DE1283421B

DE1283421B - Herstellung von Schutz- und Isolierueberzuegen auf Glas-, Keramik- und Kunststoffgefaessen, -rohren und -apparaten

Info

Publication number: DE1283421B
Application number: DEW27448A
Authority: DE
Inventors: Karl-Hermann Hubal; Dr Siegfried Nitzsche; Dr Manfred Wick
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1960-03-14
Filing date: 1960-03-14
Publication date: 1968-11-21
Also published as: GB977461A; US3230121A

Description

Herstellung von Schutz- und Isolierüberzügen auf Glas-, Keramik- und Kunststoffgefäßen, -rohren und -apparaten Apparaturen und Rohrleitungen aus Glas, Keramik und Kunststoffen führen sich in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie immer mehr ein, weil sie korrosionsbeständig und leicht zu installieren sind. Besonders interessant sind für die chemische Industrie Apparaturen aus Geräteglas.
Ein besonderer Nachteil dieser Gläser oder auch keramischer Apparaturenteile ist ihre besondere Schlagempfindlichkeit, die den Einsatz dieser wertvollen Konstruktionsmaterialien in vielen Fällen verhindert. Die Verwendung von Glas- und Keramikrohren u. dgl. im chemischen Apparatebau ist daher nach dem heutigen Stand der Technik auf die Fälle beschränkt, wo eine Schlag- und Stoßeinwirkung ausgeschlossen ist.
Es war daher wünschenswert, eine Möglichkeit zu finden, Rohre und Apparateteile aus Glas, Keramik und harten, schlagempfindlichen Kunststoffen in einfacher Weise gegen Schlag und Stoß zu schützen und sie nötigenfalls gleichzeitig thermisch zu isolieren.
In vielen Fällen war dies möglich durch Bandagierung oder Isolierung dieser Apparateteile mit Glasgewebe, Asbest- oder Baumwollbandagen, die mit Teer, Leimen oder Kunstharzmassen abgebunden waren. Diese Art des Schutzes hatte jedoch drei schwerwiegende Nachteile: a) Die Bandagierung war in vielen Fällen nicht elastisch genug, so daß ein schwerer Schlag trotzdem die Apparatur zerstört hat. b) Die Bandagierung war nicht wärmebeständig genug, so daß viele Reaktionen, die z. B. in einer Glasapparatur ohne weiteres hätten ausgeführt werden können, infolge der zu geringen Wärmebeständigkeit des mechanischen Schutzes nicht durchgeführt werden konnten. c) Die Bandagierung war nicht transparent bzw. durchsichtig, so daß ein Hauptvorteil des Glases, nämlich die Beobachtungsmöglichkeit der in den Gefäßen sich abspielenden Vorgänge, in Fortfall kam.
Ferner werden bekannterweise Schutzbeläge auf Glaskörpern und Keramikkörpern aus Polyester mit Glasfaserverstärkung aufgebracht. Das Aufbringen dieser Schutzschicht besteht meist darin, daß man ein Glasfasergewebeband, welches mit Polyester durchtränkt ist, aufwickelt. Dieser Schutz macht die Körper gegen Stoß zwar unempfindlicher, jedoch verlieren die derart umwickelten Glaskörper gleichfalls ihre Durchsichtigkeit.
Alle bekannten Schutzmittel lösten somit nicht die Aufgabe, einen elastischen Belag zu finden, der mit einer möglichst großen Vorspannung auf dem Apparatekörper sitzt, so daß bei Überdrücken in einer Apparatur oder in einer Rohrleitung die in der Rohrwand entstehenden Zugspannungen abgebaut werden. Das ist besonders für sprödes Material, wie Glas oder Keramik, wichtig. Von großer Bedeutung ist auch für Glasapparaturen, daß diese durch die Schutzschicht ihre Durchsichtigkeit oder Transparenz nicht verlieren und die Schutzschicht die oft erforderliche Hitzebeständigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wurde die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß man zur Herstellung von Schutz- und Isolierüberzügen auf Apparaturen und deren Teilen aus Glas, Keramik oder Kunststoff selbstverklebenden bzw. selbstverschweißenden Silikonkautschuk verwendet. Er ist bis zu Temperaturen von etwa 200 bis 2500 C anwendbar.
