本发明涉及根据权利要求1所述的聚合物多层膜、根据权利要求10所述的其用途、根据权利要求11所述的管衬构造和根据权利要求15所述的修复的排水管道部分(rehabilitated sewer section)。
背景技术：
具有多层结构的塑料膜的使用范围是非常广泛的。使用领域包括除食品包装之外，作为膜片(membrane film)、作为电缆护套或用于纺织和服装行业以及所谓的用于非开挖排水管道修复(trenchless sewer rehabilitation)的管衬(pipe lining)方法。在非开挖排水管道修复中，省去了挖掘待修复的排水管道部分；通过已经存在的检查孔口(manhole opening)，将柔性软管构造引入到待修复的排水管道部分，其包含在待修复的排水管道部分中原位制造新管道的可固化的模制化合物。
例如，在待修复的排水管道中拉拔(pull)包含可固化树脂的软管构造(或管衬构造)，随后使用压缩空气充气(blow up)直到管衬构造确切地(positively)配合(fit，安装)在待修复的排水管道的排水管道壁上，以及随后从充气的管衬构造的内侧固化，得到“管中管(pipe in the pipe)”。树脂固化之后，使用排水管道机器人可能性研磨房屋连接管(house connection)并通过所谓的顶帽型材(top-hat profile)将其接合至再修复的排水管道。
对于技术人员来说，例如由WO 2007/054350 A1、DE 10 2007 038 869 B4、或EP 155 256 B1已知这种管衬构造的结构和制造。
现有技术的管衬构造基本上由两个不同直径的管状膜组成，在两个不同直径的管状膜之间提供有浸渍有可固化树脂的织物层。这种织物层可以包括聚酯针状毡制品或合成纤维的绒头织物(fleece)，特别是聚酰胺纤维或玻璃纤维织物，以形成例如玻璃纤维增强的塑料。
第一内管状膜(the one,inner tubular film)(管状内膜)用于在内腔侧限制管衬构造，第二外管状膜具有大于内管状膜的直径并限制排水管道壁侧的管衬构造。内和外管状膜的性质适于用于非开挖排水管道修复的技术的各项要求：如果管衬构造的树脂可固化例如通过UV光，那么外管状膜优选地是不透UV光的以防止树脂早期固化，例如经由待修复排水管道外侧的太阳光，而管状内膜优选地是对UV光透明的，使得在将管衬构造的树脂引入至待修复的排水管道之后由于UV光源结合到充气排水管道的内腔，其从排水管道内部可以有效地固化。
技术人员例如由WP 2010/075946 A1已知吸收UV光和可见光的外管状膜。
本领域技术人员例如由DE 20 2010 016 048 U1、EP 0167 742 A2、DE 10 2010 023 764 A1和EP 0 342 897 A2已知对UV光透明的管状内膜。
管衬构造的长度和直径对应于旧管或对应于待修复的排水管道的类型，且壁厚符合静态供应(static provision)且是由其计算的。在生产设备中或在原位可移动的浸渍系统中用树脂浸渍管衬构造的毡制品(felt)或GRP织物层。合适的树脂主要是不饱和的聚酯树脂(ISO-NPG)或环氧树脂或乙烯基酯树脂。特殊情况下(温度、pH值)下，可以使用其他类型的树脂。通过将特定的添加剂添加到聚合物基础材料和/或树脂中可能影响管衬构造的机械和物理-化学性质。
经由现有的检查孔口将浸渍的管衬构造原位拉拔到待修复的排水管道(翻转的(inversed)或反转的(eversed))中。在翻转时，在浸渍之后，在开始修复的检查孔口上2-3m高支架上的框架内拉长(stretch)管衬构造的初始开口。使管衬构造“里朝外(turn inside out)”并用水填充，导致管衬构造自己拉拔(铰合(card))到排水管道中的事实。其优点是可以忽视对旧管的摩擦(friction vis-a-vis the old pipe)，滑动管衬构造通过水滑动并确切地配合在旧管上。树脂通过放热反应中的能量供应(热水)反应(固化)，产生管中管。
在反转时，例如通过绞盘(winch)将管衬构造原位拉拔至待修复的管道中，然后使用压缩空气充气。通过蒸汽或UV光可以促进和支持树脂的反应。这些方法的优点是短固化时间和较少的能量需求，因为可以省去加热管衬构造中总体积的水。而且，不需要专门将被树脂组分污染的水抛掉。缺点是应用范围较小，通常不能修复地下水中的输送管或下水道(culvert)。另外，目前对于这种拉入方法的可行限制是在DN 900以上或在大约14mm的壁厚以上。可以产生更大的直径，但是在标准检查孔口中主要的工艺技术和窄度将对排水管道工人造成较高的技术和身体挑战。
在排水管道再次通流之前，管衬构造需要固化一段时间(2小时至数天之间，取决于直径和长度)。然后其具有取决于静态的至少3mm至12mm的壁厚(或更高，取决于公称宽度)。随后，使用排水管道机器人可以研磨可能存在的房屋连接管，然后通过所谓的顶帽型材接合至修复的排水管道。
管衬构造可以用作静态支撑管中管(statically supporting pipe in the pipe)。为此，管衬构造需要满足ATV一览表127-2的要求并且是静态测量的。根据德国建筑技术研究所(DIBt)(Deutsches Institut für Bautechnik，German Institute for Structural Engineering)，在这种情况下的材料需具有至少5.000N/m2的环硬度(ring stiffness)。
