Verfahrensbeschreibung

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Vorbereitung der Rohroberfläche

Die Oberfläche von Rohren und anderen GFK-Formteilen, welche über- bzw. zusammenlaminiert werden sollen, sind vor dem Auftragen des Laminats zu schmirgeln. Die Länge der angeschmirgelten Fläche am Rohr soll 2-5 cm größer als die Laminatlänge sein. Nach dem Schmirgeln dürfen keine glänzenden Stellen auf der Oberfläche erkennbar sein. Der Schmirgelstaub wird danach mit einem sauberen Pinsel entfernt. Falls Innenlaminate gemacht werden müssen, so sind die Innenflächen entsprechend zu behandeln.

Achtung:

  • Schmirgelstaub gründlich mit einem trockenen Pinsel entfernen.
  • Vorbereitete Fläche vor Schmutz, Feuchtigkeit etc. schützen. Fett, Öl, Schweiß wirken als Trennmittel und verhindern eine Haftung des Laminats.
  • Keine Lösungsmittel zum Reinigen der Laminierstellen verwenden.

 

Laminieren Werkzeuge Laminieren Anschmirgeln Rohroberflaeche
Bild 1: Werkzeuge für das Laminieren
Quelle: Amiantit Deutschland GmbH, Mochau
Bild 2: Anschmirgeln der zu laminierenden Rohroberfläche
Quelle: Amiantit Deutschland GmbH, Mochau

Zur Herstellung von GFK-Laminatverbindungen werden folgende Materialien benötigt:

  • Glasfasermatten mit spezifischen Abmessungen (Breite / Länge) oder Glasgewebe-Roving mit spezifischen Abmessungen je Durchmesser
  • Harz (beschleunigt, nicht katalysiert)
  • Katalysator / Härter
  • Drehschleifmaschine mit Karborun-Schleifscheibe
  • Messzylinder mit Maßeinteilung zum Abmessen des Katalysators
  • Streich-Rolle, 50 mm Durchmesser, mit 15-20 cm langem Griff
  • Gerillte Stahlrolle
    Mischspatel und -stäbe
  • Leere Polyethylen Eimer zum Mischen des Harzes
  • Lösungsmittel (Methylenchlorid) zur Reinigung der Rohroberfläche vor dem Laminieren
  • Styrol zum Reinigen der Werkzeuge und Entfernen von Luftblasen beim Laminieren.

 

Ausrichtung der zu laminierenden Bauteile

Die zu verbindenden GFK-Rohrteile sind so zu sichern, dass sie während des Laminiervorganges und während der Aushärtung ausgerichtet bleiben. Die Schnittkanten der Rohre und Fittings werden vor dem Zusammenfügen beispielsweise mit Klebstoff EP 220 (Epoxidharz) oder ZC – 275 (Epoxidharz) bestrichen und sind somit versiegelt. Nach dem Zusammenfügen wird die verbleibende Fuge mit Klebstoff ausgefüllt. Danach kann einschichtig ein Heftlaminat aus Matte und Harz aufgebracht werden. Wenn die Verbindung ausgehärtet ist, werden vor dem Laminieren die Heftlaminate bzw. der Klebstoff wieder angeschmirgelt.

 

Laminieren

Für das Laminat werden die Glasmatten und Glasgewebe zugeschnitten und die Harzmischung angesetzt. Mit einer Lammfellrolle wird das Harz auf die vorbereitete Oberfläche aufgetragen. Danach wird die erste Glasmatte aufgelegt, mit Laminierharz getränkt und angewalzt. Ebenso wird mit der zweiten Lage verfahren. Das Anwalzen erfolgt mit einer Entlüftungswalze, z. B. einer Stahlrillenwalze. Die entsprechend dem weiteren Laminataufbau folgenden Lagen werden modulweise aufgelegt. Dafür wird wieder mit der Lammfellrolle Harz auf das vorhandene Laminat aufgetragen, eine Lage Glasgewebe aufgelegt, mit Harz getränkt, angewalzt und entlüftet, bis die erforderliche Stärke erreicht ist. Die Mattenlage wird in gleicher Weise aufgebracht.

