50 Jahre DENSOLEN®

50 Years of DENSOLEN<sup>®</sup>

The leading standard. 
Die Materialkombination überzeugt seit 1973.

Dieser Tage schauen wir stolz auf ein besonderes Jubiläum: Vor 50 Jahren definierten wir mit unserer Erfindung DENSOLEN® im Hinblick auf Qualität, Sicherheit und Langlebigkeit einen neuen Standard im Korrosionsschutz. Denn das DENSOLEN®-Band war das erste, co-extrudierte Dreischichtband unter Verwendung von Polyethylen (PE) und Butylkautschuk. Diese Materialkombination ist seitdem die Basis für unsere DENSOLEN®-Erfolgsgeschichte. Diverse Weiterentwicklungen verschiedenster Bandzusammensetzungen und Systemlösungen folgten. Innovative Geräte zur einfachen und schnellen Wickelung der Bänder für unterschiedlichste Anwendungsgebiete und Rohrdurchmesser wurden ebenfalls in dieser Zeit in-house entwickelt und sind Garant für eine effiziente Verarbeitung.

In über 60 Ländern sorgt die DENSOLEN®-Produktfamilie für zuverlässigen Schutz bei unterschiedlichsten Anforderungen. Damit ist DENSO der führende Anbieter für dreischichtige PE-Butylkautschuk-Korrosionsschutzbänder. Und wir bleiben nicht stehen, sondern setzen unsere Entwicklungen weiter fort: Erst 2021 haben wir mit DENSOLEN®-AS40 HT das weltweit erste, hochtemperaturbeständige Einbandsystem für Betriebstemperaturen bis +100 °C auf den Markt gebracht.

Anlässlich des Jubiläums beleuchten wir die Vorteile der Materialkombination. Freuen Sie sich auf ein aufschlussreiches Interview mit Thomas Kaiser (Geschäftsführer DENSO Group Germany) und Dr. Thomas Löffler (Leiter Kompetenzcenter Korrosionsschutz DENSO Group Germany)!

 

Herr Kaiser, wir fangen vorne an: Welche Anforderungen müssen hochwertige Korrosionsschutzbänder erfüllen?

Thomas Kaiser: Bei Verlegung und später im Betrieb von Rohrleitungen muss die Umhüllung nicht nur mechanischen Angriffen durch Rohrbewegungen und Verkehrslasten standhalten, sondern auch bei klimatisch höchst unterschiedlichen Einsatzbedingungen sicheren Schutz bieten.

Qualitativ hochwertige Korrosionsschutzbänder müssen somit auch bei niedrigen Temperaturen flexibel sein und eine hohe Schlagbeständigkeit aufweisen. Das Material muss thermisch stabil und so dehnbar sein, dass es auf eine einwirkende Kraft reagieren kann, bevor es versagt. Betrachtet man diese Anforderungen genauer, ergeben sich große Unterschiede bei den materialimmanenten Eigenschaften von Polyvinylchlorid (PVC)-Bitumen zu PE-Butylkautschuk.

Thomas Kaiser, Geschäftsführer DENSO Group Germany
Thomas Kaiser, Geschäftsführer DENSO Group Germany
Anforderungen an Rohrumhüllungen
Anforderungen an Rohrumhüllungen

Herr Dr. Löffler, wie sind kalt verarbeitbare Polymerbänder grundsätzlich aufgebaut?

Dr. Thomas Löffler: Während PVC oder PE jeweils als Trägermaterial eingesetzt werden, werden Bitumen oder Butylkautschuk für die Beschichtungslage verwendet, die sich nach der Umhüllung mit dem Rohr verbindet. Wichtig dabei ist: Bitumen kommt nur bei zweischichtigen Bändern zum Einsatz. Hochwertige, dreischichtige Bänder, die Bitumen als Beschichtungsmaterial aufweisen, gibt es nicht. Denn für dreischichtige Korrosionsschutzbänder wird eine stabilisierende PE-Trägerfolie mit beidseitiger Beschichtung ausschließlich aus Butylkautschuk verwendet. Dies ist ein erster, wichtiger Anhaltspunkt für die Beurteilung der Materialeignung.

Dr. Thomas Löffler, Leiter Kompetenzcenter Korrosionsschutz DENSO Group Germany
Dr. Thomas Löffler, Leiter Kompetenzcenter Korrosionsschutz DENSO Group Germany
Nutzung von PVC und Bitumen in zweischichtigem Band (links) und von PE und Butylkautschuk in dreischichtigem Band (rechts)
Nutzung von PVC und Bitumen in zweischichtigem Band (links) und von PE und Butylkautschuk in dreischichtigem Band (rechts)

Wie beurteilen Sie PVC als Trägerfolie?

