DE202013102393U1

DE202013102393U1 - Kunststofffolie zur Innenauskleidung eines Tanks

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Publication number: DE202013102393U1
Application number: DE202013102393U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2013-07-30
Anticipated expiration: 2023-06-05

Abstract

Kunststofffolie zur Innenauskleidung eines Tanks oder eines Behälters, mit einem mehrlagigen Folienschichtaufbau, wobei die Schichten aus unterschiedlichen thermoplastischen Werkstoffen bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kunststofffolie zur Innenauskleidung eines Tanks. Hintergrund dieser Erfindung ist, dass im zunehmenden Maße Bedarf an Sicherungsmaßnahmen zum Erhalt und zur weiteren Nutzung von vornehmlich im Erdreich befindliche Tanks besteht. Dies schließt auch oberirdische Tanks in gleicher Weise mit ein. Mehr und mehr werden die Tanks, die derzeit mehr als 50 Jahre in der Nutzung sind, durchrosten und oder sonstige zeitlich bedingte Schäden aufweisen, die eine weitere Nutzung nicht erlauben.
Um sie nicht aus dem Erdreich entfernen und damit neue Tanks einsetzen zu müssen, versucht man, die Tanks im Innenraum auszukleiden. Dieses kann durch folgende Methoden erfolgen:
Zum einen kann der Tankinnenraum durch einen Spezialanstrich ausgekleidet werden. Dieses erfordert einen hohen Einsatz an Mensch und Material, denn speziell bei Kraftstoffen wie Benzin, Diesel, Kerosin oder dergleichen, aber auch bei Chemikalien jeder Art, sind hohe Schutzmaßnahmen für die arbeitenden Personen erforderlich. Die Gefahr, durch Dämpfe Verätzungen zu erleiden, ist sehr hoch. Aus diesem Grund benötigen Arbeiter Spezialkleidung und Atemgeräte. Andererseits ist der Zeitaufwand zur Erneuerung der Innenwände und Auskleidung des Tanks sehr groß, und der entsprechende Nutzungsausfall ist teuer.
Eine wesentlich einfachere, zeitsparendere und im Vergleich zum Anstrich kostengünstigere Variante der Tankauskleidung ist die, eine Folie in den Tank einzubringen. In der Regel geschieht dies dadurch, dass eine Innenhülle in der Größe des Tankinnenraumes erstellt wird, die dann durch den sogenannten Dom, der oberen Eintrittsöffnung, in den Tank eingebracht wird.
Damit die Folie im Gebrauch ständig an der Tankwand anliegt, wird zwischen der Tankwand und der Folie ein Vlies oder offenporiges Material eingebracht, welches zusammen mit der Folie durch ein permanentes Vakuum dort gehalten wird. Würde die Folie nicht in der Art und Weise gehalten werden, könnte sich die Folie bei z. B. einer halben Tankfüllung auf das Medium legen und dadurch beschädigt werden. Um dieses zu verhindern und um auch einen Schutz des Umfeldes und der Umwelt bereitzustellen, wird über das erzeugte und ständig anliegende Vakuum auch eine Kontrolle über die Dichtigkeit festgestellt. Diese Vakuumanzeige hält ein fest eingestelltes Vakuum. Sobald dieses sich verändert, wird ein Alarm ausgelöst und die Innenhülle muss auf Beschädigung kontrolliert werden.
Andererseits werden dem Markt auch Spezialfolien für die Tankauskleidung angeboten, doch diese haben nur eine Beständigkeit und Resistenz abgestimmt auf den speziell zu lagernden Stoff, wie Diesel oder eine besondere Chemikalie, aufzuweisen.
Hierbei auftretende Schäden können darin bestehen, dass der Kraftstoff oder die Chemikalie (gemeinsam als Medien bezeichnet) den Kunststoff zersetzt und/oder die Struktur verändert, so dass der Kunststoff Medien durchlässt oder durch Permeation (Gasdurchlässigkeit) der Kunststoff zerstört wird. Dieses besonders unter der Berücksichtigung der geforderten Langzeitlagerung.
Herkömmlich wird eine derartige Tank-Innenauskleidung auf der Basis von PVC-Materialien (PVC: Polyvinylchlorid) bereits bei der Wasserspeicherung, bei Biogasanlagen für vorgehaltene Gülle etc. oder einigen minderwertigen Chemikalien eingesetzt.
Zwar haben einige Kunststoffe eine gewisse Resistenz gegen bestimmte Kraftstoffe und Chemikalien. Dieses führt aber dazu, dass für Tank-Innenauskleidungen für verschiedene Medien verschiedene Kunststoffe zum Einsatz kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Folie zu entwickeln, die einer Vielzahl von (vorzugsweise allen) derzeit wirtschaftlich genutzten und verwendeten Kraftstoffen und Chemikalien gleichermaßen eine geeignete Resistenz bietet.
Durch viele und ständige Neuentwicklungen der Mineralindustrie – die z.B. darin bestehen, Kraftstoffen unterschiedlichste Additive beizugeben – verändern sich die Ansprüche an den Kunststoff und die Kunststofffolie. Die Beimischung der Additive ist immer ein Risiko im Bezug auf die Kunststofffolie. Die Mineralöl-Konzerne geben die Beimischungen der Additive und vor allem Informationen darüber, welche Additive beigemischt wurden, nicht preis.
Die vorliegende Erfindung hat den Hintergrund, diesem entgegen zu wirken und einen Kunststoff-Verbund für eine Folie zum Einsatz im Tankschutz bzw. zur gesicherten Lagerung von Kraftstoffen und Chemikalien bereitzustellen, die möglichst allen Kraftstoffen und Chemikalien und den darin verwendeten Additiven widerstehen kann. Die Aufgabe einer solchen Kunststofffolie ist es, erstens eine Materialundurchdringlichkeit für das Medium bereitzustellen und zweitens eine Permeation, (Gasdurchlässigkeit) zu verhindern.
Die Idee dieser Erfindung entstand vor dem Hintergrund, einen Folienverbund aufzubauen, der für die gängigsten und gebräuchlichsten Kraftstoffe und Chemikalien (gemeinsam bezeichnet als Medien) eine sichere Resistenz und Undurchdringlichkeit der Kunststofffolie gewährleistet.
Der sich in Versuchen herausgestellte Kunststoff-Verbund besteht aus den Kunststoffen:

