DE102011105592A1

DE102011105592A1 - Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Systeme

Info

Publication number: DE102011105592A1
Application number: DE102011105592A
Authority: DE
Inventors: Stefan Reichel
Original assignee: SML Verwaltungs GmbH
Current assignee: SML Verwaltungs GmbH
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-12-27
Also published as: EP2724064A2; WO2013000556A3; WO2013000556A2

Abstract

Auskleidungsschlauch zur Sanierung von fluidführenden Leitungssystemen mit a) mindestens einem verstärkten inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs, b) mindestens einem äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs und c) mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch zwischen mindestens einem inneren und mindestens einem äußeren Folienschlauch wobei mindestens ein innerer Folienschlauch, der mit mindestens einem Faserschlauch in Berührung steht, auf der dem Faserschlauch abgewandten inneren Oberfläche ein in Längsrichtung des Folienschlauchs orientiertes Folienband aufweist, dessen Elastizitätsmodul in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs höher ist als der Elastizitätsmodul der Folie, aus der der inneren Folienschlauchs gebildet wird in der gleichen Richtung unter identischen Bedingungen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Systeme mit mindesten einem inneren Folienschlauch, mindestens einem äußeren Folienschlauch sowie mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch zwischen mindestens einem inneren und mindestens einem äußeren Folienschlauch.
Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme sind an sich bekannt und in der Literatur beschrieben.
In der Praxis bewährt haben sich zu diesem Zweck sogenannte Liner auf der Basis thermoplastischer Kunststoffe mit Faserverstärkung. Dabei handelt es sich um flexible Auskleidungsschläuche, die in das zu sanierende Leitungssystem eingeführt, anschließend an der inneren Oberfläche des zu sanierenden Leitungssystems zur Anlage gebracht werden und schließlich durch Aushärtung des im Faserschlauch enthaltenen Harzes in die endgültige Form gebracht werden.
Die Herstellung derartiger Auskleidungsschläuche ist beispielsweise in der WO 95/04646 beschrieben. Nach dem dort beschriebenen Verfahren wird auf einen Wickeldorn, der aus mehreren parallelen, in ihrem Abstand zur Wickeldornachse veränderbaren Wickelfingern besteht, zunächst ein Folienband schraubenförmig gewickelt, wobei ein als Schutzfolie dienender Innenfolienschlauch gebildet wird. Auf den so erhaltenen Innenfolienschlauch wird mindestens ein harzgetränktes Faserband gewickelt und darauf wiederum ein zweites Folienband, welches einen Außenfolienschlauch bildet.
In einer alternativen in der WO 95/04646 beschriebenen Ausführungsform wird ein Innenfolienschlauch dadurch hergestellt, dass die beiden Längskanten einer länglichen Flachfolie zusammengefügt und die Ränder der zusammengefügten Flachfolie durch ein über die Stoßstelle gelegtes schmales Folienband miteinander verschweißt oder verklebt werden.
Problematisch bei dieser alternativen Ausführungsform ist, dass beim späteren Inanlagebringen des fertigen Auskleidungsschlauches an die innere Oberfläche des zu sanierenden Systems und der damit verbundenen Ausdehnung des innen Folienschlauches das schmale Folienband sich an der Stoßstelle ausdehnen kann, wodurch sich Lücken und Undichtigkeiten ergeben können. Im Extremfall kann es zu Ablösungen der Folie oder des Folienbandes im Schlauch kommen. Besonders problematisch ist dieser Effekt, wenn der Innenfolienschlauch verstärkt ist.
In der WO 00/73692 wird ein Auskleidungsschlauch beschrieben, bei dem ein durch Schlauchextrusion vorgefertigter Innenfolienschlauch zum Einsatz kommt. Die vorstehend beschriebene Problematik bei der Herstellung eines innen Folienschlauchs durch Zusammenlegen einer Flachfolie und anschließendem Verkleben ist bei dieser Ausführungsform nicht zu befürchten; jedoch muss der vorgefertigte Innenfolienschlauch in aufwändiger Weise auf den Wickeldorn aufgebracht werden und die Länge der Auskleidungsschläuche, die auf diese Weise hergestellt werden können, ist begrenzt.
