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Mehrschichtiges Rohr aus Kunststoffen Die Erfindung betrifft ein niehrschichtiges
Rohr aus Kunststoff, das sich durch seine besonderen physikalischen und mechanischen
Eigenschaften auszeichnet. Es ist bereits bekannt, Verbundkörper mit Schaumstoff
als weiche Rohrumkleidung oder für Schwimmkörper zu verwenden, oder Rohre aus durch
Glasfasern verstärkte Polyesterschichten oder Rohre allein aus Schaumstoff herzustellen,
oder auch Rohre aus festem Werkstoff mit Schaumstoff zu umgeben. Es ist ferner bereits
vorgeschlagen worden, Mehrfachrohre aus Verbundmaterial mit schichtenweist aufgebauten
Kunststoffen verschiedener Konsistenz herzustellen, wobei das Rohr aus einer äußeren
Deckschicht aus gehärtetem, durch Einlagen von z. B. glasfaserverstärktem Kunstharz,
aus einer weicher-en Zwischenschicht und aus einer Innenschicht größerer Härte als
die der Zwischenschicht bestehen kann. Demgegenüber ist gemäß der Erfindung mindestens
eine Zwischenschicht zwischen der Außenschicht und einer Innenschicht aus armiertem,
gehärtetem Kunststoff vorgesehen, die aus harten geformten Zellmaterialschalen mit
geschlossenen Zellen aus Polyviinylchlorid oder Polyvinylchlorid enthaltenden Mischpolymerisaten
zusammengesetzt ist.
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Gegenüber allen bekannten und bereits vorgeschlagenen Rohren zeichnen
sich die Rohre nach der Erfindung durch besondere Leichtigkeit in Verbindung mit
guten mechanischen Eigenschaften sowie einer hohen Isolationsfähigkeit aus. Es ist
überraschend, daß man durch die Herstellung der Rohre aus einem Leichtverbundkörper,
welcher einen Zellkörperkern enthält, der aus speziellen Kunststoffen, z. B. aus
Polyvinylchlorid oder dessen Mischpolymerisaten und aus geschlossenen Zellen besteht,
zu Rohr#en mit besonders günstigen Eigenschaften gelangt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der genannten
Verbundrohre, nach welchem man ein vorgefertigtes Massivrohr, das aus einer gehärteten,
verstärkten Kunstharzschicht besteht, mit einer Zellmaterialschicht oder Zellmaterialschichten
aus geformten Platten aus Polyvinylchlorid oder Polyvinvlchlorid enthaltenden Mischpolyrnerisaten
umgibt und diese zusammensetzt, und das so umgebene Rohr mit einer verstärkten Deckschicht
aus gehärtetem Kunstharz versehen wird, wobei man alle Schichten fest miteinander
verbindet. Man kann beispielsweise hartes Zellmaterial aus Polyvinylchlorid oder
Polyvinylehlorid enthaltenden Mischpolyrnerisaten durch Erwärmen oder durch Lösungsmittel
erweichen und in erweichtem Zustand formen, härten und zu dem Kern zusammenlegen.
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Das harte Zellmaterial kann aus Polyvinylchlorid oder aus Mischpolymerisaten
des Polyvinylchlorids ohne oder mit Weichmacher, z. B. bis zu 20 % Weichmacher,
jedoch vorzugsweise ohne Weichmacher, bestehen.
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Es hat den Vorteil, hohe Schlagfestigkeit gegenüber Polystyrolschaum
oder Polymethanschaum zu besitzen und wird von den meist zu verwendenden härtbaren
Polyesterharzlösungen nicht angegriffen. Die Schichten aus gehärtetem Kunstharz
werden durch Verarbeiten (Aufstreichen, Imprägnieren) eines härtbaren Kunstharzes
hergestellt. Vorzugsweise werden flüssige Polyestermischungen verwendet, die z.
