Aneurysma

C. Cammin (S4)

Reparatur des Schlauches mit "abdichtenden" Massen

Grundidee:

Eine sehr wichtiger Ideenzweig zur Reparatur des Schlauches besteht darin, zu versuchen den Schlauch mit einer abdichtenden Masse (z.B. Heißkleber, Wachs, Bitumen, etc.) zu flicken.

Erläuterung der Grundidee:

Diese Grundidee, zur Reparatur des Schlauches abdichtende, wasserresistente (Dicht- oder Klebe-) Massen zu verwenden, war für uns aus mehrfacher Sicht eine aussichtsreich erscheinende Alternative: Zum einen hatten wir schon beim Bau des Bootes für den Daniel-Düsentrieb-Preis 2003/2004 speziell mit Heißklebe sehr gute Erfahrungen gemacht beim Befestigen von Verstärkungsstreben und Elektronik im Boot sowie beim Abdichten der Antriebswelle und kleinen Haarrissen. Dabei hatte sich die Heißklebe trotz der notwendigen Heißklebepistole und der damit verbundenen, hohen Temperatur durch ihre dennoch einfache Verarbeitung, ihre schnelle Aushärtezeit sowie durch ihre absolute Wasserbeständigkeit bewährt gemacht. Nebenbei verfügte sie trotz des Aushärtens über eine gewisse Elastizität, die, wie wir zutreffender Weise vermuteten, zum Abdichten des elastischen Schlauches auch notwendig sein würde, um ein mögliches Absplittern bei (geringer) mechanischer Belastung (insbesondere Biegebelastung) ausschließen zu können. Zudem werden in Baumärkten häufig spezielle Dichtmassen zum Abdichten von Fugen und Rissen in Dächern beworben, die laut Werbung sogar Flachdächer, auf denen Wasser steht, abdichten könnten, sich also auch unter Wasser verarbeiten lassen und dabei sofort abdichten.
Vorab haben wir aus dem nahezu unbegrenzten Angebot an verschiedenen Materialien, die sich teilweise auch erst durch spezielle Behandlung (z.B. Erwärmung) verformbar machen lassen und vielleicht zum Abdichten geeignet wären eine kleine Auswahl von schließlich drei bzw. vier Materialien getroffen. Auswahlkriterien waren dabei die einfache Verfügbarkeit (z.B. im Baumarkt, im Supermarkt, in einer Drogerie oder einer Apotheke), geringe Kosten für das Material, "einfache" für uns möglich erscheinende Verarbeitung des Materials. Dieses Gedankenschema soll folgende Mindmap verdeutlichen:

Vorabbetrachtungen sämtlicher Materialien:

Hierbei betrachteten wir alle Materialien, die uns sprichwörtlich in den Sinn kamen: Metalle (die geschmolzen werden müssten), diverse Kunststoffe, sowie sämtliche sonstige, mehr oder weniger gebräuchliche Stoffe. Hier ist ein kleiner Auszug dieser Materialien und der dazugehörigen Begründungen, weshalb wir sie weiter untersucht haben oder weshalb nicht.

Metalle: Metalle lassen sich grundsätzlich schmelzen und dann im geschmolzenen bzw. elastischen Zustand verarbeiten: Allerdings sind hierfür sehr große Temperaturen notwendig. überlegungen mit Aluminium(-legierungen) gaben wir sofort wieder auf, da der Schmelzpunkt üblicher Weise bei über 700 °C liegt. Aus diesem Grund mussten wir auch überlegungen mit handelsüblichem Lötzinn (ca. 60% Zinn und ca. 40 % Blei) aufgeben, wobei dessen Schmelzpunkt immerhin bei "nur" knapp 200°C liegt.

Kunststoffe: Grundsätzlich gibt es zwei bzw. drei Arten von Kunststoffen: Duroplasten und Thermoplasten (sowie Elastomere):
Duroplastische Kunststoffe sind beispielsweise "Polycarbonate" [PC] (daraus sind CDs oder DVDs) die aufgrund ihrer molekularen Netzstruktur eher brüchig und spröde sind. Zudem sind sie nicht unter dem Einfluss von großer Wärme verformbar, sondern zersetzen sich ab einer bestimmten Temperatur.
Thermoplasten sind hingegen, wie der Name vermuten lässt, thermisch, d.h. bei Wärme leicht verformbar. Auf molekularer Ebene bestehen Thermoplasten im Gegensatz zu Duroplasten aus langen, kettenartigen Molekülen. Beispiele für Thermoplasten sind "Polyvinylchlorid" [PVC] (woraus auch der zu reparierende Schlauch besteht), "Polyethylen" [PET] (daraus sind die PET-Flaschen) oder "Polypropylen" [PP].
Elastomere sind, wie der Name vermuten lässt, mehr oder weniger elastisch. Dabei sind Elastomere meistens auch Thermoplasten, sie können aber auch duroplastische Eigenschaften haben. Elastomere Eigenschaften sind tendenziell vorteilhaft, da auch der PVC-Schlauch elastisch ist und ein unelastisches Dichtmittel sich bei der kleinsten Verformung des Schlauches, die möglicherweise auch durch das schnell hindurchlaufende Wasser und die damit verbundene mechanische Belastung hervorgerufen werden könnte, eine Zerstörung der abdichtenden Funktion zur Folge haben würde. Somit benötigen wir einen thermoplastischen Kunststoff, der zudem möglichst auch noch elastomere Eigenschaften besitzt.
Wie aus dem vorherigen Teil bereits hervorgeht, scheint Heißkleber genau diese Eigenschaften zu erfüllen: Er ist bei Raumtemperatur fest und wird bei Erhitzen flüssig. Folglich ist Heißkleber ein thermoplastischer Kunststoff. Zudem ist er auch bei Raumtemperatur noch einigermaßen elastisch. Somit besitzt Heißkleber auch diese geforderten Eigenschaften eines Elastomers. Wir haben folglich weitere Untersuchungen und Praxistests mit dem Heißkleber durchgeführt.
Zudem scheint im Haushalt üblichen Gefrierbeutel oder die Frischhaltefolie ebenfalls diese Eigenschaften zu erfüllen: Im zimmerwarmen Zustand sind diese Folien, nicht zuletzt wohl auch aufgrund ihrer extrem geringen Dicken, elastisch. Zudem sind ihre thermisch bedingte Verflüssigung auch schon durch die für den Haushalt erhältlichen "Folienschweißgeräte" nachgewiesen. Allerdings schien es für uns nicht möglich, eine Rolle Frischhaltefolie, einen Gefrierbeutel oder einen Teil davon innerhalb des zu reparierenden Schlauches mit diesem zu verschmelzen, weshalb wir von diesen Folien wieder Abstand nahmen.

