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Auskleidung für Wasserleitungen aus Beton Verschmutzung von Meerwasserleitungen
durch Anhäufung von Seeorganismen ist zu verhindern, so daß eine periodische Säuberung
nicht mehr erforderlich wird, indem die Leitungen aus bisenbeton hergestellt werden,
mit deren Innenflächen eine nachgiebige Auskleidung, versehen mit T-Rippen, die
in den Bein gegossen sind, verbunden wird, und eine Innenfläche eines Elastomers
in Berührung mit dem Meerwasser kommt, das ein sehr langsam diffusionsfähiges, Meeres-Organismen
abweisendes Mittel enthält.
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Grundgedanke der Erfindung: Verschiedene Arten industrieller Anlagen,
wie Kraftwerke, die Meerauger zum Kühlen verwenden, und Chemiewerke, die Meerwasser
als Quelle für einige Stoffe benutzen, die natürlich im Meerwasser vorkommen, fördern
das Wasser aus der o#nen See zu dem Festland, auf dem das Wasser benötigt wird,
in großen Leitungen, die sehr häufig aus Portlandzement hergestellt sind. Solche
Leitungen neigen dazu, schnell durch eine Vielzahl lebender Organismen zu verschmutzen,
die sowohl tierische als auch pflanzliche Organismen in einer beträchtlichen Vielfalt
von Arten umfassen, deren Wuchsgewohnheit darin besteht, sich auf einer festen Oberfläche
anzusiedeln und sich von den Stoffen zu ernähren, welche in dem vorbeiströmenden
Wasser enthalten sind. Eine Verschmutzung durch solche Organismen
verringert
schnell das Fassungsvermögen der Leitungen und hat eine periodische Stillegung zwecks
eines mtllisamen Abkratzens des Bewuchses von den Oberflächen zur Folge. Das ist
ein sehr kostspieliger Vorgang, nicht nur wegen der aufzuwendenden Arbeit, sondern
in noch stärkerem Maße wegen der Beeinträchtigung der Fertigung, welche die Folge
davon ist.
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Es ist schon seit Jahren bekannt, daß Zementleitungen von Korrosion
durch Säuren geschützt werden können, welche das Material der Leitungen aushöhlen,
indem der Zement auf eine Korrosion verhindernde, schmiegsame Auskleidung mit Vorsprüngen
gegossen wird, die sich mit dem Zement verketten, etwa mit T-Rippen, welche in die
Oberfläche des Zements eingebettet werden, wie in dem abgelaufenen USA-Patent 2
816 323 erläutert ist. Diese Auskleidungen haben sich jedochnicht als brauchbar
erwiesen, um ein Ansiedeln und Wachsen lebendiger Organismen zu verhindern, Ebenso
ist bekannt, daß der Bewuchs und die Vermehrung von Muscheln, Algen und anderen
Lebewesen, die sich auf Außenflächen von Bootsrumpfes, Bojen, Pfählen und anderen,
dem Meerwasser ausgesetzten Bauteilen ansiedeln, durch die Verwendung eines Giftes,
wie metallischen Kupfers, oder von Farben, welche Kupferverbindungen oder andere
giftige Metalle enthalten, oder sehr vorteilhaft durch Platten aus biegsamem Kunststoff
oder Elastomer, die Gifte enthalten, verhindert werden kann. Die Materialien mit
der am längsten anhaltenden Wirkung scheinen Elastomere zu sein, welche Gifte enthalten,
die nur geringfügig in Wasser, aber etwas in dem Elastomer löslich sind, so daß
sie langsam in die Oberfläche diffundieren und deshalb ständig über Jahre in der
Oberfläche in geringer,aber wirksamer Menge wegen der sehr langsamen Löslichkeit
in Wasser vorhanden sind, wie in den USA-Patenten 3 417 181 und 3 426 473 erläutert
ist.
