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Korrosionsschutzbänder: Technologie & Eigenschaften

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Welche Unterschiede gibt es im Korrosionsschutz zwischen 2- und 3-Schicht-Bändern? Haben unterschiedliche Produktionstechnologien einen Einfluss auf die Qualität? Erhalten Sie hier alle Infos.

Korrosionsschutzbänder: Technologie & Eigenschaften

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denso-group.com116.09.2020
Welche Unterschiede gibt es bei
den Produktionstechnologien und
welchen Einfluss haben diese auf
die Materialeigenschaften?
Pipeline Industries Guild Webinar
04.08.2020
denso-group.com2
1. Einleitung
2. Laminierung vs. Koextrusion
3. 3-Schichten- vs. 2-Schichten-Bänder
4. 3-Schichten-Bänder: Koextrudiert & asymmetrisch
5. Vergleich der Materialeigenschaften
6. Koextrusion vs. Laminierung – einfach testen
7. Langzeiterfahrungen mit DENSOLEN®3-Schichten-
Bändern
8. Fazit
16.09.2020
denso-group.com316.09.2020
denso-group.com4
Bänder unterscheiden sich in verschiedenen Aspekten:
▪ Produktionstechnologie (Laminierung vs. Koextrusion)
▪ Material (z.B. PVC-Bitumen vs. PE-Butylkautschuk)
▪ Struktur (2-Schichten vs. 3-Schichten)
▪ Aufbau (Symmetrisch vs. Asymmetrisch)
➢ Band ≠ Band
16.09.2020
denso-group.com5
Fragen, die beantwortet werden sollen:
▪ Haben unterschiedliche Produktionstechnologien und
Bandstrukturen einen Einfluss auf die Qualität und die
wesentlichen Materialeigenschaften von Bändern?
▪ Welche Einflüsse haben die Produktionstechnologie
und die Bandstruktur auf das Langzeitverhalten von
Bandsystemen?
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  • 8. denso-group.com8 ▪ Es gibt 3 typische Laminierungstechnologien. ▪ Eine Gemeinsamkeit haben alle Laminierungstechnologien : Mindestens eine Schicht ist bereits abgekühlt und wird anschließend mit einer weiteren Schicht überzogen. 16.09.2020
  • 9. denso-group.com9 1. Extrusion einer zweiten Lage auf eine feste, kalte Schicht Abgekühlte Schicht Laminiertes Substrat 16.09.2020 2. Erhitzen und Zusammenpressen von kalten, festen Schichten 3. Flüssigkeit wird auf einer kalten, festen Schicht verteilt
  • 10. denso-group.com10 ▪ Koextrusion erfordert mehr als einen Polymer Schmelzstrom. ▪ Jeder Schmelzstrom wird durch einen eigenen Extruder produziert ▪ Koextrusionsprozess: die Schmelzströme fließen aus verschiedenen Kanälen zu und durch 3 separate Eingänge in eine Mehrschichtdüse ▪ Die verschiedenen geschmolzenen Polymere fließen zusammen zum Auslass der Mehrschichtdüse. Kanal 1 Kanal 2 Kanal 3 Mehrschicht -düse 16.09.2020
  • 11. denso-group.com11 ▪ In der Mehrschichtdüse: Makromoleküle der geschmolzenen Polymere fließen ineinander und vermischen sich in den Grenzbereichen. Fließrichtung Schmelzstrom von Kanal 1 Entlang des Fließweges, fließen die Schmelzströme ineinander. Schmelzstrom von Kanal 2 Mikroskop- Ansichten ▪ Koextrusion ist mit einer Verschweißung vergleichbar – es gibt eine sehr starke Verbindung zwischen den verschiedenen Materialien 16.09.2020 Schmelzstrom von Kanal 3
  • 12. denso-group.com12 ∆Vand∆Pbetween(1,.,.8)=0 12345678 Resistors ▪ Koextrusion erfordert Expertenwissen und sehr viel Erfahrung. ▪ Prozesstechnologie + Schmelzeigenschaften + “Formeln” müssen aufeinander abgestimmt sein. ▪ Jeder Schmelzstrom muss über die komplette Breite mit derselben Geschwindigkeit fließen, um eine konstante und korrekte Dickenverteilung zu gewährleisten. ▪ Eine echte Koextrusionsdüse hat einen eigenen Kanal und einen Kleiderbügelverteiler für jede Komponente. Dadurch wird eine gleichmäßige Druckreduzierung auf jedem Fließweg sichergestellt. 16.09.2020
  • 13. denso-group.com13 ▪ Sehr gute Lage - Lage Haftung. ▪ Sehr gute Zugscherfestigkeit. ▪ Hohe Reißdehnung. 16.09.2020 ➢ Echte koextrudierte Bänder = hochwertige Bänder Die Lagen teilen oder trennen sich nie voneinander! Die Lagen bewegen sich nicht aufeinander! Schlechte Werte bei der Reißdehnung sind ein Anzeichen für die Verwendung minderer Materialqualität oder eines unkontrollierten Koextrusionsprozesses!