B. aus Lösungen von ungesättigten Polyestern mit einer Vernetzungskomponente bestehen.
Die verschiedensten Polyester können verwendet werden und können z. B. auf der Basis
von Maleinsäure und Glykolen aufgebaut sein, wobei als Vernetzungskomponente Styrol
hinzugegeben wird, das zugleich das Verdünnungsmittel ist. Es können aber auch selbsthärtende
Harze auf der Grundlage von Isocyanaten, Harnstoff oder Melamin in Betracht kommen.
Diese Harze wirken selbst als Klebstoffe zur Verbindung der Stoßstellen und der
benachbarten Schichten miteinander. Es können zur Verbindung der einzelnen
Schichten und Stoßstellen aber auch andere zweckentsprechende Klebstoffe verwendet
werden, wie z. B. die hierfür gebräuchlichen Mischpolymerisate.
Die
Einlagen zur Erhöhung der Festigkeit in den Deckschichten können aus allen an sich
bekannten Zwischenschichten bestehen, wie z. B. Glasfasern, Textilgewebe, Kunststoffasern,
Metallgeflecht u.a.m.
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je nach dem Verwendungszweck können Zellkörper mit verschiedenen mittleren
Raumgewichten, z. B. zwischen 0,5 bis 0,02g/cm3, vorzugsweise 0,2 bis
0.16 g/cm3, und evtl. von verschiedener Härte mit dem Polyester verarbeitet
werden.
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Das erfindtingsgemäß hergestellte Rohr zeichnet sich durch seine Leichtigkeit
und gleichzeitig überraschenderweise durch seine guten mechanischen Eigenschaften
aus. Es besteht auch bei dünnen Fiberglasschichten eine holie Biegefestigkeit neben
einer beachtlichen Elastizität und Widerstandsfähigkeit gegen Verbiegen und Verletzen.
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Die erfindungsgemäßen Rohre können dank ihrer guten mechanischen Eigenschaften
für die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden. Durch Verwendung von leichtem
Zellmaterial -und entsprechender Dicke dieser Schicht erhält man z. B. schwimmfähige
Rohre etwa mit einem mittleren Rauingewicht von 0,5 bis 0,25 g/cm3,
so daß ein Rohr von z. B. einem Innendurchmesser von 106 mm und einer Wandstärke
von 23 mm ein Gewicht von etwa 3,5 kg pro laufenden Meter besitzt,
welches auch, wenn es mit Wasser gefüllt ist, nicht untersinkt. Solche Rohre eignen
sich daher ausgezeichnet für schwimmende Rohrleitungen, z.B. für die Verbindung
zwischen einem Schiff und dem Festland, z.B. für öltransporte oder Transporte von
anderen fließenden Gütern. Verbundrohre mit Kernschichten aus Polyvinylchloridmaterial
mit geschlossenen Zellen haben den Vorteil, daß eine äußere Verletzung, welche das
Rohr nicht durchbricht, ihre Schwimmfähigkeit nicht verändert und keine Flüssigkeit
austreten läßt. Für solche Zwecke kann das Raumgewicht der kombinierten Rohrwandung
auch so bemessen sein, daß das Rohr erst nach Füllung mit Wasser untersinkt, ohne
solche Füllung aber schwimmfähig ist.
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Die Rohre können ferner unter Ausnützung der hohen Isoliereigenschaft
des Zellmaterials direkt z. B. für den Transport von Kühlflüssigkeiten bei Kühlanlagen
verwendet werden. Sie bedürfen keiner weiteren Isolation. Auch für die Beförderung
von Wasser oder sonstigem Material, das z. B. im Winter vor dem E infrieren
geschützt werden soll, sind solche Rohre sehr geeignet. Ihr geringes Eigengewicht
im Verhältiiis -zur Festigkeit erlaubt einfache Montagen und Haltevorrichtungen.
