WO2014135268A1

WO2014135268A1 - Verfahren zum herstellen eines rohres

Info

Publication number: WO2014135268A1
Application number: PCT/EP2014/000547
Authority: WO
Inventors: Dieter Rossberg
Original assignee: ThyssenKrupp Electrolysis GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Nucera AG and Co KGaA
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-09-12
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: DE102013003505A1; DE102013003505B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Harzzusammensetung für einen rohrförmigen Holhkörper umfassend mindestens 90 Gew.-%. eines Harzes auf Basis von Bisphenol A Vinylester oder Novolac Epoxy Vinylester und 0,5 - 5 Gew.-% eines Härters in Form einer 20 - 90 %igen Peroxidlösung, den rohrförmigen Hohlkörper selbst und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei der rohrförmiger Hohlkörper eine erhöhte Sicherheit bei der Beanspruchung durch alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten sind, aufweist.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Rohres

[0001] Die Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung, einen rohförmigen Hohlkörper hergestellt aus der Harzzusammensetzung sowie die Herstellung eines rohrförmigen Hohlkörpers für die chemische Industrie. Der rohrförmige Hohlkörper ist besonders für Verfahren geeignet, in denen alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt werden, zum Einsatz kommen.

[0002] Zur Herstellung derartiger Rohre werden härtbare Massen auf Basis von beispielsweise Polyesterharz, Epoxidharzen oder Polyamid eingesetzt. Diesen härtbaren Massen werden Fasern, wie Glas oder Textilfasern zugesetzt, wobei dieseverbreitet Anwendung in der Industrie finden. Derartige Kunststoffstrukturen sind Werkstoffe, die aus Verstärkungsfasern bestehen, welche in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind. Diese finden in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten in Form von kurzfaserverstärkten, langfaserverstärkten oder endlosfaserverstärkten Bauteilen Verwendung.

[0003] Die Untergruppe der glasfaserverstärkten Kunststoffe ist ein Verbund aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyamid, und Glasfasern. Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind Standardwerkstoffe in der Industrie. Rohre dieser Art sind in der DIN genormt und kommerziell erhältlich. [0004] Im Bereich alkalischer Medien werden überwiegend glasfaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, um alkalische Flüssigkeiten aufzunehmen oder zu transportierten. Diese sind in der Regel mit einem thermoplastischen Material, wie z.B. Polypropylen, als chemische Schutzschicht, versehen. Diese chemische Schutzschicht ist auf denjenigen Oberflächen vorhanden, die mit den alkalischen Lösungen in Berührung kommen und soll die glasfaserverstärkten Kunststoffe schützen. Diese zusätzliche Schutzschicht ist vor allen Dingen dann erforderlich, wenn die alkalischen Lösungen Temperaturen von > 40°C aufweisen und damit ihre ätzende Wirkung verstärkt wird und Oberflächen angegriffen und zerstört werden.

[0005] Bei Temperaturen unterhalb von 40°C und geringer Konzentrationen der alkalischen Medien kann auf eine thermoplastische Chemieschutzschicht verzichtet werden und diese wird stattdessen aus der Kunststoffmatrix selbst erzeugt.

[0006] Der Nachteil der im Stand der Technik bekannten glasfaserverstärkten Kunststoffe ist nun, dass bei Beschädigung der Chemieschutzschicht, die Glasfasern

BESTÄTIGUNGSKOPIE freigelegt werden und einem chemischen Angriff durch derartige Medien direkt ausgesetzt sind.

[0007] Glas ist ein chemisch hochresistenter Werkstoff, der jedoch nicht alkalibeständig ist und massiv von alkalischen Medien aller Art angegriffen und zerstört wird. Durch die Zerstörung der Verstärkungsfaser wird der gesamte Verbundwerkstoff angegriffen, denn die mechanische Festigkeit des Verbundes wird durch die Verstärkungsfasern erreicht. Der Wegfall der mechanischen Festigkeit führt zum Versagen des Werkstoffes, da die Druck- und Temperaturbelastung, die beispielsweise beim Betrieb einer Industrieanlage herrscht, kein Widerstand mehr entgegengesetzt wird.

