DE2541058C3 - Massen auf der Basis von Fluorpolymerisaten - Google Patents

Description

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dadurch gekennzeichnet, daß die Massen aus

(a) 6 bis 13 Gew.-°/o des Fluorpolymerisats,

(b) 2 bis 3 Gew.-% eines härtbaren Kunstharzes,

(c) 1 bis 2 Gew.-°/o eines Härters für(b),

(d) 2 bis 8 Gew.-°/o Kohlenstoffasern,

(e) 1 bis 4 Gew.% Synthesefasern,

(f) 2 bis 16 Gew.-% Pyrocarbidfasern,

(e) 1 bis 8 Gew.-% Silicium- oder Borcarbid und
(h) 1 bis 2 Gew.-°/o Silicium- oder Bornitrid

bestehen.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Synthesefasern Polyenfasern, Trifluorchloräthylenfasern, Polypropylenfasern oder Fasern auf der Basis von modifiziertem Polyvinylalkohol enthält.

3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Fluorpolymerisat ein Mischpolymerisat aus Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid oder Tetrafluoräthylen enthält

4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als härtbares Kunstharz ein modifiziertes Furfurol-Aceton-Phenol-Pentadiol-Harz enthält

5. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als härtbares Kunstharz Acetnaphthylenphenolformaldehydharz enthält

6. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als härtbares Kunstharz wässerige Emulsions-Phenolformaldehydharz enthält

7. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als härtbares Kunstharz Epoxydharz enthält

8. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Härter Poiyäthyienpoiyamin enthält

9. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Härter Ditetrabutylphenolformaldehyd enthält

10. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sie als Härter Sulfosalicylsäure enthält

11. Verwendung der Massen gemäß einem der Vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von nichtgewebten, verstärkten Materialien.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Massen, die errosionsbeständige Materialien sind und zur Herstellung von nichtgewebtem Material geeignet sind.

Die Erfindung wird Anwendung finden für die Herstellung von in aggressiven Medien, einschließlich der Trüben, betriebenen Teilen, beispielsweise bei der Herstellung von hochleistungsfähigen Schleuderpumpen (Rädern, Gehäusen, Buchsen), Lagern oder Teilen von Strahlpumpen.

In der UdSSR verwendet man für die Herstellung von Teilen der Schleuderpumpen mit einer Leistungsfähig keit bis 9OmVSt. bestimmt für den Betrieb in aggressiven Medien, Graphitoplast und Thermoanthrazitoplast. Die genannten plastischen Massen erhält man durch Pressen bei einer Temperatur von 170 bis 180⁰C und Drücken von 180 bis 250 kp/cm² von Preßpulvern, welche als Füllstoffe zerkleinerten Graphit oder Thermoanthrazit, als Bindemittel pulverförmiges Novolackphenolformaldehydharz mit Zusatz von Urotropin als Härter enthalten·. Graphitoplast und Thermoanthra· ziloplast werden durch niedrige Festigkeitswerte gekennzeichnet, wie Druckfestigkeit (800 bis 950 kp/ cm²), Biegefestigkeit (400 bis 450 kp/ctti²), Zügfestigkeit (150 bis 200 kp/cm²), niedrige Thermostabititäl (130⁰C) und äußerst niedrige Kerbschlagzähigkeit (1,2 bis 1,6 kp · cm/cm²).

Die genannten plastischen Massen sind nicht beständig gegen die Wirkung von Schwefelsäure mit einer Konzentration von über 65%, von Phosphorsäure mit einer Konzentration von über 70%, von Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 20% beim Sieden, völlig unbeständig gegen die Wirkung von Oxydationsmittel, beispielsweise der Salpetersäure und Lösungen der Alkalien und Trüben.

Wegen der niedrigen Zugfestigkeit und der sehr niedrigen Kerbschlagzähigkeit sind solche plastischen Massen für die Herstellung hochleistungsfähiger Schleuderpumpen, die Arbeitsräder größeren Durchmessers (500 his 800 mm) aufweisen, nicht geeignet.
Für die Herstellung von Teilen der Schleuderpumpen verwenden englische Firmen Graphit, durchtränkt mit synthetischen Harzen (Dilanium); französische Firmen verwenden für den selben Zweck Graphilor, welches Graphit, durchtränkt mit synthetischem Harz, darstellt; Firmen aus den USA und der Bundesrepublik Deutschland verwenden für die Herstellung von Teilen der Schleuderpumpen Graphite verdichtet durch synthetische Harze.

Alle genannten Materialien weisen eine niedrige Zugfestigkeit, niedrige Kerbschlagzähigkeit und erniedrigte Thermostabilität (außer dem Resbon) auf. Für den Betrieb in Trüben sind solche Materialien ungeeignet, Vergleichskennwerte der genannten Materialien sind in der Tabelle angeführt.