  • 15. denso-group.com15 3- Schichten-Band: 2- Schichten-Band: Butylkautschuk Butylkautschuk Butylkautschuk / Bitumen ▪ Struktur: Trägerfolie, auf nur einer Seite mit Kleber beschichtet ▪ Kleber: Butylkautschuk oder Bitumen. • Butylkautschuk: Laminierung oder Koextrusion. • Bitumen: nur Laminierung, Koextrusion ist nicht möglich! ▪ Struktur: Trägerfolie, auf beiden Seiten mit Kleber beschichtet ▪ Klebermaterial: ausschließlich Butylkautschuk. ▪ Laminierung oder Koextrusion. 16.09.2020
  • 16. denso-group.com16 Fähigkeit, bis zu einem bestimmten Grad zu „fließen“ ➢ Füllt kleinere Löcher und Lunker der Stahloberfläche aus Butylkautschuk-Lagen sind selbst-verschweißend, ohne dass Wärme zugeführt werden muss (Flamme) ➢ Moleküle wandern ineinander und formen eine homogene Struktur. 16.09.2020
  • 17. denso-group.com17 Gewickeltes 2- Schichten-Band ▪ An der verbleibenden Kontaktfläche zwischen den Lagen können Mikrokanäle auftreten! ▪ Möglicher Weg für Feuchtigkeit und Sauerstoff! ➢ SPIRAL KORROSION 16.09.2020 Fehlende Haftung: Gefahr von Hohlräumen Fehlende Haftung: Weg für Feuchtigkeit und Sauerstoff
  • 18. denso-group.com18 SPIRAL KORROSION wird regelmäßig an Pipelines beobachtet, bei denen 2 Schichten-Bänder als Korrosionsschutzband zum Einsatz gekommen sind. Spiral Korrosion 16.09.2020
  • 19. denso-group.com19 ▪ Butylkautschuk-Lagen verwachsen im Überlappungsbereich der Bänder ▪ Moleküle wandern ineinander: ➢ Bänder formen eine beständige, schlauchartige Beschichtung ➢ Keine Kontaktfläche, Ausbruchstellen oder Mikrokanäle! ➢ KEINE SPIRAL KORROSION Gewickeltes 3-Schichten-Band 16.09.2020
  • 21. denso-group.com21 Butylkautschuk, koextrudiert mit der Trägerfolie Zwischenschicht Butylkautschuk, koextrudiert mit der Trägerfolie Zusätzlicher Butylkautschuk bildet die gewünschte Dicke Chemische Verbindung: Butylkautschuk + Butylkautschuk 1. Schritt: Koextrusion: 2. Schritt: Hinzufügen von Butylkautschuk: 16.09.2020
  • 22. denso-group.com22 Starke chemische Verbindung zwischen Butylkautschuk und PE! Chemische Verbindung: Butylkautschuk und Butylkautschuk Lediglich mechani- sche Verbindung zwischen Butyl- kautschuk und PE Vermischung der Makromoleküle zwischen den Schichten: Hervorragende Langzeit- Eigenschaften! Keine Vermischung von Makromolekülen zwischen den Schichten: bei Alterung verschlechtern sich die Langzeit- Eigenschaften signifikant. Koextrusion: Laminierung: 16.09.2020
  • 23. denso-group.com23 Asymmetrisch : Ca. die zweifache Dicke von Butylkautschuk ist in direktem Kontakt mit dem zu schützenden Stahl Symmetrisch : 16.09.2020 2.Lage1.Lage Zu schützender Stahl - Sa 2.5 Risiko ungeschützter Spitzen Risiko ungeschützter Ausbruchstellen 1.Lage Stahl - Sa 2.5 2.Lage
  • 24. denso-group.com2416.09.2020 Starke chemische Verbindung: ➢ Trägerfolie & Butylkautschuk ➢ Butylkautschuk & Butylkautschuk Beste Bedeckung der gesamten Stahloberfläche Bevorzugte Kombination 2.Lage1.Lage Zu schützender Stahl - Sa 2.5
  • 26. denso-group.com26 Koextrudiert : Laminiert: Kohäsives Trennbild: Bruch innerhalb des Butylkautschuks Adhäsives Trennbild: zwischen Trägerfolie und KleberZugkraftZugkraft ZugkraftZugkraft 16.09.2020 Nur bei laminierten Bändern besteht ein gewisses Risiko der Ablösung zwischen den Schichten. 2.Lage1.Lage
  • 27. denso-group.com27 ZugkraftZugkraft 3 Schicht-Band, koextrudiert, Butylkautschuk / PE 2- Schichten-Band, laminiert, Bitumen / PVC: Streckung des PE Adhäsives Trennbild zwischen PVC & BitumenKohäsives Trennbild: Bruch innerhalb des Butylkautschuks ZugkraftZugkraft 16.09.2020
