DE102016124729A1

DE102016124729A1 - Härtbare Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme

Info

Publication number: DE102016124729A1
Application number: DE102016124729.4A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: SML Verwaltungs GmbH
Current assignee: Relineeurope Ag De
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Leitungssysteme mit mindestens einer aushärtbaren Lage aus mindestens einem mit Harz getränkten Faserband und einem auf der aushärtbaren Lage auf der dem strömenden Medium abgewandten Seite in mindestens einem Segment angeordneten thermisch isolierenden Element

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft härtbare Auskleidungsschlauche zur Sanierung fluidführender Systeme aus einem inneren Folienschlauch, einem äußeren Folienschlauch, und dazwischen einem mit einem härtbaren Harz getränkten Faserschlauch. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von fluidführenden Systemen jeglicher Art.
Ein besonders elegantes Verfahren zur Sanierung von fluidführenden Systemen, insbesondere Kanälen und ähnlichen Rohrsystemen besteht darin, dass man einen flexiblen, mit Reaktionsharz getränkten Faserschlauch, der als Auskleidungsschlauch (Liner) dient, in den Kanal einführt, dort aufbläst, so dass er sich eng an die Kanalinnenwand anschmiegt, und danach das Harz aushärtet.
Fluidführende Systeme, insbesondere Kanäle oder ähnliche Rohrleitungssysteme werden teilweise auch dazu genutzt, oberhalb des Flüssigkeitsniveaus Kabel oder andere Leitungen wie Glasfaserkabel oder dgl. zu positionieren. Diese können entweder direkt an der Wandung oder in entsprechenden Leerrohren verlegt sein.
Bei der Sanierung solcher fluidführender Systeme entsteht bei der Aushärtung des Harzes nach Einbringen und Aufstellen des Auskleidungsschlauchs das Problem, dass die bei der Härtung auftretenden Temperaturen zu Schäden an den Kabeln oder anderen Leitungen führen könne, wenn der Auskleidungsschlauch bei der Härtung mit den Kabeln oder anderen Leitungen in Kontakt kommt.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen und Auskleidungsschläuche zur Verfügung zu stellen, die die einfache Sanierung von fluidführenden Systemen mir darin installierten Kabeln oder anderen Leitungen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch Auskleidungsschläuche gemäß Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.
Als Fluid wird allgemein ein Medium bezeichnet, welches einer beliebig langsamen Scherung keinen Widerstand entgegensetzt. Der übergeordnete Begriff Fluid bezeichnet Gase und Flüssigkeiten, da die meisten physikalischen gesetzte für beide Aggregatzustände gleichermaßen gelten und sich viele der Eigenschaften nur quantitativ nicht aber qualitativ unterscheiden.
Nur beispielhaft seien hier als fluidführende Leitungssysteme Trinkwasser- und Versorgungswasserleitungen (Leitungssysteme mit denen Wasser von Vorratsspeichern oder vom Ort der Erzeugung zum Verwendungsort oder zu Zwischenspeichern transportiert wird), fluidführende Leitungen jeglicher Art im industriellen Umfeld in Betrieben oder Produktionsanlagen oder Abwassersysteme jeglicher Art (z.B. Kanäle oder Abwassersammler oder dgl.).
Die fluidführenden Leitungssysteme können sog. Freispiegelleitungssysteme oder auch unter Druck stehende Leitungssysteme sein, z.B. Druckwasserleitungen, Gasleitungen oder dgl.
Als Freispiegelleitung (in Tunnelform auch Freispiegelstollen oder Spiegelstollen) wird üblicherweise eine Rohrleitung bzw. ein Abschnitt einer solchen, bezeichnet, in der Wasser bzw. ein fluides Medium gemäß dem Gesetz der Schwerkraft von einem höher gelegenen Anfangspunkt zu einem tiefer gelegenen Endpunkt gelangt, wobei der Querschnitt der Leitung bzw. des Leitungsabschnitts in der Regel nicht voll durchflossen wird, sodass im Gegensatz zu einer Druckrohrleitung meistens eine freie Flüssigkeitsoberfläche bleibt. Die Leitung wird also von der Flüssigkeit nicht vollständig ausgefüllt, sondern es verbleibt ein Luftvolumen, das am oberen Ende der Freispiegelleitung beginnt und sich, abhängig von Druck und Gaslöslichkeit, mehr oder weniger weit nach unten erstreckt. Da das fluide Medium in einer Freispiegelleitung nur durch die Schwerkraft gefördert wird, werden Freispiegelleitungen bisweilen auch als Gravitationsleitungen bezeichnet.
Gegenstand der Erfindung sind Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme enthaltend mindestens einen harzgetränkten Faserschlauch, sowie ggf. einen verstärkten oder unverstärkten inneren Folienschlauch auf der dem fließenden Medium zugewandten Seite des harzgetränkten Faserschlauchs sowie ggf. einen auf der dem fließenden Medium abgewandten Seite des harzgetränkten Faserschlauchs aufgebrachten Aussenfolienschlauch, wobei die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche auf der dem fließenden Medium abgewandten Seite mindestens in einem Segment ein thermisch isolierendes Element aufweisen.
Das thermisch isolierende Element kann dabei in einem Segment (Teilbereich) des Auskleidungsschlauchs vorhanden sein oder diesen auch als äußerster Schlauch vollständig umhüllen. Ist das thermisch isolierende Element nur in einem Segment aufgebracht, ist bei der Einbringung des Auskleidungschlauchs in das zu sanierende System darauf zu achten, dass das thermisch isolierende Element in dem Bereich des zu sanierenden Systems zu liegen kommt, in dem Kabel oder sonstige Leitungen in dem zu sanierenden System eingebaut sind.
Dies wird vorzugsweise ein Bereich sein, der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Normalbetrieb des fluidführenden Systems liegt, da Kabel oder Leitungen vorzugsweise nicht im flüssigkeitsführenden Bereich angebracht werden. Meist liegt der Bereich, in dem Kabel angebracht werden, in der oberen Hälfte, vorzugsweise im oberen Drittel des zu sanierenden Systems
Das thermisch isolierende Element schützt die Kabel oder Leitungen gegenüber den bei der Aushärtung des Auskleidungsschlauchs auftretenden hohen Temperaturen. Abhängig von der Art des verwendeten Materials und der Dicke des Elements können Temperaturdifferenzen zwischen der Oberfläche der Schlauchbereiche ohne isolierendes Element und den Bereichen mit isolierendem Element von bis zu 60° erreicht werden, vorzugsweise ist die Temperatur bei der Aushärtung auf der Oberfläche der äußeren Hülle im Bereich des thermisch isolierenden Elements um etwa 10-50, besonders bevorzugt 20-45° kühler als der Bereich der Oberfläche ohne isolierendes Element.
In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das thermisch isolierende Element als äußerster Schlauch oder Hülle den Auskleidungsschlauch komplett umhüllt. In diesem Fall gibt es keine Bereiche an der Oberfläche mit unterschiedlichen Temperaturen. Vorteilhaft bei dieser Variante ist, dass es keiner besonderen Beachtung des lagerichtigen Einbaus des Auskleidungsschlauchs bedarf. Nachteil ist die mit dem vermehrten Materialeinsatz verbundene Kosten. Und Gewichtserhöhung. Der Anwender wird im Einzelfall entscheiden, welche Ausführungsform eingesetzt wird.
