VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON GESCHLEUDERTEN GLASFASERVERSTARKTEN KUNSTSTOFFROHREN Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Her- stellung von geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffroh- ren, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, möglicherweise auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht wird. Weiter betrifft die Erfindung ge- schleuderte glasfaserverstärkte Rohre mit mehreren Schichten aus geschnittenen Glasfasern, Polyesterharz mit Füllstoff und Sand sowie inneren und äußeren Deckschichten, im Außen-und Innenteil glasfaserarmierten Schichten mit Polyesterharz und Füllstoff sowie in der Mitte einem Kernteil mit Sand, Poly- esterharz, Füllstoff und Glasfasern, alternativ geschleuderte glasfaserverstärkte Rohre mit mehreren Schichten aus geschnit- tenen Glasfasern und Polyesterharz mit Füllstoff, mit Glasfa- sern und einem Kernteil mit Sand.

Bei der Herstellung von geschleuderten glasfaserarmierten Kunststoffrohren, insbesondere, wenn gefüllte Polyesterharze verwendet werden, sind die Langzeitringsteifigkeiten sehr niedrig. Ein Zweck dieser Erfindung ist es, die Langzeitring- steifigkeit zu verbessern.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von sandgefüllten ge- schleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren ist die Herstellungszeit sehr lang. Dieses hängt damit zusammen, daß der Einspritzarm, womit das Material in die rotierenden Matri- zen eingebracht wird, zwischen unterschiedlichen Stationen ge- führt wird, und daß die Aushärtungszeit lang ist.

In der CH 684 326 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Warm- wasser verwendet wird, um die Schleudermatrize auf 40°C bis 50°C zu erwärmen. Durch den exothermen Verlauf der Aushärte- reaktion kommt es zu weiterer Erwärmung der Matrize. Bei der Aushärtung bleibt aber die Temperatur in dem Außenteil des Rohres gleich der Temperatur der Matrize, d. h. etwa 50°C bis 60°C. Im inneren Teil des Rohres steigt jedoch die Temperatur auf 80°C bis 120°C. Dadurch erhält man eine sehr gute Aushär- tung im inneren Teil des Rohres, aber eine schlechte Aushärtung in dem Teil des Rohres, wo die Wärme in die Matrize übergegan- gen ist. Außerdem wird bei dem bekannten Verfahren für den äußersten Wandbereich des herzustellenden Rohrs ein Harz ver- wendet, dessen Gelzeit 10% bis 70% der Gelzeit des für den innersten Wandbereich verwendeten Harzes beträgt.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß es schwierig ist, die Gelzeit in dem inneren Wandbereich wie benötigt kurz zu halten, damit die Verdichtung in den äußersten Schichten nicht zu hoch wird. Ist die Verdichtung nämlich zu hoch, kann der Glasgehalt 70 Gew.-% erreichen und dadurch eine gute Aushärtung verhin- dern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es zu ermöglichen, glasfaserverstärkte Kunststoffrohre nach dem Schleuderverfahren mit sehr kurzer Herstellungszeit, ferner mit guter Qualität herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren für die Her- stellung von geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoff- rohren, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füll- stoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, möglicherweise auch mit Sand, in eine rotieren- de Matrize eingebracht wird. Die Matrize hat beim Einbringen der Rohstoffe eine Temperatur zwischen 40°C und 75°C und die Wärmekapazität der Matrize so hoch, daß die Temperatur der Ma- trize unter Einfluß der Rohstoffe nicht mehr als 10°C gesenkt wird. Zum Aufwärmen der Matrize wird Warmwasser verwendet.

Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Her- stellungszeit sehr kurz und es ergibt sich eine verbesserte Qualität der Rohre.

Die Kapazität zur Herstellung der Rohre ist erhöht, wie unten beschrieben wird : a) durch die Verwendung einer Härtungstemperatur, einer Wärmeübertagungstechnik und eines Systems zur Aushärtung, welche eine schnelle Aushärtung ohne Rißbildung geben ; b) durch die Verwendung einer Anlage, wo die Einspritzma- schine eine feste Position hat und die Schleudermaschinen mit den Matrizen so geführt werden, daß eine Maschine nach der anderen in Einspritzposition kommt.

Die Verbesserung der Qualität der Rohre wird dadurch erzielt, daß eine Mischung von Polyesterharz mit hohem Gehalt an Füll- stoff verwendet wird, aber bei unterschiedlichen Schichten in dem Rohr wird die Mischung mit Reinharz verdünnt, so daß die entsprechenden Schichten weniger Füllstoff enthalten.

Vorzugsweise ist die Wärmekapazität der Matrize so hoch, daß die Temperatur der Matrize unter Einfluß der Rohstoffe nicht mehr als 10°C gesenkt wird.