在现有技术中，可以将用于固化管衬构造的工艺技术分为四个主要的组：
1.通过水压翻转或反转管衬构造并通过热水固化。
2.通过气压翻转或反转管衬构造并通过蒸汽固化。
3.借助于绞盘拉入管衬构造，定位并通过气压压缩以及通过UV敏感的光引发剂固化。
4.拉入和翻转方法以及通过热水固化的组合。
在翻转中，借助于水压或气压通过从内侧至外侧使内侧向外将管衬构造带入修复位置，与将护套(sock)从左侧拉至右侧非常相似。为此，根据位置的深度，需要在起动轴(starting shaft)上搭建塔架(tower)以匹配水压与局部条件和系统条件。在借助于压缩空气的翻转中，经由鼓状物(drum)将管衬构造带至位置。所以，将管衬构造完全卷绕在压力密封的鼓状物(pressure-tight drum)中，以及随后借助于压缩空气翻转。
基本上，使用的大部分管衬构造可以在环境温度下固化。然而，如果通过温度引发或支持树脂的反应，则得到形成树脂基体的较高反应产率。
而且，基于UV-VIS敏感光引发剂的系统变得越来越受欢迎。在这一点上(in this connection)，根据德国联邦辐射防护局(Deutsches Bundesamt für Strahlenschutz，German Federal Agency for Radiation Protection)的定义，技术人员理解的术语紫外线(UV)辐射包括100nm至400nm的波长范围。对人类可见的光称为“VIS”，并出于本发明的目的包括380nm至780nm的波长范围。
在辐射过程中，这些系统通过形成化学自由基引发反应。这样一来，由于用UV光辐射(通过光引发剂的衰减)通过引发形成自由基，并使得可以反应。为了引发固化，通过排水管道机器人使UV灯列车(UV lamp train)移动通过待修复的排水管道中的管衬构造，UV辐射经由管状内膜达到管衬构造的待固化树脂并促使其固化。这里，UV辐射需要精切地与树脂系统相匹配。
在UV引发的反应中，经由UV灯列车上的温度传感器控制固化过程。温度传输至然后可以调整UV灯列车的移动速度的控制UV灯列车的操作器。
最后，在常规的非开挖排水管道修复中，拉拔并除去管衬构造的管状内膜，因为作为内层的管状内膜暴露于通过管道的物质且常规的管状内膜经常不能承受这种机械应力。传统的管状内膜缺乏机械强度(mechanical robustness)以及特别是缺乏耐磨损性导致部分管状内膜可能不经意分离的事实，该部分然后阻断泵、筛网(sieve)和管道或通常增加环境污染。
相反，管衬构造的管状内膜对UV辐射和可见短波长光的辐射是良好半透明的。因此，可以进行固化过程，在管道中充气的管衬构造中，通过穿过管衬构造的内侧，即管状内膜内，UV光源进行固化。
例如，由EP 0 342 897 A2技术人员已知用作非开挖排水管道修复中的管状内膜的多层膜。EP 0 342 897 A2公开了包括聚酰胺层作为第一层以及离聚物密封层作为第二表层的多层膜。如果将该多层膜用于管道修复，则通过加热将聚酰胺层结合至纤维绒头织物，然后用可固化树脂浸渍。处理膜，即在水中溶胀膜最高达到重量恒定之后，然后将其表面浸渍树脂的膜引入到待修复管道内壁的区域，覆盖该区域中的管道的全部体积。通过UV辐射固化之后，在该区域得到待修复的管道内壁上的稳定管道。
对用于管道修复的管衬构造和/或多层膜的管状内膜如例如EP 0 342 897 A2公开的多层膜制定了高机械要求，使得该膜承受在使用期间，例如在引入至待修复管道期间、在管道中各个膜的充气期间或成功修复之后、在除去管道期间存在的应力。
EP 0342 897 A2公开的多层膜的缺点是该膜至少在密封接缝的区域中具有弱点，或在用于管道修复中用作管衬构造的内管的传统管状膜中，它们不具有要求的机械性质来承受上述应力。另外，在使用多层膜之前要求处理步骤不必要地导致排水管道修复的工艺技术更复杂。
缺点还在于传统的管状内膜的耐磨损性不够，结果是这些管状内膜不能保留在修复的排水管道部分中，但是需要将其除去，从而导致额外精力、时间和成本。
用作管状内膜的传统多层膜的进一步缺点尤其是它们的低机械弹性，特别是在低于0℃的温度下。在最坏的情况下，当使管衬构造充气时，管状内膜不足够的机械弹性导致膜爆裂(bursting)。
例如，DE 10 2010 023 764 A1公开了尽管在较高温度下具有可接受的平均40％的弹性，但是不适用于低于0℃的温度的管状内膜。这将DE 10 2010 023 764 A1公开的用于非开挖排水管道修复的多层膜限制为在一年中温暖的时间或在温暖的国家中有效使用。DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜具有以下层序列：基于至少一种热塑性烯烃、均聚物或共聚物的作为外层中的一个的层(a)，粘附促进层(b)，基于至少一种均聚酰胺或共聚酰胺的内层(c)，粘附促进层(d)和基于至少一种均聚酰胺和/或共聚酰胺作为外层中的一个的层(e)。因此，DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜必要地要求至少五层，包括至少两个聚酰胺层(c、e)，且因此其制造是比较昂贵和复杂的。
