DE3414091C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der, wenn er um Bauteile wie Grundwasserrohre, Gasrohre oder Rohre von chemischen Anlagen gewickelt wird, diese vor Korrosion zu schützen vermag.

Bisher wurden zum Schutz von Bauteilen, wie z. B. Rohren, vor Korrosion diese beschichtet oder mit Harz überzogen. Diese Methoden vermögen jedoch nicht vor Korrosion zu schützen und sind außerdem durch kurze Lebensdauer gekennzeichnet, was verursacht wird durch das Eindringen von Wasser über durch spontane Ausdehnung von Filmen gebildete Hohlräume, über Grenzflächen zwischen einem Harz und einem Verstärkungsmittel oder einem Träger, einem Schaum oder dergleichen.

Es wurden auch schon korrosionshemmende Dichtungsstreifen verwendet. Ein allgemein bekanntes Beispiel für einen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen, hergestellt durch Extrudieren einer Klebstoffmasse, enthaltend eine Kautschukbasis, Ruß, Kieselerdefüllstoff, Zinkoxidpulver, ein nicht reaktionsfähiges phenolisches Kondensat und andere Zusätze wie Öl auf einem Streifen, ist aus der GB-PS 15 32 294 bekannt. Dabei erfolgt der Zusatz von Ruß, um der Kautschukbasis eine größere Elastizität zu verleihen. Zinkoxyd bewirkt in diesem Falle keine anodische Auflösung und verleiht dem Kautschuk ebenfalls nur Elastizität. Ein mit dieser Klebstoffmasse umwickeltes Bauteil ist gegenüber Umwelteinflüssen isoliert. Dieser Streifen weist ein höheres Haftvermögen auf, als dies bei der üblichen Beschichtung bzw. bei Harzüberzügen der Fall ist. Die erwähnte Klebstoffmasse enthält jedoch keinerlei Komponenten, die eine aktive anodisierende Wirkung ausüben, wie z. B. Zink.

Aus der DE-OS 29 22 220 ist ein Verfahren zum Schützen eines Metallsubstrates gegen Korrosion und ein wärmerückstellfähiger Gegenstand, der eine Metallfläche gegen Korrosion schützt, bekannt. Dabei wird der wärmerückstellfähige Gegenstand mit einer Dichtmasse bzw. einer Isoliermasse versehen, die auch die Form eines Bandes haben kann. Als Korrosionshemmer kommen dabei Chromate, Molybdate, Nitrite, Phosphate, Wolframate, Silikate, Benzoate und Borate von Alkali- und Erdalkalimetallen und Zink in Frage. Die Dichtmasse kann Polyisobutylen, Äthylenpropylenterpolymer oder Butylkautschuk enthalten als Matrix. Die Salze wirken dabei als brückenbildendes Material und verleihen der Kautschukbasis auch keine Hygroskopizität.

Aus DE-GM 77 25 803 ist eine Isolierplatte für Rohre bekannt, die eine Innenschicht mit einem Korrosionsinhibitorgemisch aus Natriumnitrit, Natriumcarbonat und einem Borat sowie gegebenenfalls einem Latexbinder zeigt, wobei als Trägermaterial Faservlies, geschäumter Asbest, Kieselgur/Wasserglas oder Glasvlies verwendet werden können, während die Außenschicht eine Metallfolie darstellt.

Aufgabe der Erfindung war es, einen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen zu entwickeln, der einmal die Korrosion hemmt und zum anderen sich nicht auflöst und somit die korrosionshemmende Wirkung über einen längeren Zeitraum hin gewährleistet.

Gelöst wird die Aufgabe durch den Dichtungsstreifen nach Anspruch 1. Die bevorzugten Ausführungsformen sind Gegenstand der beiden Unteransprüche.

Bereitgestellt wird ein korrosionshemmender Dichtungsstreifen, der eine erste Schicht, die Leitfähigkeit aufweist und durch Einarbeiten von feinem Zinkpulver, Magnesiumoxid- und elektrostatisch aufgeladenem Graphitpulver in eine Kautschukbasis hergestellt wird, und eine zweite Schicht, zusammengesetzt aus Stoffen, welche die erste Schicht verstärken und ihr Wasserdichtheit und gegebenenfalls wärmeisolierende Eigenschaften verleihen, wobei die zweite Schicht aus einer einzigen Schicht aus einem synthetischen Harz oder Synthesekautschuk oder einer zusammengesetzten Schicht aus einer derartigen Einzelschicht mit faserförmigem Material besteht. Der erfindungsgemäße korrosionshemmende Dichtungsstreifen ist zusammengesetzt aus einer leitenden ersten Schicht aus einer Kautschukbasis, 50 bis 350% feinem Zinkpulver, 2 bis 10% Magnesiumoxid- und 20 bis 100% Graphitpulver, vorzugsweise mit einem Flächeninhalt von 900 bis 1100 m²/g, jeweils bezogen auf das Gewicht der Kautschukbasis, und der zweiten oben beschriebenen Schicht.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Prüfling eines außen mit dem erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen überzogenen Rohres.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Versuchsvorrichtung für den Korrosionstest am Prüfling.