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Die Erfindung fußt auf der Feststellung, daß ein Oberflächenmaterial,
das die Organismen, welche sich an Leitungsauskleidungen anzusiedeln streben,abstößt,
ohne weiteres auf den Innenflächen von Betonleitungen und anderen Betongebilden
, wie Behältern, vorgesehen werden kann, indem das bekannte Auskleidungsmaterial
aus Kunststoff mit Sperrippen atif einer Fläche versehen wird, während auf die andere
Fläche eine Lage Elastomermaterial aufgebracht wird, das ein über lange Zeit wirkendes
Gift enthält, Die zusammengesetzte Auskleidung wird auf die Bauformen für die Leitung
mit den Sperrippen nach außen aufgebracht, und der Beton wird so gegossen, daß er
die Sperrippen umgreift und die Auskleidung fest an ihrem Platz hält, Vorteilhaft
bedeckt die Auskleidung die ganze Innenfläche der Leitung, wobei letzten Endes nichts
von dem Beton dem Meerwasser auf der Innenseite ausgesetzt wird, wenn die Bauformen
entfernt werden, Bei der Herstellung solcher Leitungen aus Beton mit Aiskleidung
empfiehlt es sich, die Kunststoffplatten mit Sperrippen * einer-Seite und von wesentlicher
Stärke andererseits mit einem geeigneten Giftanteil vorab zu montieren. Es können
aber die gleichen guten Erfolge erzielt werden, wenn zunächst die mit Kunststoff
verkleidete Leitung hergestellt und dann eine weitere Auskleidung aus einem Material
aufgebracht wird, das ein langsam freigesetztes Gift enthält, doch sind dann im
allgemeinen die Herstellungskosten höher.
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Die Stütz- oder Tragschicht wird vorteilhaft aus einem geeigneten,
schmiegsamen, inerten Mater#l, wie plastisch gemachtem Polyvinylchlorid, hergestellt,
das stranggepreßt in Streifen mit Sperrippen von T-förmigem Querschnitt erzeugt
wird. Dieser schmiegsamen, plastischen Auskleidung wird dan Material angeklebt,
das einen geeigneten giftigen Zusatz enthält, Die zusanimengesetzte Platte wird
um die innere Betonform gelegt, wobei das das Gift enthaltende Material
an
der Form liegt und das Betonmaterial für die Leitung so gegossen wird, daß es die
Sperrippen umhüllt und einbettet und damit die Auskleidung unbeweglich an allen
oder den meisten Stellen der Oberfläche der Leitung beim Herstellen hälto In der
beigefügten Zeichnung ist Fig. 1 in kleinem Maßstab ein Querschnitt durch eine Betonleitung
mit großem Durchmesser, die mit einer Auskleidung nach der Erfindung versehen ist,
Figo 2 ein teilweiser Schnitt in größerem Maßstab durch eine Ausführungsform der
Erfindung und Figo 3 ein ähnlicher, teilweiser Schnitt durch eine andere Ausführungsformo
Das Auskleidungsniaterial nach der Erfindung wird vorzugsweise aus wenigstens zwei
verschiedenen Arten von Verbindungen hergestellt, weil diese etwas verschiedene
Funktionen zu übernehmen haben, die sehr vorteilhaft von unterschiedlichen Mischungen
ausgeführt werden, Die Basis, die mechanisch mit dem Betonkörper verbunden wird,
soll ein etwas dehnbares, aber chemisch nicht reagierendes Material sein, so daß
es, längere Zeit einem sehr alkalischen Beton oder der Atmosphäre oder frischem
Wasser oder Meerwasser ausgesetzt, keinen Schaden nimmt. Obgleich vulkanisierter
oder nicht vulkanisierter, natürlicher Kautschuk oder künstlicher Kautschuk verwendet
werden kann, ist es doch vorteilhaft, einen schmiegsamen Thermoplast, wie Polyäthylen
oder besser weichgemachtes Polyvinylchlorid zu benützen, das besonders preiswert,
kräftig und sehr widerstandsfähig gegen Anderungen ist, besonders wenn es mit etwa
dem halben Gewicht an Weichmacher von hohem Molekulargewicht plastisch gemacht wird
und deshalb äußerst wenig flüchtig ist, so daß das Ausgangsmaterigl in seinen physikalischen
Eigenschaften über viele Jahre nicht merklich geändert wird.