Durch Steuerung der Matrizentemperatur wird zunächst die Matri- zenwärme ausgenutzt, um die eingebrachten Rohstoffe zu erwär- men. Während des Härtungsprozesses wird Wärme an die Matrize übertragen. Mit Eintritt der Rohrschrumpfung bleibt der größte Teil der Reaktionswärme im Rohr.

Weiter wird bei kontinierlicher Herstellung der Rohre, das neue sofort nach dem alten, bei einer bevorzugten Variante des Ver- fahrens kurz vor dem Entformen der Rohre Warmwasser auf die Ma- trize gespritzt, so daß die Matrize dieselbe Temperatur be- kommt, die bei der Herstellung des neuen Rohres erforderlich ist.

Mit diesen Maßnahmen sollen die Härtungstemperatur und Wärme- übertragungstechnik eine schnelle Aushärtung der Rohre ohne Rißbildung und ein leichtes Entnehmen der fertiggestellten Rohre ermöglichen.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Her- stellung von geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoff- rohren wird flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füll- stoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, möglicherweise auch mit Sand, in eine rotieren- de Matrize eingebracht, die beim Einbringen der Rohstoffe eine Temperatur zwischen 40°C und 75°C hat. Nach dem Starten der exo- thermen Reaktion des Harzes wird Warmwasser auf die Matrize ge- spritzt, um die Temperatur der Matrize mindestens bei 60°C zu halten, bis das Rohr ausgezogen wird.

Diese Verfahrensvariante ermöglicht eine gleichmäßige Aushär- tung der hergestellten Rohre.

Das Warmwasser kann bei Anwendung dieser Verfahrensvariante einen Temperaturbereich von 55 bis 80°C haben.

Vorzugsweise hat die Matrize vor dem Einbringen der Rohstoffe eine Temperatur zwischen 55°C und 75°C.

Gemäß einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Ver- fahrens werden die Temperatur des Warmwassers und die Spritz- dauer so gewählt, daß die Temperatur der Matrize mindestens bei 70°C bleibt, bis das Rohr ausgezogen wird.

Es wird weiter eine Verfahrensvariante zur Herstellung von geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren vorge- schlagen, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthält, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, möglicherweise auch mit Sand, in eine rotie- rende Matrize eingebracht wird und die Matrize beim Einbringen der Rohstoffe eine Temperatur zwischen 40°C und 75°C hat. Für die Schichten im Außenbereich des Rohres wird ein Harz mit ei- ner Gelzeit verwendet, die gleich oder größer als die Gelzeit des für den Innenbereich des Rohres verwendeten Harzes ist. Es wird Harz mit einem Füllstoffgehalt von mindestens 40% und Warmwasser mit einer Temperatur von mindestens 60°C für die Aushärtung verwendet.

Diese Verfahrensvariante ermöglicht eine gleichmäßige Aushär- tung der hergestellten Rohre.

Die Gelzeit wird somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im äußeren Wandbereich nicht kürzer als im inneren Wandbereich ge- halten. Es kann vielmehr zweckmäßig sein, sie dort sogar länger zu wählen, wenn die Matrize auf 50 bis 60°C erwärmt wird.

Vorzugsweise wird der Glasfasergehalt im Innenbereich des Roh- res höher als im Außenbereich gewählt. Entsprechend ist der Füllstoffgehalt im Außenbereich höher. Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante enthalten alle Schichten im Innenbereich mit Ausnahme der inneren Deckschicht Füllstoff. In allen Schichten, in denen Glasfasern mit Orientierung in Umfangsrichtung vorlie- gen, ist auch Füllstoff vorhanden. Die erfindungsgemäß herge- stellten Rohre haben eine verbesserte Langzeitringsteifigkeit.

Durch den Einsatz von langen Glasfasern, d. h. Glasfasern mit einer Länge von mehr als 50 mm, vorzugsweise mehr als 75 mm, läßt sich diese Eigenschaft verbessern. Vorzugsweise werden im Innenbereich Glasfasern verwendet, deren Länge größer als die der im Außenbereich des Rohres verwendeten Glasfasern ist.

Durch den Einsatz von langen Glasfasern können Rohre mit höhe- ren Berstdrücken gefertigt werden. Die Rohre haben jedoch zu- gleich eine niedrigere Axialfestigkeit.

Bei kleinen Rohrdurchmessern, etwa bis 400 mm, kann so die Axialfestigkeit zu gering sein, besonders bei Rohren mit nie- drigen Nenndrücken. Es ist daher vorteilhaft, nur auf der In- nenseite längere Glasfasern zu verwenden und auf der Außenseite kurze Fasern mit einer Länge von 25 bis 50 mm zu verwenden.

Vorteilhaft kann die Einmischung von Polyesterharz in die Füll- stoff-Polyesterharz-Mischung stattfinden, wenn die Kernschicht mit Sand in der Mitte des Rohres hergestellt wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung findet die Einmi- schung von Polyesterharz und/oder Styrol in die Füllstoff-Poly- esterharz-Mischung statt, wenn die armierten Schichten im inne- ren Teil des Rohres hergestellt werden.

