CN1638958A - 用于防腐蚀性介质的高柔韧性层合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于针对腐蚀性介质进行防护的高柔韧性层合材料的制造方法,包含下面的步骤:将含有粘合剂的悬浮液涂敷到编织的玻璃织物的第一面;将悬浮液涂敷到玻璃织物上之后,干燥粘合剂;向第一个面上层叠至少一个未烧结的PTFE箔,包括此后将PTFE箔烧结到被悬浮液润湿过的编织的玻璃织物上;向编织的玻璃织物的第二面上施加一个合成橡胶或塑性材料层;随后固化该层合材料。悬浮液的涂敷量决定了结合强度,也就是有可能根据实际要求和需要获得PTFE膜和玻璃织物之间不同的结合强度。
Description
本发明涉及一种用于防腐蚀性流体的高柔韧性层合材料及其制造方法。
在腐蚀性介质如气体或液体流体的覆盖物的场合,例如在烟气装置等中的管结构中的连接接头,特别是伸缩接头,常常使用多个层作为内部衬里,以便产生和保证紧密的结合,使得能够将腐蚀性流体,例如热气体或湿气冷凝物,保留在管子结构里。
在某些情况下,这可能是不合适的,因为每个层各自是薄弱的并且不能承受张力、压力和振动,安装多层内衬结构是昂贵的,因为这些层必须组装成一个单元。
由US-A-5,296,287已知一种屏蔽层合材料,其中为了成为能够抵抗高热和高机械冲击的产品,将不同的氟塑料层层合在一起。
这样的已知屏蔽层合材料有一些缺点。这些层之一通常由被涂敷的、预先烧制的玻璃织物组成,这使得产品的制造非常昂贵。这些层合材料通过PFT或MFA膜结合在一起,这些膜是改性的PTFE(聚四氟乙烯)类型,在高温的极端环境中它们不再具有象PTFE材料一样的高抵抗力。
在WO01/19610中,描述了用于伸缩接头的单膜复合材料。该材料由在一面上用悬浮液进行表面涂敷的无纺垫和层合到该涂敷层上的氟聚合物薄膜构件组成。然而,该层合材料没有显著的机械强度,其主要与具有不同性质的其它层一起作为绝缘材料来使用。该无纺垫没有显著的负荷承受能力,并且通过一个粘合层得到的层合结构使得所得到的薄板相对不易弯曲和不柔韧。
而且,在环状构型中在多层组件中很不容易实现气密性密封,并且由于通过层合材料的重叠/交叉也很难避免漏气,并且这种操作常常需要非常大的劳动强度,因此是非常昂贵的操作,所以存在获得漏气组件的很大风险。
在这种背景下,本发明的目的就是提供一种高柔韧性的层合材料,该层合材料在耐热和耐机械冲击方面比迄今为止已知的其它材料更好,同时该层合材料容易生产、固定、装配,并且费用低。本发明的另一个目的是实现低成本制造这种层合材料的方法。
本发明涉及一种制造用于防腐蚀性流体的高柔韧性层合材料的方法,包含下面的步骤:将含有粘合剂的悬浮液涂敷到编织的玻璃织物的第一面;将悬浮液涂敷到玻璃织物上之后,干燥粘合剂;将至少一个未烧结的PTFE箔层合到该第一面上,包括此后将PTFE箔烧结到被悬浮液润湿过的编织玻璃织物上;将合成橡胶或塑性材料层施加到编织玻璃织物的第二面上;此后固化该层合材料。
本发明进一步涉及一种用于防腐蚀性流体的耐化学、耐热、高柔韧性层合材料,其通过进行以下方法获得:即所述材料包含第一外层、中间层和第二外层,该第一个外层是氟聚合物箔,中间层是被含有粘合剂的悬浮液润湿过的编织的玻璃织物,第二个外层是合成橡胶或塑性材料层。
因此,这里提供了一种层合材料,该层合材料由多层组成,这些层具有不同的材料性质、不同的物理和热操作特性、不同的可塑性和装配特性。通过根据本发明的组合,不同的材料被加工成一种层合材料,在材料性质方面,该层合材料能够弯曲,具有高的柔韧性;在其使用区域也具有高柔韧性。这种柔韧性是通过烧结PTFE膜到被悬浮液饱和的、能够承载负荷的编织织物上实现的。由于完全复合的编织织物,使得不存在中间粘合层使层合材料硬化,根据本发明的层合材料在PTFE膜被烧结之后保持了高度的柔韧性。而且,通过控制悬浮液的量,可以调节结合力的强弱,这是层合材料所要求和期望的,因此PTFE膜用这种方式层合到玻璃织物上,使得它以后是可剥离的。这使得组装根据本发明的层合材料变得简单,例如将其作为烟囱的内部衬里或类似其它的情况。