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Yergleichskennwerte verschiedener polyrnerer Kohlenstoffrnaterialien, verwendet für die Herstellung von Schleuderpumpen zur Zufuhr aggressiver Flüssigkeiten und Trüben

Kennwerte UdSSR USA, England, Frank- BRD, Japan, Erfindungs-

Carborayt Dilanium reich, Duro- Resbon gemäßes
Graphflor bon

UdSSR

Grapiiito- Thermoplast anthra-ATM-I zitoplast

neues
Material

1,85-1,90 1,80-1,88 1,90 1,70-1,80 1,89 1,90 1,65-1,75 1,60-1,8

900-1000 2000-3000 400-450 1700-1900 250-270 580-1100 2,2 30-50

180-300 300-500
200 1300

1. Dichte, g/cm²

2. Festigkeit, kp/cm²:

Druckfestigkeit 800-900 750-850 900-950 1050 1100 710

Biegefestigkeit 350-400 300-350 400-430 480 490 360

Zugfestigkeit 150-200 150-170 190-210 220 220 170

3. Kerbschlagzähigkeit, 1,2-1,6 1,2-1,5 2,3 2,0 2,1 2,4 kp. cm/cm²

4. Thermostabilität, "C 130 130 170 200 200 165

5. Lebensdauer beim _ 68 180 70 110 50 80 Betrieb in 5Ö%iger lrübe

von Phosphogips und
Phosphohalbhydrat
bei 95'C, St

6. Korrosionsbeständigkeit
des Materials gegen die
Wirkung aggressiver
Medien:

a) Salzsäure beliebiger AAAAAA Konzentration beim

Siedepunkt

b) 20%ige Salpetersäure L beim Sieden

c) 20%ige Natronlauge C beim Sieden

O) 95%ige Schwefelsäure C

bei 130C

e) 85%ige Phosphorsäure C

f) Fluorwasserstoff bei B beliebiger Konzentration
beim Sieden

g) Siliziumfluorwasserstoff- B BB AABAA säure beliebiger Konzentrationen beim Sieden

h) Brom bei "20°C CCCCCCBA

Anmerkung:

Durch Symbole »A«, >/B«, »C« sind hohe beziehungsweise praktische und niedrige Korrosionsbeständigkeit des Materials

gedeutet.

A	A	B	A	A	A
B	A	A	B	A	A
B	B	B	B	A	A
A	A	B	A	A	A
\	A	A	A	A	A

Es ist ein Material bekannt (US-PS 32 93 860), auf der Basis einer Mischung aus Kohlenstoffasern im Verein mit anorganischen (Glasfasern, Quarzfasern) und von Bindemittel, Polyester- oder Epoyxdharzen. Gemäß der US PS 32 96 802 verwendet man eine Mischung auf der Basis von Kohlenstoffgewebe, durchtränkt mit Epoxyd-, Carbonyl·, Silikone Phenolformäldehydharzen.

Die erstere Mischung, die Glasfaserrl oder Quarzfasern enthält, ist völlig ungeeignet für die Herstellung von Teilen, beispielsweise der Schleuderpumpen, die in Siliziumfluorwasserstoff- Und Fluorwasserstoffsäure betrieben werden. Die Thermostabilität des Materials aus einer solchen Mischung übersteigt nicht 200"C; für den Betrieb in Trüben ist das Material ungeeignet. Die zweitgenannte Mischung macht es ebenfalls nicht möglich, ein Material mit einer Thermostabilität von über 200°C herzustellen. Außersem sind alle genannten in von Mischung enthaltenen Harze unbeständig gegen die Wirkung der Schwefel-, Salpeter-, Phosphor-, Essigsäure mittlerer Konzentrationen bei einer Temperatur von über 100⁰C Die Verschleißfestigkeit eines solchen Materials in wässerigen Trüben ist niedrig.

Es ist ein Material bekannt (GB-PS 12 18 589) auf der Basis von Kohlenstoffasern, verbunden durch Epoxydharze mit Zusatz von Härter. Ein solches Material wird unter der Wirkung von Salz-, Schwefel-, Phosphor-Sal-

petersäure mittlerer Konzentrationen bei 20⁰C zerstört und ist für den Betrieb in den Trüben ungeeignet.

In Frankreich (FR-PS 12 92 354) ist ein Material auf der Basis von durch alkoholische Lösung von Bakelit in einem Gewichtsverhältnis von 6:4 durchtränkten Kohlenstoffasern bekannt.

Das Material ist durch niedrige Korrosionsbeständigkeit in Schwefel-, Phosphor-, Essigsäure mit einer Konzentration von über 60% bei einer Temperatur von über 100⁰C gekennzeichnet Es ist völlig unbeständig gegen Salpetersäure und Alkalilaugen, für den Betrieb in wässerigen Trüben ungeeignet In Japan (Patent Nr. 30 40 416) sind Materialien auf der Basis eines Gemisches von Kuhlenstoffasern, Gewebe, Filz, Ruß und Polyvinylalkohol bekannt Ein solches Material ist korrosionsunbeständig gegen die Wirkung einer Reihe von Mineralsäuren und Oxydationsmitteln. Das Material ist dür den Betrieb in wässerigen Trüben ungeeignet

In der Bundesrepublik Deutschland (DE-PS 12 72 801) ist ein Material auf der Basis von Kohlenstofffesern und synthetischen Bindemitteln (Phenol-, Epoxyd-, Furanharze) bekannt

Dieses Material ist ebenfalls unbeständig gegen die Wirkung der Mineralsäuren mit hoher Konzentration bei einer Temperatur von über 100°C. Gegen die Wirkung wässeriger Trüben ist das Material ebenfalls unbeständig.

