CH699926B1 - Corrosion resistant lining laminate. - Google Patents
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Abstract
Ein Auskleidungslaminat für korrosive Medien, insbesondere für Flusssäure, umfasst eine Abdichtungsschicht (2) aus einem Fluorpolymer sowie eine auf einer Seite der Abdichtungsschicht aufgebrachte Kaschierung (4), Letztere bestehend aus einem in die Abdichtungsschicht teilweise eingebetteten und teilweise vorstehenden Gestrick. Das Gestrick ist aus einem vollfluorierten Polymer, insbesondere aus PTFE, gebildet.A lining laminate for corrosive media, in particular for hydrofluoric acid, comprises a sealing layer (2) of a fluoropolymer and a lamination (4) applied on one side of the sealing layer, the latter consisting of a fabric which is partially embedded in the sealing layer and partially protruding. The knitted fabric is formed from a fully fluorinated polymer, in particular from PTFE.
Description
Technisches GebietTechnical area
[0001] Die Erfindung betrifft ein korrosionsbeständiges Auskleidungslaminat gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention relates to a corrosion-resistant lining laminate according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
Stand der TechnikState of the art
[0002] Für die Aufbewahrung und den Transport korrosiver bzw. aggressiver Medien ist es bekannt, Behälter und Rohre mit einer Innenschicht aus einem chemikalienbeständigen Kunststoff, insbesondere aus einem Fluorkunststoff, auszukleiden. Beispielsweise ist in der DE-OS 1 936 118 ein solcher Behälter beschrieben, der durch einen mechanisch oder chemisch aufgerauten Fluorkunststoff-Körper mit einem darum herum angeordneten Mantel aus glasfaserverstärktem Epoxid- oder Polyesterharz gebildet ist. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Verbundfestigkeit derartiger Anordnungen mit aufgerauter Oberfläche teilweise ungenügend ist. For the storage and transport of corrosive or aggressive media, it is known to line containers and pipes with an inner layer of a chemical-resistant plastic, in particular of a fluoroplastic. For example, in DE-OS 1 936 118 such a container is described, which is formed by a mechanically or chemically roughened fluoroplastic body with a shell arranged around it made of glass fiber reinforced epoxy or polyester resin. However, it has been found that the bond strength of such roughened surface arrangements is partially inadequate.
[0003] Des Weiteren sind für die Anwendung in korrosiven Umgebungen chemikalienbeständige Auskleidungslaminate bekannt, die eine Schicht aus einem Fluorkunststoff mit einem einseitig eingebetteten Haftvermittler in Form eines Gestricks oder Gewebes umfassen. Der Haftvermittler ist dazu vorgesehen, um das Laminat mit Hilfe eines Klebersystems an eine auszukleidende Struktur wie beispielsweise einen Stahlbehälter oder einen anderen Anlageteil anzubringen. Beispielsweise sind im Handel bahnförmige Auskleidungslaminate aus Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (auch als «Perfluoralkoxy» oder PFA bezeichnet) bekannt, die standardmässig mit einer Kaschierung in Form eines Glasfaser-Gestricks ausgerüstet sind (z.B. das Produkt «Symalit<®> PFA» von Quadrant EPP AG in Lenzburg, Schweiz). Aber auch andere Auskleidungslaminate wie z.B. Symalit<®> FEP und Symalit<®>MFA mit Glasfaser-Gestrick-Kaschierung sowie Symalit<®>ECTFE und Symalit<®> PVDF mit Synthetik-Gestrick-Kaschierung sind im Handel erhältlich. Furthermore, chemical-resistant lining laminates are known for use in corrosive environments, comprising a layer of a fluoroplastic with a one-sided embedded adhesion promoter in the form of a knitted fabric or fabric. The adhesion promoter is intended to attach the laminate with the aid of an adhesive system to a structure to be lined, such as a steel container or another part of the plant. For example, commercial web-shaped lining laminates of tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (also referred to as "perfluoroalkoxy" or PFA) are known, which are equipped with a lamination in the form of a glass fiber knitted fabric by default (eg the product "Symalit <®> PFA" from Quadrant EPP AG in Lenzburg, Switzerland). But other lining laminates such as e.g. Symalit® FEP and Symalit® MFA with fiberglass knitted lamination and Symalit <®> ECTFE and Symalit® PVDF with synthetic knit lamination are commercially available.