Gegenüber natürlichen und synthetischen rein organischen Elastomeren haben die erfindungsgemäß verwendeten Elastomere den Vorteil, daß sie temperaturbeständiger sind und/oder in transparenterer Form hergestellt werden können und/oder leichter zugänglich sind als z. B. Elastomere auf Grundlage von fluorierten Kohlenwasserstoffen. Gegenüber den anderen Produkten auf Grundlage von Organopolysiloxanen hat der selbstverklebende bzw. selbstverschweißende Silikonkautschuk die Vorteile, daß bei seiner Anwendung keine Wärme erforderlich ist und/oder festere und dichtere Überzüge mit hoher Rückprallelastizität als bisher erhalten werden undl oder die Einbettung von elektrischen Heizdrähten möglich ist.
Von den selbstverschweißenden Silikonkautschuken eignen sich besonders die Silikonkautschuke des Erfinders, deren Herstellung Gegenstand der Patente 1 097 134, 1 117 872 und 1 120 689 ist, ferner die selbstverklebenden Silikonkautschuke bzw. -bänder aus solchen Elastomeren, die Gegenstand des Patents 1 154 270 bzw. in der Auslegeschrift 1 132 998 beschrieben sind. Die Herstellung der genannten Silikonkautschuke zeichnet sich dadurch aus, daß sie in Gegenwart von Borverbindungen erfolgt.
Anwendungstechnisch kommen erfindungsgemäß z. B. folgende Aufbringungsverfahren in Frage: I. Anwendung in Form von flächenartigen Gebilden, wie Bändern, Folien u. dgl.
Bei der Anwendung von Folien, Bändern u. dgl. als Schutzüberzug kommt eine unerwartete Eigenschaft der Silikonkautschuke zur Geltung, die für den erfindungsgemäßen Zweck von wesentlicher Bedeutung ist. Dank ihrer starken Elastizität lassen sich die Bänder, Folien usw. aus Silikonkautschuk mit besonderem Vorteil-únter Vorspannung aufbringen, die auch in der Hitze bestehenbleibt.
Bekannterweise wird ein zylindrisches Rohr bei innerem Überdruck in radialer Richtung doppelt so hoch belastet wie in axialer Richtung, so daß der Ausgang des Bruches immer nur auf Zugspannungen zurückzuführen ist, die in Umfangsrichtung der Rohrwand liegen. Bringt man also einen Belag mit einer Vorspannung von beispielsweise 3 Atmosphären auf und belastet das Rohr mit 4,5 Atmosphären Überdruck, so entspricht die in Umfangsrichtung der Rohrwandung liegende Zugspannung nur einem inneren Überdruck von -1,5-atü.
Da die Dehnung von Silikonkautschuk mehr als 2000/0 beträgt, so kann das Band außerordentlich straff aufgewickelt werden; wie erwähnt, bleibt diese Straffheit der Aufwicklung auch in der Hitze erhalten.
Die Glaskörper sind dann sehr hoch vorgespannt und können weit größere innere Überdrücke aufnehmen, als es ohne diese Umwicklung möglich wäre. Auch die Transparenz der Glaskörper und Glasrohre geht bei diesem Verfahren nicht verloren.
Ein weiterer Vorteil bei der Anwendung von Silikonkautschukbändern besteht darin, daß Silikonkautschuk seine Elastizität bis zu einer Betriebstemperatur von 2000 C voll behält. Das genügt vollauf, da ja die zur Zeit für Glasapparaturen verwendeten Borsilikatgläser ebenfalls nur bis zu 2000 C belastet werden dürfen. Die vorgenannten Eigenschaften von Silikonkautschukbändern u. dgl. machen deren Anwendung zu einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Umwicklung besteht auch darin, daß sie bei Brüchen von Glasteilen während des Betriebes einen wirkungsvollen Splitterschutz darstellt. Diese Eigenschaft kann man durch Einlagerung von Armierungsdrähten od. dgl. in die Bänder erhöhen.
