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Dokumentenidentifikation DE102005039253A1 22.02.2007
Titel Dichtanordnung
Anmelder Phoenix Dichtungstechnik GmbH, 99880 Waltershausen, DE;
Studien-Gesellschaft für unterirdische Verkehrsanlagen - STUVA, 50827 Köln, DE
Erfinder Gutschmidt, Holger, Dipl.-Ing., 21629 Neu Wulmstorf, DE;
Höft, Heiko, Dipl.-Ing. (FH), 21224 Rosengarten, DE;
Diener, Andreas, 21217 Seevetal, DE
Vertreter Finger, K., Dipl.-Phys., Pat.-Ass., 30165 Hannover
DE-Anmeldedatum 19.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005039253
Offenlegungstag 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse E21D 11/38(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung, bestehend wenigstens aus:
- zwei aneinander stoßenden Bauteilen aus Beton, Stahl, Stahlbeton, Gusseisen oder anderen Materialien sowie aus einem Dichtprofil aus polymerem Werkstoff, das den Spalt zwischen den beiden Bauteilen abdichtend überbrückt;
- wobei die Bauteile Segmente sind, die zu einem rohrförmigen Tunnel zusammengesetzt sind, und zwar unter Bildung eines Spaltsystems in Form von Quer- und Längsfugen, wobei jedes Segment an seiner Stoßseite vorzugsweise mit wenigstens einer alle Segmentstoßseiten erfassenden umlaufenden Aussparung versehen ist, wobei sich wiederum in jeder Aussparung ein strangförmig verlaufendes Dichtprofil (8) befindet, und zwar unter Bildung eines Dichtrahmens mit Rahmenecken, wobei das Dichtprofil mit strangförmig verlaufenden offenen und/oder geschlossenen Rillennuten (11), die an der Profilbasisseite (9) angeordnet sind, sowie mit ebenfalls strangförmig verlaufenden Kanälen (12), die zwischen den Rillenuten und der Profilstirnseite (10) angeordnet sind, versehen ist.
Die erfindungsgemäße Dichtanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass
- wenigstens die mit dem Waser in Berührung kommende Stelle des Dichtprofils(8) ein elastomerer Werkstoff ist, der auf einer vulkanisierten Kautschukmischung basiert, umfassend eine Kautschukkomponente, die Butylkautschuk oder ein halogenierter Kautschuk ist, sowie übliche Mischungsingredienzien.
Vorgestellt wird ein Dichtprofil mit zwei co-extrudierten ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung, bestehend wenigstens aus:

  • – zwei aneinander stoßenden Bauteilen aus Beton, Stahl, Stahlbeton, Gusseisen oder anderen Materialien (z.B. Kunstharze) sowie aus einem Dichtprofil aus polymerem Werkstoff, das den Spalt zwischen den beiden Bauteilen abdichtend überbrückt;
  • – wobei die Bauteile Segmente sind, die zu einem rohrförmigen Tunnel zusammengesetzt sind, und zwar unter Bildung eines Spaltsystems in Form von Quer- und Längsfugen, wobei jedes Segment an seiner Stoßseite vorzugsweise mit wenigstens einer alle Segmentstoßseiten erfassenden umlaufenden Aussparung versehen ist, wobei sich wiederum in jeder Aussparung ein strangförmig verlaufendes Dichtprofil befindet, und zwar unter Bildung eines Dichtrahmens mit Rahmenecken, wobei das Dichtprofil mit strangförmig verlaufenden offenen und/oder geschlossenen Rillennuten, die an der Profilbasisseite angeordnet sind, sowie mit ebenfalls strangförmig verlaufenden Kanälen, die zwischen den Rillennuten und der Profilstirnseite angeordnet sind, versehen ist.

Da die Segmente zumeist vier Stoßseiten besitzen, besteht der Dichtrahmen aus vier zusammengesetzten Dichtprofilen, wobei die Rahmenecken vorzugsweise nach dem Injection-Molding-Verfahren hergestellt werden (EP 0 578 797 B1, EP 1 141 594 B1).

