DE2042587A1

DE2042587A1 - Korrosionsbeständiger Formkörper

Info

Publication number: DE2042587A1
Application number: DE19702042587
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung R Antrag
Original assignee: Courtaulds PLC
Current assignee: Akzo Nobel UK PLC
Priority date: 1969-08-28
Filing date: 1970-08-27
Publication date: 1971-03-11
Also published as: FR2059724A1; GB1323417A; US3798142A; JPS4836810B1; FR2059724B1

Description

Beschreibung

zu der Patentanmeldung der Firma

COURTAULDS LZMITBD
18, Hanover Square
London W.1., England

betreffend
Korrosionsbeständiger Formkörper

Priorität: 28. August 1969, England, Nr. 42793/69

Die Erfindung betrifft ein korrosionsfestes Gebilde und ein Verfahren zum Schützen eines solchen Gebildes bzw. einer solchen Struktur gegen Korrosion.

Ein Formkörper, der Kunststoffmaterial und Metall enthält, hat, verglichen mit einem völlig aus Metall bestehenden Gegenstand, den Vorteil der besseren Korrosionsfestigkeit des Kunststoffes· Br zeigt Jedoch den Nachteil, dad Kunststoffe sehr schlechte elektrische Leiter sind und daher nicht als Elektroden beispielsweise beim kathodischen Korrosionsschutz verwendet werden können· Wenn daher der Metallteil einer solchen Struktur elektrochemisch geschützt werden soll,

- 2 109811/2064

ist ββ gewöhnlich erforderlieh» eine zusätzliche Elektrode vorzusehen.

Brfindungagemäß wird eine verbesserte korrosionsbeständige Struktur bzw. ein korrosionsbeständiger Formkörper vorgesehen, der die erwähnten Nachteile nicht aufweist und in welchem gleichzeitig die Struktur verstärkt und die Korrosionsfestigkeit des Kunststoffes nicht vermindert wird·

Gegenstand der Erfindung ist ein korrosionsbeständiger Formkörper» der aus Kunststoff und Metall besteht. Dieser Formkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile eingelagerte Kohlenstoffasern in einer solchen Menge enthalten, daß zumindest einem Teil des Kunststoffes elektrische Leitfähigkeit verliehen wird und daß die Metallteile und Kunststoffteile mit elektrischen Anschlüssen zur Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle versehen sind« Vorzugsweise ist der Teil des Kunststoffes, der elektrisch leitfähig gemacht wird, eine Schicht des Kunststoffes, wie eine Oberflächenschicht.

Um die elektrische Verbindung mit der elektrisch leitenden Schicht zu erleichtern, kann mindestens ein metallischer Leiter, beispielsweise ein Band oder ein Draht, vorgesehen werden· Bine Anschlußklemme oder ein Kontakt kann mit dem

8AD ORIGINAL

109811/2064

oder ait jeden Leiter verbunden werden» beispielsweise dort, wo er aus der Oberfläch· des Kunststoff material auetritt. Der Metallische Leiter oder die Leiter werden gewöhnlich in nummern Mit den Kohlenstoffaeern eingelegt.

Der Kunststoffteil der Struktur kann aus thermoplastischen oder thermisch härtbaren Kunststoffen bestehen und kann gewUnschtenfalls Füllstoffe oder andere Zusätze» einschließlich verstärkendes Material» das aus Kohlenstoffasern oder auch anderem Material bestehen kann, enthalten. Die Bezeichnung "Kohlenstoffasern* bezieht sich auf Fasern in Form von Stapelfasern oder endlosen Fäden, die im wesentlichen aus Kohlenstoff bestehen» insbesondere auf Fasern, die durch Carbonisieren von organischem, in Form von Fäden vorliegendem Material» wie Cellulose-» Polyester- und Polyamidfasern hergestellt wurden. Besonders geeignet sind Kohlenstoffasern, die durch Carbonisieren von Fäden erhalten wurden, die ganz oder überwiegend aus Polyacrylnitril bestehen. Für die Zwecke der Erfindung geeignete Kohlenstoffasern umfassen carbonisierte Fasern» die einer Endtemperatur von mehr als 1000° C unterworfen worden sind und Fasern mit mehr oder weniger ausgebildeter Graphit struktur, die beträchtlich höherer Temperatur bis etwa 3000° C ausgesetzt wurden.

Die Verwendung von Kohlenstoffasern hat den Vorteil» die Festigkeit des FormkSrpers bzw« der Struktur bei einem

10981 1/2064

BAD ORtGWAL

geringen Qevlchtsanstleg und oihne Beeinträchtigung der Korrosionsfestigkeit des Kunststoffmaterlals zu erhüben.

