CS220130B1

CS220130B1 - Composite iBatenifer

Info

Publication number: CS220130B1
Application number: CS765781A
Authority: CS
Inventors: Eduard Vasatko; Miroslav Stary
Original assignee: Eduard Vasatko; Miroslav Stary
Priority date: 1981-10-19
Filing date: 1981-10-19
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález řeší kompositní materiál se zvýšenou chemickou odolností, určený pro korozně namáhané konstrukce, zejména v chemickém průmyslu. Podstata řešeni -spočívá v kombinaci, fóliových vrstev na bázi e-la-stomerů a/nebo termoplastů o tloušťce 0,2 až 10 mm, s výhodou nevulkanizovaného a/nebo vulkanizovaného hutylkaučuku, aifcaktického polypropylenu a/nebo měkčeného polyvinylchloridu, s výztužujíeími vrstvami polyesterového a/nebo ep©xttdového skelného laminátu.The invention provides a composite material with increased chemical resistance, intended for structures subject to corrosion, especially in the chemical industry. The essence of the solution lies in the combination of foil layers based on elastomers and/or thermoplastics with a thickness of 0.2 to 10 mm, preferably unvulcanized and/or vulcanized rubber, aliphatic polypropylene and/or plasticized polyvinyl chloride, with reinforcing layers of polyester and/or epoxy glass laminate.

Description

Vynález řeší kompositní materiál se zvýšenou chemickou odolností, určený pro korozně namáhaná konstrukce, zejména v chemickém průmyslu.The invention solves a composite material with increased chemical resistance, intended for corrosion-stressed construction, especially in the chemical industry.

S rostoucími nároky na výrobní procesy v průmyslu neustále rostou i požadavky na materiály, které jsou schopné vyhovět vzrůstající agresivitě prostředí i zvýšenému mechanickému namáhání. Tradiční materiály, které byly dříve používány v chemické výrobě, ale například i v mořírenství či galvanoplastice dnes již nevyhovují požadavkům a jejich použití je značně neekonomické. Tak bylo například postupným zvyšováním teplot během moření antikoro ocelí a změnami složení mořicích lázní zcela odstraněno používání dřevěných mořicích van, v současné době přestávají vyhovovat i nádrže ocelové, pogumované. V řadě případů dnes při chemických procesech nevyhovuje ani nejkvalitnější nerezová ocel a tak velmi rychle přebírají funkci konstrukčních materiálů pro chemické zařízení a aparáty — vedle titanu a dalších barevných kovů — především plasty.With increasing demands on manufacturing processes in the industry, the requirements for materials that are able to meet the increasing aggressiveness of the environment and increased mechanical stress are constantly growing. Traditional materials that were previously used in chemical production, but also in the marine or galvanoplasty industry today no longer meet the requirements and their use is considerably uneconomical. For example, the use of wooden pickling baths has been eliminated by the gradual increase of temperatures during pickling of stainless steels and changes in the composition of the pickling baths. In many cases, even the highest quality stainless steel is not suitable for chemical processes, and so they quickly assume the function of construction materials for chemical equipment and apparatus - besides titanium and other non-ferrous metals - especially plastics.

V antikorozní ochraně nalezly plasty své místo nejprve v podobě polotovarů na bázi neměkčeného·, tvrdého polyvinylchloridu, polypropylenu, polyisobutylenu, později pak i ve formě některých nevyztužených či vyztužených reaktoplastů, ať již na bázi fenolu, nenasycených polyesterových pryskyřic či epoxidů. Řada konstrukcí uvedené báze je vyráběna dodnes.In anticorrosive protection, plastics found their place first in the form of semi-finished products based on unplasticized, hard polyvinyl chloride, polypropylene, polyisobutylene, and later also in the form of some unreinforced or reinforced thermosetting plastics, whether based on phenol, unsaturated polyester resins or epoxides. Many constructions of this base are still produced today.

Protože uvedené materiály obvykle špatně snášejí zvýšené mechanické namáhání, došlo během doby k vývoji kompositů, ve kterých termoplast převzal funkci chemicky odolné výstelky a roli vyztužujícího prvku nese plášť, zhotovený obvykle na bázi polyesterového či epoxidového skelného laminátu. Paralelně byla zlepšována chem'cká odolnost samotných reaktivních pryskyřic, na jejichž bázi pak byly vyráběny konstrukce, ve kterých funkci lineru nese samotná čistá, případně mírně vyztužená pryskyřice, v konstrukční vrstvě dále vyztužená sklem či jinou vláknitou výztuží.Since these materials usually do not tolerate increased mechanical stress, composites have developed over time in which the thermoplastic has assumed the function of a chemically resistant liner and the role of the reinforcing element is borne by a sheath usually made of polyester or epoxy glass laminate. In parallel, the chemical resistance of the reactive resins themselves has been improved, on the basis of which constructions were produced in which the function of the liner is carried out by the pure or slightly reinforced resin itself, further reinforced by glass or other fibrous reinforcement in the structural layer.