Eine gattungsgemäße Dichtanordnung ist beispielsweise aus der US 4 946 309, EP 0 441 250 B1 und EP 0 995 013 B1 bekannt. Infolge des Zusammenpressens der aneinander stoßenden Bauteile bzw. Segmente unter Verringerung des Abstandes des Spaltes bzw. der Quer- und Längsfugen entfaltet dann das Dichtprofil aus polymerem, insbesondere elastomerem Werkstoff unter der Wechselwirkung von Kraft und Reaktionskraft seine Dichtleistung. Derartige Kompressionsdichtungen haben sich bei zahlreichen Tunnelprojekten bewährt.

Bislang wurden an derartige Dichtprofile lediglich hohe Anforderungen hinsichtlich der Dichtleistung gestellt.

Im Rahmen einer Weiterentwicklung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine gattungsgemäße Dichtanordnung bereitzustellen, wobei das Dichtprofil bei hoher Dichtleistung zudem mikrobenbeständig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 dadurch, dass wenigstens die mit dem Wasser in Berührung kommende Stelle des Dichtprofiles ein elastomerer Werkstoff ist, der auf einer vulkanisierten Kautschukmischung basiert, umfassend eine Kautschukkomponente, die Butylkautschuk oder ein halogenierter Kautschuk ist, sowie übliche Mischungsingredienzien.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 16 genannt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen Tunnel, bestehend aus Segmenten sowie Längs- und Querfugen;

2 eine Dichtanordnung mit dem abzudichtenden Spalt zweier angrenzender Tunnel-Segmente gemäß Schnittlinie (1);

3 ein Dichtprofil mit zwei co-extrudierten Dichtteilen.

1 zeigt einen Tunnel 1, bestehend aus Segmenten 2, und zwar unter Bildung von Quer- und Längsfugen 3 bzw. 4 sowie einer T-Stoßanordnung 5.

2 zeigt eine Dichtanordnung 6 mit zwei aneinander stoßenden Tunnel-Segmenten 2 aus Beton, die jeweils mit einer Aussparung 7 (Tiefe d, Basisbreite w) versehen sind. In diese beiden Aussparungen werden nun Dichtprofile aus polymerem Werkstoff mit elastischen Eigenschaften eingesetzt. Die eigentliche Abdichtung des Spaltes (hier in Form der Längsfuge 4) erfolgt durch das Zusammenpressen der gegenüberliegenden Dichtprofile (Kompressionsdichtung), wobei der Spaltabstand von So auf S verringert wird. Beim Bau von Tunneln muss dabei in Erwägung gezogen werden, dass die Segmente 2 unter einem Versatz Z zueinander angeordnet sind. Dabei wird von den Dichtprofilen erwartet, dass sie auch unter diesem tunnelspezifischen Kriterium ihre Dichtleistung entfalten. Diesbezüglich sind schon zahlreiche Hochleistungsdichtungen entwickelt worden, wobei beispielsweise auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Eine besonders häufig eingesetzte Tunneldichtung ist in der Patentschrift EP 0 441 250 B1 beschrieben.

3 zeigt nun ein Dichtprofil 8 aus polymerem Werkstoff, umfassend eine Profilbasisseite 9, die der Aussparungsbreite w (2) entspricht, und eine Profilstirnseite 10, die über die Aussparungstiefe d (2) herausragt. Das Dichtprofil ist mit strangförmig verlaufend offenen Rillennuten 11 sowie mit ebenfalls strangförmig verlaufenden Kanälen 12 versehen, die zweireihig angeordnet sind (EP 0 441 250 B1).

Das Dichtprofil besteht aus zwei co-extrudierten Dichtteilen A und B, die in Bezug auf die Profillängsebene Y, die senkrecht zur Profilbasisseite 9 bzw. Profilstirnseite 10 verläuft, ein Profilaußensegment und ein Profilinnensegment bilden, die gleich groß sind. Im vorliegenden Beispiel ist dabei das Dichtprofil A der Wasserseite zugewandt. Im Hinblick auf das Dichtteil A wird nun die Werkstofftechnologie näher vorgestellt.