Für den Betrieb in wässerigen Trüben, weiche Salz-, Siliziumfluorwasserstoff-, Fluorwasserstoffsäure und deren Gemische untereinander oder deren Gemische mit anderen Säuren enthalten verwendet man in der UdSSR und im Ausland Titan-Zirkonium-Legierungen sowie hochlegierte Stähle. Die Beständigkeit der Ausrüstungen aus solchen Legierungen und Stählen ist $ehr hoch.

Von den Mischungen, die für die Herstellung von nichtgewebtem Material geeignet sind, ist gegenwärtig eine Mischung (SU-PS 3 01 074) auf der Basis von Kohlenstoff- und synthetischen Fasern und Bindemitteln g" löst im Azeton bekannt

Diese Mischung enthält Kohlenstoffasern, synthetische Fasern (Polyakrylonitril-, Polyvinylchloridfasern und Kopolymerisate auf der Basis von Polyakrylonitril und Polyvinylchlorid), ein Bindemittel, Furanharze oder deren Derivate, einen Härter, Hexemathylendiamin. Benzjlsulfosüure.

Nichtgewebtes Material, erhalten aus einer solchen Mischung, weist eine Thermostabilität im Bereich von 200 bis 250⁰C, eine Kerbschlagzähigkeit von 20 bis 30 ^{kp L} ₂ ^m eine Zugfestigkeit von 500 bis 900 kp/cnv auf.

|edo:h ist das Material, erhalten aus der bekannten Mischung auf der Basis von Fasern, unbeständig gegen die Wirkung der Trüben und einiger aggressiver Medien (konzentrierte Schwefelsäure über 125°C, Eisessig, konzentrierte Fluorwasserstoffsäure beim Sieden).

Seine Thermostabilität liegt niedriger als das von der gegenwärtigen Technik geforderte Niveau (300 bis 35O°C). In wässerigen Medien ist das Material unbeständig gegen Abrieb. Die obengenannten Nachteile machen es möglich, ein solches Material für die Herstellung von Teilen der Schleuderpumpen zu Verwenden, die in Suspensionen fester Teilchen enthaltenden aggressiven Medien betrieben werden.

Zweck der Vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, eine Masse zu entwickeln, die es möglich macht, nichtgewebtes Material zu erhalten, welches eine Starr-elastische Struktur aufweist, bewehrt mit faserigen Füllstoffen, die eine hohe chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit aufweisen, was diesem nichtges webten Material eine hohe Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit und Thermostabilität u.teilt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Masse t'Dr die Herstellung von nichtgewebtem Material, welche Kohlenstoff- und synthetische Fasern, härtbares Kunstharz. Härter und Lösungsmittel enthält, zusätzlich Pyrokarbidfasern, Karbide und Nitride von Silizium oder Bor, gesättigte und ungesättigte fluorierte Kohlenwasserstoffe mit einer Thermostabilität von 350 bis 450⁰C enthält wobei die Komponenten der Mischung in folgendem Verhältnis genommen werden: Kohlenstoffasern 2 bis 8 Gew.-%; synthetische Fasern 1 bis 4 Gew.-%; Pyrokarbidfasern 2 bis 16 Gew.-%; Karbid von Silizium oder Bor 1 bis 8 Gew.-%; Nitrid von Silizium oder Bor 1 bis 2 Gew.-%; die genannten fluorierten Kohlenwasssersto^fc: 6 bis 13 Gew-%; härtbare Kunstharze 2 bis 3 Cew-%; Häter ! bis 2 Gew.-%; Rest Lösungsmittel.

Dank der vorgeschlagenen Masse ist es möglich geworden, nichtgewebtes Material zu erhallen, welches ge^en die Wirkung von siedenden Fluorwasserstoff-, Siliziumfluorwasserstoff-, Salzsäure beliebiger Konzentrationen, gegen wechselnde Medien und Oxydationsmittel beständig ist. Das aus der vorgeschlagenen Masse erhaltene nichtgewebte Material weist folgende Eigenschäften a .f: Dichte 1,6 bis 1,8 g/cm²; Druckfestigkeit 2000 bis 3000 kp/cm-'; Zugfestigkeit 580 bis 1100 kp/crn²: Kerbschlagzähigkeit 30 bis 50 kp ■ cm/cm²; Thermostabilität 300 bis 45O⁰C: Lebensdauer beim Betrieb in 20%iger Trübe von Titandioxyd bei 90⁰C 6850St; Lebensdauer beim Betrieb in 30%iger Salzsäure 10 000St.

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, daß man als Synthesefasern Polyenfasern verwendet

Erfindungsgemäß ist es außerdem zweckmäßig, daß die Mischung als Synthesefasern Trifluorchloräthylenfasern enthält.

Erfindungsgemäß verwendet man außerdem zweckmäßig Polypropylenfasern als Synthesefasern.