Die Erfindung wird untenstehend mittels Beispielen und anhand der Zeichnungen beschrieben, wobei diese Darstellung zur Erläu- terung der Erfindung dient, diese jedoch mit den Konkretisie- rungen nicht einschränken soll, so wie auch die Erfindung nicht auf die konkreten Merkmalskombinationen in den abhängigen Ansprüchen beschränkt sein soll. Es zeigen Fig. 1 schematisch die Anordnung von Einspritzmaschine und i Schleudermaschine mit zwei Matrizen für zwei Ver- fahrenspositionen, Fig. 2 schematisch die Anordnung von Einspritzmaschine und Schleudermaschine mit drei Matrizen für drei Ver- fahrenspositionen, Fig. 3 ein Diagramm, das den Temperaturverlauf bei einer Formtemperatur von 55°C zeigt, Fig. 4 ein Diagramm ähnlich Fig. 3, das den Temperaturver- lauf ohne Vorhandensein von Füllstoff zeigt, Fig. 5 ein Diagramm ähnlich Fig. 3 und 4, das die Reduktion der Reaktivität durch Reduktion von Beschleunigern zeigt, Fig. 6 ein Diagramm, das den Temperaturverlauf bei der Rohr- herstellung für unterschiedliche Meßhöhen zeigt, Fig. 7 ein Diagramm, das den Temperaturverlauf bei unter- schiedlichen Einspritzzeiten zeigt, und Fig. 8 ein Beispiel für einen Teil eines Leitungsplans einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden An- lage zur Herstellung geschleuderter glasfaserverstark- ter Kunststoffrohre, Fig. 9 anhand von Tabelle 1 die Darstellung des Glasfaserge- halts im Schichtaufbau eines Rohrs gemäß Beispiel 1, Fig. 10 anhand von Tabelle 2 die Darstellung des Harz-und Füllstoffgehalts im Schichtaufbau eines Rohrs gemäß Beispiel 2, Fig. 11 anhand von Tabelle 3 die Darstellung des Harz-, Füll- stoff-und Glasfasergehalts im Schichtaufbau eines Rohrs gemmas Beispiel 6, und Fig. 12 anhand von Tabelle 4 die Darstellung des Füllstoff-, Harz-Füllstoff-Mischungs-, Sand-und Glasfasergehalts im Schichtaufbau eines Rohrs gemäß Beispiel 7.

Beispiel 1 Es wird auf Fig. 1 hingewiesen. Die Matrizen (M) sind auf einem Wagen (W) montiert. Der Wagen kann in die Richtung auf Schienen geführt werden, wie die Pfeile zeigen. Die Einspritzmaschine (E) ist auch auf Schienen montiert und bewegbar, so daß die Lanze (L) in die Matrize ein-und ausgeführt werden kann. In diesem Beispiel sind zwei Matrizen mit Nenndurchmesser DN 800 auf dem wagen montiert worden. Rohstoffe gemäS Beispiel 4 wer- den gefördert, so daß acht Schichten mit unterschiedlichen Ei- genschaften erhalten werden. Das Gewicht der Matrize ist 600 kg/m mit einer Wärmekapazität von 66 kcal/m. Die Wärmekapazität der Rohstoffe ist 26 kcal/°C ; m mit einer Mitteltemperatur von 35°C. Die Matrize wird auf eine Temperatur von 65°C aufgewärmt mit der Hilfe von Warmwasser gesprüht auf der Außenseite der Matrize, bevor die Rohstoffe schichtenweise eingebracht werden.

Wegen der großen Wärmekapazität der Matrize werden die Rohstof- fe sowie die Matrize eine Temperatur von 56°C erhalten.

Vorne in der Lanze gibt es Mischungsvorrichtungen, wodurch Ka- talysatoren, Akzeleratoren, Inhibitoren und Polyesterharze, welche separat zugeführt worden sind, in eine Mischung von Polyesterharz und Füllstoff eingemischt werden können, wodurch unterschiedliche Reaktivität der Füllstoffmischung eingestellt werden kann. Für die Außenschicht der Rohre wird eine hohe Re- aktivität eingestellt, so daß diese Schicht unter Einfluß der Warme von der Matrize schnell reagiert und gelatiniert. Für die nächste Schicht ist eine niedrigere Reaktivität eingestellt.

