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Verfahren zur Herstellung von gasdichten, mehrschichtigen Röhren und
Schläuchen
Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von mehrschichtigen Röhren
oder Schläuchen auf der Grundlage von hitzebeständigen Geweben und Silikonkautschuk,
die zur Durchleitung von heißem Gas unter Druck geeignet sind.
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Brauchbare leichte und biegsame Schläuche, die äußerst hohen Temperaturen
widersteen und zur Durchleitung von heißen Gasen und heißer Luft geeignet sind,
ohne dabei undicht zu werden, werden seit langem von der Flugzeugindustrie gefordert.
Die hohen Anforderungen, die an ein solches Material hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit
gestellt werden, machen Schläuche und Röhren aus Kautschuk schnell unbrauchbar.
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Infolgedessen war es notwendig, den Gebrauch von biegsamen Röhren
in der Luftfahrt auf ein Mindestmaß zu beschränken und hauptsächlich schwere, nicht
biegsame Metallrohre zu verwenden.
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Das führte jedoch zu einer schlechten Raumausnutzung, bedeutete stärkere
Belastung und erhöhte Instandhaltungskosten, insbesondere da dieses Material gegenüber
Schwingungen sehr empfindlich ist.
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In den letzten Jahren wurde Kautschuk in vielen Fällen durch Silikonkautschuk
ersetzt, besonders bei Drahtisolierungen in der Luftfahrt. Silikonkautschuk wurde
auch in Verbindung mit Glasgewebe zur Herstellung hitzefester, biegsamer
Röhren
verwendet. Obwohl diese Silikonkautschukröhren die erforderliche Stärke, Biegsamkeit
und Stabilität hohen Temperaturen gegenüber aufwiesen, waren sie für die Durchleitung
von heißer Luft oder Gasen, besonders unter Druck, nur wenig geeignet. 5 ilikonkautschukglasgewebe,
wie es bisher verwendet wurde, war für heiße Gase zu stark durchlässig und daher
wenig geeignet.
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Erfindungsgemäß werden biegsame Schläuche und Röhren, die aus mehreren
Schichten von Silikonkautschuk und Glasgewebe bestehen, in der Weise gewonnen, daß
die Fäden des Glasgewebes mit ungehärtetem Silikonkautschuk imprägniert werden,
das Glasgewebe gehärtet und darauf eine Schicht ungehärteten Sillikonkautschuks
aufgebracht wird; hierauf wird die erhaltene Schicht so auf einen Dorn aufgewickelt,
daß die ungehärtete Silikonkautschukschicht am Dorn anliegt, und das Ganze gehärtet.
Die Herstellung von Rohren durch Aufwickeln ebener Bahnen ist an sich bekannt.
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Derartige Schläuche und Rohre können für die Durchleitung von heißen
Gasen oder Luft auch bei Überdruck dienen, ohne daß Undichtigkeiten auftreten. Sie
können z. B. mindestens 30 Minuten mit einem Druck von über 6,3 kg/cm2 belastet
werden, ohne undicht zu werden.
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Der Aufbau der Schläuche und Rohre sei an Hand der Zeichnungen dargestellt.
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Fig. I ist eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes von Glasfäden,
die mit Silikonkautschuk umgeben und imprägniert sind; Fig. 2 zeigt die Ansicht
Stückes Glasgewebe, dessen Fäden wie in Fig. I imprägniert sind und das an der einen
Seite eine ungehärtete Schicht von Silikonkautschuk aufweist; Fig. 3 zeigt ein Stück
Glasgewebe, das auf beiden Seiten eine Schicht ungehärteten Silikonkautschuk aufweist;
Fig. 4 zeigt einen Schlauch oder ein Rohr, wie es durch Wickeln des Glasgewebes
von Fig. 2 um einen Dorn erhalten wird.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Schläuche und Röhren bestehen aus
vielen übereinanderliegenden Schichten aus Glasfasergewebe und Silikonkautschuk.
