EP0754635A1 - Doppelwandiger Tank und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Publication number
EP0754635A1
EP0754635A1 EP96810450A EP96810450A EP0754635A1 EP 0754635 A1 EP0754635 A1 EP 0754635A1 EP 96810450 A EP96810450 A EP 96810450A EP 96810450 A EP96810450 A EP 96810450A EP 0754635 A1 EP0754635 A1 EP 0754635A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
layer
wall
elastomer layer
synthetic resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96810450A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Bachmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adisa Service und Entwicklungs AG
Original Assignee
Adisa Service und Entwicklungs AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adisa Service und Entwicklungs AG filed Critical Adisa Service und Entwicklungs AG
Publication of EP0754635A1 publication Critical patent/EP0754635A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/02—Wall construction
    • B65D90/022—Laminated structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/02—Wall construction
    • B65D90/028—Wall construction hollow-walled, e.g. double-walled with spacers

Definitions

  • the present invention relates to a double-walled tank, in particular for storing oil, petrol or solvents, with an inner wall and an outer wall, the outer wall being formed from a spacer film and at least one plastic layer connected to the spacer film and by means of the spacer film a between the inner and the outer wall lying cavity is created, which can be checked for leakage by means of excess or negative pressure.
  • bitumen layers are that such coatings can be produced inexpensively.
  • a subsequent check of the bitumen layer is often impossible. Wherever conditions permit, the check is complex, since the entire shift must be examined in each case.
  • Epoxy resin layers are resistant and protect the tank from corrosion.
  • epoxy resin layers are relatively brittle and that they can be easily damaged, for example during transport. If there are small damaged areas or even hairline cracks in the dielectric plastic layer, an electrical connection between the metal wall and the surrounding soil, reinforced concrete walls etc. can occur. Electrical currents occur at the damaged areas, causing rapid corrosion of the metal.
  • An effective one Corrosion protection therefore requires good adhesion of the epoxy resin to the outside of the tank. This can only be achieved if the outer wall of the tank is carefully cleaned before the resin is applied, which of course is time-consuming. It is also disadvantageous in terms of production that several coats of epoxy resin are usually necessary and that the drying time is approx. 2-3 days.
  • coated metal tanks have the major disadvantage that the outer coating can usually no longer be checked for possible damage.
  • double-walled steel tanks with a cavity between the inner and outer walls have been used increasingly in recent years. Such tanks have the advantage that they e.g. can be checked for leaks using a vacuum applied to the cavity. It is therefore not necessary to examine the entire outer coating, as is the case with the coated tanks mentioned at the beginning.
  • double-walled steel tanks have the major disadvantage that they are very expensive to manufacture and that external corrosion protection cannot be dispensed with.
  • Leak tests using vacuum or overpressure generally have the immense advantage that they can also be used at any time in tanks that are buried in the ground. They are therefore suitable for the continuous monitoring of double-walled tanks.
  • the cavity of double-walled tanks can also serve to hold a warning liquid, or sensors protruding into the cavity can be used to detect the penetration of liquid into the cavity.
  • the CH-PS 471 728 describes a double-walled tank with an inner wall made of steel and an outer wall made of plastic, wherein a flat spacer is arranged between the inner and the outer wall.
  • the glass fiber reinforced Polyester-plastic outer wall is applied to the spacer formed by a film.
  • the cavity formed by the spacer film between the inner and the outer wall is intended to contain a warning liquid in order to be able to detect a possible leakage of the inner or outer wall.
  • the thermosetting plastic layer gives the tank casing good stability, so that the cavity between the inner and outer wall is preserved even under heavy loads.
  • a disadvantage of the double-walled tank described, however, is the brittleness of the outer layer made of polyester.
  • the outer wall can crack as a result of temperature fluctuations or alternating loads.
  • Another disadvantage is the relatively complex production process, in which two layers of glass fiber fabric usually have to be worked into the polyester resin in order to achieve the necessary stability of the outer wall. If GRP laminates are damaged, so-called "open" fibers are formed, on which liquid can penetrate into the cavity (capillary action). This removes the cathode protection at these points.
  • Another disadvantage is that the long curing times required for the polyester resin make it necessary to have large production facilities in which several tanks can be processed at the same time.
  • the CH-PS 618 658 also describes a double-walled tank with a spacer fabric located between the inner and outer wall.
  • the spacer fabric consists of wrapping paper.
  • a coating gasoline, oil and alcohol resistant coating color is applied to the wrapping paper (Etoplate 6), which inhibits the diffusion of gasoline, oil and alcohol vapors.
  • Etoplate 6 is a colored epoxy resin.
  • the coating color can be sprayed on or even filled, with fiber chips being added to the coating color. The addition of fiber chips is necessary to give the wall a certain toughness and to reduce the risk of cracking. Due to the open porosity of the According to CH-PS 618 658, packaging paper results in an intimate connection between the first color layer and the packaging paper. In practice, the coating described above was only used as an interior lining.
  • No. 4,844,287 proposes to first clothe a tank on the outside with a first elastomer layer and then with a liquid-permeable textile material which was previously coated with a second elastomer layer.
  • the elastomer layers are preferably polyurethanes with a high solids content. Since such a plastic only to a certain depth in the Penetrates textile material, the coated textile material remains liquid-permeable, so that liquid emerging from the tank penetrate the tissue and can be detected with known detection devices.
  • the tank casing described has the disadvantage that a leak can only be determined with a certain time delay. In addition, once a damaged area has occurred, a later leak check may not be possible, since the textile material is soaked with liquid.
  • US 5,000,342 discloses a tank with a permeable first separation layer and a second fiber-reinforced plastic layer.
