DE102005006983A1

DE102005006983A1 - Dichtanordnung

Info

Publication number: DE102005006983A1
Application number: DE102005006983A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dipl.-Ing. Höft (FH)
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Carlisle Construction Materials GmbH
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2005-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung (1) von Rohren oder Schachtbauwerken, bestehend wenigstens aus: DOLLAR A - zwei aneinander stoßenden Bauteilen in Form einer Muffe (2) und eines Spitzendes (3) unter Bildung eines Ringspaltes (4), wobei Muffe und Spitzende einen Außenbereich (5) und Innenbereich (6) umfassen, sowie DOLLAR A - einer Dichtung (7) aus polymerem Werkstoff, die den Ringspalt (4) abdichtend überbrückt. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Dichtanordnung (1) zeichnet sich dadurch aus, dass DOLLAR A - die Dichtung (7) ein Co-Extrudat ist, umfassend einen ersten Dichtteil (A), der dem Außenbereich (5) zugewandt ist, und einen zweiten Dichtteil (B), der dem Innenbereich zugewandt ist, wobei beide Dichtteile (A, B) auf der Basis verschiedenartiger Polymerwerkstoffe, die sich durch unterschiedliche mechanische und/oder chemische und/oder biologische Eigenschaften auszeichnen, einen Haftverbund bilden. DOLLAR A Es werden vorteilhafte Werkstoffkombinationen vorgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung von Rohren oder Schachtbauwerken, bestehend wenigstens aus:

– zwei aneinander stoßenden Bauteilen in Form einer Muffe und eines Spitzendes unter Bildung eines Ringspaltes, wobei Muffe und Spitzende einen Außenbereich und Innenbereich umfassen; sowie
– einer Dichtung aus polymerem Werkstoff, die den Ringspalt abdichtend überbrückt, wobei nach einer ersten Variante I die Dichtung ohne Verankerungsfuß auf das Spitzende aufgezogen ist oder nach einer zweiten Variante II die Dichtung wenigstens einen Verankerungsfuß aufweist, wobei die Verankerung insbesondere innerhalb der Muffe erfolgt.

Eine gattungsgemäße Dichtanordnung ist bei Rohren oder Schachtbauwerken weit verbreitet, wobei insbesondere auf folgende Druckschriften verwiesen wird: DE 34 06 505 C2 , DE 35 07 909 C2 , DE 101 13 752 A1 , EP 0 449 082 B1 und EP 0 859 183 B1 . Die Muffe und das Spitzende bestehen zumeist aus erhärtetem Material (z.B. Beton, Stahlbeton, Kunstharz), wobei Beton von besonderer Bedeutung ist. Üblicherweise werden Dichtungen in Form von Dichtringen eingesetzt, die auf der Basis eines einzigen Elastomerwerkstoffes, beispielsweise NBR, hergestellt sind. Auch Verschnitte mehrerer Elastomere kommen zur Anwendung, um bestimmte Stoffeigenschaften des Elastomerwerkstoffes zu erreichen. Diese Stoffeigenschaften sind dabei auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt. So verwendet man beispielsweise Dichtungen auf der Basis NBR, wenn es zum Kontakt mit Mineralölprodukten kommen kann. Ferner ist bekannt, Dichtungen nach der Variante II im Rahmen einer Hart-Weich-Kombination herzustellen, wobei diesbezüglich insbesondere auf folgende Druckschriften verwiesen wird: DE 42 35 268 A1 , EP 0 686 245 B1 , WO 02/40909 A1 und US 5 566 955 .

Im Rahmen einer Weiterentwicklung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unabhängig von den beiden Varianten I und II eine Dichtanordnung bereitzustellen, die je nach dem Anforderungsprofil für eine Vielzahl von Anwendungsfällen möglich ist, und zwar im Rahmen einer einheitlichen Herstellungsweise.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Dichtung ein Co-Extrudat ist, umfassend einen ersten Dichtteil, der dem Außenbereich zugewandt ist, und einen zweiten Dichtteil, der dem Innenbereich zugewandt ist, wobei beide Dichtteile auf der Basis verschiedenartiger Polymerwerkstoffe, die sich durch unterschiedliche mechanische und/oder chemische und/oder biologische Eigenschaften auszeichnen, einen Haftverbund bilden.

Da die Dichtung mit den beiden Dichtteilen herstellungsbedingt ein Co-Extrudat ist, liegt der erfindungsgemäßen Dichtanordnung ein gemeinsames Grundkonzept zugrunde. Durch die Technologie der Co-Extrusion werden nun die unterschiedlichen Polymerwerkstoffe in einem Extrusionskopf unter Temperatur und Druck verbunden. Nach der Vulkanisation besteht dann ein ausreichender Haftverbund der beiden Dichtteile.