Ist das thermisch isolierende Element nur in einem Segment vorhanden, ist zudem darauf zu achten, dass es beim Einbau nicht zu einer Lageverschiebung kommt und das thermisch isolierende Element seine Schutzwirkung für die Kabel und Leitungen nicht mehr erfüllen kann. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass das thermisch isolierende Element auf die Oberfläche des Auskleidungsschlauchs z.B. aufgeklebt, mit dieser verschweißt oder durch Vernadelung oder durch andere geeignete Verfahren ortsfest verbunden wird. Falls eine ggf. vorhandene Außenfolie des Auskleidungsschlauchs auf der Außenseite harzgetränkt ist, kann bereits die durch das Harz gegebene Fixierung ausreichen.
Das Material für das thermisch isolierende Element unterliegt an sich keinen besonderen Beschränkungen, solange dadurch die Einbringbarkeit des Auskleidungsschlauchs in das zu sanierende System nicht stark nachteilig beeinflusst wird. Dies setzt in der Regel eine gewisse Flexibilität des verwendeten Materials voraus.
Wärme wird durch unterschiedliche Mechanismen übertragen. Bei der Wärmeleitung wird Wärme wird durch die Bewegung von Molekülen weitergegeben. Stoffe mit hoher Dichte leiten Wärme meist besser als Stoffe mit einer geringen Dichte. So leitet Stahl Wärme besser als Holz. Thermische Isolierung kann somit dadurch erreicht werden, dass die für die Wärmeleitung verantwortlichen Molekülkaskaden durch entsprechend geeignete Materialien sowie deren Anordnung verlängert oder unterbrochen werden.
Bei der Wärmestrahlung wird die Wärme durch elektromagnetische Wellen weitergegeben. Thermische Isolierung im Hinblick auf diese Wärmeleitung kann am besten durch Reflexion der Strahlung vermieden werden.
Bei der Wärmeleitung durch Konvektion wird eine thermische Isolierung durch Unterbrechung der Strömung von Gasen oder Flüssigkeiten transportiert. Dies spielt bei der Härtung der Auskleidungsschläuche in der Regel aber eine geringe Rolle.
Zur Verringerung der Wärmeleitung eigen sich vorzugsweise Materialen mit einer geringen Dichte, wobei der Effekt der geringen Dichte noch dadurch verstärkt werden kann, dass das thermisch isolierende Material nicht vollflächig sondern in Form von Netzen oder dgl. gestaltet ist. Dadurch wird eine Beabstandung des Auskleidungsschlauchs vom zu schützenden Kabel oder der zu schützenden Leitung erreicht. Luft ist bekanntlich ein sehr guter thermischer Isolator. Als bevorzugtes geeignetes Material für das thermisch isolierende Element können daher Netze aus Glasfasern oder anderen Fasern genannt werden, die ein hohe Dichte und einen hohen Luftanteil aufweisen. Entsprechende Produkte sind dem Fachmann sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Schaumstoffe sind ein weiteres Beispiel für geeignete Materialien.
Zur Verringerung der Wärmestrahlung kann das thermisch isolierende Element eine innere, d.h. dem Auskleidungsschlauch zugewandte Oberfläche aufweisen, die die auftretende Strahlungswärme zu einem Teil wieder in den harzgetränkten Faserschlauch reflektiert. Dies hat zum einen eine ggf. schnellere Aushärtung des Faserschlauchs zur Folge, weil ein geringerer Wärmeverlust auftritt und bewirkt an der äußeren Oberfläche des thermisch isolierenden Elements eine signifikant niedrigere Temperatur. Entsprechende Materialien mit reflektierender Wirkung sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Angaben erübrigen. Metallfolien oder Metallbeschichtungen, vorzugsweise auf einer Kunststoffoberfläche seien hier beispielhaft genannt.
Aufbau und Gestaltung des ggf. vorhandenen inneren Folienschlauchs, des ggf. vorhandenen äußeren Folienschlauchs und des harzgetränkten Faserschlauchs unterliegen an sich keiner besonderen Beschränkung und es können entsprechende Komponenten jeglicher Art verwendet werden, wie sie in der Literatur für entsprechende Auskleidungsschläuche beschrieben sind oder wie sie in kommerziell erhältlichen Auskleidungsschläuchen eingesetzt werden. Entsprechende Komponenten sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, weshalb sich hier detaillierte Ausführungen erübrigen.
Die nachfolgenden Ausführungen sind daher lediglich beispielhaft für eine Reihe bevorzugter Ausführungsformen zu verstehen.
Als Faserbänder sind in den Auskleidungsschläuchen gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Produkte in Form von Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten oder Vliesen, die Fasern in Form von langen Endlosfasern oder kurzen Fasern enthalten können, verwendbar.
Unter Geweben werden dabei im Allgemeinen flächenförmige Textilerzeugnisse aus mindestens zwei rechtwinklig gekreuzten Fasersystemen verstanden, wobei die so genannte Kette in Längsrichtung und der so genannte Schuss senkrecht dazu verlaufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche in radialer Richtung mindestens zwei übereinander angeordnete unterschiedliche harzgetränkte Faserbänder aus einem Verbundwerkstoff auf.
Unter Gewirken werden im allgemeinen Textilerzeugnisse verstanden, die durch Maschenbildung erzeugt werden.
Fasergelege sind eine Verarbeitungsvariante von Fasern, bei denen die Fasern nicht verwoben werden, sondern parallel oder unter einem Winkel zueinander ausgerichtet und ggf. mittels eines Steppfadens oder eines Klebstoffes fixiert werden. Fasergelege, insbesondere Fasergelege mit paralleler Faserausrichtung, können durch die Ausrichtung der Fasern eine ausgeprägte Anisotropie der Festigkeiten in Orientierungsrichtung und senkrecht dazu aufweisen, was für manche Anwendungen von Interesse sein kann.
Ein Vlies besteht aus lose zusammen liegenden Fasern, welche noch nicht miteinander verbunden sind. Die Festigkeit eines Vlieses beruht nur auf der fasereigenen Haftung, kann aber durch Aufarbeitung beeinflusst werden. Damit man das Vlies verarbeiten und benutzen kann, wird es in der Regel verfestigt, wofür verschiedene Methoden angewandt werden können.
Vliese sind verschieden von Geweben, oder Gewirken, die sich durch vom Herstellverfahren bestimmte Legung der einzelnen Fasern oder Fäden auszeichnen. Vliese bestehen dagegen aus Fasern, deren Lage sich nur mit den Methoden der Statistik beschreiben lässt. Die Fasern liegen wirr im Vliesstoff zueinander. Die englische Bezeichnung nonwoven (nicht gewebt) grenzt sie dementsprechend eindeutig von Geweben ab. Vliesstoffe werden unter anderem nach dem Fasermaterial (z. B. das Polymer bei Chemiefasern), dem Bindungsverfahren, der Faserart (Stapel- oder Endlosfasern), der Faserfeinheit und der Faserorientierung unterschieden. Die Fasern können dabei definiert in einer Vorzugsrichtung abgelegt werden oder gänzlich stochastisch orientiert sein wie beim Wirrlagen-Vliesstoff.
Wenn die Fasern keine Vorzugsrichtung in ihrer Ausrichtung (Orientierung) haben, spricht man von einem isotropen Vlies. Sind die Fasern in einer Richtung häufiger angeordnet als in der anderen Richtung, dann spricht man von Anisotropie.