[0004] Zu den Einsatzgebieten solcher Auskleidungslaminate gehören unter anderem die Chlorelektrolyse und die Natriumchloratproduktion, aber auch andere Anwendungen, bei denen ein schwerer Korrosionsschutz notwendig ist. The fields of application of such lining laminates include chlorine electrolysis and sodium chlorate production, but also other applications in which severe corrosion protection is necessary.
[0005] Allerdings hat sich herausgestellt, dass die oben erwähnten Auskleidungen insbesondere bei Anwesenheit von Flusssäure im Prozess unter gewissen Bedingungen (je nach Konzentration, Temperatur, Druck) nur eine beschränkte Lebensdauer haben, d.h. nach einer gewissen Standzeit von beispielsweise 2 bis 3 Jahren kann sich die Auskleidung von der Behälterwand partiell ablösen, da die Glas-Gestrick-Kaschierung durch die permeierende Flusssäure ihre Eigenfestigkeit verliert. However, it has been found that the above-mentioned linings, especially in the presence of hydrofluoric acid in the process under certain conditions (depending on the concentration, temperature, pressure) have only a limited life, i. E. After a certain life of, for example, 2 to 3 years, the lining can partially detach from the container wall, since the glass-knitted lamination loses its inherent strength by the permeable hydrofluoric acid.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Auskleidungslaminat bereitzustellen, das insbesondere auch im Kontakt mit Flusssäure verwendbar ist und bei sachgemässer Verarbeitung eine längere Standzeit gewährt. Weitere Aufgaben, der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Auskleidungslaminats anzugeben. The object of the invention is to provide an improved lining laminate, which is particularly useful in contact with hydrofluoric acid and granted a longer service life with proper processing. Further objects of the invention is to specify a method for producing the lining laminate according to the invention.
[0007] Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und durch das Herstellungsverfahren gemäss Anspruch 4. These objects are achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1 and by the manufacturing method according to claim 4.
[0008] Das erfindungsgemässe Auskleidungslaminat umfasst eine Abdichtungsschicht aus einem Fluorpolymer sowie eine auf einer Seite der Abdichtungsschicht aufgebrachte Kaschierung, wobei die Kaschierung ein in die Abdichtungsschicht teilweise eingebettetes und teilweise vorstehendes Gestrick aus einem vollfluorierten Polymer ist. The lining laminate according to the invention comprises a sealing layer of a fluoropolymer and a lamination applied on one side of the sealing layer, wherein the lamination is a partially embedded and partially protruding knitted fabric made of a fully fluorinated polymer in the sealing layer.
[0009] Dabei haben die erfindungsgemässen Massnahmen zunächst einmal zur Folge, dass die Kaschierung gegen aggressive Medien und insbesondere Flusssäure beständig ist und demnach die Auskleidungslaminate mit weit verbesserter Standzeit für Flusssäure eingesetzt werden können. Während andere Fasern, welche gegen Flusssäure chemisch beständig wären (z.B. Kohlefasern oder ECR-Glasfasern) nicht strickbar und somit nur als flächige, nicht drapierbare Gewebe erhältlich sind, zeichnet sich die erfindungsgemäss vorgesehene Kaschierung durch eine dreidimensionale Verformbarkeit bzw. Verstreckbarkeit aus. Somit kann das erfindungsgemässe Auskleidungslaminat auch für Tiefziehteile verwendet werden. Es versteht sich, dass die Auskleidung je nach Konfiguration des auszukleidenden Behälters oder Anlageteils erforderlichenfalls aus mehreren Zuschnitten des Auskleidungslaminats hergestellt wird, die miteinander verschweisst werden. The measures according to the invention initially have the consequence that the lamination is resistant to aggressive media and in particular hydrofluoric acid and accordingly the lining laminates can be used with far improved service life for hydrofluoric acid. While other fibers which would be chemically resistant to hydrofluoric acid (e.g., carbon fibers or ECR glass fibers) are not knitable and thus obtainable only as sheetlike, non-drapable fabrics, the present invention provides lamination with three-dimensional formability or stretchability. Thus, the inventive liner laminate can also be used for deep-drawn parts. It will be appreciated that, depending on the configuration of the container or component to be lined, the lining is made, if necessary, from a plurality of blanks of the lining laminate, which are welded together.