Thomas Kaiser: Ein Blick in die Geschichte zeigt, dass häufig Produkte entstehen, die als Grundlage für weitere Entwicklungen dienen, so auch bei PVC: Der französische Chemiker Henri Victor Regnault war 1835 der erste, der Vinylchlorid herstellte und bemerkte, dass sich daraus bei längerer Einwirkung von Sonnenlicht ein weißes Pulver – PVC – bildete. Regnault erkannte die Bedeutung seiner Entdeckung jedoch nicht. 1912 synthetisierte der deutsche Chemiker Fritz Klatte Vinylchlorid aus Ethin und Chlorwasserstoff und schuf damit die Grundlage für die Herstellung von PVC.

Weichmacher sind nicht stabil und gehen mit der Zeit verloren. Folge: Das Trägermaterial wird spröde.
Weichmacher sind nicht stabil und gehen mit der Zeit verloren. Folge: Das Trägermaterial wird spröde.

Heute ist PVC vor allem durch seine Verwendung in Fußbodenbelägen und Fensterrahmen bekannt.

Um PVC im Korrosionsschutz als Folie einsetzen zu können, werden dem an sich harten und spröden Material Additive hinzugefügt, die es weich und wärmestabil machen. Erst durch diese Zusätze, die einen Materialanteil von bis zu 40 % ausmachen, wird PVC ab -18 °C flexibel.

Das Problem ist jedoch, dass die Zusatzstoffe, vor allem die Weichmacher, nicht stabil sind, sondern mit der Zeit wieder verloren gehen. Durch Ausschwitzungen tritt ein Alterungseffekt ein: Das Trägermaterial wird spröde; Risse entstehen. PVC ist als Basismaterial für Polymerbänder folglich weniger geeignet.

Dr. Thomas Löffler: Hinzu kommt ein weiterer nachteiliger Effekt: Setzt man PVC großer Wärme aus, kommt es ab +80 °C zur Dehydrochlorierung, also der Abspaltung von giftigem Chlorwasserstoff. Kommt dieses Gas in Kontakt mit Wasser, entsteht Salzsäure, die nicht nur korrosiv wirkt, sondern auch stark ätzend ist. Um diesen Vorgang einzudämmen bzw. zu verhindern, werden weitere Additive, wie Wärme- bzw. UV-Stabilisatoren, hinzugefügt. Außerdem bestehen Gefahren für Natur und Mensch: Gelangen Weichmacher in die Umwelt, können sie unser Grundwasser erheblich belasten. Ferner gilt der Ausgangsstoff für PVC, Vinylchlorid, für Menschen als krebserregend.

 

Weist PE als Trägerfolie Vorteile gegenüber PVC auf?

Dr. Thomas Löffler: PE wurde im Jahre 1898 vom Chemiker Hans von Pechmann entdeckt und 1933 durch Reginald Gibson und Eric Fawcett erstmals als weißer, wachsartiger Belag industriell hergestellt. Erst sieben Jahre später entstand dann ein wirtschaftlich rentables Herstellungsverfahren. PE hat viele nützliche Eigenschaften und wird heute vor allem in der Folienproduktion eingesetzt.

PE ist – im Gegensatz zu PVC – bereits ab -40 °C ohne die Zugabe von Additiven flexibel. Es ist als Material sehr dehnbar und zugleich zäh, sodass es sich ohne Bruch verformen lässt.

Dies sind wichtige Eigenschaften, beispielsweise auch bei der Verfüllung eines Rohrgrabens, wenn Kräfte von außen auf die Rohrleitung einwirken können. PE nimmt im Vergleich zu PVC wenig Wasser auf, benötigt keine Wärmestabilisatoren und hat gute Isoliereigenschaften, weil es einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.

Thomas Kaiser: Die grundlegenden Eigenschaften von PE bewirken, dass das Material sehr gut für Korrosionsschutzbänder geeignet ist. Während bei PVC erst durch die Zugabe von Additiven die gewünschten Eigenschaften erreicht werden, bringt PE diese bereits mit. Die Verflüchtigung der Zusatzstoffe, die daraus resultierende Materialalterung und Gesundheitsgefährdung spielen daher bei PE im Gegensatz zu PVC keine Rolle. Übrigens: In dem NACE-Regelwerk, einem der maßgeblichen Regelwerke für den Korrosionsschutz, wird PVC überhaupt nicht aufgeführt.