Als Faserbänder geeignet sind auch Filze. Ein Filz ist ein Flächengebilde aus einem ungeordneten, nur schwer zu trennendem Fasergut. Prinzipiell sind Filze damit nicht gewebte Textilien. Aus Chemiefasern und Pflanzenfasern werden Filze in der Regel durch trockene Vernadelung (sog. Nadelfilze) oder durch Verfestigung mit unter hohem Druck aus einem Düsenbalken austretenden Wasserstrahlen hergestellt. Die einzelnen Fasern im Filz sind ungeordnet miteinander verschlungen.
Nadelfilz wird mechanisch in der Regel mit zahlreichen Nadeln mit Widerhaken hergestellt, wobei die Widerhaken umgekehrt wie bei einer Harpune angeordnet sind. Dadurch werden die Fasern in den Filz gedrückt und die Nadel geht leicht wieder heraus. Durch wiederholtes Einstechen werden die Fasern miteinander verschlungen und anschließend eventuell chemisch oder mit Wasserdampf nachbehandelt.
Filze lassen sich - wie Vliese - aus praktisch allen natürlichen oder synthetischen Fasern herstellen. Neben der Vernadelung oder in Ergänzung ist auch das Verhaken der Fasern mit einem gepulsten Wasserstrahl oder mit einem Bindemittel möglich. Die letztgenannten Verfahren eignen sich insbesondere für Fasern ohne Schuppenstruktur wie Polyester- oder Polyamidfasern.
Filze weisen eine gute Temperaturbeständigkeit auf und sind in der Regel feuchtigkeitsabweisend, was insbesondere bei der Anwendung in flüssigkeitsführenden Systemen von Vorteil sein kann.
Durch die kombinierte Verwendung mehrerer unterschiedlicher Faserbänder mit unterschiedlichem Aufbau hinsichtlich Faserart, Faserlänge, Fasereinbindung oder Faserorientierung kann das Eigenschaftsprofil der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche individuell auf die jeweilige Anwendung angepasst werden, ohne dass es hierzu aufwändiger Umbauarbeiten an den zur Herstellung verwendeten Vorrichtungen bedarf. Durch die Wahl der Reihenfolge, in der die mindestens zwei unterschiedlichen Faserbänder angeordnet werden, kann das radiale und longitudinale Profil der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche individuell gestaltet und optimal an die konkrete Anwendung angepasst werden.
Die Länge der verwendeten Fasern unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung, d.h. es können sowohl sogenannte Langfasern als auch Kurzfasern oder Faserbruchstücke verwendet werden. Über die Länge der verwendeten Fasern lassen sich die Eigenschaften der entsprechenden Faserbänder auch über weite Bereiche einstellen und steuern.
Geeignete Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffen aus Glasfasern und Fasern auf der Basis thermoplastischer Kunststoffe oder Carbonfasern sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass an dieser Stelle detaillierte Ausführungen entbehrlich sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können neben dem harzgetränkten Faserschlauch auf der Basis eines Verbundwerkstoffs ein oder mehrere weitere harzgetränkte Faserschläuche vorhanden sein. Diese können in der gleichen Form vorliegen, wie vorstehend für den Faserverbundwerkstoffschlauch beschreiben, d.h. in Form von Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten oder Vliesen, die Fasern in Form von langen Endlosfasern oder kurzen Fasern enthalten können. Es gilt entsprechend das vorstehend Gesagte.
Der mit einem härtbaren Harz getränkte Faserschlauch kann auch ein Verbundwerkstoff aus (1) industriell erzeugten anorganischen Fasern, Naturfasern oder Mineralfasern und (2) Chemiefasern sein.
Ein Verbundwerkstoff oder Kompositwerkstoff (engl. composite) ist allgemein ein Werkstoff aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Materialien, der andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Komponenten. Für die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe sind stoffliche Eigenschaften und Geometrie der Komponenten von Bedeutung. Insbesondere spielen oft Größeneffekte eine Rolle. Die Verbindung erfolgt durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem.
Verbundwerkstoffe sind somit zu unterscheiden von mehrlagigen Systemen aus verschiedenen Materialien, die mehrere Schichten ausbilden ohne dass eine Durchdringung der einzelnen Schichten erforderlich ist.
Verbundwerkstoffe sind Gemische aus sortenreinen Grundstoffen. Eine Lösung der einzelnen Grundstoffe untereinander findet dabei nicht oder nur oberflächlich statt. Durch die Compoundierung werden somit mindestens zwei Stoffe miteinander verbunden. Dabei wird angestrebt, eine innige Verbindung der Phasen langfristig und unter Belastung sicherzustellen.
Die Komponente (1) kann z.B. aufgebaut sein aus industriell erzeugten anorganischen Fasern, Naturfasern oder Mineralfasern.
Als industriell erzeugte anorganische Fasern seien hier Glasfasern, Basaltfasern, Carbonfasern, Metallfasern, Keramikfasern und Nanotubefasern genannt.
Eine Glasfaser ist eine aus Glas bestehende lange dünne Faser. Bei der Herstellung werden aus einer Glasschmelze dünne Fäden gezogen. Glasfasern sind alterungs- und witterungsbeständig, chemisch resistent und unbrennbar und zählen heute zu den wichtigsten Konstruktionswerkstoffen.
Basaltfasern besitzen ähnliche Eigenschaften wie Glasfasern. Die physikalischen Eigenschaften und damit die Anwendungsgebiete sind denen der Glasfaser ähnlich. Hergestellt werden Basaltfasern in der Regel aus einer flüssigen Basaltschmelze bei etwa 1400°C.
Metallfasern sind im Prinzip feine Drähte aus Metallen wie z.B. Gold, Silber, Eisen, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Blei und deren Legierungen, die wegen ihrer textilen Verarbeitung als Fasern bezeichnet werden.
Keramikfasern sind Fasern aus anorganischem, nicht-metallischem Material. Die keramischen Fasern werden in oxidische und nicht-oxidische Arten eingeteilt. Bekannte oxidische keramische Fasern sind Fasern auf der Basis von Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid, eine bekannte Art von nichtoxidischen keramischen Fasern sind Siliciumcarbidfasern.
Unter Naturfasern sind dabei alle Fasern zu verstehen, die aus natürlichen Quellen, wie Pflanzen, Tiere oder Mineralien stammen und die ohne weitere chemische Umwandlung direkt hergestellt und eingesetzt werden können. Naturfasern sind damit abzugrenzen von Chemiefasern, die synthetisch hergestellt werden.
Nur beispielhaft seien hier als Naturfasern Samenfasern, Bastfasern, Hartfasern, Fasern aus Wolle und feinen Tierhaaren. groben Tierhaaren, Seidenfasern, Casein- und allgemein Proteinfasern genannt.
Samenfasern nennt man jene Pflanzenfasern, die im Gegensatz zu Stängel- oder Blattfasern aus den Samen der Pflanzen gewonnen werden, wie zum Beispiel Baumwolle oder Kapok.
Als Bast- oder Sklerenchymfasern werden Pflanzenfasern bezeichnet, die in Form von mehrzelligen Faserbündeln im Bast verschiedener Pflanzenarten liegen. Die bekanntesten wirtschaftlich genutzten Bastfaserpflanzen sind der Nutzhanf (Hanffaser), der Faserlein (Flachsfaser), die Fasernessel, die Ramie sowie Kenaf und Jute.