[0008] Ein glasfaserverstärktes Kunststoffrohr nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus DE 10 2008 033 577 A1 bekannt. Diese Schrift lehrt insbesondere ein Kunststoffrohr, das hinsichtlich Dichtigkeit, Steifigkeit, Formstabilität und Abrasion im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Eigenschaften aufweist. Dabei wird die Rohrwand gebildet durch mindestens eine im Schleuder- und/oder Schleudergussverfahren hergestellte Schleuderschicht und mindestens eine im Wickelverfahren hergestellte Wickelschicht. Derartige Rohre weisen zwar verbesserte Eigenschaften auf, sind aber sehr aufwendig herzustellen. Die Wickelschicht bildet mit der Schleuderschicht keine verstärkende Zwischenschicht aus. [0009] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Harzzusammensetung für einen rohrförmigen Holhkörper, den rohrförmigen Hohlkörper selbst und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, wobei der rohrförmiger Hohlkörper eine erhöhte Sicherheit bei der Beanspruchung durch alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten sind, aufweist.

[00010] Vorzugsweise ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Herstellungsverfahren für ein Rohr für die chemische Industrie zur Verfügung zu stellen, das in der Chemieschutzschicht mit einem Füllstoffgehalt bezogen auf die Gesamtmasse von 25% bis 30 % ± 1 % auskommt. Die Erfindung hat sich ebenfalls zur Aufgabe gemacht ein entsprechendes Rohr und eine Verwendung eines solchen Rohres bereitzustellen. Das Rohr soll eine längere Lebensdauer und dadurch eine erhöhte Sicherheit bei Beanspruchung durch alkalische Medien, in denen Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten sind, aufweisen. [0010] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Harzzusammensetzung umfassend mindestens 90 Gew.-%. eines Harzes auf Basis von Bisphenol A Vinylester oder Novolac Epoxy Vinylester und 0,5 - 5 Gew.-% eines Härters in Form einer 20 - 90 %igen Peroxidlösung, einen rohrförmigen Hohlkörper gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 sowie einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16.

[0011] Vorzugsweise wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, welche aus mindestens vier Schichten aufgebaut sind, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

eine Chemieschutzschicht einer Dicke von 4 mm bis 6 mm aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 %

± 1 % Füllstoffe, auf ein Trägerelement aufgesprüht wird,

eine zweite Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, in einer Stärke von 5 mm bis 35 mm im Kreuzwickelverfahren aufgebracht wird, wobei die Chemieschutzschicht noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine Zwischenschicht einer Stärke von 0,5 mm bis 1 mm ausgebildet wird, die aus in die Chemieschutzschicht eingebeteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, besteht, und

eine Laminatschicht einer Stärke von 4 mm bis 34 mm aus der zweiten Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, ausgebildet wird, und

- eine Außenschicht einer Stärke von 0,3 mm bis 1 mm aus einer dritten Harzzusammensetzung und Vlies aufgebracht wird.

[0012] Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Verschmelzung der Chemieschutzschicht mit der Laminatschicht unter Verwendung der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zur Bildung einer Zwischenschicht führt, sodass die mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, und die Lebensdauer eines solchen rohrförmigen Hohlkörpers im Vergleich zu Rohren, die eine derartige Zwischenschicht nicht aufweisen, verbessert werden. Damit erreicht man also eine erhöhte Sicherheit, indem Leckagen vermieden werden.

Bevorzugt umfasst die Harzzusammensetzung weiter 0,01 - 0,5 Gew.-% eines Beschleunigers in Form eines Anilins.

Bevorzugt umfasst die Harzzusammensetzung weiter 0,01 - 1 Gew.-% eines UV- Stabilisators in Form einer 30 - 80 %igen Lösung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante umfasst die Harzzusammensetzung weiter 0,01 - 3 Gew.-% eines Wachses in Form einer 5 - 20 %igen Lösung. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Harzzusammensetzung weiter 0,01 - 0,5 Gew.-% eines Katalysators in Form einer 1 - 6 %igen Kobaltlösung.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Harzzusammensetzung weiter 0,01 - 1 Gew.-% eines Inhibitors in Form einer 5 - 20 %igen Lösung. Besonders bevorzugt umfasst die Harzzusammensetzung

96,3 - 98,92 Gew.-% des Harzes auf Basis von Novolac Epoxy Vinylester,

0,05 - 0,1 Gew.-% des Katalysators in Form einer 6 %igen Kobaltlösung,

0,01 - 0,1 Gew.-% des Beschleunigers in Form von Dimethylanilin,

1 - 2 Gew.-% des Härters in Form einer 80 %igen Cumolhydroperoxidlösung,

0,01 - 0,5 Gew.-% des UV-Stabilisators in Form einer 40 - 60 %igen Lösung, und

0,01 - 1 Gew.-% des Wachses in Form einer 10 - 12,5 %igen Lösung. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Harzzusammensetzung - 94 - 97,92 Gew.-% des Harzes auf Basis von Novolac Epoxy Vinylester,