Ein weiterer Vorteil solch-er Rohre mit einer Innenschicht von Zellmaterial ist
die schalldämpfende Wirkung dieses Stoffes. Dies ist besonders wichtig bei Klimaanlagen
in größeren Gebäuden.
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Man kann die Rohre gut miteinander verbinden. Man kann sie z. B. durch
überziehen von Muffen aneinanderfügen. Die Muffen lassen sich ohne große Schwierigkeiten
völlig dicht verkleben. Man kann die Rohre in fast allen gebräuchlichen Dimensionen
und ,gewünschten Wandstärken herstellen und damit allen Verwendungsgebieten weitgehend
anpassen.
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Beispiel Zur Herstellung der Innenschicht des Leichtbau-Verbundrohres
werden z. B. geeignete Glasfasern oder Glasgewebe über einen Dorn, ein Rohr od.
dgl. ge-,vickelt und mit ungesättigtem Polyesterharz imprägniert. An Stelle eines
Dornes aus Stahlblech od. dgl. kann z. B. auch ein unter Überdruck stehender Schlauch
verwendet werden, um das Entfernen des fertigen Rohres vom Kern zu erleichtern.
Dadurch entsteht ein massives Kunstharzrohr aus verstärktem Polyesterharz.
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Entsprechend zugeschnittene Platten aus Zell-Polyvinylchlorid, mit
geschlossenen Zellen, in einer Stärke voll z. B. 20 mm und einem mittleren spez.
Gewicht von z. B. 0,05 g/cm3 werden in an sich bekannter Weise durch Erwärmen
unter Druck zu Halbschalen geformt, die dem gewünschten Rohrdurchmesser entsprechen.
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Die fertigen, durch Abkühlung wieder erstarrten Halbschalen werden
uni das vorbereitete dünne Kunstharzrohr herumgelegt und z. B. mittels eines Anstriches
aus Polyesterharz untereinander zusammengesetzt und miteinander und mit dem Kunstharzrohr
verbunden. Bis zum Aushärten der Verbindungsschichten werden alle Teile in ihrer
Lage festgehalten. Das so gebildete Rohr wird auf der Außenseite mit einer Schicht
von Glasgewebe versehen, die durch Imprägnieren mit einer selbsthärtenden Harzlösung
mit dem Zellmaterial fest verbunden wird.
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Man erhält jetzt ein leichtes Rohr in Leichtbau-Verbundweise, dessen
Druck- und Biegefestigkeiten sowie dessen Isolationswert und dessen Schwimmfähigkeit
in weitgehendem Maße durch die Stärke und Anzahl der einzeln verwendet-en Schichten
beeinflußt werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig.
1 schaubildlich und schematisch das erfindungsgemäßeVerfahren zur Herstellung
eines Plastikrohres, wobei der Deutlichkeit halber die einzelnen Schichten teilweise
weggeschnitten sind; Fig. 2 einen Schnitt durch ein fertiges Plastikrohr gemäß Fig.
1.
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. Ein Stahlrohrdorn wird mit einem geeigneten Trennmittel,
z. B. einer Lösung von Sojalecithin oder einer Lösung von Polyvinylalkohol oder
Siliconöl versehen. .Dieser Trennmittelanstrich hat den Zweck, das Ab-
lösen
des auf dem Dorn fertig hergestellten Plastikrohres vom Dorn nach der Erhärtung
zu erleichtern.
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Auf den Dorn 1 wird eine dünne Schicht von Glasfasern oder
Glasfasergewebe aufgewickelt. Die Glasfasern werden mit ungesättigtem Polyesterharz
imprägniert, so daß sich nach Erhärten dieses selbsthärtenden Harz-es ein fester
Verband der Glasfasern mit dem Harz in Form eines Rohres 2 ergibt. Dieses Rohr 2
ist deutlichkeitshalber in Fig. 1 in übertriebener Dicke dargestellt.