Bei dem Glasfasergewebe ist jeder einzelne Faden mit Silikonkautschuk so imprägniert,
daß die Zwischenräume der Fäden dicht mit Silikonkautschuk gefüllt und jeder Faden
fest davon umgeben ist. Das hierzu verwendete Glasfasergewebe ist im Handel erhältlich
und kann entweder aus geschnittener oder endloser Faser gewebt sein.
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Jede Art von Glasfasergewebe, das im wesentlichen frei von organischen
Schlichtmitteln ist, kann Verwendung finden. Glasfasergewebe, das frei von solchen
Schlichtmitteln ist, kann gewonnen werden, indem man übliches Glasfasergewebe auf
300 bis 3500 erhitzt, bis alle Verkohlungsprodukte entfernt sind. Besonders geeignet
ist ein Gewebe einer Dicke von wenigstens 0,ob2 cm, da dieses sich im allgemeinen
besser verarbeiten läßt.
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Silikonkautschuk ist im Handel in verschiedener Konsistenz, in Pastenform
oder fest erhältlich. Für die Herstellung der Schläuche oder Röhren ist keine bestimmte
Art von Silikonkautschuk oder Silikonkautschukkombination erforderlich.
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Die Herstellung der Schläuche und Röhren kann in folgender Weise
erfolgen: Das von organischen Stoffen befreite Glasfasergewebe wird in eine Lösung
oder Dispersion von Silikonkautschuk getaucht. Ausgezeichnete Ergebnisse werden
erzielt, wenn man für die Imprägnierung eine Silikonkautschuklösung oder -dispersion
mit 5 bis 250/( Feststoffgehalt verwendet. Silikonkautschuk kann in Tetrachlorkohlenstoff,
Percbloräfflylen, Sylol oder Benzol gelöst oder dispergiert werden.
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Darauf werden die einzelnen Fäden des Gewebes so imprägniert, daß
der Raum zwischen den Fasern 5 gut mit Silikonkautschuk 6 ausgefüllt ist und der
Faden selbst von einer dünnen Schicht umgeben oder bedeckt wird (Fig. I). Es genügt
hierfür, das Gewebe für einige Sekunden in die Kautschukdispersion oder -lösung
einzutauchen, wobei die Fäden in der oben beschriebenen Weise umhüllt und imprägniert
werden. Ein einmaliges Eintauchen reicht aus.
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Nach der Imprägnierung wird das Glasfasergewebe gewöhnlich an der
Luft getrocknet und 2 bis 3 Minuten auf I25 bis I750 erhitzt, um den Silikonkautschuk
zu härten. Dann wird entweder nur die eine Seite des imprägnierten Gewebes 7 mit
einer Schicht ungehärteten Silikonkautschuks 6 bedeckt, oder beide Seiten des Glasgewebes
werden mit Silikonkautschuk 6 bedeckt. Man erhält demnach entsprechend Fig. 2 und
3 die Stücke 8 oder 9.
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Die Silikonkautschukschicht kann entweder mit einem Streichmesser
aufgetragen oder durch Walzen aufgebracht werden. Mehrmaliges Tauchen und Trocknen
kann vorgenommen werden, wenn man beide Seiten des Glasgewebes gleichzeitig überziehen
will. Zur Herstellung des Schlauches oder Rohres wird dann z. B. der Schichtkörper
8 von Fig. 2 um einen Metalldorn 10 gewickelt (Fig. 4), der gegebenenfalls mit Seifenstein
bestäubt werden kann; wobei die ungehärtete Silikonkautschukschicht 6 am Dorn anliegt.
Dies kann leicht dadurch bewerkstelligt werden, daß man den Schichtkörper 8 von
Fig. 2 mit Schicht 6 nach oben auf eine ebene Fläche legt und das Stück fest um
den Dorn wickelt. Das so erhaltene Rohr oder der Schlauch wird dann in einen Ofen
oder einen Dampfautoklav gebracht und so lange dort belassen, bis der Kautschuk
wenigstens teilweise gehärtet ist. Dann wird der Silikonformkörper vom Dorn abgenommen
und gegebenenfalls weitergehärtet. Eine sehr brauchbare Härtungsweise für die Röhren
besteht darin, daß man diese einem Dampfdruck von etwa 3,5 kg/cm2 in einem Autoklav
aussetzt, dann die Röhre vom Dorn entfernt und sie I bis 24 Stunden bei 200 bis
2500 härtet.