管状内膜因此必须满足关于它们的机械性质如拉伸强度、耐撕裂性、延展性、弹性、拼接趋势(tendency to splicing)、冲击强度、耐穿刺性和耐磨损性的最高要求。
在具有基于聚酰胺的至少一层的传统膜中，通过处理可能可以改善机械性质。在这种情况下的处理是指通过多层膜的一层或通过多层膜可逆吸收液体(优选水)最高达到恒定重量。
由热塑性聚氨酯(TPU)制成的多层膜是现有技术中特别有弹性和柔性的膜。
然而，这些TPU膜不具有针对可以从管衬构造的树脂层泄漏到管衬构造的内腔的有机单体如例如苯乙烯和/或有机溶剂的屏障。有机单体或溶剂的这种泄漏可以构成在随后通过UV光的树脂固化中的爆炸的危险，因为在固化期间可以形成爆炸性空气单体和/或空气溶剂混合物。这些混合物然后例如由于使用的UV灯的高温或由于静电荷可能引燃。
基于DE 10 2010 023 764 A1中公开的现有技术，因此本发明的目的是提供用于非开挖排水管道修复的多层膜，其甚至在低于0℃的温度下满足关于管状内膜的弹性和柔性的高要求，但是仍提供针对有机单体和溶剂的可靠屏障，该多层膜可以保留在修复的排水管道中。
技术实现要素：
该目的通过根据权利要求1所述的多层膜、根据权利要求10所述的其用途、根据权利要求11所述的其管衬构造、和根据权利要求15所述的修复的排水管道部分得到解决。
本发明的有利修改和实施方式是子权利要求的对象。
本发明特别涉及包括至少一个聚酰胺(PA)层和至少一个另外的不同聚合物材料层的多层膜，该多层膜对于150至600nm的波长范围内的电磁辐射是至少半透明的且不透过具有20至300gmol-1分子量的有机挥发物质如例如有机单体(例如苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯、乙炔、丙烯)和溶剂如例如甲苯、乙醇和丙酮，并具有在23℃和50％相对湿度下处理24小时之后在机器方向(machine direction)(MD)和横向(TD)上以300mm/min的测试速度根据DIN EN ISO 527-1-3测量的1至250MPa或1至500MPa或1至1000MPa的拉伸弹性模量(tension modulus of elasticity)(杨氏模量)。
尽管由DE 10 2010 023 764 A1的现有技术已知类似的多层膜，但是本申请的本发明人的优点是认识到1-1000MPa、特别地1至500MPa、优选地1-250MPA范围内的弹性模量对于本发明在非开挖排水管道修复中的应用和使用是决定性的。仅在以上指出的弹性模量范围内的多层膜表现出特别是在低于0℃的温度下的排水管道修复所要求的机械性质如弹性、拉伸强度和耐磨损性。
与由DE 10 2010 023 764 A1已知的多层膜相比，根据本发明的多层膜没有必要要求两个聚酰胺层，而且可以具有小于五层，而同时提供甚至在低于0℃的温度下的有利的机械性质如低弹性模量和高弹性、以及可靠地防止有机单体和溶剂泄露。
因此，与由DE 10 2010 023 764 A1已知的现有技术相比，根据本发明的多层膜不仅使得可以快速和低成本地制造多层膜，而且能够在不受天气条件或温度范围限制的非开挖排水管道修复中例如作为管状内膜应用多层膜。
由于多层膜对UV辐射的高半透明性(优选80％，特别优选90％)，所以在将多层膜用在通过气压建立和压缩以及然后通过UV敏感的光引发剂固化的管衬构造的范围内使用多层膜的情况下，树脂可以有效固化。
根据本发明的多层膜针对(vis-a-vis)有机单体和溶剂的屏障功能是非常重要的，因为从树脂层泄漏到管衬建造的内腔的有机单体和/或溶剂可以形成容易被空气引燃的混合物，这由于在借助于UV光固化期间存在的高温可能导致爆炸危险。与在TPU基础上表现出类似弹性和拉伸性质的传统多层膜相比，根据本发明的多层膜提供了抵抗挥发性物质如有机溶剂和单体的泄漏的可靠保护，提供了恒定有利的，如果没有更好，弹性和拉伸性质。
这些有利的弹性和拉伸性质反映在根据本发明的膜的低弹性模量上。1至1000MPa、特别地1至500MPa、优选地1至250MPA的低拉伸弹性模量(杨氏模量)是软的、弹性膜的特征。
当例如在充气期间或已经拉入待修复排水管道期间拉长膜时，根据本发明的多层膜的高弹性和因此的柔性降低爆裂或拼接(splicing)(内膜层撕裂)的危险。根据本发明的多层膜在低于0℃的温度下也具有这种有利的机械性质，这使得也能够在中欧冬天将根据本发明的多层膜用作用于非开挖排水管道修复的管衬构造的管状内膜。而且，根据本发明的多层膜特别耐磨损。
尽管DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜作为最传统的膜在20℃下也具有40％最高达到破损的弹性，但是如以上所解释的，已知多层膜的发明人没有认识到弹性模量对于在较低温度下，特别是在低于0℃下多层膜在非开挖排水管道修复中的适用性的重要性。