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Nunmehr werden ebene Platten aus hartem Polyvinylchlorid bis in die
Höhe ihrer Erweichungstemperatur erwärmt und entsprechend dem Außendurchmesser des
verstärkten-Polyesterharzrohres2 zu schalenförmigen Teilen 3 und 3a gebogen.
In der Zeichnung sind Schalen, die den halben Umfang des Rohres überdecken, dargestellt,
doch könnten auch -mehr als zwei Schalen über den Umfang verwendet werden. Die Verformung
der harten, ebenen Polyvinylchloridplatten kann auch dadurch erfolgen, daß diese
mit einem flüchtigen Lösungsmittel wie Aceton oder Methyläthylketon behandelt werden,
das das, Polyvinylchlorid zur Erweichung bringt. Im erstgenannten Falle ergibt sich
nach der Abkühlung, und im zweitgenannten Falle ergibt sich nach der Verdunstung
des Lösungsmittels eine starre Polyvinylchloridschale. In beiden Fällen kann bei
der Verformung in bekannter Weise Druck angewendet werden, z. B. durch Verwendung
von Formmatrizen, die dem gewünschten Innen- und Außendurchmesser der Schalen angepaßt
sind.
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Die erstarrten Polyvinylchloridschalefi werden an der Innenseite und
an den Kantenflächen mit einem Anstrich aus ungesättigtem Polyesterharz versehen
und
auf das Polyesterharzrohr 2 aufgeklebt, wobei zugleich die Stoßstellen 4 und 4 a
über ihre ganze Längsausdehnung miteinander verklebt werden. Gemäß Fig. 2 sind Stoßstellen
als Überlappung ausgeführt. Selbstverständlich kann das Klebemittel statt allein
auf der Innenseite der Polyvinylchloridschalen zusätzlich auch auf der Außenseite
des Polyesterharzrohres 2 aufgestrichen werden.
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Nach Erhärten des Klebeinittels ist die in sich geschlossene Kernschicht5
aus den Schalenteilen3 und 3a gebildet.
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Die Schalen 3 und 3a können auch schon vor der Erstarrung auf
das Polyesterharzrohr 2 aufgeklebt werden und werden dann bis zu ihrer Erstarrung
und zur Verarbeitung des Klebernittels durch die genannten geeigneten Mittel in
ihrer Lage festgehalten.
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Die Kernschicht 5 kann auch aus mehreren Schalenschichten
3 und 3 a, die in der vorgenannten Weise gebildet und konz-entrisch
miteinander verklebt werden, zusammen-esetzt sein.
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Nach Fertigstellung der Kernschicht 5 wird diese mit einer
Schicht von Glasfasern umwickelt, die mit einer Imprägnierung aus ungesättigtem
Polyesterharz versehen wird. Nach Erhärtung entsteht eine in sich ,geschlossene
rohrförmig verbundene Schicht6.
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An Stelle von Glasfasern oder Glasfasergewebe können andere geeignete
Verstärkungseinlagen mit den Polyesterharzschichten verbunden werden.
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Die beschriebene Verfahrensweise wird in der Längsrichtung des Dornes
1 fortgesetzt, wobei die Stoßstellen der einzelnen Schichten entweder stumpf
oder überlappt durch geeignetes Klebeinittel miteinander verklebt werden. Zusätzlich
oder statt dessen können die einzelnen Schichten in der Längsrichtung ,o gegeneinander
versetzt sein, daß die Stoßstellen einer Schicht jeweils von einer oder beiden benachbarten
Schichten überdeckt werden.
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Nach Fertigstellung des Rohres in der gewünschten Länge wird das Rohr
gemäß Fig. 2 vom Dorn abgezogen und besteht dann in außerordentlich stabiler Zusammensetzung
aus einer Glasfaser-Polyesterharz-Innenschicht 2, mit Polyvinylchloridkern
3 und der Glasfaser-Polyesterharz-Außenschicht 6.