Mit der erfindungsgemäßen Dichtanordnung ist es nun möglich, die Vorteile der einzelnen Polymerwerkstoffe in verbesserter Weise in einer Dichtung zu kombinieren. Bei einer Rohrführung gibt es einen Dichtteil, der dem Innenbereich bzw. Rohrinneren zugewandt ist und somit nur Kontakt mit dem im Rohr vorhandenen Medium haben kann. Der andere Dichtteil zeigt zum Außenbereich bzw. Rohräußeren und hat somit Kontakt mit dem außerhalb der Rohrleitung vorkommenden Medium. Bei der neuen Dichtanordnung wird nun der Kontaktbereich außen als auch innen mit demjenigen Polymerwerkstoff abgedichtet, welcher die dafür günstigsten Stoffeigenschaften besitzt.

Hinsichtlich des ersten Dichtteiles A und des zweiten Dichtteiles B gibt es insbesondere folgende Gruppen an Werkstoffkonstellationen, die in der Tabelle 1 festgehalten sind. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Gruppen 1, 3 und 4.

Tabelle 1

Hinsichtlich der Gruppen 1 sowie 3 bis 6 kommen vorzugsweise Elastomerwerkstoffe auf der Basis von Naturkautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Chloropren (CR), Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), eines Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisates (EPDM) oder deren Verschnitte (z.B. SBR/NR, SBR/BR) zur Anwendung. Hier handelt es sich dabei um eine vulkanisierte Kautschukmischung, wobei die oben genannten Kautschuk- bzw. Verschnittkomponenten jeweils zumeist in einem Anteil von 30 bis 70 Gew.-% vorkommen. Die Kautschukmischung weist einen Vernetzer oder Vernetzersystem auf. Das Vernetzersystem umfasst dabei einen Vernetzer und/oder Vulkanisationsaktivator sowie einen Beschleuniger. Weitere übliche Mischungsingredienzien, und zwar einzeln oder insbesondere kombinativ, sind Füllstoffe, Verarbeitungshilfsmittel, Weichmacher, Alterungsschutzmittel und Stabilisatoren. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.

Innerhalb der Gruppe 1 sind die in der Tabelle 2 festgehaltenen Werkstoffkombinationen von besonderer Bedeutung.

Tabelle 2

Neben guten elastischen Eigenschaften all dieser Werkstofftypen (SBR, EPDM, NBR) zeichnen sich diese auch durch individuelle Kriterien aus, nämlich Abriebfestigkeit (SBR), Witterungsbeständigkeit (EPDM) sowie Quellbeständigkeit gegen Öle, Fette und Treibstoffe (NBR). Je nach Anwendungsfall bzw. Richtlinien für die beiden Dichteile A und B kann im Rahmen des Co-Extrudates die entsprechende Werkstoffkombination gewählt werden, und zwar im Sinne der im Innen- und Außenbereich der Dichtanordnung vorhandenen Mediensituation.

Was die Gruppen 2, 3, 4, 7 und 8 betrifft, so gelangen vorzugsweise thermoplastische Elastomere (TPE) auf Styrolbasis (TPE-S), unvernetzte oder teilvernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-O) oder vollvernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-V) zur Anwendung. Soweit eine Vernetzung vorliegt, ist der wesentliche Bestandteil der Mischungsingredienzien der Vernetzer bzw. das Vernetzersystem. Die übrigen Mischungsingredienzien können alle Rohstoffkomponenten umfassen, die das Eigenschaftsbild des TPE-Werkstoffes positiv beeinflussen. Dies sind zum Beispiel Füllstoffe, Alterungsschutzmittel, UV-Stabilisatoren, Fließhilfsmittel und Prozesshilfsmittel. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der TPE-Technologie verwiesen.

Von besonderer Bedeutung ist ein TPE-Werkstoff, der aus einem Verschnitt aus einem thermoplastischen Kunststoff (Thermoplast) und einem mindestens teilvernetzten Kautschuk, insbesondere auf Basis EPDM, besteht. Der bevorzugt eingesetzte Kunststoff ist ein Polypropylen auf der Basis eines Homopolymeren, Copolymeren oder Blockcopolymeren. Der Kautschuk weist einen Vernetzungsgrad von insbesondere > 90 % auf, wobei zum Verstrecken des Kautschuks ein Weichmacher eingesetzt wird. Ansonsten gelten auch hier die oben genannten TPE-Mischungsingredienzien. Hinsichtlich Details (z.B. Mengenanteile innerhalb der TPE-Mischung) dieses bevorzugten TPE-Werkstoffes wird auf die Druckschrift DE 103 36 424 A1 verwiesen.