0,05 - 0,2 Gew.-% des Beschleunigers in Form von N, N-Dimethylanilin,

2 - 4 Gew.-% des Härters in Form von Dibenzoylperoxid,

0,01 - 0,3 Gew.-% des Inhibitors in Form einer 10 %igen p-tert- Butylcatechollösung, - 0,01 - 0,5 Gew.-% des UV-Stabilisators in Form einer 40 - 60 %igen

Lösung, und

0,01 - 1 Gew.-% des Wachses in Form einer 10 - 12,5 %igen Lösung.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers gelöst, umfassend die Schritte: - aufsprühen einer 4 - 6 mm starken Chemieschutzschicht auf ein

Trägerelement, und auftragen einer 5 bis 35 mm starken Laminatschicht im Wickelverfahren, bevor die Chemieschutzschicht vollständig ausgeliert ist. Bisher galt es als sehr schwierig die im Wickelverfahren aufgebrachte Chemieschutzschicht auf einen Füllstoffgehalt in der Chemieschutzschicht auf 25% bis 30 % ± 1 %, bezogen auf die Gesamtmasse, zu begrenzen. Derartige Verfahren lieferten inhomogene Rohre, die eine wesentlich schlechtere Beständigkeit aufwiesen, als die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohre. Somit wird durch die Verwendung eines Sprühverfahrens zum Aufbringen der Chemieschutzschicht ein Rohr erhalten, das wesentlich homogener in seiner Struktur ist, als herkömmliche Rohre und damit eine höhere Beständigkeit und Sicherheit aufweist.

[0013] Somit zeichnet sich das Verfahren vor allem dadurch aus, dass die Chemieschutzschicht durch ein Sprühverfahren auf ein Trägerelement aufgebracht wird, das bei einer Temperatur durchgeführt wird, bei dem die Harzzusammensetzung einen flüssigen Zustand aufweist, und die Laminatschicht in noch nicht ausgelierten Zustand der Chemieschutzschicht durch ein Kreuzwickelverfahren aufgebracht wird, so dass sich eine Zwischenschicht ausbildet, die aus in die Chemieschutzschicht eingebeteter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe besteht, und die 0,5 mm bis 1 mm aufweist.

[0014] Unter dem Begriff rohrförmige Hohlkörper sollen im Zusammenhang mit dieser Erfindung Rohre, Flansche, Fittinge, und weitere denkbare rohrförmige Hohlkörper und Verbindungsstücke verstanden werden. [0015] Die vorliegende Erfindung kann so ausgeführt werden, dass für sämtliche Schichten die gleichen Harzzusammensetzungen verwendet werden oder unterschiedliche Harzzusammensetzungen verwendet werden.

[0016] Beispielhaft sollen hier zwei Harzzusammensetzungen genannt werden, die besonders bevorzugt bei der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen: 1. Harzzusammensetzung umfassend

ein Harz auf Basis von Epoxy-Novolac Vinylester, wobei das Harz in einer Konzentration von 96,3 bis 98,95 % enthalten ist,

einen Katalysator, wobei der Katalysator in Form einer 6%igen Kobaltlösung in einer Konzentration von 0,05 bis 0,1 % enthalten ist,

- einen Beschleuniger, wobei der Beschleuniger in Form von Dimethylanilin in einer Konzentration von 0 bis 0,1 % enthalten ist,

einen Härter, wobei der Härter in Form von Cumolhydroperoxid in einer Konzentration von 1 bis 2 % enthalten ist, einen UV-Stabilisator, wobei der UV-Stabilisator in einer Konzentration von 0 bis 0,5 % enthalten ist,

Paraffin, wobei das Paraffin in Form von Wachs in einer Konzentration von 0 bis 1 % enthalten ist

und sich die Konzentrationsangaben auf 100 % einer zu härtenden Gesamtmasse beziehen.

2. Harzzusammensetzung, umfassend

ein Harz auf Basis von Epoxy-Novolac Vinylester, wobei das Harz in einer Konzentration von 94 bis 97,95 % enthalten ist,

einen Beschleuniger, wobei der Beschleuniger in Form von N,N- Dimethylanilin in einer Konzentration von 0,05 bis 0,2 % enthalten ist, einen Härter, wobei der Härter in Form von Dibenzoylperoxid in einer Konzentration von 2 bis 4 % enthalten ist,

- einen Verzögerer, wobei der Verzögerer in Form von p-tert-

Butylcatechol in einer Konzentration von 0 bis 0,3 % enthalten ist einen UV-Stabilisator, wobei der UV-Stabilisator in einer Konzentration von 0 bis 0,5 % enthalten ist,

Paraffin, wobei das Paraffin in Form von Wachs in einer Konzentration von 0 bis 1 % enthalten ist,

Derartige Reaktionsharze können auch im saurem pH-Bereich bis zu einem pH-Wert von 1 eingesetzt werden. Unter Reaktionsharzen wird in dieser Anmeldung ein Harz verstanden, das eine exotherme Reaktion aufweist.

