DE3012245A1 - Hitzebestaendige schutzabdeckung - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen flexiblen hitzefesten Gegenstand, der sich insbesondere als Schutz während des Schweißens verwenden läßt.

Das Verschweißen von Metallteilen ist ein weit verbreitetes Verfahren, und zwar insbesondere in der Schwerindustrie und im Schiffbau. Ein beim Schweißen häufig auftretendes Problem ist jedoch, daß geschmolzenes Metall von der Schweißfläche abspritzt und in der Umgebung landet. Die Entfernung der abgekühlten Metallspritzer ist schwierig und zeitraubend, so daß man dazu übergegangen ist, die zu der Schweißnaht benachbarten Flächen mit flexiblen Schutzmatten abzudecken. Die hierzu üblichen Matten bestehen bisher aus Asbest oder sonstigen hitzefesten Substanzen, wie Glas- oder Siliciumdioxidfasern. Solche Matten befriedigen jedoch nicht in jeder Hinsicht, da sie nach kurzer Gebrauchsdauer durch Erosion der Oberfläche geschwächt werden. Eine entsprechende Reparatur solcher Matten ist im allgemeinen nicht möglich oder ansonsten schwierig und teuer.

In GB-PS 962 344 wird ein Schichtstoff beschrieben, der aus einem an eine flexible Gewebeunterlage gebundenen visuell freiliegenden hitzereflektierenden Metallfilm besteht und bei dem an die freiliegende Seite der Gewebeunterlage eine hitzeverzehrende oder hitzeabführende Schicht gebunden ist. Dieser Schichtstoff soll als Hitzeschutzschild gegen Wärmestrahlung hoher Intensität geeignet sein.

Aus GB-PS 760 599 geht hervor, daß sich die flammhemmenden Eigenschaften eines hitzevulkanisierbaren Siliconkautschuks durch Einarbeitung von feinteiligem Glas verbessern lassen. Es wird hiernach als wesentlich angesehen, daß das zu ver-

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wendende Glas in feinvermahlenem Zustand vorliegt, wobei zweckmäßigerweise eine Glasfritte mit einer Teilchengröße von weniger als etwa 15 Mikron verwendet werden soll.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur Herstellung von Schweißabdeckungen und Schutzkleidung Gewebeträger, wie Glasgewebe, mit hitzehärtbaren Siliconkautschuken zu beschichten. Der Einsatz solcher Siliconkautschuke führt zwar zu einer Verbesserung der Abriebfestigkeit, Reißfestigkeit und Durchschlagfestigkeit solcher Träger, verleiht dem entsprechenden Gewebe jedoch keinen genügenden Schutz gegenüber einem Kontakt mit sehr heißen Substanzen, wie geschmolzenem Metall.

Wie obige Ausführungen zeigen, gibt es bisher keine Schutzabdeckungen und Schutzüberzüge, die über die von solchen Materialien benötigten mechanischen Eigenschaften verfügen und gleichzeitig auch die hohen Temperaturen aushalten, die von sehr heißen Substanzen, wie geschmolzenen Metallen, ausgehen, wie dies beispielsweise bei Schutzabdeckungen und Schutzüberzügen beim Schweißen der Fall ist. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, dieses Problem durch Bereitstellung einer entsprechenden neuen Schutzabdeckung zu beseitigen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine hitzebeständige Schutzabdeckung zum Schutz vor Spritzern aus heißen Feststoffenund/oder Flüssigkeiten, bestehend aus einem flexiblen hitzefesten Träger, von dem wenigstens ein Teil der Oberfläche, welcher während seiner Verwendung dem heißen Feststoff und/oder der heißen Flüssigkeit ausgesetzt ist, mit einer Beschichtung aus einem Organopolysxloxanelastomer versehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in das Organopoly-

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siloxanelastomer ein anorganisches stückiges cellulares Füllmaterial eingearbeitet ist.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schutzabdeckung verwendeten flexiblen Träger können aus irgendeinem hitzefesten Material zusammengesetzt sein, wie Asbest, Kohlefasern, Glasfasern oder Siliciumdioxidfasern. Der jeweilige Träger kann beispielsweise die Form eines Gewebes oder einer Bahn aus willkürlich angeordneten Fasern haben, die durch die Gegenwart des Elastomerüberzugs zusammengehalten werden. Ein bevorzugter Träger, der sich insbesondere zur Herstellung von zum Schweißen geeigneten Schutzabdeckungen eignet, besteht aus einer Masse willkürlich angeordneter Fasern, die in einem Überzug aus gewobenen Fasern eingeschlossen ist. Ein solcher Träger stellt gewöhnlich eine gesteppte Struktur aus einer Decke oder einer Lage aus willkürlichen Fasern dar, die zwischen zwei äußeren Bahnen aus gewobenen Fasern gehalten wird. Die äußeren Bahnen sind an ihren Rändern zusammengeheftet oder sonstwie in Kontakt gehalten.

