CZ299322B6

CZ299322B6 - Vrstvený materiál, zpusob jeho výroby a jeho použití

Info

Publication number: CZ299322B6
Application number: CZ0031899A
Authority: CZ
Inventors: Öttinger@Oswin; Mechen@Silvia; Römmler@Mike
Original assignee: Sgl Carbon Aktiengesellschaft
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2008-06-18
Also published as: DE59909140D1; EP0934820B1; CA2261102A1; CA2261102C; EP0934820A2; DE19804283A1; EP0934820A3; DE19804283B4; US6258457B1; CZ31899A3; PL331195A1; PL194137B1; JP4395546B2; JPH11286070A

Abstract

Vrstvený materiál s velkou pevností v tlaku a žáruvzdorností a malou permeabilitou vzhledem k tekutinám sestává z navzájem strídave a rovnobežne umístených vrstev grafitových fólií a kovových fólií, pricemž grafitové fólie jsou spojeny s kovovými fóliemi. Podle vynálezu každá z obou vrstev ohranicujících shora a zdola vrstvený materiál (1, 2, 3) sestává z kovové fólie (6, 6´, 9, 9"", 11, 11´), pricemž tyto kovové fólie (6, 6´, 9, 9"", 11, 11´) ohranicující shora a zdola vrstvený materiál (1, 2,3) jsou na svých vnejších plošných stranách zcelapokryty plynotesnou fólií (7, 7´, 10, 10´, 13, 13´) z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespon 150 .degree.C a jsou s touto fólií spojeny svarováním bez pomoci lepidla. Zpusob spocívá v tom, že plynotesné fólie (7, 7´, 10, 10´, 13, 13´) z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespon 150 .degree.C se termicky svarí s kovovými fóliemi (6, 6´, 9, 9"", 11, 11´), pricemž behem svarovacího procesu mají kovové fólie a polymerová fólie teplotu, která leží v oblastitavení polymerové fólie, nebo kovové fólie mají teplotu, která leží v horním rozsahu oblasti tavení, a polymerové fólie mají teplotu, která leží pod tímto rozsahem. Vrstvený materiál se používá jako materiál pro výrobu tesnení.

Description

Vrstvený materiál s velkou pevností v tlaku a žáruvzdorností a malou permeabilitou vzhledem k tekutinám sestává z navzájem střídavě a rovnoběžně umístěných vrstev grafitových fólií a kovových fólií, přičemž grafitové fólie jsou spojeny s kovovými fóliemi. Podle vynálezu každá z obou vrstev ohraničujících shora a zdola vrstvený materiál (1,2, 3) sestává z kovové fólie (6, 6', 9, 9, 11, 11'), přičemž tyto kovové fólie (6,6', 9, 9, 11, 11') ohraničující shora a zdola vrstvený materiál (1,2, 3) jsou na svých vnějších plošných ' stranách zcela pokryty plynotěsnou fólií (7, 7', 10, 10', 13,

13') z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C a jsou s touto fólií spojeny svařováním bez pomoci lepidla. Způsob spočívá v tom, že plynotěsné fólie (7, T, 10,10', 13,13') z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C se termicky svaří s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9'’, 11, 11'), přičemž během svařovacího procesu mají kovové fólie a polymerová fólie teplotu, která leží v oblasti tavení polymerové fólie, nebo kovové fólie mají teplotu, která leží v horním rozsahu oblasti tavení, a polymerové fólie mají teplotu, která leží pod tímto rozsahem. Vrstvený materiál se používá jako materiál pro výrobu těsnění.

O

Z 299322 B6

Vrstvený materiál, způsob jeho výroby a jeho použití

Oblast techniky

Vynález se týká vrstveného materiálu s vysokou pevností v tlaku, dobrou odolností proti žáru a malou permeabilitou vzhledem k fluidům, který sestává z navzájem střídavě a rovnoběžně umístěných vrstev grafitových fólií a kovových fólií, a ve kterém jsou spojeny grafitové fólie s kovovými fóliemi, způsobu jeho výroby a jeho použití.

Dosavadní stav techniky

Vrstvené materiály tohoto typu se používají zejména v těsnicí technice a pro těsnicí obklady.