Erfindungsgemäß ist es außerdem zweckmäßig, daß

4j die Mischung als Synthesefasern Tasern auf der Basis von modifiziertem Polyvinylalkohol enthält

Durch die Tatsache, daß in der erfindungsgemäßen Masse die genannten Synthesefasern enthalten sind, deren Destruktionstemperatur oberhalb 300⁰C liegt und

5n dir durch eine hohe chemische Beständigkeit gegen die Wirkung der Säuren und der Oxydationsmittel gekennzeichnet werden, ist es möglich geworden, auj einer solchen Mischung ein nichtgewebtes Material zu ernalten, welches eine hohe Thermostabilität und hohe

y> chemische Beständigkeit aufweist

Ev ist erfindungsgemäß zweckmäßig, daß die Mischung als fluorierte Kohlenwasserstoffe Copolymerisat von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid enthält.

Außerdem ist es erfindungsgemäß zweckmäßig als fluorierte Kohlenwasserstoffe Copölyrnerisät von Hexafluorpropylen mit Tetrafluoräthylen Hi verwenden.

Durch die Verwendung als Bindemittel der genannten Verbindung ist es möglich geworden, aus der erfindungsgemäße ι Masse ein niehtgewebles Material mit elektrischer Struktur zu erhalten, was die Erosionsfestigkeit des Materials, seine Thermostabilität und chemische Beständigkeit gewährleistet

Es ist erfindungsgemäß zweckmüßig, daß die Masse als härtbares Kunstharz modifiziertes Furfurol-Azeton-Phenol-Penladiol-Harz enthält.

Außerdem ist es erfiridungsgemäß zweckmäßig, daß die Masse als härtbares Kunstharz Azenaphthylenphe- S nolformaldehydhan; enthält.

Es ist erfindungsgemäß zweckmäßig, als härtbares Kunstharz wässerige Emülsions-Phenölformaldehydharz zu verwenden.

Außerdem ist es erfindungsgemäß zweckmäßige Epoxydharz als härtbares Kunstharz zu verwenden.

Durch die Anwesenheit der genannten Harze in der Masse ist es möglich geworden, eine starr-elastische Struktur des aus dieser Mischung erhaltenen Materials zu erzielen, was eine hohe chemische Beständigkeit und hohe Thermostabilität des Materials gewährleistet.

Man verwendet zweckmäßig erfindungsgemäß als Härter Polyäthylenpolyamin.

Man verwendet außerdem erfindunsssemäß zweckmäßig als Härter Ditctrabutylphenolformaldehyd.

Es ist auch zweckmäßig, daß die Mischung erfindungsgemäß als Härter Sulfosalizylsäure enthält.

Die Anwesenheit der genannten Verbindungen in der Mischung erteilt dem nichtgewebten Material chemische Beständigkeit und Thermostabilität.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehend angeführten ausführlichen Beschreibung der Masse für die Herstellung von nichtgewebtem Material und der Beispiele für ihre Ausführung ersichlich werden.

Es wurde gefunden, daß die ungenügend hohe Thermostabilität. chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit der bekannten Mischungen für nichtgewebte Materialien auf die starre Struktur des aus dieser Mischung geformten Materials zurückzuführen ist.

Um dem nichtgewebtem Material hohe Thermostabilität. chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit zu verleihen, müssen die Voraussetzungen für die Erzielung einer starr-elastischen bewehrten Struktur dieses Materials geschaffen werden.

Die starr-elastische bewehrte Struktur des nichtgewebten Materials bildet sich erfindungsgemäß durch das Abbinden ues faserigen Fuiistones, der Kyrokarbid-, Kohlenstoff- und Chemiefasern sowie pulverförmige Karbide und Nitride von Silizium oder Bor enthält, durch eine dünne Schicht des Copolymerisates der fluorierten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe ind des härtbaren Kunstharzes während der thermischen und Katalysationspolykondensation unter bestimmten Temperatur· und Druckbedingungen.

Die erosionsbeständigen Pyrokarbidfasern erfüllen in der starr-elastischen bewehrten Struktur die Funktion des starren verschleißfesten und chemisch beständigen Bewehrungselementes.

Die zwischen den pyrokarbidfasern verteilten Koh-Ienstoffasern in dieser Struktur erhöhen die Adhäsion zwischen dem Bindemittel und dem Bewehrungsfüllstoff. Die chemisch beständigen Synthesefasern erhöhen die elastischen Eigenschaften der Struktur des nichtgewebten Materials und steigern ihre Festigkeitswerte. Die Karbide und Nitride von Silizium oder Bor erhöhen die Abriebfestigkeit der gebildeten Struktur und steigern ihre Korrosionsbeständigkeit

Der Härter beeinflußt die Bildung des vernetzten Copolymerisates bei einer Temperatur bis 50" C nicht and intensiviert stark den Poiykondensationsprozeß bei einer Temperatur von 150 und 250⁰C unter einer vernetzten Struktur des chemisch beständigen und thermostabilen Copolymerisates» Das organische Lösungsmittel führt die Copolymerisate der fluorierten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe und feste härtbare Kunstharze in den solaftigen Zustand über. Die wässerige Lösung von Arninoniumsulfonaphthenat führt die festen Copolymerisate der fluorierten gesättigten und Ungesättigten Kohlenwasserstoffe oder härtbaren Kunstharze in wässerige Suspensionen über.

