[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft korrosionsgeschützte duktile Gussrohre, Verfahren zu deren Herstellung sowie die Verwendung spezifischer Zusammensetzungen zur Herstellung von korrosionsgeschützten duktilen Gussrohren.

[0002] Duktile gemuffte Gussrohre bei denen es sich um Rohre aus Gusseisen handelt, werden schon seit langem, z.B. für Trinkwasser und Abwasserleitungen, verwendet. Aufgrund dessen, dass diese bei ihrer Verwendung in den meisten Fällen unterirdisch verlegt werden und somit konstant mit einer korrodierenden Umgebung, d.h. dem feuchten Erdreich in Berührung stehen, sowie dahingehend, dass diese im Gebrauch mit potentiell korrodierenden Materialien, im Falle von Trinkwasser, sauerstoffhaltigem, im Falle von Mineralwasser ggf. saurem Wasser und im Falle von Abwasser mit Wasser, das ggf. noch weitere korrodierende Substanzen, z.B. biologischen Ursprungs, enthält, in Berührung kommen, müssen duktile Rohre zur Verlängerung ihrer Lebensdauer mit einem Korrosionsschutz versehen werden.

[0003] Zurzeit werden auf dem Fachgebiet hauptsächlich zwei Verfahren verwendet, um Korrosionsschutz für duktile Rohre bereitzustellen. Das erste Verfahren beruht darauf, dass die Rohre in einem ersten Schritt mit einer elektrochemisch aktiven Schicht üblicherweise aus Zink und in einem zweiten Schritt mit einer zweiten Schutzschicht z.B. aus Bitumen oder aus Kunstharz überzogen werden, wobei Letztere üblicherweise aus Epoxidharzen, aber auch aus Polyurethan besteht. Eine Abwandlung dieses Verfahrens zum Korrosionsschutz besteht darin, die Rohre ohne vorherige Verzinkung mit einer Bitumenschicht oder einer Polymerschicht zu überziehen, die aus den oben erwähnten Werkstoffen oder auch aus Polyethylen oder Ähnlichem bestehen kann.

[0004] Dieses Verfahren hat zwar den Vorteil, dass der Korrosionsschutz mit sehr dünnen Schichten erreicht werden kann, was zum einen im Hinblick auf Gewichtszunahme der Röhren sowie auch die Weiterverarbeitung, insbesondere bei der Verwendung längskraftschlüssiger Dichtungs- und Verbindungsysteme vorteilhaft ist, hat aber gleichzeitig den Nachteil, dass die so erreichten Schichten eine relativ geringe Resistenz gegen mechanische Belastungen, wie z.B. Schläge, aber auch schnittartige Verletzungen, zeigen, so dass bei der Verarbeitung solcher Rohre eine erhöhte Vorsicht vonnöten ist, da selbst eine Verletzung des Korrosionsschutzes in einem relativ kleinen Bereich dazu führen kann, dass das Rohr innerhalb einer deutlich kürzeren Zeit wie die zu erwartende Lebensdauer korrodiert und somit leckt oder platzt. Ferner hat es den Nachteil, dass bei der Herstellung mitunter beträchtliche Lösungsmittelemissionen entstehen können. Die Beschichtung mit einem Polymer, ohne zuvor erfolgte Verzinkung hat ferner den Nachteil, dass zum Aufbringen eines haftbeständigen Korrosionsschutzes die Rohre nach ihrer Herstellung sandgestrahlt oder in einer angemessenen Form chemisch gebeizt, oder in anderer Weise aufwändig vorbereitet werden müssen, was das Verfahren aufwändiger und damit auch teurer macht.

[0005] Ein zweites Verfahren zum Bereitstellen eines Korrosionsschutzes auf duktilen Gussrohren besteht im Aufbringen einer Schicht eines Zementmörtels, wobei ggf. besonders an der Außenseite zwischen dem Zementmörtel und dem Gussrohr, wiederum eine elektrochemisch aktive Schicht aufgebracht werden kann.

[0006] Auch wenn dieses Verfahren zu Beschichtungen führt, die eine deutlich höhere mechanische Belastbarkeit aufweisen, wie dieses bei Polymerbeschichtungen der Fall ist, hat dieses Verfahren den Nachteil, dass die dabei benötigen Schichten im Hinblick auf die benötigte mechanische Stabilität aber auch die Porosität des Zementmörtels relativ dick sind und dass, z.B. bei der Verwendung von Steckmuffenverbindungen, an den Enden von Rohren, die Beschichtung wieder entfernt werden muss, was wiederum den Verarbeitungsaufwand deutlich erhöht.