Ferner ist als Vorteil anzusehen, daß bei Überwicklung von Flanschverbindungsfugen absolute Vakuumdichtheit zu erreichen ist.
Besonders vorteilhaft ist es, solche Bänder zu verwenden, die eine im Querschnitt dreieckige Form aufweisen. Das hat den Vorteil, daß trotz Überlapptwicklung der entstehende rautenähnliche Überzug eine glatte Außenoberfläche aufweist.
Die erfindungsgemäß anzuwendenden Bänder können auch wellenförmig oder in beliebiger anderer Weise geformt bzw. nachträglich geprägt, geschnitten oder in sonstiger Weise in ihrer Gestaltung und/oder Oberfläche verändert sein.
Die erfindungsgemäß benutzten Elastomerbänder u. dgl. lassen sich in verschiedener Hinsicht modifizieren: a) Wendet man an Stelle von massivem Silikongummiband ein Silikonschaumgummiband an, welches nur einseitig aus massivem Gummi besteht, so erhält man gleichzeitig eine sehr wirksame Wärmeisolierung; dieses Verfahren kann auch zweistufig, d. h. zuerst mit einem massiven und dann mit einem Schaumgummiband durchgeführt werden. b) Auch lassen sich in die Silikongummibänder Heizdrähte oder andere elektrisch leitende Körper, wie beispielsweise Graphit oder Metallpulver, einbringen. Anwendbar sind z. B. die handelsüblichen, von den Herstellern oder Verbrauchern »leitfähig« gemachten Silikonkautschuke. In diesen Fällen kann man den Belag der Glaskörper gleichzeitig mittels elektrischer Leistung als Heiz- oder Warmhaltebelag verwenden. Die Zuführung der elektrischen Leistung kann dann mittels Hochfrequenz oder aber auch als direkte Widerstandsheizung mittels Niederfrequenz vorgenommen werden. c) Führt man die Umwicklung schlauchartig aus, so kann eine Beheizung der Glasteile mittels Heißwasser oder Dampf erfolgen, wenn die Temperatur des Heizmediums 2000 C nicht übersteigt; in gleicher Weise kann eine Kühlung der Apparate bewirkt werden.
II. Anwendung in Form von Lösungen oder Dispersionen Statt die Apparate usw. mit Bändern zu umwickeln, kann man auf die Apparate Schutzüberzüge aufbringen, indem die Apparatoberflächen mit Lösungen oder Dispersionen der selbstverklebenden Silikonkautschuke behandelt werden, wodurch auch sehr dünne Überzüge erzeugt werden. Die Überzüge können zudem mehrschichtig aufgetragen und hierdurch eine beliebige Schichtdicke erreicht werden.
Das Auftragen des Überzugs erfolgt in üblicher Weise durch Aufstreichen oder Aufspritzen. Zwischen den Schichten können Armierungsdrähte oder Heizdrähte eingebettet werden.
Sowohl die vorgenannten Überzüge wie auch die aufgewickelten Bänder können durch Aufspritzen mit einer geschäumten Schicht z. B. aus Naturkautschuk, z. B. einem geschäumten Latex oder einem Polyurethanschaum, versehen werden. Auch kann man die erfindungsgemäßen Überzüge mit einer Schaumgummischicht in Bandform überziehen.
Es war völlig überraschend, daß eine Beschichtung bzw. Bandagierung von Glas-, Keramik- und Kunststoffapparaturen mit selbstverschweißenden Bändern oder Folien aus den nach den genannten Patenten hergestellten Silikonkautschuktyp en einen wirksamen Schutz dieser Apparatur herbeiführt, ohne die bisher auftretenden Nachteile aufzuweisen. Bänder oder Folien aus diesen Silikonkautschuktypen können hochtransparent und durchsichtig hergestellt werden, sie können leicht um den Apparaturteil-herumgewickelt werden und verschweißen bei Berührung mit sich selbst zu einem homogenen Jackett, das sich durch hohe Rückprallelastizität und besonders hohe Wärme- und Alterungsbeständigkeit auszeichnet. Bei der Anwendung dieser Bänder und Folien sind keine Kleber und keinerlei Wärmeeinwirkung nötig, so daß sie leicht und mühelos selbst an unzugänglichen Stellen angebracht werden können.