Die Kautschukkomponente ist Butylkautschuk (IIR) oder ein halogenierter Kautschuk. Der halogenierte Kautschuk wiederum ist insbesondere Chlorbutylkautschuk (CIIR) oder Brombutylkautschuk (BIIR). Die Kautschukkomponente ist dabei jeweils vorzugsweise unverschnitten. Der Anteil der Kautschukkomponente beträgt 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 55 Gew.-%.

Die Kautschukmischung weist einen Füllstoff bzw. ein Füllstoffsystem auf der Basis von Ruß und/oder Kieselsäuren und/oder Silikaten und/oder Kreide auf. Insbesondere gelangt ein Füllstoffsystem auf der Basis von Ruß, Magnesiumsilikat und Kreide zum Einsatz. Der Anteil an Ruß beträgt dabei maximal 30 Gew.-%, insbesondere maximal 20 Gew.-%.

Weitere Mischungsingredienzien sind ein Vernetzer und/oder Vulkanisationsaktivator bzw. Vernetzersystem, Verarbeitungshilfsmittel, beispielsweise Stearinsäure, sowie gegebenenfalls Alterungsschutzmittel und Stabilisatoren. Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen. Als Vernetzersystem, umfassend einen Vernetzer und/oder Vulkanisationsaktivator sowie Beschleuniger, wird insbesondere Zinkoxid (Vulkanisationsaktivator) und Zink-N-dibenzyl-dithiocarbamat (Beschleuniger ZBEC) verwendet.

Eine beispielhafte Kautschukmischung ist in der folgenden Tabelle festgehalten:

Die Kautschukmischung ist hier weichmacherfrei.

Gegebenenfalls kann der Kautschukmischung zusätzlich ein biologisch aktiver Inhibitor (Biozid), der schwerlöslich in Wasser ist, beigemischt werden. In Bezug auf die Gesamtmasse des elastomeren Werkstoffes beträgt der Anteil des Inhibitor 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-%. Hinsichtlich diesbezüglicher Details wird auf die Offenlegungsschrift DE 102 58 551 A1 verwiesen, in der eine mikrobenbeständige Klärbeckenmembran beschrieben wird.

Für das Dichtteil B können die bislang bekannten Elastomere für Dichtungen eingesetzt werden, insbesondere auf Basis Chloropren (CR), Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), eines Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisates (EPDM) oder deren Verschnitte (z.B. NBR/SBR). Neben guten elastischen Eigenschaften all dieser Werkstofftypen (CR, NBR, SBR, EPDM) zeichnen sich diese auch durch individuelle Kriterien aus, nämlich Schwerentflammbarkeit (CR), Abriebfestigkeit (SBR), Witterungsbeständigkeit (EPDM) sowie Quellbeständigkeit gegen Öle, Fette und Treibstoffe (NBR).

Für das Dichtteil B können auch thermoplastische Elastomere (TPE) zur Anwendung kommen. Beispielhaft sei hier genannt ein TPE-Werkstoff, der aus einem Verschnitt aus einem thermoplastischen Kunststoff (Thermoplast) und einem mindestens teilvernetzten Kautschuk, insbesondere auf Basis EPDM, besteht. Der bevorzugt eingesetzte Kunststoff ist ein Polypropylen auf der Basis eines Homopolymeren, Copolymeren oder Blockcopolymeren. Der Kautschuk weist einen Vernetzungsgrad von insbesondere > 90 % auf, wobei zum Verstrecken des Kautschuks ein Weichmacher eingesetzt wird. Hinsichtlich Details (z.B. Mengenanteile innerhalb der TPE-Mischung) dieses TPE-Werkstoffes wird auf die Druckschrift DE 103 36 424 A1 verwiesen.

Der Haftverbund zwischen den beiden co-extrudierten Dichtteilen A und B wird im Rahmen der Co-Extrusion unter Temperatur und Druck gebildet.