  • the outer plastic layer can be formed from a wide variety of plastics.
  • the separating layer has a large number of holes through which the fiber-reinforced plastic applied to the outside is connected to the tank.
  • the object of the present invention is to provide a double-walled tank in which the disadvantages mentioned at the outset are largely avoided.
  • a tank in particular a steel tank, is to be provided with an outer casing which is not susceptible to injury, so that the tank can be transported and moved without problems.
  • the double-walled tank should continue to be easy and inexpensive to manufacture and e.g. Leakage can be checked at any time by means of vacuum or overpressure.
  • a double-walled tank of the type mentioned at the outset is characterized in that the plastic layer is an elastomer layer which is formed from a multi-component synthetic resin.
  • spacer foils such as, for example, aluminum knobbed foils, if instead of, as is known, coated with a thermosetting plastic, only with an elastomer plastic, practically no or only insignificant even under very high loads Deformations are suffered, so that the cavity between the inner and outer walls necessary for a later leak test, for example using a vacuum, is retained.
  • tanks with outer coatings made of an elastomer also have the advantage that they can be stored, transported and moved without any problems.
  • the elastomeric outer layers produced have the advantage that their vulnerability is significantly lower than that of thermosetting layers made of epoxy or polyester resin.
  • the risk that the outer wall could be injured is very low due to its rubber-like elasticity.
  • the elasticity is advantageously retained even at low temperatures of, for example, -20 ° C.
  • Conventional coatings made of epoxy resin or polyester are rigid and brittle at temperatures of around 0 to -20 ° C.
  • epoxy resin or polyester coatings have the disadvantage that residual stresses occur in the plastic layer due to aging.
  • the outer wall of a tank can be manufactured extremely quickly.
  • Another big advantage is that there is no need for glass fibers or glass fabric in the elastomer layers. So no "open" fibers can form. This not only results in material savings, but also in a much more rational way of production than with conventional tanks.
  • the elastomer layer applied to the spacer is also an excellent dielectric, so it is a good cathode protection for a metal tank wall.
  • the elastomer layer is advantageously formed from isocyanate / polyol compounds or diamine compounds, in particular urea compounds.
  • Elastomer layers with good material properties, such as hydrolysis, solvent and UV resistance and high dielectric constant.
  • resin systems available on the market today that are highly reactive and sprayable.
  • Elastomer layers formed from isocyanate / polyol compounds or essentially only from urea compounds have good chemical resistance, for example to gasoline or oil.
  • polyurea layers are generally less elastic than polyurethane / urea layers, they have the advantage that they are more impermeable to gases.
  • the elongation at break of the elastomer layer is expediently at least 10 to 20 percent at 20 ° C.
  • the elastomer layer particularly advantageously has an elongation at break of more than 100%, preferably more than 200% at 20 ° C. In comparison to epoxy resin layers, such layers are much more elastic and hardly vulnerable. If such layers are scratched during transport, for example, no leakage currents can still occur.
  • the elastomer layer expediently has a layer thickness between approximately 1 and approximately 5 mm, preferably between 2 and 4 mm. Elastomer layers of this thickness have a good insulation effect.
  • any foil and / or braid that is suitable for forming a cavity between the tank and the adjacent surface of the foil can be used as a spacer foil, an aluminum knobbed foil is preferably used.
  • An inexpensive variant envisages using a spacer film made of cardboard. In the latter case, it is important to prime the box. This can improve the adhesion of the elastomer layer to the cardboard.
  • the primer preferably an epoxy resin, makes the cardboard largely gas-impermeable, that is, gas diffusion through the cardboard is prevented.
  • the elastomer plastic forms a firm bond with the cardboard. This can result in such a large reinforcement of the cardboard knobs that, surprisingly, they are not compressed even when the tank is full.
  • the use of cardboard films for the production of an elastomer-coated tank outer wall is therefore a cost-effective and interesting alternative to the more expensive aluminum knobbed films.
  • Elastomer layers with a low gas permeability are preferably used in conjunction with cardboard knobbed films.
  • the tensile strength of the elastomer layer is advantageously greater than 7 MPa, preferably greater than 10 MPa, in particular greater than 12 MPa.
  • the synthetic resin components expediently have a low viscosity, so that they can be sprayed in a spray gun with forced mixing or, preferably, with direct swirling. In the latter case, the components are mixed with one another and sprayed on directly in the spray nozzle. This allows the outer layer to be produced efficiently. UV stabilizers, dyes or other conventional additives can also be contained in the elastomer layer.
  • the present invention also relates to a method for producing a double-walled tank, which is characterized in that a layer of a reactive multi-component synthetic resin is applied to the spacer film to form an elastomer layer.
  • reactive means that the components, once brought together, react practically immediately.
  • the reaction mixture should therefore have a short gel time so that the reaction mixture can be sprayed on without forming webs or dripping from the tank.
  • the reaction mixture advantageously reaches a viscosity value of approximately 50,000 mPa * s within a maximum of approximately 500 seconds, preferably within a maximum of 200 seconds. This makes it possible to coat a cylindrical tank almost continuously. The tank can be stored on rollers, rotated and simultaneously sprayed with the reaction mixture. It is also possible to apply several layers in succession. Further advantageous procedural measures can be found in the subclaims.
  • FIG. 1 shows a section of a double wall 11 of a tank in section.
  • the double wall 11 has an inner wall 13 made of steel, a spacer film 15 and an elastomer layer firmly connected to the spacer film 15.
  • the spacer film can be made of aluminum sheet, cardboard or plastic. Appropriate aluminum spacers have a thickness between 0.1 and 0.2 mm and are primed on both sides.