在将根据权利要求1所述的多层膜的弹性模量设定为1和1000mPa、1至500以及特别地1至250MPa之间的范围中，保证根据本发明的多层膜在最高达到爆裂的充气测试(blow-up test)中甚至在低于0℃的温度下、特别地在-80℃至0℃之间、优选地-40℃至0℃之间、以及尤其优选地-20℃和0℃之间的温度范围内具有80和1000％、特别地80至400％、和优选地80至200％之间的弹性，由[(充气之后的软管直径/充气之前的初始软管直径)-1]x100计算以％计的最大弹性。根据DE 10 2010 023 764 A1的多层膜的发明人没有认识到在低于0℃的温度下多层膜的弹性模量和其弹性之间的这种关系。DE 10 2010 023 764 A1中既没有进行和公开在低于0℃的温度下的机械性质如最高达到爆裂的弹性模量或柔性的测量，也没有将它们隐含性地包括其中。
优选的是本发明的多层膜包含至少一个聚酰胺层的至少一种聚酰胺，其具有在23℃和50％相对湿度下处理24小时之后在机器方向(MD)和横向(TD)上以300mm/min测试速度根据DIN EN ISO 527-1-3测量的1至500MPa的拉伸弹性模量(tension modulus of elasticity)。
出乎意料地，这足以赋予整体多层膜期望的软度、弹性和耐磨损性。
由于根据本发明的多层膜的弹性模量低，其耐磨损性也出乎意料地得到增强，因为弹性地产生多层膜，例如当石英砾颗粒碰撞多层膜的表面时，从而降低侵蚀多层膜的表面力。由于根据本发明的多层膜的高耐磨损性，如果该多层膜用作管衬构造的管状内膜，与现有技术的管状内膜相反，其可以在保留在非开挖排水管道修复之后的修复的排水管道部分中，这致使非开挖排水管道修复的工艺过程更容易、更迅速，并降低其成本。
尽管DE 10 2010 023 764 A1的发明人也声明了其中公开的多层膜可以保留在修复的排水管道中，但是在DE 10 2010 023 764 A1中没有公开多层膜的耐磨损性的测量数据，因为该发明人还没有认识到弹性模量和耐磨损性之间的关系。从而，是否在没有至少部分膜从引入至排水管道的管衬构造的内腔侧壁分离的情况下，DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜作为管状内膜可以长期承受修复的排水管道的内腔侧壁上的机械应力是令人怀疑的。
对于根据本发明的多层膜的适用性决定性的是甚至在低于0℃的温度下，应当刻意把多层膜的弹性模量设定在1至1000MPa、或1至500MPa、特别地1至250MPa的范围内。通过在1至250MPa的范围内设定和改变拉伸弹性模量，可以调节多层膜的机械性质以符合特定要求。基于各个应用的特定要求，根据本发明的优选实施方式的多层膜各自具有10至200MPa、优选地20至180MPa、优选地30至180MPa范围内、以及特别优选的50至150MPa范围内的拉伸弹性模量。
而且，可以改变另一聚合物层的组成并使其分别适合于特定的要求和应用。在本发明的进一步优选的实施方式中，来自不同聚合物材料的另外的聚合物层可以包含来自选自由以下各项组成的组的不同聚合物材料的起始物质：乙烯(甲基)丙烯酸酯共聚物、热塑性烯烃均聚物或共聚物、乙烯均聚物(聚乙烯，PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、高密度聚乙烯(HDPE)、基于茂金属催化剂聚合的PE(mPE)、聚丙烯均聚物(聚丙烯，PP)、聚丙烯无规共聚物(聚丙烯，无规PP)、丁烯均聚物(聚丁烯，PB)、异丁烯均聚物(聚异丁烯，PI)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)、环状烯烃共聚物(COC)、热塑性弹性体(TPE)、特别是基于PA弹性体、优选地PA 12弹性体、PA12片段和聚醚片段的嵌段共聚物或基于聚氨酯(urethane)(TPU)以及以上指出的起始物质中的两种或更多种的组合。
如果需要，也可以在多层膜的独立聚合物层之间提供粘附促进层(adhesive-promoter layer)。而且，为了改善其滑动能力，也可以将多层膜粉末化。
此外，通过向一层或多层的起始物质中添加不同的添加剂，可以改变多层膜的性质。从而，例如，在本发明的进一步的实施方式中，多层膜的层中的至少一层包含选自由以下各项组成的组中的至少一种添加剂：抗静电剂、抗氧化剂、除氧剂、防粘剂、抗雾剂、抗微生物剂、染料、彩色颜料(color pigment)、稳定剂、优选热稳定剂、加工稳定剂、加工助剂、阻燃剂、成核剂、结晶剂、优选晶体成核剂、润滑剂、光学增亮剂、柔性剂、密封剂、软化剂、硅烷、间隔物(spacer)、填料、剥离添加剂、蜡、润湿剂、表面活性化合物、优选表面活性剂(tenside)、UV稳定剂和分散剂(disperging agent)。
优选地，作为软管，特别是用于非开挖排水管道修复的管衬构造的管状内膜形成根据本发明的多层膜。
优选地，通过(共)挤出，特别优选地通过吹塑膜(共)挤出(blow film(co)extrusion)且优选地在没有密封接缝的情况下制造软管。
没有密封接缝的管状膜是特别坚固的且具有少于通过密封平膜形成的管状膜的脆弱点(weak spot)。可替换地，作为通过浇铸(共)挤出的浇铸膜或作为其他平膜得到管状膜形状的根据本发明的多层膜。然后可以密封这种膜以形成软管。根据本发明的多层膜的模压(stamping)、拉长和/或印刷可能是有利的。