Als Wolle bezeichnet man nach dem Textilkennzeichnungsgesetz die weichen Haare des Fells (im Gegensatz zum Deckhaar) vor allem der Schafe. Im weiteren Sinne werden damit auch die von anderen Säugetieren (z. B. Ziegen, Kamelartige und Angorakaninchen) gewonnenen spinnfähigen feinen Haare bezeichnet, die häufig mit einem tierspezifischen Vorsatz versehen werden (z.B. Angora-Wolle) oder ausdrücklich als „Haar“ (z.B. Kamelhaar).
Beispiele für Fasern aus groben Tierhaaren sind Fasern aus Rosshaar, Ochsenhaar, Ziegenhaar, Dachshaar, Schweineborsten oder Rentierwolle.
Seide ist eine feine Faser, die aus den Kokons der Seidenraupe, der Larve des Seidenspinners, gewonnen wird. Sie ist die einzige in der Natur vorkommende textile Endlos-Faser und besteht hauptsächlich aus Protein.
Kaseinfasern gleichen in ihren Eigenschaften der Wolle und werden aus Casein hergestellt. Für die Produktion wird Kasein-Pulver zusammen mit anderen natürlichen Zutaten erhitzt und durch eine Düse zu Fäden gezogen.
Unter Mineralfasern werden im allgemeinen Fasern ohne organisch gebundenen Kohlenstoff klassifiziert. Vertreter dieser Fasergruppe sind Asbestfasern, Erionitfasern, Fasergips und Wollastonitfasern.
Entsprechende Fasern der Komponente (1) sind dem Fachmann an sich bekannt, in der Literatur beschrieben und kommerziell erhältlich. Der Fachmann wird geeignete Produkte anhand seines Fachwissens für die jeweilige Anwendung gezielt auswählen.
Bei der Komponente (2) des Verbundwerkstoffs kann es sich um Chemiefasern handeln. Als Chemiefasern im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen dabei synthetisch hergestellte Fasern auf der Basis von synthetischen Polymeren verstanden werden.
Hierzu zählen z.B. Fasern auf der Basis von Polykondensaten wie Polyestern (Diolen®, Trevira®), Polyamiden (Handelsnamen Nylon®, Perlon®, Dederon®, Grilon®, aus Polyimiden, Polyamidimiden, Polyphenylensulfid, sowie Aramidfasern. Beispiele für Polymerisationsfasern sind Polyacrylnitrilfasern, PTFE-Fasern, Polyolefinfasern (Polyethylen, Polypropylen) und PVC-Fasern. Ebenfalls geeignet sind Fasern auf der Basis von Polylactid oder Fasern auf Polyurethanbasis.
Entsprechende Produkte sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier detaillierte Angaben erübrigen.
Als Komponente (1) haben sich in manchen Fällen Glas- oder Carbonfasern als vorteilhaft erwiesen. Bevorzugte Fasern (2) sind Fasern auf der Basis von Polyestern, Polyamiden oder Polyolefinen oder deren Copolymeren.
Das Mengenverhältnis der Komponenten (1) und (2) im Verbundwerkstoff unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung und wird vom Fachmann angepasst an die jeweilige Anwendung gewählt werden. Im allgemeinen liegt das das Gewichtsverhältnis (1)/(2) im Bereich von 5:95 bis 95:5, vorzugsweise im Bereich von 20:80 bis 80:20
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das zur Tränkung der Faserbänder verwendete Harz Nanopartikel enthalten, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 49 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes.
Bevorzugt ist, dass Nanopartikel in dem Faserschlauch enthalten sind, der in eingebautem Zustand mit dem strömenden Medium in direkten Kontakt kommt. Dies kann der innere Folienschlauch sein, wenn dieser nach Einbau im Auskleidungsschlauch verbleibt oder aber der harzgetränkte Faserschlauch, wenn der innere Folienschlauch nach dem Einbau entfernt wird.
Unter dem Begriff Nanopartikel sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle partikel- oder faserförmigen Teilchen zu verstehen, deren größte Dimension in einer oder mehreren Raumrichtungen bzw. bei sphärischen oder kugelförmigen Partikeln deren mittlerer Durchmesser weniger als 300 nm, vorzugsweise weniger als 150 nm und insbesondere weniger als 100 nm beträgt.
Der Begriff mittlerer Teilchendurchmesser wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezieht sich auf den mittleren Durchmesser D₅₀ auf der Basis der intensitätsgewichteten Teilchengrößenverteilung wie er nach dem sogenannten Contin-Daten-Inversions Algorithmus erhalten wird. D₅₀ teilt die intensitätsgewichtete Teilchengrößenverteilung in zwei gleiche Fraktionen, von denen die erste Teilchen mit einem Durchmesser unterhalb D₅₀ und die zweite Teilchen mit einem Durchmesser oberhalb D₅₀ enthält.
D₅₀ wird im allgemeinen durch dynamische Lichtstreuung nach ISO 22412:2008 bestimmt. Die Bestimmung wird bei einer Temperatur von 25°C durchgeführt. Der Brechungsindex und der Viskositätskoeffizient des Dispersionsmedium sollten möglichst genau bestimmt werden oder aus der Literatur bekannt sein. Nach einer Temperaturkalibrierung wird die Position der Meßzelle zur Erzielung eines optimalen Streusignals justiert. Details zur Messung sind der genannten ISO-Norm zu entnehmen.
Sphärische oder kugelförmige Teilchen haben eine mehr oder weniger ausgeprägte isometrische Struktur, d.h. die Dimensionen in allen drei Raumrichtungen sind vergleichbar.
Das Verhältnis der Dimensionen eines Partikels in unterschiedlichen Raumrichtungen wird durch das sogenannte Aspektverhältnis charakterisiert, welches das größte Verhältnis der Dimension eines Partikels in zwei unterschiedlichen Raumrichtungen beschreibt. Das Aspektverhältnis von ideal kugelförmigen Teilchen ist demzufolge 1, während es bei faser- oder plättchenförmigen Teilchen in der Regel erheblich größer als 1 ist und oft Werte von 100 oder mehr erreicht. Plättchen- oder faserförmige Nanopartikel werden daher durch die Angabe der Größe in der Raumrichtung gekennzeichnet, in der das entsprechende Teilchen die größte Abmessung aufweist.
Grundsätzlich eignen sich als Nanopartikel alle Arten anorganischer oder organischer Produkte, die in entsprechenden Teilchengrößen hergestellt werden können und teilweise auch kommerziell im Handel erhältlich sind. Verfahren zur Herstellung solcher Nanopartikel sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben.
Sphärische oder kugelförmige Füllstoffe sind beispielsweise Metalloxide, Metallcarbonate, Metallsulfate oder dergleichen. Bevorzugt sind Oxide von Ba, AI, Si, Zr, Ce und Ti und Mischoxide dieser Metalle. Als Carbonate oder Sulfate können hier bevorzugt die Carbonate bzw. Sulfate der Alkali- und Erdalkalimetalle genannt werden.
Plättchenförmige Füllstoffe sind z.B. in großer Vielzahl in Plastics Additive Handbook (Hanser Verlag, 5. Auflage) in Kapitel 17.4.2 auf den Seiten 926 bis 930 beschrieben, auf das hier wegen näherer Einzelheiten verweisen wird.