  • the primer ensures good adhesion of the elastomer layer, so that a good bond is formed between the spacer film and the plastic.
  • the primer coating on the side facing the tank wall acts as an insulation layer. Since the depressions formed by the knobs are filled with the elastomer plastic, pressing the knobs in is practically impossible.
  • the epoxy primer or polyurethane / epoxy primer from Adisa AG, Urdorf, Switzerland, are used.
  • a double-walled tank is produced as follows: First, strips of preferably gas or liquid-impermeable spacer films are attached to the outside of the tank, usually a steel tank. This can e.g. with the help of double-sided adhesive tape strips, which are previously glued to the tank at certain intervals. Alternatively, the tank can first be sprayed with a contact adhesive. The aluminum or cardboard film webs are laid on the tank outer wall in such a way that the edge areas of the film webs overlap. The overlap zones are then preferably additionally covered with an adhesive tape, e.g. Aluminum adhesive tape, covered to prevent penetration of the sprayed-on synthetic resin mixture into the cavity between the spacer film and the inner wall of the tank. As soon as the tank or parts of it are completely covered with spacer films, the multi-component mixture can be sprayed on.
  • an adhesive tape e.g. Aluminum adhesive tape
  • a reactive polyurethane / polyol mixture which cures rapidly at room temperature is preferably used as the multi-component mixture.
  • Contains quick-curing mixtures Polyisocyanates (eg aliphatic, cycloaliphatic or aromatic di- and triisocyanates and / or mixtures thereof) and polyols and / or diamines or mixtures thereof.
  • the isocyanates are preferably already prepolymers.
  • Aromatic diamines, urea or urea compounds are used as diamines.
  • Solvent-free two-component systems that can be used in a ratio of 1: 1 are particularly advantageously used. These are then mixed and sprayed directly in the spray nozzle of a spraying system. This process can also be automated. Due to the short curing time of the quick-reacting mixture, the tank can be checked for leaks practically immediately after its completion.
  • a maximum load of 20 kN (corresponding to a compressive stress of 2 N / mm2) was applied to a sample material using steel plates with a loading speed of 0.01 N / mm2 per second and the load-path diagram was recorded. After the load, the knobs were examined for traces of deformation. In a further test, a load of 10 kN was applied to check the creep behavior and left on the sample for 3 hours. The increase in strain was recorded.
  • the 100 x 100 mm sample material consisted of an aluminum studded film coated with Adalastic®.
  • the three-layer elastomer layer had a layer thickness between approximately 2.2 and 3.2 mm (measured on and between the knobs).
  • the load-path diagram showed a linear course and showed no signs of yielding by pressing in the knobs.
  • the test specimen only deformed by 0.4 mm, with only a very slight flattening of the Pimples was visible.
  • the increase in compression was only about 0.04 mm.
  • double-walled tanks for storing petrol and oil with an outer wall made of an elastomer with high tensile strength (elongation at break) and good tensile strength are much less susceptible to injury than known tanks with epoxy resin or polyester layers.
  • elastomer coatings can be produced in one operation by spraying on using reactive, fast-curing multi-component resins with the shortest possible gelation time.
  • the elastomer layer ensures very good electrical insulation of the metal tank shell (tank inner wall) and at the same time forms a hard-wearing, stable outer wall that can have the necessary toughness without glass fabric or fiber chips and essentially without fillers. It has been shown that the cathode protection achieved with the elastomer coating is considerably more reliable than that of epoxy or polyester coatings.
  • a significant advantage of the tanks according to the invention is that the outer casing can be produced before the tank is moved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Ein doppelwandiger Tank (11), insbesondere für die Aufbewahrung von Oel oder Benzin, besitzt eine Aussenwand, welche durch eine Distanzhalterfolie (15) und einem auf der Distanzfolie aufgebrachten Elastomeren (17) gebildet ist. Die kautschukähnliche Elastomerbeschichtung aus Isocyanat/Polyol-Verbindungen und/oder Diamin-Verbindungen, insbesondere Harnstoffverbindungen oder Mischungen davon bildet zusammen mit der Distanzhalterfolie (15) die Aussenwand. Die Elastomerbeschichtung hat den Vorteil einer geringeren Verletzungsanfälligkeit als bekannte Epoxyharzoder Polyesterbeschichtungen, die in der Regel mit Glasgewebe verstärkt sein müssen. Die Elastomerbeschichtung Iässt sich kostengünstig aus reaktiven, schnellhärtenden Zweikomponentensystemen herstellen. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen doppelwandigen Tank, insbesondere zur Aufbewahrung von Oel, Benzin oder Lösungsmitteln, mit einer Innenwand und einer Aussenwand, wobei die Aussenwand aus einer Distanzhalterfolie und wenigstens einer mit der Distanzhalterfolie verbundenen Kunststoffschicht gebildet ist und durch die Distanzhalterfolie ein zwischen der Innen- und Aussenwand liegender Hohlraum geschaffen wird, welcher mittels Ueber- oder Unterdruck auf Leck überprüfbar ist.
  • In der Vergangenheit wurden Metalltanks aussen oft lediglich mit einer Bitumenschicht als Korrosionsschutz versehen, wobei ein eigentlicher Leckschutz fehlte. Der Vorteil von Bitumenschichten ist, dass solche Beschichtungen kostengünstig hergestellt werden können. Nachteilig hingegen ist, dass diese mit der Zeit rissig werden und somit keinen zuverlässigen Schutz gegen Korrosion und dadurch verursachtes Auslaufen des Tankinhalts bieten. Zudem ist eine nachträgliche Ueberprüfung der Bitumenschicht vielfach unmöglich. Auch wo die Verhältnisse es gestatten, ist die Ueberprüfung aufwendig, da jeweils die ganze Schicht untersucht werden muss.
