NL8102746A - Werkwijze voor het bekleden van de binnenwanden van een metallisch hol voorwerp met polytetrafluoretheen. - Google Patents

Description

. # . * m VO 1945 . Werkwijze voor het bekleden van de binnenwanden van een metallisch hol voorwerp net polytetrafluoretheen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het hechtend bekleden met polytetrafluoretheen (PTFE) van de binnenwanden van een hol metallisch voorwerp. De verkregen PTFE-bekleding maakt de metallische voorwerpen corrosiebestendig en bezit 5 een uitstekende hechting aan de metaalwanden onder vacuum* zelfs bij hoge temperaturen.

Het PTFE is bekend vanwege zijn bestendigheid tegen chemicaliën, zelfs bij hoge temperatuur, waardoor het wordt gewaardeerd als beschermende bekleding voor metallische materialen, za-10 als onderdelen van buizen, kleplichamen, vaten en andere, die in aanraking verkeren met de corrosieve produkten. Bij die toepassingen levert het PTFE, gebruikt in betrekkelijk geringe dikte, de chemische bestendigheid terwijl de mechanische weerstand wordt geleverd door het metallische materiaal.

15 Uitgaande van waterige dispersies van PTFE of organosolen is het mogelijk bekledingen op de binnenwanden van een hol metallisch voorwerp aan te brengen door verstuiven. De verstuiving wordt gewoonlijk gevolgd door een droging en een moffeling. Het een dergelijke werkwijze is het slechts mogelijk meer of minder 20 pareuze bekledingen van geringe dikte aan te brengen, die geen doelmatige en duurzame bescherming bieden van de metallische onderlaag tegen de corrosie van allerlei chemicaliën.

Om een betere bescherming te verkrijgen gebruikt men in het algemeen omhulsels van PTFE vooraf verkregen volgens de ge-25 bruikelijke technieken, zoals b.v. door extrusie of oprollen van band. Deze omhulsels.worden ingébracht zoals beschreven in Frans octrooischrift 1.198.S2G met een zekere spanning in het holle metallische voorwerp dat aldus tegen corrosie wordt beschermd.

Deze techniek bezit een groot nadeel nl. het slechte gedrag onder 8102746 v u ‘ - 2 - vacuum, of zelfs onder een geringe onderdruk van de PTFE-bekleding omdat deze niet hecht aan de metallische wanden.

Met de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk een bekleding te verkrijgen die een uitstekende hechting aan de bin-5 nenwanden van een hol metallisch voorwerp bezit. Op deze wijze is het b.v. mogelijk alle elementen van een inrichting die corrosieve vloeistoffen of gassen vervoert, te vervaardigen eventueel ' onder onderdruk en bij verhoogde temperatuur,

De werkwijze bestaat in een eerste trap in het vullen met IQ' PTFE van de ruimte gevormd tussen de binnenwanden van het holle metallische voorwerp en de buitenwanden van een buigzaam membraan dat nauwkeurig de vorm van de te bekleden binnenwanden van het holle metallische voorwerp volgt en het vervolgens comprimeren van het PTFE door vervormen van het membraan onder isostatische 15 druk en in een tweede trap na het membraan te hebben weggenomen, en de inwendige holten van het metallische voorwerp te hebben gevuld met een vaste stof die vloeibaar stroomt, nagenoeg niet samendrukbaar is en thermisch stabiel bij 400°C, het brengen van het samenstel op een temperatuur boven het smeltpunt van het PTFE ge-2Q durende een tijdsduur dat laatstgenoemde zijn kristallijnheid ver liest.