Hinweis:

  • Glasverstärkung satt mit Laminierharz tränken
  • Laminatlagen mit einer Lüftungsrolle dicht anrollen

 

Laminieren einzelne Schritte1 Laminieren einzelne Schritte2 Laminieren einzelne Schritte3 Laminieren einzelne Schritte4 Laminieren einzelne Schritte5

Bilder 3 - 7: Einzelnen Schritte beim Laminieren
Quelle: Amiantit Deutschland GmbH, Mochau

 

Zulässiger Versatz bei Stoßverbindungen

Sollten GFK-Großrohre ungewöhnlich starke Unrundheiten aufweisen, so ist durch eine geeignete Spannvorrichtung dafür zu sorgen, dass (in Abhängigkeit von Nennweite und Wanddicke) der Versatz kleiner gehalten wird als in folgender Tabelle angegeben:

Laminieren Masszeichnung

Nennweite DN DN 350 DN 400 DN 500 DN 600 DN 700 DN 750 DN 800 DN 1000
Zulässiger Rohrversatz 4,5 mm 5,0 mm 5,5 mm 6,5 mm 7,5 mm 8,0 mm 8,5 mm 9,0 mm

Der Übergangsbereich ist mit Klebstoff sanft anzugleichen. Der Neigungswinkel soll kleiner als 15° sein. Bei Rohrnennweiten, die eine Arbeit im Innern erlauben, kann zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit ein Innenlaminat aufgetragen werden.

 

Verarbeitungszeiten unter Normalbedingungen

Bei einer normalen Umgebungstemperatur von ca. 20°C und einer Laminatdicke von 8-10 mm sind bei einer Standard-Harzmischung folgende Verarbeitungszeiten (z.B. bei Epoxidharz) zu erwarten.

Vorgang Epoxidharz
Harz und Härter werden vermischt 0 min.
Harz beginnt zu gelieren 20 bis 30 min.
Gelierte Bauteile beginnen sich zu erwärmen 30 bis 40 min.
Exotherme Temperaturspitze 2 bis 3 Stunden
Kalt und fest 3 bis 6 Stunden
Aushärtung bis zur vollständigen Belastbarkeit nach ca. 18 Stunden

 

Arbeiten bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen und größeren Laminatdicken

Für eine Standard-Harzmischung läuft bei höheren Umgebungstemperaturen die Vernetzungsreaktion schneller ab. Dies bedeutet, dass weniger Zeit für die Herstellung einer Laminatverbindung zur Verfügung steht. Da ferner die exotherme Vernetzungsreaktion Wärme frei setzt, kann es, je nach Umgebungstemperatur und Laminatdicke, zu einer Überhitzung kommen. Dies ist zu vermeiden. Wird bei Temperaturen oberhalb ca. 25°C oder mit großen Laminatdicken gearbeitet, so müssen Maßnahmen ergriffen werden, die eine Verlängerung der Laminierzeit bewirken und die Aushärtung langsamer ablaufen lassen, wie z.B. durch entsprechende Veränderungen beim Mischungsverhältnis der Harz-, Härter-, Beschleuniger-Anteile. Dickere Laminate können mit Zwischenhärtung gefertigt werden.

 

Normalhärtung

Die Aushärtezeit einer Laminatverbindung ist abhängig von der Umgebungstemperatur bzw. von der Temperatur, welche sich im Laminat während der Aushärtung einstellt. Für ein Laminat von ca. 10 mm Stärke und einem Standard-Harzgemisch sind folgende Härtungszeiten zu erwarten:

Epoxidharz Umgebungs-Härtungs-Temperatur
20°C 50°C
ca. 18 Stunden ca. 2 Stunden

Hinweis:

  • Bei Außentemperaturen <15°C Thermische Nachhärtung erforderlich.
  • Bei Außentemperaturen <10°C Arbeiten in beheizten Räumen oder einem Montagezelt erforderlich.

 

Nachhärtung

Die chemische Festigkeit und die chemische Korrosionsbeständigkeit eines Typs sind abhängig vom erreichten Aushärtungsgrad. Je vollkommener die Aushärtung ist, umso höhere Werte werden erreicht. Wird bei Raumtemperatur gehärtet, so ist eine Temperung zur Nachhärtung erforderlich, um eine hochwertige Verbindung zu erhalten. Deswegen ist es sinnvoll, die Härtung der Verbindung gleichmäßig und kontrolliert durch höhere Temperaturen zu erzielen. Heizbänder erfüllen diese Bedingungen und sind in ihrer Leistung durch Temperaturregelung auf die Härtungstemperaturen abgestimmt. Hinweise der Hersteller sind zu beachten.