"Sonstige Massen":

Unter diese Kategorie fallen aus der engeren Auswahl "Dachdichtmassen" (z.B. Bitumen), Silicon (-dichtmasse), Acryl (-dichtmasse), Knetmasse, (Kerzen-) Wachs, etc.
Knetmasse ist, wenn man die entsprechende auswählt, wasserbeständig. Das Problem liegt jedoch in der Verarbeitung: Der Schlauch ist zu eng, um darin Knete sicher zum Absichten der öffnungen verarbeiten zu können, insbesondere, da zur Verarbeitung von Knetmasse eigentlich zwei "Hände", also Greifer oder Stäbe empfehlenswert sind, für die im Schlauch, nicht zuletzt auch wegen der bewusst eingebauten Verjüngung kein Platz ist. Somit schied die Knetmasse schon in der Planungsphase als geeignetes Material aus.
Silicon- bzw. Acryldichtmassen sind im ausgehärteten Zustand über Jahre wasserbeständig. Doch der Hacken steckt im Detail: Um diese Wasserbeständigkeit zu erreichen, müssen sie (zumindest nahezu) vollständig durchgehärtet sein. Nach einer Hautbildung, die etwa eine halbe Stunde nach Verarbeitung bzw. Auftragung eintritt, härtet Silicon oder Acryl etwa 1 - 2 mm pro Tag durch. Wenn wir von der Annahme ausgehen, dass an den öffnungen des Schlauches eine etwa 5 mm dicke Silicon- oder Acrylschicht aufgetragen werden würde (wobei diese 5 mm als realistischer Wert aus der praktischen Erfahrung bei der Anwendung von Silicon oder Acryl gewählt wurde), ergibt sich eine ausreichende Durchhärtung nach etwa drei Tagen. Während der Verarbeitung sind Acryl und Silicon sogar (bedingt) wasserlöslich, weshalb z.B. Fugen fast immer mit etwas Wasser (teilweise auch mit Spülmittelversatz) nach dem Auftragen von Silicon oder Acryl geglättet werden.
Somit sind Silicon- bzw. Acryldichtmassen für unsere Anwendung ungeeignet, da wir nur wenige Sekunden Zeit zum trocknen der Massen haben und nicht mehrere Tage, wie es nötig wäre.
Bleiben schließlich unter den eigentlichen elastischen Massen nur die speziellen Dachdichtmassen übrig. Hiervon gibt es im Baumarkt ein sehr großes Sortiment an solchen Dachdichtmassen auf den unterschiedlichsten chemischen Grundstoffen von unfassbar vielen Herstellern. Die meisten dieser Massen werden üblicherweise mit einem Spachtel aufgetragen. Diese Art der Verarbeitung ist aufgrund der stark beschränkten Platzverhältnisse im Schlauch nicht möglich, wie es schon bei der Knetmasse beschrieben wurde. Jedoch sind wir auf ein Produkt auf Bitumen-basis gestoßen, dass in einer üblichem 310 ml Kartusche, wie sie häufiger Weise für Silicon oder Acryl zum Einsatz kommt, angeboten wurde. Damit würde sich, so dachten wir, die Verarbeitung, d.h. das "Auftragen" an bzw. in die Schlauchöffnung leicht gestalten lassen, indem wir, wie auch vom Hersteller solcher Kartuschen vorgesehen, diese mit der beigefügten Düse in eine dafür vorgesehene Kartuschenpistole einspannen. Mit Hilfe eines langen, dünnen Rohres, welches wiederum an diese Kartuschendüse befestigt oder gepresst werden würde, könnten wir die Masse an die entsprechenden Stellen im Schlauch befördern.
Somit kauften wir für weitere, im folgenden Verlauf noch näher Erläuterte Versuche eine Kartusche sowie das benötigte Zubehör.
Kerzenwachs stellt zwar eigentlich keine elastische Masse dar, aber aus jahrelanger Schulerfahrung mit ebenso vielen Adventszeiten und den dazugehörigen massakrierten Adventskerzen und den durch mehrere Millimeter dickes Wachs konservierten Tischen wissen wir, dass Wachs bei bestimmter Temperatur gut formbar und zudem nach erstarren, also sofort nach Kontakt mit maximal zimmertemperiertem Wasser, wasserfest ist. Des weiteren besitzt es die Eigenschaft, schon bei relativ niedriger Temperatur (im Vergleich zu Heißkleber) flüssig zu werden, womit es sich, wie wir vermuteten, leicht durch ein heißes, langes und dünnes Rohr zur entsprechenden Stelle im Schlauch leiten ließe. Aufgrund der genannten Eigenschaften und dieser Perspektive der einfachen Verarbeitung entschieden wir uns, auch diese Methode weiter zu verfolgen.
Somit wollten wir schließlich insgesamt drei verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Verarbeitungsverfahren auf die Eignung zum Reparieren des Schlauches untersuchen, wobei im weiteren Verlauf der praktischen Untersuchungen noch ein weiters Material hinzukam.
Die ausführlichen Ergebnisse werden im Folgenden hier vorgestellt:

Versuche mit Heißkleber:

Wie bereits oben ausführlich beschrieben, ist Heißkleber ein thermoplastischer Kunststoff mit elastomeren Eigenschaften im erkalteten Zustand. Der Schmelzpunkt des Heißklebers beträgt laut Hersteller ca. 200 °C. Wir nahmen dies so zur Kennt nis, nicht jedoch ohne Sorge, dass diese hohe Temperatur den Schlauch (bei Kontakt) zerstören könnte und dass deren Erreichen zum einen wegen der benötigten Energie und zum anderen in Anbetracht der Konstruktion der "Heizung" problematisch sei.
Aus dieser Problematik der Beheizung zur Verflüssigung des Heißklebers entwickelten wir einige verschiedene Lösungsmöglichkeiten:

EKq:

Zuallerserst sei das Modell "Elektrische nur - Kopfbeheizung mit gequantelter Heißklerbenachführung" [kurz: "EKq"] vorgestellt: Die praktische Konstruktion des EKq ist relativ einfach, weshalb unser allererster hier beschriebener Versuch zur Reparatur des Schlauches mit einem EKq - Prototypen durchgeführt wurde. Dieser Prototyp bestand hauptsächlich aus einem ca. 50 cm langem Messingrohr mit 4 mm Außendurchmesser. Für die Anwendung am "echtem" Wettbewerbsschlauch hätte das Rohr selbstverständlich länger sein müssen, jedoch hatten wir ein so langen Rest eines solchen Rohres noch herumliegen.
Skizze:

In das Rohr (schwarz) ist ein Kabel eingezogen (rot), womit das Rohr im wesentlichen auch schon innen ausgefüllt ist. Zur einen Seite (in der Skizze links) ragt das Kabel (rot) etwa einen halben Meter hinaus, zur anderen Seite (in der Skizze rechts) sind innerhalb des Rohres an das Kabel zwei parallele Widerstände (ocker), je 39 Ohm 1/8 Watt angelötet, wobei sich die Lötstelle teilweise im Rohr befindet und gegen dieses mit Hilfe eines Stückes Schrumpfschlauch (nicht skizziert) elektrisch isoliert ist. Die anderen beiden Anschlüsse der parallel geschalteten Widerstände wurden verdrillt auf das Messingrohr aufgelötet (blau).
Der Anschluss an eine Spannungsquelle (in unserem Fall ein stabilisiertes, kurzschlussfestes Labornetzgerät mit getrennten Instumenten für Spannung und Stromstärke) an das Ende des Anschlusskabels (rot / grau) sowie erfolgte mit Hilfe einer Krokodilklemme direkt an das Ende des Messingrohrs (grün).
Das untenstehende Bild verdeutlicht das Gesamterscheinungsbild der EKq Anordnung. Allerdings ist dieses Foto gemacht worden, nachdem das EKq Vandalen zum Oper gefallen ist, die es in der Mitte verbogen haben. Ursprünglich war das Rohr gerade, denn nur so passt es in den zu reparierenden Schlauch.

Das linke und das untere Bild stellen nocheinmal die praktische Ausführung des Schmelzkopfes dar. In beiden Bildern ist zudem etwas Heißkleber um die Widerstände zu sehen.
Hierbei soll zudem verdeutlicht werden, was unter "gequantelter Heißklebernachführung" zu verstehen ist: Es muss jeweils stückenweise Heißkleber ("Heißkleberquant") auf die Widerstände aufgebracht (bzw. aufgeschmolzen) werden. Dies muss folglich geschehen, bevor das EKq in den Schlauch gesteckt wird.