[0017] Eine weitere beispielhafte Harzzusammensetzung soll für Nicht- Reaktionsharze genannt werden:

Harzzusammensetzung, umfassend

- ein Epoxidharz, wobei das Harz in einer Konzentration von 98 bis 99 % enthalten ist,

einen Härter, wobei der Härter in Form von cycloaliphatischen oder cycloaromatischen Aminen mit einem Tg-Wert > 125°C in einer Konzentration von 1 bis 2 % enthalten ist,

und sich die Konzentrationsangaben auf 100 % einer zu härtenden Gesamtmasse beziehen. Derartige Nicht-Reaktionsharze können bis zu einem pH-Wert von 14 eingesetzt werden. Unter dem Begriff Nicht-Reaktionsharze wird in dieser Anmeldung ein Harz verstanden, das eine endotherme Reaktion aufweist.

Für die Harzbasis können z.B. Epicote 828, DOW-DER331 , LEUNA 19-00 oder Nanya 127H eingesetzt werden.

[0018] Beispielsweise werden im Handel von der Firma Ashland kommerziell erhältliche DERAKANE MOMENTUM™ 470-300 für das Harz Epoxy-Novolac Vinylester eingesetzt. Der Beschleuniger kann über das kommerziell erhältliche Produkt PERGAQUICK A200 oder A300 der Firma Pergan zugesetzt werden. Der Härter wird über PEROXAN BP-Paste 50 oder PEROXAN CU-80 L zugesetzt, die ebenfalls über die Firma Pergan im Handel erhältlich sind. Als Verzögerer (Inhibitor) kommt beispielsweise das Produkt Pergaslow BK-10 zum Einsatz. Als UV-Schutz kann beispielsweise Tinovin^® 5050^® der Firma Ciba eingesetzt werden. Das Wachs ist z.B. BYK^®-S 750 der Altana Gruppe. Diese Produkte sind lediglich beispielhaft zu verstehen und können durch andere ersetzt werden.

[0019] Alternativ zu den beispielhaften Harzzusammensetzungen, in denen als Harzbasis Novolac Epoxy Vinylester eingesetzt wurde, ist es möglich Bisphenol A Vinylester als exotherme Reaktionsharze zu verwenden. Unter Reaktionsharzen versteht man allgemein flüssige oder verflüssigbare Harze, die für sich allein oder mit Reaktionsmitteln (z.B. Härter oder Beschleuniger) ohne Abspaltung flüchtiger Komponenten durch Polymerisation oder Polyaddition aushärten. Auch können endotherme Nicht-Reaktionsharze als Harzbasis eingesetzt werden, die dann bevorzugt Epoxidharze sind.

[0020] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Füllstoffe den Harzzusammensetzungen in Form von Kurzfasern zugesetzt, deren Materialen ausgewählt werden aus der Gruppe Aluminium-Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali < 1 %, Aluminium-Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali < 1 %, Alkali- Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid. Dabei beträgt der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Chemieschutzschicht 25% bis 30% ± 1 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen. Der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht beträgt 70% bis 75% ± 3 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen.

[0021] Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Zwischenschicht und die tragende Laminatschicht im Kreuzwickelverfahren aufgebracht werden. Dabei wird mit Vorteil ein Wickelwinkel von 55°, 63° oder 73° angewandt. Beim Wickel verfahren werden drehende (Wickeldorn) und hin- und hergehende (Support) Bewegungen miteinander kombiniert, um die mit Harz getränkten Fasern nach einem bestimmten Wickelmuster, das hier kreuzförmig sein soll, auf dem Dorn ablegen zu können. Dieses Verfahren kann sowohl mechanisch wie auch händisch ausgeführt werden, und bevorzugt wird das Verfahren vollständig automatisiert durchgeführt. Bei der vorliegenden Erfindung werden als Faserstrukturen Kurzfasern eingesetzt.

[0022] Bevorzugt wird für die Außenschicht ein Vlies verwendet, das synthetisch ist und es wird eine Harzzusammensetzung verwendet, die mit einem UV-Schutz versehen ist. Die Außenschicht kann nach einem beliebigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufgebracht werden.

[0023] Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufage mit einem rohrförmigen Hohlkörper, der mit der erfindungsgemäßen Harzzusammensefzung hergestellt wird, gelöst.

