WO2014096112A1 - Auskleidungsschlauch für die sanierung von leitungssystemen und verfahren zur sanierung von leitungssystemen - Google Patents

Auskleidungsschlauch für die sanierung von leitungssystemen und verfahren zur sanierung von leitungssystemen Download PDF

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WO2014096112A1
WO2014096112A1 PCT/EP2013/077256 EP2013077256W WO2014096112A1 WO 2014096112 A1 WO2014096112 A1 WO 2014096112A1 EP 2013077256 W EP2013077256 W EP 2013077256W WO 2014096112 A1 WO2014096112 A1 WO 2014096112A1
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WO
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lining
epoxy resin
systems
lining hose
fibers
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Application number
PCT/EP2013/077256
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Reichel
Original Assignee
Sml Verwaltungs Gmbh
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/165—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section
    • F16L55/1656—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section materials for flexible liners

Definitions

  • Lining hose for the refurbishment of piping systems and method for the rehabilitation of piping systems Lining hose for the refurbishment of piping systems and method for the rehabilitation of piping systems
  • the present invention relates to a lining hose for
  • Channels and similar piping systems consists in introducing a flexible fiber hose, impregnated with a hardenable resin, which serves as a lining hose (so-called liner) into the pipe system.
  • curable resins preferably unsaturated polyester resins or vinyl ester resins are used by the known methods, which may be dissolved, for example, in styrene and / or an acrylic ester.
  • Sensitiser included hardened.
  • DE A 26 39 395 describes protective coatings containing cationically curable epoxy resins.
  • Lining hoses according to the invention can be taken from the subclaims and the following detailed description.
  • the invention relates to the use of cationically curable epoxy resins for the production of liner hoses for
  • Another aspect of the invention relates to a method for refurbishing conduit systems.
  • the lining hoses according to the invention are particularly suitable for the rehabilitation of such sewers in
  • the lining hoses according to the invention generally have one or more slivers, which are impregnated with a curable resin.
  • Fiber systems understood, with the so-called chain in the longitudinal direction and the so-called shot run perpendicular thereto.
  • Knitted fabrics are generally understood to mean fabrics which are produced by stitching.
  • Fiber scrims are a processing variant of fibers in which the fibers are not interwoven, but aligned parallel to each other in a chemical carrier substance (the matrix) are embedded and are usually fixed by cover sheets from above and below.
  • fiber fabrics have a pronounced anisotropy of the strengths orientation direction and perpendicular thereto, which may be of interest for some applications.
  • a nonwoven consists of loosely connected fibers, which are not yet connected to each other.
  • the strength of a fleece is based only on the fiber's own liability, but can be influenced by work-up. In order to process and use the fleece, it is in usually solidified, for which various methods can be used.
  • Nonwovens are different from fabrics, or knitted fabrics, which are characterized by the manufacturing process specific laying of the individual fibers or threads.
  • Nonwovens consist of fibers whose position can only be described by the methods of statistics. The fibers are confused with each other in the nonwoven fabric. Accordingly, the English term nonwoven (non-woven) clearly distinguishes it from woven fabric.
  • Nonwovens inter alia, are classified according to the fiber material (eg the polymer in the case of chemical fibers), the bonding process, the type of fiber (staple or continuous fibers), the fiber fineness and the fiber orientation
  • the fibers can be deposited defined in a preferred direction or be completely stochastically oriented as in the case of
  • felts in the context of the invention are also to be understood as felts.
  • a felt is a
  • Fibers are generally produced by dry needling (so-called needle felts) or by solidification with water jets emerging from a nozzle beam under high pressure. The individual fibers in the felt are intertwined with each other. Needle felt is usually mechanically with numerous needles
  • the barbs are arranged inversely as in a harpoon. This will force the fibers into the felt and the needle will come out easily. Repeated plunge the fibers are intertwined and
  • Felts can be - like nonwovens - from virtually all natural or
  • Complementing is also the hooking of the fibers with a pulsed one
  • Water jet or with a binder possible.
  • the latter methods are particularly suitable for fibers without flake structure such as polyester or polyamide fibers.
  • Felts have a good temperature resistance and are usually moisture repellent, which may be advantageous for use in liquid-carrying systems.
  • the type of fibers used is subject to no restriction.
  • glass fibers, carbon fibers or plastic fibers such as aramid fibers or fibers of thermoplastic materials such as
  • Polyesters or polyamides or polyolefins eg polypropylene
  • polyesters or polyamides or polyolefins eg polypropylene
  • glass fibers are generally preferred; However, for example, it is one particular heat resistance of importance, for example, aramid fibers or carbon fibers can be used, which can offer advantages over glass fibers in terms of strength at higher temperatures.
  • the lining hoses according to the invention can be one or
  • a first sliver can be advantageously selected from woven, knitted, laid, mats, felts or nonwovens, wherein the length of the fibers can be selected according to the desired application.
  • a first resin-impregnated sliver is a slub of fibers of parallel-oriented continuous fibers, preferably parallel-aligned continuous glass fibers.
  • the continuous fibers are aligned substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sliver.
  • a second sliver can be combined, in which the fibers are arranged undirected in a random fiber mat.
  • the first sliver gives the lining hose a very good strength in the longitudinal direction, which is advantageous when installed in the piping systems to be rehabilitated.
  • the arranged therefrom sliver with undirected fibers in the form of a random fiber mat stabilized by the high
  • Needle mat may be needled or sewn, i.
  • the sliver or slivers can also be constructed in multiple layers.
  • the random fiber mat in the finished lining tube preferably forms the inner surface. It has proved advantageous in some cases
  • Intermediate layer are provided with arranged parallel to the longitudinal direction of the sliver cut fibers, which preferably have a length in the range of 2 to 60, preferably from 3 to 30 cm.
  • the lining tube according to the invention may be provided on one or both sides of the sliver or slivers to protect against sticking or damage with a plastic film.
  • Corresponding films are known per se to the person skilled in the art and described in the literature, so that more details are given here
  • the inner protective film should be used for the inner protective film such that is largely permeable to the wavelength of the light used for irradiation, so as not to affect the curing.
  • the outer protective film should be largely impermeable to light of this wavelength in order to avoid premature and undesired curing of the lining tube.
  • the lining hoses according to the invention are impregnated with a curable by photoinitiated cationic polymerization resin.
  • the photochemical cationic curing is based on the principle that salts of certain photosensitive compounds cationic
  • Cationic polymerizable monomers range from vinyl to ring opening
  • any cationically polymerizable monomer can also be polymerized cationically photoinitiated using suitable initiators.
  • the photochemically induced cationic polymerization overcomes the problem of lack of latency of the spontaneous cationic
  • the active initiating species in cationic polymerization is a cation, usually a proton or a strongly electrophilic carbocation. Suitable cations are, for example, Lewis or Bronsted acids.
  • a large number of initiators are known for the photochemically initiated cationic polymerization of epoxides.
  • Diarylchloronium salts diarylbromonium salts, triarylsulfonium salts, dialkylphenylacylsulfonium salts, phosphonium salts, N-alkoxypyridinium salts, pyridinium salts, pyrillium salts and
  • the anions of these photocatalytic initiator compounds should have the lowest possible nucleophilicity in order to avoid impairment of the curing process.
  • the rate of cure, the degree of polymerization and the attainable conversion usually follow the following grading:
  • Hexafluorophosphate, tetrafluoroborates and Hexafluoroarsenate proven, of which the first two are particularly preferred.
  • the cation is the light-absorbing component and thus the absorption maximum of the cation determines the wavelength required for irradiation. Sensitivity at the used for irradiation
  • Wavelength determines the extent to which the initiating species is formed and thus the cure. Ideally, with the lowest possible irradiation intensity, the effective initiating species is formed in the highest possible yield. The initiator used should therefore have intensive absorption bands in the region of the wavelength used for the irradiation.
  • diarylhalonium salts are also commercially available.
  • the diaryliodonium salts are preferred, since these are easier to prepare than the corresponding chloronium or bromonium salts and, moreover, are thermally generally much more stable than these.
  • Aryl iodonium salts are e.g. in WO 96/13538, to which reference is made for further details.
  • photoinitiators are aryldiazonium and
  • Arylsulfoniunnsalze show in the range of wavelengths of more than 300 nm usually a slightly better absorption than Aryliodoniumsalze. In addition, they are very stable thermally and easy to
  • Epoxidpolymerisationen are described, which is referred to here for further details about these compounds.
  • the preferred polymers for this purpose are ionic polymers. Such systems may have advantages in terms of the solubility of the initiator in the system to be cured, which may be desirable for some applications.
  • Ionic polymers are basically distinguished into polyelectrolytes (having an ionic structure in each repeat unit), ionomers (which do not have an ionic structure in each repeat unit), and macroions with few ionic groups.
  • the initiators mentioned above usually have
  • the sensitizer decomposes into radicals which by electron transfer or redox reactions from the initiators produce the required cations, usually Lewis acids or Bronsted acids.
  • an initiator and sensitizer initiator system depends on the ability of the initiator to accept the electron released by the sensitizer.
  • compounds with a comparatively high reduction potential such as iodonium salts
  • Arylsulfonium salts The expert is therefore in the choice of
  • Suitable sensitizers are known to those skilled in the art and described in the literature. Basically, the sensitizers are like those in the cationic curing of dental
  • Preferred sensitizers are alpha-dicarbonyl compounds (WO 96/13538), alpha-hydroxy ketones (US Pat. No. B 6,245,827), acylphosphine oxides and diacylphosphine oxides (WO 01/44873) and also aromatic
  • a group of preferred alpha-dicarbonyl compounds are those of structure A (CO) (CO) B wherein A and B may be the same or different and be a hydrogen atom or an optionally substituted aryl, alkyl, alkaryl, aralkyl group or A and B may together form a substituted or unsubstituted cycloaliphatic, aromatic or heteroaromatic ring.
  • a and B may be the same or different and be a hydrogen atom or an optionally substituted aryl, alkyl, alkaryl, aralkyl group or A and B may together form a substituted or unsubstituted cycloaliphatic, aromatic or heteroaromatic ring.
  • Preferred compounds are sold under the name Lucirin TPO ® (BASF SE) available diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide or bis (2,4,6- trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, which is also commercially available. Further preferred acylphosphine oxides have the
  • Ar-CO-P O
  • Ar Ar
  • Ar may represent an aromatic group (the same or different).
  • sensitizers makes it possible to carry out the curing with light of relatively low intensity. In addition, they allow a deeper penetration of the light.
  • the weight ratio of initiator to sensitizer may generally be in the range of 30:70 to 70:30, preferably in the range of 40:60 and 60:40.
  • the resin preferably contains 0.02 to 10, in particular 0.05 to 5
  • % By weight, based on the total weight of the monomer components, of initiator or initiator system.
  • the fiber tube is impregnated with an epoxy resin, which is photochemically initiated cationically curable.
  • Such resins are available from epoxy compounds with
  • Suitable epoxides are, for example, cyclohexene oxide groups
  • glycidyl ether derivatives such as are obtainable, for example, by reaction of phenol derivatives having a plurality of hydroxyl groups with epichlorohydrin.
  • phenol derivatives having a plurality of hydroxyl groups include in particular the diglycidyl ethers of 2,2-dimethyl-2,2-di (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A) and 2,2-di (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol F).
  • Aliphatic epoxy compounds are also suitable, for example epoxidized fatty acid derivatives. Specific examples are octadecylene oxide, styrene oxide,
  • epoxy compounds are cationically polymerizable without further additions, but the curing achieved is in some cases unsatisfactory in all cases.
  • Particularly preferred representatives of compounds having more than one hydroxyl group in the molecule are aliphatic alkylene glycols and
  • Hydroxy compounds can be found in WO 96/13538, to which reference is made in this regard.
  • the equivalent ratio of epoxide groups to hydroxy groups is generally in the range of 0.1 to 10 to 10 to 0.1, preferably From 0.5 to 5 to 5 to 0.5, and more preferably from 0.7 to 1 to 1 to o, 7, with very particular preference to mixtures in which the equivalent ratio is in the range of 0.9 to 1 to 1.1 1 lies. A slight excess of hydroxy groups has proven to be particularly advantageous.
  • the epoxy resin in the liner hoses of the present invention may contain fillers (which should be permeable to the light used for irradiation) to enhance the mechanical properties of the cured liner, e.g. Glass flour, alumina hydrate or silica.
  • the resin may be desirable for the resin to contain small amounts of an organic peroxide that can initiate radical polymerization. This can be used to support curing in areas that are not reached by the radiation. Suitable peroxides are described in EP 1 262708, hereby incorporated by reference
  • an advantage of the photochemically initiated cationic polymerization is that, after the reaction has started, it also continues to run when the
  • Irradiation is interrupted or terminated.
  • a hardening in areas of the tube can be achieved, which are not directly achieved by the light of the radiation source used.
  • the cations produced are sufficiently durable to propagate the
  • the irradiation is advantageously maintained until complete curing, because thereby the desired curing can be achieved in a shorter time.
  • the lining hose according to the invention should be protected from light by suitable measures, since the sensitizer does not damage the light
  • the liquid resin thus obtained is then removed by known methods, e.g. on a fibrous
  • Carrier material is applied or this is soaked with the resin, for example, by pulling a sliver through a resin bath, the resin aufrakelt, einwalkt or applied by means of negative pressure. After soaking, it has proven advantageous in some instances to increase the viscosity of the resin after application to the sliver, e.g. by thickening, as described in WO 2006/061 129
  • the width of the slivers is not subject to any special per se
  • Lining hoses is also subject to no particular
  • the resin-impregnated sliver can be formed into a fiber tube, for example by the winding method described in WO 95/04646, optionally together with an inner and an outer protective film and optionally a thin nonwoven fabric.
  • a lining tube with a particularly preferred structure is described in WO 201 1/006618, to which reference is made in full in this context.
  • Conduit systems is a lining tube according to the invention, which is cationically curable with a photochemical initiation
  • Epoxy resin is impregnated, in a section to be rehabilitated
  • Section of the pipe system can be done directly, eg by means of a winch, or by inserting an inversed liner by means of compressed air or by injecting water into the pipe. This is particularly useful if - in a preferred embodiment of the invention - house connection or side channels, which depart from a main channel to be rehabilitated, as it is z. B is described in US-A 6,227,764 The liner is then widened, for example by compressed air, so that it seals against the inner wall of the pipe to be rehabilitated
  • Speed is drawn through the lining tube, which depends on the desired cure, which can be controlled by tracking suitable parameters. Speeds in the
  • the wavelength of the light used for curing depends on the type of initiator (when using initiators without sensitizers) or the type of sensitizer. When initiators are used alone, the wavelength is usually in the UV range, preferably in the range from about 250 to about 350 nm. As mentioned, however, the resin-forming monomers themselves often also absorb in this range, which can adversely affect curing.
  • visible light having a wavelength in the range of about 360 to about 800 nm can be used.
  • the penetration depth of the light is usually better, that is, relatively thick
  • the light sources are all conventional lamps, the light with the
  • mercury xenon or gallium lamps and also light emitting diodes (LEDs)
  • LEDs light emitting diodes
  • a device suitable for irradiation with the aid of LED systems is described, for example, in WO 2008/101499, to which reference is made here for more details.
  • the lining hoses according to the invention are suitable for
  • Initiator systems which contain a sensitizer in addition to the actual initiator can by the use of visible light for
  • Irradiation avoids the risk associated with UV radiation during use.
  • cationic curing which, after being started, can continue without continuous irradiation, can also achieve curing in so-called shadow areas, which are not directly achieved by the radiation. So far, this could only be achieved with peroxide systems, which also entail certain handling risks.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Auskleidungsschlauch für die Sanierung von Leitungssystemen enthaltend mindestens ein mit einem Epoxidharz getränktes Faserband, wobei das Epoxidharz ein durch photochemisch initiierte kationische Polymerisation härtbares Epoxidharz ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Auskleidungsschlauch ein Photonitiatorsystem enthaltend einen Initiator und einen Sensibilisator enthält, eine Verwendung eines Auskleidungsschlauchs sowie ein Verfahren.

Description

Auskleidungsschlauch für die Sanierung von Leitungssystemen und Verfahren zur Sanierung von Leitungssystemen
[0001] Auskleidungsschlauch für die Sanierung von Leitungssystemen und
Verfahren zur Sanierung von Leitungssystemen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Auskleidungsschlauch zur
Sanierung von Leitungssystemen und ein Verfahren zur Sanierung solcher Systeme.
[0002] Verfahren zur Sanierung von Leitungssystemen, in denen zum Beispiel flüssige oder gasförmige Medien transportiert werden, sind bekannt und im Stand der Technik vielfach beschrieben.
[0003] Zunächst sind hier Verfahren zu nennen, bei denen die einen Defekt oder eine Beschädigung aufweisenden Abschnitte des Leitungssystems durch neue Abschnitte ersetzt werden. Dies ist jedoch aufwendig und auch nicht immer möglich. So ist es beispielsweise bei unter Druck betriebenen Leitungssystemen in der Regel nicht zulässig, Abschnitte beliebig herauszutrennen und durch neue Abschnitte zu ersetzen, da dadurch die Druckfestigkeit gefährdet werden könnte. Daher muss in solchen
Systemen oft ein deutlich größerer Abschnitt ersetzt werden als eigentlich wegen der Beschädigung erforderlich.
[0004] Bei unterirdisch verlegten Leitungssystemen müssen diese für diese Art der Sanierung erst aufwendig freigelegt und nach der Sanierung wieder entsprechend abgedeckt werden. Insbesondere bei der Sanierung von Kanalsystemen unter Verkehrswegen bedeutet dies für einen erheblichen Zeitraum massive Störungen des Verkehrsflusses über lange Zeiträume und erhebliche Kosten.
[0005] Ein besonders elegantes, in der jüngeren Vergangenheit an Bedeutung gewinnendes Verfahren zur Sanierung von Leitungssystemen, z.B.
Kanälen und ähnlichen Rohrsystemen besteht darin, dass man einen flexiblen, mit einem härtbaren Harz getränkten Faserschlauch, der als Auskleidungsschlauch (sog. Liner) dient, in das Leitungssystem einführt,
l dort aufweitet, so dass er sich eng an die Innenwand des Leitungssystems anschmiegt, und danach das Harz aushärtet.
[0006] Die Herstellung eines derartigen Auskleidungsschlauches ist
beispielsweise in der WO 95/04646 beschrieben.
[0007] Als härtbare Harze werden nach den bekannten Verfahren vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze oder Vinylesterharze verwendet, die beispielsweise in Styrol und/oder einem Acrylester gelöst sein können.
[0008] Diese ungesättigten Polyester- oder Vinylester können thermisch
(üblicherweise durch Peroxidkatalysatoren) oder mittels Strahlung, z.B. durch UV-Licht mit Photoinitiatoren wie beispielsweise in der EP-A 23623 beschrieben, ausgehärtet werden. Auch so genannte
Kombinationshärtungen mit einem für die thermische Härtung
verwendeten Peroxidinitiator in Kombination mit Photoinitiatoren sind möglich und haben sich insbesondere bei großen Wandstärken der Auskleidungsschläuche als vorteilhaft erwiesen. Ein Verfahren für eine derartige sogenannte Kombinationshärtung ist beispielsweise in der EP-A 1262708 beschrieben. Ungesättigte Polyester- oder Vinylesterharze unterliegen bei der Härtung einem Schwund, was die Stabilität des sanierten Leitungssystems im späteren Betrieb beeinträchtigen kann.
[0009] Aus der DE 20 21 554 ist ein Schlauchsystem zur Sanierung von
Druckrohrleitungen bekannt, wobei das Schlauchsystem an die
Innenwand der zu sanierenden Rohrleitung dichtend aufbringbar ist, wobei das Schlauchsystem mit einem Zweikomponenten-Epoxidharz getränkt ist. Der Schlauch wird nach Einbringen in das zu sanierende Leitungssystem und Aufweiten thermisch ausgehärtet, was lange Zeit dauert und wegen der erheblichen Mengen an benötigter thermischer Energie auch kostenintensiv ist. Außerdem ist eine aufwendige Kühlung des getränkten Auskleidungsschlauchs erforderlich, um eine unerwünschte vorzeitige Aushärtung zu vermeiden.
[0010] Die kationische Härtung von Epoxidharzen an sich ist bekannt und in der Literatur beschrieben. Insbesondere im Bereich der dentalen
Applikationsmassen finden solche Systeme Verwendung, die unter Verwendung von Photoinitiatoren, die ein Oniumsalz und einen
Sensibilisator enthalten, gehärtet werden. Nur beispielsweise sei hier auf die EP 789 721 und die EP 1 252 551 verwiesen.
[001 1] In der EP 6,245,827 sind Klebstoffe und Dichtungsmassen beschrieben, die kationisch härtbare Epoxidharze enthalten.
[0012] Schließlich beschreibt die DE A 26 39 395 Schutzüberzüge, die kationisch härtbare Epoxidharze enthalten.
[0013] Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen
Auskleidungsschlauch für die Sanierung von Leitungssysteme zur Verfügung zu stellen, der einerseits eine gute Handhabbarkeit und andererseits eine gute Dimensionsstabilität bei der Aushärtung nach Einbringung aufweist. Weiterhin sollten der Auskleidungsschlauch auch in einfacher weise die Sanierung von Leitungssystemen mit großen
Durchmessern ermöglichen, in denen die zur Sanierung eingesetzten Auskleidungsschläuche Dicken aufweisen können, die thermisch unter Umständen nur schwer gleichmäßig ausgehärtet werden können.
[0014] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Auskleidungsschläuche gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.
[0015] Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung von kationisch härtbaren Epoxidharzen zur Herstellung von Auskleidungsschläuchen für die
Sanierung von Leitungssystemen.
[0016] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren von Leitungssystemen.
[0017] Unter Leitungssystemen im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen
Leitungssysteme jeglicher Art zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien verstanden werden, die bei Unterdruck, Normaldruck oder Überdruck betrieben werden können. Beispielhaft seien hier
Pipelines jeglicher Art, Rohrleitungssysteme zum Transport von Medien in chemischen Betrieben und Produktionsanlagen, Druckleitungen wie Druckwasserrohre und Trinkwasserrohre und insbesondere auch Abwassersysteme genannt, die unterirdisch bzw. nicht sichtbar verlegt sind. Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eignen sich insbesondere für die Sanierung solcher Abwasserleitungen in
Kanalsystemen.
[0018] Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche weisen in der Regel eines oder mehrere Faserbänder auf, die mit einem härtbaren Harz getränkt sind.
[0019] Als Faserbänder eignen sich dabei 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. Entsprechende Produkte sind dem Fachmann an sich bekannt und in großer Vielfalt von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich.
[0020] 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.
[0021] Unter Gewirken werden im allgemeinen Textilerzeugnisse verstanden, die durch Maschenbildung erzeugt werden.
[0022] Fasergelege sind eine Verarbeitungsvariante von Fasern, bei denen die Fasern nicht verwoben werden, sondern parallel zueinander ausgerichtet in eine chemische Trägersubstanz (die Matrix) eingebettet sind und im Regelfall durch Deckfolien von oben und unten fixiert werden.
Fasergelege weisen durch die parallele Ausrichtung der Fasern eine ausgeprägte Anisotropie der Festigkeiten Orientierungsrichtung und senkrecht dazu auf, was für manche Anwendungen von Interesse sein kann.
[0023] 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.
[0024] 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 (Stapeloder 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.
[0025] 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.
[0026] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen als Faserbänder im Sinne der Erfindung auch Filze verstanden werden. Ein Filz ist ein
Flächengebilde aus einem ungeordneten, nur schwer zu trennendem Fasergut. Prinzipiell sind Filze damit nicht gewebte Textilien. Aus
Chemiefasern und Pflanzenfasern werden Filze in der Regel durch trockene Vernadelung (sog. Nadelfilze) oder durch Verfestigung mit unter hohem Druck aus einem Düsenbalken austretenden Wasserstrahlen hergestellt. Die einzelnen Fasern im Filz sind ungeordnet miteinander verschlungen. [0027] 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.
[0028] 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.
[0029] Filze weisen eine gute Temperaturbeständigkeit auf und sind in der Regel feuchtigkeitsabweisend, was bei der Anwendung in flüssigkeitsführenden Systemen von Vorteil sein kann.
[0030] Die Länge der verwendeten Fasern unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung, d.h. es können sowohl so genannte 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.
[0031] 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.
[0032] Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche können eines oder
mehrere Faserbänder enthalten, die zudem gleich oder unterschiedlich sein können.
[0033] So kann ein erstes Faserband vorteilhaft ausgewählt sein aus Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten, Filzen oder Vliesen, wobei die Länge der Fasern entsprechend der gewünschten Anwendung gewählt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes harzgetränktes Faserband ein Fasergelege aus parallel ausgerichteten Endlosfasern, vorzugsweise parallel ausgerichteten Endlos-Glasfasern. Vorteilhaft sind die Endlosfasern im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Faserbandes ausgerichtet. Mit diesem ersten Faserband kann
vorzugsweise ein zweites Faserband kombiniert werden, in dem die 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 daraus angeordnete 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. [0034] Alternativ kann in einem ersten Faserband ein Fasergelege mit einer
Wirrfasermatte vernadelt oder vernäht sein, d.h. das Faserband oder die Faserbänder können auch mehrschichtig aufgebaut sein. In diesem Fall bildet die Wirrfasermatte im fertigen Auskleidungsschlauch vorzugsweise die innere Oberfläche. Als vorteilhaft hat sich in einigen Fällen
herausgestellt, wenn mindestens eines der auf ein erstes Faserband aufgebrachten weiteren Faserbänder mehrschichtig dergestalt aufgebaut ist, dass zwischen zwei Schichten mit ungerichteten Fasern eine
Zwischenschicht mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes angeordneten Schnittfasern enthalten sind, die vorzugsweise eine Länge im Bereich von 2 bis 60, vorzugsweise von 3 bis 30 cm aufweisen.
[0035] Weitere geeignete Kombinationen mehrerer Faserbänder sind in der WO 201 1/006618 beschrieben, auf die an dieser Stelle vollinhaltlich Bezug genommen wird. Auch die WO 2003/038331 beschreibt Faserbänder bzw. Endlosstoffe mit geeignetem Aufbau.
[0036] Zweckmäßigerweise kann der erfindungsgemäße Auskleidungsschlauch auf einer oder auf beiden Seiten des Faserbandes oder der Faserbänder zum Schutz gegen verkleben oder Beschädigung mit einer Kunststofffolie versehen sein. Entsprechende Folien sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier nähere
Ausführungen erübrigen. Vorteilhaft sollte für die innere Schutzfolie eine solche eingesetzt werden, die für die Wellenlänge des zur Bestrahlung eingesetzten Lichts weitgehend durchlässig ist, um die Aushärtung nicht zu beeinträchtigen. Hingegen sollte die äußere Schutzfolie für Licht dieser Wellenlänge weitgehend undurchlässig sein, um ein vorzeitiges und unerwünschtes Aushärten des Auskleidungsschlauchs zu vermeiden. [0037] Es versteht sich, dass mit "innerer" bzw. "äußerer" Schutzfolie die relative Lage nach Einbringen in das zu sanierende Leitungssystem gemeint ist. Beim Einbringen des Auskleidungsschlauches in das zu sanierende Leitungssystem nach dem sogenannten Inversionsverfahren wird die ursprünglich äußere Schutzfolie zur inneren Schutzfolie, da der Schlauch umgestülpt wird. In diesem Fall sollte die ursprünglich (vor dem
Einbringen) äußere Schutzfolie für das zur Bestrahlung verwendete Licht durchlässig sein und es ist durch andere Maßnahmen dafür Sorge zu treffen, dass eine vorzeitige Aushärtung vermieden wird, solange der Auskleidungsschlauch nicht invertiert ist.
[0038] Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche sind mit einem durch photoinitiierte kationische Polymerisation härtbaren Harz getränkt.
[0039] Die photochemische kationische Härtung beruht auf dem Prinzip, dass Salze bestimmter photosensibler Verbindungen kationische
Polymerisationen photochemisch auszulösen vermögen. Kationisch polymerisierbare Monomere reichen von Vinyl- zu ringöffnend
polymerisierenden heterocyclischen Monomeren; prinzipiell kann jedes kationisch polymerisierbare Monomer bei Verwendung geeigneter Initiatoren auch photoinitiiert kationisch polymerisiert werden.
[0040] Die photochemisch induzierte kationische Polymerisation überwindet das Problem der mangelnden Latenz der spontanen kationischen
Polymerisation, die die Herstellung lagerstabiler spontan kationisch härtbarer Produkte weitgehend unmöglich macht. Die Verwendung der photochemischen Initiation ermöglicht die kontinuierliche in situ
Generierung der aktiven Spezies bei Bestrahlung, die zu einer schnellen und homogenen Aushärtung zum gewünschten Zeitpunkt führt. [0041] Als besonders vorteilhaft hat sich die photoinitiierte kationische
Polymerisation von Epoxiden bewährt, weshalb in den
erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen auch Epoxidharze eingesetzt werden.
[0042] Die aktive initiierende Spezies bei der kationischen Polymerisation ist ein Kation, in der Regel ein Proton oder ein stark elektrophiles Carbokation. Geeignete Kationen sind beispielsweise Lewis- oder Brönsted-Säuren.
[0043] Für die photochemisch initiierte kationische Polymerisation von Epoxiden sind eine Vielzahl von Initiatoren bekannt. Hier seien beispielhaft nur Aryldiazoniumsalze, Aryliodoniumsalzue, Diaryliodoniumsalze,
Diarlychloroniumsalze, Diarylbromoniumsalze, Triarylsulfoniumsalze, Dialkylphenylacylsulfoniumsalze, Phosphoniumsalze, N- Alkoxypyridiniumsalze, Pyridiniumsalze, Pyrilliumsalze und
Thiapyrilliumsalze erwähnt.
Figure imgf000012_0001
Aryldiazonium Diarylhalonium
X = I, Cl, Br Triarylsulfonium
Figure imgf000012_0002
Phenacyltriphenylphosphonium
Figure imgf000012_0003
N-Alkoxypyridinium Pyrylium Thiapyrilium
[0044]
[0045] Die Anionen dieser photokatalytischen Initiatorverbindungen sollten eine möglichst geringe Nukleophilie aufweisen, um eine Beeinträchtigung des Aushärtungsvorgangs zu vermeiden. Die Härtungsgeschwindigkeit, der Polymerisationsgrad und der erreichbare Umsatz folgen in der Regel der folgenden Abstufung:
[0046] SbF6 " > AsF6 " > PF6 " » BF4->> CF3SO3- ~ CI04- > Ch ~ Br
[0047] In der Praxis haben sich am besten Hexafluoroantimonate,
Hexafluorophosphate, Tetrafluoroborate und Hexafluoroarsenate bewährt, wovon die beiden erstgenannten besonders bevorzugt werden. [0048] Das Kation ist die lichtabsorbierende Komponente und damit bestimmt das Absorptionsmaximum des Kations die zur Bestrahlung erforderliche Wellenlänge. Die Sensitivität bei der zur Bestrahlung verwendeten
Wellenlänge bestimmt das Ausmaß, in dem die initiierende Spezies gebildet wird und damit die Härtung. Idealerweise wird bei möglichst geringer Einstrahlungsintensität die wirksame initiierende Spezies in möglichst hoher Ausbeute gebildet. Der eingesetzte Initiator sollte daher intensive Absorptionsbanden im Bereich der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlänge aufweisen.
[0049] Besonders bevorzugt werden als Initiatoren Oniumsalze verwendet, die auch kommerziell erhältlich sind. Von den Diarylhaloniumsalzen werden die Diaryliodoniumsalze bevorzugt, da diese einfacher herstellbar sind als die entsprechenden Chloronium- oder Bromoniumsalze und zudem thermisch in der Regel deutlich stabiler als diese sind. Geeignete
Arlyiodoniumsalze sind z.B. in der WO 96/13538 beschrieben, auf die hier wegen weiterer Einzelheiten verwiesen wird.
[0050] Weitere bevorzugte Photoinitiatoren sind Aryldiazonium- und
Arylsulfoniunnsalze, wie sie beispielsweise in der EP 770 608 beschrieben werden, auf die hier diesbezüglich Bezug genommen wird.
[0051] Arylsulfoniunnsalze zeigen im Bereich von Wellenlängen von mehr als 300 nm in der Regel eine etwas bessere Absorption als Aryliodoniumsalze. Darüber hinaus sind sie thermisch sehr stabil und einfach zu
synthetisieren. Allerdings ist ihre Photosensibilisierbarkeit in der Regel geringer als die der Aryliodoniumsalze.
[0052] Eine weitere Gruppe von prinzipiell geeigneten Initiatoren sind
Benzothiazoliumverbindungen, wie sie in der Dissertation von Dr.
Verenena Görtz (Universität Mainz, 2005) mit dem Titel
"Benzothazoliumsalze als Photoinitiatoren für kationische
Epoxidpolymerisationen" beschrieben sind, auf die hier wegen weiterer Details zu diesen Verbindungen verwiesen wird.
[0053] Grundsätzlich ist es auch möglich, Initiatoren an Polymere zu binden.
Diese können dann als latente kationische Makroinitiatoren wirken. Da es sich bei den Initiatoren in der Regel um ionische Verbindungen handelt, eignen sich als Polymere für diesen Zweck bevorzugt ionische Polymere. Derartige Systeme können hinsichtlich der Löslichkeit des Initiators im zu härtenden System Vorteile aufweisen, was für einige Anwendungen wünschenswert sein kann.
[0054] Ionische Polymere werden grundsätzlich unterschieden in Polyelektrolyte, (die in jeder Wiederholungseinheit eine ionische Struktur aufweisen), lonomere (die nicht in jeder Wiederholungseinheit eine ionische Struktur aufweisen) und Makroionen mit wenigen ionischen Gruppen. Dem
Fachmann sind Beispiele entsprechender Polymere bekannt, so dass sich hier detaillierte Angaben erübrigen.
[0055] Die vorstehend erwähnten Initiatoren weisen in der Regel
Absorptionsmaxima bei Wellenlängen im Bereich von 200 bis 350 nm auf. Daher muss zur Strahlungshärtung auch elektromagnetische Strahlung in diesem Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Allerdings ist diese Strahlung im UV-Bereich wegen ihres hohen Energieinhalts bei der Anwendung mit gewissen Risiken verbunden. Zudem absorbieren teilweise die Epoxidharze bzw. deren Monomere selbst in diesem Bereich relativ stark, was bei der Anwendung zu einer unzureichenden Bildung der erforderlichen Kationen führen kann, weil die Strahlung von den in weit größerer Menge vorhandenen Monomermolekülen absorbiert wird..
[0056] In einigen Fällen ist es daher wünschenswert, zur Strahlungshärtung Licht im Wellenlängenbereich oberhalb von 350 nm und insbesondere im Bereich von 360 bis 800 nm, vorzugsweise von 380 bis 700 nm
einzusetzen. Die Absorption der vorstehend beschriebenen Initiatoren in diesem Wellenlängenbereich ist jedoch nicht ausreichend, um die zur kationischen Härtung erforderlichen Kationen zu erzeugen.
[0057] In diesen Fällen wird daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Kombination aus einem Initiator und einem
sogenannten Sensibilisator eingesetzt.
[0058] Bei der Einwirkung des aktinischen Lichts (mit einer Wellenlänge im
Bereich von 360 bis 800 nm) zerfällt der Sensibilisator in Radikale, die durch Elektronentransfer oder Redoxreaktionen aus den Initiatoren die benötigten Kationen, in der Regel Lewis-Säuren oder Brönsted-Säuren erzeugen.
[0059] Die Effektivität eines Initiatorsystems aus Initiator und Sensibilisator hängt von der Fähigkeit des Initiators ab, das vom Sensibilisator freigesetzte Elektron aufzunehmen. Bei Verbindungen mit einem vergleichsweise hohen Reduktionspotenzial (wie z.B. lodoniumsalzen) ist die
Effektivitätssteigerung durch Sensibilisatoren ausgeprägter als bei Initiatoren mit vergleichsweise niedrigem Reduktionspotenzial wie
Arylsulfoniumsalzen. Der Fachmann wird daher bei der Wahl der
Kombination von Initiator und Sensibilisator diese Einflußfaktoren entsprechend berücksichtigen.
[0060] Geeignete Sensibilisatoren sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben. Grundsätzlich eigenen sich die Sensibilisatoren wie sie auch bei der kationischen Aushärtung dentaler
Applikationsmassen Verwendung finden.
[0061] Bevorzugte Sensibilisatoren sind alpha- Dicarbonylverbindungen (WO 96/13538), alpha- Hydroxyketone (US-B 6,245,827), Acylphosphinoxide und Diacylphosphinoxide (WO 01/44873 ) sowie aromatische
polycyclische Kohlenwasserstoffe und aromatische Amine (DE-A 26 93 395).
[0062] Eine Gruppe von bevorzugten alpha-Dicarbonylverbindungen sind solche der Struktur A(CO)(CO)B, wobei A und B gleich oder verschieden sein können und ein Wasserstoffatom oder eine ggf. substituierte Aryl- , Alkyl- Alkaryl-, Aralkylgruppe sein können oder A und B zusammen einen substituierten oder unsubstituierten cycloaliphatischen, aromatischen oder heteroaromatischen Ring bilden können. Wegen konkreter Beispiele sei auf die WO 96/13538, dort insbesondere Seiten 14 und 15 verwiesen.
[0063] Bevorzugte Acylphosphinoxide als Sensibilisatoren sind in der WO
01/44873 beschrieben. Bevorzugte Verbindungen sind das unter der Bezeichnung Lucirin TPO® (BASF SE) erhältliche Diphenyl (2,4,6- trimethylbenzoyl)phosphinoxid oder Bis (2,4,6- trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid, welches ebenfalls kommerziell erhältlich ist. Weitere bevorzugte Acylphosphinoxide weisen die
allgemeine Struktur Ar-CO-P(=O)(Ar)2 auf, wobei Ar eine aromatische Gruppe darstellen kann (gleich oder verschieden).
[0064] Durch den Zusatz von Sensibilisatoren wird es möglich, die Härtung mit Licht von verhältnismäßig geringer Intensität vorzunehmen. Außerdem ermöglichen sie ein tieferes Eindringen des Lichts.
[0065] Das Gewichtsverhältnis Initiator zu Sensibilisator kann im allgemeinen im Bereich von 30 zu 70 bis 70 zu 30, vorzugsweise im Bereich von 40 zu 60 und 60 zu 40 liegen.
[0066] Das Harz enthält vorzugsweise 0,02 bis 10, insbesondere 0,05 bis 5
Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerkomponenten, an Initiator bzw. Initiatorsystem.
[0067] Erfindungsgemäß ist der Faserschlauch mit einem Epoxidharz getränkt, welches photochemisch initiiert kationisch härtbar ist.
[0068] Derartige Harze sind erhältlich aus Epoxidverbindungen mit
durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül, ggf. unter Mitverwendung von Hydroxylgruppen enthaltenden weiteren Monomeren. Weiterhin seien als bevorzugte Epoxidverbindungen solche genannt, die im Molekül neben der Epoxidgruppe noch Hydroxylgruppen enthalten.
[0069] Geeignete Epoxide sind beispielsweise Cyclohexenoxidgruppen
enthaltende Verbindungen wie z-B. Epoxycyclohexancarboxylate, wie sie im Detail in der US A 3,1 17,099 beschrieben sind, auf die hier wegen Einzelheiten verwiesen wird.
[0070] Eine weitere bevorzugte Gruppe von Epoxiden sind Glycidyletherderivate, wie sie beispielsweise durch Umsetzung von Phenolderivaten mit mehreren Hydroxylgruppen mit Epichlorhydrin erhältlich sind. Zu diesen zählen insbesondere die Diglycidylether von 2,2-Dimethyl-2,2-di-(4- hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) bzw. 2,2-Di(4-hydroxyphenyl)- propan (Bisphenol F). Auch aliphatische Epoxidverbindungen sind geeignet, z.B. epoxidierte Fettsäurederivate. Konkret seien beispielhaft genannt Octadecylenoxid, Styroloxid,
Cyclohexenoxid, Vinylcyclohexenoxid, Limonendioxid, 1 ,omega-Bis(3,4,- epoxycyclohexylmethyloxy)alkane, Glycidol, Glycidylmethacrylat,
Vinylcyclohexendioxid, 3,4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-6- methyl-cyclohexencarboxylat, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4- epoxycyclohexencarboxylat, Bis-(3,4-epoxy-6- methylcyclohexylmethyl)adipat, Bis-(3,4-epoxy-4- methylcyclohexancarbonsdäure)hexyldiester, 1 ,3-Bis(3,4- epoxycyclohexylethyl)tetramethyldisiloxan und Bis-(2,3- epoxycyclopentyl)ether, die teilweise nachfolgend dargestellt sind:
Figure imgf000018_0001
,4-Epoxycyclohexancarbonsäure-(3',4'-epoxycyclohexyl)methylester
Figure imgf000018_0002
1 -omega-Bis(3,4-epoxycyclohexylmethyloxy)alkan
Figure imgf000018_0003
1 ,6-Bis-(3,4-epoxy-4-methylcyclohexancarbonsäure)hexyldiester
Figure imgf000018_0004
1 ,3-Bis-(3,4-epoxycyclohexylethyl)tetramethyldisiloxan [0073] Bei der Polymerisation wird durch das aktive Kation der Epoxid-Ring geöffnet und dadurch eine fortlaufende Polymerisation mit
Kettenwachstum gestartet.
[0074] Entsprechende Produkte sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Varianten in der Literatur beschrieben und im Handel erhältlich.
[0075] Prinzipiell sind Epoxidverbindungen ohne weitere Zusätze kationisch polymerisierbar, die erreichte Aushärtung ist aber teilweise nicht in allen Fällen .zufriedenstellend.
[0076] Um die Eigenschaften der Epoxidharze gezielt auf die gewünschte
Anwendung einstellen zu können, hat es sich bewährt,
Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül mit Verbindungen mit mehr als einer Hydroxygruppe im Molekül in
Kombination einzusetzen. Diese Mischungen ergeben besser ausgehärtete Produkte, da es zu Kettenübertragungsreaktionen kommt. Die Hydroxyverbindungen werden daher in derartigen Mischungen oft auch als Härterkomponente bezeichnet.
[0077] Besonders bevorzugte Vertreter von Verbindungen mit mehr als einer Hydroxygruppe im Molekül sind aliphatische Alkylenglykole und
Polyoxyalkylenglykole. Weitere Beispiele geeigneter
Hydroxyverbindungen sind der WO 96/13538 zu entnehmen, auf die hier diesbezüglich verwiesen wird.
[0078] Falls Kombinationen von Epoxiden mit mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül mit Verbindungen mit mehr als einer Hydroygruppe im Molekül eingesetzt werden, liegt das Äquivalentverhältnis von Epoxidgruppen zu Hydroxygruppen im allgemeinen im Bereich von 0,1 zu 10 bis 10 zu 0.1 , vorzugsweise von 0,5 zu 5 bis 5 zu 0,5 und insbesondere von 0,7 zu 1 bis 1 zu o,7, wobei ganz besonders bevorzugt Mischungen sind, bei denen das Äquivalentverhältnis im Bereich von 0,9 zu 1 bis 1 ,1 zu 1 liegt. Ein geringer Überschuss von Hydroxygruppen hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
[0079] Statt einer Mischung zweier unterschiedlicher Verbindungen können auch Verbindungen eingesetzt werden, die neben Epoxidgruppen noch Hydroxygruppen im gleichen Molekül enthalten. Entsprechende
Verbindungen sind dem Fachmann bekannt, so dass sich hier nähere An gaben erübrigen.
[0080] Das Epoxidharz in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen kann zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Liners Füllstoffe enthalten (die für das zur Bestrahlung verwendete Licht durchlässig sein sollten), z.B. Glasmehl, Aluminiumoxidhydrat oder Siliciumdioxid.
[0081] In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn das Harz geringe Mengen eines organischen Peroxids enthält, welches eine radikalische Polymerisation initiieren kann. Damit kann eine Härtung in den Bereichen unterstützt werden, die von der Strahlung nicht erreicht werden. Geeignete Peroxide sind in der EP 1 262708 beschrieben, auf die hier wegen
Einzelheiten verwiesen wird. Grundsätzlich liegt aber ein Vorteil der photochemisch initiierten kationischen Polymerisation darin, dass diese, nachdem die Reaktion gestartet ist, auch weiterläuft, wenn die
Bestrahlung unterbrochen oder beendet wird. Damit kann auch eine Härtung in Bereichen des Schlauchs erzielt werden, die nicht direkt vom Licht der eingesetzten Strahlenquelle erreicht werden. Die erzeugten Kationen sind ausreichend langlebig um eine Propagation der
Kettenreaktion ohne kontinuierliche Bestrahlung aufrecht zu erhalten. Dennoch wird vorteilhafterweise die Bestrahlung bis zur vollständigen Härtung aufrecht erhalten, weil dadurch die gewünschte Aushärtung in kürzerer Zeit erzielt werden kann.
[0082] Bei der Aushärtung von Auskleidungsschläuchen mit einer relativ großen Dicke kann es auch vorteilhaft sein, die kationische Härtung thermisch zu unterstützen, z.B. durch IR-Strahlung.
[0083] Bei der Verwendung von Initiatorsystemen aus Initiator und Sensibilisator sollte der erfindungsgemäße Auskleidungsschlauch durch geeignete Maßnahmen vor Licht geschützt werden, da der Sensibilisator die
Polymerisation bei Einwirkung von sichtbarem Licht auslöst, was unerwünscht ist, bevor der Auskleidungsschlauch in den zu sanierenden Abschnitt des Leitungssystems eingebracht ist. Dies kann vorzugsweise durch geeignete, für sichtbares Licht undurchlässige Schutzfolien erreicht werden.
[0084] Da die kationische Polymerisation auch durch thermische Energie
ausgelöst werden kann, sollte auch für eine entsprechende
Temperaturkontrolle der Auskleidungsschläuche Sorge getragen werden, um eine vorzeitige Aushärtung zu vermeiden.
[0085] Zur Herstellung des kationisch härtbaren Harzes werden die
Komponenten in den für die entsprechende Anwendung geeigneten Mengenverhältnissen gemischt, wobei ein Zusatz von
Reaktionsverdünnern meist nicht nötig ist. Das so erhaltene flüssige Harz wird dann nach bekannten Methoden z.B. auf ein faserförmiges
Trägermaterial aufgetragen oder dieses wird mit dem Harz getränkt, beispielsweise indem man ein Faserband durch ein Harzbad zieht, das Harz aufrakelt, einwalkt oder mit Hilfe von Unterdruck beaufschlagt. Nach dem Tränken hat es sich in Manchen Fällen als vorteilhaft erwiesen, die Viskosität des Harzes nach dem Aufbringen auf das Faserband zu erhöhen, z.B. durch Eindicken, wie es in der WO 2006/061 129
beschrieben ist. Dies kann auch durch den Zusatz geeigneter Füllstoffe erreicht werden. Damit kann besser verhindert werden, dass das noch flüssige Harz aus dem getränkten Faserband herausläuft.
[0086] 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.
[0087] Die Dicke der gewickelten Faserbänder in den erfindungsgemäßen
Auskleidungsschläuchen unterliegt ebenfalls keiner besonderen
Beschränkung und wird durch die Dicke des Auskleidungsschlauchs für die gewünschte Anwendung bestimmt. Dicken der Faserbänder im
Bereich von 0,01 bis 1 , insbesondere 0,05 bis 0,5 mm haben sich in der Praxis bewährt. [0088] Nach der Imprägnierung kann das harzgetränkte Faserband zu einem Faserschlauch geformt werden, beispielsweise nach dem in der WO 95/04646 beschriebenen Wickelverfahren, ggf. zusammen mit einer inneren und einer äußeren Schutzfolie sowie gegebenenfalls einem dünnen Faservlies. Alternativ ist es auch möglich, einen vorgefertigten Faserschlauch mit dem Epoxidharz zu tränken. Falls die spätere Härtung des Epoxidharzes mit sichtbarem Licht erfolgen soll, ist darauf zu achten, dass bei diesen ganzen Manipulationen keine intensive Lichteinstrahlung erfolgt, da sonst vorzeitige Härtung eintreten könnte.
[0089] Ein Auskleidungsschlauch mit einem besonders bevorzugten Aufbau ist in der WO 201 1/006618 beschrieben, auf die hier in diesem Zusammenhang vollinhaltlich Bezug genommen wird.
[0090] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Sanierung von
Leitungssystemen wird ein erfindungsgemäßer Auskleidungsschlauch, der mit einem durch photochemische Initiierung kationisch härtbaren
Epoxidharz getränkt ist, in einen zu sanierenden Abschnitt des
Leitungssystems eingeführt, anschließend zum Inanlagebringen des Auskleidungsschlauches an eine innere Wandung des Leitungssystems, die im Betriebszustand mit dem im Leitungssystem transportiertem
Medium in Kontakt steht, aufgeweitet und anschließend durch Bestrahlung des Auskleidungsschlauchs mit einer Wellenlänge, die zur Härtung des Epoxidharzes geeignet ist, bestrahlt.
[0091] Das Einführen des Auskleidungsschlauchs in einen zu sanierenden
Abschnitt des Leitungssystems kann direkt, z.B. mit Hilfe einer Winde erfolgen oder indem man einen inversierten Liner mittels Druckluft oder durch Einpressen von Wasser in das Rohr einstülpt. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn - bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - Hausanschluss- oder Seitenkanäle, die von einem Hauptkanal abgehen, saniert werden sollen, wie es z. B in der US-A 6,227,764 beschrieben ist [0092] Der Liner wird anschließend zum Beispiel durch Druckluft aufgeweitet, so dass er sich an die Innenwand des zu sanierenden Rohrs dicht
anschmiegt.
[0093] Schließlich wird eine Lichtquelle für aktinisches Licht mit einer
Geschwindigkeit durch den Auskleidungsschlauch gezogen, die sich nach der gewünschten Aushärtung richtet, die durch Verfolgung geeigneter Parameter kontrolliert werden kann. Geschwindigkeiten in der
Größenordnung von 20 bis 100 cm/min haben sich in vielen Fällen als geeignet erwiesen.
[0094] Die Wellenlänge des zur Härtung angewandten Lichts hängt von der Art des Initiators (bei Verwendung von Initiatoren ohne Sensibilisatoren) bzw. des Art des Sensibilisators ab. Bei Verwendung von Initiatoren allein liegt die Wellenlänge üblicherweise im UV-Bereich, vorzugsweise im Bereich von etwa 250 bis etwa 350 nm. Wie erwähnt, absorbieren jedoch in diesem Bereich auch häufig die harzbildenden Monomere selbst, was die Härtung negativ beeinträchtigen kann.
[0095] Daher hat es sich, wie bereits vorstehend ausgeführt, allgemein als
vorteilhaft erwiesen, Initiatorsysteme mit Sensibilisatoren einzusetzen. In diesem Fall kann sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 360 bis etwa 800 nm angewandt werden. Bevorzugt sind Bereiche von 360 bis 500 nm, insbesondere von 390 bis 470 nm, da in diesem Bereich das Absorptionsmaximum einer Reihe kommerziell erhältlicher Sensibilisatoren liegt.
[0096] Wenn die Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt, ist die Eindringtiefe des Lichts in der Regel besser, d.h., es können auch relativ dicke
Schichten gehärtet werden; dafür ist aber die Reaktion in der Regel langsamer, da das sichtbare Licht nicht so energiereich ist wie
kurzwelliges UV- Licht, dessen Eindringtiefe wiederum geringer ist.
[0097] Als Lichtquellen kommen alle üblichen Lampen, die Licht mit der
„richtigen" Wellenlänge ausstrahlen, in Frage, beispielsweise Quecksilber- Xenon- oder Galliumlampen, ferner Licht emittierende Dioden (LEDs). Es kann zweckmäßig sein, mehrere Lampen in einer Reihe hintereinander durchzuziehen, um eine schnelle und damit wirtschaftlichere Aushärtung des Liners zu erreichen.
[0098] Eine zur Bestrahlung mit Hilfe von LED-Systemen geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in der WO 2008/101499 beschrieben, auf die hier wegen näherer Einzelheiten verwiesen wird.
[0099] Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eignen sich zur
Sanierung von Leitungssystemen jeglicher Art. Beispielhaft seien hier verschiedenste Arten von Kanal- und sonstigen Abwassersystemen sowie Rohrleitungssysteme in industriellen Produktionsanlagen genannt. Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche ermöglichen die Sanierung von Leitungssystemen ohne dass das Leitungssystem selbst freigelegt werden muss, was insbesondere bei schwierig zugänglichen Leitungen eine erhebliche Erleichterung und Kosteneinsparung mit sich bringt, da beispielsweise aufwendige Erdarbeiten weitgehend entfallen. Dies ist insbesondere bei der Sanierung von Kanalsystemen in Städten von Vorteil, weil die grabenlose Sanierung auch den laufenden Verkehr wesentlich weniger beeinträchtigt als die traditionelle Sanierung.
[00100] Durch die kationische Härtung, insbesondere bei der Verwendung von
Initiatorsystemen, die neben dem eigentlichen Initiator einen Sensibilisator enthalten, kann durch die Verwendung von sichtbarem Licht zur
Bestrahlung das mit UV-Strahlung verbundene Risiko bei der Anwendung vermieden werden. Zudem kann it der kationischen Aushärtung, die, nachdem sie gestartet ist, auch ohne kontinuierliche Bestrahlung weiterläuft, auch eine Härtung in sogenannten Schattenbereichen erzielt werden, die nicht direkt von der Strahlung erreicht werden. Bislang war dies nur mit Peroxidsystemen zu erzielen, die auch gewisse Risiken bei der Handhabung mit sich bringen.

Claims

Patentansprüche
1. Auskleidungsschlauch für die Sanierung von Leitungssystemen enthaltend mindestens ein mit einem Epoxidharz getränktes Faserband, wobei das Epoxidharz ein durch photochemisch initiierte kationische Polymerisation härtbares Epoxidharz ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Auskleidungsschlauch ein Photonitiatorsystem enthaltend einen Initiator und einen Sensibilisator enthält.
2. Auskleidungsschlauch nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz einen Photoinitiator, der durch Bestrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 350 nm aktiviert wird, enthält.
3. Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Initiator ein Oniumsalz ist.
4. Auskleidungsschlauch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oniumsalz ein Aryliodoniumsalz oder ein Arylsulfoniumsalz ist.
5. Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Sensibilisator ein Acylphosphinoxid, ein
Diacylphosphinoxid, eine alpha-Dicarbonylverbindung, ein alpha- Hydroxyketon, ein aromatisches Amin oder ein aromatischer polycyclischer Kohlenwasserstoff ist.
6. Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Epoxidharz aus Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe im Molekül hergestellt ist.
7. Auskleidungsschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass als weitere Komponente des Epoxidharzes eine aliphatische Hydroxyverbindung mit mehr als einer Hydroxygruppe im Molekül enthalten ist.
8. Verwendung von Auskleidungsschläuchen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Sanierung von Leitungssystemen.
9. Verwendung nach Anspruch 8 zur Sanierung von Pipelines,
Rohrleitungssystemen zum Transport von Medien in chemischen Betrieben und Produktionsanlagen, Druckwasserrohren, Trinkwasserrohren und
Abwassersystemen.
10. Verfahren zum Sanieren von Leitungssystemen durch a) Einführen eines Auskleidungsschlauches, der mit einem durch
photochemisch initiierte kationische Polymerisation härtbaren Epoxidharz getränkt ist, wobei der Auskleidungsschlauch ein Photoinitiatorsystem enthaltend einen Initiator und einen Sensibilisator enthält, in einen zu sanierenden Abschnitt des Leitungssystems, b) Aufweiten des Auskleidungsschlauches zum Inanlagebringen desselben an eine innere Wandung des Leitungssystems, die im Betriebszustand des Leitungssystems in Kontakt mit dem im Leitungssystem transportierten Medium steht, und c) Bestrahlung des Auskleidungsschlauchs mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge, die zur Härtung des Epoxidharzes geeignet ist.
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