Aus der EP-A 2 253 456 ist ein Auskleidungsschlauch bekannt, der einen Innenfolienschlauch, einen Außenfolienschlauch und dazwischen mindestens einen harzgetränkten Faserschlauch aufweist. Zur Herstellung des Innenfolienschlauches werden die Längskanten einer länglichen Flachfolie übereinandergelegt und miteinander verklebt oder verschweißt. Darauf werden erst ein Faservlies und dann harzgetränkte Faserbänder gewickelt. Das Faservlies ist nicht mit dem Innenfolienschlauch verbunden, so dass Letzterer nach erfolgter Aushärtung aus dem fertigen Rohr wieder herausgezogen werden muss. Würde man bei der beschriebenen Verfahrensweise vlieskaschierte Flachfolien verwenden und diese entlang ihrer Längskanten übereinander legen, um sie zu Verschweißen oder zu Verkleben, wären Undichtigkeiten zu erwarten, da die an der Oberseite der unteren Längskante vorhandene Vlieskaschierung nicht problemlos zu Verschweißen oder zu Verkleben ist.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme zur Verfügung zu stellen, die zum einen in beliebiger Länge einfach herstellbar sind und zum anderen auch bei Verwendung verstärkter Innenfolienschläuche nicht die Gefahr von Undichtigkeiten mit sich bringen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Auskleidungsschläuchen gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche und die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen.
Unter fluidführenden Systemen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sämtliche Systeme zu verstehen, in denen Fluide, das heißt Flüssigkeiten oder Gase transportiert werden können. Es gibt keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich Bauform, Durchmesser oder Material der zu sanierenden Systeme.
Die Materialwahl wird bestimmt durch die in den Systemen zu transportierenden fluiden Medien; deren Eigenschaften bestimmen letztlich auch die Standzeiten solcher Systeme und das Erfordernis einer Sanierung, die mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen vorgenommen werden kann.
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche weisen mindestens einen verstärkten inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auf. Als thermoplastische Kunststoffe eigen sich prinzipiell alle Polymeren, die zu Folien bzw. Folienschläuchen der für den jeweiligen Anwendungsfall benötigten Dicke bzw. Stärke verarbeitet werden können. Falls die Aushärtung photochemisch erfolgt ist zusätzlich zu beachten, dass die Produkte eine ausreichende Durchlässigkeit für die Wellenlänge oder den Wellenlängenbereich der zur Härtung verwendeten Strahlung aufweisen. Falls der Innenfolienschlauch nach der Aushärtung im zu sanierenden System verbleiben soll, ist auch auf die ausreichende Stabilität gegenüber den transportierten Fluiden wie auch gegenüber dem Harz der Faserschläuche zu achten. In der Mehrzahl der Fälle wird der Innenfolienschlauch jedoch nach Aushärtung wieder entfernt. Grundsätzlich eigen 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.
Besonders geeignete und bevorzugte thermoplastische Kunststoffe sind beispielsweise Polyolefine und oder Polyamide, wobei Folienschläuche auf der Basis von Verbundfolien aus Polyolefinen und Polyamiden sich in bestimmten Anwendungsfällen als vorteilhaft erwiesen haben, da sie gegenüber dem meist als Lösungsmittel für die verwendeten Harze zum Einsatz kommenden Styrol eine bessere Sperrwirkung aufweisen als reine Polyethylenfolien sind. Damit kann der Austritt dieses Lösungsmittels/Monomers auf der Innenseite des Auskleidungsschlauchs vor der Aushärtung besser verhindert werden.
Erfindungsgemäß weist der innere Folienschlauchs eine Verstärkung auf. Diese wird so gewählt, dass man einerseits ein für den jeweiligen Anwendungsfall optimiertes Eigenschaftsprofil erhält und andererseits eine möglichst einfache Herstellung der Auskleidungsschläuche gegeben ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der innere Folienschlauch eine Verstärkung auf Faserbasis, insbesondere auf der Basis von Faserbändern auf. 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 0,001 bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 5 mm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verstärkung auf Faserbasis um ein Glasfasergewebe oder ein Glasfasergelege.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der innere Folienschlauch eine Vlieskaschierung auf.
