Willquist, Eva (Rabygatan 12C, Lund, S-22367, SE)
Carlström, Börge (Bärnstensgatan 13, Höganäs, S-26358, SE)
Willquist, Eva (Rabygatan 12C, Lund, S-22367, SE)
| 1. | Verfahren zur Herstellung von insbesondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren, wobei flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füll stoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize ein gebracht wird und mehrere Sandschichten verwendet werden, wobei zwischen den Sandschichten Glasfaserschichten an geordnet werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine mittlere Sandschicht durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt wird, deren Glasfasermenge entsprechend einem ge wünschten Nenndruck bemessen ist. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußere Sandschicht außen und die in nere Sandschicht innen mit mindestens einer Übergangsschicht versehen werden, die Sand, Harz und Glasfaser enthält. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß geschnittene Glasfaser verwendet wird. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mittlere Sandschicht mit einem kleinen Glasfaseranteil versehen wird. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Glasfaseranteil der Übergangsschichten größer als der Glasfaseranteil der mittleren Sandschicht gewählt wird. |
| 6. | Verfahren zur Herstellung von gewickelten glasfaserver stärkten Kunststoffrohren, nach einem der Ansprüche i, 3 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der mittleren Sandschicht und in inneren Glasfaserschichten geschnittene Glas faser verwendet wird. |
| 7. | Glasfaserverstärktes, insbesondere geschleudertes Kunst stoffrohr mit mehreren Schichten aus Glasfasern, Kunstharz, welches einen Füllstoff enthalten kann, Glasfasern, Sand und Additiven, bei dem zwischen Sandschichten Glasfaserschichten angeordnet sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mittlere Sandschicht in der Mitte durch eine Glasfaser schicht aufgeteilt ist, deren Menge entsprechend dem gewünsch ten Nenndruck gewählt ist. |
| 8. | Kunststoffrohr nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußere Sandschicht außen und die in nere Sandschicht innen mit einer Übergangsschicht versehen ist, die Sand, Harz und Glasfaser enthält. |
| 9. | Kunststoffrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mittlere Sandschicht einen kleinen Glasfaseranteil aufweist. |
| 10. | Kuststoffrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da durch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Glasfaseranteil der Übergangsschichten größer als der Glasfaseranteil der mitt leren Sandschicht ist. |
| 11. | Kunststoffrohr nach Anspruch 7 oder, 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß kontinuierliche Glasfaser, aus genommen innerhalb der mittleren Sandschicht, vorgesehen ist. |
In der WO 01/83185 ist ein Verfahren zur Herstellung von sand- gefüllten geschleuderten glasfaserverstärkten. Kuststoffrohren beschrieben, bei dem der Glasfasergehalt in den armierten Schichten erhöht werden kann. Dies ist wichtig, wenn die Rohre eine große Wandstärke, somit einen großen Durchmesser, aufwei- sen oder für große Innendrücke ausgelegt werden sollen, da an- sonsten die Wärmeentwicklung zu hoch werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren wird flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff enthalten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aushärtung sowie auch mit Sand, in eine ro- tierende Matrize eingebracht. Bei einer Variante des bekannten Verfahrens werden mehrere Sandschichten verwendet, um die ein- zelnen glasfaserarmierten Schichten zu verdichten.
