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Verfahren zum haftfesten Verbinden von metallischen oder nichtmetallischen
Unterlagen mit einem elastischen Film Zur Verarbeitung, Lagerung und zum Versand
korrodierend wirkender Chemikalien werden mit natürlichem und synthetischem Kautschuk
ausgekleidete Metalltanks, -gefäße und -rohrleitungen verwendet. Zur Auskleidung
solcher Behälter wird das elastomere Material normalerweise in unvulkanisiertem
Zustand in Form von Tafeln hergestellt. Die Innenseite des Behälters wird mit einer
organischen Lösung eines Materials grundiert, das sowohl an dem Metall als auch
dem Elastomeren anklebt. Die unvulkanisierte Elastomerentafel und die trockene grundierte
Fläche werden dem mit einer Klebemittellösung überzogen. Zumeist verwendet man die
Lösung eines Stoffes der gleichen Art, wie sie zur Herstellung der Verkleidung verwendet
wird. Nachdem das Klebemittel sowohl auf dem Material der Auskleidung wie auch der
Innenseite des Tanks angetrocknet ist, werden die beiden mit Klebemittel überzogenen
Flächen mittels einer Walze zusammengebracht. Danach wird der gesamte Tank 40 bis
60 Stunden auf etwa 66 bis 93"C erhitzt, um Auskleidung und Klebemittelschicht haftfest
zu verbinden.
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Wenn es Größe und Lage des Tanks erlauben, wird die Auskleidung in
situ gehärtet, indem man den gesamten Tank in eine beheizte Kammer einbringt und
in den Tank unter niedrigem Druck stehenden Dampf einleitet oder ihn mit heißem
Wasser füllt.
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Die in den meisten Fällen notwendige 40- bis 60stündige Härtung ist
kostspielig und zeitraubend.
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Butylkautschuk, chlorsulfoniertes Polyäthylen, Polyurethane, Mischpolymerisate
von Butadien und Acrylsäurenitril und natürlicher Kautschuk stellen auf Grund ihrer
Widerstandsfähigkeit gegen eine Zersetzung bei Einwirkung erhöhter Temperaturen
und korrodierend wirkende Chemikalien sehr geeignete Stoffe zur Auskleidung von
Metalltanks dar. Es ist auch versucht worden, solche Elastomere vor Auskleidung
des Tanks vorzuvulkanisieren, um die kostspielige und langwierige Vulkanisation
des Auskleidungsmaterials nach dem Einkleben zu vermeiden.
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Die Klebemittel, die normalerweise zum Ankleben des unvulkanisierten
elastomeren Auskleidungsmaterials an die Innenseite eines Metalltanks verwendet
werden, ergeben aber keine ausreichende Haftung des vorvulkanisierten Auskleidungsmaterials
an eine in geeigneter Weise grundierte Metallfläche.
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Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Auskleidung
von Metalltanks, -gefäßen und -rohrleitungen mit einem vorvulkanisierten, widerstandsfähigen
elastomeren Werkstoff aufzufinden, das nach Verkleben mit der Innenseite eines Metalltanks
keine besonderen Maßnahmen zur Vulkani-
sation erfordert und auch zum Überkleiden
von verschiedenen anderen Flächen, wie solchen von Holz, Glas, keramischem Material
und Textilstoffen sowohl aus natürlichen wie auch synthetischen Fasern, gut geeignet
ist.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum haftfesten Verbinden
von metallischen oder nichtmetallischen Unterlagen mit einem elastischen Film unter
Verwendung von Polychlorbutadien und Chlorkautschuk als Haftvermittler, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man einen vorgefertigten elastomeren Film aus Butylkautschuk,
chlorsulfoniertem Polyäthylen, einem Butadien- Acrylsäurenitril-Mischpolymerisat,
natürlichem Kautschuk oder einem Polyurethan, der ein Vulkanisiermittel enthält,
zumindest einseitig mit einer Polychlorbutadienlösung überzieht, die ein Vulkanisiermittel
in einer solchen Menge enthält, die zu ihrer vollständigen Vulkanisation nicht ausreicht,
und den so überzogenen Film nach Abdampfen des Lösungsmittels Vulkanisationsbedingungen
unterwirft, daß man ferner die Unterlage
mit einer Chlorkautschuklösung
grundiert und die Schichten nach beiderseitigem Einstreichen mit einer Polychlorbutadienlösung
und Verdunsten des Lösungsmittels zusammengepreßt.