Eine bevorzugte AuefUhrungsform des erfindimgegeaäßen Forakörpers ist ein Wärmeaustauscher, dessen Metallteile mindestens ein Metallrohr und dessen Kunststoffteile ein Kunststoffgehäuse umfassen können. Dabei sind das Rohr oder die Rohre innerhalb des Gehäuses angeordnet» dessen Innenschicht eingelagerte Kohlenstof fasern aufweist, um eine elektrisch leitfähige Schicht auszubilden. Während des Betriebs ist die Innenschicht alt einem Pol einer elektrischen Stromquelle und das Metall alt deren anderem Pol verbunden· Dadurch wird zwischen dem Metall und der Innenschicht eine Spannungsdifferenz aufrechterhalten. Das Metallrohr oder die Rohre werden auf diese Weise in einfacher und wirksamer Welse» ohne dad platzraubende zusätzliche Elektroden vorgesehen werden müssen, elektrochemisch vor der Korrosion durch Flüssigkeiten geschützt» die la Inneren oder auf der Außenseite des Rohrs oder der Rohre vorbeifließen können· Außerdem wird der Abstand zwischen der Elektrode und dem Metall vermindert und auf diese Weise die Wirksamkeit des elektrochemischen Schutzes erhöht.

Nach einer anderen Ausführung**orm der Erfindung besteht der Formkörper aus einem Boot bzw· Schiff, bei dem der Kunstetoffteil beispielsweise einen glasfaserverstärkten Rumpf und der Metallteil eine Metall schraube darstellt. Das Un-

109811/2064 _ ₅ _

lagern von Kohlenstoffasern In dem Rumpf erlaubt den elektrochemischen Schutz der Schraube ohne unnötige Gewichtserhöhung oder Verminderung des hydrodynamischen Wirkungsgrads.

Erfindungsgegenstand ist außerdem ein Verfahren zum Schützen eines Forakörperβ, der Kunststoff- und Metallteile enthält, vor Korrosion» wobei die Kunststoffteile eingelagerte Kohlenetoffasern in einer solchen Menge enthalten, daß mindestens ein Teil des Kunststoffmaterial elektrisch leitfähig ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffteil als Elektrode ait eines Pol einer elektrischen Stromquelle und der Metallteil als die andere Elektrode mit dem anderen Pol der Stromquelle elektrisch verbunden werden.

Das Einlagern von Kohlenstoffasern in ein Kunatsxoffmaterial wird in dem nachfolgenden Beispiel veranschaulicht.

Beispiel

Bin Hohlzylinder aus verstärktem Polyesterharz mit gut leitender Innenfläche wurde folgendermaßen hergestellt!

Zwei halbzylindrisehe Formen mit einem Innenradius von 15 cm und einer Länge von 150 cm wurden in einer Dicke von 6,3 mm mit Polyesterharz und Glasfasermatten beschichtet, um dio Außenflächen der beiden Kalbzylinder auszubilden. Dann wirde eine Schicht einer Kohlenstoffasermatte auf die innere Ober-

109811/706/· -⁶-

fläche der zuerst aufgetragenen Schichten gelegt und weiteres Harz zugesetzt. Sin 120 ca langes und 12,5 Hi breites, 1,57 mm diekes Bleiband wurde In jeden Formteil auf die Kohlenstoffasem gelegt und eine weitere Lage einer Kohlen-

stoffasermatte mit einer weiteren Menge des Harzes über dem Bleiband angeordnet. Zwei mit dem Blei verbundene Anschlußklemmen ragten als Kontakte heraus. Nach der Verfestigung des Harzes wurden die beiden Hälften aus den Formen entfernt und zu einem vollständigen Zylinder miteinander verbunden. Weitere Glasfasermatten, Olasstränge und weiteres Harz wurde auf die Außenseite des Zylinders aufgetragen, um die entsprechende Wandstärke zu erreichen und die erforderliche Festigkeit zu erzielen. Bs wurde festgestellt, daß der Widerstand zwischen der inneren Oberfläche des Zylinders und den Kontakten ohne weitere Behandlung weniger als 20 Ohm betrug.

In der so ausgebildeten leitfähigen Schicht befinden sich etwa 90 Volumprozent Kohlenstoffasem.

Die Erfindung wird nun anhand einer beispielhaften AusfUhrungsform unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung bedeutet die einzige Figur eine schematische. Im Querschnitt gezeigte Darstellung eines Wärmeaustauschers.