在由多层膜形成的软管上测量多层膜的弹性。根据本发明，多层膜在径向上在-1℃具有直到拼接(splicing)(即，直到内膜层首次撕裂))10％的最大弹性、大约15％的优选的弹性、和优选地大约20％的弹性。根据本发明，多层膜在径向上在20℃具有直到拼接(即，直到内膜层首次撕裂)的至少20％的最大弹性、大约25％的优选的弹性、和优选地大约30％的弹性。在低温(低于0℃)和在较高温度(例如20℃)两者下的最高达到爆裂的弹性优选地等于至少80％、优选的至少100％、特别优选的至少110％和最优选的至少120％以及甚至至少130％。
在进一步优选的实施方式中，根据本发明的多层膜根据DIN EN 295-3(达姆施塔特倾槽(Darmstadt tipping trough)，最小负载交替数100000)优选地具有在0.001和0.03mm之间、特别优选的在0.003和0.02mm之间的范围内的磨损深度。
由于根据本发明的多层膜的高耐磨损性，该多层膜如果用作管衬构造中的管状内膜，则在非开挖排水管道修复之后可以保留在修复的排水管道部分中，这简化非开挖排水管道修复的工艺过程。
在本发明的一个优选的实施方式中，多层膜的聚酰胺层包含选自由以下各项组成的组中的均聚酰胺或共聚酰胺：热塑性的、脂肪族的、部分芳香族的或芳香族的均聚酰胺或共聚酰胺，特别是PA6、PA12、PA66、PA10、PA 11、PA 666、PA6I、PA 6,12、PA6T、PA弹性体、三聚酰胺、四聚酰胺、PA12片段和聚醚片段的嵌段共聚物或以上指出的聚酰胺中的至少两种的混合物。
聚酰胺层充当针对可以从树脂泄露到管衬构造的内腔从而导致爆炸危险的有机溶剂和/或单体的屏障。
为了制造屏障层，也可以替换使用至少乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)、环状烯烃共聚物(COC)、聚偏二氯乙烯(PVdC)或以上指出的聚合物中的至少两种的混合物或均聚酰胺或共聚酰胺与以上指出的聚合物中的至少一种的混合物。优选地，在制造根据本发明的多层膜中，特别使用了具有低拉伸弹性模量的软聚酰胺。例如，这产生相对于基于TPU的传统弹性和可拉伸的管状内膜的优点，即提供了具有更好的机械性质如弹性和柔性以及针对有机单体和/或溶剂的屏障功能的膜。
为了使多层膜的机械性质适应各种要求，可以例如通过(优选地食物相容性的)软化剂另外软化聚酰胺层，使得也可以修复引导饮用水的管。
在一个进一步优选的实施方式中，多层膜的总厚度在10至4000μm、优选地40至2000μm、特别优选地60至1000μm、特别地80至400μm的范围内变化。这能够使多层膜适应待修复的排水管道的尺寸或排水管道类型，并通过使用用于各个应用的可能最薄的多层膜中的每个能够降低制造成本。
在不同的实施方式中，聚酰胺层的层厚度在1μm至200μm之间、优选地5和100μm之间、特别优选地20μm和80μm之间变化。改变聚酰胺层的层厚度和组成，可以调节整体多层膜的弹性模量。而且，通过使用较薄的聚酰胺层，可以降低多层膜的制造成本。
由于根据本发明的多层膜的高弹性和软度(低拉伸弹性模量)和高柔性，所以将根据本发明的多层膜用作非开挖排水管道修复中的管状内膜具有防止多层膜在待修复排水管道中的充气期间拼接或甚至爆裂的特别优势。与传统的管状内膜相比，在低于0℃的温度下也保证了根据本发明的多层膜的有利的高柔性，这显著简化中欧冬天中的修复工作。测试显示甚至在-80℃至0℃之间、特别地-40℃至0℃之间、以及优选地-20℃和0℃之间的温度下，由多层膜形成的软管在径向上在最高达到爆裂的充气测试中(blow-up test)具有80和1000％、特别地80至400％、以及优选地80至200％之间的弹性，由[(充气之后的软管直径/充气之前的初始软管直径)-1]x100计算以％计的最大弹性。组合有利的高弹性和柔性，根据本发明的多层膜进一步包括针对可从例如树脂泄露到待修复的排水管道的内腔的有机单体和溶剂的屏障。这相对于由现有技术已知的尽管具有类似的弹性和柔性但不提供针对泄漏有机单体和溶剂的防护的TPU膜是明显的改善。此外，根据本发明的多层膜具有特别好的耐磨损性。
除了将多层膜用作内膜，还可以将多层膜用作非开挖排水管道修复中的管衬构造的滑动膜、预内衬(preliner)、或增强或校准软管。根据本发明的多层膜不仅可以通过如上所述的UV固化或用短波可见光的固化用于排水管道修复，而且可用于其中热固化管衬构造(包括根据本发明的多层膜)或应用翻转方法的管道修复系统。还可以以预内衬或增强和/或校准膜的形式使用根据本发明的多层膜。
在本发明的含义内，应当将预内衬理解为是膜，优选地是以膜软管或密封形成引入在待修复的排水管道的排水管道壁和管衬构造之间的软管的平膜形式。在此，作为预内衬的膜实现了许多功能(duty)，如例如防止树脂粘附至排水管道壁以及例如避免尘垢和水与尚未固化的树脂接触。此外，预内衬还防止树脂从排水管道修复系统泄漏以及土地和地下水的污染。此外，防止进料管路渗入过量的树脂，使得不可以形成树脂凝块(resin clot)和堵塞。