V evropské přihlášce vynálezu EP 0 640 782 je popsán těsnicí materiál pro výfukové potrubí, který sestává z grafitové vrstvy o tloušťce mezi 0,8 a 2 mm, oboustranně pokryté ocelovými deskami s tloušťkou mezi 0,15 a 3 mm. Grafitová vrstva je optimálně ztužena pomocí alespoň jednoho plechu s hroty. Tato grafitová vrstva je vytvořena tak, že každý z těchto plechů s hroty je uložen mezi dvěma grafitovými fóliemi.

V patentovém spise US 5 128 209 je popsán těsnicí materiál, který sestává z vrstev z fluorpolymeru, grafitových fólií a kovových fólií, přičemž vrstvy jsou navzájem slepeny lepidlem. Vrstvy z fluorpolymeru sestávají z porézního a tím pro fluidum průchozího materiálu. Propůjčují komponentám spojovacího materiálu sestávajícího z grafitových fólií a fluorpolymerových fólií vysokou pevnost, houževnatost, pevnost v tlaku a lepší manipulovatelnost. Nevýhodami těchto těsnících materiálů jsou jednorázová průchodnost fólií z fluorpolymeru pro fluidum a existence lepidel jako spojovacího prostředku mezi vrstvami. Fólie z fluorpolymeru prakticky nepřispívají k těsnosti celého systému, což negativně působí zvláště u těsnění pro vysoké a vyšší požadavky těsnosti. Lepidla jsou zvláště u těsnění, zatížených vysokými tlaky nebo napětími, úzká místa, protože po nich mohou vrstvy materiálu klouzat, což nakonec vede k funkční nespolehlivosti těsnění, nebo, a to zvláště za spolupůsobení vyšších teplot, se mohou ve vrstvě lepidla tvořit jemné trhliny, které ovlivňují těsnicí účinky.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit materiál pro použití pro účely těsnění, který má zlepšenou těsnost a zlepšenou pevnost v tlaku při dlouhodobé tepelné odolnosti při teplotě alespoň 150 °C.

Úkol se vyřeší vrstveným materiálem podle předvýznaku patentového nároku 1, který je charakterizován tím, že každá zobou vrstev ohraničujících shora a zdola vrstvený materiál sestává z kovové fólie a že tyto kovové fólie ohraničující zdola a shora vrstvený materiál jsou na svých vnějších plošných stranách zcela pokryty plynotěsnou fólií z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C a s touto fólií jsou bez pomoci lepidla svařeny.

Závislé patentové nároky uvádějí provedení a výhodné varianty vynálezu.

Působení vrstveného materiálu jako těsnicího materiálu je následující:

Grafitová fólie, případně grafitová fólie, která má/které mají výbornou odolnost vzhledem k vysokým teplotám, dávají vrstvenému materiálu velkou kompresibilitu, dobrou schopnost odpružení a mimořádně nízké tečení za tlaku. Rovněž teplotně odolné kovové fólie ze tlaku nekloužou a propůjčují vrstvenému materiálu velkou pevnost v tlaku. Tvoří impermeabilní barieru pro fluidum. Ale nemohou se těsně přizpůsobit nerovnostem ploch, na něž přiléhají, jako jsou příruby,

- 1 CZ 299322 B6 pomocí kterých se má přenášet tlak potřebný k docílení těsnicího účinku na vrstvený materiál nebo na z něho vyrobené těsnění. Tyto funkce přebírají fólie z polymeru, z vnějšku ohraničující vrstvený materiál. Z důvodu své dobré schopnosti deformace za tlaku se dobře přizpůsobí nerovnostem a poškození na těchto plochách a zajišťují velmi dobré těsnění. Když se použijí v dosta5 tečné malé tloušťce, nepadá do úvahy jejich pro těsnění nepříznivý sklon k tečení a malá schopnost odpružení, poněvadž tím vyvolané negativní efekty se kompenzují jinými komponentami vrstveného materiálu, zejména grafitovou částí.

Přednostní jsou však spojení jak mezi grafitovými fóliemi a kovovými fóliemi, tak i mezi kovoio vými fóliemi a polymerovými fóliemi zcela bez lepidla.

Pod pojmem grafitové fólie se ve smyslu tohoto vynálezu rozumí grafitové fólie, jakož také grafitové lamináty, které se získají známým způsobem stlačením nebo kalandrováním expandovaného, tak zvaného červového grafitu. Expandovaný grafit se vyrobí rozložením grafitových solí jako grafitového hydrosíranu při vysokých teplotách. Výroba červového grafitu se může provést například podle US 091 083.