De vrije ruimte tussen de binnenwanden van het holle metallische voorwerp en de buitenwanden van het buigzame membraan is afhankelijk van de doorsnede van genoemd membraan. Deze doorsnede 25 die kleiner is dan die van het holle metallische voorwerp en een vorm heeft die bij voorkeur nauwkeurig identiek is aan laatstgenoemde, wordt vrijelijk door de vakman gekozen als functie van de dikte van de eind-PTFE-bekleding, die hij wenst te verkrijgen. Het membraan wordt in het holle voorwerp op zijn plaats gehouden door 30 elk geschikt bevestigingsmiddel waarmede de verwijdering kan.wor den gehandhaafd onder vorming van een vorm tussen de wand van het holle voorwerp en het membraan. Deze willekeurige bevestigingsmiddelen zijn niet origineel op zichzelf; het kan b.v. een spil zijn die het membraan via zijn binnenwanden ondersteunt, of ook een 35 bandstelsel dat rechtstreeks op het metallische voorwerp is gefi- 81 02 7 4 6 - 3 - xeerd. De bij de werkwijze bruikbare buigzame membranen zijn van het type dat gebruikelijk wordt toegepast bij het vormen onder isostatische druk, waarbij de beste resultaten worden verkregen met membranen uit rubber.

5 Het PTFE wordt ingébracht in de ruimte, gevormd door de wanden van het metallische voorwerp en het membraan bij voorkeur in de vorm van vormpoeder of korrelig poeder. Alvorens het samenstel in een met water onder een druk van 15 - 45 MPa en bij voorkeur 25 - 35 MPa gevulde bak te comprimeren wordt het PTFE bij 10 voorkeur gecompacteerd naarmate de vorm wordt gevuld en wordt ont- gast onder vacuum.

Bij de gebruikelijke werkwijzen waarbij PTFE wordt toegepast, wordt dit laatste na samendrukking gesinterd bij een temperatuur boven zijn smeltpunt van 342°C, in de praktijk tussen 365 ' 15 en 390°C gedurende een voldoende tijd dat het zijn kristallijnheid verliest. Een bijzonderheid van deze sinterbewerking is de belangrijke uitzetting van het PTFE van de orde van 20 vol.% bij zijn smeltpunt. Daarentegen zetten de metalen en in het bijzonder staal, zich veel minder sterk uit dan het PTFE en in hoofdzaak lineair 20 tussen omgevingstemperatuur en 390°C. Als men dan ook een PTFE- bekleding aanbrengt door isostatisch vormen tegen holle metallische voorwerpen zet het PTFE bij het sinteren op het moment dat het smelt bijzonder sterk uit en maakt zich van de metallische wanden los. Na afkoeling hecht het PTFE niet meer aan het metaal.

25 Het is om aan dit nadeel te ontkomen, dat men bij de tweede trap van de werkwijze volgens de uitvinding na het membraan dat voor de isostatische samendrukking heeft gediend, te hebben wegge-trokken en vóór het sinteren, men zorgvuldig de delen van het holle voorwerp met een vaste stof met fluïde stroming, in hoofdzaak niet 30 samendrukbaar en thermisch stabiel tot 400°C vult» Hierdoor kan gedurende het sinteren bij zijn overgang naar zijn smeltpunt het PTFE niet uitzetten maar heeft daarentegen de neiging zich te verankeren aan de ruwe wanden van het metallische voorwerp, Op die wijze verkrijgt men tenslotte na afkoelen en verwijderen van het 35 fluïde materiaal een PTFE-bekleding die goed hecht aan de wanden 8102746 ......- --- - 4 - van het metallische voorwerp.

Onder vaste stof met fluïde stroming verstaat men een materiaal dat geneigd is tot stromen zodanig, dat alle holle delen van het met PTFE beklede metallische voorwerp gemakkelijk kunnen 5 ‘ worden gevuld. Deze vaste stoffen verkeren gewoonlijk in de vorm van poeder of kralen. Als voorbeelden van deze stoffen kunnen worden genoemd metallische poeders en korrels, glaskralen, oxyden en minerale zouten. Bepaalde minerale zouten zoals natriumchloride, zijn van belang vanwege hun oplosbaarheid in water waardoor het IQ mogelijk is door wassen de laatste sporen vaste stof, die geïmpreg neerd zijn gebleven op de PTFE-bekleding van het gerede werkstuk, te verwij deren.