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Unter einer unvollständig vulkanisierten Polychlorbutadienmischung
ist eine solche zu verstehen, die in aromatischen Lösungsmitteln, wie z. B. Toluol,
Benzol oder Xylol, löslich ist oder von denselben merklich angequollen wird.
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Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Teile und Prozente sind, soweit nicht anders angegeben, Gewichtsangaben.
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B e i s p i e l Elastomerenmischung 1 Gewichtsteile Butylkautschuk
(Mischpolymerisat aus 98 Teilen Isobutylen und 2 Teilen Isopren) ....... 100 Gemisch
aus 25% Poly-p-dinitrosobenzol und 75% inerte Stoffe ......... 0,5 Stearinsäure
.......................... 0,5 Ruß ............. ..... ......... 50 Ton ...................
....... ..... 100 Zinkoxyd ............................ 5 Weichmacher (Gemisch reiner
Erdölkohlenwasserstoffe) .......... 15 Tetramethylthiuramdisulfid ............ 1
Benzthiazyldisulfid .................... 1 Schwefel ............................
2 Elastomerenmischung 2 Gewichtsteile Chlorsulfoniertes Polyäthylen .......... 100
Hydriertes Kolophonium .............. 2,5 Ruß ......... ...................... 54
Bleiglätte .................................... 20 Dipentamethylenthiuramtetrasulfid
...... 1 Elastomerenmischung 3 Gewichtsteile Mischpolymerisat aus 65 Teilen Butadien
und 35 Teilen Acrylsäurenitril ........ 100 Ruß ................................
54 Stearinsäure .......................... 1 Zinkoxyd ..... ......................
5 Schwefel ............................ 1,5 Benzothiazyldisulfid ..... .............
1,5 Polychlorbutadienüberzugsmischung Gewichtsteile Polychlorbutadien.....................
11,340 Tetraäthylthiuramdisulfid .............. 0,014 Bariumsulfat .........................
1,701 Magnesiumoxyd ...................... 1,136 Ton ................................
1,701
Gewichtsteile Weichmacher (Gemisch reiner Erdölkohlenwasserstoffe) ..........
0,227 Diphenylguanidin .................... 0,184 Phenyl-ß-naphthylamin .............
0,184 Klebemittel Gewichtsteile Polychlorbutadienüberzugsmischung (wie vorstehend)
........... .......... 100 Zinkoxyd ............................ 0,75 Bleiglätte
............................ 3 Butyraldehyd-Butylamin-Kondensationsprodukt ....
.................... 0,75 Aus den Mischungen 1, 2 und 3 wird jeweils ein Film von
einer Dicke von 1,9 mm hergestellt. Diese Filme werden auf einer Seite durch zweimaliges
Aufbringen einer 33%igen Polychlorbutadienüberzugsmischung in Toluol mittels einer
Rakel überzogen.
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Durch das zweimalige Überziehen bringt man auf den Film eine solche
Menge der Polychlorbutadien-Mischung auf, daß je Quadratmeter etwa 50,9 g nichtflüchtige
Bestandteile abgeschieden werden. Der überzogene Film wird auf einem Träger durch
eine Wärmezone geführt, um das Toluol zu verdampfen.
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Er wird dann mit Zwischenlagen ungebleichter Leinwand auf eine Härtetrommel
aufgerollt und 8 Stunden bei 127°C vulkanisiert. Der Gehalt der Polychlorbutadienüberzugsmischung
an Vulkanisiermittel reicht nicht aus, um unter den Bedingungen, bei welchen die
Elastomerenmischung vollständig vulkanisiert wird, das Polychlorbutadien ebenfalls
vollständig zu vulkanisieren.