Dann bei den foigenden Schichten wird die Reaktivität stufen- weise erhöht, mit Ausnahme der inneren Deckschicht. Die Förde- rungskapazitäten für die Rohstoffe sind so gewahlt, daß die Gesamtzeit für die Einbringung der Rohstoffe sieben Minuten beträgt. Nach acht Minuten wird der Wagen versetzt, so daß die Matrize M2 in die Einspritzposition kommt (Position B). Hier gibt es die Möglichkeit, Luft in Raumtemperatur durch das erste Rohr zu ziehen, damit keine Risse innen im Rohr entstehen. Nach fünf Minuten in Position B wird Heißwasser außen auf die Matri- ze gesprüht, so daß die Matrize eine Temperatur von 65°C er- reicht. Nach einer Gesamtzeit von 16 Minuten wird der Wagen in die Ausgangsposit on gebracht, wo das Rohr ausgezogen wird.

Nach dem Ausziehen des Rohres wird der Zyklus wieder angefan- gen. Bevor der Wagen in Position B kommt, wird die Matrize M2 mit Warmwasser auf 65°C gebracht. In Position B wird das Rohr in Matrize M2 ausgezogen und ein neues Rohr hergestellt.

Die Herstellungszeit für ein Rohr beträgt 18 Minuten, die Pro- duktionskapazitat ist damit 160 Rohre pro 24 Stunden.

Beispiel 2 Auf dem Wagen in Beispiel 1 werden drei Matrizen DN 500 mon- tiert, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Bevor die Matrize M-1 in die Einspritzposition kommt, wird sie auf 65°C erwärmt. Die Ein- spritzzeit ist vier Minuten. Gleichzeitig wird die Matrize M-2 auf 65°C erhitzt. Nachdem die Rohstoffe in die Matrize M-2 ein- gebracht worden sind, wird die Matrize M-3 in Einspritzposition gebracht, siehe Position B in Fig. 2. Dabei wird die Matrize M- 1 durch Warmwassersprühen auf 65°C gebracht. Das Rohr wird aus- gezogen, bevor die Matrize M-1 zurück in Einspritzposition geht, bei der die Rohstoffe eingebracht werden.

Die Zykluszeit beträgt 18 Minuten und die Kapazitat 225 Rohre pro 24 Stunden. Der Rohraufbau ist in Beispiel 5 gezeigt.

Beispiel 3 Auf dem oben beschriebenen Wagen sind vier Matrizen DN 300 montiert. Das Herstellungsverfahren ist analog mit den Be- schreibungen der Beispiele l und 2 mit Rohrausziehen in der Einspritzposition und mit zwei separaten Positionen für Warm- wassersprühen, wobei die Matrizen auf 70°C aufgewärmt werden.

Die Rohrkapazität ist 300 Rohre pro 24 Stunden.

Das neue Verfahren wird nachstehend noch genauer erläutert.

Während des Einbringens der Rohstoffe wird W5rme schnell von der Matrize dem Material zugeführt. Um in der Matrize nicht so viel Wärme zu verlieren, soll die Wärmekapazität der Matrize so hoch sein, daß der Temperaturverlust (etwa unter dem Einfluß der Rohstoffe) maximal 10°C beträgt. Die Härtung der Rohre fängt durch die Wärmeübertragung von der Matrize an. Das Warm- wasser wird nicht verwendet, um die Reaktion des Polyesterhar- zes zu starten, wie im Schweizer Patent 684 326 beschrieben ist, sondern um die Matrize auf die richtige Temperatur zu kon- ditionieren. Andere Wärmequellen können auch verwendet werden, z. B. Warmluft.

In der ersten Phase der Härtung wird Wärme schnell in die Ma- trize übertragen. Später, wenn das Rohr zu schrumpfen anfängt, bleibt der grotte Teil der Reaktionswarme im Rohr. Dadurch bekommt man eine Temperatursteigerung im Rohr. Der Umfang der Schrumpfung ist größer, je größer die Rohre sind und sie kann besonders bei großen Durchmessern von dem Härtungssystem be- einflußt werden. Durch eine Erhöhung der Reaktivität in der Außenschicht bekommt man mehr Schrumpfung im Rohr von der Ma- trize weg als in der Längsrichtung. Dadurch kann man das Rohr schneller und einfacher ausziehen.

Der Zeitpunkt bei der Härtung, wann die Schrumpfung passiert, hat einen großen Einfluß auf die maximale Temperatur im Rohr ("peak exotherm temperature") : In Beispiel 1 würde die Temperatur etwa 96°C betragen, wenn die totale Wärmemenge im Rohr bleiben würde. Wegen der großen Schrumpfung in mm, abhängig von dem großen Durchmesser, geht nur etwa 25% der entwickelten Wärmemenge in die Matrize, welche dann eine Temperaturerhöhung von 56°C auf 60°C bekommt. Die im Rohr verbleibende Wärmemenge erhöht die Rohrtemperatur auf etwa 86°C.

Das Sprühen von Warmwasser auf die Matrize vor dem Ausziehen des Rohres findet in diesem Fall statt, um die Matrizentempera- tur zu erhöhen.

In Beispiel 3 aber wird etwa 50% der entwickelten Wärmemenge in die Matrize geleitet, wo die Temperatur auf 75°C erhöht wird.

