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Die Erfindung betrifft ein Dichtungsmaterial zur äußeren Abdichtung eines flüssigkeitstransportierenden Rohrs, wobei das Dichtungsmaterial zu 90% Gew% bezogen auf das Gesamtgewicht des Dichtungsmaterials aus Cellulosefasern besteht.
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Dichtungsmaterialien mit Cellulosefasern sind allgemein bekannt.
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Beispielsweise beschreibt die Schrift
WO 2000078888 eine Dichtungsmasse mit Matrixmaterial, wobei im Matrixmaterial Cellulose vorhanden sein soll. Die Cellulose soll hier wegen der Saugstärke von Cellulose verwendet werden und es soll ein einkomponentenartiges Dichtungsmaterial für Bauwerke aber auch für Kanäle bereitgestellt werden.
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In der Schrift
EP 1044246 wird eine Dichtungszusammensetzung offenbart, die wasserquellend ist, wobei die Dichtungszusammensetzung eine Elastomerkomponente aufweist.
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Die vorliegende Erfindung stellt nun ein Dichtungsmaterial zur äußeren Abdichtung eines flüssigkeitstransportierenden Rohrs zur Verfügung, wobei das Dichtungsmaterial zu 90% Gew% bezogen auf das Gesamtgewicht des Dichtungsmaterials aus Cellulosefasern besteht und die Cellulosefasern als Garn, Bändchen, Zwirn, Keil oder Textillage innerhalb des Dichtungsmaterials vorliegen. Somit stellt die Erfindung ein Dichtungsmaterial zur Verfügung, das hauptsächlich aus Cellulosefasern besteht und somit hauptsächlich aus natürlichen Rohstoffen. Darüber hinaus liegen die Cellulosefasern aber in einer sehr gut handhabbaren Form vor, so dass das Dichtungsmaterial einfach und schnell verwendet werden kann. Insbesondere bei der schnellen Abdichtung von Rohren, kann die einfache Handhabbarkeit eine enorme Erleichterung bei der Verwendung darstellen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur äußeren Abdichtung eines flüssigkeitstransportierenden Rohrs mittels des Dichtungsmaterials.
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Ein flüssigkeitstransportierendes Rohr soll vorzugsweise ein Wasserrohr sein, das Frischwasser oder Abwasser transportiert. Das Dichtungsmaterial kann besonders gut zur Abdichtung zweier Rohrabschnitte verwendet werden, also zur Abdichtung der Stelle, an der zwei einzelne Rohre zu einem langen Rohr verbunden werden. Eine äußere Abdichtung meint dabei, dass das Dichtungsmaterial überwiegend an der Rohraußenseite (oder den Rohraußenseiten) um das Rohr angebracht wird, beispielsweise durch Umwickeln des abzudichtenden Außenrohrteilbereichs. Unter einer äußeren Abdichtung soll aber auch verstanden werden, wenn sich ein geringer Teil des Dichtungsmaterials innerhalb des Rohres oder der Rohre befindet, die abgedichtet werden sollen, sofern mindestens 70% des Dichtungsmaterials an der Außenseite des Rohres angebracht ist.
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In einer Ausführungsform des Dichtungsmaterials liegen die Cellulosefasern im Garn, Bändchen, Zwirn oder der Textillage als Endlosfasern, Stabelfasern und/oder Wirrfasern vor.
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In einer Ausführungsform reduziert sich die Länge der Cellulosefasern bei Kontakt mit einer wasserhaltigen Flüssigkeit um wenigstens 2% und höchstens 20%, bevorzugter um wenigstens 4% und höchstens 10% und besonders bevorzugt um wenigstens 5% und höchstens 7%, gegenüber der ursprünglichen Länge der Cellulosefasern. In vorteilhafter Weise kann so eine Nachspannung des Dichtungsmaterials erzeugt werden, wodurch das Dichtungsmaterial besonders fest an dem abzudichtenden Rohr anliegt. Beispielsweise kann nach der Abdichtung des Rohrs das Dichtungsmaterial mit Wasser besprüht werden, um eine noch bessere Abdichtung durch den Schrumpf der Cellulosefasern zu bewirken. Weiterhin kann eine Schrumpfung der Cellulosefasern eine nachträgliche stärkere Abdichtung bewirken, wenn ein Rohr nachträglich (beispielweise im Betrieb) an Dichtigkeit verliert. So kann in vorteilhafter Weise ein Schaden durch ein undichtes Rohr kurzfristig verringert oder sogar verhindert werden, bis eine Reparatur des Rohrs erfolgt.