Als thermostabile Ind chemisch beständige organische Synthesefasern können in der Mischung Fasern auf der Basis von Polyvinylchlorid, modifiziertem Polyakrylnitril, Polyvinylidenchlorid. Polyäthylen. Polyäthylen-Terephthalat verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß es zweckmäßiger ist, Fasern auf der Basis von Polypropylen, Polytrifluorchlorethylen, modifiziertem Polyvinylalkohol zu verwenden, weil ihre Destruktionstemperatur über 300°C liegt und sie alle durch hohe chemische Beständigkeit gegen die Wirkung von Säuren und Oxydationsmitteln gekennzeichnet werden. Die Fasern auf der Basis von modifiziertem Polyvinylalkohol und Polypropylen scheiden während der Formung bei einer Temperatur von 200 bis 250⁰C keine gesundheitsschädlichen und die Preßform zerstörenden flüchtigen Produkte aus. Die Fasern auf der Basis von Poly-Trifluorchloräthylen bilden eine Struktur mit erhöhter Elektrizität.

Als Bindemittel für die erfindungsgemäße Mischung können zu- Erzielung einer bewehrten Struktur des nichtgewebten Materials auf der Basis der oben genannten Fasern Phenol-, Epoxyd-. Furanharze verwendet werden. Diese härtbaren Kunstharze aber bilden eine starr-spröde Struktur des erhaltenen nichtgewebten Materials; die Thermostabilität dieser Kunstharze übersteigt nicht 200^r. während ihre chemische Beständigkeit gegen saure, alkalische und oxydierende Medien den Forderungen der gegenwärtigen Technik nicht entspricht.

Es ist möglich, als Bindemittel für die Mischung fluorsubstituierte Kohlenwasserstoffe mit einer Thermostabilität von 350 bis 450° C. wie Trifluoräthylen. Tetrafluoräthylen, Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, in Form von wässerigen Suspensionen oder Losungen in organischen Lösungsmitteln zu verwenden. Die Adhäsionseigenschaften solcher Polymerisate gegenüber den Kohlenstoff- und Pyrokarbidfasern aber sind sehr niedrig. Das geformte Erzeugnis dehnt sich beim Erhitzen aus und verliert seine Form und seine Festigkeitseigenschaften.

Die Copolymerisate auf der Basis von hexafluorpropylen mit Tetrafluorethylen und von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid sind in organischen Lösungsmit'^ln löslich und bilden Latices. beispielsweise in wässeriger Lösung von Ammoniumsulfonaphthenat. Nach der Thermostabilität stehen die Copolymerisate von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid und von Hexafluorpropylen mit Tetrafluorethylen dem Tetrafluorethylen nahe. Dem letzteren gegenüber besitzt sie den Vorteil, daß sie eine höhere Adhäsion an Kohlenstoff- und Pyrokarbidfasern aufweisen. Die elastischen Eigenscheften dieser Copolymerisate sind bedeutend höher als bei den Polymerisaten und Kopolymerisaten der oben genannten fluorsubstituierten Kohlenwasserstoffe.

Dies ist ein Grund dafür, diese Copolymerisate auf der Basis von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid und von Hexafluorpropylen mit Tetrafluorethylen als besonders geeignet fär die Lösung der gestellten Aufgabe anzusehen.

Die hohe Elastizität der Copolymerisate, die unter

Erhitzen zunimmt, verhindert ihre unmittelbare Verwendung als Bindemittel. Zur Senkung der Elastizität des genannten Bindemittels gibt man der erfindungsgemäßen Mischung härtbare Kunstharze zu, die während der Polykondensation eine starr-elastische Struktur des erhaltenen Materials bilden, die ihre Eigenschaften beim Erhitzen auf 350°C praktisch nicht verändert. Als "ärtbare Kunstharze kommen Phenol-, Furan-, Epoxyd-, Polyorganosiloxane Karbamid- und Polyesterharze in Frage. Von diesen ist es jedoch zweckmäßiger, Azenaphthylenphenolformaldehydha^z, das durch erhöhte Thermostabilität und chemische Beständigkeit gegen die Wirkung der Oxydationsmittel und der alkalischen Medien gekennzeichnet wird, modifiziertes Furfurol-Azeton-Phenolpentadiolharz, das durch erhöhte Beständigkeit gegen Wirkung von Oxydationsmitteln und alkalischen Medien gekennzeichnet wird, Epoxydharz, das durch hohe Beständigkeit gegen alkalische Medien gekennzeichnet wird, wässeriges Emulsionsharz im Verein mit Latices auf der Basis von Copolymerisaten der fluorierten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffe zu verwenden.

Als Häter kommen Benzolsulfonsäure, Paratoluolsulfosäure, Paratoluolsulfochlorid, salzsaures Anilin und Hexamethylendiamin in Frage. Es ist jedoch zweckmä-Biger. für Phenolharze Sulfosalizylsäure zu verwenden, weil sie keine schädlichen gasförmigen Produkte ausscheidet und keinen Reiz der Hautdecke der Hände und des Gesichtes hervorruft. Für Furanharze, einschließlich des Furfurol-Azeton-Phenol-Pentadiol-Har-2es. verwendet man zweckmäßig als Härter Polyäthylenpolyamin.

Für wässerige Emulsions-Phenolformaldehydharze verwendet man zweckmäDigerweise Ditetrabutylphenolformaldehyd, das sich im wässerigen Medium nicht zersetzt.