In diesem Fall dient das Sprühen von Wasser dazu, Wärme vom Rohr in die Matrize zu leiten, um zu verhindern, da$ die Tempe- ratur im Rohr zu hoch steigt.

Es ist wichtig, die Verhältnisse so zu wählen, daß die Rohrtem- peratur 100°C nicht übersteigt, damit keine Risse in der Innen- seite des Rohres entstehen. Dies wird gewährleistet durch die Wahl von geeigneten Parametern wie Wärmekapazität der Matrize, Wassertemperatur, Zeitpunkt der Schrumpfung und Enthalpie des Polyesterharzsystems, z. B. Menge Füllstoff im Harz.

Erläuterungen In den Beispielen sind auf dem Wagen Matrizen mit denselben Nenndurchmessern (DN) montiert, DN 800, DN 500 und DN 300 [Zahlenangaben jeweils in mm]. Unterschiedliche Durchmesser können auch gleichzeitig montiert werden z. B.

DN 900, DN 800 DN 600, DN 500, DN 400 DN 350, DN 300, DN 250, DN 200 Das neue Verfahren mit der Einspritzmaschine in einer festen Position bietet Vorteile gegenüber dem üblichen Verfahren, wo die Einspritzmaschine zu den Schleudermaschinen in festen Po- sitionen versetzt wird. Die Zuführung von Rohstoffen wird viel einfacher.

Ein weiterer Vorteil ist, daß das Ausziehen der Rohre bei einer festen Position stattfindet, wo eine Hilfsausrtstung aufgebaut werden kann. Dazu kommt, daß das Aufspritzen von Wasser auch in festen Positionen kommt und nicht für jede Schleudermaschine aufgebaut wird.

Folgende Beispiele zeigen, wie die Qualität der Rohre verbes- sert wird.

Beispiel 4 Ein Rohr DN 800 in Beispiel 1 ist ein Mehrschichtrohr PN 10 (Nenndruck : 9,8 bar), SN 10000 (Nennsteifigkeit : 10.000 Nom') und es hat 8 Schichten, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Ahnliche Rohre sind in der EP 0 360 758 A beschrieben Wegen der großen Reaktivität in den Schichten 6 und 7 ist der Gehalt an Glasfaser in diesen Schichten sehr niedrig. Um die Verdichtung dieser Schichten zu verbessern, wird Polyesterharz ohne Füllstoff für diese Schichten in die Mischung von Poly- esterharz-Füllstoff eingemischt. Dadurch wird der Gehalt anU Füllstoff im Polyesterharz von 150 Gewichtteilen für 100 Ge- wichtteile Harz auf 100 Gewichtteile reduziert. Der Glasgehalt in Schicht 6 wird von 20% auf 25% erhöht und in Schicht 7 von 15% auf 20%. Dadurch wird die Scheiteldruckdeformation von 12% auf 20% erhöht.

Wenn noch mehr Reinharz verwendet wird, so daß der Füllstoff- gehalt auf 33 Gew.-% gesenkt wird und gleichzeitig die Rota- tionsgeschwindigkeit der Matrize wesentlich erhöht wird, wird der Gehalt an Glasfaser auf 55 Gew.-% respektive 50 Gew.-% erhöht. Die Scheiteldruckdeformation wird dadurch auf 35% erhöht. Der Verbrauch an Polyesterharz wird stark reduziert.

Beispiel 5 Das Rohr DN 500 in Beispiel 2, dessen Schichtaufbau in Tabelle 2 gezeigt ist, ist ein Abwasserrohr für innendrucklose Verwen- dungen, SN 10000. Die Langzeit-Ringsteifigkeit des Rohres ist ziemlich niedrig wegen eines niedrigen Gehaltes an Glasfaser in der Kernschicht des Rohres sowie wegen eines großen Anteiles dieser Schicht von 40% der Gesamtwanddicke des Rohres. Aus Kostengründen ist der Gehalt an Füllstoff in den Schichten 2 und 5 ziemlich hoch.

Reinharz wird in die Mischung von Fullstoff-Polyesterharz ein- gemischt, wenn Schicht 4 hergestellt wird. Gleichzeitig wird mehr Glasfaser verwendet. Dadurch wird die Zusammensetzung der Schicht 4 wie folgt geändert : Reinharz von 15% auf 20% Glasfaser von 4% auf 8% Füllstoff von 30% auf 25% ; Sand von 51 % auf 47% Die Langzeitringsteifigkeit wird dadurch verdoppelt.

Beispiel 6 Ein Rohr DN 250 wird hergestellt ohne Sand, sondern nur mit Glasfaser, Fullstoff-Polyesterharz-Mischung und einem flexiblen Polyesterharz als Deckschicht. Für 100 Gewichtteile Polyester- harz werden 250 Teile Füllstoffharz verwendet. Der Rohraufbau ist wie in Tabelle 3 gezeigt.