Die Organopolysiloxanelastomeren, die sich als Beschichtungen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schutzabdeckung verwenden lassen, stellen wohlbekannte Materialien dar. Die Massen zur Herstellung solcher Elastomerer beruhen auf ein oder mehreren härtbaren Organosiloxanpolymeren, die normalerweise Dimethylsiloxaneinheiten, Phenylmethylsiloxaneinheiten, Diphenylsiloxaneinheiten, 3,3,3-Trifluorpropylsiloxaneinheiten und/oder Methylvinylsiloxaneinheiten mit oder ohne anderen Di- oder Triorganosiloxaneinheiten, wie Trimethylsiloxaneinheiten, Dimethylvinylsiloxaneinheiten oder Phenylmethylvinylsiloxaneinheiten, enthalten. Die in den elastomerbildenden Organosiloxanpolymeren vorhandenen siliciumgebundenen organischen Substituenten sind gewöhnlich Methylreste, Vinylreste, Phenylreste und/oder 3,3,3-Trifluorpropyl-

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reste. Je nach dem jeweils zu verwendenden besonderen Härtungssystem und den für das jeweilige Elastomer gewünschten speziellen Eigenschaften und sonstigen Gegebenheiten können jedoch selbstverständlich auch andere Substituentenarten vorhanden sein. Zu Beispielen für solche anderen möglichen Substituenten gehören höhere Alky!gruppen, wie Ethyl oder 2,4,4-Trimethylpentyl, Silacyclopentenylgruppen und Mercaptoalkylgruppen.

Bei dem zu verwendenden Organopolysiloxanelastomer kann es sich entweder um ein hitzehärtbares oder ein raumtemperaturhärtbares Material handeln, wobei die Bezeichnung des letzteren von derFähigkeit dieses Materials herrührt, daß es bei normaler Umgebungstemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur vom flüssigen ungehärteten Zustand in den elastomeren Zustand übergeht. Ein solches Organosiloxanpolymer läßt sich daher beispielsweise härten durch Einarbeitung eines Organoperoxids oder eines Organoperesters und Anwendung von Hitze, durch Einwirkung energiereicher Strahlung oder durch Zusatz eines Organosiliciumvernetzungsmittels, und zwar mit oder ohne Verwendung eines Siloxankondensationskatalysators. Solche Elastomere sind in der Technik wohl bekannt, und in diesem Zusammenhang wird beispielsweise verwiesen auf GB-PS 760 451, GB-PS 764 246, GB-PS 802 355, GB-PS 841 825, GB-PS 862 576, GB-PS 957 255, GB-PS 975 603, GB-PS 1 272 705, GB-PS 1 '295 194, GB-PS 1 296 302, GB-PS 1 409 223 oder US-PS 4 052 529.

Zusätzlich zum angegebenen stückigen cellularen Material kann das jeweilige Organopolysiloxanelastomer gewünschtenfalls auch noch andere Füllstoffe und Zusätze enthalten, wie pyrogen erzeugtes Siliciumdioxid, durch Ausfällung hergestelltes Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Titandioxid,Zinkoxid oder Cerhydroxid. Alle

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derartigen Zusätze, die über eine hohe Wärmeleitfähigkeit
verfügen, werden in Übereinstimmung mit den für das Elastomer jeweils gewünschten physikalischen Eigenschaften zweckmäßigerweise in minimaler Menge eingesetzt.

Die bevorzugten Organopolysiloxanelastomeren sind diejenigen, die man aus Massen erhält, die bei normaler Umgebungstemperatur oder leicht erhöhter Temperatur, beispielsweise
bei Temperaturen zwischen 10 und 30⁰C, härtbar und vorzugsweise ferner auch fließfähig sind, nämlich im ursprünglichen ungehärteten Zustand über eine dynamische Viskosität von
weniger als etwa 100 000 mPa*s (100 000 cP) bei 25⁰C verfügen. Besonders bevorzugt werden die Siliconelastomeren, die sich durch Härten einer Masse aus einem siliciumgebundene
Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxan, das beispielsweise Methylvinylsiloxaneinheiten und/oder Dimethylvinylsiloxaneinheiten aufweist, einem Organowasserstoffpolysiloxan, das siliciumgebundene Wasserstoffatome in den Siloxaneinheiten der Hauptkette und/oder den Siloxaneinheiten der Endkette aufweist, und einem Katalysator für die Reaktion siliciumgebundener Vinylgruppen und siliciumgebundener Wasserstoffatome ergeben. Solche Katalysatoren enthalten gewöhnlich Platin
in Form einer Verbindung oder eines Komplexes hiervon, wie
beispielsweise Chloroplatinsäure oder einen aus Chloroplatinsäure und einem Substituenten mit olefinischer Ungesättigtheit aufweisenden Organosiloxan gebildeten Komplex. Das jeweilige Organopolysiloxanelastomer sollte vorzugsweise ferner auch flammhemmend sein. Methoden zur Verbesserung der
flammhemmenden Eigenschaften von Organopolysiloxanelastomeren sind bekannt, und hierzu gehört beispielsweise die Einarbeitung von Platinverbindungen (GB-PS 1 335 619), Ruß und bestimmten anorganischen Oxiden sowie Hydroxiden, wie pyrogen erzeugtem Titandioxid.