根据本发明的多层膜作为预内衬的使用也与用作用于待拉入的管衬构造的滑动膜的功能类似。根据本发明的所描述的多层膜的用途因此还涉及用作非开挖排水管道修复过程中的管衬方法中的管状滑动膜。在这种情况下，管衬构造的滑动膜和外膜之间的低摩擦系数是重要的。
校准软管的功能基本上对应于UV光固化玻璃纤维管衬构造的系统中的管状内膜，并作为管状内膜被布置在管衬构造中。通常，将校准软管的外侧(即当使用时，朝向排水管道壁)结合至绒头织物或毡制品。如果使用校准软管，则可以省去管状内膜。当使用根据本发明的膜作为校准软管时，可以在两侧施加树脂。优选地，通过浸渍有树脂的载体，例如玻璃纤维或合成纤维毡制品，使树脂与膜接触。待激活的根据本发明的膜层然后与树脂或与浸渍树脂的载体材料(如绒头织物、毡制品、织物等)结合。从而，得到管道内的管道。
优选地，将多层膜用作在径向上具有在-1℃下至少大约20％、优选地高于大约80％的最高达到爆裂的弹性的管状内膜、滑动膜、预内衬、增强或校准软管。
优选地，将多层膜用作管状内膜、滑动膜、预内衬、增强或校准软管，其根据DIN EN 295-3的磨损深度低于0.03mm、优选地低于0.02mm、优选的地低于0.01mm，以及特别优选地在0.001和0.03mm之间、优选地0.003和0.02mm之间的范围内。
优选地，用作管状内膜、滑动膜、预内衬、增强或校准软管的多层膜具有包含选自由以下各项组成的组中的均聚酰胺或共聚酰胺的聚酰胺层：热塑性的、脂肪族的、部分芳香族的或芳香族的均聚酰胺或共聚酰胺，特别是PA6、PA12、PA66、PA10、PA 11、PA 666、PA6I、PA 6,12、PA6T、聚酰胺弹性体、三聚酰胺、四聚酰胺、PA12片段和聚醚片段的嵌段共聚物或以上指出的聚酰胺中的至少两种的混合物。
在根据本发明的多层膜的一个用途中，可以以处理的或非处理的状态使用它。通过处理，将包括通过热塑性合成材料如均聚酰胺或共聚酰胺或通过整体多层膜的水分(优选水)的可逆吸收。处理对多层膜的机械性质具有影响。
本发明的进一步方面涉及用于非开挖排水管道修复的管衬构造。这种管衬构造包括根据本发明的多层膜作为管状内膜和吸收或反射UV辐射和/或可见光并位于排水管道壁侧的作为外软管的单层管状膜或多层管状膜，在管状内膜和外部软管之间提供浸渍有反应性合成树脂的载体材料。根据本发明的这种管衬构造是特别安全的，因为由于管状内膜的高弹性和柔性，例如在充气待修复的排水管道中的管衬构造中管状内膜的爆裂或拼接以及因此的管状内膜中的未固化树脂经由裂缝的泄露几乎不存在。由于管状内膜的聚酰胺层的屏障功能，有机单体和溶剂不能泄漏到管衬构造的内腔中以及在其中与空气混合形成可燃混合物。而且因为在低于0℃的温度下，特别是在-80℃至0℃、特别地-40℃至0℃、优选地-20℃至0℃的温度范围内，根据本发明的多层膜还具有非常有利的机械性质(弹性、柔性)，根据本发明的管衬构造在中欧的冬天也能不出问题地作用。由于根据本发明的多层膜的高耐磨损性，树脂固化之后，膜可以保留在修复的排水管道部分中而不需要将其除去。这致使根据本发明的管衬建造是特别容易使用的。
本发明的一个不同方面涉及用于输送液体、气体或固体的排水管道的修复的排水管道部分和根据本发明的管衬构造，该管衬构造布置为紧密配合运输液体、气体或固体的方向上的排水管道壁，且其中载体材料位于内软管和位于排水管道壁侧并包含固化的合成树脂的软管之间。
在一个实施方式中，作为管状内膜提供的多层膜保留在修复的排水管道部分中。
可替换地，如在用于非开挖排水管道修复的传统方法中，在树脂固化之后，从修复的排水管道部分中除去作为管状内膜提供的多层膜。
根据定义，根据本发明的多层膜具有两层或更多层。
由实施方式的描述将看到进一步的优势和特征。
具体实施方式
实施例
相对于它们的层结构、柔性、机械性质和耐磨损性，比较根据本发明的六种不同的多层膜(实施例1至8，B1至B8)与由现有技术已知的两种建立的管状内膜(比较例1和2，V1和V2)。
比较例的多层膜各自由五层组成。根据本发明的多层膜各自由五层(B1至B4)或三层(B5和B6)组成。多层膜的单独层以随后所列的顺序各自彼此直接连接。通过吹塑膜共挤出制造比较例V1和V2的多层膜和实施例B1至B8的多层膜。
比较例1(现有技术)
比较例2(现有技术)
实施例1(根据本发明的多层膜)
实施例2(根据本发明的多层膜)
实施例3(根据本发明的多层膜)
实施例4(根据本发明的多层膜)
实施例5(根据本发明的多层膜)
实施例6(根据本发明的多层膜)
实施例7(根据本发明的多层膜)，聚酰胺混合物
实施例8(根据本发明的多层膜)，聚酰胺混合物
弹性测量(充气测试(blow-up test))
为了测量长度为5m并经由吹塑膜共挤出生产的具有1175mm至1180mm的软管周长的管状膜的弹性，通过两个封装器(packer)(金属板)将其两端密封。然后经由两个封装器中的一个中的阀，将压缩空气(最高达大于1巴)逐渐引入到管状膜中直到其爆裂，在其最大位置处测量确定的最大延伸(即直至软管爆裂时得到的软管的外周长)，并将其与软管的初始直径相比，用于弹性的公式如下：
以％计的最大弹性＝[(充气之后的软管直径/充气之前的初始软管直径)–1]x100。