Grafitové fólie použité pro výrobu vrstvených materiálů podle vynálezu a nacházející se v těchto vrstvených materiálech mohou mít hustotu v rozsahu 0,1 až 1,8 g/cm³. Mají přednostně obsah uhlíku v oblasti 90 až 99,5 % hmotn. Jejich tloušťka leží v rozmezí 0,1 až 4 mm.

Přednostní provedení vrstveného materiálu spočívá z uprostřed umístěné grafitové fólie, která je na svých obou plošných stranách spojena s kovovou fólií, přičemž oba vnější povrchy kovové fólie jsou pokryty a spojeny s polymerovou fólií.

Další přednostní varianta vrstveného materiálu spočívá z kovové fólie umístěné uprostřed vrstveného materiálu, která je na svých obou plošných stranách spojena s grafitovou fólií. Druhé vně vyčnívající volné plošné strany grafitových fólií jsou připojeny ke kovové fólii a druhé vnější volné plošné strany kovových fólií jsou spojeny s polymerovou fólií.

Z kovových fólií nacházejících se uvnitř vrstveného materiálu, které nejsou spojeny s polymerovými fóliemi může být jedna nebo více než jedna vytvořena jako plech s hroty, přičemž hroty mohou být vytvořeny jen na jedné nebo po obou stranách plechu s hroty.

Spojení kovových fólií s polymerovými fóliemi se může provést všemi známými postupy. Přednostní je však spojení bez použití lepidel. Nejlépe se osvědčilo u polymerových fólií, přicházejících do úvahy u tohoto vynálezu, spojení kovových fólií s polymerovými fóliemi termickým svařováním, které je dokonce úspěšně použitelné pro fólie z polytetrafluorethylenu. Toto svařování se výhodně provádí za doplňkového použití tlaku, přičemž se může použít jak zápustkových lisů, tak i válcových lisů. Při vytváření svarů je výhodné, když kovové fólie a polymerové fólie mají teplotu, která leží v oblasti tavení polymerových fólií.

V mnoha případech je výhodné, když kovové fólie mají teplotu, která leží nad teplotou tavení polymerových fólií a polymerové fólie mají teplotu, která leží pod touto teplotou.

Spojení povrchu grafitových fólií s povrchem kovových fólií se může provést lepidly nebo zatlačením povrchů plechů s hroty, působících jako kotvy, do grafitových fólií bez použití lepidel. Lepidla však mají vpředu popsané nevýhody a plechy s hroty se přednostně používají jen ve středu vrstveného materiálu. Přednostní postupy spojení povrchů grafitových fólií s povrchy kovo50 vých fólií pracují bez lepidla. Podle jednoho postupu se obě fólie plochami, kterými se mají spojit, uvedou do kontaktu a za použití tlaku a teplot v rozsahu 150 až 300 °C se slisují. Při menších rozměrech ploch to lze provést v zápustkových lisech, při větších pásech se používají ohřívané dvoupásové lisy nebo válcovací stolice. Když se má vyrobit mimořádně pevné spojení kovových fólií s grafitovými fóliemi, použije se jako druhý přednostní postup způsob podle

- 2 CZ 299322 Β6

EP Ο 616 884 Bl, při němž se plochy v co nejtenčí vrstvě pokryjí substancí působící jako dělicí prostředek a působením tlaku a teploty se vytvoří spojení.

Kovové fólie vrstveného materiálu mohou sestávat z každého kovu vyrobitelného ve formě fólie a použitelné pro těsnicí účely. Přednostně se však používají kovové fólie z hliníku, z hliníkových slitin, mědi, měděných slitin a z korozivzdomých kovů nebo korozivzdomých kovových slitin, jako například fólie z ušlechtilé oceli. Kovové fólie mají přednostně tloušťku v oblasti 0,005 až 1 mm. Ve zvláštních případech může tloušťka také ležet mimo tuto oblast.