[0024] Der erfindungsgemäße rohrförmige Hohlkörper umfassen mindestens eine 3 mm starke Chemieschutzschicht, mindestens eine 0,5 mm starke

Zwischenschicht, mindestens eine 4 mm starke Laminatschicht, und eine mindestens 0,3 mm starke Außenschicht.

[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der erfindungsgemäße rohrförmige Hohlkörper eine Chemieschutzschicht im Bereich von 3 - 5 mm, eine Zwischenschicht im Bereich von 0,5 - 1 mm, mehr bevorzugt

0,7 mm, eine Laminatschicht im Bereich von 4 - 34 mm, mehr bevorzugt 4 - 20 mm und eine Außenschicht im Bereich von 0,3 - 1 mm, mehr bevorzugt ist die Außenschicht 0,3 mm stark.

[0026] Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist der rohrförmige Hohlkörper eine Wanddicke im Bereich von 8 - 41 mm auf, mehr bevorzugt im Bereich von 8 - 26 mm.

[0027] Die Erfindung richtet sich des Weiteren auf rohrförmige Hohlkörper umfassend mindestens die nachfolgenden vier Schichten:

eine 3 mm bis 5 mm starke aufgesprühte Chemieschutzschicht aus einer ersten Harzzusammensetzung, enthaltend bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30

% ± 1 % Füllstoffe,

eine 0,5 mm bis 1 mm starke Zwischenschicht aus Chemieschutzschicht und darin eingebeteter, gewickelter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe, eine 4 mm bis 34 mm starke Laminatschicht aus gewickelter zweiter Harzzusammensetzung, enthaltend Füllstoffe,

einer Außenschicht aus einer dritten Harzzusammensetzung und eines Vlieses einer Stärke von mindestens 0,3 bis 1 mm. [0028] Dabei entsprechen sich die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten oder die Harzzusammensetzungen der einzelnen Schichten unterscheiden sich voneinander.

[0029] In Ausgestaltung der rohrförmigen Hohlkörper bestehen die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten aus einer Basis aus exothermen Reaktionsharzen oder endothermen Nicht-Reaktionsharzen, wobei die exothermen Reaktionsharze ausgewählt werden aus der Gruppe Bisphenol A Vinylester und Novolac Epoxy Vinylester und die endothermen Nicht-Reaktionsharze bevorzugt Epoxidharze sind.

[0030] In weiterer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Füllstoffe Kurzfasern und werden ausgewählt aus der Gruppe umfassend Aluminium- Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali < 1 %, Aluminium-Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali < 1 %, Alkali-Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid. Dabei beträgt der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Chemieschutzschicht 25% bis 30% ± 1 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen und der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht beträgt 70% bis 75% ± 3 % bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen.

[0031] Bevorzugt weist der Wickelwinkel der Zwischenschicht und der tragenden Laminatschicht 55°, 63° oder 73° auf. [0032] In weiterer Ausgestaltung ist das Vlies in der Außenschicht synthetisch und in der Harzzusammensetzung der Außenschicht ist eine Substanz für den UV-Schutz vorhanden.

[0033] In einer bevorzugten Ausgestaltung findet die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung in der Verwendung zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, insbesondere für rohrförmige Hohlkörper in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, vorzugsweise bei Elektrolyse- Verfahren. [0034] Bevorzugt finden die erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper Verwendung in Verfahren, in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, wobei es sich bevorzugt um Elektrolyse-Verfahren handelt. [0035] Die Erfindung soll detailliert anhand einer Figur beschrieben werden.

Fig. 1 : Querschnitt durch die Wand eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers

[0036] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Wand eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers. Im Sprühverfahren wird zunächst eine 4 mm bis 6 mm starke Chemieschutzschicht auf ein Trägerelement (nicht gezeigt) aufgesprüht. Daraufhin wird im Wickelverfahren eine 5 mm bis 35 mm starke Laminatschicht aufgebracht. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem die Chemieschutzschicht 1 noch nicht vollständig ausgeliert ist, so dass eine mindestes 3 mm starke Chemieschutzschicht 1 , eine mindestens 0,5 mm starke Zwischenschicht 2 und eine mindestens 4 mm starke Laminatschicht 3 entsteht. Danach folgt die mindestens 0,3 mm starke Außenschicht.

