DE3012245C2 - Hitzebeständige Schutzabdeckung sowie deren Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flexiblen hllzefesten 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 Schwelßfläche abspritzt und In der Umgebung fandet. Die Entfernung der abgekühlten Mctallspritzer 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 Slllciumdioxidfasern. Solche Matten befriedigen jedoch nicht in jeder Hinsicht, da sie nach kurzer Gebrauchsdauer durch Erosion der Oberfläche geschwächt werden. Eine Reparatur solcher Matten ist im allgemeinen nicht möglich oder ansonsten schwierig und teuer.

In GB-PS 9 62 344 wird ein Schlchtstoff.beschrieben, der aus einem an eine flexible Gewebeunterlage gebundenen visuell freiliegenden hitzereflektierenden Metallfllm besteht und bei dem an die freiliegende Seite der Gewebeunterlage eine hitzeverzehrende oder hitzeabführende Schicht gebunden Ist. Dieser Schichtstoff soll als Hitzeschutzschlld gegen Wärmestrahlung hoher Intensltäi geeignet sein

Aus GB-PS 7 60 599 geht hervor, daß sich die flammhemmenden Eigenschaften eines hltzevulkanlslerbaren Siliconkautschuks durch Einarbeitung von felntelllgem Glas verbessern lassen. Es wird hiernach als wesentlich angesehen, daß das zu verwendende Glas in feinvermahlenem Zustand vorliegt, wobei zweckmäßigerweise eine Glasfrllte mit <Mner Teilchengröße von weniger als etwa 15 Mikrometer verwendet werden soll.

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

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

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch leine hitzebeständige Schutzabdeckung zum Schutz vor /Sprit^rn aus heißen Feststoffen und/oder Flüssigkeiten,

{bestehend aus einem flexiblen hltzefeslen 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 Organopolyslloxanelastomer versehen, die dadurch gekennzeichnet Ist, daß in das Organopnlyslloxanelastcmer ein anorganisches stückiges zeitiges Füllmaterial eingearbeitet ist.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schutzabdeckung verwendeten flexiblen Träger können aus Irgend-

-J5 feinem hitzefesten Material zusammengesetzt sein, wie Asbest, Kohlefasern, Glasfasern oder Slliclumdloxidfasern. Der jeweilige Träger kann beispielsweise die Form eines Gewebes oder einer Bahn aus willkürlich angeordneten Fasern haben, die durch die Gegenwart des Elaslomerüberzugs 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 elngeschlossen 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 Organopolysiloxanelaslomeren, 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 Dimethylslloxanelnhelten, Phenylmethylsiloxaneinheiten, Dlphenylsiloxanelnhellen, 3.3.3-TrifluorpropyIsiloxanelnhelten und/oder MethylvinylsiJoxanelnhelter. mit oder ohne anderen Di- oder Triorganosiloxaneinheiten, wie Trlmethylslloxanelnheiten, Dimethylvinylslloxanelnheiten oder Phenylmethylvlnylsiloxaneinheiten, enthalten. Die In den elastomerbildenden Organosiloxanpolymeren vorhandenen sillclumgebundenen organischen Substituenten Sinti gewöhnlich Methylreste, Vinylreste, Phenylreste und/oder 3,3,3-Trlfluorpropylreste. Je nach dem zu verwendenden besonderen Härtungssystem und den für das jeweilige Elastomer gewünschten speziellen

Eigenschaften und sonstiger Gegebenheiten können selbstverständlich auch andere Subsllluenlenarten vorhanden sein. Zu Beispielen für solche andere mögliche Substlluenten gehören höhere Alkylgruppen, wie Ethyl oder 2,4,4-Trlmelhylpentyl, Sllucyclopentenylgruppen und Mercapioalkylgruppen.

Bei dem zu verwendenden Organopolysllonanelastomer kann es sich entweder um ein hl'.zehürtbares oder ein raumtcmperaturhürtbares Material handeln, wobei die Bezeichnung des letzteren von der Fähigkeit dieses Materials herrührt, daß es bei normaler Umgebungstemperatur oder bei leicht erhöhter Temperatur vom flüssigen ungehärteten Zustand In den elaslomeren Zustand übergehl. Ein solches Organoslloxanpolymer laßt sich daher beispielsweise hurten durch Einarbeitung eines Organoperoxids oder eines Organoperesters und Anwendung von Hitze, durch Einwirkung energiereicher Strahlung oder durch Zusatz eines Organoslllclumvernelzungsmiüels, und zwar mit oder ohne Verwendung eln^s Slloxankondensatlonskatalysators. Solche Elastomere sind In der Technik wohl bekannt, und In diesem Zusammenhang wird beispielsweise verwiesen auf GB-PS 7 60451, GB-PS 764246, GB-PS 802355, ^GB-PS 8 41825, GB-PS 8 62 576, GB-PS 9 57 255, GB-PS 9 75 603, GB-PS 12 72 705, GB-PS 12 95 194, ' GB-PS 12 96 302, GB-PS 14 09 223 oder US-PS 40 52 529. Zusätzlich zum stückigen zelligen Material kann das ι Organopolyslloxanelastomer gewünschtenfalls auch noch ändere Füllstoffe und Zusätze enthalten, wie pyrogen ',erzeugtes Siliciumdioxid, durch Ausfällung hergestelltes Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Aluminiumhydroxid, [Magnesiumoxid, Titandioxid, Zinkoxid oder Cerhydro-.xid. Alle derartigen Zusätze, die über eine hohe Wärmeleitfähigkeit verfügen, werden In Übereinstimmung mit fden für das Elastomer jeweils gewünschten physikalischen Eigenschaften /weckmäßigerwelse In minimaler (Menge eingesetzt.