[0007] Im Hinblick auf das oben Gesagte wäre es daher wünschenswert, wenn ein Verfahren zur Verfügung stünde mit dem duktile Gussrohre mit einer korrosionsschüt- zenden Schicht umgeben werden können, die eine bessere mechanische Stabilität aufweist, wie dieses mit den polymerbasierten Verfahren zu erreichen ist, jedoch gleichzeitig zu einer dünneren Schicht führt, wie dieses mit den zurzeit bekannten konventionellen Zementmörtelverfahren der Fall ist.

[0008] Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass unter Verwendung von latexmodifizierten Zementmörteln auf Basis von Calcium-Aluminium-Zementen eine auf duktilen Gussrohren anhaftende korrosionsschützende Schicht gebildet werden kann, die insbesondere praktisch rissfrei und wenig porös ist, so dass diese Schichten in deutlich geringerer Dicke aufgetragen werden können, wie dieses bei herkömmlichen Zementmörtelschichten der Fall ist. Die Beschichtungen auf Basis von latexmodifizierten Zementmörteln auf Basis von Calcium-Aluminium-Zementen zeigen außerdem eine hervorragende Anhaftung an Oberflächen duktiler Gussrohre, insbesondere an den aus dem Gussverfahren resultierenden Zunderschichten, so dass diese auch ohne weitere Behandlung auf duktile Gussrohre aufgebracht werden können und dort eine hervorragende Haftung zeigen. Die Beschichtungen auf Basis von latexmodifizierten Zementmörteln zeigen ferner auch eine hervorragende Anhaftung an verzinkte Oberflächen. Die so hergestellten Schichten zeigen ferner auch hervorragende mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Elastizität, Schlagbeständigkeit und Rissbeständigkeit so dass diese auch den üblichen Belastungen, wie diese beim Verlegen von Rohren ausgeübt werden, gut widerstehen. Ferner hat sich gezeigt, dass die so hergestellten Schichten eine höhere thermische Stabilität zeigen und Temperaturen bis zu 150 °C widerstehen können.

[0009] Abschließend ist noch zu sagen, dass mit latexmodifizierten Zementmörteln auf Basis von Calcium-Aluminium-Zementen, korrosionsschützende Schichten erreicht werden können, die dünn genug sind, dass die Rohre ohne Entfernung der korrosionsschützenden Schicht mit Steckmuffen verwendet werden können, so dass diese sich auch beim Verlegen als einfach zu verarbeiten erwiesen haben.

[0010] In einem Aspekt betrifft die Erfindung somit ein duktiles Gussrohr, das auf zumindest einem Teil der inneren und/oder äußeren Mantelfläche eine Beschichtung aus einem latexmodifizierten Zementmörtel aufweist, wobei der latexmodifizierte Zementmörtel ein Zementmörtel auf Basis von Calcium-Aluminium-Zement ist, der bezogen auf 100 Massen-% trockener Zement Folgendes aufweist: zumindest 5 Massen-% CaAI ₂ 0 ₄

zumindest 5 Massen-% Ca ₃ AI ₂ 0 ₆

zumindest einen anorganischen Füllstoff

ggf. ein oder mehrere weitere Aluminate, sowie

ggf. Hilfsstoffe, Nebenphasen und amorphe Anteile.

[0011] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten duktilen Gussrohrs, das die folgenden Schritte aufweist, nämlich,

Bereitstellen eines duktilen Gussrohrs und

Beschichten zumindest eines Teils der inneren und/oder äußeren Mantelfläche des duktilen Gussrohrs mit einem latexmodifizierten Zementmörtel, wobei der latexmodifizierte Zementmörtel ein Zementmörtel auf Basis von Calcium- Aluminium-Zement ist, der bezogen auf 100 Massen-% trockener Zement Folgendes aufweist: zumindest 5 Massen-% CaAI ₂ 0 ₄

zumindest 5 Massen-% Ca ₃ AI ₂ 0 ₆

zumindest einen anorganischen Füllstoff

ggf. ein oder mehrere weitere Aluminate, sowie

ggf. Hilfsstoffe, Nebenphasen und amorphe Anteile.

[0012] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit die Verwendung eines latexmodifizierten Zementmörtels zur Beschichtung von duktilen Gussrohren, wobei der latexmodifizierte Zementmörtel ein Zementmörtel auf Basis von Calcium-Aluminium- Zement ist, der bezogen auf 100 Massen-% trockener Zement Folgendes aufweist: zumindest 5 Massen-% CaAI ₂ 0 ₄

zumindest 5 Massen-% Ca ₃ AI ₂ 0 ₆

zumindest einen anorganischen Füllstoff

ggf. ein oder mehrere weitere Aluminate, sowie

ggf. Hilfsstoffe, Nebenphasen und amorphe Anteile.