– HDPE (High Density Polyethylen),
– Polyamid,
– EVOH (Ethylen-Vinylalkohol) und
– einem Leitfähigkeits-Additiv.

Die Idee dieser Erfindung ist es, diese Kunststoffe so miteinander zu verbinden, dass sie einen hohen Resistenzschutz gegenüber Kraftstoff- und Chemie-Medien bilden.
Diese drei Kunststoffe haben folgende Eigenschaften, die eine Resistenz gegenüber Kraftstoffen wie auch Chemikalien bewirken können:

– HDPE ist beständig gegen fast alle polaren Stoffe, bzw. Lösungsmittel.
– Polyamid ist beständig gegen fast alle organischen Stoffe oder Lösungsmittel.
– EVOH ist beständig gegen die Durchdringung von Sauerstoff und Kohlendioxyd. Diese Verhinderung wird auch Permeation genannt.

Permation ist der Messwert, der anzeigt, wie viel an Gasen (z.B. Sauerstoff und/oder Kohlendioxyd) in einer bestimmten Zeit durch die Wandung des Werkstoffes hindurchwandert und an die Umwelt abgegeben wird.
Die drei Werkstoffe HDPE (oder Polyethylen allgemein), Polyamid und EVOH bilden einen Basisverbund zur Ausbildung der vorgeschlagenen Kunststofffolie.
Der Folienaufbau für die Erfindung im Bereich des Einsatzes für die Lagerung von Kraftstoffen und Chemikalien ist das Zusammenbringen der drei Werkstoffgruppen HDPE, Polyamid und EVOH zu einer Folie.
Da diese drei Materialien in Ihrer Molekularstruktur sich nicht miteinander verbinden lassen, wird das Zusammenfügen mittels eines sogenannten Haftvermittlers vorgenommen. Bei Haftvermittlern handelt es sich insbesondere um Substanzen, die dazu eingesetzt werden, die Haftfestigkeit von Verbünden zu verbessern. Ein Haftvermittler handelt es sich somit um einen Klebstoff, der für beide zu verbindenden Folien eine gute Kontaktverklebung bietet. Ein Haftvermittler kann vorliegend beispielsweise aus Materialien bestehen, die bei den Schmelztemperaturen der zu verbindenden Kunststoffe ihre Haftwirkung aktivieren und die Kunststoffe fest miteinander verbinden. Solche Klebstoffe nennt man auch „Hotmels“ (Heißkleber).
Ein Beispiel eines Folienschichtaufbaus für eine Tank-Innenhülle ist z. B.:

– Außenschicht aus HDPE,
– Haftvermittler,
– Zwischenschicht aus Polyamid,
– Haftvermittler,
– Zwischenschicht aus EVOH,
– Haftvermittler,
– Zwischenschicht aus Polyamid,
– Haftvermittler und
– Außenschicht aus HDPE.

Darunter, dass eine Schicht aus HDPE, Polyamid oder EVOH vorhanden ist, ist im vorliegenden Text zu verstehen, dass die Schicht den genannten Werkstoff als Basiswerkstoff verwendet, wobei die Schicht durchaus auch weitere Materialbestandteil aufweisen kann.
Bisher ist es nicht möglich, die meisten und am häufigsten genutzten Kraftstoffe (wie Benzin, Bio-Diesel, Ethanol, Kerosin etc., d. h. fast alle Kraftstoffe) in Tanks, die mit einer Folie ausgekleidet sind, zu lagern.
Bei der Lagerung von Kraftstoffen jeder Art und auch sonstigen Medien, die bei einer Befüllung in einen Tank elektrische Aufladungen erfahren, muss eine elektrische Ableitung einer Aufladung, die sich durch die Bewegung des Mediums beim Befüllen, aber auch durch Bewegungen während der Lagerung ergibt, gewährleistet sein.
Vorteilhafterweise wird daher an einer Außenseite der Folie, die mit dem Medium in Berührung kommt, ein ableitfähiges Material in die Außenschicht der Folie eingebracht oder durch Auftrag aufgebracht, indem die Außenseite beschichtet wird. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Einbringung eines ableitfähigen Materials in die Folie direkt die bessere Lösung. Dieses bedeutet, dass die Außenschicht mit einem elektrisch leitfähigem Zusatz oder Additiv versehen wird.
Je nach Einsatzzweck ist es möglich, die leitfähige Schicht der Folie, die als Basiswerkstoff Polyethylen aufweist, direkt in einem Arbeitsgang in Verbindung mit dem Kunststoff-Verbundaufbau mit den Schichten Polyamid – EVOH – Polyamid zu produzieren oder je nach Fertigungsmöglichkeit auch separat im Nachgang auf die mittleren Schichten (Mittellagen) aufzubringen.
Ein weiteres grundsätzliches Problem stellt die Zusammenfügung dieser Grundmaterialien aus unterschiedlichen Basiswerkstoffen zu einem Produkt dar. Die Verarbeitungstechnik, die verschiedenen Materialien zu einem Produkt zusammenzufügen war eine weitere Hürde.
Als Ausgangspunkt wurden die Materialien Polyethylen bzw. Polypropylen, Polyamid und EVOH gewählt. Sie sind von der Struktur her die Werkstoffe, die die bestmöglichste Resistenz gegenüber den Kraftstoffen jeder Art garantieren. Unabhängig von der bereitgestellten (Grund-)Resistenz ist zu beachten, dass die Langzeit-Resistenz mindestens 10 Jahre betragen soll.
Zurückkommend auf die notwendige Ableitfähigkeit der Folie ist zu berücksichtigen, dass es je nach Einsatzzweck möglich ist, die ableitfähige Schicht der Folie (die äußere Schicht aus dem Basiswerkstoff Polyethylen) direkt in einem Arbeitsgang in Verbindung mit den Mittellagen (auch bezeichnet als Kernaufbau) Polyamid – EVOH – Polyamid zu produzieren oder je nach Fertigungsmöglichkeit auch separat im Nachgang auf die Mittellagen aufzubringen. Dies geschieht in der Art, dass eine separate, sogenannte Trägerfolie, bestehend aus dem gleichen Material wie die Deckschicht aus Polyethylen, das mittels eines Additivs ableitfähig ausgerüstet ist, in einem separaten Arbeitsgang auf die Kernschicht aufgetragen (kaschiert) wird.
Die genannten Materialien lassen sich als Folie oder als Plattenware erzeugen und einsetzen. Dieses wird bestimmt durch die Form des auszukleidenden Tanks bzw. Behältnisses.
Zur Ausbildung eines Tanks werden einzelnen Kunststofffolienteile, die in Rollenware vorliegen, mittels Heizkeil bzw. Heißluft miteinander verschweißt.
Die Kunststofffolie ist vorzugsweise aus Werkstoffen hergestellt, die resistent gegen die Durchdringung von Kraftstoffen und Chemikalien jeder Art und zur Innenauskleidung von Tanks zur Lagerung von Kraftstoffen und Chemikalien jeder Art geeignet sind.
Weiter besteht die Kunststofffolie vorteilhafterweise aus Werkstoffen, die so miteinander verbunden sind, dass sie eine feste Einheit bilden.
In dem thermoplastischen Werkstoff können zudem Materialien enthalten sein, die zur Lagerung von Kraftstoffen und Chemikalien notwendige Barriereeigenschaften aufweisen.
Die Werkstoffe bilden vorzugsweise jeweils eine feste Folie, auch als Starkfolie bezeichnet.
Bei einer Innenauskleidung eines Tanks bzw. Behälters werden mehrere Folienteile so (vorzugsweise thermisch) miteinander verschweißt, dass sie den Innenraum des Tanks vollständig auskleiden. Ausführungsbeispiele, die die Erfindung verwirklichen, sind in den Figuren dargestellt. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Innenauskleidung eines Tanks;
2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kunststofffolie mit einem Folienschichtaufbau; und
3 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kunststofffolie mit einem Folienschichtaufbau.
1 zeigt schematisch einen Tank 1 mit einer Tanköffnung 10 und eine Innenauskleidung 2 aus einer Kunststofffolie mit einem Folienschichtaufbau.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Folienschichtaufbaus der Kunststofffolie 2 ist in 2 dargestellt. Der Folienschichtaufbau besteht aus mehreren Folienlagen mit einer Außenschicht 21 aus HDPE, einer Schicht 22 aus Polyamid, einer Schicht 23 aus EVOH, einer Schicht 24 aus Polyamid und einer Außenschicht 25 wiederum aus HDPE. Zwischen den Außenschichten 21, 25 und der angrenzenden Polyamid-Schicht 22, 24 ist jeweils ein Haftvermittler 26, 27 zur Verbindung der Folienschichten miteinander angeordnet.
Bei einem weiteren, in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem Folienschichtaufbau gemäß 2 jeweils auf die äußere HDPE-Schicht 21, 25 eine Schicht 20, 28 aus einem beispielsweise durch Zugabe eines elektrisch leitfähigen Additivs ableitfähigen HDPE aufgebracht.