Um so einen Rohraufbau zu erreichen, müssen die Viskosität der Mischung Fullstoff-Polyesterharz in den einzelnen Schichten sowie der Gehalt an Füllstoff verändert werden. Wichtig ist aus Kostengrunden, da$ Schicht 3 wenig Glasfasern und viel Füllstoff enthält, weil kein Sand vorhanden ist. Die Rohrher- stellung erfolgt wie unten beschrieben : Durchgehend wird die genannte Stamm-Mischung 250 Gewichtteile Füllstoff auf 100 Gewichtteile Polyesterharz zur Einspritzma- schine gefördert, aber vorne in der Lanze mit Polyesterharz und Styrol verdünnt.

Bei Schicht 1 wird die Stamm-Mischung verwendet. Bei Schicht 2 wird die Stamm-Mischung mit Polyesterharz gemischt, so daß die Mischung 33t Polyesterharz enthält und die Viskosität 5000 Cen- tipoise ist. Bei Schicht 3 wird die Stamm-Mischung verwendet.

Bei Schicht 4 wird die Stamm-Mischung mit Styrol und Polyester- harz gemischt, so daß die Viskosität 1000 Centipoise beträgt.

Beispiel 7 Bei Herstellung des Rohres in Beispiel 4 wird für die Deck- schicht in dem Mischer vorne in der Lanze ein Polyisocyanat auf Basis von Diphenylmetandiisocyanat eingemischt. Das so herge- stellte Rohr hat eine verbesserte Wasserbeständigkeit.

Um eine optimale Wirkung von Isocyanat zu erreichen, muß die Konzentration des Isocyanates in der Größenordnung von 4 bis 6 Gew.-% liegen. Deswegen ist es aus Kostengründen zweckmäßig, die Deckschicht in zwei Lagen einzubringen, die erste Lage mit zwei Drittei der Menge und nachher ein Drittel mit 6t Isocya- nat.

Die Einmischung von Isocyanaten in das Deckschichtharz ist auch dann zu empfehlen, wenn das System eines GFK-Rohres innen mit Isocyanat nachbehandelt wird. So eine Kombination gibt hervor- ragende Ergebnisse.

Es werden nun weitere Beispiele Bezug nehmend auf Tabelle 4 erläutert, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Mehr- schichtrohrs zeigt. In der Schicht 3 dieses Rohres haben die kürzeren Fasern weniger Umfangsorientierung erhalten.

Beispiel 8 Eine Schleudermatrize DN 1400 wird auf 40°C erwärmt. Alle Harz- Füllstoffmischungen werden auf eine Gelzeit von 15 Minuten ein- gestellt. Dann werden alle Schichten gemäß dem in der Tabelle gezeigten Aufbau eingebracht und die Matrize dann drei Minuten lang mit Warmwasser bespritzt, das eine Temperatur von 65°C hat. Nach 30 Minuten kann das Rohr ausgezogen werden.

Beispiel 9 Eine Schleudermatrize DN 1400 wird auf 45°C erwärmt. Die Zahl der Schichten bei diesem Beispiel ist 36 statt 9. Die Gelzeit der Schichten 1 bis 8 beträgt 12 Minuten, die der Schichten 11 bis 25 10 Minuten und die der Schichten 26 bis 36 7 Minuten.

Nach 10 Minuten kann das Rohr ausgezogen werden.

Der Füllstoffgehalt der für das Rohr gemma$ dem neunten Beispiel verwendeten Harz-Füllstoff-Mischung ist statt 60% 40t. Mit ei- nem solchen Rohr kann eine schnellere Aushärtung erhalten wer- den.

Beispiel 10 Eine Schleudermatrize DN 1800 wird mit Warmwasser mit einer Temperatur von 80°C bespritzt, bis die Temperatur der Matrize 75°C ist. Dann werden die Rohstoffe eingebracht, um ein GFK- Rohr mit einer Wandstärke von 40 mm herzustellen. Die Wärme- kapazitat der Matrize ist nicht so hoch, so daß der Temperatur- abfall auf 10°C begrenzt werden kann. Die Temperatur der Roh- stoffmischung sinkt daher auf 50°C ab, ist jedoch ausreichend hoch, um eine exotherme Reaktion zu starten. Um zu verhindern, daß die Temperatur an der Außenseite des Rohres bei 50°C bleibt, wird die Matrize funf Minuten nach dem Einbringen der Rohstoffe wieder mit Warmwasser mit einer Temperatur von 80°C bespritzt, so daß die Temperatur der Matrize bei 70°C bleibt.