Lze konstatovat, že takto navržená konstrukce v současné době plně vyhovují pro řadu agresivních médií, pracujících při relativně nízkých teplotách do 50 až 60 °C, pro některé roztoky i výše. Při překročení kritických teplot 70 až 90 °C však již dochází u tzv. kombinovaných materiálů termoplast-laminát k tak silnému vnitřnímu pnutí spoje mezi oběma materiály vlivem tepelných dilatací, že konstrukce toto namáhání obvykle nevydrží a dochází k praskání a tím i k celkovému znehodnocení celé konstrukce.It can be stated that such a design is currently fully suitable for a number of aggressive media operating at relatively low temperatures up to 50 to 60 ° C, for some solutions and above. However, when the critical temperatures of 70 to 90 ° C are exceeded, so-called combined thermoplastic laminate materials already exhibit such a strong internal stress of the joint between the two materials due to thermal dilatations that the structure usually does not withstand this stress. .

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry kompositní materiál podle vynálezu. Podstata řešení spočívá v kombinaci poměrně tenkých fóliových vrstev na bázi elastomerů a/nebo termoplastů o tloušťce 0,2 až 10 mm, s výhodou nevulkanizovaného· a/nebo vulkanizovaného butylkaučuku, ataktického polypropylenu a/nebo měkčeného polyvinylchloridu, s vyztužujícími vrstvami polyesterového', a/nebo epoxidového skelného· laminátu. Řešení využívá v podstatě pružných linerů, jejichž plastická deformace vlivem tepelných změn neohrožuje celkovou stabilitu nosného pláště. Ačkoliv je vnitřní vrstva výstelky ve srovnán! s dříve užívanými konstrukcemi extrémně tenká, je zajímavé, že ani při déle trvajícím tepelném či mechanickém namáhání nedochází k jejímu porušení. Konstrukce tohoto typu byly porovnávány s konstrukcemi, vytvářenými na obdobné bázi z pogumované oceli. Lze konstatovat, že k porušení vnitřního· lineru u oceli docházelo značně dříve, nehledě již na charakter a rozsah trhlin. Vysvětlení podstatně větší odolnosti kompositů podle vynálezu lze hledat pravděpodobně v důsledku vysokého modulu pružnosti vyztužujícího laminátového pláště a značně lepší vzájemné adhese jednotlivých vrstev kompositů. Z toho důvodu je také v řadě případů výhodné vytvářet vícevrstvé výstelky, například kombinací vrstev vulkanizovaného a nevulkanizovaného butylkaučuku, kde funkci chemicky odolného lineru přebírá vulkanizovaná vrstva, kdežto vrstva nevulkanizovaného· elastomerů slouží jako podklad k dokonalému spojení s vyztužujícím laminátovým pláštěm.The composite material according to the invention largely eliminates these disadvantages. The essence of the solution is to combine relatively thin film layers based on elastomers and / or thermoplastics having a thickness of 0.2-10 mm, preferably unvulcanised and / or vulcanized butyl rubber, atactic polypropylene and / or plasticized polyvinyl chloride, with polyester reinforcing layers, and / or epoxy glass laminate. The solution uses essentially flexible liners whose plastic deformation due to thermal changes does not compromise the overall stability of the load-bearing sheath. Although the inner layer of the lining is aligned! With previously used structures extremely thin, it is interesting that even under prolonged thermal or mechanical stress, it does not break. Constructions of this type were compared with constructions made on a similar basis of rubber steel. It can be stated that the internal liner failure in steel occurred considerably earlier, regardless of the nature and extent of the cracks. An explanation of the considerably greater resistance of the composites according to the invention can be sought probably due to the high modulus of elasticity of the reinforcing laminate sheath and the considerably better adhesion of the individual layers of the composites. For this reason, it is also advantageous in many cases to form multilayer linings, for example by combining the layers of vulcanized and unvulcanized butyl rubber, where the vulcanized layer assumes the function of the chemically resistant liner, while the unvulcanized elastomer layer serves as a substrate for perfect bonding to the reinforcing laminate sheath.