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Man kann auch das auf dem-Dorn befindliche Rohr in einem Ofen vorhärten.
Hierbei ist es oft zweckmäßig, ein Tuch fest um die Röhre zu wickeln, um einen nach
innen wirkenden Druck auszuüben.
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Nach der Vorhärtung bei 80 bis I500 im Ofen (I bis 4 Stunden), wird
die Umhüllung entfernt,
das Rohr vom Dorn abgestreift und die weitere
Härtung des Rohres bei 200 bis 2500 vorgenommen.
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Diese Herstellungsart ermöglicht auch eine Massenfabrikation, da
die gegenwärtige Handarbeit wegfallen kann. Zum Beispiel vvird eine Rolle Glasfasergewebe
getaucht, getrocknet und erhitzt, um die Silikonkautschukimprägnierung zu härten.
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Die Imprägnierung kann durch Tauchen im Vakuum erfolgen, obwohl dies
nicht notwendig ist.
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Dieses gehärtete imprägnierte Glasgewebe kann für spätere Verarbeitung
wieder zusammengerollt oder aber sofort weiterverarbeitet werden.
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Der nächste Vorgang besteht darin, eine oder beide Seiten des Gewebes
zu überziehen. Das kann durch Kalandern oder durch Rakeln erfolgen. Bis zu diesem
Punkt kann alles in einem fortlaufenden Arbeitsgang bewerkstelligt werden. Das Gewebe
kann ohne Unterbrechung von einem Tauchtank über einen erhitzten Turm zum Kalanderauftrag
laufen. Nachdem das Gewebe überzogen ist, wird es zu der passenden Länge abgeschnitten
und mit einer Maschine um einen Dotn gewickelt, um ein vielfach geschichtetes Rohr
zu erhalten. Der umhüllte Dorn wird dann erhitzt, um den Silikonkautschuk zu härten,
und das Rohr wird vom Dorn abgestreift. Alle diese Vorgänge können leicht maschinell
ausgeführt werden, wobei bekannte V orrichtungen, wie Tauchtanks, Härtungstürme,
Kalander. Schlauchspulen und Dornwickler, Verwendung finden. In den letzten Stadien
des Verfahrens ist es erforderlich, den Übergang von einem Arheitsprozeß zum anderen
mit der Hand auszuführen.
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Beispiel Handelsübliche, ungehärtete Silikonkautschukmasse wird in
so viel C C14 dispergiert, daß sich eine homogene Flüssigkeit mit I50/a Feststoffen
bildet. Ein Stück Glasgewebe im Gewicht von 27 g und mit einer Fläche von 2345 cm2
wird in die Silikonkautschukdispersion getaucht, an der Luft 30 Minuten lang getrocknet
und zur Härtung 3 Minuten auf I500 erhitzt. Nach dem Härten wiegt das Gewebe 52
g. Es wurde festgesterlt, daß das Gewebe nur teilweise mit Silikonkautschuk ausgefüllt
war. Eine 0,025 cm dicke Schicht eines Silikonkautschuks wird auf die eine Seite
des imprägnierten Glasgewebes gepreßt, worauf das überzogene Glasgewebe mit der
Hand um einen Dorn (Durchmesser 1,27 cm) in der Weise gewickelt wird, daß die ungehärtete
Silikonkautschukschicht am Dorn anliegt.
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Der Dorn wird dann auf die Dornwickelwalze aufgebracht und das Silikonkautschukrohr
mit einem Tuch umpreßt. Das Ganze wird dann in einem Dampfautoklav 5 Minuten lang
bei einem Druck von 3,5 kg/cm2 gehärtet. Das gehärtete Rohr hat eine Wandstärke
von 0,3I cm, wobei die Wand abwechselnd aus drei Lagen Glasgewebe und drei Lagen
Silikonkautschuk besteht. Die Innenseite ist 5 ilikonkautschuk.