相同的公式适用于“膜拼接(film splicing)”，即管状膜的一层首先明显撕裂(在整体膜没有受影响的情况下)：
以％计的拼接＝[(充气和一个膜层首先明显撕裂之后的软管直径/充气之后的初始软管直径)–1]x100。
-1℃和20℃下的充气测试的结果
表1示出了根据本发明对于多层膜V1和V2以及对于多层膜B1至B8的充气测试的结果。为了更好地比较，在括号(实施例(实施例1)-(实施例4))中示出了DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜的弹性测量结果。
表1充气测试的结果
已经将比较实施例1和2的膜用作用于非开挖排水管道修复范围内的管衬构造的管状内膜。尽管那些膜在大约15至30℃的温度下作用良好，但是存在那些膜的机械性质在较低温度下，即约-1℃下不充分的危险。比较实施例1和2的结果也对其进行了证明。从而，在比较实施例V1中，拼接，即膜层中首次明显的撕裂在-1℃在扩展5.1％时出现，而在20℃下15.9％的值是良好的值。精确地，上述情况也适用于比较实施例V2的膜(在-1℃下拼接＝6.2％，在20℃下，仅在20.9％发生拼接)。比较实施例V1和V2的膜从而在低温下不太适合用作管状内膜。关于这个的进一步证明是V1和V2的膜的最高达到爆裂的扩展(expansion)。V1的膜在-1℃下在已经扩展15.8％时爆裂，V2的膜在17.0％时爆裂。要求的是15％的最高达到爆裂的最低扩展，V1和V2的膜刚好实现，但是实际上其往往不能实现。然而，该问题在20℃的温度下没有出现。此处，在V1和V2中，实现了最高达到爆裂的扩展或大于80％。针对DE 10 2010 023 764 A1(实施例1)-(实施例4)中公开的膜，没有提供-1℃下的弹性测量值。然而，由于在20℃下这些膜的弹性与实施例B1-B8的本发明的多层膜的弹性相比已经低十倍(16.9％相对于175.2％)，所以DE 10 2010 023 764(实施例1)-(实施例4)公开的膜在-1℃下仍表现出要求的15％的最高达到爆裂的最小弹性的可能性非常小。DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜的适用性从而局限于每年的温暖时间或温暖国家。甚至在20℃下，DE 10 2010 023 764 A1中公开的多层膜的适应性有限。
通过根据本发明的实施例B1至B8的膜，在充气测试的范围内得到了好得多的机械值。在根据本发明的所有膜中，在-1℃下(以及特别是在20℃下)，拼接比V1和V2的膜高得多。此外，在B5和B8的膜中，根本没有明显的拼接，无论在低温或较高温度下。当用作管状内膜时，最高达到期望的大于15％的扩展的实施例B1、B2、B4、B5和B6的膜因此根本没有表现出拼接。
在实施例B1至B8的膜中要特别强调的是管状膜最高达到爆裂的极大改善的弹性，其受温度的影响非常小。从而，出乎意料地，根据本发明的所有膜在-1℃下和在20℃下表现出大于100％或比100％大得多的最高达到爆裂的弹性。此处，特别区分了软膜，即实施例B1(在-1℃下扩展是135.9％，在20℃下扩展是175.2％)、B2(在-1℃下扩展是126.0％，在20℃下扩展是161.0％)、B5(在-1℃下扩展是145.2％，在20℃下扩展是164.3％)和B6(在-1℃下扩展是134.3％，在20℃下扩展是153.8％)的低弹性模量(参见以下，低于200MPa，优选地低于180MPa)的膜。与之前的比较实施例V1和V2的标准膜相对，根据本发明的实施例B1至B8的膜在-1℃下表现出大于六倍的软管的最高达到爆裂的弹性，同时在20℃下平均的最高达到爆裂的弹性是两倍高(在根据本发明的B1至B8的膜中)。结果是，从而可以确定在根据本发明的膜中消除了爆裂的危险，且这些膜在所有温度下和在所有种类的气候中特别适用作用于管衬构造的管状内膜。
如实施例B7和B8所示，与比较实施例V1和V2相比，如果使用其中至少一种聚酰胺具有低于500MPa的低弹性模量的聚酰胺混合物，那么可以显著提高膜的最高达到拼接或爆裂的弹性。在实施例B7中，与比较实施例V1相比，使用弹性模量低于200MPa或在1和200MPa之间的弹性模量的聚酰胺来代替弹性模量为2800的均聚酰胺。尽管在聚酰胺混合物中仅提供了12％的弹性模量低于200MPa或在1和200MPa之间的聚酰胺，但是-1℃和20℃下值为10.2和26.7％的最高达到拼接的扩展可以是双倍的或几乎是双倍的。另外，从而最高达到爆裂的弹性也明显增加(在-1℃下从15.8％至100.2％；在20℃下从80.5％至127.9％)。
类似的趋势也出现在比较实施例V2和实施例B8的120μ厚度的膜中。
弹性模量和穿刺测试的机械性质的测量
在本发明的范围内和在本发明的所有实施方式中，根据DIN EN ISO 527-1-3以300mm/min的测试速度在机器方向(MD)和横向(TD)上测量弹性模量和进一步的拉伸性质。作为用于拉伸测试的测试设备，将通用测试机“Instron”用于测量弹性模量。在宽度为15mm的以纵向夹在测试机的两个夹持部分之间的条上进行测试，两个夹持部分彼此之间的距离是100mm且在测试之前已经在23℃和50％相对湿度下将膜的条处理了24小时。