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Als stückiges cellulares Füllmaterial für die Elastomerbeschichtung eignen sich beispielsweise monocellulare Materialien/ wie vorzugsweise Mikrokügelchen (Mikroballone) aus Glas oder Siliciumdioxid,oder multicellulare Materialien, wie expandierter Vermiculit oder Perlit. Die Teilchengröße des jeweiligen Füllstoffes ist nicht sonderlich kritisch. Der bevorzugte Teilchengrößenbereich liegt zwischen etwa 20 und etwa · 500 Mikron, wobei sich jedoch auch Füllstoffe mit kleinerer oder größerer Teilchengröße verwenden lassen, beispielsweise solche mit einer Größe von bis zu 2000 Mikron. Vorzugsweise werden 20 bis 110 Gewichtsteile des cellularen Füllstoffes auf 100 Gewichtsteile des härtbaren Organosiloxanpolymers im Elastomer verwendet. Es kann jedoch auch mit höheren Füllstoff mengen gearbeitet werden, wo die sich hierdurch ergebende Abnahme der elastomeren Eigenschaften in Kauf genommen werden kann. Der cellulare Füllstoff läßt sich durch jede geeignete Methode, bei der es zu keiner Zerstörung der cellularen Struktur des Füllstoffes kommt, in die. organopolysiloxanelastomerbildende Masse einarbeiten. Besteht der Füllstoff aus MikrobalIonen, dann werden diese am besten durch Verrühren oder sonstiges einfaches Vermischen in eine fließfähige elastomerbildende Masse eingearbeitet.

Zur Bildung der Organopolysiloxanelastomerbeschichtung auf dem flexiblen Träger kann man sich jeder hierzu geeigneten Technik bedienen, beispielsweise eines Messerauftrags oder eines Bürstenauftrags. Gewünschtenfalls kann die elastomerbildende Masse auch in Form einer Dispersion in einem Verdünnungsmittel verarbeitet werden. Nach erfolgtem Auftrag auf den jeweiligen Träger läßt sich die elastomerbildende Masse in jeder hierzu geeigneten Weise härten, beispielsweise durch Anwendung von Wärme oder Strahlung oder durch Einwirkung der Atmosphäre bei üblichen Umgebungstemperaturen. Die Stärke der gehärteten Elastomerbeschichtung, die auf den Trä-

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ger aufgebracht wird, ist unter anderem abhängig von Überlegungen, wie dem jeweils gewünschten Gewicht, den entsprechenden Kosten für eine solche Schutzabdeckung oder den speziellen Bedingungen, unter denen eine solche Schutzabdeckung eingesetzt werden soll. Im allgemeinen sollte die Stärke der EIastomerbeschichtung vorzugsweise jedoch zwischen 50 und 2000 Mikron betragen.

Die erfindungsgemäßen Gegenstände eignen sich insbesondere zum Einsatz als verbesserte Schweißmatten, wo sie zum Schutz von Oberflächen bei einem entsprechenden Schweißverfahren vor Spritzern aus geschmolzenem Metall verwendet werden. Sie lassen sich jedoch auch für andere Einsatzgebiete verwenden, bei denen man einen flexiblen hitzefesten Schild braucht.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert. Alle darin enthaltenen Teilangaben verstehen sich in Gewichtsangaben.