Die bevorzugten Organopolyslloxanelastomeren sind diejenigen, die man aus Massen erhält, die bei normaler Umgebungstemperatur oder leicht erhöhter Temperatur, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 10 und 30⁰C, Jhärtbar und vorzugsweise ferner auch fließfähig sind, nämlich Im ursprünglichen ungehärteten Zustand über eine dynamische Viskosität von weniger als etwa 100 000 mPa · s bei 25° C verfügen. Besonders bevorzugt werden die Siliconelastomeren, die sich durch Härten einer Masse aus sillciumgebundene Vinylgruppen enthaltenden Diorganopolysiloxan, das beispielsweise Methyvinylslloxaneinheiten und/oder Dimethylvinylsiloxanelnheiten aufweist, einem Organowasserstoffpolyslloxan, das sillciumgebundene Wasserstoffatome In den Slloxanelnhelten der Hauptkette und/oder den Slloxanelnhelten der Endkette aufweist, und einem Katalysator für die Reaktion sillciumgebundener Vinylgruppen und sJliclumgebundener Wasserstoffatome ergeben. Solche Katalysatoren enthal- ' ten gewöhnlich Platin In Form einer Verbindung oder eines Komplexes hiervon, w;e beispielsweise Chloroplatinsäure oder einen aus Chloroplatlnsäure und einem Substltuenten mit oleflnlscher Ungesättigtheit aufweisenden Organosiloxan gebildeten Komplex. Das Organopolyslloxanelastomer 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 13 35 619), Ruß und bestimmten anorganischen Oxiden sowie Hydroxiden, wie pyrogen erzeugtem Titandioxid. Als stückiges zelliges Füllmaterial für die Elastomerbeschlcluung eignen sich beispielsweise einzellige Materlallen, wie vorzugsweise MlkrokUgelchen aus Glas oder Siliciumdioxid, oder vielzellige Materlallen, wie expandierter Vermiculit oder Perlit. Die Teilchengröße des ·> Jeweiligen Füllstoffes Ist nicht sonderlich kritisch. Der bevorzugte Teilchengrößenbereich Hegt zwischen 20 und 500 Mikron, wobei sich jedoch auch Füllstoffe mit kleinerer oder größerer Teilchengröße verwenden lassen, beispielsweise solche mit einer Größe von bis zu 2000 Mlkrön. Vorzugswelse werden 20 bis 110 Gewichtstelle des zelligen Füllstoffes auf 100 Gewichtstelle des härtbaren Organoslloxanpolymers Im Elastomer verwendet. Es kann jedoch auch mit höheren Füllstoffmengen gearbeitet werden, wo die sich hierdurch ergebende Abnahme

i) der elastomeren Eigenschaften In Kauf genommen werden kann. Der zellige Füllstoff läßt sich durch jede geeignete Methode, bei der es zu keiner Zerstörung der Zellstruktur des Füllstoffes kommt. In die organopolyslloxanelastomerblldendd Masse einarbeiten. Besteht der

2» Füllstoff aus MlkrokUgelchen, dann werden diese am ^ibesten durch Verrühren oder sonstiges einfaches Verml-

ftttfschen In eine fließfähige elastomerbildende Masse elnge-

^;s fWbeltet.
§, Zur Bildung der Organopolyslloxanelastomerbeschlch-

20itung auf dem flexiblen Träger kann man sich jeder ihlerzu 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 Träger läßt sich die elastomerbildende Masse In jeder hierzu geeigneten "Wc'se härten, beispielsweise durch Anwendung von Wärme oder Strahlung oder durch Einwirkung der Atmosphäre bei üblichen Umgebungstemperaturen. Die

y> 'Stärke der gehärteten Elastomerbeschichtung, die au'f den Träger aufgebracht wird, Ist unter anderem abhängig ■von Überlegungen, wie dem jeweils gewünschten Gewicht, den Kosten für eine solche Schutzabdeckung oder den speziellen Bedingungen, unter denen eine solehe Schutzabdeckung eingesetzt werden soll. Im allgemeinen sollte die Stärke der Elastomerbeschichtung vorzugsweise jedoch zwischen 50 und 2000 Mikron liegen.

