DE4410413A1 - Composite material is flexible, durable and heat-, fire- and acid-resistant - Google Patents

Composite material is flexible, durable and heat-, fire- and acid-resistant

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Abstract

The material has a reinforcing substrate and a barrier layer, which is pref. a PTFE-layer or a FEP (fluorinated ethene propene)-layer. The two are bonded together by a silicone rubber elastic interlayer. The rubber is chemically cross-linked with the fluoro-polymer. The silicon rubber is less than 250 mu m thick; the fluoro-polymer barrier layer is only 25 mu m thick. Reinforcement is provided by a heat resistant woven or knitted fabric; it may resist high temperature or fire, as well as acids, and be made of mineral fibres. An expansion compensator constructed as described above, is also claimed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff für Weichstoffkompensatoren sowie ei­ nen Weichstoffkompensator, der aus einem solchen Verbundwerkstoff hergestellt ist.The invention relates to a composite material for soft expansion joints and egg NEN soft tissue compensator, which is made of such a composite material.

Weichstoffkompensatoren werden in der Praxis immer höheren Belastungen ausgesetzt. Beispielsweise werden bei der Rauchgasentschwefelung Säuren und Feuchtigkeit frei, die nicht in die Atmosphäre dringen dürfen. Das setzt den Einsatz von Werkstoffen vor­ aus, die einerseits eine geringe Gasdurchlässigkeit (Permeation) besitzen, andererseits sehr diffusionsfest sind. Diese Anforderungen werden weitestgehend von Beschichtun­ gen aus Fluorelastomeren auf der Basis von Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen- Copolymerisaten (Handelsbezeichnung Viton ®) erfüllt.In practice, soft tissue expansion joints are exposed to ever higher loads. For example, flue gas desulfurization releases acids and moisture, that are not allowed to enter the atmosphere. This requires the use of materials from, which on the one hand have a low gas permeability (permeation), on the other hand are very resistant to diffusion. These requirements are largely met by coating from fluoroelastomers based on vinylidene fluoride-hexafluoropropylene Copolymers (trade name Viton ®) fulfilled.

Als Festigkeitsträger für Elastomer-(Weichstoff-)Kompensatoren werden Gewebe und Gewirke auf der Basis von Mineralfasern (z. B. Glasfasern) und Aramidfasern (z. B. Kevlar ®) eingesetzt.Fabrics and. Are used as reinforcements for elastomer (soft material) compensators Knitted fabrics based on mineral fibers (e.g. glass fibers) and aramid fibers (e.g. Kevlar ®) used.

So sind Verbundwerkstoffe für Weichstoffkompensatoren bekannt (DE 38 20 922 A1), bei denen zu Folien gewalzte Fluorkautschukmassen, insbesondere Massen aus Kautschuken der CFM- oder FCM-Typen (unter dem Handelsnamen Viton ® und Fluorel ® auf dem Markt) auf ein Gittergewebe aus Stahldraht, Aramidfaser oder künstlicher Mineralfaser aufvulkanisiert sind. Eine dauerhafte Verbindung zwischen solchen Fluorkautschukmassen und dem Festigkeitsträger ist jedoch nur über einen me­ chanischen Durchgriff zu erreichen. Dies bedeutet, daß der Festigkeitsträger so gewählt werden muß, daß das Elastomer in nicht vernetztem Zustand in die Faser oder in die Öffnungen der Webware eindringen kann. Nach der Vulkanisation wird die Elastomer­ masse verfestigt, und sie soll sich weder bei mechanischer noch bei thermischer und chemischer Beaufschlagung am Fertigprodukt von dem Festigkeitsträger trennen. Da Aramidfasern ebenso wie Fasern aus A-Glas und B-Glas und Stahlgewebe nur mit glat­ ter Oberfläche herzustellen sind, müssen die Fasern lose gewebt werden, um als Flä­ chengebilde ein sogenanntes Gitter zu erhalten. Stapelfasern aus C-Glas haben eine rauhe Oberfläche, in welche die Elastomermasse eindringen kann, so daß bei solchen Fasern auf die Gitter-Webart verzichtet werden kann.Composites for soft material compensators are known (DE 38 20 922 A1), in which fluorine rubber compositions, in particular compositions, are rolled into films Rubbers of the CFM or FCM types (under the trade names Viton ® and Fluorel ® on the market) on a mesh made of steel wire, aramid fiber or artificial mineral fibers are vulcanized. A permanent link between such fluororubber compounds and the reinforcement is only about a me to achieve chanic penetration. This means that the strength member is chosen must be that the elastomer in the non-crosslinked state in the fiber or in the Openings of the webware can penetrate. After vulcanization, the elastomer mass solidified, and it is said to be neither mechanical nor thermal and Separate chemical stress on the finished product from the reinforcement. There Aramid fibers as well as fibers made of A glass and B glass and steel mesh can only be used with smooth ter surface to be produced, the fibers must be woven loosely in order to to obtain a so-called grid. C-glass staple fibers have one  rough surface, into which the elastomer mass can penetrate, so that with such Fibers on the lattice weave can be dispensed with.