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Das wesentliche andere Material ist jenes, welches die freiliegen
de Fläche der Auskleidung bildet. Es muß ein Gift oder einen tosischen Körper enthalten
und auch für Jahre behalten, der eine Bewachs und ein Wachstum lebender Organismen
verhindert0 Während es denkbar ist, daß fast jedes wetterbeständige, schmiegsame
oder elastische Material zu verwenden ist, wird zur Zeit die Verwendung eines vulkanisierbaren
Elastomers und besonders eines solchen vorgezogen, das im wesentlichen der Natur
nach ein Kohlenwasserstoff ist oder allenfalls Substituenten in der Molekularstruktur
enthält, die unter gewöhnlichen Bedingungen ganz reaktionslos sind, wie Chlor oder
Nitrile sind, Demzufolge sind Stoffe, wie Neopren (ein Chlorbutadienpolymer), Butylkautschuk
(ein Copolymer von Isobutylen mit etwas Isopren) und EPDM-Eautschuke (copolymere
von Äthylen und Propylen mit etwa Dien) bevorzugte Materialien, obwohl viele andere
Elastornere, wie natürlicher Kautschuk, Nitrilkautschuke, Butadienstgrenlrautschuke,
Polyätherkautschuke usw., oder auch weichgemachte Thermoplaste, wie Polyvinylchlorid
oder Polyvinylbutyral oder von Natur aus elastische Polymere, wie biegsame Polyäther,
Polyester, Polysilane usw,Verwendung finden können. Die besonderen, gewählten Materialien
müssen äußerst wetterfest sein. Wenn ein vulkanisierbarer Kautschuk ~gewählt wird,
muß er vorzugsweise zu einem festen und wenigstens etwas elastischen Zustand vulkanisiert
sein0 Die Wahl von Vulkanisiermitteln ist im allgemeinen unwichtig, soweit sie nicht
das benutzte Gift zersetzen oder mit ihm reagieren0 Das andere wichtige Material
ist das eigentliche Gift oder der eigentliche Giftstoff, der entweder das Wachsen
lebender Organismen auf der ausgesetzten Fläche abweiat oder verhindert. Für eine
Wirkung ueber lange Zeit muß das ein Stoff sein, der in mäßig hohem ~Anteil auf
der oberen Fläche zerstreut werden kann und sich in dem Elastomer zu einem gewissen,
aber merklichen Grade auflöst0
Selbstverständlich ist Gift oder
Siftstoff in der Oberflächenschicht so lange vorhanden, wie eines der Gifte zurückbleibt,
weil das gewählte Material in der Lage ist, durch das Elastomer mit einer Geschwindigkeit
zu diffundieren, die von einer Löslichkeit und seinem Molekulargewicht abhängt,
Für eine Wirksamkeit über längere Zeit muß das Material deshalb etwas in dem Oberflächenstoff
des Elastomers löslich sein und ein genügend hohes Molekulargewicht haben, um durch
die Masse zu diffundieren, und zwar langsam, und wird im Meerwasser von der Oberfläche
her mit einer vorherbestimmten, aber äußerst geringen Geschwindigkeit gelöst, so
daß in der ausgesetzten Fläche ständig etwas Gift vorhanden ist, das unerwünschte
Organismen abweist, aber in so geringem Maße, daß es Jahre dauert, bis das Gift
erschöpft ist und seine Wirkung verliert.
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Das Gift kann irgendein Stoff sein, der genügend abweisend wirkt und
gleichzeitig eine genügend geringe Löslichkeit in Wasser hat, um über Jahre beibehalten
zu werden. Für diesen Zweck werden Organotinmischungen vorgezogen, wie sie im USA#Patent
3 426 473 genannt sind: sie sind sehr wirksam, in astmer nur sehr wenig löslich
und frei von Risiken für Warmblüter einschließlich des Menschen und für Speisefische
bei der Lonzentration, in der sie im Wasser vorhanden sind. Besonders bevorzugt
wird Tributulzinn-oxid.
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Die Leitungsverkleidung nach dieser Erfindung kann aus einem eint
zigen Stoff hergestellt werden, der sowohl als Grundlage für ein Eindringen in den
Beton und als Behälter für das Gift dienen kann, da aber das Gift etwas teuer ist,
wird es vorteilhaft nur dort vorgesehen, wo es am wirksamsten ist, und ein anderer
Stoff für die Basis verwendet0 Aus demselben Grunde wird es vorgezogen, einen Trennfilm
zwischen den beiden Materialien zu verwenden, um einen Verlust an Gift durch Diffusion
von der ausgesetzten Fläche in die Basis geringzuhalten0 Es ist ebenso vorteilhaft,
wenn auch
nicht immer erforderlich, einen Klebstoff zu verwenden,
um das Material der Elastomerfläche, das das Gift enthält, mit dem Grundmaterial
zu verbinden, In der Zeichnung zeigt Fig, 1 einen Schnitt durch eine Betonleitung
von zylindrischer Form und deshalb mit einem runden Qurrschnitt.