[0037] Nachfolgend soll beispielhaft gezeigt werden, welche mechanischen Eigenschaften derartige Rohre aufweisen:

Tab. 1 : mechanische Eigenschaften erfindungsgemäßer Rohre:

Die Dichte beträgt dabei 2,0 g/cm ,3 und der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt 18- 27 x 10^{" 6} m/m °C. Im Vergleich zu herkömmlichen Rohren aus dem Stand der Technik wie z.B. das Rohr der DIN 16965, weist das erfindungsgemäße Rohr eine 6fache Sicherheit auf, d.h. die Lebensdauer versechsfacht sich. Für Fittinge, Flansche und Sonderteile ist mit einer 4fachen Sicherheit zu rechnen. [0038] Das erfindungsgemäße Rohr ermöglicht zusätzlich zu den vorteilhaften mechanischen Merkmalen und der exzellenten chemischen Widerstandskraft den rechnerischen Spannungsnachweis und die Flexibilitätsanalyse nach ISO 14692 mittels CAESAR II zu ermitteln.

[0039] Die Auslegungstemperaturen für rohrförmige Hohlkörper, bestehend aus Harzzusammensetzungen auf Basis von exothermen Reaktionsharzen, betragen bis einschließlich 130°C. Wohingegen die Auslegungstemperaturen von endothermen Nicht-Reaktionsharzen bis einschließlich 180°C betragen.

[0040] Die tragende Laminatschicht ist bei den erfindungsgemäßen Rohren für den dauerhaften Betrieb ausgelegt für die Druckstufen PN6 bis PN 16, d.h. für einen höchstzulässigem Druck von 6 bis 16 bar bei einer Fluidtemperatur von > 100°C.

[0041] Nachfolgend soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

[0042] Ausführungsbeispiel 1 : Fertigungsprozess für Nicht-Reaktionsharze DN 200, Länge 10 m, Dorn 60 U/min. Volumen der Chemieschutzschicht ca. 16 dm³

Die Chemieschutzschicht wird im Sprühverfahren auf einem mit ca. 70°C vorgeheizten rotierenden Dorn in einer Stärke von mindestens 4 mm hergestellt und besteht aus Epoxid Harz (z. B. EPON 826, Epicote 828, DOW-DER331 , LEUNA 19-00, Nanya 127 H) gemischt mit einem Härtungssystem (z.B. IPD $ MDA Evonik, BASF AirProducts). Die Fasern bestehen z.B. aus E-Glas und werden als Textilglasroving einem Hechseiwerk zugeführt und dort auf die spezifikationsgerechte Länge von 10 mm zerkleinert. In einem Sprühkopf werden die Kurzfasern und der nicht vollständig aktive Harzansatz zusammengeführt und mittels Druckluft auf den rotierenden Dorn geblasen. Der Harzansatz ist auf eine Topfzeit von 15 Minuten einzustellen. Der leicht konische Dorn wird entweder mit Trennmittel beschichtet oder mit einer spiralförmig aufgelegten PE-Folie abgedeckt. Die Zwischenschicht entsteht durch das Aufbringen des tragenden Laminates in die noch nicht vollständig ausgelierte Chemieschutzschicht, weil die Vorspannung der Rovings des tragenden Laminates sich in die außen noch weiche Chemieschutzschicht einziehen. Dadurch verbleibt eine Chemieschutzschicht von mindestens 3 mm Stärke. Der Fachmann kann diesen Zeitpunkt gut erkennen und den Kreuzwickelprozess starten. Sowohl die Chemieschutzschicht als auch das tragende Laminat werden hoch automatisiert hergestellt. Ein synthetisches Vlies in einer harzreichen Außenschicht mit UV-Schutz versehen, schließt den Rohraufbau ab. Dieser Arbeitsschritt erfolgt nach dem Stand der Technik manuell. Wirrfasermatten werden für den gesamten Rohraufbau nicht verwendet. Die vollständige Aushärtung der Produkte erfolgt in einem Temperofen bei ca. 130°C innerhalb von 5 Stunden.

Der Rohraufbau hat diese Varianten :

- die Chemieschutzschicht besteht aus hochwertigen Nicht-Reaktionsharzen

- das tragende Laminat besteht aus hochwertigen Nicht-Reaktionsharzen

- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus diversen Glassorten oder - die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus Polyphenylensulfid oder

- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus anderen Kurzfasern

- die Aussenschicht ist harzreich und enthält ein Vlies

[0043] Ausführungsbeispiel 2: Fertigungsprozess für Reaktionsharze DN 200, Länge 6 m, Dorn 60 U/min. Volumen der Chemieschutzschicht ca. 10 dm³

Die Chemieschutzschicht wird im Sprühverfahren in einer Stärke von mindestens 4 mm hergestellt und besteht aus beispielsweise der nachfolgenden Rezeptur:

Harzbasis: Epoxy-Novolac Vinylester : 97,75 %

- Katalysator: 6%igen Kobaltlösung: 0,05 %

Beschleuniger: Dimethylanilin 0,1 %

Härter: Cumolhydroperoxid 1 , 5 %

UV-Stabilisator Tinuvin 5050 0, 1 %

- Paraffin BYK-S 750 0,5 %

Dabei beziehen sich die Konzentrationsangaben auf 100 % der zu härtenden Gesamtmasse. Die Fasern bestehen z.B. aus E-Glas und werden als Textilglasroving einem Hechseiwerk zugeführt und dort auf die spezifikationsgerechte Länge von 10 mm zerkleinert. In einem Sprühkopf werden die Kurzfasern und der aktivierte Harzansatz zusammengeführt und mittels Druckluft auf den rotierenden Dom geblasen. Der Harzansatz ist auf eine Topfzeit von 15 Minuten einzustellen. Der leicht konische Dorn wird entweder mit Trennmittel beschichtet oder mit einer spiralförmig aufgelegten PE-Folie abgedeckt. Die Zwischenschicht entsteht durch das Aufbringen des tragenden Laminates in die noch nicht vollständig ausgelierte Chemieschutzschicht, weil die Vorspannung der Textilglasrovings des tragenden Laminates sich in die außen noch weiche Chemieschutzschicht einzieht. Dadurch verbleibt eine Chemieschutzschicht von mindestens 3 mm Stärke. Der Fachmann kann diesen Zeitpunkt gut erkennen und den Kreuzwickelprozess starten. Sowohl die Chemieschutzschicht als auch das tragende Laminat werden hoch automatisiert hergestellt. Ein synthetisches Vlies, in einer harzreichen Außenschicht mit UV-Schutz versehen, schließt den Rohraufbau ab. Dieser Arbeitsschritt erfolgt nach dem Stand der Technik manuell. Wirrfasermatten werden für den gesamten Rohraufbau nicht verwendet.

Der Rohraufbau hat diese Varianten :

- die Chemieschutzschicht besteht aus hochwertigen Reaktionsharzen

- das tragende Laminat besteht aus hochwertigen Reaktionsharzen

- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus diversen Glassorten oder

- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus Polyphenylensulfid oder

- die Füllstoffe der Chemieschutzschicht bestehen aus anderen Kurzfasern

- die Außenschicht ist harzreich und enthält ein Vlies

[0044] In den nachfolgenden zwei Tabellen sind beispielhaft verschiedene Auslegungsvarianten der erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper gezeigt.

Tab. 2: Auslegungsvariante 1 eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörpers:

5 Auslegungsvariante 2 eines erfindungsgemäßen rohrförmigen Hohlkörper

[0045] Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben:

Rohrförmige Hohlkörper, die eine erhöhte Lebensdauer aufgrund verbesserter mechanischer Werte und eine höhere Beständigkeit 5 aufweisen. Damit ist eine erhöhte Sicherheit verbunden.

Rohrförmige Hohlkörper mit guter Beständigkeit, gegenüber alkalischen Medien, die Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten.

Rohrförmige Hohlkörper sind auch bei hohen Temperaturen in Gegenwart 10 alkalischer Medien, die Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand enthalten, beständig. Bezugszeichenliste Chemieschutzschicht Zwischenschicht Laminatschicht, tragend Außenschicht

Claims

Ansprüche

1. Harzzusammensetzung umfassend

mindestens 90 Gew.-%. eines Harzes auf Basis von Bisphenol A Vinylester oder Novolac Epoxy Vinylester, und

- 0,5 - 5 Gew.-% eines Härters in Form einer 20 - 90 %igen Peroxidlösung.

2. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 , weiter umfassend 0,01 - 0,5 Gew.-% eines Beschleunigers in Form eines Anilins.

3. Harzzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend 0,01 - 1 Gew.-% eines UV-Stabilisators in Form einer 30 - 80 %igen Lösung.

4. Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend 0,01 - 3 Gew.-% eines Wachses in Form einer 5 - 20 %igen Lösung.

5. Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend 0,01 - 0,5 Gew.-% eines Katalysators in Form einer 1 - 6 %igen Kobaltlösung.

6. Harzzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend 0,01 - 1 Gew.-% eines Inhibitors in Form einer 5 - 20 %igen Lösung.

7. Harzzusammensetzung nach Anspruch 5, umfassend

- 96,3 - 98,92 Gew.-%, vorzugsweise 96,3 - 98,95 Gew.-%, des Harzes auf Basis von Novolac Epoxy Vinylester,

- 0,05 - 0,1 Gew.-% des Katalysators in Form einer 6 %igen Kobaltlösung,

0,01 - 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0 - 0,1 Gew.-% des Beschleunigers in Form von Dimethylanilin,

1 - 2 Gew.-% des Härters in Form einer 80 %igen Cumolhydroperoxidlösung, vorzugsweise in Form einer Cumolhydroperoxidlösung,

- 0,01 - 0,5 Gew.-% des UV-Stabilisators in Form einer 40 - 60 %igen Lösung, vorzugsweise 0 - 0,5 Gew.-% des UV-Stabilisators, und

- 0,01 - 1 Gew.-% des Wachses in Form einer 10 - 12,5 %igen Lösung, vorzugsweise 0 - 1 Gew.-% eines Paraffins in Form von Wachs.