Innerhalb des Schlauches ist kein zusätzlicher Heißkleber verfügbar. Dieser muss diskontinuierlich außerhalb des Schlauches angebracht werden, was sich in Anbetracht der relativ großen Löcher des Schlauches problematisch darstellt, doch dazu später mehr.
Für das EKq wählten wir eine Betriebsspannung von ca. 10 V. So folgt für die Leistung der Widerstände:


Nun ist ein aber ein einzelner der verwendeten Widerstände nur für eine maximale Leistung von 1/8 Watt ausgelegt. Es liegt also rechts stehende überlastung der Widerstände vor:
Diese überlastung, die ca. 20 mal so groß ist, wie die eigentlich zulässige Belastung der Widerstände wurde ganz bewusst so gewählt, denn Versuche mit den Widerständen (die im noch nicht im EKq verbauten Zustand über Krokodilklemmen und Kabel an ein Labornetzgerät angeschlossen wurden) ergaben, dass die Widerstände diese beachtliche überlastung ohne Funktionseinbußen überstehen können, wenn sie sich in direktem Kontakt zu Heißklebe befinden, der durch die extrem große Wärmeentwicklung der Widerstände natürlich schmilzt, was ja grade erwünscht ist. Eine geringere Belastung der Widerstände wäre sicherlich in Bezug auf deren Haltbarkeit langfristig sinnvoller, allerdings überstehen die Widerstände diese Belastung mit "Heißkleberkühlung" mindestens 10 Minuten, danach brachen wir den Haltbarkeitstest ab, da eine so lange "Lebensdauer" der Widerstände über die uns zur Verfügung stehende Operationszeit" beim praktischen Wettbewerb um ein vielfaches überdauert.
Problematisch wird allerdings diese überbelastung der Widerstände, wenn die "Kühlung" durch Heißkleber nicht mehr gewährleistet ist, beispielsweise, wenn der Heißkleber an der zu reparierenden Stelle im Schlauch angebracht wurde und somit die Widerstände nur der deutlich unzureichenden "Luftkühlung" ausgesetzt sind. Jenen Zustand können die Widerstände grade noch einige Sekunden verkraften, bis sie sich erst in der Mitte äußerlich verfärben, anfangen zu qualmen, ihre gesamte äußere Isolation wegschmilzt und später ihre Kohleschicht in Rotglut übergeht. Dabei ist erstaunlich, dass bis zum Sichbarwerden der in der Mitte des Widerstands befindlichen, rotglühenden Kohleschicht der elektrische Widerstandswert erstaunlich konstant bleibt, was für die Qualität der verwendeten Kohleschichtwiderstände zu sprechen scheint.

Das EKq in der Praxis:

Nach dem Zusammenbau des Modells "Elektrische nur - Kopfbeheizung mit gequantelter Heißklerbenachführung" mit dem oben beschriebenen Aufbau erfolgten die ersten Tests: Damit das EKq den Schlauch mit Heißkleber abdichten kann, musste zuvor jener Heißkleber auf den Kopf des EKq aufgeschmolzen werden, damit dieser nicht zuvor an der falschen Stelle im Schlauch durch berühren des Schlauches von innen mit dem EKq herunterfallen könnte. Daher legten wir einen "Heißkleberquant" auf die Wiederstände des fertig zusammengebauten EKq und schlossen es an ein Labornetzgerät an, wobei wir eine Spannung von ca. 10 V wählten, die wir vorher als ideale Betriebsspannung ermittelt hatten. Die Widerstände wurden warm, schnell dann auch heiß, der Heißkleber begann langsam zu schmelzen, der Schrumpfschlauch wurde etwas glänßender und legte sich noch enger als zuvor an die Drahtstücke und dann mussten wir erschreckender Weise feststellen, dass sogar etwas Lötzinn von den Lötstellen des EKq abtropfte. Wir wurden fast panisch, da ein schneller Blick auf die Verpackung des Lötzinns verriet, dass dieses bei 183 °C schmelzen würde und wir wussten, dass Heißkleber (laut Hersteller) erst bei ca. 200° C flüssig wird -eine Problematik, die uns zuvor nie in den Sinn kam. Wir befürchteten weiter, das EKq würde sich im Betrieb selbst zerstören und schneller seine eigenen Lötstellen die es zusammenhalten zum schmelzen Bringen als den Heißkleber.
Glücklicherweise war dem aber nicht so. Dem EKq schien dieserLötzinnverlust nichts anzuhaben, wohl dank unser guten Verarbeitung des EKq und dem nicht allzu geizigen Umgang mit Lötzinn beim Zusammenbau. Nach diesen ein oder zwei Tropfen löste sich dann nämlich auch kein weiterer Lötzinn mehr ab.

Mit diesem EKq - Prototypen gelang uns dann sogar im ersten Versuch die Reparatur eines Schlauchstückes von etwa 8mm Innendurchmesser und etwa 10 cm Länge. Allerdings war für diesen ersten Versuch nur ein relativ kleiner Schlitz von ca. 10 mm Länge und 4 mm Breite in den Schlauch gesägt worden. Dieser Schlitz war bewusst so klein gewählt worden, weil wir zunächst die Funktion des EKq und insbesondere eventuelle Schwierigkeiten beim übertragen des Heißklebers vom Heißkopf des EKq in den Schlitz testen wollten. Wie bereits gesagt, der Versuch gelang uns und binnen 53 Sekunden hatten wird den Schlitz lückenlos, wie ein nachfolgender Wasser-Durchlauftest zeigte, mit Heißkleber abgedichtet.