Polymerové fólie ohraničující na obou plošných stranách vrstvený materiál musí mít dlouhodobou teplotní odolnost alespoň 150 °C, přednostně musí mít dlouhodobou teplotní odolnost alespoň 200 °C a zvláště přednostně musí mít dlouhodobou teplotní odolnost alespoň 250 °C. Dlouhodobá teplotní odolnost ve smyslu tohoto vynálezu znamená, že se při uvedené teplotě netaví nebo znatelně nerozpadá. Jako součást vrstveného materiálu jsou vhodné všechny fólie, které mají tyto znaky. Přednostně však fólie sestávají z materiálu ze skupiny polyaryletheretherketon, polyaryletherketon, simík polyfenylenu, polyarylsulfon, polyethersulfon, polyimid, polyamidimid a fluor obsahující polymery. Zvláště přednostní jsou fluor obsahující polymery ze skupiny polytetrafluorethylen, polytrifluorchlorethylen, tetrafluorethylen-hexafluorpropylenový kopolymer, kopolymery tetrafluorethylenu s perfluoralkylvinyletherem, kopolymery ethylenu a tetrafluorethylenu, polyvinylidenfluorid, přičemž tyto fólie jsou opět přednostně takové, které sestávají z perfluorovaných organických polymerů. Polymerová fólie obsažené ve vrstveném materiálu mají tloušťku v rozsahu 0,005 až 1,0, přičemž přednostní jsou tloušťky v rozsahu 0,03 až 0,2 mm.

Vrstvené materiály podle vynálezu se mohou používat jako těsnicí kryty nebo jako obložení. Převážně však slouží jako materiály pro výrobu těsnění, zejména plošných těsnění.

Přehled obrázků na výkresech

V následujícím je vynález dále blíže objasněn na příkladech provedení pomocí schématických vyobrazení na obrázcích 1 až 4.

Na výkresech znázorňuje:

na obr. 1,2 a 3 řezy různými typy vrstveného materiálu podle vynálezu, na obr. 4 řez vrstveným materiálem nenárokovaným přihláškou vynálezu a na obr. 5 závislost poklesu měrného tlaku u těsnění podle vynálezu a podle srovnávacího příkladu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje vrstvený materiál 1, který sestává z jádra 5 z grafitového laminátu. Obě plošné strany tohoto jádra 5 jsou bez pojivá spojeny s kovovými fóliemi 6, 6' z mědi, jejichž vně vyčnívající plošné strany jsou zcela pokryty a bez pojivá spojeny s polymerovými fóliemi 7, 7' z polyetherketonu.

Obr. 2 znázorňuje druhý vrstvený materiál 2, který sestává celkem ze čtyř vrstev grafitových fólií 8, 8', 8, 8', které jsou spojeny na svých rovných plochách bez použití lepidla s kovovými fóliemi 9, 9', 9, 9', 9 z hliníku. Spojení kovových fólií 9, 9', 9, 9', 9 z hliníku s grafitovými fóliemi 8, 8', 8, 8', byla provedena způsobem podle EP 0 616 884 Bl. Vně vyčnívající

CZ 299322 Β6 plošné strany obou vně ležících kovových fólií 9, 9 z hliníku jsou bez lepidla spojena s dalšími polymerovými fóliemi 10, JO' z kopolymerů tetrafluorethylenu s perfluorpropylenem.

Obr. 3 ukazuje třetí vrstvený materiál 3, který má uvnitř plech 12, nesoucí na obou stranách hroty 14, J4' z ušlechtilé oceli, který na svých obou plošných stranách zabírá svými hroty 14,14' v grafitové fólii 8, 8'. Obě plošné strany grafitových fólií 8, 8', nespojené s plechem 12, jsou spojeny bez použití lepidla s kovovou fólií 11, 11' z ušlechtilé oceli a vnější plošné stěny těchto obou kovových fólií 11, J_T z ušlechtilé oceli jsou spojeny s jinou polymerovou fólií 13, 13.' zpolytetrafluorethylenu. Spojení mezi jinými polymerovými fóliemi 13, 13' z polytetrafluorethylenu a kovovými fóliemi 11, 11' z ušlechtilé oceli byla provedena svařováním párových fólií při teplotě 380 °C pod tlakem na zdvojeném pásovém lisu.

Na obr. 4 je znázorněn čtvrtý vrstvený materiál 4, který má podstatně nižší pevnost v tlaku než vrstvený materiál 1, 2 a 3, příkladně znázorněný na obr. 1, 2 a 3. Ve své konstrukci odpovídá tento čtvrtý vrstvený materiál 4 třetímu vrstvenému materiálu 3 z obr. 3 s tím rozdílem, že v něm chybí mezi jinými polymerovými fóliemi 13, 13' a grafitovými fóliemi 8, 8' kovová fólie 11, 11' z ušlechtilé oceli. Jak je ukázáno dále, má tento čtvrtý vrstvený materiál 4 podstatně menší pevnost v tlaku než vrstvené materiály 1, 2 a 3 podle vynálezu.