Durch die durchgeführten Untersuchungen wurde die optimale Zusammensetzung der Masse ermittelt, die die Herstellung von nichtgewebtem Material mit hohen Festigkeitswerten, hoher Thermostabilität, Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit gewährleistet.

Es wird erfindungsgemäß eine Mischung vorgeschlagen, welche die oben genannten Komponenten in folgendem Verhältnis enthält: Kohlenstoffasern 2 bis 8 Gew.-%; Synthesefasern 1 bis 4 Gew.-°/o; Pyrokarbidfasern 2 bis 16 Gew.-%; Karbid von Silizium oder Bor 1 bis 8 Gew.-%; Nitrid von Silizium oder Bor 1 bis 2 Gew.-%; gesättigte und ungesättigte fluorierte Kohlenwasserstoffe 6 bis 13 Gew.-%; härtbare Kunstharze 2 bis 3 Gew.-%; Härter 1 bis 2 Gew.-%; Rest organisches Lösungsmittel oder Wasser.

Es wurde gefunden, daß der Gewichtsprozentgehalt der Pyrokarbidfasern in der Mischung dem Gewichtsprozentgehalt der Kohlenstoffasern gleich sein oder dieses um zwei Male übersteigen soll.

Eine Erhöhung der Pyrokarbidfasermenge in der Mischung führt zur Bildung einer Struktur des nichtgewebten Materials mit erhöhter Starrheit und erniedrigter Kerbschlagzähigkeit. Eine Erhöhung des Kohlenstoffasergehaltes in der Mischung (auf über 8 Gew.-%) führt zu einer Steigerung der Zementation der pulverförmigen Füllstoffe, jedoch zu einer Senkung der Abriebfestigkeit des Materials. Der Gehalt der Synthesefasern in der Mischung soll >/7 bis '/2 der Gesamtmenge der faserigen Füllstoffe betragen. Eine Senkung des Gehaltes an Synthesefasern gegenüber dem vorgeschlagenen Gehalt in der Mischung führt zu einer Verschlechterung der elastischen Eigenschaften des nichtgewebten Materials, während eine Erhöhung desselben die Bildung plastischen Materials zur Folge hat.

Der Prozentgehalt an Bindemittel in der Mischung ist bedingt durch die Oberfläche des pulverförmigen und faserigen Füllstoffes und die optimale Dicke der Schicht auf seiner Oberfläche.

Eine Senkung der Menge des Bindemittels führt zur Bildung einer dünnen Schicht desselben auf der

ίο Oberfläche des Füllstoffes, was eine Senkung der Festigkeitseigenschaften des Materials und eine Erhöhung seiner offenen Porigkeit zur Folge hat.

Eine Erhöhung der Menge an Bindemittel in der Mischung führt zu einem unwiederbringlichen Verlust eines Teils desselben während des Pressens der Erzeugnisse. Das Verhältnis zwischen dem Copolymerisat der gesättigten und ungesättigten fluorierten Kohlenwasserstoffe und dem härtbaren Kunstharz ist optimal. Eine Erhöhung der Menge an härtbarem Kunstharz führt zu einer Zunahme der Sprödigkeit des nichtgewebten Materials, während eine Verminderung der Menge an härtbarem Kunstharz eine Erhöhung der Plastizität des erhaltenen Materials zur Folge hat

Die Gewichtsmenge an Härter in der Mischung soll '/i6 bis 'Λ des Gewichtes der Komponenten des Mindemittels betragen. Eine Senkung des Härtegehaltes führt zu einer Verlängerung der Formung der Erzeugnisse, eine Zunahme zur ungleichmäßigen Polykondensation unter Bildung von verschiedenen dichten Bereichen der Erzeugnisse, weshalb auf dem Erzeugnis Risse auftreten können. Das Gewichtsverhältnis der Karbide und Nitride von Silizium (Bor) in der Mischung ist optimal. Eine Senkung iherer Menge führt zu einer Erhöhung der Abriebfestigkeit, eine Erhöhung zur Senkung der Kerbschlagzähigkeit und der Festigkeitswerte des Materials. Der Gehalt an organischem Lösungsmittel oder Wasser in der Suspension ist bedingt durch die Notwendigkeit, die pulverförmigen und faserigen Füllstoffe gleichmäßig zu benetzen.

Es wird vorgeschlagen, die Mischung für die Herstellung von nichtgewebtem Material erfindungsgemäß wie folgt zu bereiten:

Uie Pyrokarbid-, Kohlenstoff- und Synthesefasern werden zu 5 bis 30 mm langen Stücken in Abhängigkeit von den Abmessungen der Preßerzeugnisse geschnitten. Die geschnittenen Fasern vermischt man mit Karbiden und Nitriden von Silizium (Bor) und verrührt danach bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C mit dem Bindemittel. Das Bindemittel bereitet man durch Auflösung unter energischem Rühren in Azeton des Copolymerisates der fluorierten Kohlenwasserstoffe oder durch Emulgieren desselben in wässeriger Lösung von Sulfonaphthenat unter anschließender Zugabe von härtbarem Kunstharz und Härter. Die erhaltene Mischung trocknet man bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C und lockert auf. Aus der erhaltenen Mischung preßt man in der Preßform oder hydrostatisch unter einem Druck von 100 bis 300 kp/cm² bei einer Temperatur von 200 bis 250⁰C Erzeugnisse geforderter Form und geforderter Abmessungen. Die gepreßten Erzeugnisse durchwärmt man in fluorierten Ölen auf 250° C oder in einer Schüttung von Aktivkohle auf 400 bis 500⁰C mit einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 20 Grad/St.