Allerdings folgte trotz dieses Erfolges aus diesem Versuch auch gleichzeitig die Einstellung weiterer Versuche mit dem EKq, denn wenn die Operationszeit für einen solch kleinen Schlitz schon ca. 53 Sekunden dauert, würden wir es nicht in der vorgegebenen Zeit schaffen, die beiden deutlich größeren Löcher im Schlauch zu flicken. Sicherlich hätte man mit viel Training die Operationszeit deutlich verkürzen können, allerdings schien uns , selbst wenn wir die Operationszeit halbieren könnten, die Gefahr von zeitraubenden "Komplikationen", wie etwa ein vorzeitiges Abtropfen des Heißklebers an der Flasche Stelle zu groß. In jedem Fall müssten wir ja durch die gequantelte Heißklebenachführung mehrmals den EKq während der Operation aus dem Schlauch zum Nachführen von Heißkleber entnehmen, was zuviel Zeit kostet.

Trotz der Einstellung weiterer Versuche und des ingesamt gesehenen Misserfolgs mit dem EKq gewannen wir jedoch einige wichtige Erfahrungen hinzu, die uns bei weiteren Versuchen mit Heißkleber sehr dienlich waren:

EGk:

Das Modell "Elektrische Ganzrohrbeheizung mit kontinuierlicher Heißklerbenachführung" [kurz: "EGk"] war das erste Modell zum Schmelzen von Heißkleber, welches in Gedanken entstand.
Die praktische Konstruktion des EGk ist etwas aufwändiger als die des EKq:
Skizze:

Das EGk besteht ebenfalls wie das EKq aus einem langen, dünnem Metallrohr (schwarz) dessen eines Ende etwas zu einer Düse gebogen ist (in der Skizze rechts). Um das Rohr ist wie bei einer Spule ein dicht nebeneinanderliegend ein dünner, isolierter Draht aufgewickelt, dessen eines Ende möglichst nah an der Düse an das Metallrohr angelötet ist (roter Punkt rechts in der Skizze). Das andere Ende dieses "Spulenkables" ist Frei und soll an eine Spannungsquelle (Kurzschlussfest!) angeschlossen werden. Damit auch ein Strom fließen kann, ist an das Endes des Rohres, an dem keine Düse ist, ein weiteres Kabel angelötet (grün) das ebenfalls zur Spannungsquelle führt.
Wird nun die Spannungsquelle eingeschaltet, fließt ein (Kurzschluss-)Strom durch das Rohr und die Kabel, wobei sich letztere dabei stark erwärmen würden, was erwünscht ist. Dabei muss eventuell der Strom begrenzt werden, damit die Isolation des Kabels nicht vollständig wegschmilzt. Nun können kontinuierlich kleine Stücken Heißkleber (blaue Kreise) am freien Ende des Rohres in dieses hineingedrückt werden, die dann durch die elektrische Beheizung des gesamten Rohres in diesem schmelzen (blau gesprenkelt) und schließlich vollkommen geschmolzen als flüssiger Heißkleber aus der Düse hinaus gedrückt werden.

Ein Prototyp für ein EGk wurde aber nie gebaut. Durch die Erfahrung, die wir durch das EKq gewonnen hatten, dass Lötzinn bei niedrigerer Temperatur als Heißkleber schmelzen kann, und durch die Konstruktion, dass das Lötzinn näher an der Heizung sein würde als der Heißkleber, weil dazwischen noch das Metallrohr sein würde, gaben wir nach den Versuchen mit dem EKq auch jeglichen Bau eines EGk-Prototypen auf, denn wir rechneten damit, dass sich schneller die Lötstellen selbst zerstören würden, bevor der Heißkleber durch das Metallrohr hindurch (und dem darin befindlichen Temperaturgradienten) verflüssigt werden könnte.

Zusätzlich wäre noch ein weiteres Problem entstanden, das letztlich auch zum scheitern eines dritten Modells geführt hatte:

EKk:

Das Modell "Elektrische nur - Kopfbeheizung mit kontinuierlicher Heißklerbenachführung" [kurz: "EKk"] stellt einen Kompromiss beider bisher vorgestellter Modelle dar. Wie bei beiden bisherigen Modellen, ist der auch beim EKk der Hauptbestandteil ein langes, dünnes Metallrohr. Ebenso erfolgt auch beim EKk die Beheizung zur Verflüssigung des Heißklebers elektrisch. Das Ekk besitzt, wie auch das hier zuerst vorgestellte Modell, das EKq, eine "nur - Kopfbeiheizung". Dagegen wird aber der Heißkleber wie beim Modell Egk kontinuerlich in form von festen kleinen Heißkleberstückchen durch das Rohr nachgeführt:
Skizze:

Das lange, dünne Metallrohr des EKk ist ebenfalls wieder schwarz skizziert. Um die (eventuell leicht verjüngte) öffnung des einen Rohrendes sind zwei Widerstände befestigt (ocker), die das dort durch das Rohr ankommende Heißklebergranulat (blaue Kreise) zum Schmelzen bringen sollen (blau gesprenkelt), ähnlich wie beim Modell EKq. Die Versorgung der Widerstände mit elektrischer Energie geschieht einerseits durch ein kurzes Kabelstück, das direkt neben der Düsenöffnung an das Rohr angelötet ist (hellgrün), sowie durch ein langes, außen am Rohr längs geführtes und Befestigtes Kabel (rot). Hinzu kommt noch ein weiteres Kabelstückchen am anderen (hier linkem) Ende des Rohres zur Spannungsquelle (grün).