[0010] Es ist bekannt, dass alle flüssigen und gasförmigen Medien in einer gewissen Menge in jeden Kunststoff eindiffundieren und mit der Zeit durch diesen hindurch permeieren. Die Zeit bis zur beginnenden Permeation sowie die Permeationsrate werden von vielen Faktoren beeinflusst. Die Wichtigsten sind: Medium (Molekülgrösse, Polarität, Konzentration), Temperaturgradient, Druckgradient, Dicke der Kunststoffschicht. Ebenfalls bekannt ist, dass Flusssäure nach Durchdringen der Fluorkunststoffschicht die üblicherweise verwendeten Kaschierungen aus Polyester- oder Glasfasergestrick chemisch angreift. Der damit einhergehende Zerfall der Kaschierung führt zu einem höchst unerwünschten Abfall der Verbundhaftung zwischen Auskleidungslaminat und Trägermaterial, was sich später in einer Ablösung der Auskleidung von der Behälterwand auswirken kann. Demgegenüber wird das aus einem vollfluorierten Polymer gebildete Gestrick nicht angegriffen, was zu einer vergleichsweise längeren Standzeit des Behälters führt. It is known that all liquid and gaseous media diffuse into any plastic in a certain amount and permeate through it over time. The time until incipient permeation and the permeation rate are influenced by many factors. The most important are: medium (molecular size, polarity, concentration), temperature gradient, pressure gradient, thickness of the plastic layer. It is also known that hydrofluoric acid, after penetrating the fluoroplastic layer, chemically attacks the usually used laminates made of polyester or glass fiber knit. The concomitant disintegration of the liner results in a highly undesirable decrease in composite adhesion between the liner laminate and backing material, which may later result in delamination of the liner from the vessel wall. In contrast, the knitted fabric formed from a fully fluorinated polymer is not attacked, resulting in a comparatively longer life of the container.
[0011] Das erfindungsgemässe Auskleidungslaminat kann sowohl als Innen-Liner bei einer Stahlauskleidung wie auch als Innenliner bei einer GFK-Dual-Laminat-Konstruktion eingesetzt werden. The inventive liner laminate can be used both as an inner liner in a steel lining as well as inner liner in a fiberglass dual-laminate construction.
[0012] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Auskleidungslaminats angegeben, wobei man entsprechende Bahnen des Fluorpolymers und des Gestricks bei Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereichs des Fluorpolymers kontinuierlich miteinander verpresst. According to a second aspect of the invention, there is provided a method of making a liner laminate by continuously compressing respective webs of the fluoropolymer and the fabric at temperatures above the softening range of the fluoropolymer.