Im Rahmen einer neueren Entwicklung wird den TPE-Werkstoffen zusätzlich ein Oberflächenmodifikator beigemischt, der gleichmäßig an die Oberfläche migriert, und zwar unter Bildung einer durchgehenden, wachsartigen, festen Schicht ( DE 103 36 424 A1 ). Diese Schicht ist glatt und ermöglicht aufgrund des niedrigen Reibungskoeffizienten eine einfache Montage von Dichtungen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die Werkstoffkombinationen gemäß Gruppen 3 und 4 von Bedeutung.

Der Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffes, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), ist dann von Interesse, wenn bei dem Dichtkonzept die elastischen wie auch plastischen Eigenschaften der Dichtung verstärkt zum Tragen kommen sollen. Hier sind die Werkstoffkombinationen gemäß Gruppen 5 bis 8 von Bedeutung.

Darüber hinaus ist es bekannt, den Polymerwerkstoffen, insbesondere den Elastomerwerkstoffen, einen aktiven Inhibitor beizumischen, der die Vermehrung von Mikroorganismen verhindert. Dieser mikrobenbeständige Werkstoff mit biologischen Eigenschaften ist insbesondere im Abwasserbereich von Bedeutung. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Druckschrift DE 102 58 551 A1 verwiesen, die sich mit einer mikrobenbeständigen Klärbeckenmembran befasst.

Weiterhin sind auch unterschiedliche Härten der einzelnen Dichtteile A und B möglich, um die gewünschten Stoffeigenschaften zu erzielen. Die Härten können dabei zwischen 30° und 80° Shore variieren. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die beiden Dichtteile die gleiche Härte besitzen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Dichtanordnung mit aufgezogener Spitzenddichtung;

2 eine Spitzenddichtung gemäß 1;

3 eine weitere Spitzenddichtung;

4 eine prüfbare Spitzenddoppeldichtung;

5 eine vorgeschmierte Spitzenddichtung mit geschlossenem Gleitmantel;

6 eine vorgeschmierte Spitzenddichtung mit offenem Gleitmantel;

7 eine Dichtanordnung mit einer in der Muffe verankerten Dichtung;

8 eine verankerte Dichtung gemäß 7;

9 eine verankerte Dichtung mit Lastenausgleich;

10 eine vorgeschmierte verankerte Dichtung mit geschlossenem Gleitmantel.

Nach den 1 bis 6 sind die Dichtungen 7, 8, 9, 11 und 13 mit den jeweils beiden Dichtteilen A und B ohne Verankerungsfuß auf das Spitzende 3 aufgezogen. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 5 und 6 sind durch die Verwendung eines geschlossenen Gleitmantels 11 (5) bzw. offenen Gleitmantels 14 (6) die jeweiligen Spitzenddichtungen 12 und 13 zusätzlich vorgeschmiert.

Nach den 7 bis 10 weisen die Dichtungen 16, 18 und 20 mit den beiden Dichtteilen A und B wenigstens einen Verankerungsfuß 17, insbesondere mehrere Verankerungsfüße, auf, wobei die Verankerung innerhalb der Muffe 2 erfolgt (verankerte Muffendichtung). Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 ist der Dichtteil B der Dichtung 18 zudem mit einem Lastenausgleich 19 versehen ( EP 0 853 209 B1 ). Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 ist die Dichtung 20 mittels eines geschlossenen Gleitmantels 21 vorgeschmiert.

Hinsichtlich vorgeschmierter Dichtungen wird insbesondere auf den Stand der Technik gemäß EP 0 011 919 B1 und EP 0 888 511 B1 verwiesen.

Weitere konstruktive Details werden in Verbindung mit der Bezugszeichenliste erläutert.

In Verbindung mit den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 10 soll im Folgenden ein Anwendungsfall erläutert werden, der die Vorteile der erfindungsgemäßen Dichtanordnung 1 bzw. 15 darlegt.
Der Außenbereich 5 eines Abwasserrohres steht im Kontakt mit einem ölgefährdeten bzw. bereits ölbelasteten Erdreich. Der Innenbereich 6 dieses Rohres wird von Abwasser umspült. Unter diesem Gesichtspunkt basiert der erste Dichtteil A auf dem ölbeständigen NBR und der zweite Dichtteil B auf EPDM, der mittels eines beigemischten Inhibitors mikrobenbeständig ist.
Beide Dichtteile A und B zeichnen sich durch gute elastische (mechanische) Eigenschaften aus, verbunden mit zusätzlich besonderen chemischen Eigenschaften bei Dichtteil A sowie biologischen Eigenschaften bei Dichtteil B.
Auch wenn für jeden Dichtteil A und B zumeist eine verschnittfreie Kautschukkomponente zum Einsatz gelangt, können gegebenenfalls auch für einen oder beide Dichtteil/e Verschnitte eingesetzt werden, wobei auf folgende zwei Beispiele gemäß Tabelle 3 verwiesen wird.
Tabelle 3
Für den Dichtteil A ist dabei jeweils SBR die Hauptkautschukkomponente.
Die Mikrobenbeständigkeit des zweiten Dichtteiles B in der oben beschriebenen Art und Weise wäre auch hier vorteilhaft.