Bei dem Versuch, handelsübliche Heißklebersticks mit 11 mm Durchmesser und 200 mm Länge in so kleine Stücke zu zeteilen, dass sie problemlos durch ein Rohr mit ca. 4 mm Innendurchmesser passen, mussten wir unser Scheitern erkennen: Mit Hilfe eines Messers oder einer Säge ließen sich, bis auf wenige Außnahmen die nur mit extrem viel Arbeitseinsatz hergestellt werden konnten, nicht so kleine Stücke herstellen. Bei dem Versuch, stattdessen den Heißkleber zu zerraspeln scheiterten wir weitestgehend ebenfalls, da sich in der Raspelspäne Klumpen bildeten. Doch spätestens, als wir jeweils auf beide Arten gewonnene Heißkleberstückchen in ein solchen Rohr drücken wollten, wurde unser diesbezügliches Scheitern auf ganzer Linie deutlich: Der Heißkleber verstopfte schon nach wenigen Stückchen das Rohr, sodass bald auch nicht mehr das Nachdrücken des Heißklebers in das Rohr mit Hilfe eines langen dünnen Metallstabes von etwa 4mm Durchmesser (etwa dem Innendurchmesser des Rohres) helfen konnte.
Somit scheiterte auch der Versuch vorab, mit Hilfe des EKk den Schlauch zu reparieren, weshalb wir auch vom EKk keinen Prototypen mehr gebaut haben. Im Nachhinein haben wir somit auch erkannt, dass dieses Problem der Produktion der festen kleinen Heißkleberstücken und deren verstopfen im Rohr vermutlich auch bei EGk zum scheitern geführt hätten, wenn nicht schon andere zusätzliche Probleme erkannt worden wären.

Somit entwickelten wir einen ganz neuen Ansatz zum Schmelzen des Heißklebers:

GGv:

Das Modell "Gasbetriebene Ganzrohrbeheizung mit vorabgefüllter Heißklerbenachführung" [kurz: "GGv"] war das letzte Modell zum Schmelzen von Heißkleber, welches in Gedanken entstand und hat relativ wenig gemeinsam mit allen drei bisherigen Modellen, sowohl in der Methode der Beheizung las auch in der Heißklebernachführung:
Das ganz neue Konzept sieht vor, dass zu einem (nahezu) beliebigen Zeitpunkt vor der Operation zu aller erst ein langes, dünnes Rohr (möglichst vollständig) mit Heißkleber unter Zuhilfenahme einer handelsüblichen Heißklebepistole zu füllen. Damit dieser nicht schon sofort nach Kontakt mit dem relativ kalten Rohr fest werden würde, wird zeitgleich das Rohr von außen zusätzlich mit Hilfe eines Gasbrenners oder eines Heißluftgebläses beheizt. Dazu sollte sich möglichst das Rohr in vertikaler Position befinden, damit der oben eingespritzte Heißkleber durch das ganze Rohr läuft.
Unmittelbar vor Antritt der Operation wird dann wieder das Rohr, diesmal in waagerechter Position beheizt, damit nahezu kein Heißkleber ungewollt ausläuft. Die geschieht so lange, bis überall im Rohr der Heißkleber flüssig ist und durch die Wärmekapazität des Rohres und das Heißklebers selbst dieser für die Zeit der Operation flüssig bleibt.
Während der Operation wird dann mit Hilfe einer langen, dünnen Metallstange, die genau in das Rohr passt, wie mit einem Kolben im Zylinder der Heißkleber aus dem Rohr an die zu reparierende Stelle im Schlauch gepresst.
Für den praktischen Versuch wählten wir zunächst einen Gasbrenner anstatt eines Heißluftgbläses aus, das er eine größere Leistung als jenes versprach.
Als wir dann jedoch die oben beschreibenden überlegungen bei dem Versuch, das Rohr mit Heißkleber zu füllen, mussten wir trotz des leistungsstarken Gasbrenners feststellen, dass sich das Rohr nur von oben gesehen wenige Zentimeter und nicht, wie erhofft, vollständig mit Heißkleber füllen ließ. Dies lag daran, dass Heißkleber grundsätzlich sehr zähflüssig ist und somit nur extrem langsam durch das Rohr fließt. Ein anschließenden Aufsägen des Rohrs ergab, dass der Heißkleber nur etwa 15 cm weit trotz großen Aufwands in das Rohr hineingebracht werden konnte.
Somit mussten wir auch diesen letzen Versuch mit Heißkleber den Schlauch zu reparieren als gescheitert ansehen. Abgesehen davon gab es du diesem Vorgehen beim GGv ohnehin Bedenken, für den Fall, dass man versehentlich mit dem heißen Metallrohr beim Operiren den Schlauch von innen berühren würde. In diesem Fall wäre nämlich mindestens durch die bedingte hohe Temperatur des Rohres eine große Kerbe, wenn nicht sogar ein weiteres Loch in den Schlauch geschmolzen worden, - aber soweit kam es ja nicht.
Insgesamt haben wir also erkannt, dass es nicht möglich ist, unter den vorgegebenen Bedingungen den Schlauch mit Hilfe von Heißkleber von innen zu reparieren, da sämtliche Modelle zum Schmelzen den Heißklebers scheiterten.