Beispiel 11 Eine Schleudermatrize DN 200 wird mit Warmwasser bespritzt, bis die Temperatur der Matrize 55°C beträgt. Rohstoffe für ein Rohr PN 10, SN 5000 werden bei Raumtemperatur eingebracht. Die Ma- trizentemperatur sinkt auf 45°C ab. Die exotherme Härtungsreak- tion erhöht die Matrizentemperatur auf 50°C. Um die Matrizen- temperatur erhöhen und eine gute Aushärtung an der Außenseite des Rohres zu erhalten, wird die Matrize fünf Minuten nach Ab- schluß des Materialeintags zwei Minuten lang mit Warmwasser be- spritzt, das eine Temperatur von 70°C hat, so daß die Matrizen- temperatur mindestens bei 60°C bleibt.

Bei herkömmlich geschleuderten GFK-Rohren ist der Glasfaserge- halt in den armierten Schichten auf der Innenseite niedriger als auf der Außenseite, besonders, wo eine Sandschicht in der Mitte des Rohres ist. Wenn mit dem Verfahren der Gehalt an Glasfaser erhöht wird, können diese Schichten dünner gemacht und die Materialkosten gesenkt werden. Außerdem bekommt man weniger Kriechen in den Rohren bei Erdverlegung. Die Scheitel- druckfestigkeit wird erhöht.

Es ist zweckmäßig, Laboruntersuchungen durchzuführen, um die Reaktivitäten der unterschiedlichen Schichten einzustellen.

Solche Untersuchungen wurden in Formen gemacht, wobei der Unterteil dickwandig war und die Dicke entsprechend bestimmten Matrizen eingestellt wurden. Untenstehend wird auf die Ergeb- nisse von Untersuchungen eingegangen, die in einer Form ent- sprechend DN 300 mit Matrizenwanddicke 12,5 mm durchgeführt wurden.

Als Katalysator wurde eine Mischung von Acetylacetonperoxid mit t-Butylperoxibenzoat verwendet. Die Menge war normalerweise 1,5% berechnet auf Reinharz. Als Akzelerator wurde teils Ko- baltbeschleuniger verwendet, um das Acetylacetonperoxid in Re- aktion zu bringen, und es wurde N, N-Dietylacetoacetamid ver- wendet, um das Butylperoxibenzoat in Reaktion zu bringen. Der Kobaltbeschleuniger enthielt 1% Co und wurde in Mengen von 1 bis 3 *-., auf Reinharz berechnet, verwendet. Das Dietylaceto- acetamid (Promotor D) wurde in Mengen von 0,2 bis 0,6 % verwen- det.

In Fig. 3 ist der Temperaturverlauf bei einer Formtemperatur von 55°C gezeigt. Es wurden 150 Teile Füllstoff auf 100 Teile Reinharz verwendet : 200 g Resapol A034,300 g Füllstoff EXP DPR, 3 ml Katalysator, 0,6 Prom. D (Promotor D) und 3,2 ml Co (1%). Die Wanddicke der ausgehärteten Mischung war 10 mm. Die Temperaturmessungen wurden in unterschiedlichen Bereichen aus- geführt, wobei in der Legende dieser wie auch der folgenden Figuren f die Form, m die Mitte, b den Boden und ns einen Be- reich nahe der Oberfläche bezeichnet.

In Fig. 4 ist ein Vergleich gezeigt, um den Temperaturverlauf bei Abwesenheit von Füllstoff zu veranschaulichen. Es wurden verwendet : 220 g Resapol A034,2 ml Katalysator, 0,6 ml Prom. D und 3,2% Co (1%). Die Temperatur steigt sehr schnell auf 200°C statt auf 110°C bei Vorhandensein von Füllstoff an.

Weiter ist in Fig. 5 das Zeitverhalten der Reaktivität bei Re- duktion von Beschleunigern veranschaulicht. Es wurden verwen- det : 220 g Resapol A034,300 g Fullstoff EXP DRP, 3 ml Kata- lysator, 0,6 ml Prom. D und 1,6 % Co (1%). Die Reaktivität der Füllstoffmischung kann durch Beschleunigerreduktion reduziert werden.

Fig. 6 zeigt Untersuchungen, die der Herstellung von Rohren DN 700 entsprechen. Es wurde eine mIschung von Harz, Füllstoff und Sand verwendet, wobei Glasfasern in einer der Wärmekapazität der Glasfasern entsprechenden Menge durch Sand ersetzt wurden : <BR> <BR> <BR> 220 g Resapol A034,239 g Füllstoff Calcita Florada, 131 g<BR> <BR> <BR> <BR> Sand, 3 ml Katalysator, 0,6 ml Prom. D und 2,4 % Co (1%). Die Temperatur wurde in sieben unterschiedlichen Höhen gemessen, wobei sich die Höhenangaben auf den Boden beziehen, d. h. von dort aus gemessen wurden.

Fig. 7 zeigt Untersuchungen mit Harz, Füllstoff, Sand und Glas- fasern in einer Zusammensetzung, die einem Rohr mit DN 700 PN, SN 4000, einschließlich Deckschicht entsprechen.