Entsprechende Produkte sind dem Fachmann an sich bekannt und in großer Vielfalt von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich.
Unter Geweben werden Babel 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.
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 zueinander ausgerichtet in eine chemische Trägersubstanz (die Matrix) eingebettet sind und im Regelfall durch Deckfolien von oben und unten und ggf. mittels eines Steppfadens oder eines Klebstoffes fixiert werden. Fasergelege weisen durch die parallele Ausrichtung der Fasern eine ausgeprägte Anisotropie der Festigkeiten Orientierungsrichtung und senkrecht dazu auf, 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.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen als Faserbänder im Sinne der Erfindung auch Filze verstanden werden. 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.
Vorzugsweise wird die Verstärkung mit der Folie, die die Grundlage für den inneren Folienschlauch bildet, physikalisch verbunden. Ein Beispiel hierfür ist die Aufkaschierung der Verstärkung auf die Folie, die zu einem partiellen Aufschmelzen der Folie führt. Entsprechende Verfahren zur Kaschierung sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier detaillierte Ausführungen erübrigen.
Erfindungsgemäß weist mindestens ein innerer Folienschlauch, der mit mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch in Berührung steht, an seiner inneren, dem harzgetränkten Faserschlauch abgewandten Oberfläche ein in Längsrichtung orientiertes Folienband auf. Dieses Folienband kann mit der Folie, die die Grundlage des inneren Folienschlauchs bildet mittels eines geeigneten Verbindungsverfahrens wie Kleben oder Schweißen verbunden werden. Da sich das Folienband auf der Oberfläche des verstärkten Folienschlauchs befindet, die keine Verstärkung aufweist, treten keine Probleme beim Verbinden, insbesondere beim Verkleben oder Verschweißen auf, wie sie beispielsweise bei der Verfahrensweise nach der EP A 2 253 456 auftreten können. Das in Längsrichtung orientierte Folienband weist einen Elastizitätsmodul in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs auf, der höher ist als der Elastizitätsmodul in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs selbst unter identischen Bedingungen.
Mindestens ein innerer Folienschlauch, der mit mindestens einem harzgetränkten Faserband in Berührung steht, kann dadurch erhalten werden, dass die beiden Längskanten einer Flachfolie mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung in Anlage zueinander gebracht werden, wobei der Abstand der beiden Längskanten vorzugsweise im Bereich von vorzugsweise 0 bis 2, insbesondere von 0,1 bis 1,5 mm liegen kann. Anschließend wird das Folienband in Längsrichtung entlang der so entstandenen Stoßkante aufgebracht und durch ein geeignetes Verbindungsverfahren mit der Flachfolie verbunden. Aufgrund der Tatsache, dass der Elastizitätsmodul des Folienbandes in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs höher ist als der Elastizitätsmodul der den inneren Folienschlauch bildenden Flachfolie in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs selbst unter identischen Bedingungen tritt bei dem Aufweiten des inneren Folienschlauchs, welches mit dem Inanlagebringen an das zu sanierende Leitungssystem in der Regel verbunden ist, keine Dehnung der Stoßfuge oder des Folienbands auf und die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten wird vermieden. Eine etwaig auftretende Dehnung wird auf die Bereiche der Flachfolie beschränkt, die nicht mit dem Folienband überdeckt sind, da das Folienband die überdeckten Bereiche durch seinen höheren Elastizitätsmodul vor Dehnung und damit Rißbildung an der Stoßstelle schützt, die zu Undichtigkeiten und anderen unerwünschten Problemen führen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elastizitätsmodul des Folienbandes in Querrichtung (dies ist die Umfangsrichtung des gebildeten Folienschlauchs um mindestens 5, besonders bevorzugt um mindestens 10 und insbesondere bevorzugt um mindestens 20% höher als der der verstärkten Flachfolie, aus der der innere Folienschlauch durch Zusammenlegen gebildet wird (gemessen unter identischen Bedingungen).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Folienband verwendet, welches aus den gleichen Polymeren aufgebaut ist wie die Flachfolie, aus der der Innenfolienschlauch gebildet wird. Damit sind Kompatibilitätsprobleme beim Verbinden mit der Flachfolie von vornherein ausgeschlossen oder zumindest stark vermindert.