[0013] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
[0014] Grundsätzlich kommen als Material für die Abdichtungsschicht verschiedene thermoplastische Fluorkunststoffe in Frage. Vorteilhafterweise ist der Fluorkunststoff ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (nachfolgend auch: PFA). Das für die Kaschierung verwendete Gestrick aus einem vollfluorierten Polymer ist vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (nachfolgend auch: PTFE), insbesondere aus einem PTFE-Garn, gebildet, da PTFE eine sehr gute chemische Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien, insbesondere auch gegenüber Flusssäure, aufweist. Basically come as a material for the sealing layer, various thermoplastic fluoroplastics in question. Advantageously, the fluoroplastic is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (hereinafter also: PFA). The knitted fabric used for the lamination of a fully fluorinated polymer is preferably made of polytetrafluoroethylene (hereinafter also: PTFE), in particular of a PTFE yarn, since PTFE has a very good chemical resistance to almost all chemicals, especially against hydrofluoric acid.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen: <tb>Fig. 1<sep>einen Abschnitt eines Auskleidungslaminats, in perspektivischer Darstellung; <tb>Fig. 2<sep>einen Ausschnitt des Auskleidungslaminats der Fig. 1, in vertikaler Schnittdarstellung; <tb>Fig. 3<sep>einen Ausschnitt eines mit dem Auskleidungslaminat der Fig. 1 ausgestatteten Behälters, in vertikaler Schnittdarstellung; und <tb>Fig. 4<sep>einen Ausschnitt einer Duallaminat-Konstruktion mit einem Auskleidungslaminat der Fig. 1und einer Stützstruktur aus glasfaserverstärktem Kunststoff, in vertikaler Schnittdarstellung.Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, in which: <Tb> FIG. 1 <sep> a section of a lining laminate, in perspective view; <Tb> FIG. 2 <sep> a section of the lining laminate of FIG. 1, in a vertical sectional view; <Tb> FIG. FIG. 3 shows a detail of a container equipped with the lining laminate of FIG. 1, in a vertical sectional view; FIG. and <Tb> FIG. FIG. 4 shows a section of a dual-laminate construction with a lining laminate of FIG. 1 and a support structure made of glass-fiber-reinforced plastic, in a vertical sectional view.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
[0016] Das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Auskleidungslaminat umfasst eine Abdichtungsschicht 2 aus einem Fluorpolymer sowie eine auf einer Seite hiervon aufgebrachte Kaschierung 4. Als Fluorpolymer für die Abdichtungsschicht wird insbesondere ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) verwendet. Die Kaschierung wird durch ein in die Abdichtungsschicht teilweise eingebettetes und teilweise vorstehendes Gestrick aus einem vollfluorierten Polymer wie PTFE gebildet. The lining laminate shown in Figs. 1 and 2 comprises a sealing layer 2 made of a fluoropolymer and a liner 4 applied on one side thereof. As the fluoropolymer for the sealing layer, in particular, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer (PFA) is used. The lamination is formed by a partially embedded in the sealing layer and partially protruding knit of a fully fluorinated polymer such as PTFE.
[0017] Die Kaschierung dient als Haftungsschicht, um das Auskleidungslaminat an einem Behälter zu befestigen oder mit einem faserverstärkten Vinylesterharz zu einer Duallaminat-Konstruktion zu verstärken. Dies ist in den Fig. 3und 4näher erläutert. The liner serves as an adhesion layer to attach the liner laminate to a container or to reinforce it with a fiber reinforced vinyl ester resin to a dual laminate construction. This is explained in more detail in FIGS. 3 and 4.
[0018] Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, wird zum Anbringen des Auskleidungslaminats an die Innenwandung Wi einer Behälterwand W zunächst die Kaschierung 4 mit einem geeigneten Kleber, beispielsweise mit einem Epoxykleber E, belegt. Dabei wird das Gestrick 4 mit dem Kleber E durchtränkt. Danach wird die Kaschierung 4 gegen die Innenwandung Wi angedrückt und so lange gehalten, bis der Kleber ausgehärtet ist. Es versteht sich, dass die Innenwandung entsprechend dem verwendeten Klebersystem vorbehandelt wird, also beispielsweise aufgeraut und entfettet wird. As can be seen from Fig. 3, for attaching the lining laminate to the inner wall Wi a container wall W, first the lamination 4 with a suitable adhesive, for example, with an epoxy adhesive E, occupied. In this case, the fabric 4 is impregnated with the adhesive E. Thereafter, the liner 4 is pressed against the inner wall Wi and held until the adhesive has cured. It is understood that the inner wall is pretreated according to the adhesive system used, so for example roughened and degreased.