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Eine solche Leitung besteht aus einer Betonhülle 10, üblicherweise,
aber nicht notwendigerweise mit (nicht gezeigten) länglichen und umfänglichen Verstärkungsstäben
und einer Auskleidung0 Gemäß der Erfindung besteht die Auskleidung aus wenigstens
zwei Lagen, die Sigo 2 veranschaulicht, Die untere Lage 11 in unmittelbarer Berührung
mit der Betonhülle 10 ist vorteilhaft aus Polyvinylchlorid gemacht, das mit etwa
der Hälfte seines Gewichts mit nicht flüchtigen Weichmachern, wie einem der üblichen
weichen, harzhaltigen Polyesterweichmachern, weich gemacht ist. Ein oder mehrere
flüssige #eichmacher,wie Didecylphtalat, können auch verwendet Rerden, und zwar
mit der üblichen geringen Menge eines Stabilisators, Gewünschtenfalls können zur
Kostenverringerung auch mineralische Füllstoffe vorhanden sein0 Die untere Lage
11 der Auskleidung wird durch Strangpressen des Vinylbestandteils in einer dünnen
Lage hergestellt, die zweckmäßig etwa 2 mm stark ist und T-förmige Rippen 12 hat,
welche etwa 1 cm von einer Fläche vorstehen, wobei der Kopf des T etwa 1 cm breit
ist, Der Abstand der Rippen kann 5 bis 8 cm betragen, Solch eine Platte kann in
jeder gewünschten Breite bequem in einer Strangpresse verarbeitet und Kante an Kante
in der Hitze verbunden werden, um Hüllen von jeder gewünschten Breite zum Umhüllen
einer Form für eine Betonleitung herzustellen0 Die innere Lage 15 der Verkleidung,
welche dem Hohlraum der Leitung gegenüberliegt, ist aus einem Material hergestellt,
das vorteilhaft ein Elastomer oder wenigstens leicht biegsam ist und muß eine
Konsistenz
im Bereich von sehr fest bis noch schmiegsam bis weich und gummiartig haben, Bevorzugt
wird ein immerhin elastisches Material mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen das
Wetter und besonders gegen Feuchtigkeit. Demgemäß sind synthetische Elastomere,
die im wesentlichen frei von Proteinen und Fettsäuren sind, durchaus geeignet. Besonders
bevorzugt werden die Kautschukpolymere von Chlorbutadien, allgemein als Neoprene
bekannt, da richtig zusammengesetztes und zubereitetes Neopren leicht vulkanisiert
wird und stark, nachgiebig und wetter- und ölbeständig ist und mit verhältnismäßig
hohen Anteilen geeignete Giftstoffe gemischt werden kann, so daß sie an der Oberfläche
in wirksamer Menge äußerst langsam freigesetzt werden, Daher kann eine wasserbeständige
Art von Neopren, wie Neopren WRX, mit den üblichen Vulkanisiermitteln für Neopren
und vornehmlich mit einem Zusatz von verstärkendem Pigment, wie Ruß (für eine schwarze
Oberfläche) oder hydriertem Siliciumdioxyd (für eine weiße Oberfläche) gemischt
werden, Für je 100 Gewichtsteile von Neoprenpolymer werden wenigstens etwa 5 Teile
und vorteilhaft 10 bis 20 Teile Tributyltinnoxyd als lange wirkender Gift stoff
zugegeben, Eine derartige Mischung wird damen Platten von 2 mm bis sogar 12 oder
15 mm Stärke , je nach der gewünschten Dauer des Schutzes vulkanisiert, Die Mindeststärke
von 2 mm schützt gegen einen Bewuchs durch die meisten Organismen , besonders Schnecken
und Mollusken, auf 5 bis 10 Jahre. Die Dauer des Schutzes, die durch eine größere
Stärke erzielt wird, kann nur geschätzt werden, müte aber 30 Jahre bei einer Stärke
von 12 mm b-etragenO Die Vereinigung der Neoprenoberfläche mit der Vinylunterlage,
welche mit dem Beton verzahnt wird, kann auf sehr einfache Weise erhalten werden,
indem jede Fläche mit einer Reoprenlösung, unter dem Namen ~Kontaktzement" bekannt,
bestrichen und die Flächen fest aufeinander
gedrückt werden, wenn
die bestrichenen Flächen klebrig sind6 Für einen Schutz über längere Zeit ist es
wünschenswert, die den Giftstoff enthaltende Lage mit dem Unterlagenmaterial, das
mit dem Beton verhakt ist, durch eine Bindung von höchstmöglicher Stärke und Pauerhaftigkeit