Příklady provedení

Příklad 1

Výroba třetího vrstveného materiálu s konstrukcí podle obr. 3

K výrobě jádra třetího vrstveného materiálu byly dva pásy grafitových fólií, tlusté 1,05 mm s hustotou 0,9 g/cm³ navzájem válcovány s plechy z ušlechtilé oceli s oboustranně umístěnými hroty, materiál č. 1.4401, který měl šířku plechu 0,1 mm, podle obecně známého postupu na válcovací stolici, mezi jejímiž dvěma válci byla nastavena šířka mezery 1,9 mm, takže vzniká těleso z grafitových fólií vyztužené plechem, které má na obou stranách grafitové fólie s hustotou 1,0 g/cm³. Nezávisle na popsaném spojení plechu s dvěma grafitovými fóliemi byla fólie z ušlechtilé oceli o tloušťce 50 pm, materiál č. 1.4401, s drsností povrchu R_z 10 pm spojena bez lepidla s rovněž 50 pm tlustou polymerovou fólií z polytetrafluorethylenu (TFM 1700, výrobce firma Dyneon, Burgkirchen, Německo). Spojení bylo provedeno v ohřívaném lise s etážemi lisu s velkou rovnoběžností, které měly chromovaný leštěný povrch a které byly pokryty oddělovacím prostředkem. Obě etáže lisu měly teplotu 370 °C. Kovová fólie pokrytá polymerovou fólií byla vložena do lisu a lisována 5 min při lisovacím tlaku 2 MPa. Po vyjmutí spojení kovová fólie/polymerová fólie z lisu a po ochlazení tohoto spojení na teplotu okolí byl volný povrch kovu spojení kovová fólie/polymerová fólie s tělesem z grafitové fólie vyztužená plechem s hroty opatřen tenkou vrstvou ze směsi siloxanové emulze a mastného alkoholu podle EP 0 616 884 Bl. Po sušení směsi emulze - mastný alkohol byl k výrobě vrstveného vytvořen stoh s následující konstrukcí vrstev: 1. spojená deska z polymerové fólie a kovové fólie, 2. těleso z grafitové fólie vyztužené plechem z hroty, 3. spojená deska z polymerové fólie a kovové fólie. Ve stohu směřují polymerové fólie ze spojeného tělesa polymerová fólie-kovová fólie neustále ven a kovové povrchy pokryté směsí z siloxanové emulze a mastného alkoholu směřují neustále ke grafitové stěně tělesa z grafitové fólie, vyztuženého plechem s hroty. Stoh byl potom převeden do ohřátého zápustkového lisu 1 hodinu lisován při teplotě 200 °C tlakem 7 MPa. S výřezy z tohoto vrstveného materiálu byla provedena měření, jejichž výsledky jsou uvedeny dále.

-4CZ 299322 B6

Příklad 2

V tomto příkladě je popsána výroba vrstveného materiálu, který svojí konstrukcí odpovídá druhému vrstvenému materiálu 2 na obr. 2. Nejprve se, jak to již bylo popsáno v příkladu 1, vyrobí dvě spojená tělesa, která sestávají z polymerové fólie a kovové fólie. Potom byly tři kovové fólie (tloušťka 50 pm, materiál č. 1.4401), které mají být oboustranně spojeny s grafitovými fóliemi, opatřeny podle způsobu v příkladu 1 na obou plošných stranách povlakem ze směsi siloxan, mastný alkohol. Potom byl vytvořen stoh s následujícím pořadím vrstev: 1. spojená deska z polymerové fólie a kovové fólie, 2. grafitová fólie (tloušťka 0,51 mm, hustota 1,0 g/cm³), 3. kovová fólie, 4. grafitová fólie jako pod bodem 2., 5. kovová fólie, 6. grafitová fólie jako pod bodem 2.,

7. kovová fólie, 8. grafitová fólie jako pod bodem 2., 9. spojená deska z polymerové fólie a kovové fólie. Tento stoh byl, jak je popsáno v příkladu 1, převeden do ohřátého zápustkového lisu a zde slisován do vrstveného materiálu.