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Eine Eisenfläche wird im Sandstrahl gereinigt, anschließend mit einem
Lösungsmittel gewaschen, darauf mit einer 20 obigen Lösung von Chlorkautschuk in
Toluol grundiert und trocknen gelassen. Dann wird sei mit dem Klebemittel überzogen,
dessen Aktivatoren unmittelbar vor dem Auftrag zugesetzt worden waren.
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Die Verbundkörper aus vulkanisiertem elastischem Film und teilvulkanisiertem
Polychlorbutadien als Überzug werden mit Toluol gewaschen, um von der Oberfläche
Verunreinigungen zu entfernen, und trocknen gelassen. Dann überzieht man sie ebenfalls
mit der Polychlorbutadienlösung. Die Toluolwäsche kann weggelassen werden, wenn
die Oberflächen frisch und sauber sind.
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Die mit dem Klebemittel überzogene Metallfläche und der mit dem Klebemittel
überzogene Verbundkörper werden zusammengebracht, mit einer Handwalze gewalzt und
bei Raumtemperatur etwa 3 Wochen altern gelassen, bevor man die Festigkeit ihrer
Verbindung prüft.
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Man verklebt ferner zwei gleichartige Verbundkörper mittels des Klebemittels
zusammen. Man läßt auch diesen Schichtkörper nach Bearbeitung mit der Handwalze
3 Wochen bei Raumtemperatur altern, bevor die Festigkeit ihrer Verbindung geprüft
wird.
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Als Kontrolle werden die gleichen obenbeschriebenen Gebilde hergestellt,
wobei man jedoch an Stelle des Verbundkörpers nur den vulkanisierten, elastischen
Film verwendet, also den teilvulkanisierten Polychlorbutadienüberzug wegläßt.
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Die Verbindungsstellen haben folgende Haftfestigkeit (in Kilogramm):
| Vulkanisierter elastischer Films Vulkanisierter elastischer
Film! |
| Elastischer Film unvollständig vulkanisiertes Poly- unvollständig
vulkanisiertes Poly- |
| chiorbutadien auf grundiertem chlorbutadien untereinander |
| Metall |
| Ansatz 1 Butylkautschuk 5,17 6,58 |
| Kontrolle Butylkautschuk 1,77 1,72 |
| Ansatz 2 Chlorsulfuriertes Polyäthylen 9,75 10,21 |
| Kontrolle Chlorsulfuriertes Polyäthylen 3,45 1,27 |
| Ansatz 3 Butadien-Acrylsäurenitril- 7,48 10,57 |
| Mischpolymerisat |
| Kontrolle Butadien-Acrylsäurenitril- 3,08 6,26 |
| Mischpolymerisat |
Die Prüfung der Klebkraft wird nach dem Prüfverfahren durchgeführt, das in Method
5960 der Federal Specification CCC-T-19lb vom 15. Mai 1951 für Textilprüfmethoden
beschrieben worden ist, wobei man einen Streifen von 2,5 cm Breite verwendet und
die zur Trennung der miteinander verbundenen Schichten notwendige Zugkraft in Kilogramm
mißt.
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Wenn die Polychlorbutadienschicht genügend Vulkanisiermittel und
Beschleuniger enthält und auf dem elastischen Film vollständig vulkanisiert ist,
wird die Klebkraft auf anderen Flächen gegenüber der Festigkeit, die man bei Weglassung
der vulkanisierten Polychlorbutadienschicht erhält, etwa verdoppelt, während sie
drei- oder viermal und in einigen Fällen achtmal so groß wird, wenn die Polychlorbutadienschicht
nur unvollständig vulkanisiert ist.
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Die vulkanisierten Filme, die mit einer unvollständig vulkanisierten
Polychlorbutadienschicht versehen sind, können mittels des Polychlorbutadienklebemittels
auch mit anderen Metallen verbunden werden, z. B. mit Aluminium, Zink, Zinn oder
Messing oder auch mit Holz, Papier und Textilien aus natürlichen und synthetischen
Fasern.
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Außer zur Auskleidung von Tanks eignet sich das beanspruchte Verfahren
auch zur Auskleidung von Rohrleitungen und Trommeln.