Die erfindungsgemäßen Gegenstände eignen sich Insbesondere zum Einsatz als verbesserte Schweißmatten,

·)' wo sie zum Schutz von Oberflächen bei einem 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 slllconelastomerblldenden Masse vermischt man folgende Bestandteile miteinander:

Polydimethylsiloxan mit einer an jedes 48,5 Teile

endständigen Sillclumatom
gebundenen Vlnylgruppe
(Viskosität
400 mPasbel 25"'C)

Trlmethylsiloxyendständiges Methyl- 2,8 Teile

wasserstoffpolyslloxan

Gemahlener Quartz 48,5 Teile

Platinkatalysator (Komplex aus 0,16 Teile

Chloroplatlnsäure und niedermolekularem
Vinylsiloxan)

Slliclumtlloxldmlkrokügelchen 40 Teile

(300 Mikrometer)

Die In obiger Welse erhaltene Masse wird durch Mcsserbeschlchtung auf eine überflilche einer Schwell3miitie aufgebracht, die aus einer gesteppten Bahn aus einer Matte aus willkürlich orientierten Glasfasern In einer Umhüllung aus kürpergewobe«ien Glasfasern besteht. Sodann laßt man das aufgetragene Organopolyslloxan zur Bildung einer flexiblen Elastomerbeschlchtung mit einer Starke von etwa 1,0 mm etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur harten. Verwendet man die In dieser Welse erhaltene Matte als Schutzabdeckung in der Nahe eines Schwelßbogens, dann ergibt sich, daß der Großteil der Spritzer aus geschmolzenem Metall von dieser Schulzmatte abspringt, ohne daß diese beschädigt wird. Auf der Matte zurückbleibendes verspritztes Metall führt zwar zu einer gewissen Erosion der Elastomerbeschlchlung, ergibt jedoch keine Zerstörung der Faserstruktur der Matte. Ein Schaden an der Elastomeroberfläche läßt sich durch erneute Beschichtung ohne weiteres reparieren.

_ ΆΓ, ,.·*-,, it 'Beispiel 2 J

'·' > -< Expandierter* Vermiculit-^ 15 Teile)," der" aus Teilchen " ~\ '"mit einer Teilchengröße",fm Bereich von etwa 5'bis 2000 "^ Mikron besteht, wird durch Rühren Inline elastomerbildende Masse folgender Zusammensetzung eingearbeitet· Polydlmeihylslloxan, das an Jedem end- 45 Teile stündigen Slllclumatom eine Vlnylgruppe aufweist (Viskosität 2500 mPa · s bei 25° C) Trlmethylslloxyendstündlges Methyl- 3,5 Teile

wasserstoffpolyslloxan

Oberflilchenbehandeltes, pyrogen 18 Teile

erzeugtes Siliciumdioxid

Titandioxid 5 Teile

Platinkatalysator (wie be! Beispiel 1) 0,18 Teile

Die In obiger Welse 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 Schwelßmalle erzeugte kauischukartlge 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 elastomerbll-,deride 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 eidstomerbiJdende- Mjssc anordnet, welche jedoch keine<MIkrokügeichen aus Siliciumdioxid enthält

I.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hltzebeständlge Schutzabdeckung zum Schutz vor Spritzern aus heißen Feststoffen und/oder FlüS' Mgkelien, bestehend aus einem flexiblen hitzefesten Trüger, von dem wenigstens ein Teil der Oberfläche, welcher wilhrend seiner Verwendung dem heißen Feststoff und/oder der heißen Flüssigkell ausgesetzt Ist, mit einer Beschichtung aus einem Organopolyslloxanelastomer versehen lsi. dadurch gekennzeichnet, daß Jn das ürganopolyslloxaneiastomer ein anorganisches stückiges zeiliges Füllmaterial eingearbeitet ist.

2. Schutzabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Organopolyslloxanelastomer das gehärtete Produkt einer bei Raumtemperatur härtbaren ürganopolysiloxanmasse Ist.

3. Schutzabdeckung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die härtbare Organopolyslloxanmasse aus einem Gemisch aus einem slllciumgeburtdene Vlnylgruppen aufweisenden Dlorganopolyslloxan, einem Organowasserstoffpolyslloxan und einem Katalysator für die Reaktion zwischen slllclumgebundenen Vlnylgruppen und sillclumgebundenen 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 Schulz In der Nähe der Schweißnaht beim Schweißen von Metallen.