[0019] Die Fig. 4 zeigt ein Duallaminat, bei dem die Kaschierung 4 des erfindungsgemässen Auskleidungslaminats mit einer Lage G eines glasfaserverstärkten Polyester- oder Vinylesterharzes verbunden ist. 4 shows a dual laminate in which the lining 4 of the lining laminate according to the invention is bonded to a layer G of a glass-fiber-reinforced polyester or vinyl ester resin.
[0020] Ein derart ausgestatteter Anlagenteil (Behälter, Rohrleitung, Reaktor, etc.) kann mit einem korrosiven Medium M wie beispielsweise Flusssäure befüllt werden. Selbst wenn im Verlauf der Zeit geringe Mengen an Flusssäure durch die Abdichtungsschicht 2 dringen, bleibt die Kaschierung 4 unbeschädigt und kann weiterhin als Haftungsschicht dienen, in welcher der Epoxykleber oder das Verstärkungsharz verankert ist. Such a plant part (container, pipe, reactor, etc.) can be filled with a corrosive medium M such as hydrofluoric acid. Even if small amounts of hydrofluoric acid penetrate through the sealing layer 2 over time, the lining 4 remains undamaged and can further serve as an adhesive layer in which the epoxy adhesive or reinforcing resin is anchored.
[0021] Die Herstellung des Auskleidungslaminats erfolgt vorzugsweise durch kontinuierliches Verpressen. Dabei werden eine Schmelzeschicht des als Abdichtungsschicht vorgesehenen Fluorpolymers und eine gleich breite Bahn des vollfluorierten Polymergestricks in einem Kalander zusammengeführt und zwischen den beheizten Kalanderwalzen zu einem Auskleidungslaminat gewalzt. The production of the lining laminate is preferably carried out by continuous pressing. In this process, a melt layer of the fluoropolymer provided as the sealing layer and an equally wide web of the fully fluorinated polymer knit are combined in a calender and rolled between the heated calender rolls to form a lining laminate.
BeispieleExamples
[0022] Die Auskleidungslaminate wurden in Bahnen von 10 m Länge und 1.25 m Breite mit einer Dicke von 1.5 bis 2.8 mm hergestellt. Als Kaschierung wurde ein Gestrick aus fibrilliertem PTFE-Garn mit einem Titer von 880 dtex verwendet. The lining laminates were produced in webs of 10 m length and 1.25 m width with a thickness of 1.5 to 2.8 mm. As a lamination, a knit fabric of fibrillated PTFE yarn having a denier of 880 dtex was used.
[0023] Bei der Herstellung des Auskleidungslaminates nach dem Extrusionsverfahren wurde die PFA-Kunststoffschmelze (Verarbeitungstemperatur bis 380 °C) des Auskleidungslaminates, die durch den Extruder bereitgestellt wird, über eine Breitschlitzdüse dem Walzenspalt eines Kalanders mit Walzentemperaturen von bis 280 °C zugeführt. Das Gestrick gelangte ab Rolle ebenfalls zum Walzenspalt und wurde in der Kunststoffschmelze eingebettet resp. verpresst (Spaltkräfte bis 2000 N/cm). In the production of the liner laminate by the extrusion process, the PFA plastic melt (processing temperature to 380 ° C) of the lining laminate, which is provided by the extruder, was fed via a slot die to the nip of a calender with roll temperatures of up to 280 ° C. The fabric also came from the roll to the nip and was embedded in the plastic melt resp. compressed (splitting forces up to 2000 N / cm).
[0024] Alternativ käme auch die Herstellung nach dem Pressverfahren in Betracht. Dabei wird eine bereits hergestellte Folie einseitig soweit aufgeheizt bis sie entweder auch zwischen Walzen oder auf einer Doppelbandpresse mit dem Kaschiergut verpresst werden kann. Alternatively, the preparation according to the pressing process would be considered. In this case, an already produced film is heated on one side until it can either be pressed between rolls or on a double belt press with the Kaschiergut.
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