Nelze tedy v daném případě hovořit již o kombinovaném, dvouvrstvém materiálu, ale o kompositů v pravém slova smyslu. Výhody navrženého systému vycházejí v zásadě z vlastností použitých komponent. Použité výstelkové materiály mají vysokou tvarovou přizpůsobivost, a lze proto vytvářet jejich aplikací poměrně složité tvary bez dodatečného tváření. Některé typy vnitrních výstelek lze vytvářet nanášením přímo na výrobní formu z taveniny, což nejenom zefektivňuje výrobu, ale v řadě případů odstraňuje obtíže s úpravami a těsněním s žárů a švů. I při případném poškození lineru nemůže dojít k podstatnějšímu poškození konstrukce, protože i vlastní vyztužující plášť má poměrně vysokou chemickou odolnost a vzhledem k tomu a k celkové odolnosti a pevnosti vlastního spoje se nemůže koroze šířit pod povrchem výstelky. Právě tak jednoduché jsou i vlastní opravy případně poškozených míst, protože nedochází k praskání vnitřní ochranné vrstvy a lze ji proto ponechat i v bezprostředním okolí poškozeného místa bez dalších úprav.In this case, it is not possible to talk about composite, two-layer material, but composites in the true sense of the word. The advantages of the proposed system are essentially based on the properties of the components used. The lining materials used have a high shape adaptability, and therefore relatively complex shapes can be produced by their application without additional forming. Some types of inner linings can be formed by applying directly to the melt manufacturing mold, which not only streamlines production, but in many cases eliminates the difficulty of adjusting and sealing with heat and seams. Even in the event of damage to the liner, there can be no significant damage to the structure, as even the reinforcing sheath itself has a relatively high chemical resistance and, given the overall resistance and strength of the joint itself, corrosion cannot spread below the lining surface. Equally simple are also repairs of damaged areas, because there is no cracking of the inner protective layer and can therefore be left in the immediate vicinity of the damaged area without further modifications.

Řešení lze použít, vedle klasických aplikací i pro zařízení, pracující pod tlakem či za vakua, protože většina těchto pružných linerů je nepropustná a neporézní a vytváří dokonale těsnicí vrstvy.The solution can be used in addition to conventional applications also for equipment working under pressure or vacuum, since most of these flexible liners are impermeable and non-porous and form perfectly sealing layers.

Zanedbatelná není ani celková úspora materiálu a snížení hmotnosti konstrukcí ve srovnání s dosud užívanými kombinovanými plasty z tvrdých termoplastů, u kte220130 rých celková tloušťka linerů je obvykle několikanásobně vyšší. Celkově lze říci, že navržený komposit se uplatní především pro vzduchotechnická zařízení pro agresivní média, různé typy produktovodů a potrubí pro odvádění odpadních agresivních vod, pro konstrukci nádrží a dalších aparátů v chemickém průmyslu, potravinářství, stavebnictví a dalších oblastech.Also, the overall material savings and weight reduction of constructions compared to the previously used hard thermoplastics composite plastics are not negligible, for which the total thickness of the liners is usually several times higher. Overall, the proposed composites will be used primarily for air handling equipment for aggressive media, various types of pipelines and pipelines for the removal of aggressive wastewater, for the construction of tanks and other apparatus in the chemical industry, food industry, construction and other areas.

Příklad 1Example 1

Pro výrobu nádrže, určené pro 10% roztok fosforečných solí bylo užito kompositního materiálu, sestávajícího z vrstvy měkčeného polyvinylchloridu o tloušťce 3 mm, která byla prostřednictvím modifikované vrstvy nenasycené polyesterové pryskyřice zakotvena na vyhřívané formě do vyztuženého pláště, na bázi nenasycené polyesterové pryskyřice isoftalového typu, vyztužené skleněnými vlákny.A composite material consisting of a layer of softened polyvinyl chloride of 3 mm thickness, which was anchored on a heated mold to a reinforced sheath, based on an unsaturated polyester resin of the isophthal type, was used to produce a tank for a 10% phosphate salt solution. reinforced with glass fibers.

Příklad 2Example 2

Vzduchotechnické potrubí pro odsávání par mořicích lázní bylo zhotoveno z kompositu, vytvořeného z vrstvy vulkanizované butylkaučukové fólie o· tloušťce 2 mm, nanesené na vyztužené nevulkanizované fólii téhož složení a tloušťky. Porch nevulkanizovaného butylkaučuku byl vyztužen opět polyesterovým skelným laminátem bisfenolického typu.The ventilation duct for pickling vapor baths was made of a composite formed from a 2 mm thick vulcanized butyl rubber film layer, applied to a reinforced unvulcanized film of the same composition and thickness. The porous unvulcanized butyl rubber was reinforced with bisphenol-type polyester glass laminate again.

Příklad 3Example 3

Kulová nádrž pro- roztok HNO3 byla vyrobena kombinací fólie o tloušťce 8 mm, zhotovené z ataktického homopolymeru polypropylenu, povrchově vyztužené pláštěm na bázi epoxidového skelného laminátu. Soudržnost obou materiálů byla vzájemně zajištěna mechanicky kotvenými přířezy skleněné tkaniny.The HNO3 solution spherical tank was produced by a combination of a 8 mm thick film made of an atactic polypropylene homopolymer, with a surface reinforced by a sheath based on epoxy fiberglass. Cohesiveness of both materials was ensured by mechanically anchored glass fabric blanks.

Claims

Composite material of enhanced chemical resistance, characterized by consisting of an elastomeric and / or thermoplastic film having a thickness of 0.2 to 10 mm, based on unvulcanised and / or vulcanised butyl rubber or combinations thereof, atactic polypropylene and / or softened polyvinyl chloride and a reinforcing layer of polyester and / or an epoxy glass laminate.