In der Zeichnung ist ein zylindrisches Qehftuse 1 dargestellt, das aus Kunststoff besteht und in seiner Innenschicht

1 0 9 8 1 1 / 2 0 G /»

- 7-t

2 eingelagerte Kohlenstoffaaern aufweist, un eine elektrisch leitfähig« Schicht auszubilden. Diese Schicht ist alt dem positiven Pol einer elektrischen Spanmmgsquella verbunden» der aus de« 12 Volt-Olelchetroe-Auegaiig eines Gleichrichters 10 besteht. Sine Fasswir 9 wird durch das Gehäuse 1, einen oberen Metalldecke! 3 und einen unteren Metalldecke! 4 begrenzt Die Deekel 3 und 4 sind dabei in einander gegenüberliegende Boden des Gehäuses 1 fest eingepaßt. Der obere Deckel 3 ist »it de« negativen Gleichstrompol des Gleichrichters 10 ver-

Die Kammer 9 weist eine Einführung 11 zum Einleiten von flüssigkeit und eine Ableitung 12 zum Entfernen von Flüssigkeit auf. Innerhalb der Remoter 9 sind 20 zylindrische Rohre 5 Mjsau 11 !sch angeordnet, von denen in der Zeichnung nur drei gezeigt sind. Jedes Rohr 5 erstreckt sich am unteren und oberen Ende Über die Kammer hinaus und 1st fest in den ober·» Deekel 3 und den unteren Deckel 4 eingepaßt. Die unteren Enden der Rohre 5 sind alt einer gemeinsamen, nicht dargestellten Bintrittskammer und die oberen Enden mit einer ebenfalls nicht gazeigten» gemeinsamen Austrittskammer ver«·

Das Gehäuse 1 kann beispielsweise aus glasfaserverstärkte» Polyesterharz und die Deckel 3 und 4 und die Rohre 5 können beispielsweise aus Titas bestellen*

109811/2064

Beim Betrieb des in der Zeichnung gezeigten Wärmeaustauschers wird eine erste Flüssigkeit durch die Zufuhrungeleitung 11 in die Kammer 9 eingeleitet. Sine zweite Flüssigkeit wird durch die Rohre 5 aus der nicht gezeigten Eintrittskammer in der durch den Pfeil a angezeigten Richtung geleitet. Zwischen den beiden Flüssigkeiten findet Wärmeaustausch statt. Die erste Flüssigkeit tritt durch die Austrittsleitung 12 aus der Kanter 9 aus und die zweite Flüssigkeit tritt aus den Rohren 5 in die Austrittskammer, die nicht gezeigt ist» aus. Die Rohre 5 bilden in einer elektrolytischen Zelle die Kathode und werden auf diese Weise vor der Korrosion durch die Flüssigkeiten geschützt«

Sin Beispiel tür die Anwendung des in der Zeichnung dargestellten, erflndungsgemä0en Wärmeaustauschers ist ein Fall, in des die erste Flüselgceit mit Schwefelsäure verunreinigter Dampf und die zweite Flüssigkeit eine verdünnte Lösung von Schwefelsäure darstellt.

Patentansprüche

- 9-

Claims

Patentansprüche

Korrosionsbeständiger Forakörper, enthaltend Kunststoffrad Metallteile, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffteile eingelagerte Kohlenstoffasern in einer elektrische Leitfähigkeit bewirkenden Menge enthalten und die Metallteile und Runstetoffteile alt elektrischen Anschlüssen versehen sind·
2. Korrosionsfester Forakörper nach Anspruch 1 in Fora eines Wärmeaustauschers, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallteile aus aindestens einea Metallrohr (5) und die Kunststoffteile aus einea Kunststoffgehäuse (1) bestehen» in dessen Inneren das Rohr oder die Rohre (5) angeordnet sind und dessen Innenschicht (2) eingelagerte Kohlenstofffasern aufweist.
3» Korrosionsbeständiger Forakörper nach Anspruch 1 in Fora eines Schiffes» dadurch gekennzeichnet » daß er als Metallteil eine Metall-Schraube und al· Kunststoff teil einen glasfaserverstärkten Ruapf enthält.
4. Korrosionsbeständiger Forakörper nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet » daß er als elektrischen Anschluß des Kunststoffteile Bindestens einen» zueaaaen alt den Kohlenstoffasern eingelagerten elektrischen Leiter enthält.

109811/7064 -10-
5. Korrosionsbeständiger Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß mit jedem der Leiter ein elektrischer Anschluß bzw. Kontakt verbunden 1st.
6. Anwendung eines Formkörpers nach Anspruch 1 bis 5

zum Schutz gegen Korrosion, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kunststoffteile und die Metallteile als Elektroden mit den beiden Polen einer elektrischen Spannungsquelle verbindet.

1098 11/2064