Nadelförmige oder aciculare Partikel sind ebenso in großer Vielzahl in der Literatur beschrieben worden. Bevorzugte aciculare Additive zur Verwendung in den zur Härtung verwendeten Harzen weisen ein Aspektverhältnis im Bereich von 2 bis 100, vorzugsweise von 2-20 auf.
Wollastonit, Xonotlit, Sepiolit, Attapulgit und Palygorskit können als bevorzugte aciculäre Partikel genannt werden.
Faserförmige Füllstoffe weisen noch höhere Aspektverhältnisse als nadelförmige Füllstoffe auf. Eine bevorzugte Gruppe von faserförmigen Nanopartikeln sind kohlenstoffbasierte Partikel, die auch unter der Bezeichnung Kohlenstoff-Nanoröhrchen bekannt sind.
Weitere geeignete faserförmige Nanopartikel, die hier erwähnt werden können, sind Glasfasern oder Fasern auf Basis von Al, Ti, Mg, Al-Silikat, Si- oder Borcarbidfasern. Glasfasern sind hierbei bevorzugt.
Die nanopartikulären Füllstoffe werden dem zur Tränkung der harzgetränkten Faserbänder verwendeten Harz bzw. dem inneren Folienschlauch in einer Menge von 0,1 bis 40, vorzugsweise von 2-30 und besonders bevorzugt von 3 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Harzes bzw. das Gewicht des inneren Folienschlauchs, zugesetzt.
Der Zusatz der Nanopartikel erfolgt zu dem zur Tränkung verwendeten Harz vor der Tränkung in an sich bekannter Weise, so dass sich nähere Angaben hier erübrigen.
Die vorstehend genannte Teilchengröße der Nanopartikel bezieht sich auf den Zeitpunkt der Einarbeitung in das zur Tränkung verwendete Harz. Durch Agglomeration im Verlauf der Zugabe oder während der Tränkung der harzgetränkten Faserschläuche mit dem Nanopartikel enthaltenden, zur Tränkung verwendeten Harz kann sich im fertigen Auskleidungsschlauch eine anderer, im Regelfall größerer Wert für die Teilchengröße ergeben.
Als Reaktionsharze zur Tränkung der Faserbänder werden vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) oder Vinylesterharze (VE-Harze) verwendet, die beispielsweise in Styrol und/oder einem Acrylester gelöst sein können. Geeignete Reaktionsharze sind dem Fachmann bekannt und in verschiedenen Ausführungen im Handel kommerziell erhältlich.
Für die Herstellung von UP-Harzen werden mehrwertige ungesättigte Dicarbonsäuren mit Diolen verestert, wobei niedermolekulare Produkte erhalten werden, die bei der Aushärtung, in der Regel mit Vinylverbindungen (insbesondere Styrol) als Comonomeren zu hochmolekularen dreidimensionalen Netzwerken polymerisiert werden.
Als Säurekomponente von UP-Harzen können auch Mischungen von gesättigten und ungesättigten bifunktionellen Carbonsäuren bzw. deren Anhydride verwendet werden. So können als Säurekomponenten Adipinsäure, Glutarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure sowie deren reaktive Derivate eingesetzt werden. Bevorzugte ungesättigte Säuren sind Maleinsäure oder deren Anhydrid, Fumarsäure und Diels-Alder-Addukte aus Maleinsäureanhydrid und Cyclopentadien. Als Diole werden vorzugsweise Ethylenglykol, Propandiol, Dipropandiol, Diethylenglykol, 2,2-Dimethyl-1,2-propandiol, 1,4-Butandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol oder Bisphenol A verwendet. Die zur Vernetzung der UP-Harze erforderlichen Comonomere können gleichzeitig Lösungsmittel für die niedermolekularen Oligomere sein; als Beispiel hierfür kann insbesondere Styrol genannt werden, welches in vielen UP-Harzen eingesetzt wird. Andere Beispiele für geeignete Comonomere sind Methylstyrol, Vinyltoluol oder Methylmethacrylat.
Bifunktionelle Monomere wie Diallylphthalat oder Divinylbenzol können ebenfalls zugesetzt sein.
Andere Bestandteile von UP-Harzen wie Härter, Polymerisationsinitiatoren, Beschleuniger, Weichmacher und dergleichen sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass hier weitere Ausführungen entbehrlich sind.
Vinylesterharze (auch als VE-Harze bezeichnet), eine weitere Gruppe zur Tränkung der Faserbänder geeigneter Harze, werden erhalten, indem man in einer ersten Stufe ein Epoxidoligomer herstellt, welches endständige Vinylestergruppen wie Acrylat- oder Methacrylatgruppen und damit reaktionsfähige Doppelbindungen aufweist. In einem zweiten Schritt erfolgt dann die Vernetzung, wobei in der Regel Styrol als Lösungs- und Vernetzungsmittel eingesetzt wird. Die Vernetzungsdichte von VE-Harzen ist im Allgemeinen geringer als die von UP-Harzen, da weniger reaktionsfähige Doppelbindungen vorhanden sind.
Bei VE-Harzen weist das Grundgerüst des Oligomers bevorzugt aromatische Glycidylether von Phenolen oder epoxidierten Novolaken auf. Endständig sind diese vorzugsweise mit (Meth)acrylsäure verestert.
Die zur Tränkung der Faserbänder verwendeten Reaktionsharze können thermisch (üblicherweise durch Peroxidkatalysatoren) oder mittels Strahlung, z.B. durch UV-Licht mit Photoinitiatoren wie beispielsweise in der EP-A 23623 beschrieben, ausgehärtet werden. Auch so genannte Kombinationshärtungen mit einem für die thermische Härtung verwendeten Peroxidinitiator in Kombination mit Photoinitiatoren sind möglich und haben sich insbesondere bei großen Wandstärken der Auskleidungsschläuche als vorteilhaft erwiesen. Ein Verfahren für eine derartige Kombinationshärtung ist beispielsweise in der EP-A 1262708 beschrieben.
Nach dem Tränken kann das Harz zweckmäßigerweise eingedickt werden, wie es beispielsweise in der WO-A 2006/061129 beschrieben wird. Dadurch erhöht sich die Viskosität des Harzes und damit wird die Handhabbarkeit und Wickelbarkeit der verwandten Faserbänder verbessert.
Der mit Harz getränkte Folienschlauch kann durch das Wickeln von entsprechenden Bändern auf bzw. um einen inneren Folienschlauch mit Hilfe eines Wickeldorns oder einer anderen geeigneten Vorrichtung erhalten werden oder durch Falten und Zusammenlegen von Werkstoffbändern. Durch das Zusammenlegen der Werkstoffbänder entsteht ebenfalls ein Schlauch, wobei die aufeinander liegenden Ränder ggf. mittels geeigneter Verbindungsverfahren wie Vernähen, Verschweißen oder Verkleben miteinander verbunden werden können.
Entsprechende Verfahren zur Herstellung solcher Auskleidungsschläuche sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass hier nähere Einzelheiten entbehrlich sind. Die Vorteile der Erfindung sind nicht abhängig von einem bestimmten Herstellverfahren der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche.
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche können einen inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs aufweisen.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche einen äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs aufweisen.
Struktur und Aufbau des Innenfolien-und des Außenfolienschlauchs unterliegen keiner besonderen Beschränkungen hinsichtlich der Materialauswahl.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen der innere und/oder der äußere Folienschlauch funktionelle Gruppen auf, die eine Anbindung an die harzgetränkten Faserbänder ermöglichen.
