[发明专利]用于制造纤维强化复合管的方法以及纤维强化复合管

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造纤维强化复合管的方法，其中，该方法包括以下方法步骤：

-优选通过挤压工艺制造塑料管，并且

-随后将含有强化丝的强化层涂覆在塑料管上。

背景技术

过去，已经建立了多种不同的用于制造纤维复合材料的制造工艺。一方面是高压工艺，尤其是注塑成型工艺、挤压工艺以及冲压工艺，而另一方面是低压工艺，例如RTM(树脂传递成型)和热压工艺。高压工艺的特征具体在于能够实现高生产速率，而利用低压工艺能够制造出具有极高机械强度的构件。这样的构件特性不能单独利用高压工艺或者只能以更高的投入(Aufwand)获得。相反，低压工艺的缺点在于需要对在此所使用的塑料进行较长时间的固化，这降低了产出率并由此提高了构件的制造成本。

当在高压(例如10bar或更高的过压)条件下传输液态介质(例如水)时，一般都使用金属管或厚壁塑料管，这种金属管或厚壁塑料管作为水提升管安装在多层建筑中。由于在过去金属价格的明显上升，因此越来越需要替代方案。此外，金属管还具有较大的重量，并且运送到建筑工地和在建筑工地搬运的费用也是相当高的。此外，金属管易被腐蚀。厚壁塑料管的缺点在于，其在给定的最大外径的情况下仅具有相对较小的自由流动横截面以及同样较高的重量或材料要求。

专利文献DE 10 2009 016 596 A1公开了一种具有上述特征的方法。在此方法中，在挤压而成的塑料管上缠绕混合型粗纱(Roving)，这种粗纱除了强化纤维之外还含有塑料纤维。为了在缠绕过程中提高粗纱的刚性，需要将塑料纤维熔化。但是如果将这样制成的复合管例如为了输送处于高压下的水而使用在建筑物提升管路中，在一定时间之后液体肯定会从复合管的外表面渗出。由于较高的内压，液体会从各个复合管之间的连接件部位通过复合管的端面向强化层扩散。强化层则由于紧密相邻排列的丝而具有大量的、具有极小气孔直径的中间空腔。由此使得强化层在此具有所谓的毛细效应，并且使扩散到复合管中的液体能够非常轻易地通过强化层的毛细管向外渗出。其结果是在较短时间内就形成了潮湿的复合管外表面，这种潮湿的外表面对于使用在建筑物中的复合管是尤其不能容忍的。此外，由于在此的强化并不完全，因此这种复合管随着时间的推移还将出现明显的机械性能下降，因为上述效应也将导致对强化层的损伤。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于制造具有最初所述特征的纤维强化复合管的方法，这种纤维强化复合管在输送处于高压下的液体时能够确保持久的密封性。

本发明的目的通过一种根据前述特征制造而成并随后经过再处理的复合管来实现，其中，将强化层中的存在于丝之间的间隙密封，从而使得在强化层中至少基本没有，优选根本不会出现毛细效应。密封在此特别是指填充和/或密封间隙。本发明基于这样的认识，即只要去除了包含在强化层中的间隙，从而实质上不再出现、优选完全不再出现毛细效应，则相对合适的、具有较小重量且不会被腐蚀的纤维复合管也可用于输送处于高压下的液体，例如在建筑物的水提升管路中的液体。

毛细效应通常完全是一种流动现象，这种现象使得液体在接触毛细管(例如细管、夹缝或空腔)时被吸入固体材料中。例如，当玻璃管竖立地浸在水中时，水在细小的玻璃管中将克服重力上升。这种毛细效应是通过液体自身的表面张力和液体与固体表面的界面应力造成的。毛细管的直径越小，毛细压力和上升高度越大。通过根据本发明的教导，现在可以去除在强化层中由丝构成的不需要的毛细管，并且复合管能够用于上述应用目标。

根据本发明的一种优选的实施方式，强化层除了强化丝之外还包含塑料丝。在该实施方式中，再处理是指再固结，其中，塑料丝被加热到能导致其至少部分熔化的温度，从而使强化层中的间隙被所产生的熔化物密封。在此，显然再固结是在将强化层涂覆到塑料管上之后进行的，因为一旦完成涂覆，则强化层的毛细管结构就被固定了。优选塑料管在再固结过程中自内部冷却，从而使塑料管至少本质上保持固相状态。由此确保包含在强化层中的塑料丝的熔化工序所需要的导入热量不会对塑料管造成损伤。

优选，塑料丝和塑料管由相同的塑料材料制成。例如，当塑料管由聚丙烯制成时，优选将聚丙烯丝集成在强化层中，这种聚丙烯丝在熔化时能够相应较好地与塑料管的外表面相结合。在本发明的范畴内，塑料管和塑料丝可以使用不同密度的聚丙烯材料。例如在塑料管的聚丙烯材料中还可以含有添加剂。在本发明的范畴内，塑料管和塑料材料应由彼此发生反应的材料制成，例如具有PET的PVC管。