DE102018111361A1 - Lining hose for the renovation of fluid-carrying systems - Google Patents
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Abstract
Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Systeme, enthaltend mindestens einen harzgetränkten Faserschlauch, sowie ggf. einen verstärkten oder unverstärkten inneren Folienschlauch auf der dem fließenden Medium zugewandten Seite des harzgetränkten Faserschlauchs, wobei dem zur Tränkung verwendeten Harz oder dem inneren Folienschlauch oder beiden 0,001 bis 0,09 Gew%, bezogen auf das Gewicht des Harzes bzw. das Gewicht des inneren Folienschlauchs, an Nanopartikeln zugesetzt sind.Lining hose for refurbishing fluid-carrying systems, comprising at least one resin-impregnated fiber tube, and optionally a reinforced or unreinforced inner film tube on the side facing the flowing medium of the resin-impregnated fiber tube, wherein the resin used for impregnation or the inner film tube or both 0.001 to 0.09 wt %, based on the weight of the resin or the weight of the inner film tube, are added to nanoparticles.
Description
Die Erfindung betrifft einen Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Systeme mit mindestens einem harzgetränkten Faserschlauch.The invention relates to a lining hose for refurbishing fluid-carrying systems with at least one resin-impregnated fiber hose.
Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme sind an sich bekannt und in der Literatur beschrieben.Lining hoses for remediation of fluid-carrying systems are known per se and described in the literature.
In der Praxis bewährt haben sich zu diesem Zweck sogenannte Liner auf der Basis thermoplastischer Kunststoffe mit Faserverstärkung. Dabei handelt es sich um flexible Auskleidungsschläuche, die in das zu sanierende Leitungssystem eingeführt, anschließend an der inneren Oberfläche des zu sanierenden Leitungssystems zur Anlage gebracht werden und schließlich durch Aushärtung des im Faserschlauch enthaltenen Harzes in die endgültige Form gebracht werden.In practice, so-called liners based on thermoplastic materials with fiber reinforcement have proven useful for this purpose. These are flexible lining hoses, which are introduced into the pipe system to be rehabilitated, then brought to the inner surface of the pipeline system to be rehabilitated and finally brought by curing the resin contained in the fiber tube in the final form.
Die Herstellung derartiger Auskleidungsschläuche ist beispielsweise in der
Härtbare Polymere mit nanopartikulären Füllstoffen wurden in der Literatur für verschiedene Anwendungen beschrieben.Curable polymers with nanoparticulate fillers have been described in the literature for various applications.
So werden in der
Gegenstand der
In der
Aus der
Gegenstand der
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, Auskleidungsschläuche zur Sanierung fluidführender Systeme zur Verfügung zu stellen, die vorteilhafte mechanische Eigenschaften und eine abrasionsbeständige Oberfläche aufweisen.It is an object of the present invention to provide lining hoses for refurbishing fluid-carrying systems which have advantageous mechanical properties and an abrasion-resistant surface.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Auskleidungsschläuchen gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.This object is achieved with lining hoses according to claim 1. Preferred embodiments of the lining hoses according to the invention can be found in the subclaims and the following detailed description.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche und die Verwendung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung von Wasser- und Abwasser-Leitungssystemen.Another aspect of the invention relates to a method for producing the lining hoses according to the invention and the use of the lining hoses according to the invention for the rehabilitation of water and sewage piping systems.
Unter fluidführenden Systemen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sämtliche Systeme zu verstehen, in denen Fluide, das heißt Flüssigkeiten oder Gase transportiert werden können. Es gibt keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich Bauform, Durchmesser oder Material der zu sanierenden Systeme.Under fluid-carrying systems in the context of the present invention, all systems are to be understood in which fluids, that is liquids or gases can be transported. There are no particular restrictions on the design, diameter or material of the systems to be renovated.
Die Materialwahl wird bestimmt durch die in den Systemen zu transportierenden fluiden Medien; deren Eigenschaften bestimmen letztlich auch die Standzeiten solcher Systeme und das Erfordernis einer Sanierung, die mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen vorgenommen werden kann.The choice of material is determined by the fluids to be transported in the systems; their properties ultimately determine the service life of such systems and the need for a refurbishment that can be made with the liner hoses according to the invention.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Auskleidungsschlauch zur Sanierung fluidführender Systeme, enthaltend mindestens einen harzgetränkten Faserschlauch, sowie ggf. einen verstärkten oder unverstärkten inneren Folienschlauch auf der dem fließenden Medium zugewandten Seite des harzgetränkten Faserschlauchs, wobei dem zur Tränkung verwendeten Harz oder dem inneren Folienschlauch oder beiden 0,001 bis 0,09 Gew%, bezogen auf das Gewicht des Harzes bzw. das Gewicht des inneren Folienschlauchs, an Nanopartikeln zugesetzt sind. The invention accordingly provides a lining hose for refurbishing fluid-carrying systems, comprising at least one resin-impregnated fiber hose, and optionally a reinforced or unreinforced inner film hose on the side facing the flowing medium of the resin-impregnated fiber hose, wherein the resin used for impregnation or the inner film tube or both 0.001 to 0.09 wt%, based on the weight of the resin or the weight of the inner film tube, are added to nanoparticles.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass bereits mit sehr geringen Gehalten an Nanopartikeln, die unter den in der
Unter dem Begriff Nanopartikel sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle partikel- oder faserförmigen Teilchen zu verstehen, deren größte Dimension in einer oder mehreren Raumrichtungen bzw. bei sphärischen oder kugelförmigen Partikeln deren mittlerer Durchmesser weniger als 300 nm, vorzugsweise weniger als 150 nm und insbesondere weniger als 100 nm beträgt.For the purposes of the present invention, the term nanoparticles is to be understood as meaning any particle or fibrous particles whose largest dimension in one or more spatial directions or, in the case of spherical or spherical particles, their mean diameter is less than 300 nm, preferably less than 150 nm and in particular less than 100 nm.
Der Begriff mittlerer Teilchendurchmesser wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezieht sich auf den mittleren Durchmesser D50 auf der Basis der intensitätsgewichteten Teilchengrößenverteilung wie er nach dem sogenannten Contin-Daten-Inversions Algorithmus erhalten wird. D50 teilt die intensitätsgewichtete Teilchengrößenverteilung in zwei gleiche Fraktionen, von denen die erste Teilchen mit einem Durchmesser unterhalb D50 und die zweite Teilchen mit einem Durchmesser oberhalb D50 enthält.The term average particle diameter as used in the present invention refers to the average diameter D 50 on the basis of the intensity-weighted particle size distribution obtained according to the so-called Contin data inversion algorithm. D 50 divides the intensity-weighted particle size distribution into two equal fractions, the first of which contains particles below D 50 and the second particles above D 50 .
D50 wird im allgemeinen durch dynamische Lichtstreuung nach ISO 22412:2008 bestimmt. Die Bestimmung wird bei einer Temperatur von 25°C durchgeführt. Der Brechungsindex und der Viskositätskoeffizient des Dispersionsmedium sollten möglichst genau bestimmt werden oder aus der Literatur bekannt sein. Nach einer Temperaturkalibrierung wird die Position der Meßzelle zur Erzielung eines optimalen Streusignals justiert. Details zur Messung sind der genannten ISO-Norm zu entnehmen.D 50 is generally determined by dynamic light scattering according to ISO 22412: 2008. The determination is carried out at a temperature of 25 ° C. The refractive index and the viscosity coefficient of the dispersion medium should be determined as accurately as possible or known from the literature. After a temperature calibration, the position of the measuring cell is adjusted to achieve an optimum scatter signal. Details of the measurement can be found in the mentioned ISO standard.
Sphärische oder kugelförmige Teilchen haben eine mehr oder weniger ausgeprägte isometrische Struktur, d.h. die Dimensionen in allen drei Raumrichtungen sind vergleichbar.Spherical or spherical particles have a more or less pronounced isometric structure, i. the dimensions in all three spatial directions are comparable.
Das Verhältnis der Dimensionen eines Partikels in unterschiedlichen Raumrichtungen wird durch das sogenannte Aspektverhältnis charakterisiert, welches das größte Verhältnis der Dimension eines Partikels in zwei unterschiedlichen Raumrichtungen beschreibt. Das Aspektverhältnis von ideal kugelförmigen Teilchen ist demzufolge 1, während es bei faser- oder plättchenförmigen Teilchen in der Regel erheblich größer als 1 ist und oft Werte von 100 oder mehr erreicht. Plättchen- oder faserförmige Nanopartikel werden daher durch die Angabe der Größe in der Raumrichtung gekennzeichnet, in der das entsprechende Teilchen die größte Abmessung aufweist.The ratio of the dimensions of a particle in different spatial directions is characterized by the so-called aspect ratio, which describes the largest ratio of the dimension of a particle in two different spatial directions. Accordingly, the aspect ratio of ideal spherical particles is 1, while in the case of fibrous or platelet-shaped particles it is usually considerably greater than 1 and often reaches values of 100 or more. Platelet or fibrous nanoparticles are therefore characterized by indicating the size in the spatial direction in which the corresponding particle has the largest dimension.
Grundsätzlich eignen sich als Nanopartikel alle Arten anorganischer oder organischer Produkte, die in entsprechenden Teilchengrößen hergestellt werden können und teilweise auch kommerziell im Handel erhältlich sind. Verfahren zur Herstellung solcher Nanopartikel sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben.In principle, suitable nanoparticles are all types of inorganic or organic products which can be prepared in appropriate particle sizes and in some cases are also commercially available. Methods for producing such nanoparticles are known to those skilled in the art and described in the literature.
Sphärische oder kugelförmige Füllstoffe sind beispielsweise Metalloxide, Metallcarbonate, Metallsulfate oder dergleichen. Bevorzugt sind Oxide von Ba, AI, Si, Zr, Ce und Ti und Mischoxide dieser Metalle. Als Carbonate oder Sulfate können hier bevorzugt die Carbonate bzw. Sulfate der Alkali- und Erdalkalimetalle genannt werden.Spherical or spherical fillers are, for example, metal oxides, metal carbonates, metal sulfates or the like. Oxides of Ba, Al, Si, Zr, Ce and Ti and mixed oxides of these metals are preferred. As carbonates or sulfates may be mentioned here preferably the carbonates or sulfates of the alkali and alkaline earth metals.
Plättchenförmige Füllstoffe sind z.B. in großer
Nadelförmige oder aciculare Partikel sind ebenso in großer Vielzahl in der Literatur beschrieben worden. Bevorzugte aciculare Additive zur Verwendung in den zur Härtung verwendeten Harzen weisen ein Aspektverhältnis im Bereich von 2 bis 100, vorzugsweise von 2-20 auf.Needle-shaped or acicular particles have also been described in wide variety in the literature. Preferred acicular additives for use in the curing resins have an aspect ratio in the range of 2 to 100, preferably 2-20.
Wollastonit, Xonotlit, Sepiolit, Attapulgit und Palygorskit können als bevorzugte aciculäre Partikel genannt werden.Wollastonite, xonotlite, sepiolite, attapulgite and palygorskite may be named as preferred acicular particles.
Faserförmige Füllstoffe weisen noch höhere Aspektverhältnisse als nadelförmige Füllstoffe auf. Eine bevorzugte Gruppe von faserförmigen Nanopartikeln sind kohlenstoffbasierte Partikel, die auch unter der Bezeichnung Kohlenstoff-Nanoröhrchen bekannt sind.Fibrous fillers have even higher aspect ratios than acicular fillers. A preferred group of fibrous nanoparticles are carbon-based particles, also known as carbon nanotubes.
Weitere geeignete faserförmige Nanopartikel, die hier erwähnt werden können, sind Glasfasern oder Fasern auf Basis von AI, Ti, Mg, AI-Silikat, Si- oder Borcarbidfasern. Glasfasern sind hierbei bevorzugt.Other suitable fibrous nanoparticles which can be mentioned here are glass fibers or fibers based on Al, Ti, Mg, Al silicate, Si or boron carbide fibers. Glass fibers are preferred here.
Die nanopartikulären Füllstoffe werden dem zur Tränkung der harzgetränkten Faserbänder verwendeten Harz bzw. dem inneren Folienschlauch in einer Menge von 0,001 bis 0,09, vorzugsweise von 0,003 bis 0,08 und besonders bevorzugt von 0,005 bis 0,05 Gew%, bezogen auf das Gewicht des Harzes bzw. das Gewicht des inneren Folienschlauchs, zugesetzt. The nanoparticulate fillers are added to the resin used for impregnating the resin-impregnated fiber ribbons or the inner tubular film in an amount of 0.001 to 0.09, preferably from 0.003 to 0.08 and particularly preferably from 0.005 to 0.05 wt%, by weight of the resin or the weight of the inner film tube added.
Der Zusatz der Nanopartikel erfolgt zu dem zur Tränkung verwendeten Harz vor der Tränkung in an sich bekannter Weise, so dass sich nähere Angaben hier erübrigen.The addition of the nanoparticles is carried out to the resin used for impregnation prior to impregnation in a conventional manner, so that further details are unnecessary here.
Die vorstehend genannte Teilchengröße der Nanopartikel bezieht sich auf den Zeitpunkt der Einarbeitung in das zur Tränkung verwendete Harz. Durch Agglomeration im Verlauf der Zugabe oder während der Tränkung der harzgetränkten Faserschläuche mit dem Nanopartikel enthaltenden, zur Tränkung verwendeten Harz kann sich im fertigen Auskleidungsschlauch eine anderer, im Regelfall größerer Wert für die Teilchengröße ergeben.The above particle size of the nanoparticles refers to the time of incorporation into the resin used for impregnation. Agglomeration in the course of the addition or impregnation of the resin-impregnated fiber tubes with the nanoparticle-containing impregnated resin may result in a different, generally larger particle size value in the finished liner tube.
Als Reaktionsharze zur Tränkung der Faserbänder werden vorzugsweise ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) oder Vinylesterharze (VE-Harze) verwendet, die beispielsweise in Styrol und/oder einem Acrylester gelöst sein können. Geeignete Reaktionsharze sind dem Fachmann bekannt und in verschiedenen Ausführungen im Handel kommerziell erhältlich.Unsaturated polyester resins (UP resins) or vinyl ester resins (VE resins), which may be dissolved, for example, in styrene and / or an acrylic ester, are preferably used as reaction resins for impregnating the fiber ribbons. Suitable reaction resins are known to the person skilled in the art and commercially available in various designs.
Für die Herstellung von UP-Harzen werden mehrwertige ungesättigte Dicarbonsäuren mit Diolen verestert, wobei niedermolekulare Produkte erhalten werden, die bei der Aushärtung, in der Regel mit Vinylverbindungen (insbesondere Styrol) als Comonomeren zu hochmolekularen dreidimensionalen Netzwerken polymerisiert werden.For the preparation of UP resins, polybasic unsaturated dicarboxylic acids are esterified with diols to give low molecular weight products which are polymerized on curing, usually with vinyl compounds (especially styrene) as comonomers to high molecular three-dimensional networks.
Als Säurekomponente von UP-Harzen können auch Mischungen von gesättigten und ungesättigten bifunktionellen Carbonsäuren bzw. deren Anhydride verwendet werden. So können als Säurekomponenten Adipinsäure, Glutarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure sowie deren reaktive Derivate eingesetzt werden. Bevorzugte ungesättigte Säuren sind Maleinsäure oder deren Anhydrid, Fumarsäure und Diels-Alder-Addukte aus Maleinsäureanhydrid und Cyclopentadien. Als Diole werden vorzugsweise Ethylenglykol, Propandiol, Dipropandiol, Diethylenglykol, 2,2-Dimethyl-1,2-propandiol, 1,4-Butandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol oder Bisphenol A verwendet. Die zur Vernetzung der UP-Harze erforderlichen Comonomere können gleichzeitig Lösungsmittel für die niedermolekularen Oligomere sein; als Beispiel hierfür kann insbesondere Styrol genannt werden, welches in vielen UP-Harzen eingesetzt wird. Andere Beispiele für geeignete Comonomere sind Methylstyrol, Vinyltoluol oder Methylmethacrylat.As the acid component of UP resins it is also possible to use mixtures of saturated and unsaturated bifunctional carboxylic acids or their anhydrides. Thus, the acid components adipic acid, glutaric acid, phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid and their reactive derivatives can be used. Preferred unsaturated acids are maleic acid or its anhydride, fumaric acid and Diels-Alder adducts of maleic anhydride and cyclopentadiene. The diols used are preferably ethylene glycol, propanediol, dipropanediol, diethylene glycol, 2,2-dimethyl-1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol or bisphenol A. The comonomers required for crosslinking the UP resins may simultaneously be solvents for the low molecular weight oligomers; Styrene, which is used in many UP resins, can be mentioned as an example. Other examples of suitable comonomers are methyl styrene, vinyl toluene or methyl methacrylate.
Bifunktionelle Monomere wie Diallylphthalat oder Divinylbenzol können ebenfalls zugesetzt sein.Bifunctional monomers such as diallyl phthalate or divinylbenzene may also be added.
Andere Bestandteile von UP-Harzen wie Härter, Polymerisationsinitiatoren, Beschleuniger, Weichmacher und dergleichen sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass hier weitere Ausführungen entbehrlich sind.Other constituents of UP resins such as hardeners, polymerization initiators, accelerators, plasticizers and the like are known to the person skilled in the art and described in the literature, so that further statements are dispensable here.
Vinylesterharze (auch als VE-Harze bezeichnet), eine weitere Gruppe zur Tränkung der Faserbänder geeigneter Harze, werden erhalten, indem man in einer ersten Stufe ein Epoxidoligomer herstellt, welches endständige Vinylestergruppen wie Acrylat- oder Methacrylatgruppen und damit reaktionsfähige Doppelbindungen aufweist. In einem zweiten Schritt erfolgt dann die Vernetzung, wobei in der Regel Styrol als Lösungs- und Vernetzungsmittel eingesetzt wird. Die Vernetzungsdichte von VE-Harzen ist im allgemeinen geringer als die von UP-Harzen, da weniger reaktionsfähige Doppelbindungen vorhanden sind.Vinylester resins (also called VE resins), another group for impregnating the fiber ribbons of suitable resins, are obtained by preparing in a first stage an epoxy oligomer having terminal vinyl ester groups such as acrylate or methacrylate groups and reactive double bonds. In a second step, the crosslinking then takes place, styrene being generally used as the solvent and crosslinking agent. The crosslink density of VE resins is generally lower than that of UP resins because there are less reactive double bonds.
Bei VE-Harzen weist das Grundgerüst des Oligomers bevorzugt aromatische Glycidylether von Phenolen oder epoxidierten Novolaken auf. Endständig sind diese vorzugsweise mit (Meth)acrylsäure verestert.For VE resins, the backbone of the oligomer preferably has aromatic glycidyl ethers of phenols or epoxidized novolacs. Terminally, these are preferably esterified with (meth) acrylic acid.
Die zur Tränkung der Faserbänder verwendeten Reaktionsharze können thermisch (üblicherweise durch Peroxidkatalysatoren) oder mittels Strahlung, z.B. durch UV-Licht mit Photoinitiatoren wie beispielsweise in der
Nach dem Tränken kann das Harz zweckmäßigerweise eingedickt werden, wie es beispielsweise in der
Als Faserbänder, die mit dem Nanopartikel enthaltenden Reaktionsharz getränkt werden, sind in den Auskleidungsschläuchen gemäß der vorliegenden Erfindung 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, verwendbar.As slivers impregnated with the nanoparticle-containing reaction resin, in the lining tubes according to the present invention, in principle, all products known to the person skilled in the art in the form of fabrics, knitted fabrics, mats or fleeces, the fibers in the form of long filaments or short fibers can be used.
Entsprechende Produkte sind dem Fachmann an sich bekannt und in großer Vielfalt von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich.Corresponding products are known per se to the person skilled in the art and commercially available in great variety from different manufacturers.
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.In this context, fabrics are generally understood to mean sheet-like textile products comprising at least two fiber systems crossed at right angles, with the so-called warp running in the longitudinal direction and the so-called weft being perpendicular thereto.
Unter Gewirken werden im allgemeinen Textilerzeugnisse verstanden, die durch Maschenbildung erzeugt werden.Knitted fabrics are generally understood to mean fabrics which are formed by stitching.
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 und ggf. mittels eines Steppfadens oder eines Klebstoffes 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.Fibrous fabrics 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 usually fixed by cover sheets from above and below and optionally by means of a step path or an adhesive. As a result of the parallel alignment of the fibers, fiber fabrics have a pronounced anisotropy of the strengths orientation direction and perpendicular thereto, which may be of interest for some applications.
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.A fleece 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 be able to process and use the fleece, it is usually solidified, for which various methods can be used.
Vliese sind verschieden von Geweben, oder Gewirken, die sich durch vom Herstellverfahren bestimmte Legung der einzelnen Fasern oder Fäden auszeichnen. Vliese bestehen dagegen aus Fasern, deren Lage sich nur mit den Methoden der Statistik beschreiben lässt. Die Fasern liegen wirr im Vliesstoff zueinander. Die englische Bezeichnung nonwoven (nicht gewebt) grenzt sie dementsprechend eindeutig von Geweben ab. Vliesstoffe werden unter anderem nach dem Fasermaterial (z. B. das Polymer bei Chemiefasern), dem Bindungsverfahren, der Faserart (Stapel- oder Endlosfasern), der Faserfeinheit und der Faserorientierung unterschieden. Die Fasern können dabei definiert in einer Vorzugsrichtung abgelegt werden oder gänzlich stochastisch orientiert sein wie beim Wirrlagen-Vliesstoff.Nonwovens are different from fabrics, or knitted fabrics, which are characterized by the manufacturing process specific laying of individual fibers or threads. Nonwovens, on the other hand, 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 are distinguished, inter alia, by 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 the random nonwoven fabric.
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.If the fibers do not have a preferred direction of orientation, it is called an isotropic nonwoven. If the fibers are arranged more frequently in one direction than in the other direction, then this is called anisotropy.
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.In the context of the present invention, felts in the context of the invention are also to be understood as felts. A felt is a fabric of a disordered, difficult to separate fiber material. In principle, felts are thus nonwoven textiles. From synthetic fibers and vegetable fibers, felts are generally produced by dry needling (so-called needle felting) 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.
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.Needlefelt is usually made mechanically with numerous barbed needles, with the barbs inversed like a harpoon. This will force the fibers into the felt and the needle will come out easily. Repeated grooving entangles the fibers with each other and subsequently retreats them chemically or with steam.
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.Felts, like fleeces, can be made from virtually any natural or synthetic fiber. In addition to needling or in addition, the entanglement of the fibers with a pulsed water jet or with a binder is possible. The latter methods are particularly suitable for fibers without flake structure such as polyester or polyamide fibers.
Filze weisen eine gute Temperaturbeständigkeit auf und sind in der Regel feuchtigkeitsabweisend, was insbesondere bei der Anwendung in flüssigkeitsführenden Systemen von Vorteil sein kann.Felts have a good temperature resistance and are usually moisture-repellent, which may be particularly advantageous when used in liquid-conducting systems.
Bevorzugt werden für die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche Glasfasergewebe oder Glasfasergelege verwendet.Preferably, fiberglass fabric or glass fiber fabric are used for the lining hoses according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche in radialer Richtung mindestens zwei übereinander gewickelte unterschiedliche harzgetränkte Faserbänder auf.According to a preferred embodiment, the lining hoses according to the invention have in the radial direction at least two different resin-impregnated fiber ribbons wound one above the other.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die mindestens zwei unterschiedlichen Faserbänder in mindestens einem der Parameter Fasereinbindung, Faserorientierung, Faserlänge oder Faserart.According to a preferred embodiment, the at least two different fiber ribbons differ in at least one of the parameters fiber incorporation, fiber orientation, fiber length or fiber type.
Unter Fasereinbindung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Art verstanden, mit dem die Fasern in ein Trägermaterial eingebracht sind.In the context of the present invention, fiber incorporation is understood to mean the way in which the fibers are introduced into a carrier material.
Die verwendeten Faserbänder werden so ausgewählt, daß der Auskleidungsschlauch einerseits ein für den jeweiligen Anwendungsfall optimiertes Eigenschaftsprofil aufweist und andererseits eine möglichst einfache Herstellbarkeit auf vorhandenen Vorrichtungen zur Herstellung solcher Auskleidungsschläuche möglich ist. The fiber slivers used are selected so that the liner tube on the one hand has a property profile optimized for the particular application and on the other hand the simplest possible manufacturability on existing devices for producing such lining hoses is possible.
Durch die kombinierte Verwendung mehrerer unterschiedlicher Faserbänder mit unterschiedlichem Aufbau hinsichtlich Faserart, Faserlänge, Fasereinbindung oder Faserorientierung kann das Eigenschaftsprofil individuell auf die jeweilige Anwendung angepasst werden, ohne dass es hierzu aufwändiger Umbauarbeiten an den zur Herstellung verwendeten Vorrichtungen bedarf. Durch die Wahl der Reihenfolge, in der die mindestens zwei unterschiedlichen Faserbänder gewickelt werden, kann das radiale und longitudinale Profil der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche individuell gestaltet und optimal an die konkrete Anwendung angepasst werden.Through the combined use of several different fiber ribbons with different structure in terms of fiber type, fiber length, fiber incorporation or fiber orientation, the property profile can be individually adapted to the particular application, without the need for elaborate remodeling of the devices used for the preparation. By choosing the order in which the at least two different fiber ribbons are wound, the radial and longitudinal profile of the lining hoses according to the invention can be designed individually and optimally adapted to the specific application.
Die Länge der verwendeten Fasern unterliegt an sich keiner besonderen Beschränkung, d.h. es können sowohl sogenannte Langfasern als auch Kurzfasern oder Faserbruchstücke verwendet werden. Über die Länge der verwendeten Fasern lassen sich die Eigenschaften der entsprechenden Faserbänder auch über weite Bereiche einstellen und steuern.The length of the fibers used is not subject to any particular limitation, i. Both so-called long fibers and short fibers or fiber fragments can be used. Over the length of the fibers used, the properties of the corresponding fiber ribbons can be adjusted and controlled over a wide range.
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 eine besondere Hitzebeständigkeit von Bedeutung, können beispielsweise Aramidfasern oder Carbonfasern eingesetzt werden, die hinsichtlich der Festigkeit bei höheren Temperaturen Vorteile gegenüber Glasfasern bieten können.The type of fibers used is not subject to any restriction. By way of example only, glass fibers, carbon fibers or synthetic fibers such as aramid fibers or thermoplastic fibers such as polyesters or polyamides or polyolefins (e.g., polypropylene) may be mentioned, which are known to those skilled in the art and are commercially available in a wide variety. For economic reasons, glass fibers are generally preferred; However, if a particular heat resistance is 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.
In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein erstes harzgetränktes Faserband ausgewählt wird aus Geweben, Gewirken, Gelegen, Matten, Filzen oder Vliesen, wobei die Länge der Fasern entsprechend der gewünschten Anwendung gewählt werden kann. Dabei kann z.B. das erste harzgetränkte Faserband ein Fasergelege aus parallel ausgerichteten Endlosfasern, vorzugsweise parallel ausgerichteten Endlos-Glasfasern sein. Vorteilhaft sind die Endlosfasern im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des harzgetränkten Faserbandes ausgerichtet. Mit einem solchen ersten Faserband kann vorzugsweise ein zweites Faserband kombiniert werden, in dem Fasern in einer Wirrfasermatte ungerichtet angeordnet sind. Das erste Faserband verleiht dem Auskleidungsschlauch eine sehr gute Festigkeit in Längsrichtung, was beim Einbau in die zu sanierenden Leitungssysteme von Vorteil ist. Das zweite Faserband mit ungerichteten Fasern in Form einer Wirrfasermatte stabilisiert durch die hohe Harzaufnahme die innere Oberfläche und vermeidet Poren an der inneren Oberfläche, die bei längerem Kontakt mit aggressiven Medien zu Schäden führen könnten. Durch die Verwendung des gerichteten Fasergeleges wird andererseits das Risiko, dass die Fasermatte bei der Tränkung auseinander gezogen wird und es damit zu einer ungleichmäßigen Tränkung kommt, reduziert. Auch statische Erfordernisse an den Liner lassen diese Ausführung bevorzugt erscheinen.In some cases, it has proven advantageous to select a first resin-impregnated sliver of woven, knitted, laid, mat, felt or non-woven fabrics, the length of the fibers being selected according to the desired application. In this case, e.g. the first resin-impregnated sliver is a scrim made of parallel-oriented continuous fibers, preferably parallel-aligned, continuous glass fibers. Advantageously, the continuous fibers are aligned substantially perpendicular to the longitudinal direction of the resin-impregnated sliver. With such a first sliver preferably a second sliver can be combined in which 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 second sliver of non-oriented fibers in the form of a random fiber mat stabilizes the inner surface due to the high resin absorption and avoids pores on the inner surface, which could lead to damage on prolonged contact with aggressive media. On the other hand, the use of the directional fiber scrim reduces the risk of the fiber mat being pulled apart during impregnation, resulting in uneven impregnation. Static requirements for the liner also make this embodiment preferable.
Besonders vorteilhaft kann in einem ersten gewickelten harzgetränkten Faserband das Fasergelege bereits mit einer Wirrfasermatte vernadelt oder vernäht sein, d.h. das erste und auch die folgenden danach gewickelten Faserbänder können auch mehrschichtig aufgebaut sein. Als vorteilhaft hat sich hierbei in einigen Fällen bewährt, wenn mindestens eines der auf ein erstes Faserband gewickelten folgenden Faserbänder mehrschichtig dergestalt aufgebaut sind, dass zwischen zwei Schichten mit ungerichteten Fasern eine Zwischenschicht mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes angeordneten Schnittfasern enthalten sind, die vorzugsweise eine Länge im Bereich von 2 bis 60, vorzugsweise von 3 bis 30 cm aufweisen.Particularly advantageously, in a first wound resin-impregnated fiber band, the fiber fabric may already be needle-punched or sewn to a random fiber mat, i. The first and also the following subsequently wound fiber slivers can also have a multilayer structure. It has proved to be advantageous in some cases, if at least one of the following slivers wound on a first sliver are constructed multi-layered such that between two layers with undirected fibers an intermediate layer with parallel to the longitudinal direction of the sliver arranged chopped fibers are included, preferably a length in the range of 2 to 60, preferably from 3 to 30 cm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche einen harzgetränkten Faserschlauch auf, der durch Wickeln mindestens eines Faserbands mit im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Faserbands orientierten Fasern und mindestens einem weiteren Faserband mit parallel zur Längsrichtung des Faserbandes orientierten Fasern hergestellt ist.According to a particularly preferred embodiment, the lining hoses according to the invention comprise a resin-impregnated fiber tube, which is produced by winding at least one fiber band with fibers oriented essentially perpendicular to the longitudinal direction of the fiber band and at least one further fiber band with fibers oriented parallel to the longitudinal direction of the fiber band.
Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform wird ein Vlies, vorzugsweise aus Polyolefinfasern, besonders bevorzugt ein Polypropylen-Vlies als mindestens ein erstes harzgetränktes Faserband verwendet, welches mit einem beliebigen weiteren Faserband der vorstehend beschriebenen Arten kombiniert werden kann.According to a third preferred embodiment, a non-woven, preferably made of polyolefin fibers, more preferably a polypropylene non-woven as at least a first resin-impregnated sliver is used, which can be combined with any other sliver of the types described above.
Schließlich wird gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform als eines der Faserbänder ein Filz der vorstehend beschriebenen Art verwendet, welcher wiederum mit mindestens einem weiteren Faserband der vorstehend beschriebenen Art kombiniert werden kann.Finally, according to a fourth preferred embodiment, a felt of the type described above is used as one of the slivers, which in turn may be combined with at least one further sliver of the type described above.
Grundsätzlich ist es wie erwähnt möglich, beliebige Arten von Faserbändern zu kombinieren, die das für die geplante Anwendung angestrebte Eigenschaftsprofil bestmöglich erreichen. So können Faserbänder mit gleichartiger Fasereinbindung (also beispielsweise zwei Fasergelege oder zwei Fasergewebe) verwendet werden, die Fasern unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, unterschiedlicher Orientierung oder mit unterschiedlichen Längen enthalten. Beispielhaft können Kurzfasern in einem Faserband mit Langfasern in mindestens einem weiteren darauf gewickelten Faserband kombiniert werden oder es können Gewebe mit Vliesen, Matten oder Gewirken kombiniert werden. Auch die Verwendung zweier Fasergewebe mit Fasern gleicher Einbindungsart und gleicher Orientierung und Länge aber unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung sind möglich. Damit eröffnet sich für den Fachmann eine große Variationsbreite innerhalb derer er die Eigenschaften des Auskleidungsschlauchs für die individuelle Anwendung quasi „maßschneidern“ kann.Basically, as mentioned, it is possible to combine any kind of slivers, which achieve the desired property profile for the planned application in the best possible way. Thus, fiber slivers with similar fiber binding (ie, for example, two fiber scrims or two fiber scrims) can be used which contain fibers of different chemical composition, different orientation or with different lengths. By way of example, short fibers in a sliver may be combined with long fibers in at least one other sliver wound thereon or fabrics may be combined with nonwovens, mats or knits. The use of two fiber fabrics with fibers of the same type of integration and the same orientation and length but different chemical composition are possible. This opens up a wide range of variation for the person skilled in the art within which he can virtually "tailor" the properties of the lining tube for the individual application.
Vom gewünschten Eigenschaftsprofil ausgehend wählt der Fachmann die geeigneten Faserbänder für die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mit Hilfe seines Fachwissens über die Eigenschaften der verschiedenen Arten von Faserbändern aus und ist so in der Lage optimal an den individuellen Anwendungsfall angepasste Produkte zur Verfügung zu stellen.Based on the desired property profile, the person skilled in the art selects the suitable fiber slivers for the lining hoses according to the invention with the aid of his specialist knowledge of the properties of the various types of slivers and is thus able to optimally provide products adapted to the individual application.
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.The width of the slivers is not subject to any particular restrictions; For a variety of applications, slivers having a width of from 20 to 150, preferably from 30 to 100 and in particular from 40 to 80 cm have been found suitable.
Die Dicke der 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.The thickness of the slivers in the lining tubes of the invention is also not particularly limited and is determined by the thickness of the lining tube for the desired application. Thicknesses of the fiber ribbons in the range of 0.01 to 1, in particular 0.05 to 0.5 mm have been proven in practice.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche einen ggf. verstärkten inneren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auf, der nach dem Einbau des Auskleidungsschlauchs entfernt werden oder im zu sanierenden Leitungssystem verbleiben kann.. Dieser innere Folienschlauch enthält, falls dieser nach Einbau nicht entfernt wird, 0,1 bis 40 Gew%, bezogen auf das Gesamtgewicht des inneren Folienschlauchs, an Nanopartikeln wie sie vorstehend beschreiben wurden. Es ist auch möglich, dass sowohl der innere Folienschlauch als auch das zur Tränkung der Faserbänder verwendete Harz Nanopartikel enthalten.According to a preferred embodiment, the lining hoses according to the invention have a possibly reinforced inner film tube on the basis of a thermoplastic material, which can be removed after installation of the lining tube or remain in the pipeline system to be rehabilitated .. This inner film tube contains, if not removed after installation 0.1 to 40% by weight, based on the total weight of the inner film tube, of nanoparticles as described above. It is also possible that both the inner film tube and the resin used to impregnate the fiber ribbons contain nanoparticles.
Als thermoplastische Kunststoffe für den inneren Folienschlauch eignen sich prinzipiell alle Polymeren, die zu Folien bzw. Folienschläuchen der für den jeweiligen Anwendungsfall benötigten Dicke bzw. Stärke verarbeitet werden können. Falls die Aushärtung photochemisch erfolgt ist zusätzlich zu beachten, dass die Produkte eine ausreichende Durchlässigkeit für die Wellenlänge oder den Wellenlängenbereich der zur Härtung verwendeten Strahlung aufweisen. Falls der Innenfolienschlauch nach der Aushärtung im zu sanierenden System verbleiben soll, ist auch auf die ausreichende Stabilität gegenüber den transportierten Fluiden wie auch gegenüber dem Harz der Faserschläuche zu achten. In der Mehrzahl der Fälle wird der Innenfolienschlauch jedoch nach Aushärtung wieder entfernt. Grundsätzlich eigen sich unter Berücksichtigung dieser Kriterien Polyolefine wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyamide, Polyester wie Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril oder auch thermoplastische Polyurethane oder Mischungen dieser Polymeren. Auch thermoplastische Elastomere sind grundsätzlich geeignet. Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, bei denen elastische Polymerketten in thermoplastisches Material eingebunden sind. Trotz des Fehlens einer bei den klassischen Elastomeren erforderlichen Vulkanisation weisen thermoplastische Elastomere gummielastische Eigenschaften auf, was bei manchen Anwendungen vorteilhaft sein kann. Beispielhaft seien hier Polyolefin-Elastomere oder Polyamid-Elastomere genannt. Entsprechende Produkte sind in der Literatur beschrieben und von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich, so dass sich hier detaillierte Angaben erübrigen.In principle, all polymers which can be processed into films or film tubes of the thickness or thickness required for the particular application are suitable as thermoplastic materials for the inner film tube. In addition, if curing is photochemical, it should be noted that the products have sufficient transmittance for the wavelength or wavelength range of the radiation used for curing. If the inner film tube after curing in the system to be rehabilitated should remain, is also to ensure the sufficient stability against the transported fluids as well as against the resin of the fiber tubes. In the majority of cases, however, the inner film tube is removed after curing. Basically, taking into account these criteria are polyolefins such as polyethylene or polypropylene, polyamides, polyesters such as polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile or thermoplastic polyurethanes or mixtures of these polymers. Thermoplastic elastomers are also suitable in principle. Thermoplastic elastomers are materials in which elastic polymer chains are incorporated in thermoplastic material. Despite the lack of vulcanization required of the classic elastomers, thermoplastic elastomers have rubbery properties, which may be advantageous in some applications. By way of example, polyolefin elastomers or polyamide elastomers may be mentioned here. Corresponding products are described in the literature and commercially available from various manufacturers, so that here detailed information is unnecessary.
Besonders geeignete und bevorzugte thermoplastische Kunststoffe sind beispielsweise Polyolefine und oder Polyamide, wobei Folienschläuche auf der Basis von Verbundfolien aus Polyolefinen und Polyamiden sich in bestimmten Anwendungsfällen als vorteilhaft erwiesen haben, da sie gegenüber dem meist als Lösungsmittel für die verwendeten Harze zum Einsatz kommenden Styrol eine bessere Sperrwirkung aufweisen als reine Polyethylenfolien. Damit kann der Austritt dieses Lösungsmittels/Monomers auf der Innenseite des Auskleidungsschlauchs vor der Aushärtung besser verhindert werden.Particularly suitable and preferred thermoplastics are, for example, polyolefins and / or polyamides, wherein film tubes based on composite films of polyolefins and polyamides have proven advantageous in certain applications, since they are better than the styrene usually used as a solvent for the resins used Have blocking effect as pure polyethylene films. Thus, the leakage of this solvent / monomer on the inside of the lining tube before curing can be better prevented.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der innere Folienschlauchs eine Verstärkung auf. Diese wird so gewählt, dass man einerseits ein für den jeweiligen Anwendungsfall optimiertes Eigenschaftsprofil erhält und andererseits eine möglichst einfache Herstellung der Auskleidungsschläuche gegeben ist.According to a preferred embodiment, the inner film tube has a reinforcement. This is chosen so that on the one hand receives optimized for the particular application property profile and on the other hand, the simplest possible production of lining hoses is given.
Besonders bevorzugt weist der innere Folienschlauch eine Verstärkung auf Faserbasis, insbesondere auf der Basis von Faserbändern wie vorstehend beschrieben, oder eines Vlieses auf.Particularly preferably, the inner film tube has a fiber-based reinforcement, in particular based on slivers as described above, or a nonwoven on.
Die Dicke der Verstärkung, beispielsweise der Vliese, liegt vorteilhaft im Bereich von 0,001 bis 10 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 5 mm.The thickness of the reinforcement, for example the nonwovens, is advantageously in the range of 0.001 to 10 mm, particularly preferably in the range of 0.02 to 5 mm.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verstärkung auf Faserbasis um ein Glasfasergewebe oder ein Glasfasergelege.According to a particularly preferred embodiment, the fiber-based reinforcement is a glass fiber fabric or a glass fiber fabric.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der innere Folienschlauch eine Vlieskaschierung auf.According to a further preferred embodiment, the inner film tube has a fleece lamination.
Bei der Kaschierung wird die Verstärkung mit der Folie, die die Grundlage für den inneren Folienschlauch bildet, physikalisch verbunden. Ein Beispiel hierfür ist die Aufkaschierung der Verstärkung auf die Folie, die zu einem partiellen Aufschmelzen der Folie führt. Entsprechende Verfahren zur Kaschierung sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier detaillierte Ausführungen erübrigen.In lamination, the reinforcement is physically bonded to the film that forms the basis for the inner film tube. An example of this is the lamination of the reinforcement on the film, which leads to a partial melting of the film. Corresponding methods for lamination are known to the person skilled in the art and described in the literature, so that detailed explanations are unnecessary here.
Im allgemeinen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, weist die Flachfolie, aus der der innere Folienschlauch in der bevorzugten Ausführungsform gebildet wird, eine Dicke im Bereich von 40 bis 800 µm, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 500 µm und besonders bevorzugt von 80 bis 200 µm auf.In general, but without being limited thereto, the flat film from which the inner film tube is formed in the preferred embodiment has a thickness in the range of 40 to 800 microns, preferably in the range of 50 to 500 microns, and more preferably from 80 to 200 μm.
Soll die Aushärtung nach dem Einbringen in das zu sanierende Leitungssystem durch Belichtung erfolgen, ist darauf zu achten, dass die verwendeten Materialien (sowohl für die Flachfolie, aus welcher der Innenfolienschlauch gebildet wird als auch für das Folienband) für das zur Bestrahlung verwendete Licht ausreichend durchlässig sind, um die Aushärtung nicht zu beeinträchtigen oder zu verhindern. Bei der thermischen Aushärtung ist dieses nicht von Bedeutung.If curing is to take place after exposure into the pipeline system to be renovated by exposure, it must be ensured that the materials used (both for the flat film from which the inner film tube is formed and for the film strip) are sufficiently permeable to the light used for the irradiation so as not to impair or prevent the hardening. In the case of thermal curing, this is not important.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche mindestens einen äußeren Folienschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs auf.According to a further preferred embodiment, the lining hoses according to the invention have at least one outer film tube on the basis of a thermoplastic material.
Geeignete äußere Folienschläuche zur Verwendung in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen sind bekannt und in der Literatur beschrieben. Beispielhaft sei hier auf die bereits erwähnten
Grundsätzlich sollte der mindestens eine äußere Folienschlauch einen Lichtschutz liefern (um im Falle photochemischer Härtung eine vorzeitige und unerwünschte Aushärtung zu verhindern) und darüber hinaus das Austreten von Harz aus den harzgetränkten Faserschläuchen in das zu sanierende Leitungssystem verhindern. Insbesondere bei im Erdreich verlegten zu sanierenden Leitungssystemen ist dies in der Regel schon aus Aspekten des Umweltschutzes gewünscht bzw. erforderlich. Vorteilhaft ist auch, wenn der äußere Folienschlauch einen gewissen Schutz vor mechanischer Beschädigung bietet, wenn der Auskleidungsschlauch in das zu sanierende Leitungssystem eingezogen wird und dabei Rauhigkeiten in der Oberfläche oder Bruchstellen die Gefahr einer mechanischen Beschädigung des Schlauches mit sich bringen.In principle, the at least one outer film tube should provide light protection (to prevent premature and undesired hardening in the case of photochemical curing) and, moreover, prevent the escape of resin from the resin-impregnated fiber tubes into the pipeline system to be rehabilitated. In particular, laid in the ground to be rehabilitated pipe systems this is usually desired or required already from aspects of environmental protection. It is also advantageous if the outer film tube provides some protection against mechanical damage when the lining tube is pulled into the pipeline system to be rehabilitated and thereby bring roughness in the surface or fractures the risk of mechanical damage to the hose with it.
Als Material für den mindestens einen äußeren Folienschlauch b) kommen prinzipiell alle thermoplastischen Kunststoffe, ggf. unter Berücksichtigung der vorstehend genannten individuellen Anforderungen im Einzelfall in Betracht. Der Fachmann wird den geeigneten thermoplastischen Kunststoff nach dem vorgegebenen Anforderungsprofil auswählen. Gleiches gilt für die Dicke und die etwaige Verwendung von Verstärkungsmaterialien für den äußeren Folienschlauch über die der Fachmann anhand des Einzelfalls entscheiden wird.As a material for the at least one outer film tube b), in principle, all thermoplastics, possibly taking into account the above-mentioned individual requirements in each case into consideration. The person skilled in the art will select the suitable thermoplastic according to the specified requirement profile. The same applies to the thickness and the possible use of reinforcing materials for the outer film tube on which the expert will decide on the basis of the individual case.
Der erfindungsgemäße Auskleidungsschlauch wird vorzugsweise erhalten durch das Wickeln von Faserbändern auf bzw. um den inneren Folienschlauch mit Hilfe eines Wickeldorns oder einer anderen geeigneten Vorrichtung.The lining hose according to the invention is preferably obtained by winding slivers on or around the inner film tube by means of a winding mandrel or other suitable device.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, Faserschläuche durch Inanlagebringen der Längskanten von Flachfolien und Verbinden dieser Kanten in geeigneter Weise zu erhalten. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben.In principle, however, it is also possible to obtain fiber hoses by incorporating the longitudinal edges of flat films and joining these edges in a suitable manner. Corresponding methods are known to the person skilled in the art and described in the literature.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Auskleidungsschlauch erhalten durch das Wickeln von Faserbändern mit Hilfe einer Vorrichtung wie in der
Die übereinander gewickelten Faserbänder in den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen überlappen sich bei dieser Ausführungsform an ihren Kanten, z.B. um 5 bis 300 mm.The superposed wound fiber slivers in the lining hoses according to the invention in this embodiment overlap at their edges, e.g. around 5 to 300 mm.
Der fertige Auskleidungsschlauch, der im allgemeinen 1 bis 1000 m, insbesondere 30 bis 300 m lang sein kann, wird bei der eigentlichen Leitungssanierung in das zu sanierende Leitungssystem eingeführt und dort z.B. mit Druckwasser oder vorzugsweise mit Luft aufgeblasen, so dass er sich eng an die Innenwand des zu sanierenden Leitungssystems anschmiegt. Schließlich wird das Harz durch heißes Wasser thermisch oder vorzugsweise mittels UV-Licht, wie es z.B. in
Die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche eigenen sich zur Sanierung fluidführender Systeme jeglicher Art und ermöglichen eine schnelle Sanierung unter Minimierung der Ausfallzeiten der Systeme, während diese außer Betrieb genommen werden müssen. Im Vergleich zum Austausch beschädigter Teile werden so Stillstandszeiten verringert. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche zur Sanierung solcher Systeme eingesetzt werden, die für eine klassische Reparatur oder Sanierung unter Austausch von Teilen nur schwer zugänglich sind, weil diese beispielsweise Bestandteile einer Gesamtvorrichtung sind oder weil diese unzugänglich sind, z.B. weil sie im Erdreich verlegt sind. Als Beispiele seien hier Leitungssysteme zum Transport von Wasser oder Abwässern genannt, die in Städten und Kommunen im Erdreich und häufig unter Straßen oder anderen Verkehrswegen verlegt sind. Bei der Sanierung durch Austausch müssen diese Rohrleitungen durch entsprechende Erdarbeiten erst freigelegt werden und die Verkehrswege sind über längere Zeiträume dem Verkehr nicht zugänglich, was insbesondere bei höherem Verkehrsaufkommen zu erheblichen Beeinträchtigungen führt. Im Vergleich dazu kann die Sanierung solcher Leitungssysteme mit den erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuchen ohne Erdarbeiten in wenigen Stunden oder Tagen ohne umfangreiche Erdarbeiten durchgeführt werden.The lining hoses according to the invention are suitable for the refurbishment of fluid-carrying systems of any kind and allow rapid remediation while minimizing the downtime of the systems while they must be taken out of service. This reduces downtime compared to replacing damaged parts. Particularly advantageously, the lining hoses according to the invention can be used for the refurbishment of such systems which are difficult to access for a classic repair or refurbishment involving the replacement of parts, for example because they are components of an overall device or because they are inaccessible, e.g. because they are buried in the ground. Examples include piping systems for the transport of water or wastewater, which are laid in cities and communities in the ground and often under roads or other traffic routes. In the case of rehabilitation by replacement, these pipelines must first be cleared up by appropriate earthworks and the traffic routes are not accessible to traffic for longer periods of time, which leads to considerable impairments, especially in the case of higher traffic volumes. In comparison, the rehabilitation of such pipe systems with the lining hoses according to the invention without earthworks in a few hours or days without extensive earthworks can be performed.
Die Nanopartikel in den zur Tränkung verwendeten Reaktionsharzen führen zu einer Verbesserung der Oberflächenstruktur der Seite des Auskleidungsschlauchs, die nach Entfernen des ggf. vorhandenen inneren Folienschlauchs mit dem strömenden Medium in Kontakt steht, wodurch die Reibung und damit die abrasive Wirkung des strömenden Mediums verringert werden kann. Falls der innere Folienschlauch nicht entfernt wird, verbessern die Nanopartikel in demselben die Struktur der Oberfläche, die mit dem strömenden Medium in Berührung steht und verringern die Abrasion durch das strömende Medium. In diesem Fall ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Harz, welches zur Tränkung des harzgetränkten Faserschlauchs verwendet wird, ebenfalls Nanopartikel enthält. Die gewünschte Verringerung der Abrasion wird bereits durch die Ausstattung durch die Ausstattung des inneren Folienschlauchs mit Nanopartikeln erreicht.The nanoparticles in the reaction resins used for impregnation lead to an improvement in the surface structure of the side of the lining tube, which is after removal of the possibly existing inner film tube in contact with the flowing medium, whereby the friction and thus the abrasive effect of the flowing medium can be reduced , If the inner film tube is not removed, the nanoparticles therein enhance the structure of the surface in contact with the flowing medium and reduce abrasion by the flowing medium. In this case, it is not mandatory that the resin used to impregnate the resin impregnated fiber tube also contain nanoparticles. The desired reduction in abrasion is already achieved by the equipment by the equipment of the inner film tube with nanoparticles.
Des weiteren führt die Zugabe von Nanopartikeln zum zur Tränkung verwendeten Reaktionsharz zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wie E-Modul oder Festigkeit.Furthermore, the addition of nanoparticles to the impregnated reaction resin leads to an improvement of the mechanical properties such as modulus of elasticity or strength.
Die Verwendung von Nanopartikeln im zur Tränkung verwendeten Harz hat weiterhin den Vorteil, dass die so erhaltenen Harze in der Regel eine sehr gute Durchlässigkeit für die zur Aushärtung verwendete Strahlung aufweisen, da die Teilchengröße der Nanopartikel geringer ist als die Wellenlänge der Strahlung. Dies erleichtert die gleichmäßige und vollständige Aushärtung der erfindungsgemäßen Auskleidungsschläuche im Vergleich zu Harzen, die größere Teilchen enthalten.The use of nanoparticles in the impregnated resin furthermore has the advantage that the resins thus obtained generally have a very good permeability for the radiation used for the curing, since the particle size of the nanoparticles is less than the wavelength of the radiation. This facilitates uniform and complete curing of the lining hoses according to the invention in comparison with resins containing larger particles.
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