Fig. 4 zeigt einen Aufriß eines mit dem erfindungsgemäßen Dichtungsstreifen versehenen Rohres.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen 1, hergestellt durch Laminierung der ersten Leitfähigkeit aufweisenden Schicht 1 a und der zweiten wasserdichten Schicht 1 b. Die erste Schicht 1 a besteht aus einer Kautschukbasis, 50 bis 350% feinem Zinkpulver, 2 bis 10% Magnesiumoxid- und 20 bis 100% Graphitpulver, mit einem Flächeninhalt von 900 bis 1100 m²/g, jeweils bezogen auf das Gewicht der Kautschukbasis. Die zweite Schicht 1 b besteht aus einer einzigen Schicht aus einem synthetischen Harz oder Kautschuk oder aus einer zusammengesetzten Schicht aus einer derartigen Einzelschicht mit einem faserförmigen Material. Beispiele für synthetische Harze sind Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan, Phenolharnstoffpolymer, Polypropylen, Polyester und Fluorharz.

In der ersten Schicht wird eine Kautschukbasis verwendet, um diese flexibel zu gestalten und auf diese Weise zu gewährleisten, daß sich die entsprechend zu überziehenden Rohre ausdehnen und zusammenziehen können. Das feine Zinkpulver wird der ersten Schicht zugesetzt, um die zu überziehenden Rohre oder Bauteile vor Korrosion zu schützen, da sich Zink vorzugsweise anodisch löst, wenn auf der Grenzfläche zwischen dem Rohr bzw. dem Bauteil und der Überzugsschicht Feuchtigkeit kondensiert, was zur anodischen Polarisation der ersten Schicht als Ganzes und gleichzeitig zur kathodischen Polarisation des Bauteils führt. Das Zinkpulver wird in einer Menge von 50 bis 350 Gew.-% zugesetzt, da bei einer Zugabe von unter 50% eine verminderte Wirkung festgestellt wird. Andererseits kommt es bei Zugabe zu Kautschuk in einer Menge von über 350% zu einem merklichen Abbau des Kautschuks.

Das Magnesiumoxidpulver wird zugesetzt, um der Kautschukbasis Hygroskopizität zu verleihen, wodurch wiederum das in der Kautschukbasis homogen dispergierte feine Zinkpulver wirksam genutzt werden kann. Das Magnesiumoxidpulver wird in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% zugesetzt, da bei einer Zugabe von unter 2% eine verminderte Wirkung festgestellt wird, während bei einer Zugabe über 10% eine merkliche Verminderung der Elastizität des Kautschuks beobachtet wird. Die Korngröße soll vorzugsweise 0,1 bis 30 Micrometer betragen.

Ferner wird Graphitpulver zugesetzt, um der Kautschukbasis die Leitfähigkeit zu verleihen, die für die anodische Polarisierung der ersten Schicht und die kathodische Polarisierung des Bauelements durch Lösen des homogen dispergierten feinen Zinkpulvers in der Kautschukbasis erforderlich ist. Da jedoch die Zugabe einer großen Menge an Graphitpulver auf die Kautschukbasis eine korrodierende Wirkung ausübt, sollte die Graphitmenge möglichst klein gehalten werden. Außerdem ist es vorzuziehen, auch die Teilchengröße des Graphitpulvers möglichst klein zu halten. Auf diese Weise ist es möglich, unter Inhibierung der Korrosion durch Eindispergieren von Graphitpulver mit einem Flächeninhalt von 900 bis 1100 m²/g in einer Menge von 20 bis 100 Gew.-% der Kautschukbasis ausreichende Leitfähigkeit zu verleihen. Wird das Graphitpulver in einer Menge von unter 20% eingearbeitet, wird nur eine geringe Leitfähigkeit erzielt, andererseits hat eine Zugabe von über 100% eine korrodierende Wirkung auf die Kautschukbasis. Es ist außerdem vorzuziehen, Graphitpulver mit einem Flächeninhalt von 900 bis 1100 m²/g einzuarbeiten, da eine unerwünscht höhere Menge zugesetzt werden muß, wenn der Flächeninhalt unter 900 m²/g liegt. Andererseits ist eine Einarbeitung von Graphitpulver mit einem Flächeninhalt von über 1100 m²/g wirtschaftlich ungünstig.

Wie oben beschrieben, besitzt die erste Schicht zwar korrosionshemmende Wirkung, jedoch nicht in ausreichendem Maße. Daher ist die zweite Schicht 1 b zur Verstärkung der ersten und zur Aufrechterhaltung der korrosionshemmenden Wirkung über längere Zeit notwendig.