Die erfindungsgemäß verwendeten Silikonkautschuktypen können in kunststoff- oder gummiverarbeitenden Betrieben auf Extrudern oder Kalandern in Bänder- oder Folienform gebracht werden und in vulkanisierter Form auf Rollen geliefert werden. Der Schutz der Glas-, Keramik- und Kunststoffapparaturen erfolgt dann einfach an Ort und Stelle durch halb überlappendes Wickeln dieser Bänder und Folien über den zu schützenden Apparateteil.
Das Überraschende und Unvorgesehene dabei ist, daß selbst eine Schicht von nur 0,5 bis 0,8 mm Stärke infolge der hohen Elastizität der Schutzschicht völlig ausreicht, um diese Apparaturen vor Schlag und Stoß zu schützen. Schläge und Stöße bei dieser Art von Apparaturen entstehen meistens durch Herabfallen von Werkzeugen aller Art während der Montage oder während der Reparatur. Die erfindungsgemäß verwendeten Silikonkautschuktypen haben nun die überraschende Eigenschaft, eine um so höhere Rückprallelastizität zu besitzen, je heftiger der Schlag oder Stoß ist. Diese Eigenschaft haben sie gemeinsam mit dem obenerwähnten »hüpfenden Kitt«, mit dem sie auch chemisch verwandt sind.
Beispiel Ein Glasrohr aus Geräteglas wird mit einem selbstverschweißenden Silikonkautschuk-Isolierband, hergestellt nach einem der obengenannten Patente, so bewickelt, daß die Dicke der aufgetragenen Silikonkautschukschicht 1,2 mm beträgt. Trotz der Bewicklung kann man durch den transparenten Silikonkautschuk durch das Glasrohr hindurchsehen. Wenn man nach der Bewicklung einen 500 g schweren Hammer aus 2 m Höhe auf das Glasrohr fallen läßt, bleibt sowohl die Schutzschicht als auch das Glasrohr unzerstört. Das gleiche Ergebnis erzielt man, wenn man Schutzschicht und Glasrohr vor diesem Versuch 200 Stunden bei 2500 C altert. Das ungeschützte Glasrohr gleicher Qualität wird durch den herabfallenden Hammer völlig zerstört.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Glaskörper durch Bestreichen oder Tauchen mit Hilfe einer Silikonkautschuklösung, die entweder heiß-oder kaltvulkanisierend sein kann, zu überziehen.
Vorzugsweise würde man mit einer 300/oigen Lösung einer kaltvulkanisierenden Streichmasse arbeiten, die zur Topfzeitverlängerung Butanol enthält und mit Tetraäthylsilikat und Dibutylzinndilaurat gehärtet wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung von selbstverschweißendem bzw. selbstverklebendem Silikonkautschuk zur Herstellung von Schutz- und Isolierüberzügen auf Glas-, Keramik- und Kunststoffgefäßen, -rohren und -apparaten.
2. Verwendung von in Gegenwart von Borverbindungen hergestelltem selbstverschweißendem bzw. selbstverklebendem Silikonkautschuk nach Anspruch 1.
3. Verwendung von Silikonkautschuk in Form eines Bandes, das unter elastischer Vorspannung aufgebracht wird, nach Anspruch 1 und 2.
4. Verwendung von Silikonkautschuk in Form von Lösungen oder Dispersionen nach Anspruch 1 und 2.
5. Verwendung von Silikonkautschuk mit eingebetteten Armierungsmitteln oder elektrischen Leitern nach Anspruch 1 bis 4.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 941 090; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 058, 1016870; schweizerische Patentschrift Nr. 319 587; belgische Patentschrift Nr. 534 316; USA.-Patentschrift Nr. 2 460 795; Seymour und Steiner, Plastics for Corrosionresistant Applications, 1955, S. 12 bis 14; Kunststoffe, 1954, H. 4/5, S. 9 bis 11.