  • 28. denso-group.com28 Keine Schichtablösung: Hohe Zugscherfestigkeit Zugkraft Zugkraft Zugkraft Laminiert 16.09.2020 Schichtablösung: Verminderte Zugscherfestigkeit 1.Lageist ungeschützt Zugkraft Bei laminierten Bändern besteht nach Alterung ein Risiko zur Schichtablösung Koextrudiert
  • 29. denso-group.com29 Schichtablösung: Schwache Zugscherfestigkeit! Weiche Kleber wie Bitumen sind weniger resistent gegenüber Zugscherkräften! Zugkraft Zugkraft Laminiert – 2-Schichten 16.09.2020 Hohes Risiko zur Schichtablösung bei laminierten 2-Schichten-Bändern! Koextrudiert – 3 Schichten Keine Schichtablösung: Hohe Zugscherfestigkeit Zugkraft Zugkraft
  • 30. denso-group.com30 Schwache Zugscherfestigkeit: schwache Widerstandsfähigkeit gegenüber Bodenspannungen 16.09.2020
  • 31. denso-group.com31 Bandeigenschaft Echt coextrudiertes 3 Schichten-Band Laminiertes 3 Schichten-Band 2- Schichten-Band Band Langzeit-Performance (Alterung) hoch gering gering Lage-Lage-Haftung höher als EN-ISO EN-ISO gering Lage-Lage-Fehlerbild 100% kohäsiv adhäsiv- kohäsiv adhäsiv Zugscherfestigkeit höher als EN-ISO EN-ISO gering Risiko von Spiralkorrosion sehr gering gering sehr hoch Konstanz der Banddicke perfekt konstant weniger konstant weniger konstant Bedeckung der Stahloberfläche exzellent eingeschränkt eingeschränkt Flexibiliät bei tiefen Temperaturen exzellent gering gering 16.09.2020
  • 33. denso-group.com3316.09.2020 Eintauchen in Benzin: 2- oder 3-Schichtenband für mind. 2 Stunden • Klebstoffreste lassen sich leicht entfernen, Trägerfolie ist glatt oder glänzend: Laminierung • Klebstoffreste können nur mit starken mechanischen Hilfsmitteln entfernt werden: Koextrusion Klebstoff einfach entfernbar: Laminierung Klebstoff schwer entfernbar: Koextrusion
  • 35. denso-group.com35 Energienetz Bayern GmbH (München) Pipeline Netz von 9.500 km Moosburg – Straubing Pipeline • Baujahr: 1976 • Verwendeter Korrosionsschutz: koextrudierte DENSOLEN® 3-Schichten PE/Butylkautschuk-Bänder. • Ausgrabungsjahr: 2015 (nach 39 Jahren in Betrieb) Bewertung der Schweißnahtumhüllung nach 39 Jahren: • Kein Fehler – keine Korrosion • Schälwiderstand: ≥1,83N/mm* – kohäsiver Bruch After 39 years Peel Strength: 1.83N/mm 16.09.2020 *Anforderung nach EN 12068: ≥1,00N/mm
  • 36. denso-group.com36 Gascade Gastransport GmbH - Germany Pipeline Netz von 2.900 km DN 900 STEGAL Pipeline • Baujahr: 1992 • Verwendeter Korrosionsschutz: koextrudierte DENSOLEN® 3-Schichten PE/Butylkautschuk- Bänder. • Ausgrabungsjahr : 2012 (nach 20 Jahren in Betrieb) Bewertung der Schweißnahtumhüllung nach 20 Jahren: • Kein Fehler – keine Korrosion • Schälwiderstand: 6,40N/mm* • kohäsiver Bruch: Restschichtdicke: 344 microns 16.09.2020 *Requirements of EN 12068: ≥1,00N/mm
  • 38. denso-group.com38 ▪ Selbstverwachsung = “schlauchartige Beschichtung“. ▪ Keine Spiralkorrosion. ▪ Beste Bedeckung der gesamten Stahloberfläche. ▪ Sehr gute Lage-Lage Haftung. ▪ Sehr gute Zugscherfestigkeit = “sehr gute Widerstandsfähigkeit gegen Bodenspannungen”. ▪ Exzellentes Langzeit-Verhalten, nachgewiesen durch Inspektionen der Schweißnahtumhüllung ▪ Kein anderes Bandsystem weist einen längeren, nachgewiesenen Qualitätsbeweis im Feld auf 16.09.2020 1,83N/mm
  • 39. denso-group.com39 ▪ Die Bandstruktur ist relevant: ➢ 3-Schichten-Bänder bilden eine schlauchartige Beschichtung. ➢ 2-Schichten-Bänder haben das Risiko, als Korrosionsschutz zu versagen. ▪ Das Bandmaterial ist relevant: ➢ PE/Butylkautschuk ist das bessere Material, im Vergleich zu PVC/Bitumen. ➢ PE/Butylkautschuk ist seit Jahrzehnten erfolgreich im Einsatz erprobt! ▪ Produktionstechnologie ist relevant: ➢ Echte Koextrusion ist die beste Produktionstechnologie für Bänder. ➢ Laminierte Bänder bergen die Gefahr, im Dauereinsatz zu versagen. 16.09.2020