Standardmäßige glasfaserverstärkte Kunststoffrohre (Druckroh- re), die die Anforderungen an Dichtheit und Deformierbarkeit erfüllen, haben bezüglich der Anforderung an die Deformierbar- keit in Umfangsrichtung, insbesondere bei großen Durchmessern, normalerweise Übergangsschichten zwischen den glasfaserarmier- ten Teilen und der mittleren Sandschicht. Die Übergangsschich- ten enthalten Glasfasern (Roving) in einer Menge von 3 bis 10 % und die mittlere Sandschicht enthält Glasfasern in einer Menge von 0 bis 3 %. Um die Anforderungen an die Dichtheit zu erfül- len, haben die Rohre im Innenteil eine etwa 1 mm dicke Roving- Schicht mit guter Axialorientierung und einem Glasfasergehalt von etwa 30 %. Darauf folgt eine etwa 1 mm dicke Roving-Schicht mit Orientierung hauptsächlich in Umfangsrichtung und einem Glasfasergehalt von etwa 35 %. Hauptsächlich diese beiden Schichten bilden zusammen die Sperrschicht. Darauf folgt wie- derum eine Roving-Schicht mit Umfangsorientierung und einem noch höheren Glasfasergehalt. Diese Roving-Schichten dienen dazu, zusammen mit den Roving-Außenschichten dem Innendruck zu widerstehen. Die Standardwerte für den Glasfasergehalt im Außenteil 70 % für die Roving-Schicht mit Umfangsorientierung und 62 % für die Roving-Schicht mit Axialorientierung. Die Schichtdicken sind abhängig von Rohrdurchmesser, Nenndruck und Steifigkeit. Nur die Dicken der beiden erwähnten Sperrschichten sind konstant, nämlich im wesentlichen 1 mm je Schicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere ge- schleuderte glasfaserverstärkte Rohre mit größeren Durchmessern und für höhere Drücke kostengünstig herzustellen, wobei die Ge- fahr der Rißbildung vermieden wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein glasfaserverstärktes Kunststoffrohr mit mehreren Schichten aus Glasfasern, Kunst- harz, Sand und Additiven gemäß der Erfindung ist im Anspruch 7 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von ins- besondere geschleuderten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren wird flüssiges aushärtbares Harz, welches einen Füllstoff ent- halten kann, zusammen mit Glasfasern und Additiven für die Aus- härtung, auch mit Sand, in eine rotierende Matrize eingebracht.
Es werden mehrere Sandschichten verwendet. Die mittlere Sand- schicht wird durch eine Glasfaserschicht aufgeteilt, deren Glasfasermenge entsprechend einem gewünschten Nenndruck bemes- sen ist.
Der Aufbau eines sandgefüllten glasfaserverstärkten Kunststoff- rohrs gemäß der Erfindung ist derart, daß die Dichtigkeits-und Deformationsanforderungen erfüllt sind. Die mittlere Sand- schicht wird mit Hinsicht auf gewünschte erhöhte Anforderungen teilweise in entsprechender Menge durch Glasfaser ersetzt, so daß der Glasfaseranteil genügend hoch ist, um auch höheren Druckanforderungen zu genügen. Dadurch, daß die zentrale Glas- faserschicht von Sandschichten umgeben ist, wird sie durch die- se Sandschichten stark verdichtet. Durch die Verdichtung ist der Gehalt an Polyesterharz reduziert und die Glasfaserschicht erwärmt sich nicht so stark. Die Gefahr von Rißbildung im Rohr, die bei Rohren mit nur einer mittleren Sandschicht vorhanden ist, ist verringert und die Rohstoffkosten sind gegenüber Roh- ren mit nur einer mittleren Sandschicht verringert.
Die geteilte mittlere Sandschicht ist vorteilhaft innen und außen mit einer Übergangsschicht versehen, die Sand, Harz und Glasfaser enthält, um den Anforderungen an Dichtigkeit und De- formierbarkeit besser zu genügen.
Vorzugsweise wird geschnittene Glasfaser (Roving) mit Längen von 25 bis 100 mm verwendet. In den Roving-Schichten mit Axial- orientierung sind die Faserlängen meistens 25 mm und in denen mit Umfangsorientierung 50 mm. Größere Rovinglängen (> 50 mm) werden bei Durchmessern ab DN 100 verwendet (100 mm).