Der höhere Elastizitätsmodul kann durch Erhöhung der Dicke, Vorsehen einer Verstärkung (wie vorstehend für die Flachfolie beschrieben, aus der der innere Folienschlauch gebildet wird), durch Faserverstärkung anderer Art oder durch eine vorgeschaltete Querverstreckung erreicht und eingestellt werden. Entsprechende Verfahren und Verstärkungsmittel sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier weitere detaillierte Ausführungen erübrigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird für das Folienband eine Verstärkung auf Faserbasis verwendet.
Im allgemeinen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, weist die Flachfolie, aus der der mindestens eine innere Folienschlauch gebildet wird, eine Dicke im Bereich von 40 bis 800 μm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 500 μm und besonders bevorzugt von 80 bis 200 μm auf. Das Folienband kann dann entsprechend dicker gewählt werden, μm den gewünschten höheren Elastizitätsmodul zu erhalten, beispielsweise im Bereich von 50 bis 1000 μm, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 700 μm und insbesondere im Bereich von 100 bis 250 μm. Die erforderliche Dicke ergibt sich aus dem erforderlichen Elastizitätsmodul.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann auch das Folienband eine Verstärkung aufweisen, wobei grundsätzlich die gleichen Verstärkungsmittel geeignet sind, die auch zur Verstärkung der Flachfolie, aus der der Innenfolienschlauch gebildet wird, Einsatz finden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden als Verstärkungsmittel Glasfasergewebe oder Glasfasergelege eingesetzt, wobei besonders bevorzugt im Fall der Verwendung eines Geleges die Fasern in Querrichtung des Folienbandes orientiert sind (dies führt zu einer ausgeprägten Erhöhung des Elastizitätsmoduls in Querrichtung, also in der Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs). Dabei können Flachfolie und Folienband gleiche oder unterschiedliche Verstärkungsmittel aufweisen. Durch Art und Menge der Verstärkung kann der Elastizitätsmodul des Folienbandes eingestellt und auf den erforderlichen Wert gebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können Folienbänder eingesetzt werden, die auf anderen Polymeren beruhen als die Flachfolie, aus der der Innenfolienschlauch gebildet wird. In diesem Fall kann bereits durch die unterschiedliche Polymergrundlage der gewünschte höhere Elastizitätsmodul für das Folienband erreicht werden.
Soll die Aushärtung nach dem Einbringen in das zu sanierende Leitungssystem durch Belichtung erfolgen, ist darauf zu achten, dass die verwendeten Materialien (sowohl für die Flachfolie, aus welcher der Innenfolienschlauch gebildet wird als auch für das Folienband) für das zur Bestrahlung verwendete Licht ausreichend durchlässig sind, um die Aushärtung nicht zu beeinträchtigen oder zu verhindern. Bei der thermischen Aushärtung ist dieses nicht von Bedeutung.
Als Komponente b) weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mindestens einen äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auf.
Geeignete äußere Folienschläuche zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen sind bekannt und in der Literatur beschrieben. Beispielhaft sei hier auf die bereits erwähnten WO 95/04646 und die WO 00/73692 verwiesen, wobei die verstärkten äußeren Folienschläuche gemäß der WO 00/73692 eine bevorzugte Ausführungsform darstellen.
Grundsätzlich sollte der mindestens eine äußere Folienschlauch einen Lichtschutz liefern (um im Falle photochemischer Härtung eine vorzeitige und unerwünschte Aushärtung zu verhindern) und darüber hinaus das Austreten von Harz aus den harzgetränkten Faserschläuchen in das zu sanierende Leitungssystem verhindern. Insbesondere bei im Erdreich verlegten zu sanierenden Leitungssystemen ist dies in der Regel schon aus Aspekten des Umweltschutzes gewünscht bzw. erforderlich. Vorteilhaft ist auch, wenn der äußere Folienschlauch einen gewissen Schutz vor mechanischer Beschädigung bietet, wenn der Auskleidungsschlauch in das zu sanierende Leitungssystem eingezogen wird und dabei Rauhigkeiten in der Oberfläche oder Bruchstellen die Gefahr einer mechanischen Beschädigung des Schlauches mit sich bringen.
