DE102014110928A1

DE102014110928A1 - Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Leitungssysteme

Info

Publication number: DE102014110928A1
Application number: DE102014110928.7A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: SML Verwaltungs GmbH
Current assignee: SML Verwaltungs GmbH
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-02-04
Also published as: WO2016016346A1; EP3175163A1; JP2017523924A; US20170268713A1

Abstract

Auskleidungsschlauch zur Sanierung von fluidführenden Systemen mit a) mindestens einem inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs, b) mindestens einem äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs und c) mindestens einem mit einem photochemisch härtbaren Harz getränkten Faserschlauch zwischen mindestens einem inneren und mindestens einem äußeren Folienschlauch, wobei ein äußerer Folienschlauch, der mit mindestens einem mit einem photochemisch härtbaren Harz getränkten Faserschlauch in Berührung steht, auf der im eingebauten Zustand dem Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft photochemisch härtbare Auskleidungsschlauche zur Sanierung fluidführender Systeme führender Rohre aus mindestens einem inneren Folienschlauch, mindestens einem äußeren Folienschlauch, und dazwischen einem mit einem photochemisch härtbaren Harz getränkten Faserschlauch. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Auskleidungsschlauches.
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.
Die Herstellung eines derartigen Auskleidungsschlauches ist beispielsweise in der WO 95/04646 beschrieben. Dabei 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 diesen wird mindestens ein harzgetränktes Faserband schräg gewickelt und darauf wiederum ein zweites Folienband, welches den Außenfolienschlauch bildet.
Der Außenfolienschlauch soll verhindern, dass das zur Imprägnierung verwendete Harz aus dem Faserschlauch austritt und in die Umwelt gelangt. Dies setzt eine gute Dichtigkeit und Anbindung des äußeren Folienschlauchs an den harzgetränkten Faserschlauch voraus.
Um diese Anbindung zu verbessern wird gemäß der Lehre der EP 1180225 die Außenfolie bei einem Aufbau gemäß WO 95/04646 mit einer Vliesschicht kaschiert, die die Anbindung der Außenfolie an den harzgetränkten Faserschlauch verbessern soll. Vlieskaschierte Folien sind jedoch aufwendig in der Herstellung und die erzielte Anbindungswirkung ist nicht in vollem Umfang zufriedenstellend.
In der DE 10 2011 105 995 werden Auskleidungsschläuche mit einem mindestens dreilagigen Aufbau mit mindestens einem inneren Folienschlauch, mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch und mindestens einem äußeren Folienschlauch beschrieben, wobei der innere Folienschlauch, der mit einem getränkten Faserschlauch in Berührung steht, auf der im eingebauten Zustand diesem Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen. Dies soll die Anbindung der Innenfolie an den harzgetränkten Faserschlauch verbessern, so dass diese nach dem Einbau und der Aushärtung des Faserschlauchs nicht mehr entfernt werden muss. Als Außenfolie wird eine ggf. vlieskaschierte Folie verwendet.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, photochemisch härtbare Auskleidungsschläuche für die Sanierung fluidführender Systeme zur Verfügung zu stellen, die die vorstehend geschilderten Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch Auskleidungsschläuche zur Sanierung von fluidführenden Systemen mit mindestens einem inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs, mindestens einem äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs und einem mit einem photochemisch härtbarem Harz getränkten Faserschlauch zwischen einem inneren und einem äußeren Folienschlauch, wobei der äußere Folienschlauch, der mit einem harzgetränkten Faserschlauch in Berührung steht, auf der im eingebauten Zustand diesem Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche und die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von fluidführenden Leitungssystemen, insbesondere Wasser- und Abwassersystemen wie Kanälen. Diese Leitungssysteme können Freispiegelleitungsysteme oder auch unter Druck stehende Leitungssysteme sein. Unter druckbelasteten Leitungssystemen sollen Leitungssysteme jeglicher Art zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien verstanden werden, die bei einem Druck betrieben werden, der über dem atmosphärischen Druck liegt.. Beispielhaft seien hier Pipelines jeglicher Art, Rohrleitungssysteme zum Transport von Medien in chemischen Betrieben und Produktionsanlagen, Druckwasserrohre und Trinkwasserrohre und insbesondere auch Abwassersysteme genannt, die unterirdisch bzw. nicht sichtbar verlegt sind.
Der äußere Folienschlauch mit funktionellen Gruppen kann 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 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 Außenfolie und dem Faserschlauch zu erwarten sind, die sich nachteilig auswirken und beispielsweise zur Faltenbildung oder vergleichbaren Problemen führen können.
Geeignete funktionelle Gruppen 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 Propfung 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.
Struktur und Aufbau der Außenfolie unterliegen keiner besonderen Beschränkungen hinsichtlich der Monomerauswahl. 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 einterten 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.
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 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 Acryläure 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, Acrylnitril-Butadien-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 der mindestens eine äußere 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 1 180 225 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.
Als Komponente a) weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mindestens einen inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auf.
Auch der innere Folienschlauch kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auf der dem harzgetränkten Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweisen, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen.
Für Aufbau und Struktur derartiger Innenfolienschläuche mit funktionellen Gruppen gilt prinzipiell das vorstehend für die funktionelle Gruppen aufweisenden Aussenfolienschläuche gesagte, wobei allerdings im Unterschied zur Außenfolie darauf zu achten ist, dass der Innenfolienschlauch eine möglichst gute Transparenz gegenüber dem zur Bestrahlung und Aushärtung verwendeten Licht aufweist, damit eine vollständige Aushärtung erreicht werden kann.
In den Fällen, in denen eine Ausrüstung der Innenfolie mit funktionellen Gruppen entbehrlich erscheint, können Polymerfolien eingesetzt werden, die aus den für die Außenfolie vorstehend beschriebenen Monomeren ohne die Comonomeren mit funktionellen Gruppen erhalten werden können.
Als Bestandteil c) weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mindestens einen mit einem photochemisch härtbaren Harz getränkten 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 äußeren Folienschlauch bereits beschrieben wurden.
Als Faserbänder eignen sich demzufolge 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.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verstärkung auf Faserbasis um ein Glasfasergewebe oder ein Glasfasergelege.
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 gewickelte unterschiedliche harzgetränkte Faserbänder 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 können durch die parallele 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 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 Fällen 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 200, vorzugsweise von 3 bis 40 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 weiteren 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.
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.
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.
Eine erste bevorzugte Gruppe von Reaktionsharzen 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.
Weiterhin sind in der Literatur auch eine Reihe von Epoxidharzen (sowohl Einkomponenten- als auch Zweikomponentensysteme) beschrieben, aus denen der Fachmann im Bedarfsfall wählen kann.
Die Reaktionsharze können z.B. mittels elektromagnetischer Strahlung, z.B. durch UV-Licht mit Photoinitiatoren wie beispielsweise in der EP-A 23634 beschrieben, ausgehärtet werden. Rein thermisch härtbare Systeme sind ebenfalls bekannt und geeignet. Auch sogenannte 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 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 3, insbesondere 0,05 bis 0,9 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 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.
Nach einem bevorzugten Verfahren sind die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche dadurch erhältlich, dass zunächst