Versuche mit Wachs:

Wie bereits im vorherigen Teilen beschrieben, schien (Kerzen-)Wachs für unseren Reparaturzweck ein zunächst vielversprechender Werkstoff zu sein. Da wir mittlerweile aus den "nicht in allen Punkten erfolgreichen" Versuchen mit Heißkleber gelernt hatten, entschieden wir uns um möglichst wenig Material zu riskieren, einen Vorversuch durchzuführen, in wie weit flüssiges Kerzenwachs ein so großes Loch wie es sich im Schlauch befindet, abdichten kann.
Dazu präparierten wir ein kurzes Stückchen Schlauch mit einem entsprechend großem Loch. Dann nahmen wir eine kleine Adventskerze, die wir anzündeten und ließen Wachs auf die Ränder des Loches tropfen, in der Hoffnung, es würde schnell erkalten und somit das Loch erst jeweils ein Stücken und dann aber vollständig schließen. Doch das Kerzenwachs war viel zu dünnflüssig und tropfte stattdessen zu einem großen Teil in das Loch hinein und verstopfte somit den Schlauch zunehmend.
Somit haben wir auf einfache und materialsparende Weise gezeigt, dass es nicht möglich ist, mit flüssigem Kerzenwachs die Löcher im Schlauch zu reparieren. Also erwies sich Kerzenwachs als doch nicht so geeigneter Werkstoff zur Reparatur.

CCGGCCG:

Ein aktueller Trend der Materialwissenschaft ist es, mit Hilfe von Verbundwerkstoffen jeweils die positiv bewerteten Eigenschaften verschiedener Stoffe zu kombinieren und gleichzeitig aber negativ bewertete Stoffeigenschaften zu eliminieren.
Gleiches versuchten wir mit "CCGGCCG". Dabei stehen die beiden ersten beiden C's für die Initialen des Erfinders dieses Stoffes, GG steht für Gymnasium Grootmoor, die beiden C' in der Mitte stehen für "Carbonatic Composite" (was auf deutsch in etwa mit "kohlenstoffhaltigem Verbund[-werkstoff]" zu übersetzen ist) und das letzte G steht für Glue (was auf deutsch Kleber bedeutet). Dabei handelt es sich um den Versuch der Herstellung eines Verbundwerkstoffes aus Wachs und Heißkleber:
Der Versuch, diese Stoffe miteinander zu kombinieren (zu mischen), lag auf der Hand, da Heißkleber die für uns negative Eigenschaft hat, zu zähflüssig zu sein und Wachs die für uns negative Eigenschaft hat, wenn es geschmolzen ist, zu dünnflüssig zu sein. Somit erhofften wir und einen Werkstoff von idealer Viskosität im geschmolzenen Zustand, die sowohl das Durchleiten jenes geschmolzenen Werkstoffes durch ein dünnes Rohr als auch gute plastische Fertigkeiten zum abdichten des Loches ermöglichen sollte.
Wird sowohl Heißkleber als auch Wachs im etwa gleichen Verhältnis in ein hitzebeständiges Gefäß gegeben hatten, erwärmten wir dieses mit einem Gasbrenner um die beiden Stoffe mit Hilfe eines Rührstabes zu vermischen. Dabei mussten wir jedoch feststellen, das sich nicht einmal annähernd eine homogene Lösung bildete: Das Wachs begann viel früher zu schmelzen als der Heißkleber. Nachdem dann schließlich auch der Heißkleber geschmolzen war, rührten wir vergebens einige Zeit um. Dennoch wollten wir noch nicht ganz aufgeben und wollten das "Flüssigkeiten - Gemisch" von außen auf ein Stück mit einem Loch präpariertem Schlauch gießen, ähnlich, wie wir es schon beim Wachs versucht hatten. Dabei passierte folgendes: Das dünnflüssigere Wachs schwamm oben und erreichte das Loch zuerst, wobei es sich wieder wie oben beschrieben verhielt und den Schlauch nur verstopfte, anstatt ihn abzudichten. Danach zog sich der Heißkleber an langen Fäden auf das von innen schon verstopfte Loch und schien dieses abzudichten. Da aber auch etwas Wachs an den Rand des Loches gekommen war, konnte der Heißkleber insgesamt nicht haften und fiel sofort runter, als wir nach Erkalten das Schlauchstück anhoben.
Somit scheiterten wir auch mit dem Werkstoff CCGGCCG. Anstatt, wie erhofft, einen Werkstoff mit den kombinierten positiven Eigenschaften zu erhalten, kombinierte CCGGCCG die schon in den vorherigen Teilen beschriebenen Nachteile der Einzelwerkstoffe, weswegen CCGGCCG für unsere Anwendung vollkommen nutzlos ist.

Bitumen:

Wie bereits im Anfangsteil beschrieben, machten wir die folgenden Experimente mit einer 310 ml - Kartusche "Bitumen - Dachdichtmasse" die in einem entsprechendem Kartuschengerät eingesetzt mit aufgeschraubter, zugehöriger Spritzdüse auf dem Bild auf der folgenden Seite zu sehen ist.
Anders, als alle bisherigen Stoffe, wird Bitumen nicht erwärmt, sondern ist gelartig in der Kartusche enthalten. Fest wird Bitumen nach einigen Stunden an der Luft, nachdem die enthaltenen Lösungsmittel, die es verflüssigen, ausgedünstet sind.