Als Material für den mindestens einen äußeren Folienschlauch b) kommen prinzipiell alle thermoplastischen Kunststoffe, ggf. unter Berücksichtigung der vorstehend genannten individuellen Anforderungen im Einzelfall in Betracht. Der Fachmann wird den geeigneten thermoplastischen Kunststoff nach dem vorgegebenen Anforderungsprofil auswählen. Gleiches gilt für die Dicke und die etwaige Verwendung von Verstärkungsmaterialien für den äußeren Folienschlauch über die der Fachmann anhand des Einzelfalls entscheiden wird.
Als Bestandteil c) weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mindestens einen harzgetränkten Faserschlauch zwischen mindestens einem inneren und mindestens einem äußeren Folienschlauch auf.
Dieser Auskleidungsschlauch wird vorzugsweise erhalten durch das Wickeln von Faserbändern auf bzw. um den inneren Folienschlauch mit Hilfe eines Wickeldorns oder einer anderen geeigneten Vorrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der harzgetränkte Faserschlauch erhalten durch das Wickeln von Faserbändern mit Hilfe einer Vorrichtung wie in der WO 95/04646 beschrieben.
Die harzgetränkten Faserbänder können grundsätzlich den gleichen Aufbau aufweisen wie die Verstärkungsmaterialien, wie sie für den inneren Folienschlauch bereits beschrieben wurden, weswegen hier auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche in radialer Richtung mindestens zwei übereinander gewickelte unterschiedliche harzgetränkte Faserbänder auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die mindestens zwei unterschiedlichen Faserbänder in mindestens einem der Parameter Fasereinbindung, Faserorientierung, Faserlänge oder Faserart.
Unter Fasereinbindung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Art verstanden, mit dem die Fasern in ein Trägermaterial eingebracht sind.
Die verwendeten Faserbänder werden so ausgewählt, daß der Auskleidungsschlauch einerseits ein für den jeweiligen Anwendungsfall optimiertes Eigenschaftsprofil aufweist und andererseits eine möglichst einfache Herstellbarkeit auf vorhandenen Vorrichtungen zur Herstellung solcher Auskleidungsschläuche möglich ist.
Durch die kombinierte Verwendung mehrerer unterschiedlicher Faserbänder mit unterschiedlichem Aufbau hinsichtlich Faserart, Faserlänge, Fasereinbindung oder Faserorientierung kann das Eigenschaftsprofil 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 gewickelt 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.
Auch die Art der verwendeten Fasern unterliegt keiner Beschränkung. Nur beispielhaft seien hier Glasfasern, Carbonfasern oder Kunststofffasern wie Aramidfasern oder Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen wie Polyestern oder Polyamiden oder Polyolefinen (z. B. Polypropylen) genannt, die dem Fachmann mit ihren Eigenschaften bekannt und in großer Vielzahl kommerziell erhältlich sind. Aus wirtschaftlichen Gründen werden in der Regel Glasfasern bevorzugt; ist jedoch beispielsweise eine besondere Hitzebeständigkeit von Bedeutung, können beispielsweise Aramidfasern oder Carbonfasern eingesetzt werden, die hinsichtlich der Festigkeit bei höheren Temperaturen Vorteile gegenüber Glasfasern bieten können.