1
Tunnel
2
Segment
3
Querfuge (Ringfuge)
4
Längsfuge
5
T-Stoßanordnung
6
Dichtanordnung
7
Aussparung
8
Dichtprofil
9
Profilbasisseite
10
Profilstirnseite
11
Rillennuten
12
Kanäle
A
co-extrudiertes Dichtteil
B
co-extrudiertes Dichtteil
Y
Profillängsebene
Z
Segmentversatz
So
Spaltabstand (vor dem Zusammenpressen)
S
Spaltabstand (nach dem Zusammenpressen)
d
Tiefe der Aussparung
w
Basisbreite der Aussparung


Anspruch[de]
Dichtanordnung (6), bestehend wenigstens aus:

– zwei aneinander stoßenden Bauteilen aus Beton, Stahl, Stahlbeton, Gusseisen oder anderen Materialien sowie aus einem Dichtprofil aus polymerem Werkstoff, das den Spalt zwischen den beiden Bauteilen abdichtend überbrückt;

– wobei die Bauteile Segmente (2) sind, die zu einem rohrförmigen Tunnel (1) zusammengesetzt sind, und zwar unter Bildung eines Spaltsystems in Form von Quer- und Längsfugen (3, 4), wobei jedes Segment an seiner Stoßseite vorzugsweise mit wenigstens einer alle Segmentstoßseiten erfassenden umlaufenden Aussparung (7) versehen ist, wobei sich wiederum in jeder Aussparung ein strangförmig verlaufendes Dichtprofil (8) befindet, und zwar unter Bildung eines Dichtrahmens mit Rahmenecken, wobei das Dichtprofil mit strangförmig verlaufenden offenen und/oder geschlossenen Rillennuten (11), die an der Profilbasisseite (9) angeordnet sind, sowie mit ebenfalls strangförmig verlaufenden Kanälen (12), die zwischen den Rillennuten und der Profilstirnseite (10) angeordnet sind, versehen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

– wenigstens die mit dem Wasser in Berührung kommende Stelle des Dichtprofiles (8) ein elastomerer Werkstoff ist, der auf einer vulkanisierten Kautschukmischung basiert, umfassend eine Kautschukkomponente, die Butylkautschuk oder ein halogenierter Kautschuk ist, sowie übliche Mischungsingredienzien.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der halogenierte Kautschuk Chlorbutylkautschuk oder Brombutylkautschuk ist. Dichtanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukkomponente unverschnitten ist. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Kautschukkomponente 30 bis 70 Gew.-% beträgt. Dichtanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Kautschukkomponente 40 bis 55 Gew.-% beträgt. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung einen Füllstoff bzw. ein Füllstoffsystem auf der Basis von Ruß und/oder Kieselsäuren und/oder Silikaten und/oder Kreide aufweist. Dichtanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung ein Füllstoffsystem auf der Basis von Ruß, Magnesiumsilikat und Kreide aufweist. Dichtanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Ruß maximal 30 Gew.-% beträgt. Dichtanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Ruß maximal 20 Gew.-% beträgt. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung ein Vernetzersystem, umfassend einen Vernetzer und/oder Vulkanisationsaktivator sowie Beschleuniger, aufweist. Dichtanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzersystem Zinkoxid als Vulkanisationsaktivator und Zink-N-dibenzyl-dithiocarbamat als Beschleuniger umfasst. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung weichmacherarm, insbesondere weichmacherfrei, ist. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kautschukmischung zusätzlich ein biologisch aktiver Inhibitor beigemischt ist. Dichtanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhibitor schwerlöslich in Wasser ist. Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtprofil (8) aus zwei oder mehreren co-extrudierten Dichtteilen, die einen Haftverbund bilden, besteht, wobei für die Dichtteile wenigstens zwei verschiedenartige Polymerwerkstofftypen zum Einsatz gelangen, die sich gemeinsam durch elastische, jedoch ansonsten durch unterschiedliche mechanische und/oder chemische und/oder biologische Eigenschaften auszeichnen. Dichtanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei co-extrudierte Dichtteile (A, B) vorhanden sind, die in Bezug auf die Profillängsebene Y, die senkrecht zur Profilbasisseite (9) bzw. Profilstirnseite (10) verläuft, ein Profilaußensegment und Profilinnensegment bilden, wobei die beiden Profilsegmente insbesondere gleich groß sind.






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