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In einer Ausführungsform sind die Cellulosefasern Viskose, Lyocell, Modal, Cupra, Baumwolle oder eine Mischung der genannten Fasern. Durch die Verwendung der genannten Cellulosefasern ist das Dichtungsmaterial besonders nachhaltig herstellbar und kann auch einfach (beispielweise durch Verrottung) entsorgt werden.
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Vorzugsweise ist das Garn ein Filamentgarn oder ein Stapelfasergarn. Die Verwendung eines Cellulose-Filamentgarns oder eines Stapelfasergarns hat den Vorteil, dass die Cellulosefasern einfach in der Handhabung sind und auf einer Spule aufgewickelt werden können. Sowohl das fertige Dichtungsmaterial oder auch nur die Cellulosefasern zur Herstellung des Dichtungsmaterials, können so auch leicht transportiert und einfach wieder abgewickelt oder aufgewickelt werden. In einer Ausführungsform stellt das Garn aus Cellulosefasern das Dichtungsmaterial dar.
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In einer Ausführungsform liegen die Cellulosefasern in Bändchenform vor, wobei die Cellulosefasern innerhalb des Bändchens in einer unidirektionalen Anordnung einschichtig oder mehrschichtig vorliegen. Unter einer unidirektionalen Anordnung der Cellulosefasern innerhalb eines Bändchens soll verstanden werden, wenn die Cellulosefasern gestreckt nebeneinander aneinander anliegend in einer Richtung ausgerichtet, innerhalb des Bändchens liegen. Das Bändchen kann dabei mehr als eine Lage Cellulosefasern quer zur Ausbreitungsrichtung der Fasern aufweisen. Eine unidirektionale Faserausrichtung im Bändchen hat den Vorteil, dass die Fasern kraftflussorientiert innerhalb des Dichtungsmaterials ausgerichtet sind und so die Zugkräfte des Dichtungsmaterials erhöhen können. In vorteilhafter Weise kann so ein Dichtungsmaterial entstehen, das besonders fest um das Rohr gezogen werden kann, ohne dass das Dichtungsmaterial reißt. In einer Ausführungsform stellt das Bändchen aus Cellulosefasern das Dichtungsmaterial dar.
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In einer Ausführungsform liegen die Cellulosefasern im Dichtungsmaterial als Zwirn vor, wobei die Cellulosefasern im Zwirn mit 50 bis 200, vorzugsweise mit 75 bis 125 und ganz besonders bevorzugt mit 100 Umdrehungen pro Meter vorliegen. Die Verwendung als Zwirn hat den Vorteil, dass die Cellulosefasern innerhalb des Zwirns einen innigen Verbund miteinander bilden, ohne dass die Cellulosefasern durch sonstige Mittel (beispielweise Matrix oder Schlichte) miteinander verbunden werden müssten. Sowohl der Transport, die Anwendung als auch die Herstellung des Dichtungsmaterials kann dadurch vereinfacht werden. In einer Ausführungsform stellt der Zwirn aus Cellulosefasern das Dichtungsmaterial dar.
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In einer Ausführungsform liegen die Cellulosefasern im Dichtungsmaterial als Textillage vor. Als Textillage kann beispielweise ein Gewebe oder ein Vlies aus Cellulosefasern verwendet werden. Die Textillage kann beispielweise eine Köper-, Leinwand-, oder Atlasbindung aufweisen. Sowohl Kett- als auch Schussfaden können bei der Textillage aus Cellulosefasern bestehen. Das Vlies kann beispielsweise ein Wirrfaservlies sein. Die Textillage macht das Dichtungsmaterial besonders dünn. Das Dichtungsmaterial weist folglich eine geringe Dicke quer zur Hauptausbreitungsrichtung des Dichtungsmaterials auf. Hierdurch kann das Dichtungsmaterial besonders gut auch an engen Stellen verwendet werden oder sogar teilweise innerhalb eines Rohrs gelegt werden, ohne dass das Dichtungsmaterial die weitere Verbindung des Rohres mit anderen Rohren beeinflusst. In einer Ausführungsform stellt die Textillage aus Cellulosefasern das Dichtungsmaterial dar.