根据本发明,使用一种改性的PTFE悬浮液来喷涂编织玻璃织物的一面,PTFE悬浮液通过改性而具有一定流动性,使得PTFE物质能够保留在玻璃织物的第一面。由于改性的PTFE具有高粘度,其能够以非常薄的层被喷涂到织物上。使用改性的PTFE悬浮液作为粘合剂,可以将一个或多个不同或相同厚度的PTFE膜烧结到玻璃织物上。悬浮液的涂敷量对于结合强度是决定性的,也就是PTFE层和玻璃织物层之间根据要求和需要能够达到不同的结合强度。层合材料能被安装在补偿器(一种伸缩接头)上,其中层合材料的各端一定要被组装。通常来讲,为了装配接头,一般包括沉重的非柔性层合材料的直接焊接或者层合材料层困难的拆卸。然而,用本发明的层合材料,非常容易制造这样的组件,因为可以减小例如段部区域的结合力,从而更容易将PTFE层从织物上剥离下来并制造所述组件。
在此后过程中,一层或多层硅树脂或其它类型的合成橡胶或热塑性材料。其它的合成橡胶可以是氟化橡胶、EPDM、腈、氯丁橡胶、hypalone、丁基合成橡胶或聚氨酯。热塑性塑料例如可以是PVC、尼龙、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其改性的类型。
用于在悬浮液中涂敷PTFE的已知技术通常包括滴注或用刮刀刮平。根据本发明,通过喷涂来涂敷PTFE悬浮液,由于PTFE材料能够以非常薄的层来涂敷,这会节约很大一笔费用。根据本发明的方法,通过决定有多少层悬浮液将被喷涂到织物上,能够更容易控制结合作用。由于根据悬浮液的精确涂敷量能够精确控制结合作用,因此也能产生经济优势。
由于材料以层合材料形式结合成为一个组件,而不是在装配过程中集合多个层,使得后续的装配操作变得更容易。由于只实施一个切割层合材料尺寸的操作,而不是实施两个或多个操作,从而还将节省很多费用。
由于层合材料中的各层可以分离,连接过程变得简单,也就是PTFE面和玻璃织物能够分开,各个层然后可以连接而不需要在连接时固定其它层。
下面参考附图更详细地描述本发明,其中:
图1是本发明层合材料的横截面示意图,
图2是结合力与PTFE悬浮液涂敷量的关系图。
参照图1,层1是厚度为0.05mm至0.2mm的PTFE膜,其位于一个厚度介于0.1mm至1.5mm之间的层上。
层2是一个通过喷涂涂敷到编织织物3上的PTFE悬浮液层。该悬浮液是干重为约为60%的标准PTFE悬浮液的混合物,其中加入一定量水合硫酸钙-CaSO42H2O作为稳定剂。该PTFE悬浮液通常是在水性流体中分散的主成分特氟纶即PTFE,将该PTFE悬浮液改性,使其具有有限的流动能力,使得PTFE物质不会由于涂敷而穿透玻璃织物3中。
层3是一种编织玻璃织物,其重量为300-5000g/m2,优选200-500g/m2。编织玻璃织物构成层合材料中的承载层。由于它的编织结构,织物表现出好的柔韧性和拉伸强度。
层4是一种合成橡胶或者一种柔软、柔韧的热塑性材料,优选硅树脂,涂敷量为50g/m2-1000g/m2,优选200-500g/m2,取决于层合材料所使用的领域。
优选以下面的方式进行层合材料的生产过程:将PTFE悬浮液喷涂到编织玻璃织物上,在烘箱中或者类似的加热设备中干燥PTFE悬浮液。通过在327℃-425℃下,在层合过程或者滚动过程中,将未烧结的生PTFE膜烧结到织物上,将该薄膜施加到上述半成品织物上。。然后将在其第一个面上烧结了PTFE的新半成品织物通过刮平作用或挤出法在第二个面上涂敷合成橡胶或热塑性材料的弹性涂层,然后在一定温度下在烘箱中进行固化,固化温度根据热特性和最终涂层的要求进行选择。成品层合材料的使用热范围取决于弹性层4的热稳定性。典型地,例如,硅树脂涂层的使用温度最高为240℃,最高使用温度为270℃,但是为了利用编织玻璃织物的绝缘效果,使得PTFE表面安全,应该将温度设置得低一些,例如250℃。
在图2中,所示图表示结合强度与改性PTFE悬浮液的涂敷量之间的关系。两条曲线分别表明编织玻璃织物和PTFE箔片之间的最大和最小结合力与改性PTFE悬浮液涂敷量的关系。干燥后,根据表面固定的剩余量计算重量。
如图所示,可以根据PTFE悬浮液的涂敷量来决定结合强度。发现最小的结合强度基本线性正比于所涂敷的量。PTFE悬浮液从涂敷了悬浮液的第一面吸附到织物中,并且PTFE悬浮液从第一面渗透进织物。因此,织物的第二面没有被悬浮液润湿,这意味着弹性层可以被涂敷到织物的第二面上并与其牢固结合。
Claims (24)
1.一种制备用于防腐蚀性流体的高柔韧性层合材料的方法,包括下列步骤:将含有粘合剂的悬浮液涂敷到编织的玻璃织物的第一面上;
在将悬浮液涂敷到玻璃织物上之后干燥粘合剂;