In manchen Fallen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein erstes harzgetränktes Faserband ausgewählt wird aus Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten, Filzen oder Vliesen, wobei die Länge der Fasern entsprechend der gewünschten Anwendung gewählt werden kann. Dabei kann z. B. das erste harzgetränkte Faserband ein Fasergelege aus parallel ausgerichteten Endlosfasern, vorzugsweise parallel ausgerichteten Endlos-Glasfasern sein. Vorteilhaft sind die Endlosfasern im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des harzgetränkten Faserbandes ausgerichtet. Mit einem solchen ersten Faserband kann vorzugsweise ein zweites Faserband kombiniert werden, in dem Fasern in einer Wirrfasermatte ungerichtet angeordnet sind. Das erste Faserband verleiht dem Auskleidungsschlauch eine sehr gute Festigkeit in Längsrichtung, was beim Einbau in die zu sanierenden Leitungssysteme von Vorteil ist. Das zweite Faserband mit ungerichteten Fasern in Form einer Wirrfasermatte stabilisiert durch die hohe Harzaufnahme die innere Oberfläche und vermeidet Poren an der inneren Oberfläche, die bei längerem Kontakt mit aggressiven Medien zu Schäden führen könnten. Durch die Verwendung des gerichteten Fasergeleges wird andererseits das Risiko, dass die Fasermatte bei der Tränkung auseinander gezogen wird und es damit zu einer ungleichmäßigen Tränkung kommt, reduziert. Auch statische Erfordernisse an den Liner lassen diese Ausführung bevorzugt erscheinen.
Besonders vorteilhaft kann in einem ersten gewickelten harzgetränkten Faserband das Fasergelege bereits mit einer Wirrfasermatte vernadelt oder vernäht sein, d. h. das erste und auch die folgenden danach gewickelten Faserbänder können auch mehrschichtig aufgebaut sein. Als vorteilhaft hat sich hierbei in einigen Fällen bewährt, wenn mindestens eines der auf ein erstes Faserband gewickelten folgenden Faserbänder mehrschichtig dergestalt aufgebaut sind, dass zwischen zwei Schichten mit ungerichteten Fasern eine Zwischenschicht mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes angeordneten Schnittfasern enthalten sind, die vorzugsweise eine Länge im Bereich von 2 bis 60, vorzugsweise von 3 bis 30 cm aufweisen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche einen harzgetränkten Faserschlauch auf, der durch Wickeln mindestens eines Faserbands mit im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Faserbands orientierten Fasern und mindestens einem weiteren Faserband mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes orientierten Fasern hergestellt ist. Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird ein Vlies, vorzugsweise aus Polyolefinfasern, besonders bevorzugt ein Polypropylen-Vlies als mindestens ein erstes harzgetränktes Faserband verwendet, welches mit einem beliebigen weiteren Faserband der vorstehend beschriebenen Arten kombiniert werden kann.
Schließlich wird gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform als eines der Faserbänder ein Filz der vorstehend beschriebenen Art verwendet, welcher wiederum mit mindestens einem weiteren Faserband der vorstehend beschriebenen Art kombiniert werden kann.
Grundsätzlich ist es wie erwähnt möglich, beliebige Arten von Faserbändern zu kombinieren, die das für die geplante Anwendung angestrebte Eigenschaftsprofil bestmöglich erreichen. So können Faserbänder mit gleichartiger Fasereinbindung (also beispielsweise zwei Fasergelege oder zwei Fasergewebe) verwendet werden, die Fasern unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, unterschiedlicher Orientierung oder mit unterschiedlichen Längen enthalten. Beispielhaft können Kurzfasern in einem Faserband mit Langfasern in mindestens einem weiteren darauf gewickelten Faserband kombiniert werden oder es können Gewebe mit Vliesen, Matten oder Gewirken kombiniert werden. Auch die Verwendung zweier Fasergewebe mit Fasern gleicher Einbindungsart und gleicher Orientierung und Länge aber unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sind möglich. Damit eröffnet sich für den Fachmann eine große Variationsbreite innerhalb derer er die Eigenschaften des Auskleidungsschlauchs für die individuelle Anwendung quasi ”maßschneidern” kann.
Vom gewünschten Eigenschaftsprofil ausgehend wählt der Fachmann die geeigneten Faserbänder für die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mit Hilfe seines Fachwissens über die Eigenschaften der verschiedenen Arten von Faserbändern aus und ist so in der Lage optimal an den individuellen Anwendungsfall angepasste Produkte zur Verfügung zu stellen.
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.
Als Reaktionsharze werden vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze oder Vinylesterharze 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.
Die 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.
Die Breite der Faserbänder 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 gewickelten Faserbänder 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.