根据JAS P 1019以10mm/min的测试速度使用通用测试机“Instron”进行穿刺测试，膜盘(film disk)具有50mm的直径以及针具有1mm的直径和0.5mm直径的圆尖，且在测试之前已经在23℃和50％相对湿度下将膜盘处理了24小时。
在表2中指出了比较实施例V1和V2以及实施例B1和B8的多层膜的机械性质的测量值。在第四列中，以℃表示分别使用的聚酰胺的熔点(Mp.PA)。在机器方向(MD)和横向(“横向(transverse direction)”TD)两者上测量拉伸弹性模量(杨氏模量)和断裂伸长率。
表1.机械性质的测量结果
比较实施例V1和V2以及实施例B1至B8的膜在23℃下的机械值的测量值与充气测试的结果一致。V1和V2的标准膜具有高于250MPa的非常高的弹性模量，且不包含弹性模量低于500MPa的聚酰胺。它们表现出最高374％的断裂伸长率(V2，TD方向)。与其相对，根据本发明的实施例B1至B8的所有膜明显更软和更柔，因为弹性模量总是低于200MPa，甚至在B5和B6中低于150MPa。根据实施例B7和B8的膜的弹性模量稍微高于200MPa(最高225MPa)。如通过机械值出乎意料地示出的，弹性模量越低，断裂伸长率越高。这是没有预期到的。从而，根据本发明的实施例B1至B8的膜各自表现出MD和TD方向上至少500％的弹性，在弹性模量最低的实施例B6的膜中，对于所有测试方向的弹性甚至明显高于600％。如穿刺测试所示，V1和V2的膜比根据本发明的B1至B8的膜确实更耐更高的力(特别是V1具有12.6N)，但是清楚地是这在用作管状内膜中是不重要的，因为已经示出根据本发明的B1至B8的膜由于它们的高柔性具有比V1和V2的膜高得多的变形。在B5和B6的膜中，变形是V1和V2的膜的多于两倍高。因为实施例B1至B8的膜可以更好地避免外部负载对膜起作用，所以根据本发明的膜的这种行为变得特别有利，从而例如在待修复的排水管道的管衬构造的组装和安装中被损坏得非常少。清楚地，产生更柔且变形更好的膜，而暴露于负载的不太柔、更刚的膜不太适于避免它并从而在最后被损坏。
耐磨损性的测量
根据DIN EN 295的部分3的规定，用砂-沙砾-水混合物填充用侧向前板(lateral front plate)密封的长度(1.000+/-10)mm并通过吹塑膜共挤出制造的软管部分。将根据DIN EN 295-3的表3的5.0kg的测试材料的量引入到软管部分中，并随后填充水最高达到(38+/-2)mm的填充水平。可替换地使软管部分在纵向方向上倾斜22.5°，使得通过测试材料的移动引起软管内侧的磨损。对应于规定，将天然的、未断裂的、圆形颗粒的石英沙砾用作测试材料。
为了确定表面去除(surface removal)，在总计300000次交替负载上进行测试。每100000次交替负载，确定以mm计的磨损深度。将轻击操作设置为约20次交替负载/分钟的频率。
根据达姆施塔特倾槽的耐磨损性的测量结果
表3中列出了关于耐磨损性的测试结果
表2.根据达姆施塔特倾槽的耐磨损性的测试结果
进行根据DIN 295-3(达姆施塔特倾槽，最小交替负载100000)的用于测试磨损行为的试验，以确定管衬构造是否承受排水管道中的磨损。磨损由一般在排水管道系统中(主要在排水管道的底部区域(sole area))的水-固-输送引起，
对于用于混合水和污水排水管道的具有塑料部件的内衬的选择和使用，尤其在柏林的德国建筑技术研究所(DIBt)(Deutsches Institut für Bautechnik，German Institute for Structural Engineering)的指南中指出了该方法。管衬构造满足根据DIBt的耐磨损性的要求；在根据本发明的实施例B1至B6的膜中证明了优异的耐磨损性，在100000次交替负载之后，磨损深度最多仅0.01mm。
在管衬构造固化之后管状内膜保留在排水管道中的情况下以及特别是在其形成管道中的管道的整合部分的情况下，该测量值重要。
由从机械测量值看出的根据本发明的多层膜的性质，可以假设柔性低的具有较高弹性模量的较硬的膜(V1和V2)比根据本发明的实施例B1至B8的膜磨损的多得多。该结果是出乎意料的，尤其是针对较高刚性和较高弹性模量的膜与更柔性的、更软的弹性模量较低的膜(B1至B8)相比，可以仅被高得多的力(V1和V2)穿刺从而被损坏的背景。从而，比较实施例1和2的膜各自表现出0.03mm的磨损深度。尽管这是良好的值，因为它表示仅非常少的磨损，但是B1和B2的膜仅仅具有0.005mm的磨损深度，以及B5和B6的膜甚至具有降到可测量的磨损以下的仅0.001mm(或1μ)的磨损深度。从而，根据本发明的膜优异地适用作管状内膜。
在保持在-20℃的冷冻室中的测试示出了以下结果：
表4.在-20℃下的充气测试的结果
鉴于上述，根据本发明的多层膜完全适用作用于非开挖排水管道修复的管衬，甚至在非常低的室外温度下，特别是在-20℃下。从迄今为止在这种应用中的经验，可以总结出甚至在-80℃至0℃的温度范围内，可以实现80至1000％、特别地80至400％以及优选地80至200％的弹性，由[(充气之后的软管直径/充气之前的初始软管直径)-1]x100计算以％计的最大弹性。