Unsere ersten Untersuchungen galten deshalb der Bestätigung oder des Widerlegens der Produktinformation des Herstellers, dass diese Bitumendichtmasse sofort nach dem Auftragen dichtend wirke und Wasserunlöslich sowie -beständig sei. Zur Vorbereitung öffneten wir die Kartuschenspitze mit einem Messer, schraubten die beigefügte Spritzdüse auf die Kartusche und setzten diese in das Kartuschengerät ein. Dann nahmen wir ein mit insgesamt drei Löchern präpariertes Stück Schlauch und gaben von außen auf die Löcher jeweils "eine gute Portion" Bitumen. Das Resultat zeigt das folgende Bild:

Ein sofortiger Durchlauftest mit Wasser bestätigte zu unserer Freude die Behauptung des Herstellers in Bezug auf die sofortige Wasserbeständigkeit. Ohnehin viel uns bei der Verarbeitung von Bitumen auf, das es nach unserem Ermessen eine sehr gute Viskosität für unsere Anwendung hatte.
Ermutigt von diesem Erfolg, versuchten wir nun zunächst, ein sehr kurzes Stückchen Schlauch direkt mit Spritzdüse der Kartusche und dem Kartuschengerät von innen zu reparieren. Das Ergebnis sieht wie folgt aus:

Auch dieses Stückchen Schlauch wurde durch Bitumen erfolgreich abgedichtet.
Nun wollten wir versuchen, einen Schlauch der im praktischen Wettbewerb vorgegebenen Länge mit Hilfe von Bitumen von innen zu reparieren: Dazu bedienten wir uns der schon im Anfangsteil beschriebenen Konstruktion: Die Spritzdüse der Kartusche wurde von Hand dauerhaft in ein langes, dünnen Rohr gepresst, dessen andere öffnung sich an der zu reparierenden Stelle im Schlauch befand. Wir hofften nun, wenn wir das Kartuschengerät betätigen würden, so würde das Bitumen aus der Kartusche, durch die Düse und durch das Lange dünne Roher zum Loch im Schlauch gelangen. Also betätigten wir das Kartuschengerät, bei den ersten beiden malen Betätigen war alles gewöhnlich, danach wurde das Betätigen des Kartuschengerätes jedoch immer schwieriger, was zu erwarten gewesen war, da dann das Bitumen durch das ganze Rohr gedrückt werden müsste. Nach ein paar weiteren Betätigungen, die mittlerweile eine durch eine Person kaum noch aufzubringende Kraft erforderten, knackte es plötzlich in der Kartusche. Wir entspannten daraufhin sofort das Kartuschengerät und entnahmen vorsichtig die Kartusche. Dabei stellten wir fest, dass der Kolben in der Bitumen - Kartusche sich durch die enorm große Kraft gedreht hatte, womit die Kartusche nicht mehr zu gebrauchen war. Aber nicht nur die Kartusche, sondern auch das Kartuschengerät erlitt einen Totalschaden: Abgesehen davon, das durch den defekten Kolben der Kartusche auch an dieser Stelle Bitumen austrat und das Kartuschengerät verklebte, hatte sich durch diese Drehung des Kartuschenkolbens die "Pressplatte", des Kartuschengerätes, die normalerweise den Kartuschenkolben bewegt, verbogen (schräg gestellt). Die Beschädigungen des Kartuschengerätes sind auf dem folgenden Bild bei genauer Betrachtung zu erkennen:

Somit schied schließlich auch der letzte der letzte der von uns ausgewählten Werkstoffe als geeignetes Mittel zur Reparatur des Schlauches aus.

Da wir aber dennoch die Versuchsmaterialien aufbewahrten, auch wenn sie für uns unbrauchbar geworden sind, machten wir nach dem vollständigen Verfestigung einer der ersten Bitumen - Abdichtungen (von außen) eine interessante Beobachtung: Es hatte sich mitten in der Bitumen - Abdichtung ein relativ großes Loch gebildet:

Dieses Loch entstand vermutlich durch eine falsche Position des Schlauches beim Aushärten des Bitumens.

Tabellarischer Werkstoffvergleich:

Es seien nun noch einmal zum Vergleich die verschiedenen, näher untersuchten Werkstoffe und ihre Eigenschaften tabellarisch gezeigt:

Fazit:

Wie oben zu lesen war, scheiterten trotz einiger Teilerfolge insgesamt alle Versuche, mit einer abdichtenden Masse den Schlauch zu reparieren. Dennoch sind diese Untersuchungen als Erfolg für uns zu werten: Abgesehen davon, dass wir vorher erkannt haben, welche Methoden für den praktischen Wettbewerb ungeeignet sind, lernten wir eine Menge über die verschiedenen Werkstoffe, deren Eigenschaft und Verarbeitung. Somit wissen wir dann, wie wir das nächste mal unseren Gartenschlauch (von außen!) reparieren können... :-)
(Von den untersuchten Stoffen würde sich Heißkleber am besten eignen, allerdings würde hochwertiges, wasserfestes Klebeband diesen Zweck besser erfüllen können!)