Eigenschaften von PE auf einen Blick (gemäß NACE CIP Level II)

  • Temperaturbeständig bis nahezu +100 °C.
  • Gute Flexibilität bei niedrigen Temperaturen.
  • Herausragende Chemikalienbeständigkeit und Zugfestigkeit.
  • Hohe Schlagzähigkeit und hoher elektrischer Widerstand.
  • Nicht lösbar in organischen Lösungsmitteln.
  • Reißt nicht unter Spannung.

 

Wird Bitumen als Beschichtungsmaterial eingesetzt, muss die Leitung häufig nach kurzer Zeit rehabilitiert werden, weil das Material Risse aufweist. Was ist die Ursache dafür?

Thomas Kaiser: Bitumen ist ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe und wird aus Erdöl gewonnen, und zwar hauptsächlich durch die Destillation von Rohöl. Von den insgesamt 1.500 Rohölsorten eignen sich allerdings nur 7 % für qualitativ hochwertiges Bitumen. Bekannt ist Bitumen seit mehreren tausend Jahren als Abdichtungsmaterial, da es wasserabweisend und nicht wasserlöslich ist. Im Straßenbau wird Bitumen häufig als Bindemittel im Asphalt eingesetzt.

Risse in der Beschichtung durch gealtertes Bitumen
Risse in der Beschichtung durch gealtertes Bitumen

Wird Bitumen aufgrund seiner Klebeeigenschaften als Beschichtungsmaterial für Rohrleitungen eingesetzt, stehen Korrosionsschutz-Experten in der Tat häufig vor dem Problem, dass das Bitumen hart, spröde und porös geworden ist. Die Ursache liegt in der strukturellen Alterung von Bitumen, die auf seine chemische Zusammensetzung zurückzuführen ist.

Die Geschwindigkeit der Alterung hängt von Temperatur und Ursprung des Rohöls ab. Durch Hinzufügen von Additiven (Polymeren) lässt sich der Prozess zwar verlangsamen, aber nicht stoppen. Das Ergebnis ist eine poröse Beschichtung; Risse entstehen.

Ist Butylkautschuk als Beschichtungsmaterial besser geeignet?

Dr. Thomas Löffler: Absolut, das vorab Gesagte spricht für sich. Weltweit wurde Butylkautschuk, auch Isobuten-Isopren-Kautschuk genannt, erstmalig 1943 in Deutschland in großtechnischem Maßstab synthetisiert. Butylkautschuk gehört zur Gruppe der Elastomere. Das bedeutet, dass er nach dem Verformen bzw. Dehnen wieder seine Ursprungsform einnimmt, wenn die Krafteinwirkung nachgelassen hat.

Butylkautschuk ist kaum durchlässig für Luft, Gase und Feuchtigkeit und weist auch bei sehr tiefen Temperaturen elastisches Verhalten auf, was ihn einsetzbar macht bei bis zu -67 °C. Außerdem ist er alterungs- und witterungsbeständig, auch für sehr hohe Temperaturen geeignet und verfügt über gute Härte- und Zugfestigkeitseigenschaften.

Eigenschaften von Butylkautschuk auf einen Blick (gemäß NACE CIP Level II)

  • Temperaturbeständig bis nahezu +100 °C.
  • Biegbares und formbares Material.
  • Herausragende Säurebeständigkeit.
  • Typische Anwendungen: Kitt, Klebemittel, Dichtstoffe.

Auch hier gilt, was bereits für PVC als Trägerfolie festgestellt wurde: Bitumen wird in den NACE-Regelwerken nicht aufgeführt.

Thomas Kaiser: Butylkautschuk ist aufgrund seiner grundlegenden Materialeigenschaften sehr gut für Korrosionsschutzbänder geeignet. War beim Vergleich der Trägerfolie bereits das PE dem PVC überlegen, so ist der Butylkautschuk dem Bitumen als Beschichtungsmaterial überlegen. Während Butylkautschuk alterungsstabil ist, kann man den Alterungsprozess bei Bitumen selbst durch Hinzufügen von Additiven nicht stoppen. Die Folge: Der Korrosionsschutz wird mit der Zeit porös und muss erneuert werden.

 

Welches Produktdesign erweist sich im Versuch als langlebiger und belastbarer?

Dr. Thomas Löffler: Die Porosität von Rohrleitungsbeschichtungen wird über deren Zersetzung gemessen, erfasst über einen Coating Breakdown Faktor ff. Ein Vergleich der Beschichtungen aus Bitumen zu dreilagigem PE (3LPE) verdeutlicht, dass der Zersetzungsfaktor von Bitumen bereits zu Beginn, direkt nach Aufbringung der Beschichtung, um ein Vielfaches höher liegt als bei 3LPE. Darüber hinaus erreicht die Zersetzung der Bitumenbeschichtung schon nach fünf Jahren das 25-fache einer Beschichtung aus 3LPE.

