DE2830344A1

DE2830344A1 - Verbundkoerper aus metall und polymerem material

Info

Publication number: DE2830344A1
Application number: DE19782830344
Authority: DE
Inventors: Alfred Krause
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2830344C2

Description

Verbundkörper aus Metall und polymerem Material
Verbund aus einer metallischen Unterlage, beispielsweise Stahl in orm von Platten, Bändern, Armaturen, Rohren, Trommeln oder Behalten, und aus einer daran festhaftenden Beschichtung aus polymerem Material sind bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift 14 20 168, deutsche Offenlegungsschrift 23 50 787, deutsche Offenlegungsschrift 25 47 032 und deutsche Auslegeschrift 25 06 912). Gemäß den deutschen Auslegeschriften 14 20 168 und 25 06 912 besteht die Beschichtung aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, aus Gummi (vulkanisierter natürlicher oder synthetischer Kautschuk) oder aus Thermoplaste.
Aus diesen Druckschriften ist ferner bekannt, daß es wegen der unterschiedlichen 'itärmeausdehnungs-Koeffizienten von Metall, insbesondere Stahl, einerseits und Thermoplasten sowie auch Duroplasten andererseits zweckmäßig ist, solche Schichten nicht direkt, sondern Uber Gummiunterlagen aufzubringen. Gummi auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Kautschuken weist zwar im Vergleich zu Stahl auch differierende Ausdehnungs-Koeffizienten auf, jedoch können die durch Temperaturwechsel bedingten Spannungen in der Grenzschicht zum Stahl dadurch aufgefangen bzw. vermindert werden, indem die Härte und damit die Bruchdehnung über den Vulkanisationsgrad günstiger eingestellt wird.
Bei der Herstellung von Festverbunden aus Metall und polymerem Material, z. B. bein korrosionsfesten Auskleiden von Metall-Behältern (vgl. deutsche Auslegeschrift 25 06 912), wird deshalb auf die Behälterinnenwand zuerst eine Gummi- oder Kautschukschicht aufgebracht und auf diese eine resistente Schicht aus einem Thermoplast, beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid angebracht.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei diesen bekannten Verbunden mit natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder Gummi als erste Schicht auf Metall nach einiger Zeit ein zumindest teilweises Loslösen der Schicht von der Metall unterlage auftreten kann. Beginnt der Verbund am Stahl mit Hartgummi, so können bei ausreichender Haftung auch Risse im Hartgummi entstehen. Loslösen, bzw. Rißbildung treten besonders dann auf, wenn der Verbund sehr wechselhaften Temperaturbedingungen, insbesondere einem großen Temperaturwechsel pro Zeiteinheit, ausgesetzt ist und aufgrund einer relativ hohen Dicke der Beschichtung größere Spannungen (infolge unterschiedlicher Ausdehnungs-Koeffizienten) auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen solchen Verbund aus Metall und polymerem Material zu schaffen, der auch bei diesen extremen Bedingungen ohne nachteilige Auswirkungen standhält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verbund, bestehend aus einer metallischen Unterlage und einer daran festhaftenden Beschichtung aus polymerem Material, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Beschichtung aus mehreren Schichten, abwechselnd aus Hartgummi und Weichgummi, gegebenenfalls mit einer abschließenden Schicht aus einem Thermoplast oder Duroplast, gebildet ist.
Die Anzahl der Schichten richtet sich im wesentlichen nach dem zu erfartenden Temperaturwechsel pro Zeiteinheit, dem der Verbund ausgesetzt sein kann, und nach der verfahrensmäßig bedingten Gesamtdicke der erfindungsgemäßen Beschichtung. Danach werden bei relativ großer Gesamtdicke (sie liegt vor, ab etwa 10 bis 20 mm) mehr Einzelschichten erforderlich sein als bei einer relativ kleinen Gesamtdicke.
Die erste Schicht auf der Unterlage kann aus Hartgummi, einer medium- oder selbstvulkanisierenden Mischung auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Elastomeren oder aus Weichgummi bestehen.
Die erfindungsgemäße Beschichtung (auf der Metallunterlage) besteht in der Regel aus insgesamt 2 bis 8 Schichten, vorzugsweise aus 3 bis 8 Schichten, insbesondere aus 3 bis 5 Schichten, aus Hartgummi der Shore-D-Härte (gemessen nach DIN 53 505) von 65 bis 85, vorzugsweise von etwa 75, und Weichgummi der Shore-A-Härte (gemessen nach DIN 53 505) von 40 bis 70, vorzugsweise von etwa 50. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Beschichtung aus insgesamt 5 Schichten, wobei die erste Schicht (auf der Unterlage) und ebenso die dritte und fünfte Schicht aus Hartgummi mit einer Shore-D-Härte von 65 bis 85, vorzugsweise von etwa 75, und die zweite und vierte Schicht aus Weichgummi mit einer Shore-A-Härte von 40 bis 70, vorzugsweise von etwa 50, gebildet ist.