Unabhängig von dem im Einzelfall benutzten Festigkeitsträger sind jedoch Fluorela­ stomere auf der Basis von Vinylfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisaten schwierig zu verarbeiten und zu bearbeiten. Außerdem haben diese Stoffe nur eine relativ geringe Elastizität und Kältebeständigkeit, so daß es insbesondere im Falle von dynamischer Beaufschlagung bei daraus gefertigten Kompensatoren leicht zu Materialrissen und damit zu erhöhter Permeation und gegebenenfalls zum Ausfall des gesamten Systems kommen kann. Aus diesem Grund hat man auch bereits zusätzlich Kunststoff-Folien aus Polytetrafluorethylen (PTFE) in den Kompensator als schwimmendes Bauteil einkon­ fektioniert. Wegen des Fehlens einer eindeutigen Fixierung der Folie an dem Festig­ keitsträger kann jedoch die Dichtwirkung vor allem im Befestigungsbereich (Flanschbereich) des Kompensators zu wünschen übrig lassen.Fluorela are independent of the reinforcement used in the individual case stomers based on vinyl fluoride-hexafluoropropylene copolymers difficult to process and edit. In addition, these substances have a relatively low level Elasticity and cold resistance, making it especially in the case of dynamic Applying expansion joints made from it easily to material cracks and this leads to increased permeation and possibly failure of the entire system can come. For this reason, plastic foils have already been made Incorporate polytetrafluoroethylene (PTFE) into the compensator as a floating component assembled. Because of the lack of a clear fixation of the film on the strength However, the sealing effect can be particularly effective in the fastening area (Flange area) of the compensator leaves something to be desired.

Auf dem Markt ist ferner ein Werkstoff, bei dem eine PTFE-Folie auf ein technisches Gewebe, insbesondere Glasgewebe, durch Druck und Wärme aufkaschiert ist. Ein sol­ cher Werkstoff ist jedoch unerwünscht steif, und er läßt sich nicht wie normales, ggf. beschichtetes Gewebe ohne Kaschierung verarbeiten.There is also a material on the market that uses a PTFE film on a technical one Fabric, especially glass fabric, is laminated by pressure and heat. A sol However, the material is undesirably stiff and cannot be used like normal, possibly Process coated fabric without lamination.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Verbundwerkstoff für Weichstoffkompensatoren zu schaffen, der sich unter Beibehaltung der gewünschten Eigenschaften bekannter Kompensatorwerkstoffe, wie chemischer und thermischer Be­ ständigkeit, durch verbesserte Diffusionsfestigkeit auch bei dynamischer Beaufschlagung, durch besonders hohe Flexibilität und gute Verarbeitbarkeit auszeichnet.The invention has for its object an improved composite material for To create soft tissue expansion joints, while maintaining the desired Properties of known compensator materials, such as chemical and thermal loading resistance, through improved diffusion resistance even with dynamic loading, characterized by particularly high flexibility and good workability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verbundwerkstoff für Weich­ stoffkompensatoren mit einem Festigkeitsträger und einer Sperrschicht gelöst, der da­ durch gekennzeichnet ist, daß die Sperrschicht eine PTFE- oder FEP-Folie ist, die an den Festigkeitsträger über eine SI-Zwischenschicht unter Bildung eines festen Verbun­ des elastisch angebunden ist. Die SI-Zwischenschicht und die PTFE- oder FEP-Sperr­ schicht sind untereinander chemisch vernetzt.This object is achieved by a composite material for soft fabric expansion joints with a reinforcement and a barrier layer solved that there characterized in that the barrier layer is a PTFE or FEP film attached to the reinforcement over an SI interlayer to form a firm bond which is connected elastically. The SI intermediate layer and the PTFE or FEP barrier layers are chemically cross-linked.