a) die Längskanten einer 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 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.

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 90/011175 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 erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eignen 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.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen, insbesondere von Kanälen, ist daher ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 95/04646 [0003, 0005, 0010, 0047, 0080, 0082]
EP 1180225 [0005, 0038]
DE 102011105995 [0006]
EP 23634 A [0075]
EP 1262708 A [0075]
WO 2006/061129 A [0076]
EP 122246 A [0079]
DE 19817413 A [0079]
WO 90/011175 [0082]

Claims

Auskleidungsschlauch zur Sanierung von fluidführenden Systemen mit a) mindestens einem inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs, b) mindestens einem äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs und c) mindestens einem mit einem photochemisch härtbaren Harz getränkten Faserschlauch zwischen einem inneren und einem äußeren Folienschlauch, wobei der äußere Folienschlauch, der mit einem harzgetränkten Faserschlauch in Berührung steht, auf der im eingebauten Zustand diesem Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen.
Auskleidungschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den funktionellen Gruppen um Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonsäureeester-, Carbonsäureamid-, Carbonsäureimid-, Amino-, Hydroxyl-, Epoxid-, Urethan- und Oxazolingruppen handelt.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den funktionellen Gruppen um Carbonsäure-, Carbonsäureanhydrid- oder Epoxidgruppen handelt.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch der innere Folienschlauch auf der im eingebauten Zustand einem harzgetränkten Faserschlauch zugewandten Oberfläche funktionelle Gruppen aufweist, die eine Reaktion mit dem Faserschlauch eingehen.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Folienschlauch eine Dicke im Bereich von 40 bis 800 μm aufweist.
Auskleidungsschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz der Innenfolie für elektromagnetische Strahlung der zur Härtung verwendeten Wellenlänge, insbesondere bei der Wellenlänge, bei der Initiatoren im zur Tränkung verwandten Harz zerfallen, mehr als 50 %, insbesondere mehr als 60 % beträgt.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Gruppen durch Copolymerisation entsprechender Monomere mit anderen Monomeren, aus denen die die Innenfolie 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.
Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Gruppen durch Oberflächenbehandlung der den äußeren Folienschlauch bildenden Folie mit Hilfe von Gasen erhalten werden.
Auskleidungschlauch nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Gruppen mit Hilfe von Haftvermittlern auf der den äußeren Folienschlauch bildenden Folie aufgebracht werden.
Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen, insbesondere von Kanälen.