Das Material der Erzeugnisse wird durch folgende physikalisch-chemische Kennwerte gekennzeichnet: Dichte i,6 bis 1,8 g/cm*; Druckfestigkeit 2000 bis 3000 kp/cm²; Zugfestigkeit 580 bis 1100 kp/cm²; Kerbschlagzähigkeit 30 bis 50 kp - cm/cm²; Thermostabilität

300 bis 450° Gj Lebensdauer beim Betrieb in 20%iger Trübe von Titandioxyd bei 90⁰C 6850 St.; Lebensdauer beim Betrieb in 36%iger Salzsäure 10 000 St.

Das Material ist beständig gegen die Wirkung von siedender Fluorwasserstoff-, Siliziumfluorwasserstoff- und Salzsäure beliebiger Konzentrationen, 90%iger Schwefelsäure bei 130⁰C, 85%iger Phosphorsäure bei 150°C, gegen Wechselnden Medien und Oxydationsmittel.

Beispiel 1

In einem Mischer vermischt man bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C zu 30 mm langen Stücken geschnittene Pyrokarbidfasern (12 Gew.-%), Kohlenstoffasern (2 Gew.-%), Polyenfasern (1 Gew.-%) mit 1 Gew.-% Siliziumkarbid und 1 Gew.-% Bornitrid während 20 min. Dem Gemisch gibt man eine Lösung in Azeton eines Gemisches auf der Basis von Copolymerisat von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid und modifiziertem Furfurol-Äzeton-Pentadiol-Harz mit Polyäthylenpolyamin als Härter in einer Menge von 83 Gew.-% zu. Die Zusammensetzung der Lösung des genannten Gemisches in Azeton ist wie folgt: Copolymerisat von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid 13 Gew.-°/o; modifiziertes Furfurol-Azeton-Phenol-Pentadiol-Harz 3 Gew.-%; Polyäthylenpolyamin 1 Gew.-%; Azeton 66 Gew.-%.

Die Komponenten der Mischung vermischt man während 40 min bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C, trocknet danach bei einer Temperatur von 20 bis 35° C bis zur Entfernung von Azeton und lockert auf. Aus der Mischung preßt man Erzeugnisse bei einem Druck von 150 kp/cm² und einer Temperatur von 250° C. Die gepreßten Erzeugnisse erhitzt man in einer Schüttung von Aktivkohle auf eine Temperatur von 400⁰C mit einer Geschwindigkeit des Temperaturanstieges von 20 Grad/St. Das Material der Erzeugnisse wird durch folgende Kennwerte gekennzeichnet: Dichte 1,6 bis 1,8 g/cm¹; Druckfestigkeit 2000 bis 3000 kp/cm²; Zugfestigkeit 580 bis 1100 kp/cm²; Kerbschlagzähigkeit 30 bis 50 kp · cm/cm²; Thermostabilität 500⁰C; Lebensdauer beim Betrieb in 2no/_ojger Trübe von Titandioxyd bei yu-C b850 St.; Lebensdauer beim Betrieb in 36%iger Salzsäure 10 000 St

Das Material ist beständig gegen die Wirkung von siedender Fluorwasserstoff-, Siliziumwasserstoff- und Salzsäure beliebiger Konzentrationen, der 93%igen Schwefelsäure bei 130⁰C, der 85%igen Phosphorsäure bei 150⁰C, gegen alkalische Medien und Oxydationsmittel.

Beispiel 2

In einer Mischmaschine vermischt man bei einer Temperatur von 20 bis 30°C zu 10 mm langen Stücken geschnittene Pyrokarbidfasern (2 Gew.-%), Kohlenstoffasern (8 Gew.-%), Fasern (4 Gew.-%) auf der Basis von Trifluorchloräthylen mit 8 Gew.-°/o Borkarbid und 2 Gew.-% Siliziumnitrid während 20 bis 30 min. Dem Gemisch gibt man unter Rühren eine Lösung in Azeton eines gemisches auf der Basis von Copolymerisat von Hexafluorpropylen und Tetrafluoräthylen und Azetaphthylenphenolformaldehyd mit Sulfosalizylsäure als Härter in einer Menge von 76 Gew.-% zu.

Die Lösung des genannten Gemisches in Azeton enthält (in Gewichtsprozenten, bezogen auf das Gewicht der Mischung): Fluorcopoiymerisat von Hexafluorpropylen 6; Azetaphthylenphenofrormaldehydharz 2; Sulfosalizylsäure 1; Azeton 66.

Die Komponenten der Mischung vermischt man während 25 min bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C, trocknet bis zur Entfernung des Azetons bei einer Temperatur von 20 bis 35°C und lockert auf. Aus der Mischung preßt man Erzeugnisse unter einem Druck von 300 kp/cm² bei einer Temperatur von 200⁰C. Die gepreßten Erzeugnisse erhitzt man auf eine Temperatur

von 300⁰C in fluorierten oder chlorierten Ölen. Die

~ Eigenschaften des erhaltenen Erzeugnisses sind identisch den Eigenschaften des Erzeugnisses nach Beispiel 1.

