DE2135077A1

DE2135077A1 - Gegen chemische Stoffe bestandige Teile und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2135077A1
Application number: DE19712135077
Authority: DE
Inventors: Norman John Brockworth Gloucester Cowley (Großbritannien)
Original assignee: Permali Inc
Current assignee: Permali Inc
Priority date: 1970-07-16
Filing date: 1971-07-14
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2098457B3; FR2098457A1

Description

PATENTANWÄLTE ^ ' ^ ^ DipL-Ing. WERNER COHAUSZ · Dfpl.-Ing. WILH E LM FLORACK. DipUng. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Sdiumannstraße 97

PERMALI LIMITED IJ>. Juli I97I

Bristol Road
Gloucester / England

Gegen chemische Stoffe beständige Teile und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf gegen chemische Stoffe beständige Teile und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Verwendung von Kunststoffen zur Herstellung chemisch beständiger Auskleidungen oder Überzüge für Metallventile, Pumpen, Rohre o. dgl. ist bekannt. In großem Umfang werden chlorierte Polyäther als Überzüge benutzt, und wenn noch größere chemische Beständigkeit erforderlich ist, wird Polytrifluorchlorathylen (P.T.F.C.E.) verwendet. Aus beiden können porenfreie Überzüge mit ausgezeichneter Haftfestigkeit an Metall hergestellt werden. Andererseits sind Polytetrafluorathylen-(P.T.P.E.-)Überzüge für ihre Porosität bekannt und werden deshalb als Auskleidungen benutzt, die nicht fest mit der Metalloberfläche verbunden sind. Dies kann unter Vakuumbedingungen zu Schwierigkeiten führen. Zwei bekannte Methoden zum Auftragen der Auskleidungen sind Blasformen und isostatisches Formpressen.

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Bekannt ist ferner die Herstellung chemisch beständiger Teile ganz aus Kunststoffen. Beispiele solcher Kunststoffe sind von den Thermoplasten Polytetrafluoräthylen, Fluoräthylenpropylen, Polytrifluorchloräthylen, Polypropylen, Polyäthylen und PVC, von den in geringerem Umfang verwendeten Duroplasten^. Epoxide, Polyester, Melamine und Phenolalkydharze.

Von den zur Verfügung stehenden Kunststoffen hat Polytetrafluoräthylen die größte chemische Beständigkeit; es wird nur von Alkalimetallen in geschmolzenem oder gelöstem Zustand und vielleicht von bestimmten fluorhaltigen Gasen angegriffen. Dies bedeutet, daß es innerhalb bestimmter Temperatur- und Festigkeitsgrenzen Metalle, wie rostbeständigen Stahl und Titan, ersetzen kann. Es ist beispielsweise möglich, eine Pumpe ganz aus PoIytetrafluoräthylen herzustellen, die billiger als ihr Gegenstück aus rostbeständigem Stahl ist, insbesondere wenn eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen ausgeführt werden müssen. Polytetrafluoräthylen hat jedoch wie die meisten Thermoplaste nur eine geringe Wärmebeständigkeit und Kriechfestigkeit, was zu Schwierigkeiten führen kann, wenn enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Auf der anderen Seite bieten duromere Kunststoffe, wenn sie in Verbindung mit inerten Füllstoffen verwendet werden, ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Kriechfestigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, Teile anzugeben, die bei ausreichender mechanischer Festigkeit gegen den Angriff chemischer Stoffe beständig sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung dieser Teile anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Teile gelöst, die aus einem Körper mit mechanischer Festigkeit aus umgeformtem oder gegossenem nichtmetallischen Material und einer Innenauskleidung oder einem Außenmantel aus chemisch beständigem Fluorcarbon-Kunststoff bestehen. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin,

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daß eine Innenauskleidung oder ein Außenmantel aus Fluorcarbon-Kunststoff hergestellt, in eine Form eingebracht und daran ein Körper aus nichtmetallischen! Material angeformt wird. Das Anformen kann dabei nach irgendeiner bekannten Methode, wie Spritzpressen, Formpressen, Gießen oder Spritzgießen erfolgen.

Auf diese Weise wird ein Fertigteil erhalten, das gleichmäßig und genau in bezug auf Größe und Form ist und das keine oder nur eine geringe Nachbearbeitung erfordert.