[0013] Bei dem in der Erfindung verwendeten Gussrohr kann es sich um jedes dem Fachmann bekannte Gussrohr handeln. Es kann sich hierbei um ein direkt nach dem Guss erhaltenes Rohr, wie auch um ein weiterverarbeitetes Rohr, z.B. ein gebeiztes oder sandgestrahltes Rohr oder ein Rohr, das mit einer elektrochemisch aktiven Schicht versehen wurde handeln.

[0014] Der Ausdruck "Latex" bezeichnet im Rahmen der Erfindung eine kolloidale Suspension oder Dispersion von Polymerpartikeln im Wasser. Üblicherweise enthält ein Latex etwa 50 Gew.-%, in etwa sphärische Polymerpartikel in einem Größenbereich von 0,01 μηη bis etwa 1 μηη. Die im Latex verwendeten Polymere können sowohl elastomerische wie auch thermoplastische Polymere sein, wobei im Allgemeinen elastomerische Polymere bevorzugt sind. Die in dem Latex verwendeten Polymere können sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs sein. Beispiele für solche im Rahmen der Erfindung zur Herstellung eines Latexes geeignete Polymere, schließen Folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt, nämlich Polyacrylate, Polymere und Copolymere auf Butadienbasis wie bspw. Styrolbutadien-, oder Butadienacrylat-Copolymere, Polymere und Copolymere aus Styrolbasis wie bspw. Styrolacrylate-Copolymere, Polyisoprenkaut- schuke sowie Polychloroprenkautschuke. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann es bevorzugt sein, wenn es sich bei dem Latex um einen Latex auf Basis Polyisop- ren- bzw. Polychloroprenkautschuk handelt.

[0015] Zur Herstellung des erfindungsgemäß eingesetzten Zementmörtels wird der verwendete trockene Zement mit dem Latex vermischt, wobei ggf. weitere Zusatzstoffe zugegeben werden. Üblicherweise reicht das in dem Latex enthaltene Wasser zum Anmischen des Zementmörtels, es ist aber auch möglich, dass zusätzliches Wasser zugegeben wird.

[0016] Der Ausdruck anorganische Füllstoffe bezeichnet im Rahmen der Erfindung jegliches partikuläre, anorganische Material, das als Zuschlagsstoff für Zementmörtel geeignet ist. Üblicherweise handelt es sich bei diesem Material um ein feinkörniges Material mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 500 μηη und weniger, bevorzugt von 100 μηη und weniger. Es ist aber z.B. auch möglich, dass der Füllstoff in Form von kurzen Fasern, z.B. in Form von Glasfasern oder Kohlefasern (auch als Whisker bezeichnet) vorliegt. Bei dem anorganischen Füllstoff kann es sich um ein synthetisches oder ein natürliches Material, z.B. einen mineralischen Füllstoff handeln. Beispiele für geeignete Füllstoffe schließen Folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt, Quarze; Basalte; Granite; Feldspat; Füllstoffe auf Basis von Aluminium, wie beispielsweise Füllstoffe auf Basis von Aluminiumoxiden oder Alumosilicaten; Tonerden oder Tonmineralien wie beispielsweise Kaolinit, Chrysotil, lllit, Smectit, Vermiculit, Chlorit, Montmorillonit, Beidelllit, Nontronit, Saponit oder Bentonit; Füllstoffe auf Basis der Oxide von Silizium, Titan oder Bor; und Füllstoffe auf Basis der Oxide und Silicate von Zirkon. In einigen Ausführungsformen kann es bevorzugt sein, wenn der anorganische Füllstoff ein Füllstoff auf Basis von Silizium und insbesondere auf Basis von Si0 ₂ ist. Bei den Füllstoffen auf Basis von Si0 ₂ kann es sich um Füllstoffe auf Basis von amorphem Si0 ₂ , wie beispielsweise Füllstoffe auf Basis von Kieselgur oder um Füllstoffe auf Basis von kristallinem Si0 ₂ , wie beispielsweise Quarz, handeln. [0017] Bei dem Zementmörtel auf Basis von Calcium-Aluminium-Zement kann es sich um ein bereits fertig gemischtes Produkt aber auch um eine spezifisch hergestellt Mischung handeln. In einigen Ausführungsformen kann die Verwendung von Tonerdezementen als Ausgangsmaterialien für die in der Erfindung verwendeten Zementmörtel auf Basis von Calcium-Aluminium-Zement vorteilhaft sein.