Beispiel 1

Zur Herstellung einer siliconelastomerbildenden Masse vermischt man folgende Bestandteile miteinander:

Polydimethylsiloxan mit einer an jedes endständige Siliciumatom gebundenen Vinylgruppe (Viskosität 400 mPa-s bei 25°C) 48,5 Teile

Trimethylsiloxyendständiges Methylwasserstoff polysiloxan 2,8 Teile

Gemahlener Quartz 48,5 Teile

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Platinkatalysator (Komplex aus Chloroplatinsäure und niedermolekularem Vinylsiloxan) 0,16 Teile

Siliciumdioxidmikrokügelchen (300 Mikron) 40 Teile

Die in obiger Weise erhaltene Masse wird durch Messerbeschichtung auf eine Oberfläche einer Schweißmatte aufgebracht, die aus einer gesteppten Bahn aus einer Matte aus willkürlich orientierten Glasfasern in einer Umhüllung aus köpergewobenen Glasfasern besteht. Sodann läßt man das aufgetragene Organopolysiloxan zur Bildung einer flexiblen Elastomerbeschichtung mit einer Stärke von etwa 1,0 mm etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur härten. Verwendet man die in dieser Weise erhaltene Matte als Schutzabdeckung in der Nähe eines Schweißbogens, dann ergibt sich, daß der Großteil der Spritzer aus geschmolzenem Metall von dieser Schutzmatte abspringt, ohne daß diese beschädigt wird. Auf der Matte zurückbleibendes verspritztes Metall führt zwar zu einer gewissen Erosion der Elastomerbeschichtung, ergibt jedoch keine Zerstörung der Faserstruktur der Matte. Ein Schaden an der Elastomeroberfläche läßt sich durch erneute Beschichtung ohne weiteres reparieren.

Beispiel 2

Expandierter Vermiculit (15 Teile), der aus Teilchen mit einer Teilchengröße im Bereich von etwa 5 bis 2000 Mikron besteht, wird durch Rühren in eine elastomerbildende Masse folgender Zusammensetzung eingearbeitet:

Polydimethylsiloxan, das an jedem endständigen Siliciumatom eine Vinylgruppe aufweist (Viskosität 2500 mPa-s bei 25°C) 45 Teile

Trimethylsiloxyendständiges Methylwasserstoff-

polysiloxan 3,5 Teile

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Öberflächenbehandeltes, pyrogen erzeugtes

Siliciumdioxid 18 Teile

Titandioxid " 5 Teile

Platxnkatalysator (wie bei Beispiel 1) 0,18 Teile

Die in obiger Weise erhaltene Masse wird wie in Beispiel 1 beschrieben auf die Oberfläche einer Schweißmatte aufgebracht und darauf dann 24 Stunden bei normaler Temperatur (22°C) gehärtet. Die auf der Schweißmatte erzeugte kautschukartige Beschichtung hat eine Stärke von etwa 1,5 mm. Untersucht man die so erhaltene Schweißmatte bezüglich ihrer Eignung als Schutzabdeckung in der Nähe eines Schweißbogens, dann ergibt sich hiermit ein zu dem nach Beispiel 1 hergestellten Material ähnliches Ergebnis. Zu einem ähnlichen Verhalten gelangt man auch dann, wenn man die elastomerbildende Masse auf die Oberfläche der Matte in Form von zwei getrennten Beschichtungen aufbringt und ferner auch, wenn man über der ersten Beschichtung eine wie aus Beispiel 1 hervorgehende elastomerbildende Masse anordnet, welche jedoch keine Mikrohohlkügelchen aus Siliciumdioxid enthält.

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Claims (5)

PFENNING-MAAS MEINiG-SPOTT SCHLEISSHEiMERSTR. 299 8000 MÜNCHEN 40 MS-P 381 Dow Corning Limited, London, England Hitzebeständige Schutzabdeckung PATENTANSPRÜCHE

1. Hitzebeständige Schutzabdeckung zum Schutz vor Spritzern aus heißen Feststoffen und/oder Flüssigkeiten, bestehend aus einem flexiblen hitzefesten Träger, von dem wenigstens ein Teil der Oberfläche, welcher während seiner Verwendung dem heißen Feststoff und/oder der heißen Flüssigkeit ausgesetzt ist, mit einer Beschichtung aus einem Organopolysiloxanelastomer versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in das Organopolysiloxanelastomer ein anorganisches stückiges cellulares Füllmaterial eingearbeitet ist.

2. Schutzabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolysiloxanelastomer das gehärtete Produkt einer bei Raumtemperatur härtbaren Organopolysiloxanmasse ist.

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3. Schutzabdeckung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbare Organopolysiloxanmasse aus einem Gemisch aus einem siliciumgebundene Vinylgruppen aufweisenden Diorganopolysiloxan, einem Organowasserstoffpolysiloxan und einem Katalysator für die Reaktion zwischen siliciumgebundenen Vinylgruppen und siliciumgebundenen Wasserstoffatomen besteht.

4. Schutzabdeckung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator Platin enthält.

5. Verwendung der hitzefesten Schutzabdeckung nach Anspruch 1 bis 4 als Schutz in der Nähe der Schweißnaht beim Schweißen von Metallen.

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