Die Zwischenschicht aus Silikon ist auf der ganzen Fläche festhaftend zum Festigkeits­ träger und zur Sperrschicht. Sie bildet einen hochflexiblen Teil des Verbundaufbaus sowohl in Hitze als auch in Kälte. Das Gesamtgebilde bleibt biegsam, und es ist ver­ gleichsweise einfach zu bearbeiten und zu verarbeiten. Dabei ist die Folie aus Poly­ tetrafluorethylen (PTFE) oder Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) in hervorragender Weise geeignet, die Aufgaben der zuvor verwendeten Fluor­ kautschukbeschichtung (insbesondere Viton ®) zu übernehmen, hat aber den zusätzli­ chen Vorteil erhöhter Elastizität, verbesserter Kältebeständigkeit und einer besonders hohen Permeationsfestigkeit bei statischer wie bei dynamischer Beaufschlagung. Daher sind, anders als bei Anwendung der bekannten Fluorkautschukbeschichtung, Rißbildun­ gen auch im Langzeiteinsatz nicht zu befürchten.The silicone intermediate layer adheres to the entire surface for strength sluggish and to the barrier layer. It forms a highly flexible part of the composite structure both in heat and in cold. The overall structure remains flexible and it is ver equally easy to edit and process. The film is made of poly tetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) excellently suited to the tasks of the previously used fluorine  rubber coating (especially Viton ®), but has the additional Chen advantage of increased elasticity, improved cold resistance and a special high permeation resistance with static as well as dynamic loading. Therefore are, unlike when using the known fluororubber coating, cracking not to be feared even in long-term use.

Mit der Erfindung wird deshalb bevorzugt ein definierter Abstand zwischen Festigkeits­ träger und Sperrschicht von < 250 µm (= 0,25 mm) zugrundegelegt. Dabei darf die Sperrschicht eine Dicke von 25 µm (= 0,025 mm) nicht überschreiten. Die Silikon-Zwi­ schenschicht hat eine Stärke von max. 250 µm (= 0,25 mm).With the invention, therefore, a defined distance between strength is preferred base and barrier layer of <250 µm (= 0.25 mm) as a basis. The The barrier layer should not exceed a thickness of 25 µm (= 0.025 mm). The silicone intermediate layer has a thickness of max. 250 µm (= 0.25 mm).

Der Festigkeitsträger besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Gewebe oder Gewirke. Dabei braucht der Festigkeitsträger nicht wie bei bekannten Verbundwerk­ stoffen mit aufvulkanisierter Fluorkautschukmasse eine Gitter-Webart aufzuweisen und/oder aus Stapelfasern mit rauher Oberfläche hergestellt zu sein. Vielmehr können in kostengünstiger Weise marktgängige Gewebe und Gewirke aus Polyester, Aramid, Glas oder dergleichen eingesetzt werden. Besonders zweckmäßig ist ein Festigkeitsträ­ ger aus einem hochhitze- und flammfesten sowie säurebeständigen Mineralfaserge­ webe.The strength member preferably consists of a heat-resistant fabric or Knitted fabrics. The reinforcement does not need it as in known composite structures fabrics with vulcanized fluororubber mass to have a lattice weave and / or to be made from staple fibers with a rough surface. Rather you can Cost-effective fabrics and knitted fabrics made of polyester, aramid, Glass or the like can be used. Strength is particularly useful made of a high heat, flame and acid resistant mineral fiber material weave.

Die Erfindung hat ferner einen Weichstoffkompensator zum Gegenstand, der aus einem Verbundwerkstoff der vorstehend erläuterten Art hergestellt ist.The invention further relates to a soft material compensator which consists of a Composite material of the type explained above is produced.