Eine Polytetrafluorathylen-Innenauskleidung kann durch spangebende Bearbeitung von einem geeignet geformten Knüppel oder bei komplizierten Formen durch isostatisches Formpressen oder Blasformen hergestellt werden. Wenn die Verwendung von Polyfluoräthylenpropylen gewünscht ist, kann die Auskleidung aus Folie durch Vakuumformen hergestellt werden. Mit allen diesen Methoden kann man Auskleidungen von dünnem Querschnitt erhalten, der im Falle des Polytetrafluoräthylens mindestens 1 mm betragen soll, um eine ausreichende langfristige chemische Beständigkeit zu erzielen.

Polytetrafluorathylen ist für seine Antihafteigenschaften bekannt, und um eine gute Haftung zu erzielen, ist es notwendig, die Oberfläche anzuätzen. Dies kann durch Behandeln des Polytetrafluoräthylens mit einer der bekannten Natriumlösungen, wie dem Natrium-Naphthalin-Komplex, geschehen. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, das Polytetrafluorathylen örtlich zu verdicken, um eine Verankerung mit dem Kunstharz zu erzielen. Falls die Haftfestigkeit verbessert werden soll, kann die Oberfläche der Innenauskleidung oder des Außenmantels mit einem klebenden Kunstharzprimer, wie einem Epoxyharz oder einem modifizierten Phenolharz, grundiert werden. Der Überzug aus Kunstharzprimer kann ganz oder teilweise ausgehärtet werden, um eine zufriedenstellende Haftfestigkeit zu erreichen. In manchen Fällen kann auch eine elastomere Schicht auf die Oberfläche der Innenauskleidung oder des

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Außenmantels aufgetragen werden, bevor der Körper an die genannte Oberfläche angeformt wird.

Einige Gegenstände gemäß dieser Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen:

Pig. 1 einen Querschnitt eines typischen Pumpengehäuses; Pig. 2 einen Querschnitt einer Pumpenrückplatte;

Pig. 3 einen Querschnitt einer modifizierten Form eines Pumpengehäuse s ;

Pig. 4 einen Querschnitt eines Lagers;

Fig. 5 einen Querschnitt eines typischen Isolators; und

Pig. 6 einen Querschnitt einer Absperrklappe.

In Fig. 1 ist die aus Polytetrafluoräthylen bestehende Innenauskleidung 2 vorgeformt und an der Oberfläche 4 angeätzt. Die Innenauskleidung 2 ist in einer Form angeordnet und befestigt, und ein duromeres Material, das den Körper 6 bildet, ist an die Innenauskleidung angeformt.

Fig. 2 zeigt eine Pumpenrückplatte, die aus einem Körper 8 aus duromerem Material besteht. Die chemisch widerstandsfähige Innenauskleidung 10 besteht aus Polytetrafluoräthylen oder ist aus Polyfluoräthylenpropylen vakuumgeformt. Die Pumpenrückplatte wird in der gleichen Weise wie das Pumpengehäuse der Fig. 1 hergestellt. Fig. J5 zeigt ein Pumpengehäuse, in dem der Hauptteil oder Körper 12 aus duromerem Kunstharz besteht und eine Innenauskleidung 14 aus gefülltem Polytetrafluoräthylen verwendet wird, womit das Ziel verfolgt wird, daß die Auskleidung 14 auch als Lager wirken kann, wie bei 16 angegeben. Es kann aber auch nur ein Teil der Auskleidung in der Zone des Lagers 16 aus gefüllten

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Polymeren und der Hauptteil der Auskleidung 14 aus reinen Polymeren hergestellt werden.

Fig. 4 zeigt eine Einzelheit eines ähnlichen Lagers wie das der Fig. 3. In diesem Falle ist eine Buchse 18 aus rostbeständigem Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff in die aus den gefüllten Polytetrafluorathylen gebildete Lagerschale 20 eingesetzt. Aufgabe der Metallbuchse 18 ist es, die Spannung in der Polytetrafluoräthylen-Auskleidung zu vermindern und das Lager 20 auswechselbar zu machen.

Füllstoffe für das Polytetrafluorathylen sind vorzugsweise Graphitpulver oder Glasfaser, die eine gute chemische Beständigkeit haben.