Deze vaste stof moet stabiel zijn tenminste tot 400°C, om hetzij zijn ontleding voor de sintertemperatuur van het PTFE t’e vermij-15 den hetzij het smelten ervan, waardoor na afkoeling een moeilijk te verwijderen vast blok zou worden gevormd.

Tenslotte dient deze vaste stof nagenoeg niet samendrukbaar te zijn daar anders de uitzetting van het PTFE niet kan worden verhinderd en aldus het doel van de uitvinding nietkan worden ZQ bereikt. Om de samendrukbaarheid van de vaste stof tot een maximum te beperken, verdient het aanbeveling haar zorgvuldig in het met PTFE beklede holle metallische voorwerp te compacteren.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van onderstaande voorbeelden.

25 Voorbeeld I

Dit voorbeeld, schematisch afgebeeld op de tekening, heeft betrekking op de inwendige bekleding van een stalen mof van B6 mm binnendiameter en 300 mm lengte, met aan beide uiteinden gelaste flenzen.

30 Nadat de delen van de beklede buis zijn gezandstraald brengt men een ruimte aan tussen.de stalen buis 1 en een rubber membraan 2 ondersteund door een spil uit polyvinylchloride 3 van 50 mm diameter. Het rubbermembraan is zodanig uitgevoerd dat het mogelijk 0 is kragen 4 op de metalen flenzen 5 te vormen.

35 De aldus gevormde ruimte vormt een vorm die men vult door 81 02 7 4 6 - 5 - middel van het buisstuk 6 met PTFE-vormpoeder (SOREFLON 81 G) onder lichtelijk aanstampen met een houten hamer. Nadat het vullen is beëindigd dient het buisstuR 6 voor het vestigen van een vacuum in het poeder om met het PTFE ingevangen lucht te verwijderen. Na 5 sluiten van het buisstuk 6 neemt men de spil 3 weg en plaatst het samenstel in een met water gevuld vat. De druk wordt in 10 minuten geleidelijk verhoogd tot 25 MPa en vervolgens op deze waarde gehandhaafd gedurende 2 minuten alvorens de druk op te heffen.

Na het onderdeel uit het vat te hebben verwijderd en het 10 membraan te hebben weggehaald, wordt een uiteinde van de buis met een metallische flens afgesloten. De buis wordt gevuld met glaskralen van 0,5 mm diameter, vervolgens aan het andere uiteinde gesloten met behulp van een metalen flens. Hij wordt voor het sinteren geplaatst in een geventileerde oven waarvan de temperatuur 15 in 5 uren van 20 op 375°C wordt gebracht en vervolgens 4 uren op deze temperatuur wordt gehandhaafd en wordt, afgekoeld tot 20°C in 5 uren.

Nadat eenmaal de metallische flenzsn en de glazen kralen zijn weggenomen krijgt men een buis met een inwendige diameter 20 van 59 mm. Er kan een dunne laag met PTFE geïmpregneerde glaskra len achterblijven. In dat geval kan een licht machinaal bewerken hen verwijderen.

Visueel stelt men vast, dat het metallische oppervlak volmaakt is bekleed. Het werkstuk wordt op 180°C gedurende 15 uren 25 gebracht en vervolgens afgeschrikt in koud water. Er wordt geen spoor van loslaten van de PTFE-bekleding waargenomen.

De buis wordt dan afgedicht en onder vacuum gebracht bij een temperatuur van 150°C. De bekleding blijft hechten zelfs na drie cycli van verwarming-afkoeling onder vacuum.

30 Voorbeeld II

Ter vergelijking herhaalt men voorbeeld I maar voor het sinteren vermijdt men elke vulling van vast materiaal in de met PTFE beklede buis.

Het uiterlijk van het verkregen eindprodukt is ongeveer dat 35 van voorbeeld I maar de binnendiameter bedraagt 52,5 mm. Als men 81 02 746 * ί 1 " —ΓΙ'Β11»*τ- '»r η i iiiirii·· τ»ηι-ιΠι.·...·.πιπ.- - 6 - een wand afsnijdt neemt men een ruimte waar van ongeveer 3 mm tus.-sen het PTFE en het staal. Wanneer de buis tenslotte onder vacuum op 15Q°C wordt gebracht wordt de bekleding van PTFE onmiddellijk verbrijzeld.