1: Dichtanordnung
2: Muffe
3: Spitzende
4: Ringspalt
5: Außenbereich
6: Innenbereich
7: aufgezogene Spitzenddichtung
8: aufgezogene Spitzenddichtung
9: aufgezogene Spitzenddoppeldichtung
10: Prüfraum
11: vorgeschmierte Spitzenddichtung
12: geschlossener Gleitmantel
13: vorgeschmierte Spitzenddichtung
14: offener Gleitmantel
15: Dichtanordnung
16: verankerte Dichtung
17: Verankerungsfuß
18: verankerte Dichtung
19: Lastenausgleich
20: verankerte Dichtung
21: geschlossener Gleitmantel
A: erster Dichtteil
B: zweiter Dichtteil

Claims

Dichtanordnung (1, 15) von Rohren oder Schachtbauwerken, bestehend wenigstens aus: – zwei aneinander stoßenden Bauteilen in Form einer Muffe (2) und eines Spitzendes (3) unter Bildung eines Ringspaltes (4), wobei Muffe und Spitzende einen Außenbereich (5) und Innenbereich (6) umfassen; sowie – einer Dichtung (7, 8, 9, 11, 13, 16, 18, 20) aus polymerem Werkstoff, die den Ringspalt (4) abdichtend überbrückt, wobei nach einer ersten Variante I die Dichtung (7, 8, 9, 11, 13) ohne Verankerungsfuß auf das Spitzende (3) aufgezogen ist oder nach einer zweiten Variante II die Dichtung (16, 18, 20) wenigstens einen Verankerungsfuß (17) aufweist, wobei die Verankerung insbesondere innerhalb der Muffe (2) erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass – die Dichtung (7, 8, 9, 11, 13, 16, 18, 20) ein Co-Extrudat ist, umfassend einen ersten Dichtteil (A), der dem Außenbereich (5) zugewandt ist, und einen zweiten Dichtteil (B), der dem Innenbereich (6) zugewandt ist, wobei beide Dichtteile (A, B) auf der Basis verschiedenartiger Polymerwerkstoffe, die sich durch unterschiedliche mechanische und/oder chemische und/oder biologische Eigenschaften auszeichnen, einen Haftverbund bilden.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Dichtteile (A, B) aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Dichtteile (A, B) aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der erste Dichtteil (A) aus einem elastomeren Werkstoff und der zweite Dichtteil (B) aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) aus einem thermoplastischen Elastomer und der zweite Dichtteil (B) aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) aus einem elastomeren Werkstoff und der zweite Dichtteil (B) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) aus einem thermoplastischen Kunststoff und der zweite Dichtteil (B) aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) aus einem thermoplastischen Elastomer und der zweite Dichtteil (B) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) aus einem thermoplastischen Kunststoff und der zweite Dichtteil (B) aus einem thermoplastischen Elastomer bestehen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Elastomerwerkstoffe auf der Basis von Naturkautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Chloropren (CR), Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), eines Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisates (EPDM) oder deren Verschnitte zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) SBR und für den zweiten Dichtteil (B) EPDM als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) EPDM und für den zweiten Dichtteil (B) SBR als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) NBR und für den zweiten Dichtteil (B) EPDM als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) EPDM und für den zweiten Dichtteil (B) NBR als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) NBR und für den zweiten Dichtteil (B) SBR als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) SBR und für den zweiten Dichtteil (B) NBR als Elastomerwerkstoffbasis zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 3, 4, 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass thermoplastische Elastomere (TPE) auf Styrolbasis (TPE-S), unvernetzte oder teilvernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-O) oder vollvernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPE-V) zur Anwendung kommen.
Dichtanordnung nach Anspruch 3, 4, 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Elastomer (TPE) ein Verschnitt aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem mindestens teilvernetzten Kautschuk, insbesondere auf Basis eines Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisates (EPDM), ist.
Dichtanordnung nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) ist.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) und zweite Dichtteil (B) die gleiche Shore-Härte aufweisen.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtteil (A) und zweite Dichtteil (B) verschiedene Shore-Härten aufweisen.
Dichtanordnung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Dichtteil (A) und zweiten Dichtteil (B) der Shore-Härte-Bereich 30° bis 80° beträgt.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftverbund zwischen dem ersten Dichtteil (A) und zweiten Dichtteil (B) im Rahmen der Co-Extrusion unter Temperatur und Druck gebildet ist.