Příklad 3

Pro účely srovnání byl vyroben čtvrtý vrstvený materiál 4 podle obr. 4, který sestává z jádra ze dvou grafitových fólií, vyztuženého plechem s hroty a po obou stranách vrstvy z polymerové fólie. K tomu bylo nejprve vyrobeno způsobem popsaným v příkladě 1 jádro sestávající ze dvou grafitových fólií a plechu s hroty. Takto získané těleso bylo potom sušeno v konvekční peci při 105 °C. Těleso z grafitových fólií bylo potom založeno do fólie z polytetrafluorethylenu, jaká byla rovněž použita v předchozích příkladech a stoh sestávající z polymerové fólie a tělesa jádra, vyztuženého plechem s hroty, byl převeden do ohřáté zápustky lisu za tepla a zde téměř 5 minut lisován při lisovacím tlaku 2 MPa. Za těchto podmínek se grafitové fólie svařily s polymerovými fóliemi.

Se zkušebními tělesy z vrstvených materiálů, které byly vyrobeny podle příkladů 1, 2 a 3, byla provedena následující měření:

- zjištění pevnosti v tlaku v závislosti na teplotě podle DfN 28090-1,

- zjištění stlačitelnosti a zpětného odpružení při teplotě okolí, při teplotě 150 °C a při teplotě 300 °C podle DIN 28090-2.

Kromě toho bylo zjišťováno specifické prosakování v závislosti na měrném tlaku na plošném těsnění vyrobeném z vrstveného materiálu podle příkladu 1 s vnitřní obrubou z ušlechtilé oceli (materiál č. 1.4571) ve srovnání s odpovídajícím plošným těsněním, které bylo vyrobeno z vrstveného materiálu, který sestával pouze ze dvou grafitových fólií, mezi nimiž byl umístěn plech s hroty. Oproti vrstvenému materiálu chyběl u vrstveného materiálu použitého ke srovnání oboustranný podklad z kovové fólie spojené s polymerovou fólií.

V tabulce 1 jsou uvedeny změřené hodnoty ze zkoušek pevnosti v tlaku.

-5 CZ 299322 B6

Tabulka 1

Kritický plošný tlak (MPa) v okamžiku selhání vrstveného materiálu

	teplota
Vrstvený materiál podle	20 ®C	150 OC	300 °C
příkladu 1	148	130	1 18
příkladu 2	138	120	1 12
příkladu 3, srovnání	119	88	71

Je patrné, že vrstvené materiály podle vynálezu mají při všech teplotách značně vyšší pevnost v tlaku než srovnávací vrstvený materiál, přičemž vrstvené materiály podle vynálezu se při io přechodu na vyšší teplotu chovají relativně lépe.

Tabulka 2 uvádí změřené hodnoty charakterizující kompresní poměry a zpětné odpružení při teplotě okolí a teplotě 150 °C.

Tabulka 2

Hodnota KSW odolnosti proti pěchování a hodnota KRW zpětného odpružení při 20 °C a hodnotu WSW odolnosti proti pěchování a hodnota WRW zpětného odpružení při 150 °C, měření pod20 le DIN 28090-2

	20 °C	150 °C
vrstvený materiál podle	KSW (X)	KRW (X)	WSW (X)	WRW (X)
příkladu 1	18,8	4,5	1,5	4, 1
příkladu 2	20, 1	4,7	0,8	4,4
příkladu 2, srovnání	34,5	3,9	1,3	3,6

KSW a WSW byly měřeny při plošném tlaku 20 MPa podle DIN 29091-3.

Z tabulky 3 jsou patrné změřené hodnoty pro kompresní poměry a poměry zpětného odpružení při teplotě okolí a při teplotě 300 °C:

-6CZ 299322 B6

Tabulka 3

Hodnota KSW odolnosti proti pěchování a hodnota KRW zpětného odpružení při 20 °C a hodnota WSW odolnosti proti pěchování a hodnota WRW zpětného odpružení při 300 °C, měření podle DIN 28090-2

	20 OC	300 OC
vrstvený materiál podle	KSW (X)	KRW (X)	WSW (X)	WRW (X)
příkladu 1	26, 1	4,0	2,8	4,2
příkladu 2	23,8	4,3	3,7	4,5
příkladu 2, srovnání	39, 1	3,5	2,2	3,8

KSW bylo změřeno při plošném tlaku 35 MPa podle DIN 28091 -4

WSW bylo změřeno při plošném tlaku 50 MPa podle DIN 28091^4

Objasnění k tabulkám 2 a 3:

Hodnota KSW odolnosti proti pěchování za studená a hodnota WSW odolnosti za tepla jsou hodnoty, které charakterizují kompresibilitu při teplotě okolí a při zvýšené teplotě.