Folienschläuche mit funktionellen Gruppen können prinzipiell nach jeder dem Fachmann bekannten Art hergestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, vorgefertigte nahtlose Schläuche zu verwenden oder aber Schläuche, die durch Inanlagebringen der Längskanten von Flachfolien und entsprechende Verbindung der in Anlage gebrachten Kanten z. B. durch Verkleben oder Verschweißen oder durch Aufbringung eines Folienbandes erhalten werden. Schließlich kann als geeignetes Verfahren zur Herstellung der äußeren Schlauchfolie mit funktionellen Gruppen auch ein Wickelverfahren eingesetzt werden, bei dem ein Folienband wie z.B. in der WO 95/04646 beschrieben, gewickelt wird. Alle Verfahren eigen sich prinzipiell in gleicher Weise und der Fachmann wird unter Berücksichtigung der aktuellen Anwendungssituation das am besten geeignete Verfahren auf der Basis seines Fachwissens wählen.
Die Art der Einbringung der funktionellen Gruppen in den inneren und/oder äußeren Folienschlauch unterliegt an sich keiner Beschränkung und es können grundsätzlich alle Verfahren angewandt werden, die dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben sind. Voraussetzung ist lediglich, dass die funktionellen Gruppen an der Oberfläche solange vorhanden sind, als zur Reaktion mit dem Faserschlauch und vorzugsweise mit dem Fasermaterial oder insbesondere mit dem photochemisch härtbaren Harz erforderlich. Soweit die Reaktion erst bei der Aushärtung stattfindet (was sich in einigen Fällen als vorteilhaft herausgestellt hat), erfordert dies eine entsprechende Stabilität der funktionellen Gruppen, da die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche in der Regel vorkonfektioniert werden und zwischen Produktion und Aushärtung im zu sanierenden System mehrere Wochen oder sogar Monate liegen können. Eine Reaktion erst bei der Aushärtung bewirkt den Vorteil, dass beim Einbau und dem Inanlagebringen des Auskleidungschlauchs an die Wandung des zu sanierenden Systems keine oder nur geringe Wechselwirkungen zwischen der Innen- bzw. Außenfolie und der Komponente c) zu erwarten sind, die sich nachteilig auswirken und beispielsweise zur Faltenbildung oder vergleichbaren Problemen führen können.
Geeignete funktionelle Gruppen für den Innen- und/oder Außenfolienschlauch sind beispielsweise Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureeester-, Carbonsäureamid-, Carbonsäureimid-, Amino-, Hydroxyl-, Epoxid-, Urethan- und Oxazolingruppen, um nur einige bevorzugte Vertreter zu nennen. Besonders bevorzugt sind Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid oder Epoxidgruppen.
Diese können durch Copolymerisation entsprechender Monomere mit anderen Monomeren aus denen die die Außenfolie bildenden Polymere hergestellt werden oder aber durch gemeinsame Verwendung von Polymeren ohne funktionelle Gruppen mit Polymeren mit funktionellen Gruppen, vorzugsweise über die Schmelze oder durch Coextrusion erhalten werden.
Damit eine Reaktion zwischen den funktionellen Gruppen der Außenfolie und dem Harz stattfindet, müssen die funktionellen Gruppen auf der Seite der Außenfolie erreichbar sein, die im eingebauten Zustand dem harzgetränkten Faserschlauch zugewandt ist, d.h. auf dieser Oberfläche vorhanden sein. Verbundfolien aus Polyolefinen und Polyamiden, bei denen die dem Faserschlauch zugewandte Seite keine funktionellen (Carbonsäureamid) Gruppen aufweist und wie sie in der Literatur in entsprechenden photochemisch härtbaren Systemen bereits zur Verwendung als Innenfolie beschrieben wurden, erfüllen diese Voraussetzungen in der Regel nicht.
Geeignete reaktive Monomere zur Einführung von geeigneten funktionellen Gruppen sind beispielsweise Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, (Meth)Acrylsäure und Glycidyl(meth)acrylat und Vinylester, insbesondere Vinylacetat, Vinylphosphonsäure und deren Ester, sowie Ethylenoxid und Acrylnitril, um nur einige bevorzugte Vertreter zu nennen.
Der Anteil der Comonomeren zur Einführung der funktionellen Gruppen liegt im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 50, vorzugsweise von 0,3 bis 30 und besonders bevorzugt von 0,5 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomermischung.
Diese Monomere können nach an sich bekannten und in der Literatur beschriebenen Verfahren, z.B. in der Schmelze oder in Lösung mit den restlichen Monomeren copolymerisiert oder mit Polymeren oder Monomeren ohne funktionelle Gruppen umgesetzt z.B. aufgepfropft werden.
Bei der Pfropfung werden die entsprechenden Monomere mit einem bereits gebildeten Polymergrundgerüst zur Umsetzung gebracht. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Details erübrigen.
Nachfolgend sollen einige bevorzugte Gruppen von Polymeren etwas ausführlicher beschrieben werden, wobei der Erfindung aber nicht auf diese Gruppen von Polymeren beschränkt ist.
Wird ein durch Bestrahlung härtbares Harz im Faserschlauch eingesetzt, werden vorzugsweise Außenfolien verwendet, die für das zur Bestrahlung verwandte Licht undurchlässig sind. So wird ein verbesserter Schutz gegen vorzeitige Aushärtung erreicht, die durch Einwirkung von Licht während der Lagerung der Auskleidungsschläuche vor dem Einbau eintreten kann. Da zur Bestrahlung in der Regel UV-Licht mit Wellenlängen im Bereich von 300 bis 500 nm, vorzugsweise im Bereich von 350 bis 450 nm verwendet wird, sollte die Außenfolie in diesen Wellenlängenbereichen eine hohe Extinktion bzw. Absorption aufweisen.
Für die Innenfolie hingegen ist bei Verwendung eines photochemisch härtbaren Harzes eine möglichst hohe Durchlässigkeit in diesen Wellenlängenbereichen, d.h. eine niedrige Extinktion bzw. Absorption wünschenswert.
Die gewünschte Transparenz der Innenfolie hängt auch von deren Dicke ab und im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Innenfolienschläuche bevorzugt, die eine Dicke im Bereich von 40 bis 800 µm, vorzugsweise von 80 bis 250 µm und besonders bevorzugt von 100 bis 200 µm aufweisen.
Charakterisiert wird die Extinktion bzw. Absorption von Folien in der Regel über die Transparenz d.h. die Fähigkeit der untersuchten Folie, elektromagnetische Wellen der untersuchten Wellenlängen hindurchzulassen (Transmission). Einfallende Photonen wechselwirken je nach Energie mit unterschiedlichen Bestandteilen des Materials, somit ist die Transparenz eines Materials abhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle.
Eine erste Gruppe bevorzugter Polymerer für Innen- und Aussenfolienschlauch sind beispielsweise Homo- oder Copolymere von Olefinen, insbesondere von α-Olefinen mit vorzugsweise 2 bis 8, insbesondere 2-6 C-Atomen. Besonders bevorzugte Monomere sind Ethen, Propen und Octen, wobei letzteres sich auch gut mit Ethen copolymerisieren läßt.