Wird vor oder während der Gelierphase zu viel Wärme zugeführt, so wird die Viskosität des Harzes verringert. Hierdurch fließt das Harz aus der Verbindung, und die Verstärkungsfasern sind nicht mehr durchtränkt. Die Wärmezufuhr soll gleichmäßig und kontrolliert erfolgen. Eine Überhitzung des Typs muss vermieden werden, da eine überhitzte Type eine geringere Festigkeit und eine schlechtere chemische Beständigkeit zur Folge hat.

 

Sicherheitsanforderungen für Mitarbeiter

  • Schutzbrille, Sicherheitsschuhe, Atemschutzmaske, Schutzhelm, Sicherheitsgurt (bei Arbeiten in der Höhe.
  • Vermeiden Sie die Berührung des Härters. Im Berührungsfall Haut mit Wasser und Seife gründlich waschen
  • Harz, Härter und Lösungsmittel sind feuergefährlich. Daher sind das Rauchen und der Umgang mit offenem Feuer verboten!
  • Härter und Beschleuniger dürfen nicht zusammengebracht werden! Explosionsgefahr!



Materiallagerung

Beim Umgang mit GFK Laminiermaterialien, ist es wichtig, diese richtig zu lagern.

  • Harz: Muss geschützt aufbewahrt werden. Das mitgelieferte beschleunigte Harz besitzt eine maximale Haltbarkeit von drei Monaten. Bei unsachgemäßer Lagerung kann es sehr schnell hart werden.
  • Katalysator: Muss in einem kühlen Raum gelagert werden (20 - 25°C).
  • Glasmatten & Glasgewebe-Roving: Müssen in einem geschlossenen Raum gelagert werden, um Staub, Feuchtigkeit und direkte Sonneneinstrahlung fernzuhalten.
  • Styrol: Muss unter den gleichen Bedingungen wie das Harz gelagert werden.
  • Der gesamte Lagerbereich muss mit "RAUCHEN VERBOTEN" Schildern versehen sein.

 

Umwelteinflüsse

  • Einfluss von Feuchtigkeit
    Baustelle: Das Laminieren muss unter trockenen Bedingungen erfolgen. An die zu laminierenden Teile darf während des Arbeitsablaufes keine Feuchtigkeit (Regen, Nebel, Tau, Kondensat und Schnee) gelangen. Vermieden wird dies durch geeignete Montagezelte und Heizvorrichtungen an der Baustelle. Kondensatbildung infolge Temperaturunterschied zwischen Werkstück und Umgebungstemperatur muss vermieden werden. Bei Reparaturen an einer bereits mit Flüssigkeit gefüllten Leitung ist diese vollkommen trockenzulegen. An der zu reparierenden Stelle darf keine Flüssigkeit nachsickern. Auch kleinste Mengen sind schädlich.
    Produktionshalle: Jegliche Feuchtigkeit auf der Rohroberfläche oder dem Laminiertisch führt dazu, dass die Verbindungen nur mangelhaft zusammenhaften. Daher müssen bei feuchter Witterung Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden. Es kann ein tragbares Schutzdach, das den Arbeitsbereich überdeckt, benutzt werden. Falls dauerhaft feuchte Witterung herrscht, kann eine tragbare Wärmequelle (Heizlampe) erforderlich sein.
  • Warmes Wetter
    Wie bereits angeführt, nimmt die Gelierzeit mit steigender Temperatur ab. Die Gelierzeit wird durch warmes Wetter unter Umständen sehr kurz. Es wird empfohlen, für eine angemessene Lüftung unter dem Schutzdach über dem Rohr zu sorgen.
  • Kaltes Wetter
    Niedrige Temperaturen auf der Baustelle führen zu einer längeren Aushärtungszeit der aufgebrachten Schichten. Daher wird empfohlen, ein beheiztes Schutzdach zu verwenden. Heizlampen oder Heizgebläse können zwar im Umfeld benutzt werden, aber nicht direkt am Arbeitsplatz.