Hodnota KRW zpětného pružení za studená a hodnota WRW zpětného pružení za tepla jsou veličiny, které charakterizují schopnost zpětného odpružení vrstvených materiálů po předchozí kompresi a při zvýšené teplotě.

Z tabulek 2 a 3 vyplývá, že vrstvené materiály podle vynálezu nelze tak silně stlačit jako vrstvený materiál, který nemá horní krycí vrstvu z kovových fólií. Naproti tomu je schopnost zpětného odpružení vrstvených materiálů podle vynálezu minimálně stejně dobrá jako u srovnávacího vrstveného materiálu. Pro použití vrstvených materiálů v těsněních to znamená, že se při napnutí přírub musí urazit menší dráha, než je tomu u těsnění podle stavu techniky, přičemž ale pro větší schopnost zpětného odpružení je těsnicí účinek těsnění podle vynálezu lepší. Toto platí pro oblast od nej nižších teplot až k 300 °C.

Na obr. 5 je těsnicí účinek, charakterizovaný jeho měrným poklesem, 2 mm tlustého těsnění 15 s vnitřním lemem z plechu z ušlechtilé oceli, materiál č. 1.4571, tloušťka 0,15 mm, který byl vyroben z vrstveného materiálu i podle příkladu 1, ve srovnání s odpovídajícím těsněním 16 (vnitřní lem z 0,15 mm tlustého plechu z ušlechtilé oceli, materiál č. 1.4571, celková tloušťka 2 mm), které bylo vyrobeno z vrstveného materiálu, který sestával ze dvou grafitových fólií, mezi t kterými byl umístěn plech s hroty. Oproti vrstvenému materiálu podle vynálezu chyběla u vrstveného materiálu použitého ke srovnání po obou stranách vložka z kovové fólie, spojená s polymerovou fólií. Zkouška byla provedena vnitřním tlakem 40 bar plynného dusíku podle DIN 280901. Z obr. 5 je bez dalšího vysvětlování jasně patrná velká převaha vrstveného materiálu jako těsnicího materiálu. Již při poměrně malých plošných tlacích tím jsou dosahovány malé průsaky, které se srovnatelnými vrstvenými látkami nikdy nemohou docílit. Pomocí vrstvených materiálů podle vynálezu se mohou připravit těsnění, které o mnoho předčí požadavky technických návodů na těsnost vzduchu 0,01 mg/(s m). Tak se například mohou docílit hodnoty průsaků jen 0,001 mg/(s m).

- 7 CZ 299322 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Vrstvený materiál s vysokou pevností v tlaku, s dobrou žáruvzdorností a s malou permeabilitou vzhledem k tekutinám, který sestává z navzájem střídavě a rovnoběžně umístěných vrstev grafitových fólií a kovových fólií, a ve kterém jsou spojeny grafitové fólie s kovovými fóliemi, vyznačující se tím, že každá z obou vrstev ohraničujících shora a zdola vrstvený materiál (1,2, 3) sestává z kovové fólie (6, 6', 9, 9””, 11, 11'), přičemž tyto kovové fólie (6, 6', 9, 9'', 11, 1 Γ), ohraničující shora a zdola vrstvený materiál (1, 2, 3), jsou na svých vnějších plošných stranách zcela pokryty plynotěsnou fólií (7, 7', 10, 10', 13, 13') z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C ajsou s touto fólií spojeny svařováním bez pomoci lepidla.

2. Vrstvený materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojení grafitových fólií (8, 8', 8, 8) s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9', 9”, 9', 9'', 11, 11') a spojení kovových fólií (6, 6', 9, 9, 11, 11') s polymerovými fóliemi (7, 7', 10, 10', 13, 13') jsou bez lepidla.

3. Vrstvený materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že alespoň jedna z kovových fólií (9', 9”, 9') umístěných uvnitř vrstveného materiálu (1, 2, 3), které jsou na svých obou plošných stranách spojeny s grafitovou fólií (8, 8', 8'', 8'), je tvořena plechem (12) s hroty (14, 14').

4. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že sestává zve středu umístěné kovové fólie (6, 9, 11, 12), ze dvou s plošnými stranami této kovové fólie (6, 9, 11, 12) spojených vrstev grafitové fólie (8, 8') a dvou s vně vyčnívajícími plošnými stranami obou grafitových fólií (8, 8') spojených kovových fólií (6, 6', 9, 9, 11, 11'), které jsou na svých vně vyčnívajících plošných stranách zcela spojeny s polymerovými fóliemi (7, 7', 10, 10', 13, 13').