Die Dicke einer Schicht beträgt in der Regel etwa 0,5 bis 30 mm, vorzugsweise etwa 1 bis 15 mm. Die Dicke des Verbundes (das ist Netallunterlage plus erfindungsgemäße Beschichtung) beträgt in der Regel etwa 10 bis 50 mm, vorzugsweise etwa 20 bis 30 mm.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtung kommen alle üblichen Arten von natürlichem oder synthetischem Kautschuk (aus dem durch Vulkanisation Weich- oder Hartgummi gebildet wird) in Betracht. Beispielsweise seien genannt: Polyisopren, Äthylen-Propylen-Kautschuk, Butyl-Kautschuk (ein Mischpolymerisat aus 95 bis 98 Gew.-% Isobutylen und 2 bis 5 Gew.-'>Ó Butadien oder Isopren, je weils bezogen auf das Gewicht des Mischpolymerisates), Chloropren-Kautschuk, chlorsulfoniertes Polyäthylen, Fluorelastomere (beispielsweise Mischpolymerisate aus Trifluoräthylen und Vinylidenfluorid oder aus Elexafluorpropylen und Vinylidenfluorid), Nitril-Kautschuk (ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat mit etwa 20 bis 50 Gew.-% Acrylnitril und etwa 50 bis 80 Gew.-czO Butadien, jeweils bezogen auf das Gewicht des Mischpolymerisates), Silicon-Kautschuk (beispielsweise aus Dimethylsilandiol), Styrol-Butadien-Kautschuk (ein Butadien-Styrol-Mischpolymerisat mit etwa 50 bis 75 Gew.-% Butadien und etwa 25 bis 50 Gew.-% Styrol, jeweils bezogen auf das Gewicht des Mischpolymerisates).
Als Thermoplaste und Duroplaste, die am Aufbau der erfindungsgemäßen Beschichtung beteiligt sein können, seien beispielsweise genannt: Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen, Polyvinylidenfluorid sowie derartige Copolymerisate, bzw. Duroplaste wie Polyester, Polyurethane, Phenolharze, Epoxyharze und Furanharze.
Die Elerstellung des erfindungsgemäßen Verbundes erfolgt nach bekannten Arbeitsweisen. Dabei wird die metallische Unterlage, vorzugsweise Stahl, zunächst metallisch blank gestrahlt. Auf die blanke Metallfliche werden dann nacheinander die einzelnen Schichten zweckmäßigerweise unter Verwendung eines geeigneten Bindemittels, aufgebracht, wobei in der Regel entsprechend dicke Platten, Folien oder Bahnen eingesetzt werden. Dabei kann auch so vorgegangen werden, daß beispielsweise nur die erste und zweite Schicht nacheinander aufgebracht werden, wahrend die weiteren Schichten in Form einer bereits vorgefertigten Verbund-Platte angebracht werden.
Sofern nicht bereits von Gummi als Beschichtungsmaterial ausgegangen wird, sondern von natürlichem oder synthetischem Kautschuk, wird auf den Beschichtungsvorgang im allgemeinen die Vulkanisation der Beschichtung bzw. des Verbundes folgen.
Der erfindungsgemäße Verbund weist den bedeutenden Vorteil auf, daß er sogar extremen Temperaturänderungen, auch kurzzeitig aufeinanderfolgend, ausgesetzt sein kann (z. B. einem kurzzeitigen und vielfachen Temperaturwechsel von +30 OC auf -30 OC), ohne daß die Beschichtung Schaden erleidet.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellt, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehene, in der Trenntechnik übliche Filtertrommel.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Mantel der Filtertrommel gemäß Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte Filtertrommel (Lochrnantel-Filtertrommel) 9, besteht aus dem erfindungsgemäß beschichteten Stahlmantel 7 mit den Löchern 10 für den Durchlauf der Flüssigkeit, die über die Bohrung 8 der Filtertrommelwelle abgesaugt wird.
An dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt durch den außen beschichteten Stahlmantel 7 der Filtertrommel 9 ist der Aufbau der beispielsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtung sichtbar.
Die untereinander fest verbundenen Schichten 1 bis 5 sind auf der Stahlunterlage 6 festhaftend angebracht.
Die Schicht 1 besteht aus Hartgummi mit einer Shore-D-Härte von 75 in einer Dicke von 3 mm, die Schichten 2 und 4 bestehen aus Weichgummi mit einer Shore-A-Härte von 50 in einer Dicke von 3 mm, und die Schichten 3 und 5 bestehen aus dem gleichen Hartgummi wie die Schicht 1, ihre funktionsbedingt unterschiedlichen Dicken betragen 3 mm für die Schicht 3 und 15 mm für die Schicht 5.
Der Festverbund der Schichten auf der Stahlunterlage 6 und untereinander wird mittels entsprechender Kleber und gegebenenfalls durch Vulkanisation erreicht.
L e e r s e i t e

Claims

Patentanspriche: Verbund, bestehend aus einer metallischen Unterlage und einer daran festhaftenden Beschichtung aus polymerken Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus mehreren Schichten abwechselnd aus Hartgummi und Weichgummi, gegebenenfalls mit einer abschließenden Schicht aus einem Thernoplast oder Duroplast, gebildet ist.
2. Verbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht auf der Unterlage aus Hartgummi, einer medium- oder selbstvulkanisierenden Nischung auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Elastomeren oder aus Weichgummi besteht.
3. Verbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicirnet, daß die Beschichtung aus insgesamt 2 bis 8 Schichten aus Hart- und Weichgunimi mit jeweils einer Dicke von 0,5 bis 8 nim besteht.
4. Verbund nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus insgesamt 5 Schichten gebildet ist, wobei die erste Schicht auf der Unterlage und ebenso die dritte und fünfte Schicht aus Hartgummi mit einer Shore-D-Härte von 65 bis 85 und die zweite und vierte Schicht aus Weichgummi mit einer Shore-A-Härte von 40 bis 70 besteht.