Als Comonomere für die erwähnten Olefine kommen insbesondere Alkylacrylate oder Alkylmethacrylate, die sich von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen ableiten, z.B. Ethanol, Butanol oder Ethylhexanol, um nur einige bevorzugte Beispiele zu nennen, in Betracht. Mit diesen können dann entsprechende reaktive Comonomere zur Einführung der vorstehend erwähnten funktionellen Gruppen copolymerisiert werden.
Eine erste bevorzugte Gruppe von derartigen Polymeren mit funktionellen Gruppen sind Copolymere des Ethens mit Ethyl- oder Butylacrylat und Acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid. Entsprechende Produkte sind beispielsweise von BASF SE unter der Handelsbezeichnung Lupolen^® KR 1270 erhältlich.
Auch Ethen/Propen-Copolymere mit geeigneten Comonomeren zur Einbringung der entsprechenden funktionellen Gruppen sind geeignet.
Weiter können erwähnt werden Ethen/Octen-Copolymere, die mit entsprechenden Monomeren zur Einführung funktioneller Gruppen gepfropft sind. Beispielhaft sei hier Fusabond^® NM493 D der Fa. DuPont erwähnt.
In manchen Fällen haben sich sogenannte funktionalisierte EPDM-Kautschuke als vorteilhaft erwiesen, die wegen ihrer elastischen Eigenschaften Vorteile bei dem Inanlagebringen des Auskleidungsschlauchs mit sich bringen können. Beispielhaft seien hier Terpolymerisate aus in der Regel mindestens 30 Gew.% Ethen, mindestens 30 Gew.% Propen und einer bis zu 15 Gew.% Dienkomponente (in der Regel Diolefine mit mindestens 5 C-Atomen wie Dicyclopentadien, 1,4-Hexadien oder 5-Ethylidennorbornen) genannt. Hier sei als kommerzielles Produkt Royaltuf^® 485 der Fa. Crompton genannt.
Geeignete Polymere sind weiterhin solche aus vinylaromatischen Monomeren und Dienen, beispielsweise Styrol und Dienen, wobei die Diene ganz oder teilweise hydriert sein können, die entsprechende funktionelle Gruppen aufweisen. Solche Copolymere können statistisch aufgebaut sein oder eine Blockstruktur aufweisen, wobei auch Mischformen möglich sind (sog. tapered-Strukturen). Entsprechende Produkte sind in der Literatur beschrieben und kommerziell von verschiedenen Anbietern erhältlich. Als Beispiele seien die kommerziellen Produktreihen Styrolux^® und Styroflex^® der BASF SE oder speziell als mit Anhydridgruppen funktionalisiertes Styrol/Ethen/Buten-Copolymer Kraton^® G 1901 FX der Fa. Shell genannt.
Die Polymere der Außenfolie können die funktionellen Gruppen auch latent enthalten, d.h. in einer Form, bei der die eigentliche funktionelle Gruppe erst bei der Härtung freigesetzt wird.
Weiterhin ist es möglich, Mischungen von Polymeren zu verwenden, wobei nur eines der Polymere die funktionellen Gruppen oder latente funktionelle Gruppen der zuvor genannten Art aufweist.
Als geeignete Polymere mit funktionellen Gruppen bei dieser Variante eignen sich beispielsweise Polyamide, Polyoxymethylen, AcrylnitrilButadien- Styrol- Copolymere (ABS), Polymethylmethacrylat, Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol.
Wesentlich ist dabei, dass das polare Polymere mit dem Polymer ohne funktionelle Gruppen gut mischbar ist. Das Vermischen kann vorteilhaft in der Schmelze erfolgen. Die Menge an zugemischtem Polymer mit funktionellen Gruppen liegt in der Regel im Bereich von 0,01 bis 50 Gew.%, bezogen auf die Mischung.
Grundsätzlich eignen sich unter Berücksichtigung dieser Kriterien Polyolefine wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyamide, Polyester wie Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril oder auch thermoplastische Polyurethane oder Mischungen dieser Polymeren. Auch thermoplastische Elastomere sind grundsätzlich geeignet. Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, bei denen elastische Polymerketten in thermoplastisches Material eingebunden sind. Trotz des Fehlens einer bei den klassischen Elastomeren erforderlichen Vulkanisation weisen thermoplastische Elastomere gummielastische Eigenschaften auf, was bei manchen Anwendungen vorteilhaft sein kann. Beispielhaft seien hier Polyolefin-Elastomere oder Polyamid-Elastomere genannt. Entsprechende Produkte sind in der Literatur beschrieben und von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich, so dass sich hier detaillierte Angaben erübrigen.
Statt durch Copolymerisation oder durch Mischen oder Pfropfen können die funktionellen Gruppen in die Außenfolie auch mit Hilfe geeigneter Haftvermittler eingeführt werden, die auf die Oberfläche der Folien aufgebracht werden. Geeignete Haftvermittler bei dieser Ausführungsform sind z.B. Silane, Lösungen oder Schmelzen von polaren oder funktionalisierten Polymeren, sowie geeignete Klebstoffe und Haftvermittlerfolien. Diese werden vorzugsweise gleichmäßig deckend auf die Folie, die den Innenfolienschlauch bildet, aufgebracht um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der funktionellen Gruppen zu erhalten.
Schließlich können die vorstehend genannten funktionellen Gruppen auch durch Oberflächenbehandlung der den äußeren Folienschlauch bildenden Folien mit Hilfe von Gasen wie Sauerstoff, Fluor oder Chlor erhalten werden. Durch die Einwirkung dieser Medien entstehen an der Oberfläche sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen der eingangs genannten bevorzugten Art wie Säure- Säureanhydrid oder Epoxidgruppen. Es sei allerdings an dieser Stelle erwähnt,, dass die Verteilung der funktionellen Gruppen an der Oberfläche nur schwer zu steuern ist, so dass eine höhere Wahrscheinlichkeit einer inhomogenen Verteilung besteht als nach den zuvor beschriebenen Verfahren der Co- oder Pfropfpolymerisation oder der Verwendung von Haftvermittlern. Auch können Art und Menge der funktionellen Gruppen stärkeren Schwankungen bei dieser Variante unterliegen.
Eine Einbringung von funktionellen Gruppen kann auch durch Plasma- oder Coronabehandlung erreicht werden. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben. Es hat sich allerdings in einigen Fällen herausgestellt, dass der Gehalt an funktionellen Gruppen bei der Coronabehandlung mit der Zeit abnimmt, was nachteilig sein kann, wenn die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche vor der Einbringung in die zu sanierenden fluidführenden Systeme über längere Zeiträume gelagert werden.
Im allgemeinen (und unabhängig von der Art des Polymeren), ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, weist die Folie, aus der ein äußerer Folienschlauch gebildet wird, eine Dicke im Bereich von 40 bis 2000 µm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 1500 µm und besonders bevorzugt von 80 bis 1000 µm auf. Das Folienband kann auch entsprechend dicker gewählt werden, wenn eine höhere Festigkeit gewünscht wird.
Der äußere Folienschlauch kann auch eine Verstärkung aufweisen, wie beispielsweise eine Vlieskaschierung wie sie in der EP 1180 225 beschrieben ist.
Falls Verstärkungsmittel eingesetzt werden sollen, sind diese in der Regel auf Faserbasis, insbesondere auf der Basis von Faserbändern.