    Der Einfluss auf die Verarbeitungs- und Aushärtezeit wurde bereits beschrieben. Zusätzlich ist zu beachten, dass auch die Viskosität der Laminatharze abhängig von der Umgebungstemperatur ist. Besonders beim Epoxidharz sind die Tränkungseigenschaften für Glasgewebe und Glasmatten abhängig von der Harztemperatur. Daher ist es bei Umgebungstemperaturen unter 15°C sinnvoll, Harz und Härter vor dem Mischen auf etwa 22°C zu erwärmen. Dabei ist darauf zu achten, dass nicht zu hoch vorgewärmt wird, da sich sonst die Verarbeitungszeit stark verkürzt.

    Die Festigkeit einer Laminatverbindung wird durch das aufgebrachte Laminat sowie durch die Beschaffenheit der Oberfläche bestimmt. Der Rohrwerkstoff (Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz oder Vinylesterharz) hat keinen Einfluss.

 

Allgemeine Hinweise beim Laminieren

  • Benutzen Sie kein Harz das nahe am Gelierpunkt ist.
  • Bringen Sie niemals Lösungsmittel mit nicht ausgehärtetem Harz in Kontakt (die Schichten verlieren ihre Bindekraft, wenn Lösungsmittel mit dem Harz vermischt wird).
  • Bei stark schwankenden Temperaturen können sich die Rohre auf Grund der Wärmeausdehnung bewegen. Dies kann die Bindekraft der ersten Laminatlagen beeinträchtigen, wenn diese nicht vor der Bewegung ausgehärtet sind. In solchen Fällen muss die Bewegung des Rohrs während des Laminierens unterbunden werden.
  • Jeder Rohrabschnitt muss fertig laminiert werden (zumindest teilweise), bevor eine weitere Rohrlänge hinzugefügt wird. Dies soll verhindern, das man sich zu lange Strecken im Inneren des Rohres fortbewegen muss.
  • Ist eine Laminatverbindung am Ende des Tages nicht abgeschlossen oder vergehen mehrere Stunden bis zur Wiederaufnahme der Arbeiten, muss folgendes beachtet werden:
  • - Entfernen Sie die glänzende (harte) Oberfläche des Laminats durch leichtes Schleifen. Wischen Sie die geschliffene Fläche mit einem sauberen, in Lösungsmittel getauchten Tuch ab, um Staub und Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen. Das Lösungsmittel muss vollständig verdunsten.

    - Wurde die oberste Glasmattenlage durch das Schleifen entfernt, müssen Sie eine zusätzliche Glasmatte aufbringen.

 

Notreparaturen mittels Laminieren

Eine der Reparaturmethoden besteht darin, die Außenseite der Schadstelle mit Laminat zu ummanteln. Dazu muss der Druck aus der Rohrleitung abgelassen und die Rohrleitung getrocknet werden, um zu verhindern, dass das Laminat feucht wird. Kann die Rohrleitung nicht getrocknet werden, wird empfohlen, die Leitung zu entleeren. Rings um den Schaden muss die äußere Schicht mit einem Schleifgerät aufgeraut werden. Die abgeschliffene Fläche muss den gesamten zu laminierenden Bereich umfassen. Die geschliffene Fläche muss, ohne diese zu verbrennen, mit einem Heizgerät getrocknet werden. Das Harz/Härter-Gemisch muss vorbereitet und die geschliffene Fläche mit einem Pinsel oder einer Rolle benetzt werden. Anschließend muss jeweils abwechselnd eine Schicht Glasfasern bzw. Harzgemisch aufgebracht werden.

Dabei muss darauf geachtet werden, dass jede nachfolgende Schicht erst aufgebracht werden darf, nachdem die vorherige vollständig mit Harz getränkt ist.

  • Die Dicke der aufzubringenden Schicht hängt von den Anforderungen ab. Bezüglich der exakten Abmessungen kontaktieren Sie den Hersteller.
  • Nach dem Aufbringen des Reparaturlaminats muss dieses aushärten.
  • Nach dem Aushärten kann die Rohrleitung wieder druckbeaufschlagt werden.

  Laminieren Reparatur eines Lecks

Bild 8: Laminieren zur Reparatur eines Lecks bei GFK-Rohrleitung
Quelle: Amiiantit Deutschland GmbH, Mochau