将至少一个未烧结的PTFE箔层合到第一面上,包括此后将PTFE箔烧结到被悬浮液润湿的编织玻璃织物上;
将合成橡胶或塑性材料层应用到编织玻璃织物的第二面上;
随后固化该层合材料。
2.如权利要求1所述的方法,其中粘合剂是一种改性的PTFE悬浮液,该悬浮液用一个或多个喷头喷涂到玻璃织物上。
3.如权利要求2所述的方法,其中PTFE悬浮液的干燥在100℃-200℃进行。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的方法,其中层合方法包括将所述箔烧结到所述织物上,其中引导这些层在预定的压力和温度条件下通过加热元件。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的方法,其中层合方法包括将所述箔滚压到织物上,其中引导这些层在预定的压力和温度条件下通过滚筒。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的方法,其中PTFE箔可以是未烧结的展开的PTFE箔(ePTFE箔)或者是一层或多层的未烧结的标准箔。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的方法,其中塑性材料层由硅树脂层组成,该层通过将硅树脂化合物刮平在编织玻璃织物的第二面上得到。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的方法, 其中层合材料的固化在125℃-200℃进行。
9.根据权利要求1至6的任一项所述的方法,其中塑性材料层由聚氨酯(PUR)层构成。
10.根据权利要求1至6的任一项所述的方法,其中塑性材料层由合成橡胶层构成。
11.根据权利要求1至6的任一项所述的方法,其中塑性材料层由热塑性材料组成。
12.一种制备用于防腐蚀性流体的高柔韧性层合材料的方法,包括下列步骤:
将含有粘合剂的悬浮液涂敷到编织的玻璃织物的第一面上;
将悬浮液涂敷到玻璃织物上之后,干燥粘合剂;
将至少一个未烧结的PTFE箔层合到第一面上,包括此后将PTFE箔烧结到被悬浮液润湿的编织玻璃织物上;
将合成橡胶或塑性材料层施加到编织的玻璃织物的第二面上;和
随后固化该层合物。
13.如权利要求12所述的方法,其中层合方法包括将箔滚压到织物上,其中引导这些层在预定的压力和温度条件下通过滚筒。
14.如权利要求12所述的方法,其中层合方法包括将箔压到织物上,其中引导这些层是在预定的压力和温度条件下通过加压元件。
15.根据权利要求12至14的任一项所述的方法,其中塑性材料层由硅树脂层制成,该层通过将硅树脂化合物刮平到编织玻璃织物的第二层上得到。
16.根据权利要求12至15的任一项所述的方法,其中层合材料的固化在125℃-200℃进行。
17.根据权利要求12至14的任一项所述的方法,其中塑性材料层由聚氨酯(PUR)层制成。
18.根据权利要求12至14的任一项所述的方法,其中塑性材料层由合成橡胶层组成。
19.一种用于防腐蚀性流体的耐化学、耐热、高柔韧性层合材料,其通过权利要求1至18的任一项所述的方法获得,该层合材料包括:
含氟聚合物箔的第一外层;
由分散了粘合剂的编织玻璃织物组成的中间层;
合成橡胶或塑性材料层的第二外层。
20.如权利要求19所述的层合材料,其中第一个外层含有一个或多个厚度为0.05mm~0.2mm的箔,该第一个外层优选为层合材料的内层。
21.如权利要求19或20所述的层合材料,其中中间层是材料重量为100g/m2~5000g/m2的编织玻璃织物,加上吸附在编织的玻璃织物上的粘合剂,优选约640g/m2。
22.如权利要求19至20所述的层合材料,其中第二个外层优选为层合材料的外层,其基本为均匀硅树脂层,材料重量为50~1000g/m2,优选约300~500g/m2。
23.如权利要求1至18的任一项所述方法中所使用的、用来生产权利要求19至22中任一项中所述的层合材料的PTFE悬浮液,该悬浮液特征在于:通过增稠剂,如水合硫酸钙进行改进。
24.如权利要求23所述的PTFE悬浮液,其中根据PTFE层与其中吸附悬浮液的编织玻璃织物之间的预期结合力选择增稠剂的量。
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