Die übereinander gewickelten Faserbänder in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen überlappen sich an ihren Kanten, z. B. um 5 bis 300 mm.
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 durch heißes Wasser thermisch oder vorzugsweise mittels UV-Licht, wie es z. B. in EP-A 122 246 und EP-A 198 17 413 beschrieben ist, gehärtet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche dadurch erhalten, dass zunächst

a) die Längskanten einer verstärkten Flachfolie aus einem thermoplastischen Kunststoff in Anlage zueinander gebracht werden und anschließend auf die dadurch entstehende Stoßkante in longitudinaler Richtung ein Folienband aufgebracht wird, dessen Elastizitätsmodul in der zur Längsrichtung orthogonalen Orientierung den Elastizitätsmodul der Flachfolie in der entsprechenden Orientierung, gemessen unter gleichen Bedingungen, übersteigt und das Folienband mit der Flachfolie verbunden wird, wodurch ein verstärkter Folienschlauch gebildet wird,
b) auf den in Schritt a) erhaltenen Folienschlauch auf dessen verstärkter Oberflächenseite mindestens ein harzgetränktes Faserband so aufgebracht wird, dass ein harzgetränkter Faserschlauch entsteht, und
c) abschließend ein äußerer Folienschlauch auf das in Schritt b) erhaltene Produkt aufgebracht wird, der dieses umschließt.

Optional besteht auch die Möglichkeit den Folienschlauch nach a) vor der Umwicklung mit einem harzgetränktem Faserband ebenfalls mit Harz (Eindickung nicht erforderlich) über Aufsprühen, einen Harzvorhang oder ein Harzbad zu tränken. Mit zunehmender Stärke der aufkaschierten Vliesschicht (bis 2 mm nach Abs. 17) ist dies auch anzuraten.
Hinsichtlich der Materialien, aus denen die Flachfolie, das Folienband und die harzgetränkten Faserbänder sowie der äußere Folienschlauch bestehen können, sei auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen verwiesen.
Vorrichtungen, mit denen die Längskanten einer Flachfolie in Anlage gebracht werden können, sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Ausführungen erübrigen. Nur beispielsweise sei hier auf die WO 95/04646 , insbesondere 12 und die entsprechenden Ausführungen in der Beschreibung sowie auf die WO 90/01175 verwiesen, wo entsprechende Vorrichtungen dargestellt und beschrieben sind.
Das Aufbringen des Folienbandes auf die durch das Inanlagebringen entstehende Stoßkante kann in an sich bekannter Weise erfolgen; so kann beispielsweise ein entsprechendes Folienband parallel zur Flachfolie von einer entsprechenden Vorrichtung, insbesondere einer Rolle abgezogen und auf die Stoßkante aufgebracht werden. Auch diesbezüglich bedarf es keiner besonderen apparativ aufwendigen Gestaltungen, vielmehr können handelsübliche Vorrichtungen verwendet werden.
Das Verbinden des Folienbandes mit der Flachfolie kann bevorzugt durch Verkleben oder Verschweißen erfolgen, wobei das Verschweißen besonders bevorzugt ist, da ein homogener Materialverbund entsteht. Bei der Verklebung ist darauf zu achten, dass der verwendete Kleber unter den Anwendungsbedingungen stabil ist. Bei den meist verwendeten Harzen bedingt dies unter anderem in der Regel eine Beständigkeit gegen Styrol. Der zur Verklebung erforderliche Kleber kann entweder bereits auf dem Folienband aufgebracht sein (dann handelt es sich bei dem Folienband um ein sogenanntes Klebeband) oder aber separat mit einer entsprechenden Dosiervorrichtung zwischen Folienband und Flachfolie eingebracht werden. Geeignete Klebstoffe sind an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere Angaben erübrigen. Der Fachmann wird auf der Grundlage der für Folienband und Flachfolie verwendeten Materialen einen Kleber auswählen, der für eine bestmögliche Verbindung von Flachfolie und Folienband führt.