[0018] Zusätzlich zu den oben genannten Inhaltsstoffen kann der in der Erfindung verwendeten Zementmörtel weitere allgemein bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe aufweisen. Beispiele dafür schließen Folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt, nämlich Entschäumer, Tenside z.B. Tenside zur Stabilisierung des Latexes, Haftvermittler, verstärkende Fasern oder Polymere und Polymerpartikel.

[0019] Zum Auftragen des latexmodifizierten Zementmörtels kann jedes auf dem Fachgebiet bekannte Verfahren verwendet werden. Beispiele für solche Verfahren schließen Folgendes ein, nämlich Sprühverfahren, Gussverfahren, insbesondere Schleudergussverfahren sowie Extrusionsverfahren. An das Auftragen des Zementmörtels kann sich ggf. noch ein Schritt anschließen, in dem das duktile Gussrohr zumindest zum Teil mit einem Vliesstoffband oder einem Gewebeband, insbesondere einem Polymergewebeband umwickelt wird. In gewissen Ausführungsformen kann es bevorzugt sein, den Zementmörtel durch ein Extrusionsverfahren unter Verwendung einer Breitschlitzdüse aufzubringen. Es kann auch vorteilhaft sein, den Zementmörtel durch Sprühverfahren aufzubringen, die als "airless" Sprühverfahren bezeichnet werden.

[0020] Der Ausdruck„aufweisen" bzw.„aufweisend" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine offene Aufzählung und schließt neben den ausdrücklich genannten Bestandteilen bzw. Schritten andere Bestandteile bzw. Schritte nicht aus.

[0021] Der Ausdruck„bestehen aus" bzw.„bestehend aus" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine geschlossene Aufzählung und schließt neben den ausdrücklich genannten Bestandteilen bzw. Schritten jegliche andere Bestandteile bzw. Schritte aus. [0022] Der Ausdruck„im Wesentlichen bestehen aus" bzw.„im Wesentlichen bestehend aus" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine teilweise geschlossene Aufzählung und bezeichnet Zusammensetzungen die neben den genannten Bestandteilen nur noch solche weiteren Bestandteile aufweisen, die den Charakter der Zusammensetzung nicht materiell verändern oder die in Mengen vorliegen, die den Charakter der Zusammensetzung nicht materiell verändern.

[0023] Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung unter Verwendung des Ausdrucks„aufweisen" bzw.„aufweisend" beschrieben ist, schließt dies ausdrücklich Zusammensetzungen ein, die aus den genannten Bestandteilen bestehen oder im Wesentlichen aus den genannten Bestandteilen bestehen.

[0024] In einer Ausführungsform weist der Zementmörtel 5-35, vorzugsweise 15-30 Massen-% CaAI ₂ 0 ₄ auf.

[0025] In einer Ausführungsform weist der Zementmörtel 5-35, vorzugsweise 5- 10 Massen-% Ca ₃ AI ₂ 0 ₆ auf.

[0026] In einer Ausführungsform weist der Zementmörtel mindestens 20, vorzugsweise mindestens 40 und insbesondere 60-70 Massen-% des zumindest einen anorganischen Füllstoffs auf.

[0027] Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Calcium-Aluminaten und Füllstoffen in den oben genannten Bereichen zu besonders gut anhaftenden Beschich- tungen führt.

[0028] In einer Ausführungsform der Erfindung ist der latexmodifizierte Zementmörtel ein Zementmörtel, der mit zumindest einem Latex modifiziert ist, der ausgewählt ist aus den Polyisoprenlatexen und den Polychloroprenlatexen.

[0029] Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Polyisoprenlatexen und Polychloroprenlatexen zur Modifikation des Zementmörtels zu einer besonders stabil anhaftenden Beschichtung führt. Auch wenn die Anmelderin sich nicht darauf festlegen möchte, wird davon ausgegangen, dass die Verwendung von Polyisoprenlatexen und Polychloroprenlatexen der Beschichtung eine besonders Elastizität verleiht.

[0030] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der latexmodfizierte Zementmörtel ferner noch zumindest ein Melamin-Formaldehydharz auf.

[0031] Es hat sich gezeigt, dass die zusätzliche Einmischung von Melamin- Formaldehydharzen die Stabilität der erhaltenen Beschichtung weiter unterstützt, wobei die Anmelderin ohne darauf festgelegt zu sein, davon ausgeht, dass die Zugabe von Melamin-Formaldehydharz, die Rissbeständigkeit der erhaltenen Beschichtung erhöht.