5. Vrstvený materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sestává z uprostřed umístěné grafitové fólie (5), která je na svých obou plošných stranách spojena s kovovou fólií (6, 6', 9, 9'', 11,11'), jejichž vně vyčnívající povrchy jsou zcela zakryty polymerovou fólií (7, 7', 10, 10', 13, 13').

6. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že kovové fólie (6, 6', 9, 9', 9, 9', 9, 11, 11', 12) sestávají z korozivzdomého kovu, korozivzdomé kovové slitiny, z hliníku nebo z hliníkové slitiny nebo z mědi nebo ze slitiny mědi.

7. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že kovové fólie (6, 6', 9, 9', 9, 9', 9, 11, 11', 12) mají tloušťku v rozsahu 0,005 mm až 1 mm.

8. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že grafitové fólie (5, 8, 8', 8, 8”') mají hustotu v rozsahu 0,1 g/cm³ až 1,8 g/cm³ a obsah uhlíku 90 až 99,95 % hmotn.

9. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků laž 8, vyznačující se tím, že grafitové fólie (5, 8, 8', 8, 8') mají tloušťku 0,1 mm až 4,0 mm.

10. Vrstvený materiál podle alespoň jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že polymerová fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') sestává z materiálu ze skupiny polyaryletheretherketon, polyaryletherketon, polyfenylensulfid, polyarylsulfon, polyethersulfon, polyimid, polyamidimid, polymery obsahující fluor.

-8CZ 299322 B6

11. Vrstvený materiál podle nároku 10, vyznačující se tím, že polymerová fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') sestává z materiálu ze skupiny polytetrafluorethylen, polytrifluorchlorethylen, kopolymer tetrafluorethylenu s hexafluorpropylenem, kopolymery tetrafluorethylenu s perfluoralkylvinyletherem, kopolymery ethylenu a tetrafluorethylenu, polyvinylidenfluorid.

12. Vrstvený materiál podle nároku 11, vyznačující se tím, že polymerová fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') sestává z perfluorovaného organického polymeru.

13. Vrstvený materiál podle alespoň jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že polymerová fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') má tloušťku v rozsahu 0,005 mm až 1,0 mm.

14. Způsob výroby vrstveného materiálu podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že plynotěsné fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C se termicky svaří s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9'', 11, 11'), přičemž během svařovacího procesu mají kovové fólie a polymerová fólie teplotu, která leží v oblasti tavení polymerové fólie, nebo kovové fólie mají teplotu, která leží v horním rozsahu oblasti tavení, a polymerové fólie mají teplotu, která leží pod tímto rozsahem.

15. Způsob výroby vrstveného materiálu podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že plynotěsné fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') z organického polymeru s dlouhodobou tepelnou odolností alespoň 150 °C se termicky a za působení tlaku svaří s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9'', 11, 11'), přičemž během svařovacího procesu mají kovové fólie a polymerová fólie teplotu, která leží v oblasti tavení polymerové fólie, nebo kovové fólie mají teplotu, která leží v horním rozsahu oblasti tavení, a polymerové fólie mají teplotu, která leží pod tímto rozsahem.

16. Způsob výroby vrstveného materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že plynotěsné fólie (7, 7', 10, 10', 13, 13') z perfluorovaného organického polymeru se svaří s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9, 11, 11') při teplotě v rozsahu 370 až 380 °C a pod tlakem maximálně 2 MPa.

17. Vrstvený materiál podle alespoň jednoho z nároků lažl3, vyznačující se tím, že grafitové fólie (8, 8', 8'', 8') jsou slisovány s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9', 9, 9', 9'', 11, 1 T) za použití tlaku a zvýšené teploty.

18. Vrstvený materiál podle jednoho z nároků lažl 3, vyznačující se tím, že grafitové fólie (8, 8', 8, 8') jsou slisovány s kovovými fóliemi (6, 6', 9, 9', 9, 9', 9, 11, 1 Γ) s tenkou vrstvou ze směsi ze siloxanové emulze a mastného alkoholu mezi spojovanými povrchy za použití tlaku a zvýšené teploty.

19. Použití vrstveného materiálu podle alespoň jednoho z nároků 1 až 13 jako materiálu pro výrobu těsnění.

3 výkresy

-9CZ 299322 B6

OBR. 1

OBR. 2 —⁹

- ioCZ 299322 B6

OBR. 3