Es ergibt sich aus dem Obigen folgendes : Bei höheren Matrizentemperaturen sollten Katalysatoren verwen- det werden, die bei höheren Temperaturen reagieren. Bei Matri- zentemperaturen aber 60°C ist es zweckmäßig, nur t-Butyl-per- benzoat zu verwenden, und bei Temperaturen unter 55°C ist die Verwendung von Methylisobutylketonperoxid zweckmäßig. Die Ver- wendung von höheren Temperaturen gibt eine bessere Aushärtung an der Außenseite des Rohres. Die Verwendung einer Mischung von Katalysatoren, von den der eine bei niedriger Temperatur rea- giert und der andere bei einer höheren Temperatur reagiert, verlängert die Härtungszeit. Die Exothermtemperatur ist jedoch niedriger und dadurch ist die Gefahr einer Ri$bildungin der inneren Deckschicht verringert.

Durch Untersuchungen der oben erwahnten Art wurden Rezepturen für unterschiedliche Schichten in den Rohren festgelegt, so daß die Schichten auf der Innenseite des Rohres genausc schnell die die Schichten auf der Außenseite aushärten, obwohl sie später in die Matrize eingebracht worden sind. Im Beispiel 9 ist die Einspritzzeit 12 Minuten und die Zahl der Schichten 36. In vie- len Schichten mußte die Reaktivitat anders eingestellt werden, wobei die Gelzeit nicht geändert wurde. Um eine gewisse Gelzeit zu bekommen, muß eine Schicht mit Sand und viel Füllstoff reak- tiver als eine Schicht ohne Sand und mit weniger Ftllstoff sein.

Wenn die Einspritzzeit lang ist, etwa weil die Pumpenleistungen niedrig sind oder die Rohre dickwandig sind, kann es vorkommen, daß die Temperatur während des Eintrags von Rohstoffen steigt.

In derartigen Fällen muß die Reaktivität der Mischungen herab- gesetzt werden. Aufgrund der höheren Temperaturen wird dennoch eine kürzere Gelzeit und schnellere Reaktion erhalten.

Die Reaktivität der Mischung kann dadurch herabgesetzt werden, da$ ein Inhibitor statt eines Akzelerators dem Polyesterharz vorne in der Lanze zugesetzt wird.

Fig. 7 zeigt Untersuchungen von Harz-Fullstoffmischungen für ein Rohr mit DN 700, PN 10, SN 10000, wobei die Temperaturen für die Mischungen bei unterschiedlichen Einspritzzeiten aufge- zeichnet wurden. Gelbildung tritt bei einer Temperatur von 50°C ein. Die zwei ersten Schichten haben eine Gelzeit von 4 bis 5 Minuten. Diese Gelzeit verlängert sich noch, wenn Sand und Glasfasern gleichzeitig zugesetzt werden. Deswegen sollten die- se Schichten noch reaktiver gemacht werden. Die Gelzeit der mittleren Schichten ist etwas zu kurz. Diese Schichten enthal-- ten sehr viel Sand, wodurch sich die Gelzeit verlängert. Die letzten Schichten haben zu kurze Gelzeiten und hier muß die Re- aktivität reduziert werden. Die Exothermtemperatur ist zu hoch.

Sie wird aber wesentlich reduziert, wenn Sand und Glasfasern gleichzeitig zugesetzt werden.

Die Reaktivitäten der einzelnen Schichten werden teilweise da- durch eingestellt, daß unterschiedliche Katalysatoren in unter- schiedlichen Mengen verwendet werden. Zweckmäßig ist die Ver- wendung einer Katalysatorenpumpe mit zwei unterschiedlichen Ka- talysatoren oder Katalysatormischungen. Der eine Katalysator reagiert bei niedriger Temperatur und der andere bei höherer Temperatur. Der Katalysator mit der höheren Anspringtemperatur wird dann im Endbereich der Einspritztemperatur verwendet, wenn bei längeren Einspritzzeiten die Temperatur so hoch wird, daß das Harz oder die Harz-Füllstoffmischung zu kurze Gelzeit be- kommen wurde und die Glasfasern zu schlecht imprägniert werden könnten.

Die Reaktivität kann auch mit dem Verfahren wie unten beschrie- ben eingestellt werden : Es wird eine Mischung von Füllstoff und Harz mit hohem Füllstoffgehalt verwendet, z. B. 200 Teile Füll- stoff auf 100 Teile Harz. In den unterschiedlichen Schichten wird Reinharz in dem Mischer vornein der Einspritzmaschine zu- gefuhrt. Die Menge an Reinharz ist in den ersten Schichten ge- ring, aber sie erhöht sich in den Schichten auf der Innenseite, so daß der Gehalt an Glasfasern in diesen Schichten erhöht wird. Vor dieser Zuführung von Reinharz wird Akzelerator (Add Co) zu dem Reinharz (Body) durch die Verwendung eines separaten Mischers (M) zugeführt, wie in Fig. 8 veranschaulicht ist.