend des Aufbringens des Polyesterharzes oder des erfin- dungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches und der weiteren Bestandteile in Umfangsrichtung um die Rohrwickelanlage gewickelt. Das Aufbringen des Polyesterharzes oder des Polyesterharz-Gemisches sowie der weiteren Bestandteile mit Ausnahme des Rovings in Umfangsrichtung wird zweckmaßigerweise vorge- nommen, indem sie von oben auf die Rohrwickelanlage gefordert werden .
Nach dem Auftragen aller Schichten wird das Rohr gehartet, beispielsweise indem es Warme, beispielsweise Infrarot- Strahlung oder Induktionswarme, ausgesetzt wird, und anschließend gegebenenfalls zugeschnitten.
Zur Herstellung des erfindungsgemaßen Polyesterharz-Gemisches (Schritt c) wird vorzugsweise ein Turbinenmischer verwendet. Der Turbinenmischer sollte mit einer Drehzahl von 1000 bis 2000 Umdrehungen/min betrieben werden.
Ein Turbinenmischer besteht im wesentlichen aus einer in einem Mischbehalter befindlichen kleinen Scheibe, welche mit sehr hohen Drehzahlen betrieben wird. Auf mindestens einer Seite der Scheibe gibt es Spuren, welche eine UmlaufStrömung des Mischgutes bewirken. Die Drehzahl ist abhangig von dem Durchmesser der Scheibe, sollte aber in der Größenordnung 1000 bis 2000 Umdrehungen/min liegen. Der Durchmesser der Scheibe soll 30 bis 50 % des Durchmessers des Mischbehalters betragen.
Zweckmäßig wird Schritt (c) unter Vakuum durchgeführt, um eingeschlossene Luftpartikel zu entfernen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen naher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus eines ersten GFK-Rohres nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus eines zweiten GFK-Rohres nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer ersten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen
GFK-Rohres;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der erforderlichen Korngrößenverteilung; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus einer zweiten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen GFK-Rohres.

Claims

BeispieleIn Fig. 3 ist der Aufbau einer ersten Ausfuhrungsform des gewickelten glasfaserverstärkten Kunststoffrohres gemäß der Er- findung gezeigt. Das Rohr umfaßt die folgenden Schichten:(a) eine äußere Deckschicht (Nr. 1 ) ;(b) eine äußere Roving-Schicht mit Roving in Umfangs- richtung und Kurzrovings (Nr. 2); (c) die Kernschicht (Nr. 3);(d) eine innere Roving-Schicht mit Roving in Umfangs- richtung und Kurzrovings (Nr. 4);(e) eine Sperrschicht mit Kurzrovings (Nr. 5); und(f) eine innere Deckschicht (Nr. 6) .Zur Herstellung des erfindungsgemaßen Polyesterharz- Gemisches, das für die Kernschicht verwendet wurde, wurde Calciumcarbonat mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 2,5 Mikrometer verwendet, wobei nur 2 Gew.-% einen Korn- durchmesser über 15 Mikrometer aufwiesen. Das Polyesterharz hat eine Bruchdehnung von 2.5 %.Das in Fig. 3 gezeigte Rohr wies eine Nennweite von 1000 mm (DN 1000) und eine Nennsteifigkeit von 5.000 N/m2 (SN 5000) auf.In Tabelle 1 sind die Schichtdicken und die Zusammensetzung der Schichten angegebenen. Tabelle 1Schicht-Nr. Wanddicke Zusammensetzung1 0,25 mm 1,14 kg Polyesterharz-Gemisch3,5 m2 Vlies2 0,85 mm 2,45 kg Polyesterharz -Gemisch4,1 kg Roving in Umfangsrichtung und Kurzrovings3 12, 5 mm 34 kg Polyesterharz -Gemisch6, 8 kg Roving in Umfangsrichtung und Kurzrovings60 kg Sand4 1,2 mm 3,1 kg Polyesterharz -Gemisch5,3 kg Roving in Umfangsrichtung und Kurzrovings5 1,2 mm 3,45 kg Polyesterharz2,3 kg Kurzrovings6 0, 25 mm 0.9 kg Polyesterharz3,5 m2 VliesDas für die Kernschicht (Schicht Nr. 3) verwendete erfin- dungsgemaße Polyesterharz-Gemisch war ein Gemisch aus 100 Teilen Polyesterharz (Polymal® 204 der Organika-Sarzyna Company, PL) und 150 Teilen Calciumcarbonat (beispielsweise Omy- carb®15 -VA der Fa Väpennä, CZ) . Das Polyesterharz-Gemisch enthielt somit nur 13,6 kg Polyesterharz. Im Gegensatz dazu hatten für eine herkömmliche Kernschicht eines Rohres, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, 19 kg Polyesterharz verwendet werden müssen. Dies bedeutet eine Reduzierung des Reinharzverbrauches um 28 %. Das Polyesterharz-Gemisch, das für die Kernschicht (3) ver¬ wendet wurde, wurde auch für die Schichten (1), (2) und (4) eingesetzt .Überdies liegt der Elastizitätsmodul der Kernschicht des erfindungsgemäßen Rohres etwa 20 % höher als bei Rohren nach dem Stand der Technik, so daß die Wanddicke des erfindungsgemäßen GFK-Rohres auch reduziert werden könnte.Die in Fig. 5 gezeigte zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen GFK-Rohres entspricht der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, daß die Kernschicht ferner Kurzrovings umfaßt. Ferner weist die äußere Deckschicht ein Vlies auf. Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines gewickelten glasfaserver- stärkten Kunststoffrohres mit mehrschichtigem Aufbau und einer Kernschicht, die aus zumindest einem Polyesterharz- Gemisch, Sand, Glasfasern und gegebenenfalls Additiven gebildet ist, wobei das Polyesterharz-Gemisch ein Gemisch aus einem Polyesterharz, einem Füllstoff und gegebenen- falls Additiven ist und wobei zumindest ein Teil der Glasfasern gewickelte Endlosfasern sind, die in Umfangs- richtung des Rohres orientiert sind, unter Verwendung einer Rohrwickelanlage, auf die Schichten des Kunststoffrohres nacheinander aufgebracht werden, umfassend
(a) das Bereitstellen eines Polyesterharzes und eines Füllstoffes in einem Gewichtsverhaltnis des Polyesterharzes zum Füllstoff von 1 : 0,5 bis 1 : 2 ;
(b) das Einbringen des Polyesterharzes, des Füllstoffes und gegebenenfalls von Additiven in eine Mischvorrichtung;
(c) das Mischen des Polyesterharzes, des Füllstoffes und der gegebenenfalls vorhandenen Additive in der Mischvorrichtung unter Erhalt eines Polyesterharz- Gemisches; und
(d) das Auftragen des in Schritt (c) erhaltenen PoIy- esterharz-Gemisches auf die Rohrwickelanlage, wobei der Rohrwickelanlage wahrend des Auftrages des Polyesterharz-Gemisches gleichzeitig Sand und/oder Glas- fasern, die zur Bildung der jeweiligen Schicht erforderlich sind, zugeführt werden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) in einem Turbinenmischer unter Vakuum und bei einer Drehzahl von 1000 bis 2000 Umdrehungen/min durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß Schritt (c) in einem Turbinenmischer durchgeführt wird, der eine rotierende Scheibe enthalt, deren Durchmesser 30 bis 50 % des Durchmessers des Misch- behalters betragt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den Schritt
(e) Harten des Rohres, indem es Warme ausgesetzt wird,
umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in Schritt (e) mittels Infrarot-Strahlung oder Induktionswarme durchgeführt wird.
6. Gewickeltes glasfaserverstärktes Kunststoffröhr, das mehrschichtig aufgebaut ist und eine Kernschicht umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernschicht aus zumindest einem Polyesterharz-Gemisch, Sand, Glasfasern und gegebe- nenfalls Additiven gebildet ist, wobei das Polyesterharz- Gemisch ein Gemisch aus einem Polyesterharz, einem Füllstoff und gegebenenfalls Additiven ist und wobei zumin- dest ein Teil der Glasfasern gewickelte Endlosfasern sind, die in Umfangsrichtung des Rohres orientiert sind.
7. Kunststoffröhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Calciumcarbonat ist.
8. Kunststoffröhr nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in eine der Schichten ein Vlies eingebettet ist.
9. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nicht mehr als 2 Gew.-% des Füllstoffes, bezogen auf das Gewicht des Füllstoffes in dem Polyesterharz-Gemisch, eine Korngroße aufweisen, die den Durchmesser der Glasfasern übersteigt.
10. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchdehnung des Polyesterharzes, das zur Herstellung des Polyesterharz-Gemisches verwendet wurde, zumindest 2 % betragt.
11. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchdehnung des Polyesterharzes, das zur Herstellung des Polyesterharz-Gemisches verwendet wurde, zumindest 2,5 % betragt.
12. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 16 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht, die die Rohrinnenseite bildet, eine Bruchdehnung von zumindest 3 % aufweist.
13. Kunststoffrohr nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Polyesterharz-Gemisch das Polyesterharz im Verhältnis 1 : 0,5 bis 1 : 2, bezogen auf das Gewicht, zu dem Füllstoff vorliegt.
14. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Polyesterharz-Gemisch das Polyesterharz im Verhältnis 1 : 1,5, bezogen auf das Gewicht, zu dem Füllstoff vorliegt.
15. Kunststoffröhr nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffröhr, ausgehend von der Rohraußenseite bis zur Rohrinnenseite, folgende Schichten umfaßt : (a) eine äußere Deckschicht;
(b) eine äußere Roving-Schicht mit Roving in Umfangsrich- tung und Kurzroving;
(c) die Kernschicht;
(d) eine innere Roving-Schicht mit Roving in Umfangsrich- tung und Kurzroving;
(e) eine Sperrschicht mit Kurzroving; und
(f) eine innere Deckschicht.
16. Kunststoffröhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung zumindest einer der Schichten (a),
(b) und (d) ein Polyesterharz-Gemisch verwendet wurde, das dem der Kernschicht entspricht.
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