Claims

Kunststofffolie zur Innenauskleidung eines Tanks oder eines Behälters, mit einem mehrlagigen Folienschichtaufbau, wobei die Schichten aus unterschiedlichen thermoplastischen Werkstoffen bestehen.
Kunststofffolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastischen Werkstoffe kraftstoff- und/oder chemiebeständig sind.
Kunststofffolie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienschichtaufbau aus Schichten aus Werkstoffen mit Polyethylen, Polyamid und EVOH als Basiswerkstoff besteht.
Kunststofffolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyethylen HDPE verwendet wird.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Außenschicht des Folienschichtaufbaus HDPE als Basiswerkstoff aufweist.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenschichten des Folienschichtaufbaus Polyamid und/oder EVOK als Basiswerkstoff aufweisen.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienschichtaufbau eine Außenschicht aus HDPE, eine Zwischenschicht aus Polyamid, eine Zwischenschicht aus EVOH, eine Zwischenschicht aus Polyamid und eine Außenschicht aus HDPE – in dieser Reihenfolge – aufweist.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schichten ein Haftvermittler zum Zusammenfügen der Schichten angeordnet ist.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ableitfähiges, elektrisch leitfähiges Material auf eine Außenseite des Folienschichtaufbaus aufgebracht oder in eine Außenschicht des Folienschichtaufbaus eingebracht ist.
Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenschicht in einem separaten Arbeitsgang auf einen Kernaufbau des Folienschichtaufbaus aufgebracht worden ist.
Innenauskleidung eines Tanks zur Aufnahme eines Kraftstoffs oder einer Chemikalie, die eine in den Tank einzubringende Kunststofffolie nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.