5 Voorbeeld III

Men herneenit de omstandigheden van voorbeeld I met eenzelfde mof uit staal op een T-stuk van 66 mm binnendiameter met drie gelijke armen van 150 mm lengte en op een elleboogstuk ~ van 90° met een binnendiameter van 66 mm en een booglengte van . IQ 350 mm doch onder vervanging bij het sinteren van de glaskralen ; d oor natriumchloride in de vorm van fijn keukenzout.

Na het sinteren wordt het zout gemakkelijk uit de buizen verwijderd waarbij de laatste sporen worden geëlimineerd door spoelen met warm water.

15 De hechting van de bekleding is uitstekend en wordt behou den zelfs na een langdurig verblijf in vacuo bij 150°C. De hechting van het PTFE op de metallische wand kan slechts worden aangetast met een beitel en een hamer onder vernietiging van de PTFE-bekleding.

20 Voorbeeld IV

Dit voorbeeld is een variant van voorbeeld III waarbij esn der middelen wordt getoond om de hoeveelheid voor holle voorwerpen van groot volume te gebruiken vaste stof te beperken.

In een stalen buis van 132 mm binnendiameter en 500 mm leng- 25 te vormt men door isostatisch vormen volgens de werkwijze beschre ven in voorbeeld I. een PTFE-bekleding van 6 mm dikte.

Na het vormen plaatst men in de binnenzijde een stalen buis van 90 mm buitendiameter. De ringvormige ruimte van 15 mm tussen de buis en het PTFE wordt gevuld met natriumchloride en vervolgens 30 gesloten door metallische flenzen en geplaatst in een geventileer de oven waarvan de temperatuur in 5 uren op 375°C wordt gebracht, daarop 4 uren wordt gehandhaafd en wordt afgekoeld in 5 uren tot omgevingstemperatuur.

Na verwijderen van het zout behaagt de eindbinnendiameter 35 120 mm.

8102746 '*1 - 7 -

De beklede buis ondergaat dan de volgende cycli: 2 uren bij 150°C, met 2 uren stijgen en 2 uren dalen. Na 360 uren zijnde 60 cycli, blijkt geen enkele loslating van de bekleding.

Het brengen onder vacuum bij 150°C toont evenmin een los la-5 ten van de bekleding.

8102746

Claims (5)

1. Werkwijze voor het bekleden met polytetrafluoretheen van de binnenwanden van een hol metallisch voorwerp, met het kenmerk, dat men in een eerste trap de ruimte gevormd tussen de binnenwanden van het holle metallische voorwerp en de buitenwanden van 5 een buigzaam membraan dat nauwkeurig de vorm van de te bekleden binnenwanden van het holle metallische voorwerp volgt, met polytetraf luorethyleen vult, vervolgens het polytetrafluoretheen comprimeert door vervorming van het membraan onder isostatische druk en men bij een tweede trap na het membraan te hebben ver-10 wijderd, en de interne lege ruimten van het holle metallische voorwerp van een vast metallisch materiaal met fluïde stroming, dat in hoofdzaak niet samendrukbaar is en thermisch stabiel bij 400°C, te hebben gevuld, het samenstel op een temperatuur brengt boven het smeltpunt van het polytetrafluoretheen gedurende een 15 tijdsduur dat laatstgenoemde zijn kristallijnheid verliest.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij de eerste trap het polytetrafluoretheen wordt gecomprimeerd onder een druk van 15 - 45 MPa.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat 20: bij de tweede trap het vaste materiaal aanwezig is in de vorm van poeder of kralen.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 - 3, met het kenmerk, dat het vaste materiaal een in water oplosbaar mineraal zout is.

5. Holle metallische voorwerpen waarvan de binnenwanden zijn 25 bekleed met polytetrafluoretheen volgens de conclusies 1-4, 8102746