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In einer Ausführungsform hat das Dichtungsmaterial eine Keilform, wobei der Keil als dreidimensionaler Körper ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Keilform durch die Cellulosefasern gebildet, die folglich im Dichtungsmaterial in Keilform vorliegen. Ein dreidimensionaler Körper soll dabei eine Ausbreitung senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung aufweisen, die nicht vernachlässigbar ist. Ein solcher Keil kann beispielsweise durch Kurzfasern oder Stapelfasern gebildet werden, die in zufälliger Anordnung, vorzugsweise im nassen Zustand, in einer Keilform zusammengepresst werden. Der Keil soll vorzugsweise zumindest einmalig zusammendrückbar sein, so dass der Keil zur Abdichtung des Rohrs beispielweise in die abzudichtende Stelle gedrückt und die Stelle mit dem Keil umwickelt werden kann. In einer Ausführungsform weist der Keil Cellulosepulpe auf, die bei Kontakt mit Wasser aufquellen kann. Hierdurch wird das Dichtungsmaterial besonders gut an das abzudichtende Rohr angepasst - die Pulpe quellt auf und der Keil wird innig in die abzudichtende Stelle gedrückt. Andererseits schrumpfen die Cellulosefasern bei Kontakt mit Wasser, wodurch der Umwicklungsradius des Keils um das Rohr verringert und der Keil fester an das Rohr gezogen wird. In einer Ausführungsform stellt der Keil aus Cellulosefasern das Dichtungsmaterial dar.
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Das Dichtungsmaterial kann Füllstoffe enthalten, wobei der Anteil an Füllstoffen im Dichtungsmaterial weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5 %, betragen soll. Als Füllstoffe können beispielsweise ein Quellmittel und/oder ein Polymermaterial verwendet werden.
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In einer Ausführungsform ist das Quellmittel Cellulosepulpe und/oder Celluloseflocken. Durch die Verwendung eines Quellmittels aus dem gleichen Material wie die Fasern, weist das Dichtungsmaterial wenig unterschiedliche Komponenten auf und kann dadurch besonders gut recycelt werden.
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In einer Ausführungsform ist das Polymermaterial ein Thermoplast oder ein Duroplast. Bei der Verwendung von einem thermoplastischen Material kann das Dichtungsmaterial beispielsweise beliebig oft erwärmt und beispielsweise neu um das Rohr justiert werden. Die Verwendung eines Duoplasten hat den Vorteil, dass kaum noch veränderbares Dichtungsmaterial erzeugt werden kann, sobald der Duroplast vollständig vernetzt ist.
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Sofern das Dichtungsmaterial ein Polymer aufweist, befindet sich das Polymermaterial vorzugsweise auf einer einem Rohr abgewandten Außenseite des Dichtungsmaterials. Das bedeutet, dass die Außenfläche des Dichtungsmaterials, die nicht mit dem Rohr direkt im Kontakt steht, das Polymer in Form eines Thermoplastes oder in Form eines Duoplasten aufweist. Vorzugsweise ist das Polymermaterial zumindest geringfügig elastisch ausgestaltet, so dass es sich zusammen mit den Cellulosefasern zusammenziehen kann und keine Risse im Polymermaterial entstehen. Eine gewisse Elastizität des Polymermaterials ist auch dann wichtig, wenn das Dichtungsmaterial ein Quellmittel aufweist. Auch hier passt sich das Polymermaterial vorzugsweise der Quellung an, ohne dass Risse im Polymermaterial entstehen.
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Als Polymermaterial kann vorzugsweise Polypropylen, Polyamid, Polylactid, Polybutylenadipatterephthalat, Polyethylenterephthalat, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyethylen, oder eine Mischung der genannten Stoffe verwendet werden.