zu verfestigen, Es ist ebenso wünschenswert, das Zurückhalten des Giftstoffs für
eine möglichst lange Zeit zu sichern, indem ein Verlust durch Diffusion oder auf
andere Weise in Richtung von der freien Fläche fort vermieden wird, Um diese Ziele
zu erreichen empfiehlt es sich, zwischen die beiden Materialien einen chemisch abgeb#ndenen
Zement, der klebt, und ebenso eine Zwischenlage zu bringen, welche einer Diffusion
widersteht, Ein geeignetes Sperrmittel, um den Verlust des Tributylzinnoxids oder
sonstigen Giftstoffs durch Diffusion zu verzögern, ist chlorierter Kautschuk, vorzugsweise
eine Sorte, welche wenigstens 66 % Chlor enthält, wie sie unter der Handelsbezeichnung
Parlon 125 erhältlich ist, Ein gleichmäßiger Überzug einer Lösung solch chlorierten
Kautb schuß wird auf die glatte Fläche der Vinylunterlage gebracht, um einen fest
haftenden Trennfilm 13 zu bilden, wie in figo 3 gezeigt ist0 Bin bei Raumtemperatur
abbindender, wasserfester Epoxy-Klebstoff 14 kann dann dazu verwendet werden, die
innere, den Giftstoff enthaltende Schicht 15 mit dem Trennfilm 13 an der äußeren
Verkleidungsschicht 11 aus Vinyl zu verbinden0 Oder aber es kann eine Mischung aus
Polymeren verwendet werden, um eine stark klebende Trennschicht zu bilden. Beispielsweise
können etwa gleiche Mengen Neopren und chlorierter Kautschuk, zusammen mit einer
etwas geringeren Menge von 50 : 50 Butadien-Styren-Copolymer, zweckmäßig ein Drittel
der Menge der anderen beiden Ingredientien,
verwendet werden, um
sowohl als eine Unterlage mit Rippen als auch als Diffusionssperre zu dienen, wenn
ein anderes Material für den andern Zweck gewählt wird0 Das gemischte Material miteiner
Gift enthaltenden Vorderseite und einer gerippten Rückseite für ein Eindrigen in
den Beton wird in Abmessungen hergestellt, die für ein Auskleiden der Betonleiüin-g
geeignet sind, die zu fertigen ist, Ist die Betonleitung in zylindrischen Abschnitten
zu fertigen, die nachfolgend zusammengesetzt werden, wird die innere zylindrische
Betonform mit der gemischten Lage umhüllt, die dann an Ort und Stelle durch Verstärkungsdrähte
gehalten werden kann, welche die Lage an der Innenform umgeben. Zusätzliche Verstärkungsdrähte
oder -stäbe können gleich neben die flache Auskleidung gesetzt werden, ehe die äußere
Form um sie herum gebildet wird, Die Betonmischung wird in die Form um die Auskleidung
herum gegossen. Wenn der Beton richtig verteilt ist, füllt er die Zwischenräume
zwischen den Stippen 16 so qus, daß die Außenschicht 15 der Auskleidung fest innerhalb
der Betonhülle an der Stelle gehalten wird. Wenn der Beton abgebunden hat und die
Formen entfernt sind, kann der Leitungsabschnitt mit dem nächsten, vorhergehenden
verbunden werden, Wenn die Fornl eine solche ist, daß die Auskleidungnicht an ihrer
Stelle an den inneren Formen durch Umhüllen mit Drähten gehalten werden kann, kann
sie an Holzformen mit Installationsnägeln gehalten werden, welche dann durch die
Elastomerauskleidung gezogen werden können, wenn die normen entfernt werden, wobei
die Nagellöcher im #esentlichen durch die Eladtizität des Materials geschlossen
werden, Was auch immer die Form oder das Herstellungsverfahren für die Leitung ist,
sie wird gemacht, indem die Auskleidung an die Innenform gesetzt und Beton um sie
herum gegossen wird, um sie mit den vorstehenden
Rippen zu verankern,
urn eine einheitlich ausgekleidete Leitung oder einen Leitungsabschnitt zu bilden,
Eine derartige Leitung kann an Ort und Stelle als eine einheitliche, durchgehende
Konstruktion gegossen oder aus vorgearbeiteten Teilen hergestellt werden, wobei
die Auskleidungen jedes Abschnittes fest an die Auskleidungen der benac1barteii-
Absckli-tte angefügt werden, so daß im wesentlichen kein Teil der Oberfläche dem
Wasser ausgesetzt wird, abgesehen von dem, der aus Giftstoff enthaltendem Naterial
hergestellt wird0
L e e r s e i t e