Die Glasfaseranteile sind zweckmäßig 0 bis 3 % für die mittlere Sandschicht, 3 bis 10 % für die Übergangsschichten, 30 % für die axial orientierten Roving-Schichten und 35 % für die in Um- fangsrichtung orientierten Roving-Schichten im Innenteil. Durch die Kompression erhöht sich der Anteil in der zentralen Roving- Schicht auf ca. 70 %. Die Glasfaseranteile des Außenteils haben höhere Werte.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Wickelrohren ange- wendet werden. Bei diesen wird kontinuierlicher Roving verwen- det. Auf der Innenseite und in der Sandschicht wird jedoch ge- schnittener Roving verwendet, wobei gewöhnlich die Übergangs- schichten entfallen. Infolge der erhöhten Wasseraufnahme im Vergleich zu geschleuderten Rohren ist die Wasseraufnahme größer und es noch wichtiger, die Wärmeentwicklung zu reduzie- ren, damit die Gefahr der Rißbildung herabgesetzt wird.
Die Erfindung wird untenstehend mittels Beispielen und anhand der Zeichnung beschrieben, wobei diese Darstellung zur Erläu- terung der Erfindung dient, diese jedoch mit den Konkretisie- rungen, insbesondere auch in bezug auf die konkreten, zu Erläu- terungszwecken gegebenen Zahlenwerte, nicht auf die Beispiele einschränken soll. Es zeigen Fig. 1 bis 6 für drei Beispiele den Aufbau von Rohren für verschiedene Nennweiten und Nenndrücke.
Es wird im folgenden der Aufbau eines Rohres beschrieben, wie er in Fig. 2 veranschaulicht ist und von dem die Erfindung aus- geht. Das Rohr ist ein Mehrschichtrohr DN 1000 (Nennweite 1.000 mm), PN 10 (Nenndruck 9,8 bar), SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2). Es hat eine mittlere Sandschicht mit 14 mm Dicke und zwei Übergangsschichten. Die Glasfasermenge im Rohr ist 15 kg pro Meter. Das Rohr ist so konzipiert, daß den Anforderungen an glasfaserverstärkte Druckrohre genügt wird.
Soll nun das Rohr von PN 10 auf die höhere Druckklasse PN 25 ausgelegt werden, muß der Glasfasergehalt auf 33 kg pro Meter, also um 18 kg pro Meter, erhöht werden. Um diese Menge wird Sand in der mittleren Sandschicht durch Glasfaser ersetzt. Die Glasfaserschicht wird durch die benachbarten Sandschichten stark verdichtet, bis auf einen Glasfasergehalt von etwa 70 %.
Nach der Berechnung werden 5 mm der Sandschicht durch eine Glasfaserschicht ersetzt. Das resultierende Rohr ist in Fig. 1 gezeigt. Die Rohstoffkosten sind gegenüber dem Rohr von Fig. 2 um 7 % verringert.
Der Aufbau eines zweiten Beispiels eines Rohres gemäß der Er- findung ist in Fig. 3 veranschaulicht, wobei zunächst ein Rohr mit Aufbau gemäß Fig. 4 betrachtet wird. Das Rohr ist wiederum ein Mehrschichtrohr DN 1.600 (Nennweite 1.600 mm), PN 6 (Nenn- druck 5,9 bar), SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2). Das Rohr hat in der Mitte eine Sandschicht mit einer Schichtdicke von 26 kg pro Meter. Um das Rohr auf einen Nenndruck PN 16 (15,7 bar) auszulegen, muß der Glasfaseranteil auf 61 kg pro Meter, also um 35 kg pro Meter, erhöht werden. Damit werden 5,6 mm Schichtdicke Sand durch Glasfaser ersetzt. Das resultierende Rohr ist in Fig. 3 gezeigt.
Bei einem dritten Beispiel wird ein auf drucklosen Betrieb aus- gelegtes Rohr mit DN 2.500 (Nennweite 2.500 mm), Wanddicke 48 mm auf Nenndruck PN 10 und SN 10.000 (Nennsteifigkeit 10.000 N/m2) ausgelegt. Dies ist bei Rohren mit großen Durchmessern zweckmäßig. Wegen der großen Wandstärke hat das Rohr vier Über- gangsschichten.