  • Bekanntgeworden sind auch aussen direkt mit Epoxyharz beschichtete Metalltanks. Epoxyharzschichten sind widerstandsfähig und schützen den Tank vor Korrosion. Nachteilig hingegen ist, dass Epoxyharzschichten relativ spröd sind und dass diese, z.B. beim Transport, sehr leicht verletzt werden können. Sind kleine Schadstellen oder auch nur Haarrisse in der dielektrischen Kunststsoffschicht vorhanden, so kann es zu einer elektrischen Verbindung zwischen der Metallwand und dem umliegenden Erdreich, armierten Betonwänden etc. kommen. An den schadhaften Stellen treten elektrische Ströme auf, die eine rasche Korrosion des Metalls bewirken. Ein wirksamer Korrosionsschutz erfordert daher eine gute Haftung des Epoxyharzes auf der Tankaussenwand. Dies lässt sich nur bewerkstelligen, wenn die Tankaussenwand vor dem Auftragen des Harzes sorgfältig gereinigt wird, was natürlich zeitintensiv ist. Herstellungsmässig nachteilig ist auch, dass meist mehrere Anstriche mit Epoxyharz notwendig sind und dass die Trocknungszeit ca. 2-3 Tage beträgt.
  • Wie oben bereits erwähnt, haben beschichtete Metalltanks den grossen Nachteil, dass die Aussenbeschichtung nachträglich in der Regel nicht mehr auf eventuelle Schadstellen überprüfbar ist. In den letzten Jahren sind aus diesem Grund vermehrt doppelwandige Stahltanks mit einem Hohlraum zwischen der Innen- und der Aussenwand eingesetzt worden. Solche Tanks haben den Vorteil, dass diese z.B. mittels Vakuum, welches an den Hohlraum angelegt wird, auf Lecks überprüft werden können. Dabei braucht also nicht die ganze Aussenbeschichtung untersucht werden, wie dies bei den eingangs erwähnten beschichteten Tanks der Fall ist. Doppelwandige Stahltanks haben jedoch den grossen Nachteil, dass diese in der Herstellung sehr teuer sind und dass auf einen äusseren Korrosionsschutz nicht verzichtet werden kann.
  • Lecktests mittels Vakuum oder Ueberdruck haben allgemein den immensen Vorteil, dass diese auch bei im Erdreich versetzten Tanks jederzeit angewendet werden können. Sie eignen sich daher für eine kontinuierliche Ueberwachung von doppelwandigen Tanks. Der Hohlraum von doppelwandigen Tanks kann aber auch dazu dienen, eine Warnflüssigkeit aufzunehmen, oder es können in den Hohlraum ragende Sensoren eingesetzt werden, um ein Eindringen von Flüssigkeit in den Hohlraum zu detektieren.
  • Die CH-PS 471 728 beschreibt einen doppelwandigen Tank mit einer aus Stahl bestehenden Innenwand und einer aus Kunststoff bestehenden Aussenwand, wobei zwischen der Innen- und der Aussenwand ein flächenhaft ausgebildeter Distanzhalter angeordnet ist. Die aus glasfaserverstärktem Polyester-Kunststoff gebildete Aussenwand ist auf dem durch eine Folie gebildeten Distanzhalter aufgebracht. Der durch die Distanzhalterfolie gebildete Hohlraum zwischen der Innen- und der Aussenwand ist dafür bestimmt, eine Warnflüssigkeit aufzunehmen, um eine eventuelle Leckage der Innen- oder Aussenwand detektieren zu können. Die duroplastische Kunststoffschicht verleiht der Tankummantelung eine gute Stabilität, sodass der Hohlraum zwischen Innen- und Aussenwand auch unter grossen Lasten erhalten bleibt. Nachteilig bei dem beschriebenen doppelwandigen Tank ist jedoch die Spröde der aus Polyester bestehenden Aussenschicht. Aufgrund der Spröde kann die Aussenwand als Folge von Temperaturschwankungen oder Wechselbelastungen rissig werden. Nachteilig ist auch das relativ aufwendige Herstellungsverfahren, bei welchem zur Erreichung der notwendigen Stabilität der Aussenwand meist zwei Lagen Glasfasergewebe in das Polyesterharz eingearbeitet werden müssen. Werden GFK-Laminate verletzt, so bilden sich sogenannte "offene" Fasern, an welchen Flüssigkeit in den Hohlraum dringen kann (Kapillarwirkung). Dadurch wird der Kathodenschutz an diesen Stellen aufgehoben. Nachteilig ist auch, dass durch die notwendigen langen Aushärtungszeiten des Polyesterharzes grosse Fabrikationsräumlichkeiten notwendig sind, in welchen mehrere Tanks gleichzeitig bearbeitet werden können.
  • Die CH-PS 618 658 beschreibt ebenfalls einen doppelwandigen Tank mit einem zwischen der Innen- und der Aussenwand befindlichen Distanzhaltergewebe. Das Distanzhaltergewebe besteht aus Packpapier. Auf das Packpapier ist eine benzin-, öl- und alkoholbeständige Beschichtungsfarbe aufgetragen (Etoplate 6), welche die Diffusion von Benzin-, Oel- und Alkoholdämpfen hemmt. Etoplate 6 ist ein eingefärbtes Epoxy-Harz. Die Beschichtungsfarbe kann aufgespritzt oder auch gespachtelt werden, wobei der Beschichtungsfarbe Faserschnitzel beigemischt sind. Die Zugabe von Faserschnitzel ist notwendig, um der Wand eine gewisse Zähigkeit zu verleihen und die Gefahr der Rissbildung herabzusetzen. Durch die Offenporigkeit des Packpapiers ergibt sich gemäss CH-PS 618 658 eine innige Verbindung zwischen der ersten Farbschicht und dem Packpapier. Die oben beschriebene Beschichtung wurde in der Praxis nur als Innenverkleidung eingesetzt. Der Grund dafür liegt einerseits in der Spröde der Epoxy-Kunststoffschicht, die beim Transport und Versetzen des Tankes zweifellos Schaden nehmen könnte. Andererseits hat sich auch herausgestellt, dass wegen nicht richtig benetzter Faserschnitzel durch die Kunststoffschicht hindurch Leckströme auftreten können, die dann eine allmähliche Korrosion des Metallmantels herbeiführen. Obwohl gemäss CH-PS 618 658 die Epoxy-Kunststoffschicht eine gewisse Elastizität aufweist, sind die hergestellten Tankinnenwände des öfteren undicht geworden. So ist es vorgekommen, dass bereits beim Füllen des Tanks oder allenfalls bei später durchgeführten Tankreinigungen die Epoxy-Schicht an bestimmten Stellen gerissen und undicht geworden wird. Die Herstellung des in der CH-PS 618 658 offenbarten doppelwandigen Tanks ist ebenfalls relativ aufwendig, da die Faserschnitzel mit Rollen und/oder Rillenwalzen in das Kunstharz eingearbeitet werden müssen. Darüberhinaus ist nachteilig, dass die Aushärtungszeit der Epoxyschicht mehrere Stunden bis einen Tag benötigt, sodass während dieser Zeit am Tank nicht weitergearbeitet werden kann. Die Ueberprüfung auf eventuell noch vorhandene Lecks ist erst möglich, wenn die Epoxyharzschicht ausgehärtet ist. Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass die bekannten doppelwandigen Tanks, bei welchen der Aussenmantel durch eine glasfaserverstärkte Kunststoffschicht gebildet ist, ziemlich verletzungsanfällig sind.
  • Die US 4,844,287 schlägt vor, einen Tank aussen zuerst mit einer ersten Elastomerschicht und dann mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Textilmaterial, welches vorgängig mit einer zweiten Elastomerschicht beschichtet wurde, einzukleiden. Die Elastomerschichten sind vorzugsweise Polyurethane mit einem hohen Gehalt an Feststoffen. Da ein solcher Kunststoff nur bis zu einer gewissen Tiefe in das Textilmaterial eindringt, bleibt das beschichtete Textilmaterial flüssigkeitsdurchlässig, sodass aus dem Tank austretende Flüssigkeit das Gewebe durchdringen und mit bekannten Detektionseinrichtungen detektiert werden kann. Die beschriebene Tankummantelung hat den Nachteil, dass ein Leck nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung festgestllt werden kann. Ausserdem dürfte, nachdem einmal eine schadhafte Stelle aufgetreten ist, eine spätere Lecküberprüfung unmöglich sein, da das Textilmaterial mit Flüssigkeit vollgesogen ist.
  • Die US 5,000,342 offenbart einen Tank mit einer durchlässigen ersten Trennschicht und einer zweiten faserverstärkten Kunststoffschicht. Die äussere Kunststoffschicht kann aus den verschiedensten Kunststoffen gebildet sein. Die Trennschicht besitzt eine Vielzahl von Löchern, durch welche der aussen aufgebrachte faserverstärkte Kunststoff mit dem Tank verbunden ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen doppelwandigen Tank zur Verfügung zu stellen, bei welchem die eingangs erwähnten Nachteile weitgehend vermieden sind. Insbesondere soll ein Tank, insbesondere Stahltank, mit einer verletzungsunanfälligen Aussenummantelung bereitgestellt werden, damit der Tank problemlos transportiert und versetzt werden kann. Der doppelwandige Tank soll weiterhin einfach und kostengünstig hergestellt werden können und z.B. mittels Vakumm oder Ueberdruck jederzeit auf Leck überprüfbar sein.
  • Erfindungsgemäss ist ein doppelwandiger Tank der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Elastomerschicht ist, die aus einem Mehrkomponenten-Kunstharz gebildet ist. Ueberraschenderweise wurde gefunden, dass Distanzhalterfolien wie z.B. Alu-Noppenfolien, wenn sie anstatt, wie bekannt, mit einem duroplastischen Kunststoff, nur mit einem Elastomer-Kunststoff beschichtet sind, auch unter sehr grossen Lasten praktisch keine oder nur unwesentliche Verformungen erleiden, sodass der für eine spätere Leckprüfung bespielsweise mittels Vakuum nötige Hohlraum zwischen Innen- und Aussenwand erhalten bleibt. Im Unterschied zu den bisher bekanntgewordenen doppelwandigen Tanks mit Aussenwänden aus Epoxy- oder Polyesterharzen haben Tanks mit Aussenbeschichtungen aus einem Elastomeren zudem den Vorteil, dass diese problemlos gelagert, transportiert und versetzt werden können. Die hergestellten elastomeren Aussenschichten haben den Vorteil, dass deren Verletzbarkeit wesentlich geringer ist als von duroplastischen Schichten aus Epoxy- oder Polyesterharz. Das Risiko, dass die Aussenwand verletzt werden könnte, ist aufgrund ihrer kautschukähnlichen Elastizität sehr gering. Die Elastizität bleibt vorteilhaft auch bei tiefen Temperaturen von z.B. -20 °C noch erhalten. Herkömmliche Beschichtungen aus Epoxyharz oder Polyester sind bei Temperaturen von ungefähr 0 bis -20 °C starr und spröde. Darüberhinaus haben Epoxyharz- oder Polyesterbeschichtungen den Nachteil, dass infolge Alterung Eigenspannungen in der Kunststoffschicht auftreten.
  • Durch den Einsatz von schnellreagierenden Mehrkomponenten-Kunstharzmischungen kann die Aussenwand eines Tanks äusserst zeitsparend hergestellt werden. Ein weiterer grosser Vorteil ist, dass in den Elastomerschichten auf Glasfasern oder Glasgewebe verzichtet werden kann. Es können sich also keine "offenen" Fasern bilden. Daraus resultiert nicht nur eine Materialersparnis, sondern auch eine wesentlich rationellere Herstellungsweise als bei herkömmlichen Tanks. Die auf den Distanzhalter aufgebrachte Elastomerschicht ist auch ein ausgezeichnetes Dielektrikum, ist also ein guter Kathodenschutz für eine metallene Tankwand.
  • Vorteilhaft ist die Elastomerschicht aus Isocyanat/PolyolVerbindungen oder Diamin-Verbindungen, insbesondere Harnstoffverbindungen, gebildet. Aus den genannten Verbindungen lassen sich elastomere Schichten mit guten Materialeigenschaften, wie Hydrolyse-, Lösungsmittel- und UV-Beständigkeit und hohe Dielektrizitätskonstante, erstellen. Es sind heutzutage Mehrkomponenten-Kunstharzsysteme auf dem Mark erhältlich, die hochreaktiv und spritzbar sind. Aus Isocyanat/Polyol-Verbindungen oder im wesentlichen nur aus Harnstoff-Verbindungen gebildete Elastomerschichten weisen eine gute chemische Beständigkeit, z.B. gegenüber Benzin oder Oel, auf. Polyharnstoffschichten sind zwar im allgemeinen weniger elastisch als Polyurethan/Harnstoffschichten, besitzen aber den Vorteil, dass sie gasundurchlässiger sind. Zweckmässigerweise beträgt die Bruchdehnung der Elastomerschicht wenigstens 10 bis 20 Prozent bei 20 °C. Dadurch ist die Gefahr der Rissbildung bei nachfolgenden Tankreinigungen, infolge Temperaturschwankungen oder Transport gering. Besonders vorteilhaft weist die Elastomerschicht eine Bruchdehnung von mehr als 100%, vorzugsweise mehr als 200% bei 20 °C auf. Solche Schichten sind also im Vergleich zu Epoxyharzschichten wesentlich elastischer und kaum verletzbar. Werden solche Schichten beim Transport z.B. aufgeritzt, so können sich trotzdem noch keine Leckströme einstellen.
  • Zweckmässigerweise weist die Elastomerschicht eine Schichtdicke zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 4 mm, auf. Elastomerschichten solcher Dicke haben eine gute Isolationswirkung. Obwohl als Distanzhalterfolie jedwelche Folie und/oder Geflecht eingesetzt werden kann, welches geeignet ist zwischen dem Tank und der anliegenden Oberfläche der Folie einen Hohlraum zu bilden, kommt vorzugsweise eine Aluminium-Noppenfolie zum Einsatz. Eine preiswerte Variante sieht vor, eine Distanzhalterfolie aus Karton einzusetzen. Im letzteren Fall ist es wichtig, den Karton mit einem Primer zu versehen. Dadurch kann die Haftung der Elastomerschicht auf dem Karton verbessert werden. Von Bedeutung ist jedoch auch, dass durch den Primer, vorzugsweise einem Epoxyharz, der Karton schon weitgehend gasundurchlässig gemacht wird, also die Gasdiffusion durch den Karton verhindert wird. Dies ist wichtig, da ansonsten die Lecküberprüfbarkeit mittels Vakuum oder Ueberdruck beeinträchtig würde. Der Elastomerkunststoff bildet mit dem Karton einen festen Verbund. Dadurch kann eine derart grosse Verstärkung der Kartonnoppen bewirkt werden, dass diese überraschenderweise auch bei gefülltem Tank nicht zusammengedrückt werden. Die Verwendung von Kartonfolien zur Herstellung einer elastomerbeschichteten Tankaussenwand ist also eine kostengünstige und interessante Alternative zu den teureren Aluminiumnoppenfolien. Vorzugsweise werden in Verbindung mit Kartonnoppenfolien Elastomerschichten mit einer geringen Gasdurchlässigkeit eingesetzt.
  • Vorteilhaft ist die Zugfestigkeit der Elastomerschicht grösser als 7 MPa, vorzugsweise grösser als 10 MPa, insbesonder grösser als 12 MPa. Zweckmässigerweise weisen die eingesetzten Kunstharzkomponenten eine niedrige Viskosität auf, sodass diese in einer Spritzpistole mit Zwangsmischung oder bevorzugterweise mit Direktverwirbelung verspritzt werden können. Im letzteren Fall werden die Komponenten direkt in der Sprühdüse miteinander vermischt und aufgespritzt. Dies erlaubt eine rationelle Herstellung der Aussenschicht. In der Elastomerschicht können noch UV-Stabilisatoren, Farbstoffe oder andere übliche Zusatzstoffe enthalten sein.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Tanks, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die Distanzhalterfolie eine Schicht aus einem reaktiven Mehrkomponenten-Kunstharz zur Bildung einer Elastomerschicht aufgebracht wird. Reaktiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Komponenten, wenn diese einmal zusammengebracht sind, praktisch unmittelbar reagieren. Das Reaktionsgemisch soll also eine kurze Gelierzeit aufweisen, sodass das Reaktionsgemisch, ohne Bahnen zu bilden oder vom Tank zu tropfen, aufgespritzt werden kann. Durch die Verwendung von reaktiven bzw. schnellhärtenden Mehrkomponenten-Kunstharzen kann die Herstellungszeit einer Tankaussenwand wesentlich herabgesetzt werden. Es bestehen praktisch keine Totzeiträume, während welchen man die Schichten aushärten lassen muss. Zudem kann die Dichtigkeit der Schicht praktisch unmittelbar nach deren Aufbringung überprüft werden.
  • Zweckmässigerweise wird ein bei Raumtemperatur schnellhärtendes Mehrkomponenten-Kunstharz verwendet, welches eine Gelierzeit von bis ungefähr 60 Sekunden, vorzugsweise bis ungefähr 30 Sekunden aufweist, sodass es in einem Arbeitsgang aufgespritzt werden kann. Vorteilhaft erreicht das Reaktionsgemisch nach der Durchmischung der Komponenten bei 25 °C einen Viskositätswert von ungefähr 50'000 mPa*s innerhalb von maximal ungefähr 500 Sekunden, vorzugsweise innerhalb höchstens 200 Sekunden. Dadurch ist es möglich, einen zylindrischen Tank quasi kontinuierlich zu beschichten. Dabei kann der Tank auf Rollen gelagert, gedreht und gleichzeitig mit dem Reaktionsgemisch bespritzt werden. Es können dabei auch mehrere Schichten zeitlich hintereinander aufgetragen werde. Weitere vorteilhafte Verfahrensmassnahmen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Doppelwand 11 eines Tanks im Schnitt. Die Doppelwand 11 besitzt eine Innenwand 13 aus Stahl, eine Distanzfolie 15 und eine mit der Distanzfolie 15 fest verbundene Elastomerschicht. Die Distanzfolie kann aus Aluminiumblech, Karton oder Kunststoff sein. Zweckmässige Aluminiumdistanzfolien besitzen eine Stärke zwischen 0.1 und 0.2 mm und sind beidseitig geprimert. Der Primer sorgt für eine gute Haftung der Elastomerschicht, sodass ein guter Verbund zwischen der Distanzfolie und dem Kunststoff gebildet ist. Die Primerbeschichtung auf der der Tankwand zugekehrten Seite wirkt als Isolationsschicht. Da die durch die Noppen gebildeten Vertiefungen mit dem Elastomer-kunststoff gefüllt sind, ist ein Eindrücken der Noppen praktisch unmöglich. Als Primer für Kartonfolien kann z.B. der Epoxy-Primer oder Polyurethan/Epoxy-Primer der Firma Adisa AG, Urdorf, Schweiz, eingesetzt werden.
  • Empfohlene Elastomerbeschichtungen aus einem 2-Komponenten Polyurethan/Polyol-Kunstharz weisen folgende Materialeigenschaften auf:
    20 °C minus 20 °C
    Zugfestigkeit (MPa)1) ca. 10-12 ca. 25-30
    Bruchdehnung (%) ca. 300-380 ca. 220-310
    (Reissfestigkeit) shore A 80-85
    Chemikalienbeständigkeit gut gut
    1) (DIN 53455, 53504, 53430, 53571, 53354)
  • Die Herstellung eines doppelwandigen Tanks erfolgt folgendermassen: Zuerst werden aussen auf den Tank, normalerweise einen Stahltank, Bahnen von vorzugsweise gas- oder flüssigkeitsundurchlässigen Distanzhalterfolien angebracht. Dies kann z.B. mit Hilfe von Doppelklebebandstreifen erfolgen, die vorgängig in bestimmten Abständen auf den Tank geklebt werden. Alternativ kann der Tank auch zuerst mit einem Kontaktkleber bespritzt werden. Die Aluminium- oder Kartonfolienbahnen werden an der Tankaussenwand verlegt derart, dass die Randbereiche der Folienbahnen sich überlappen. Die Ueberlappungszonen werden dann vorzugsweise noch zusätzlich mit einem Klebeband, z.B. Aluminiumklebeband, abgedeckt, um ein Eindringen der aufgespritzten Kunstharzmischung in den zwischen der Distanzhalterfolie und der Tankinnenwand vorhandenen Hohlraum zu verhindern. Sobald der Tank oder Teile davon vollflächig mit Distanzhalterfolien belegt ist, kann die Mehrkomponentenmischung aufgespritzt werden.
  • Als Mehrkomponentenmischung wird vorzugsweise eine reaktive und bei Raumtemperatur schnellhärtende Polyurethan/Polyol Mischung verwendet. Schnellhärtende Mischungen enthalten Polyisocyanate (z.B. aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Di- und Triisocyanate und/oder Mischungen derselben) und Polyole und/oder Diamine oder Mischungen davon. Die Isocyanate sind vorzugsweise bereits Präpolymere. Als Diamine kommen aromatische Diamine, Harnstoff oder Harnstoffverbindungen, zum Einsatz.
  • Besonders vorteilhaft werden lösungsmittelfreie ZweiKomponenten Systeme verwendet, die im Verhältnis 1:1 eingesetzt werden können. Diese werden dann unmittelbar in der Sprühdüse einer Spritzanlage vermischt und aufgespritzt. Dieser Vorgang kann auch automatisiert werden. Durch die kurze Aushärtezeit der schnellreagierenden Mischung kann der Tank praktisch unmittelbar nach dessen Fertigstellung auf Dichtheit geprüft werden.
  • In einem Lastplattenversuch wurde mittels Stahlplatten mit einer Belastungsgeschwindigkeit von 0.01 N/mm2 pro Sekunde eine Maximallast von 20 kN (entsprechend einer Druckspannung von 2 N/mm2) auf ein Probenmaterial aufgebracht und das Last-Wegdiagramm aufgezeichnet. Nach der Belastung wurden die Noppen auf Deformationsspuren untersucht. Zur Ueberprüfung des Kriechverhaltens wurde in einem weiteren Versuch eine Last von 10 kN aufgebracht und während 3 Stunden auf der Probe belassen. Die Zunahme der Verformung wurde aufgezeichnet.
  • Das 100 x 100 mm grosse Probenmaterial bestand aus einer mit Adalastic® beschichteten Alu-Noppenfolie. Die dreischichtig aufgetragene Elastomerschicht besass eine Schichtstärke zwischen ungefähr 2.2 und 3.2 mm (gemessen auf und zwischen den Noppen).
  • Das Last-Wegdiagramm zeigte einen linearen Verlauf und liess keine Anzeichen eines Nachgebens durch Eindrücken der Noppen erkennen. Der Prüfkörper verformte sich lediglich um 0.4 mm, wobei eine nur sehr geringfügige Abplattung der Noppen ersichtlich war. Beim Kriechversuch betrug die Zunahme der Stauchung lediglich ungefähr 0.04 mm.
  • Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass doppelwandige Tanks zur Aufbewahrung von Benzin und Oel mit einer Aussenwand aus einem Elastomeren mit hoher Reissfestigkeit (Bruchdehnung) und guter Zugfestigkeit viel weniger verletzungsanfällig sind als bekannte Tanks mit Epoxyharz- oder Polyesterschichten. Dabei ist auch von Bedeutung, dass sich solche Elastomerbeschichtungen unter Verwendung von reaktiven, schnellhärtenden Mehrkomponentenharzen mit einer möglichst kurzen Gelierzeit in einem Arbeitsgang durch Aufspritzen herstellen lassen. Die Elastomerschicht sorgt für eine sehr gute elektrische Isolierung des metallenen Tankmantels (Tankinnenwand) und bildet gleichzeitig eine strapazierfähige, stabile Aussenwand, die ohne Glasgewebe oder Faserschnitzel und im wesentlichen ohne Füllstoffe die nötige Zähigkeit aufweisen kann. Es hat sich gezeigt, dass der mit der Elastomerbeschichtung erreichte Kathodenschutz wesentlich zuverlässiger ist als derjenige von Epoxy- oder Polyesterbeschichtungen. Ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemässen Tankes ist, dass die Aussenummantelung bereits vor dem Versetzen des Tanks hergestellt werden kann.

Claims (18)

  1. Doppelwandiger Tank, insbesondere zur Aufbewahrung von Oel, Benzin oder Lösungsmitteln, mit einer Innenwand und einer Aussenwand, wobei die Aussenwand aus einer Distanzhalterfolie und wenigstens einer mit der Distanzhalterfolie verbundenen Kunststoffschicht gebildet ist und durch die Distanzhalterfolie ein zwischen der Innen- und Aussenwand liegender Hohlraum geschaffen wird, welcher z.B. mittels Ueber- oder Unterdruck auf Leck überprüfbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Elastomerschicht ist, die vorzugsweise aus einem Mehrkomponenten-Kunstharz gebildet ist.
  2. Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht aus Isocyanat/Polyol-Verbindungen und/oder Diamin-Verbindungen, insbesondere Harnstoffverbindungen oder Mischungen davon, gebildet ist.
  3. Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bruchdehnung der Elastomerschicht mindestens 10 bis 20 Prozent bei 20 °C beträgt.
  4. Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht eine Bruchdehnung von mehr als 100%, vorzugsweise mehr als 200% bei 20 °C aufweist.
  5. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht eine Schichtdicke zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 4 mm, aufweist.
  6. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhalterfolie eine Aluminium-Noppenfolie ist.
  7. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhalterfolie aus Karton ist.
  8. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhalterfolien wenigstens einseitig mit einem Primer versehen sind.
  9. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit der Elastomerschicht grösser als 7 MPa, vorzugsweise grösser als 10 MPa ist.
  10. Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerschicht eine Bruchdehnung von mehr als 100%, vorzugsweise mehr als 200% bei 20 °C und eine Schichtdicke zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 4 mm, aufweist und dass die Bruchdehnung der Elastomerschicht grösser als 7 MPa, vorzugsweise grösser als 10 MPa ist.
  11. Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Tanks, bei welchem Verfahren eine Distanzhalterfolie aussen auf den Tank, insbesondere einem Stahltank, aufgebracht und anschliessend mit einem Kunstharz beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Distanzhalterfolie eine Schicht aus einem reaktiven Mehrkomponenten-Kunstharz zur Bildung einer Elastomerschicht aufgebracht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei Raumtemperatur schnellhärtendes Mehrkomponenten-Kunstharz verwendet, welches eine Gelierzeit von bis ungefähr 60 Sekunden, vorzugsweise bis 30 Sekunden aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrkomponenten-Kunstharz Isocyanat/Polyol-Verbindungen und/oder DiaminVerbindungen oder Mischungen davon, insbesondere Harnstoffverbindungen, verwendet werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht von zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 4 mm, aufgetragen wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Distanzhalterfolie eine Karton-Noppenfolie eingesetzt wird, welche mit einem die Gasdiffusion hemmenden Primer versehen ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Distanzfolien der Tank aussen zuerst mit einem Kontaktkleber bespritzt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die hergestellte Elastomerkunststoffschicht nach der Herstellung mittels Ueber- oder Unterdruck auf Dichtigkeit geprüft wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, die eingesetzten Kunstharzkomponenten eine niedrige Viskosität aufweisen, sodass diese in einer Spritzpistole mit Zwangsmischung oder bevorzugterweise mit Direktverwirbelung verspritzt werden können.
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