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Vorzugsweise weist das Dichtungsmaterial das Polymermaterial als Granulat, Flocken und/oder Puder auf einer einem Rohr abgewandten Außenseite des Dichtungsmaterials auf. In einer Ausführungsform bildet dabei das Polymermaterial vorzugsweise zunächst keine geschlossene Schicht auf der Außenseite des Dichtungsmaterials. Die Cellulosefasern können beispielweise ein Polymergranulat aufweisen, wobei sich das Granulat nur an diskreten Stellen der Außenseite der Faser befindet. Hierfür können die Cellulosefasern beispielsweise nachdem sie in die Form für das Dichtungsmaterial gebracht worden sind (Bändchen, Zwirn, Textillage, Keil) mit einem Polymergranulat bestreut werden, wobei eine Haftung des Polymergranulats an die Fasern durch eine leichte Wärmebeaufschlagung erreicht werden kann. Wenn das Dichtungsmaterial an das Rohr angebracht ist, kann das Dichtungsmaterial erwärmt werden, so dass das Polymermaterial schmilzt und eine zusammenhängende Schicht auf der Außenseite des Beschichtungsmaterials ausbildet. In vorteilhafter Weise kann so das Dichtungsmaterial vor äußeren Bedingungen, beispielsweise Reibung oder witterungsbedingten Einflüssen, geschützt werden und die Abdichtung des Rohrs ist besonders langlebig.
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In einer anderen Ausführungsform befindet sich das Polymermaterial ebenfalls an der Außenseite des Dichtungsmaterials und somit nicht in direktem Kontakt zu dem abzudichtenden Rohr, aber das Polymermaterial bildet ohne weitere Bearbeitung des Polymermaterials eine im wesentlichen durchgängige Schicht auf der Außenseite des Dichtungsmaterials auf. Beispielsweise kann das Polymermaterial als Schmelze auf ein Bändchen aus Cellulosefasern aufgebracht werden. In diesem Fall hat das Dichtungsmaterial eine Innenseite und eine Außenseite. Die Innenseite ist unbeschichtet von Polymermaterial und muss mit dem Rohr in Kontakt gebracht werden. Das Dichtungsmaterial kann durch die Innenseite immer noch schrumpfen, weil die Cellulosefasern mit Wasser aus dem Rohr in Verbindung kommen können. Die Außenseite des Dichtungsmaterials ist allerdings beschichtet von Polymermaterial, wodurch das Dichtungsmaterial beispielsweise gut auf- und/oder abrollbar wird und das Dichtungsmaterial zudem vor äußeren Einflüssen geschützt werden kann, wenn es am Rohr angebracht wurde. Auch hier verlängert sich die Haltbarkeit des Dichtungsmaterials im Gebrauch, weil das Dichtungsmaterial vor Reibung oder anderen äußeren Bedingungen (beispielweise Verwitterung) geschützt wird.
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In beiden Ausführungsformen das Polymermaterial betreffend kann das Dichtungsmaterial auf der Innenseite Quellmittel, wie beispielsweise Cellulosepulpe oder Celluloseflocken, aufweisen.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur äußeren Abdichtung eines flüssigkeitstransportierenden Rohrs mittels eines Dichtungsmaterials, wobei das Dichtungsmaterial - wie oben beschrieben - ein Polymermaterial aufweist. Zur Abdichtung wird das Dichtungsmaterial um die abzudichtende Rohrstelle gewickelt oder gelegt und anschließend wird das Polymermaterial auf der Außenseite des Dichtungsmaterials aktiviert. Vorzugsweise bewirkt die Aktivierung des Polymermaterials, dass eine durchgängige Schicht aus Polymermaterial gebildet wird. Hierdurch wird die äußere Oberfläche (Außenfläche) des Dichtungsmaterials mittels des Polymermaterials verschlossen. Die Aktivierung des Polymermaterials erfolgt mittels Energiezufuhr, beispielsweise in Form von Wärme oder Strahlung einer bestimmten Wellenlänge. Eine durchgängige Schicht aus Polymermaterial bedeutet hierbei, dass das Polymermaterial annähernd eine geschlossene Fläche auf der Außenseite des Dichtungsmaterials ausbildet. Eine geschlossene Fläche liegt vor, wenn weniger als 15%, weniger als 10%, weniger als 5 % der Außenfläche des Dichtungsmaterials von dem Polymermaterial unbeschichtet ist.
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Alle Ausführungsformen, die zum Dichtungsmaterial genannt wurden, können auch für das Dichtungsmaterial verwendbar im Verfahren gelten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2000078888 [0003]
- EP 1044246 [0004]