Die beiliegende Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Verbundwerkstoff der erfindungsgemäßen Art. Dabei ist mit 1 eine bis zu 25 µm dicke PTFE- oder FEP- Folie bezeichnet, die unter anderem auch als lebensmittelbeständige Sperr- und Schutz­ schicht wirkt. Die Folie 1 ist über eine darunterliegende Zwischenschicht 2 aus hoch­ hitzebeständigem Silikon mit einem Festigkeitsträger 3 festhaftend aber elastisch ver­ bunden. Die Zwischenschicht 2, die mit der Folie 1 chemisch vernetzt (vulkanisiert) ist, hat eine Dicke von weniger als 25 µm. Der Festigkeitsträger 3 besteht aus einem hitze­ beständigen Gewebe oder Gewirke, beispielsweise einem hochhitze- und flammfesten sowie säurebeständigen Mineralfasergewebe.The accompanying figure shows schematically a section through a composite material of the type according to the invention. 1 denotes a PTFE or FEP film which is up to 25 μm thick and which also acts, inter alia, as a food-resistant barrier and protective layer. The film 1 is an underlying intermediate layer 2 made of highly heat-resistant silicone with a strength member 3 adherent but elastically connected. The intermediate layer 2 , which is chemically cross-linked (vulcanized) with the film 1 , has a thickness of less than 25 μm. The strength member 3 consists of a heat-resistant fabric or knitted fabric, for example a high-temperature, flame-resistant and acid-resistant mineral fiber fabric.

Die Schichten 2 und 3 sorgen für einen Hitze- und Flammschutz für die Folie 1. Dabei kann der Festigkeitsträger 3, je nach Einbau, an der Außenseite oder der Innenseite des Kompensators liegen.Layers 2 and 3 provide heat and flame protection for film 1 . Depending on the installation, the strength member 3 can lie on the outside or the inside of the compensator.

Die festhaftende aber flexible Anbindung der Folie 1 sorgt für einen gleichbleibenden Kompensatordurchmesser. Damit ist eine exakte Durchlaufmenge der flüssigen oder gasförmigen Medien durch den Kompensator unter Beibehaltung der Gewebe- oder Gewirke-Flexibilität gewährleistet.The firmly adhering but flexible connection of film 1 ensures a constant compensator diameter. This ensures an exact flow rate of the liquid or gaseous media through the compensator while maintaining the flexibility of the woven or knitted fabric.

Claims (6)

1. Verbundwerkstoff für Weichstoffkompensatoren mit einem Festigkeitsträger und einer Sperrschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht eine PTFE- oder FEP-Folie ist, die an den Festigkeitsträger über eine elastische SI-Zwischenschicht angebunden ist, wobei die SI-Zwischenschicht und die PTFE- oder FEP- Sperrschicht untereinander chemisch vernetzt sind.1. Composite material for plastic expansion joints with a reinforcement and a barrier layer, characterized in that the barrier layer is a PTFE or FEP film which is connected to the reinforcement via an elastic SI intermediate layer, the SI intermediate layer and the PTFE or FEP barrier layer are chemically cross-linked. 2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die SI-Zwi­ schenschicht eine Dicke von weniger als 250 µm aufweist.2. Composite material according to claim 1, characterized in that the SI-Zwi layer has a thickness of less than 250 microns. 3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE- oder FEP-Sperrschicht eine Dicke bis 25 µm hat.3. Composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the PTFE or FEP barrier layer has a thickness of up to 25 µm. 4. Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Festigkeitsträger aus einem hitzebeständigen Gewebe oder Ge­ wirke besteht.4. Composite material according to one of the preceding claims, characterized records that the strength member made of a heat-resistant fabric or Ge work exists. 5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Festigkeits­ träger eine hochhitze- oder flammfestes sowie säurebeständiges Mineralfaserge­ webe vorgesehen ist.5. Composite material according to claim 4, characterized in that as a strength supports a high-heat or flame-resistant and acid-resistant mineral fiber ge webe is provided. 6. Weichstoffkompensator aus einem Verbundwerkstoff nach einem der vorherge­ henden Ansprüche.6. Soft material compensator made of a composite material according to one of the preceding claims.
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