[0032] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der latexmodfizierte Zementmörtel ferner noch zumindest einen Silan-Haftvermittler auf.

[0033] Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung von Silan- Hafvermittlern die Anhaftung der Beschichtung an die duktilen Gussrohre weiter verbessert werden kann. Auch wenn die Anmelderin nicht auf irgendeine Theorie festgelegt werden möchte, geht diese davon aus, dass die Verwendung von Silan-Hafvermittlern zu einer Art Copolymerisation führt, wobei die Silane einerseits zur Anbindung an die Zementphasen und Eisenoxidphasen des Zunders befähigt sind, andererseits aber auch mit den Polymeren zu interagieren vermögen. Dies führt zu Festigkeitssteigerung und zur Erhöhung des Klebevermögens.

[0034] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Beschichtung eine Dicke von höchstens 2 mm, vorzugsweise von höchsten 500 μηη auf.

[0035] Es hat sich gezeigt, dass Beschichtungen dieser Dicke sowohl im Hinblick auf die Weiterverarbeitung der Rohre, wie auch eine möglichst geringe Gewichtszunahme vorteilhaft sind, ohne dass dabei der Korrosionsschutz beeinträchtigt wird. [0036] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der latexmodifizierte Zementmörtel mit einem Verfahren aufgetragen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Sprühverfahren, insbesondere den„airless" Sprühverfahren, den Gussverfahren, insbesondere den Schleudergussverfahren und den Extrusionsverfahren.

[0037] Es hat sich gezeigt, dass die oben genannten Verfahren besonders zur Auftragung des Zementmörtels geeignet sind.

[0038] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an den Schritt des Beschichtens ein Schritt des Umwickeins zumindest eines Teils des duktilen Gussrohrs mit einem Vliesstoffband oder einem Gewebeband, insbesondere einem Polymergewebeband an.

[0039] Es hat sich gezeigt, dass durch Umwickeln des beschichteten Gussrohrs mit einem Vliesstoffband oder einem Gewebeband und insbesondere einem Polymergewebeband die Widerstandsfähigkeit der Beschichtung weiter verbessert werden kann.

[0040] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0041] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beispiel 1 :

Eine hydraulische abbindende mineralische Masse bestehend aus 60 Massen-% Quarz und ca. 35 % Tonerdezement (ca. 26 Massen-% CaAI ₂ 0 ₄ und 7 Massen-% Ca ₃ AI ₂ 0 ₆ bezogen auf 100 Masen-% des trockenen Zements), wobei die restlichen 5 % durch Nebenphasen ausgemacht werden, wird mit einer ausreichenden Menge eines Polychloroprenlatexes vermischt (trockener Zement/Latexdispersion im Masseverhältnis 3:1 ), um einen verabbeitbaren Mörtel zu erhalten. Der verwendete Latex weist 40 Gew.-% Polychloropren sowie 20 Gew.-% Melamin- Formaldehydharz auf und ist durch Zugabe von Polyoxyethylensorbitantrioleat sowie weiteren Tensiden auf Fettsäurepolyglykolesterbasis stabilisiert. Der so erhaltene Zementmörtel wird mittels Airlessverfahren auf ein nicht behandeltes duktiles Gussrohr aufgetragen und innerhalb von 3 h bei Raumtemperatur ausgehärtet. Auf diese Weise wird eine etwa 500 μηη dicke rissfreie geschlossene Beschichtung erhalten, die den Anforderungen an den Korrosionsschutz für unterirdisch verlegte Rohre erfüllt.

[0042] Bei Tests zur Haftungsfestigkeit der Beschichtung an das duktile Gussrohr nach DIN EN 15189 hat sich gezeigt, dass vor einem Abreißen der Beschichtung von dem duktilen Gussrohr Risse innerhalb der Beschichtung selbst auftreten und lediglich Teile der Beschichtung abgerissen werden, wobei auf der gesamten beschichteten Oberfläche des Gussrohres noch ausreichend Beschichtungsmaterial zurückbleibt, um einen Korrosionsschutz sicherzustellen. Das demonstriert klar die überlegene Anhaftung der erfindungsgemäßen Schicht. Ebenso zeigte sich bei Untersuchungen der Schlagbeständigkeit nach DIN EN 15542, dass die erfindungsgemäße Beschichtung mit einer Schlagbeständigkeit von mehr als 175 Nm eine überlegene Schlagbeständigkeit aufweist. Letzteres ist besonders bei Bettung der Rohre mit einem grobkörnigen Bettungsmaterial vorteilhaft.