In der Elektrotechnik gibt es einige Anwendungsgebiete, bei denen Porzellan ungeeignet ist oder häufiges Reinigen erfordert. Trennschalter, die Schwefelhexafluorid als Isoliermittel enthalten, sind ein solcher Fall, wo Porzellan ungeeignet ist, da es durch die Zersetzungsprodukte, die beim öffnen der Kontakte unter Last gebildet werden, angegriffen wird. Hier können erfindungsgemäß hergestellte Isolatoren eingesetzt werden. Sie können ferner als freistehende Isolatoren in sehr schmutziger Umgebung verwendet werden.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines derartigen Isolators. In diesem Falle wird der vorgeformte Polytetrafluoräthylen-Außenmantel 22 in einer Form untergebracht, an deren Ober- und Unterseite zwei Metalleinsätze 24 vorgesehen sind. Der Kunstharzkörper 26 wird in die Form gegossen.

Im Fall einer Absperrklappe wird normalerweise eine vollständige Absperrung dadurch erzielt, daß eine oder beide Abdichtungsflächen aus elastomerem Material hergestellt werden und die Klappe selbst einen so großen Durohmesser hat, daß sie beim Schließen

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das elastomere Material verformt. Polytetrafluoräthylen hat schlechte elastomere Eigenschaften, und um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird vorgeschlagen, eine Schicht eines elastomeren Materials zwischen Auskleidung und Körper anzuordnen. Eine Ausführungsform einer Absperrklappe, die gemäß dieser Erfindung hergestellt ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Zwischen der Auskleidung 30 aus Polytetrafluoräthylen und dem Körper 32 ist ein Ring 28 aus elastömerem Material angeordnet. Die Klappe 34 dichtet gegen die Schicht 30.

Die höchstzulässige Betriebstemperatur der Verbundteile wird nicht nur durch das Polytetrafluoräthylen, sondern auch durch den Kunstharzkörper begrenzt. Wenn die Betriebstemperatur bis auf den für Polytetrafluoräthylen höchst zulässigen Wert erhöht werden soll, kann das duromere Kunstharz durch ein Asbestzement-Material ersetzt werden. In manchen Fällen kann das duromere Kunstharz auch durch einen thermoplastischen Kunststoff ersetzt werden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Gegen chemische Stoffe beständige Teile, gekennzeichnet durch einen Körper mit mechanischer Festigkeit aus umgeformtem oder gegossenem nichtmetallischen Material und einer Innenauskleidung oder einem Außenmantel aus chemisch beständigem Fluorcarbon-Kunststoff .

2. Gegen chemische Stoffe beständige Teile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus einem Duromeren besteht .

J. Gegen chemische Stoffe beständige Teile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus elastomerem Material zwischen Körper und Innenauskleidung oder Außenmantel angeordnet ist.

4. Gegen chemische Stoffe beständige Teile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mlnuestens ein Teil der Innenauskleidung oder des Außenmantels aus gefülltem Polytetrafluoräthylen besteht.

5. Gegen chemische Stoffe beständige Teile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein metallischer Einsatz in dem Teil enthalten ist.

\6.^! Verfahren zur Herstellung von gegen chemische Stoffe beständigen Teile nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenauskleidung oder ein Außenmantel aus Fluorcarbon-Kunststoff hergestellt, in eine Form eingebracht und daran ein Körper aus nichtmetallischem Material angeformt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Oberfläche der Innenauskleidung oder des Außenmantels zur Verbesserung der Haftung an dem Körper vorbehandelt wird.

Verfahren nach Anspruch ¹J₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Innenauskleidung oder des Außenmantels zur Verbesserung der Haftung an dem Körper geätzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die . Oberfläche der Innenauskleidung oder des Außenmantels geätzt und mit einem Grundierungsüberzug aus Kunstharz behandelt wird* das mindestens teilweise ausgehärtet wird, bevor der Körper an die Innenauskleidung oder den Außenmantel angeformt wird.

10» Verfahren nach -einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Schicht aus elastomerem Material mindestens auf einem Teil der Oberfläche der Innenauskleidung oder des Außenmantels aufgetragen wird, bevor der Körper an die Innenauskleidung oder an den Außenmantel angeformt wird*

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