Beispiel 3

In einer Mischmaschine vermischt man bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C zu 20 mm langen Stücken geschnittene Pyrokarbidfasern (6 Gew.-%); Kohlenstoffasern (4 Gew.-%); Po'ypropylenfasern (3 Gew.-%J mit 7 Gew.-% Borkarbid, 1 Gew.-% Bornitrid während 30 min. Dem Gemisch gibl man unter Rühren eine wässerige Suspension des Copolymerisates von Hexafluorpropylen mit Polyvinylidenfluorid und Phenolformaldehydharz mit Ditetrabutylphenolformaldehyd als Härter in einer Menge von 79 Gew.-% zu. Die wässerige Suspension weist die folgende Zusammensetzung auf: Copolymerisat von Hexafluorpropylen mit Polyvinylidenfluorid 9 Gew.-%; Phenolformaldehydharz 3 Gew.-%; Ditetrabutylphenolformaldehyd 1 Gew.-%; Wasser 66 Gew.-%.
Die erhaltene Mischung trocknet man bei einer Temperatur von 35 bis 95°C unter Vakuum bis zur Entfernung des Wassers und trocknet auf.

Aus der Mischung preßt man Erzeugnisse unter einem Druck von 200 kp/cm² bei einer Temperatur von 200⁰C. Die gepreßten Erzeugnisse erhitzt man auf eine Temperatur von 280⁰C in fluorierten oder chlorierten Ölen. Die Kennwerte des erhaltenen Erzeugnisses entsprechen den in Beispiel 1 angeführten Werten.

Beispiel 4

In einer Mischmaschine vermischt mar» bei einer Temperatur von 20 bis 30⁰C zu 15 mm langen Stücken geschnittene Pyrokarbidtasern (8 Gew.-%); Kohlenstoffasern (3 Gew.-%); Fasern aus modifiziertem Polyvinylalkohol (2 Gew.-%) mit 4 Gew.-% Siliziumkarbid und 2 Gew.-% Siliziumnitrid während 30 min. Dem Gemisch gibt man unter Rühren eine Lösung in Azeton eines Gemisches auf der Basis von Hexafluorpropylen mit Tetrafluoräthylen und modifiziertem Fluorol-Azeton-Phenol-Pentadiol-Harz mit Sulfosalizylsäure als Härter in einer Menge von 81 Gew.-°/o.

Die Lösung des genannten Gemisches in Azeton enthält (in Gewichtsprozenten, bezogen auf das Gewicht der Mischung): Kopolymerisat von Hexafluorpropylen mit Tetrafluoräthylen 11; modifiziertes Furfurol-Azeton-Phenol-Pentadiolharz 2; Sulfosalizylsäure 2; Azeton 66.

Die erhaltene Mischung trocknet man bei einer Temperatur von 20 bis 30° C bis zu einer Entfernung von Azeton und lockert auf.

Aus der Preßmasse preßt man Erzeugnisse unter einem Druck von 250 kp/cm² bei einer Temperatur von 250⁰C. Die gepreßten Erzeugnisse erhitzt man unter Stickstoff auf eine Temperatur von 400⁰C mit einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 20 Grad/St

Das erhaltene Erzeugnis besitzt die in Beispiel 1 genannten Eigenschaften.

Beispiel 5

Man bereitet den Füllstoff der Mischung analog zu Beispiel 1. Dem Füllstoff gibt man unter Rühren eine Lösung in Azeton eines Gemisches der folgenden Zusammensetzung (in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Mischung) zu: Copolymerisal von Hexafluorpropylen und Trifluorchloräthylen 13; Epoxydharz 3; Polyäthylenpolyamin 1; Azeton 66.

Die Mischung trocknet man bei einer Temperatur von 20 bis 35°C bis zur Entfernung von Azeton und lockert auf. Aus der Mischung preßt man Erzeugnisse unter einem Drück von 150 kp/cm² bei einer Temperatür von 230°Gi Die!., gepreßten Erzeugnisse erhitzt man in flüöriertsn Ölen auf eine Temperatur von 280⁰G ίτίίί einer Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von 20

Grad/St. Die Prüfung der Erzeugnisse ergibt Eigenschaften, genannt in Beispiel 1.

Beispiel 6

Die Bereitung der Mischung, das Pressen von Erzeugnissen aus dieser und die Wärmebehandlung derselben erfolgt analog zu Beispiel 3, man gibt jedoch dem Gemisch der Füllstoffe wässerige Suspension von Bindemittel der folgenden Zusammensetzung (in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Mischung) zu: Copolymerisat von Hexafluorpropylen und Trifluorchloräthylen 8; modifiziertes Furfurol-Azeton-Phehol-PenladioI-Harz 3; Öitetrabutylpheridiformäidehyd 2; Wasser 66.

Das erhaltene nichtgewcble Material besitzt die in Beispiel 1 genannten Eigenschaften.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Massen auf der Basis von

   (a) Fluorpolymerisaten,

   (b) härtbaren Kunstharzen sowie Härtern hierfür,

   (c) faserigen und nichtfaserigen Füllstoffen und

   (d) einem Lösungsmittel,