Jährliche Zersetzung von Beschichtungen
Jährliche Zersetzung von Beschichtungen

Das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Materialkombinationen bei höheren Temperaturen lässt sich im Versuch bei +75 °C nachstellen. Das Ergebnis ist eindeutig: Bereits nach 26 Stunden bietet das PVC-Bitumen-Band keinen Schutz mehr, das PE-Butylkautschuk-Band ist selbst nach einer Lagerung von 100 Tagen formstabil und in perfektem Zustand.

Materialverhalten von PVC-Bitumen-Band (links) versus PE-Butylkautschuk-Band (rechts)
Materialverhalten von PVC-Bitumen-Band (links) versus PE-Butylkautschuk-Band (rechts)

Herr Kaiser, wie lautet das Fazit? Welche Materialkombination ist verlässlicher?

Thomas Kaiser: Historisch betrachtet, waren Bänder aus PVC-Bitumen zunächst eine gute Wahl, weil ihnen durch Additive die im Korrosionsschutz benötigten Eigenschaften verliehen werden konnten. Im langfristigen Projekteinsatz ist das Produktdesign jedoch aufgrund der Alterungsproblematik und höheren Umweltbelastung weniger geeignet: PVC benötigt Weichmacher und Stabilisatoren, die bei Alterung verloren gehen. Bitumen weist eine strukturelle Alterung auf und wird dadurch hart, spröde und porös. PE-Butylkautschuk bringt hingegen die gewünschten Eigenschaften bereits materialimmanent mit und verliert sie auch langfristig nicht. PE ist flexibel sowie thermisch stabil und benötigt keine zusätzlichen Additive. Butylkautschuk bewährt sich als stabiler und fester Dichtungskleber. Diese Produktkombination ist also eindeutig beständiger und schützt das Rohr somit langfristig besser vor Korrosion.

Vergleich der Eigenschaften von PVC und Bitumen versus PE und Butylkautschuk
Vergleich der Eigenschaften von PVC und Bitumen versus PE und Butylkautschuk

Unsere DENSOLEN®-PE/Butylkautschuk-Bänder setzen seit 50 Jahren Qualitätsstandards. Können Sie einen besonderen Praxisbeleg benennen, beispielsweise zu der Langzeitbeständigkeit?

Thomas Kaiser: Ja, kann ich gerne – und zwar einen sehr überzeugenden. Eine einmalige Gelegenheit dafür bot ein Rohrstück, das aus Ausgrabungen der 1976 erbauten Erdgas-Hochdruckleitung Isarschiene stammt. 

Das Rohrstück zeigte auch nach 40 Jahren im Betrieb bei Schälprüfungen sehr gute Haftungswerte. Die herausragende Qualität der DENSOLEN®-Bänder wurde durch das kohäsive Trennbild noch unterstrichen. Die heute gültigen Normanforderungen für Korrosionsschutzumhüllungen wurden auch nach vier Jahrzehnten im Einsatz übererfüllt! PE-Butylkautschuk-Bänder belegen damit auch in der Praxis ihre hervorragende Eignung für den Korrosionsschutz (siehe hierzu die DENSO Story: Einmaliger Korrosionsschutz).

Kohäsives Trennbild eines DENSOLEN<sup>®</sup> PE/Butyl-Bandes nach 40-jährigem Projekteinsatz
Kohäsives Trennbild eines DENSOLEN® PE/Butyl-Bandes nach 40-jährigem Projekteinsatz

Dr. Thomas Löffler: Allein in den vergangenen zehn Jahren wurden DENSOLEN®-PE/Butylkautschuk-Bänder über eine Quadratmeterfläche in einem zweistelligen Millionenbereich erfolgreich verwendet.

Das DENSOLEN® Bandsortiment umfasst mittlerweile 242 unterschiedliche Artikel. Ebenfalls seit 50 Jahren stehen die DENSOMAT® Wickelgeräte für eine einfache, sichere und effiziente Verarbeitung. Sie unterstützen den Verarbeiter dabei, die richtige Wickelspannung und die gewünschte Überlappungsbreite konstant einzuhalten und steigern die Verarbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Handwicklung um das Doppelte. Ihre herausragende Qualität konnten unsere DENSOMAT® Wickelgeräte bereits in Großprojekten mit 24 Stunden Dauerbelastung eindrucksvoll unter Beweis stellen. Sie gelten als Synonym für hohe Verarbeitungsqualität und Wirtschaftlichkeit.

 

Vielen Dank für die interessanten Einblicke!

Erfahren Sie hier mehr: DENSOLEN® Korrosionsschutzbänder (3-Schicht) und DENSOMAT® Verarbeitungsgeräte.

 

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