Als Faserbänder eignen sich grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten Produkte in Form von Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten oder Vliesen, die Fasern in Form von langen Endlosfasern oder kurzen Fasern enthalten können. Die Dicke der Verstärkung, beispielsweise der Vliese, liegt vorteilhaft im Bereich von 0,005 bis 2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1 mm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche einen harzgetränkten Faserschlauch auf, der mindestens ein Faserband mit im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Faserbands orientierten Fasern und mindestens ein weiteres Faserband mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes orientierten Fasern enthält.
Die Tränkung der harzgetränkten Faserbänder mit Harz erfolgt in an sich bekannter Weise. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, weshalb sich hier detaillierte Ausführungen erübrigen.
Der Fachmann wird das zur Tränkung verwendete Harz abhängig von der Art seiner Faserverstärkung und der erforderlichen Eigenschaften im individuellen Anwendungsfall auswählen. Harze zur Tränkung von Fasersystemen sind in einer großen Zahl in der Literatur beschrieben und dem Fachmann an sich bekannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein photochemisch härtbares Harz eingesetzt.
Eine bevorzugte Gruppe derartiger photochemisch härtbarer Harze sind ungesättigte Polyesterharze oder Vinylesterharze, die beispielsweise in Styrol und/oder einem Acrylester gelöst sein können. Geeignete Reaktionsharze dieser Art sind dem Fachmann bekannt und in verschiedenen Ausführungen im Handel kommerziell erhältlich.
Derartige Reaktionsharze können z.B. mittels elektromagnetischer Strahlung, z.B. durch UV-Licht mit Photoinitiatoren wie beispielsweise in der EP-A 23634 beschrieben, ausgehärtet werden. Auch so genannte Kombinationshärtungen mit einem für die thermische Härtung verwendeten Initiator (z.B. einem Peroxidinitiator in Kombination mit den erwähnten Photoinitiatoren sind möglich und haben sich insbesondere bei großen Wandstärken der Auskleidungsschläuche als vorteilhaft erwiesen. Ein Verfahren für eine derartige Kombinationshärtung ist beispielsweise in der EP-A 1262708 beschrieben.
Nach dem Tränken kann das Harz zweckmäßigerweise eingedickt werden, wie es beispielsweise in der WO-A 2006/061129 beschrieben wird. Dadurch erhöht sich die Viskosität des Harzes und damit wird die Handhabbarkeit der verwandten Faserbänder verbessert.
Die Breite der Faserbänder zur Herstellung der Faserschläuche unterliegt an sich keinen besonderen Beschränkungen; für eine Vielzahl von Anwendungen haben sich Faserbänder mit einer Breite von 20 bis 150, vorzugsweise von 30 bis 100 und insbesondere von 40 bis 80 cm als geeignet erwiesen.
Die Dicke der Faserbänder für die Faserschläuche in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen unterliegt ebenfalls keiner besonderen Beschränkung und wird durch die Dicke des Auskleidungsschlauchs für die gewünschte Anwendung bestimmt. Dicken der Faserbänder im Bereich von 0,01 bis 1, insbesondere 0,05 bis 0,5 mm haben sich in der Praxis bewährt.
Der fertige Auskleidungsschlauch, der im allgemeinen 1 bis 1000 m, insbesondere 30 bis 300 m lang sein kann, wird bei der eigentlichen Leitungssanierung in das zu sanierende Leitungssystem eingeführt und dort z.B. mit Druckwasser oder vorzugsweise mit Luft aufgeblasen, so dass er sich eng an die Innenwand des zu sanierenden Leitungssystems anschmiegt. Schließlich wird das Harz vorzugsweise mittels elektromagnetischer Strahlung, wie es z.B. in EP-A 122 246 und DE-A 198 17 413 beschrieben ist, gehärtet.
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche können z.B. nach den in der WO 95/04646 beschriebenen Verfahren und mit Hilfe der dort beschriebenen Vorrichtungen hergestellt werden, auf die hier wegen weiterer Einzelheiten verwiesen werden soll.
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eigenen sich zur Sanierung fluidführender Systeme jeglicher Art und ermöglichen eine schnelle Sanierung unter Minimierung der Ausfallzeiten der Leitungssysteme, während diese außer Betrieb genommen werden müssen. Im Vergleich zum Austausch beschädigter Teile werden so Stillstandszeiten verringert. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung solcher Systeme eingesetzt werden, die für eine klassische Reparatur oder Sanierung unter Austausch von Teilen nur schwer zugänglich sind, weil diese beispielsweise Bestandteile einer Gesamtvorrichtung sind oder weil diese unzugänglich sind, z.B. weil sie im Erdreich verlegt sind. Als Beispiele seien hier Leitungssysteme zum Transport von Wasser oder Abwässern (Kanalsysteme und dergleichen) genannt, die in Städten und Kommunen im Erdreich und häufig unter Straßen oder anderen Verkehrswegen verlegt sind. Bei der Sanierung durch Austausch müssen diese Systeme durch entsprechende Erdarbeiten erst freigelegt werden und die Verkehrswege sind über längere Zeiträume dem Verkehr nicht zugänglich, was insbesondere bei höherem Verkehrsaufkommen zu erheblichen Beeinträchtigungen führt. Im Vergleich dazu kann die Sanierung solcher Systeme mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen ohne Erdarbeiten in wenigen Stunden oder Tagen ohne umfangreiche Erdarbeiten durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mit dem thermisch isolierenden Element einsetzbar in fluidführenden Systemen in denen Kabel oder andere Leitungen verlegt sind. Das thermisch isolierende Element verhindert, dass diese Kabel bei der Aushärtung zu hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die die Kabel oder Leitungen schädigen könnten.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von fluidführenden Leitungssystemen mit darin vorhandenen Kabeln oder Leitungen,, insbesondere von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen (Kanälen) oder industriellen Rohrleitungssystemen, ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 23623 A [0091]
EP 1262708 A [0091, 0137]
WO 2006/061129 A [0092, 0138]
WO 9504646 [0099, 0142]
EP 1180225 [0129]
EP 23634 A [0137]
EP 122246 A [0141]
DE 19817413 A [0141]

Claims

Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Leitungssysteme mit mindestens einer aushärtbaren Lage aus mindestens einem mit Harz getränkten Faserband und einem auf der dem strömenden Medium abgewandten Seite in mindestens einem Segment angeordneten thermisch isolierenden Element.
Auskleidungsschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Element die äußerste Hülle des Auskleidungsschlauchs darstellt.
Auskleidungsschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Element in einem außenliegenden Teilbereich des Auskleidungsschlauchs angeordnet ist.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Innenfolienschlauch vorhanden ist.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Außenfolienschlauch vorhanden ist.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Element nicht vollflächig gestaltet ist.
Auskleidungsschlauch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Element in Form eines Netzes, vorzugsweise aus Glasfasern, gestaltet ist.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch isolierende Element eine Metallfolie oder eine Metallbeschichtung auf einer Kunststoffoberfläche auf der dem harzgetränkten Faserband zugewandten Seite aufweist.
Verwendung der Auskleidungsschläuche nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Sanierung fluidführender Leitungssysteme mit darin eingebauten Kabeln oder Leitungen.
Verwendung nach Anspruch 9 wobei das fluidführende Leitungssystem ein Abwassersystem ist.
Auskleidungsrohr, erhältlich durch Aushärtung eines Auskleidungsschlauchs nach einem der Ansprüche 1 bis 8.