8. Harzzusammensetzung nach Anspruch 6, umfassend

- 94 - 97,92 Gew.-%, vorzugsweise 94 - 97,95 Gew.-%, des Harzes auf Basis von Novolac Epoxy Vinylester,

- 0,05 - 0,2 Gew.-% des Beschleunigers in Form von N, N-Dimethylanilin,

- 2 - 4 Gew.-% des Härters in Form von Dibenzoylperoxid, - 0,01 - 0,3 Gew.-% des Inhibitors in Form einer 10 %igen p-tert- Butylcatechollösung, vorzugsweise 0 - 0,3 Gew.-% des Inhibitors in Form von p-tert-Butylcatechol,

- 0,01 - 1 Gew.-% des Wachses in Form einer 10 - 12,5 %igen Lösung, vorzugsweise 0 - 1 Gew.-% .-% eines Paraffins in Form von Wachs.

9. Rohrförmiger Hohlkörper hergestellt mit mindestens einer Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 8 umfassend

- eine mindestens 3 mm starke Chemieschutzschicht,

eine mindestens 0,5 mm starke Zwischenschicht,

eine mindestens 4 mm starke Laminatschicht, und

- eine 0,3 mm starke Außenschicht.

10. Rohrförmige Hohlkörper nach Anspruch 9, wobei

- die Chemieschutzschicht eine 3 bis 5 mm starke aufgesprühte Chemieschutzschicht aus einer ersten Harzzusammensetzung ist, die bezogen auf die Gesamtmasse 25 % bis 30 % Füllstoffe enthält,

- die Zwischenschicht eine 0,5 bis 1 mm starke Zwischenschicht aus Chemieschutzschicht und darin eingebetteter, gewickelter zweiter Harzzusammensetzung ist, die Füllstoffe enthält,

- die Laminatschicht eine 4 bis 34 mm starke Laminatschicht aus gewickelter zweiter Harzzusammensetzung ist, die Füllstoffe enthält, und

- die Außenschicht eine 0,3 bis 1 mm starke Außenschicht ist, die ein dritte Harzzusammensetzung und ein Vlies umfasst.

11. Rohrförmige Hohlkörper nach Anspruch 9 oder 10, wobei sich die Harzzusammensetzungen sämtlicher Schichten entsprechen oder die Schichten aus unterschiedlichen Harzzusammensetzungen bestehen.

12. Rohrförmige Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11 , wobei die Füllstoffe Kurzfasern sind und aus der Gruppe umfassend Aluminium-Borsilicatglas mit einem Massenanteil Alkali £ 1 %, Aluminium- Kalksilicatglas mit einem Massenanteil Alkali < 1 %, Alkali-Kalk-Glas mit erhöhtem Borzusatz und Polyphenylensulfid oder Mischungen davon ausgewählt werden.

13. Rohrförmige Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei der zuzusetzende Füllstoffgehalt der Laminatschicht 70% bis 75% bezogen auf die Gesamtmasse, bestehend aus Harzzusammensetzung und Füllstoffen, beträgt.

14. Rohrförmige Hohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei das Vlies in der Außenschicht ein synthetisches Vlies ist.

15. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Hohlkörpers nach einem der Ansprüche 9 bis 14 umfassend die Schritte:

- aufsprühen einer 4 - 6 mm starken Chemieschutzschicht auf ein Trägerelement, und

auftragen einer 5 bis 35 mm starken Laminatschicht im Wickelverfahren, bevor die Chemieschutzschicht vollständig ausgeliert ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Zwischenschicht und die Laminatschicht in einem Wickelwinkel von 55°, 63° oder 73° aufgebracht werden.

17. Verwendung einer Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern, insbesondere für rohrförmige Hohlkörper in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, vorzugsweise bei Elektrolyse-Verfahren.

18. Verwendung eines rohrförmigen Hohlkörpers nach einem der Ansprüche 9 bis 14 in Vorrichtungen von Verfahren, in denen alkalische Medien und/oder Chlor oder chlorhaltige Verbindungen in flüssigem oder gasförmigem Aggregatzustand zugeführt und/oder verwendet werden, wobei es sich bevorzugt um Elektrolyse-Verfahren handelt.