Wenn die zweite Schicht 1 b auch zur erhöhten Verstärkung der ersten Schicht 1 a dient, enthält die zweite Schicht neben den Kunstharzen ein faserförmiges Material.

Als faserförmiges Material der zweiten Schicht dienen z. B. Asbest-, Siliziumcarbid-, Glas-, Kohle- oder Bohrfasern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 wird nachfolgend ein Versuchsbeispiel beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen durch Außenbeschichtung eines Rohres 3 aus unlegiertem Kohlenstoffstahl (S 35 C) mit einem Beschichtungsmaterial 4 hergestellten und mit einer Polypropylendichtungskappe 5 an beiden Enden versehenen Prüfling 2. Auf diesen ließ man zur Ermittlung der korrosionshemmenden Wirkung in einer Versuchsapparatur, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, während 8000 Stunden eine Feuchtigkeit von 100% und eine Temperatur von 80°C einwirken.

In Fig. 3 haben die in das Versuchsgefäß 6 eingebrachten Prüflinge 2 a, 2 b und 2 c abgesehen von der Beschichtung denselben Aufbau wie in Fig. 2. Der Prüfling 2 a war mit einem Polyvinylchloridstreifen überzogen, der Prüfling 2 b mit einem Styrol/Butadienkautschukstreifen und der Prüfling 2 c mit dem erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen 1 (vgl. Fig. 4). Der korrosionshemmende Dichtungsstreifen 1 wurde hergestellt durch Laminieren der ersten Schicht, bereitet durch Einarbeiten von 300 Gew.-% feinem Zinkpulver, 3 Gew.-% feinem Magnesiumoxidpulver und 35 Gew.-% Graphitpulver mit einem durchschnittlichen Flächeninhalt von ca. 1000 m²/g in eine Butylkautschukbasis, und der zweiten aus Polyvinylchlorid bestehenden Schicht. Die Position 7 bezieht sich auf die dem Versuchsgefäß 6 zugeführte wässerige Lösung und die Position 8 ist eine in der Lösung 7 vorgesehene Heizvorrichtung.

Nach Durchführung des Versuchs unter Verwendung der erwähnten Apparatur wurde zur Ermittlung des Grades der Korrosionshemmung nach Gleichung (1) die korrodierte Fläche jedes Prüflings (2 a bis 2 c) gemessen. Dabei wurde an dem mit dem erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen überzogenen Prüfling nur eine geringe Korrosion und damit ein hoher Grad der Korrosionshemmung festgestellt.
Bestimmungsmethode:

wobei S₀ den Flächeninhalt des Prüflings vor dem Immersionstest und S₁ die korrodierte Oberfläche des Prüflings nach dem Immersionstest bedeuten.

Außerdem zeigt der erfindungsgemäße korrosionshemmende Dichtungsstreifen ein ausgezeichnetes Haftvermögen, wenn man damit ein Rohr oder ein Bauteil umwickelt. Der Streifen läßt sich von diesem nur schwer ablösen, da die Kautschukbasis in der ersten Schicht eine geringe Menge Vulkanisatoren enthält, wodurch eine unvollständig vernetzte Struktur erzielt wird, was dem Streifen Klebrigkeit verleiht.

Die Erfindung stellt somit einen korrosionshemmenden Dichtungsstreifen bereit, der über längere Zeit eine korrosionshemmende Wirkung zeigt, wenn mit diesem Streifen Rohre oder Bauteile umwickelt werden, und zwar aufgrund einer kombinierten Wirkung der ersten Schicht, die zusammen mit einer Zinkkomponente eine ausgezeichnete korrosionshemmende Wirkung zeigt, und zusammen mit der zweiten Schicht, die dem Dichtungsstreifen Wasserdichtheit verleiht und gegebenenfalls zur Verstärkung führt.

Claims (3)

1. Korrosionshemmender Dichtungsstreifen, enthaltend eine erste Schicht auf Kautschuk- und Graphitpulverbasis und eine zweite Schicht auf der Basis von synthetischem Harz oder Synthesekautschuk oder einer zusammengesetzten Schicht aus einer derartigen Einzelschicht mit faserförmigem Material, die die erste Schicht verstärkt und dem Dichtungsstreifen Wasserdichtheit verleiht und dadurch die korrosionshemmende Wirkung über längere Zeit aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß er als erste Schicht eine Kautschukbasis mit einem Gehalt von 50 bis 350% feinem Zinkpulver, 2 bis 10% Magnesiumoxidpulver und 20 bis 100% Graphitpulver, jeweils bezogen auf das Gewicht der Kautschukbasis, umfaßt.

2. Dichtungsstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht aus Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polyurethan, Phenolharnstoffpolymer, Polypropylen, Polyester, Fluorharz oder Kautschuk besteht.

3. Dichtungsstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht ein Fasermaterial enthält, ausgewählt aus der Gruppe Asbest-, Siliziumcarbid-, Glas-, Kohle- und Borfasern.