Die Schritte b) und c) des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorzugsweise auf einer Vorrichtung, wie sie in der WO 95/04646 ausführlich beschrieben ist, durchgeführt werden. Die Vorrichtung zur Durchführung des Schritts a) wird einer solchen Vorrichtung vorgeschaltet und der in Schritt a) erhaltene Folienschlauch der Vorrichtung gemäß WO 95/04646 zugeführt. Wegen weiterer Details hinsichtlich der Schritte b) und c) und der dafür geeigneten Vorrichtung sei hier auf die WO 95/04646 verwiesen.
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eigenen sich zur Sanierung fluidführender Systeme jeglicher Art und ermöglichen eine schnelle Sanierung unter Minimierung der Ausfallzeiten der Systeme, 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 genannt, die in Städten und Kommunen im Erdreich und häufig unter Straßen oder anderen Verkehrswegen verlegt sind. Bei der Sanierung durch Austausch müssen diese Rohrleitungen 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 Leitungssysteme mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen ohne Erdarbeiten in wenigen Stunden oder Tagen ohne umfangreiche Erdarbeiten durchgeführt werden.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen ist daher ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 95/04646 [0004, 0005, 0044, 0049, 0075, 0078, 0078, 0078]
WO 00/73692 [0007, 0044, 0044]
EP 2253456 A [0008, 0033]
EP 23623 A [0066]
EP 1262708 A [0066]
WO 2006/061129 A [0067]
EP 122246 A [0071]
EP 19817413 A [0071]
WO 90/01175 [0075]

Claims

Auskleidungsschlauch zur Sanierung von fluidführenden Systemen mit a) mindestens einem verstärkten inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs, b) mindestens einem äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs und c) mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch zwischen mindestens einem inneren und mindestens einem äußeren Folienschlauch wobei mindestens ein innerer Folienschlauch, der mit mindestens einem Faserschlauch in Berührung steht, auf der dem Faserschlauch abgewandten inneren Oberfläche ein in Längsrichtung des Folienschlauchs orientiertes Folienband aufweist, dessen Elastizitätsmodul in Umfangsrichtung des inneren Folienschlauchs höher ist als der Elastizitätsmodul der Folie, aus der der innere Folienschlauch gebildet wird, in der gleichen Richtung unter identischen Bedingungen.
Auskleidungsschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul des Folienbands um mindestens 5% höher ist als der Elastizitätsmodul der Folie aus der der innere Folienschlauch gebildet wird.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Folienschlauch eine Verstärkung auf Faserbasis aufweist.
Auskleidungsschlauch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Verstärkung im Bereich von 0,001 bis 10 mm liegt.
Auskleidungsschlauch nach meindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verstärkung auf Faserbasis um ein Glasfasergewebe oder ein Glasfasergelege handelt.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Folienschlauch eine Vlieskaschierung aufweist.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienband eine Verstärkung auf Faserbasis aufweist.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Folienschlauch aus einer verstärkten Folie aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, Polyamiden, Polyester insbesondere Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, thermoplastischen Polyurethane oder thwermoplastischen Polymeren oder Mischungen dieser Polymeren gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung von Auskleidungsschläuchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei a) die Längskanten einer verstärkten Flachfolie aus einem thermoplastischen Kunststoff in Anlage zueinander gebracht werden und anschließend auf die dadurch entstehende Stoßkante in longitudinaler Richtung ein Folienband aufgebracht wird, dessen Elastizitätsmodul in der zur Längsrichtung orthogonalen Orientierung den Elastizitätsmodul der Flachfolie in der entsprechenden Orientierung, gemessen unter gleichen Bedingungen, übersteigt und das Folienband mit der Flachfolie verbunden wird, wodurch ein verstärkter Folienschlauch gebildet wird, b) auf den in Schritt a) erhaltenen Folienschlauch auf dessen verstärkter Oberflächenseite mindestens ein harzgetränktes Faserband so aufgebracht wird, dass ein harzgetränkter Faserschlauch entsteht, und c) abschließend ein äußerer Folienschlauch auf das in Schritt b) erhaltenen Produkt aufgebracht wird, der dieses umschließt.
Verwendung von Auskleidungsschläuchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder wie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erhalten zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen.