Extrudierte, beschichtete Kunststoffe verlängern die Lebensdauer der Rohre
Von Robert Colvin
Das weltweite Wachstum bei Infrastrukturprojekten hat sich als Segen für Kunststoffrohre erwiesen, die gegenüber konkurrierenden Materialien Marktanteile gewinnen, und auch für Kunststoffe, die zunehmend zur Beschichtung dieser konkurrierenden Materialien verwendet werden.
 Abdullah Demir (links), Werksleiter, und Güney Güner, stellvertretender Geschäftsführer, beim türkischen Verarbeiter Firat Plastik, der das Riesenrohrprojekt in Angriff nahm. |
Nach Zahlen des Marktforschungsunternehmens AMI (Bristol, England) wuchs die Nachfrage nach Kunststoffbeschichtungen von Stahlrohren zum Schutz vor Korrosion zwischen 2004 und 2007 weltweit zweistellig. AMI erwartet, dass die Nachfrage nach beschichteten Stahlrohren bis 2010 240 Millionen Quadratmeter erreichen wird, mehr als 50 Millionen Quadratmeter über dem Volumen von 2007.
Bei beschichteten Rohren verlieren Beschichtungen auf Kohlenteerbasis und herkömmlicher Asphalt an Boden – hauptsächlich aus Umweltgründen und aus Sicherheitsgründen gegenüber Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) für Rohrbeschichtungen, bei denen Temperaturen 70–80 °C überschreiten, und Epoxid. PE, hauptsächlich Typen mit mittlerer und hoher Dichte, machte im vergangenen Jahr zwei Drittel dieses Marktes aus. Epoxidformulierer bekämpfen Polyolefine in diesen Anwendungen, indem sie eigenständige Zwei- und Mehrschichtsysteme auf Epoxidbasis anbieten. Sie weisen auf mögliche Risiken der Delaminierung und Ablösung von 3-Schicht-Polyolefinsystemen hin.
Ein vom Kunststofflieferanten LyondellBasell (Rotterdam, Niederlande) eingeführter technischer Trend zielt darauf ab, solche Ablösungsprobleme zu beseitigen, die Installationskosten zu senken und gleichzeitig die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Obwohl 3-lagige Polyolefinbeschichtungen einen guten Schutz bieten können, können sie auch beeinträchtigt werden, wenn die Beschichtung während der Lagerung, des Transports oder des Verfüllens des Rohrgrabens beschädigt wird. Spezielle Sand- oder Kiesbettungen können kostspielig sein, daher bietet LyondellBasell einen alternativen Ansatz, indem mechanischer Schutz in die Beschichtung selbst eingebaut wird. Der gemeinsam zwischen dem Lieferanten und Mülheim Pipecoatings (Mülheim/Ruhr, Deutschland) entwickelte Ansatz verwendet eine Schicht aus vernetztem Polyethylen (PEX), die auf die herkömmliche 3-lagige PE-Beschichtung aufgebracht wird.
Das über die Hauptbeschichtung extrudierte silangepfropfte HDPE, das auf herkömmlichen Extrusionsanlagen verarbeitet wird, bietet Schlagzähigkeit und hohe Beständigkeit gegen Spannungsrisse, sagt Heinz Vogt, PE-Produkt- und Anwendungsentwicklungsmanager von LyondellBasell. „Die Prozesszeiten sind etwas länger, weil die Rohrabschnitte nach der Extrusion langsamer abgekühlt werden müssen, damit die Vernetzungsreaktion ablaufen kann“, sagt Vogt. Aber auf der positiven Seite können Rohrgräben mit ausgegrabenen Kalkstein-Felsfragmenten verfüllt werden, ohne dass zusätzliche und kostspielige Felsschildsysteme erforderlich sind.
Weg von den Schützengräben
 Eine von Mülheim Coatings und LyondellBasell entwickelte Schicht aus vernetztem Polyethylen (PEX), die auf ein 3-lagiges PE-beschichtetes Stahlrohr aufgebracht wird, ermöglicht die Rohrverlegung unter abrasiven oder felsigen Bedingungen ohne die Notwendigkeit einer kostspieligen Hinterfüllung. |
In vielen entwickelten Märkten treiben Rohrsanierungsprojekte die Nachfrage an, aber dies kann zu Verkehrsstaus, Baulärm und Behinderungen in städtischen Gebieten führen.
Stadtführer in Phoenix, Arizona und den umliegenden Gemeinden sahen sich mit der Sanierung von 25 Meilen (ca. 40 km) 20 bis 30 Jahre alten Abwasserrohren aus Beton (Durchmesser: 137–229 cm) konfrontiert. „Das Graben von Gräben, um das Problem zu erreichen, wäre noch kostspieliger und störender als die ursprüngliche Installation“, sagt Bill Moore, Materialmanager bei Insituform Technologies (Chesterfield, MO), einem Auftragnehmer für Rohrsanierung. Das Unternehmen entschied sich für Cured-in-Place-Rohre (CIPP), um das Problem zu lösen.
Die Arbeit wurde durch korrosiven Boden, hohe Umgebungstemperaturen (durchschnittlich 89 Tage/Jahr bei 38 °C/100 °F) und die Entwicklung von Schwefelwasserstoffgas erschwert, das zu einer erhöhten Bildung von Schwefelsäure im Kopfraum der Abwasserkanäle führte. Insituform lieferte eine Rohrauskleidung aus korrosionsbeständigem Isophthalsäurepolyester der Marke Vipel von AOC (Collerville, TN), die in das Betonrohr des Trägers gestülpt wurde, als sich der Wasserdruck bewegte und die rohrförmige Auskleidung durch das Rohr navigierte. Die Installateure ließen 82 °C warmes Wasser durch das Rohr zirkulieren, um das Harz zu einem vernetzten, festen Rohr-in-einem-Rohr auszuhärten.
Extrudierte Kunststoffrohre bieten moderne Lösungen für viele städtische Gebiete, einschließlich eines Ersatzes für Londons poröses gusseisernes Wasserverteilungssystem aus dem 19. Jahrhundert. Thames Water hat ein Programm ins Leben gerufen, um bis 2010 1603 km alte Hauptleitungen zu einem Preis von 1,4 Milliarden US-Dollar zu ersetzen. Anhand eines „Whole Life Costs“-Modells war der Dienstleister in der Lage, konkurrierende Rohrmaterialien, die erwartete Lebensdauer und die einfache Installation zu vergleichen. Thames Water entschied sich für PE, weil es die beste Lösung für die grabenlose Installation bot, sagt David Walton, Marketing Manager Pipe beim Polyolefinlieferanten Borouge (Singapur).
In der Türkei wurden örtliche Behörden mit der Notwendigkeit konfrontiert, bis zu 300.000 m 3 Trinkwasser vom Ömerli-Stausee im Osten Istanbuls in den westlichen Teil der Stadt zu leiten. Das Problem war, dass die Pipeline unter Wasser durch den Bosporus in einem Erdbebengebiet verlegt werden musste. Das Rohr muss sowohl den hohen Drücken des durchfließenden Trinkwassers als auch den Strömungen standhalten, die durch die engen Kanäle strömen, die das Schwarze Meer mit dem Mittelmeer verbinden.
Der türkische Rohrverarbeiter Firat Plastik Kaucuk Sanayi ve Ticaret (Istanbul) übernahm den Auftrag, das 4 km lange PE100-Großrohr mit einer Wandstärke von 109,1 mm zu extrudieren. Jedes 13 m lange Rohr wog 5 Tonnen. Firat musste das Rohr mit 1200 mm Durchmesser in kürzester Zeit mit zwei Linien herstellen, von denen eine mit einem Einschneckenextruder Proton 150-30G und die zweite mit einem Hochgeschwindigkeitsextruder Monos 120-37G ausgestattet war, die beide von Cincinnati hergestellt wurden Extrusion (Wien, Österreich). Firat sagt, dass sein Monos-Extruder eine 30% höhere Leistung als das Vorgängermodell des Unternehmens aus der Proton-Serie erzielt.
