Der Reaktionsmechanismus bei der Aushärtung eines Schlauchliners mittels UV-Lampen ist die radikalische Polymerisation. Die Energie des UV-Lichts führt zu einem Zerfall eines Initiators in reaktive Radikale. Dadurch wird eine Kettenreaktion ausgelöst, bei der die reaktiven Radikale dafür sorgen, dass sich die im Harz vorhandenen Monomore chemisch binden, was als Aushärtungs- oder Vernetzungsreaktion bezeichnet wird. Während der Vernetzungsreaktion bildet das Poly- oder Vinylesterharz langkettige Verbindungen, das Styrol sorgt für die Querverzweigung, wodurch eine sehr hohe mechanische Festigkeit erreicht wird.

Mythen und Aufklärung

1. Die UV-Strahlung kann nur wenige Millimeter in das Material eindringen, sodass dicke Liner nicht vollständig aushärten und im Bereich der ursprünglichen Kanalwand weich bleiben.

2. Die UV-Initiatoren einiger Liner-Hersteller sind inkompatibel mit den bestehenden Anlagentechnologien oder funktionieren nicht richtig.

Die heutzutage eingesetzten Quecksilberdampflampen decken ein sehr breites Spektrum ab und haben Hauptintensitätslinien sowohl im UV-, im sichtbaren als auch im Infrarot-Bereich. Dadurch sind sie eine Allzweckwaffe, wenn es um die UV-Initiierung der Reaktion und den thermischen Energieeintrag zur Fortführung der Reaktion geht. Aus chemischer Sicht werden heutzutage keine kommerziellen UV-Initiatoren eingesetzt, die sich mit Quecksilberdampflampen nicht ankicken lassen.

3. Viel Temperatur hilft viel. Also versuchen wir, so viel Temperatur wie möglich im Kanalschacht zu erzeugen.

Dieser Schluss lässt sich leicht vermuten, doch dem ist nicht so. Zu viel Temperatur kann den Liner schädigen, er kann spröde werden und zudem kann die Schutzfolie auf dem Liner – welche nach Beendigung der Aushärtung entnommen werden muss – zu heiß werden und dadurch am Liner festbacken. In der Kombination aus UV-Initiierung und thermischem Eintrag liegt das Geheimnis einer effizienten und den Anforderungen entsprechenden Baustelle.

Prüfung der Liner im Labor

Die Prüfung der Liner zielt grundlegend auf zwei Aspekte ab:

Daher sind neben vielen weiteren Parametern die Werte „Reststyrolgehalt“ sowie mechanischer „E-Modul“ von vorrangigem Interesse. Die Prüfungen von verarbeiteten Linern werden von akkreditierten Prüflaboren vorgenommen, die in Deutschland in nur sehr geringer Anzahl vorhanden sind.

Prüfung der Liner auf der Baustelle

Das Messprinzip der dielektrischen Analyse beruht darauf, dass die zu untersuchende Probe über einen Sensor mittels Wechselspannung angeregt wird und sich das Antwortverhalten in Form eines Stromflusses und der Reaktionszeit von Anregung bis Antwort zeigt.

Gemessen wird dadurch die mikroskopische Beweglichkeit des Kunststoffes, welche sich durch die Ausrichtung von Dipolen sowie der Bewegung von kleineren Molekülgruppen ergibt. Je mehr die Aushärtung voranschreitet, desto geringer wird die Mobilität. Die so generierten Messdaten liefern einen genauen Einblick in das Materialverhalten und bislang unzugängliche Daten.

Die Vorteile der DEA mit Einwegsensoren sind der Einblick in das Materialverhalten und die Portabilität, doch es sprechen einige Faktoren gegen die Baustellentauglichkeit dieses Verfahrens:

Das Messprinzip ist darauf ausgelegt, dass das zu untersuchende Material direkt mit dem Sensor in Berührung steht. Dies bedeutet, dass

Durch den Herstellungsprozess und das Handling des Liners ist der Randbereich nicht repräsentativ für die Sanierungsstrecke. Zudem unterscheiden sich die klimatischen Gegebenheiten im Randbereich von den Bedingungen im Kanal.

Neuartiges patentiertes Verfahren eröffnet neue Überwachungsmöglichkeiten

Aufgrund der Einschränkungen der bestehenden dielektrischen Messtechnik für den Baustelleneinsatz im Rahmen der grabenlosen Kanalsanierung hat sich Netzsch dazu entschieden, eine neue Technologie zu entwickeln, die das Materialverhalten mit einer berührungslosen Sensorik überwacht und deren Messsignale unabhängiger von Umgebungseinflüssen sind. Gemeinsam mit der Prokasro Mechatronik GmbH hat die Netzsch Process Intelligence GmbH ein Verfahren patentiert, welches den Aushärtefortschritt entlang der gesamten Sanierungsstrecke im Kanal überwacht und die Informationen in Echtzeit an die Kommandozentrale sendet. Dies ermöglicht die aktive und dynamische Regelung der Zuggeschwindigkeit des Kerns basierend auf dem Aushärtefortschritt des Materials, um die höchstmögliche Zuggeschwindigkeit auszunutzen und ein Überhitzen des Liners zu vermeiden. Gleichzeitig lassen sich die im Kanal gemessenen Aushärtedaten des Liners mit Qualitätssicherungs-Daten wie dem E-Modul und dem Reststyrolgehalt korrelieren.

Hierzu werden Sensorik und Auswerteeinheit der Lösung, welche den Namen „SensXpert Pipe“ trägt, direkt auf den UV-Kernen montiert und die Daten zum „dritten Mann“ transferiert.

Durch das Konzept, den dritten Mann als Systembestandteil auszubauen, der den Kern aktiv bremst, werden ruckartige Sprünge des Kerns deutlich verringert und das System auch für Bestands- und Neuanlagen von Prokasro-Wettbewerbern zugänglich.

Autor: Dr. Alexander Chaloupka, CTO Netzsch Process Intelligence GmbH