專利名稱：用于防腐蝕性介質(zhì)的高柔韌性層合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防腐蝕性流體的高柔韌性層合材料及其制造方法。
在腐蝕性介質(zhì)如氣體或液體流體的覆蓋物的場合，例如在煙氣裝置等中的管結(jié)構(gòu)中的連接接頭，特別是伸縮接頭，常常使用多個(gè)層作為內(nèi)部襯里，以便產(chǎn)生和保證緊密的結(jié)合，使得能夠?qū)⒏g性流體，例如熱氣體或濕氣冷凝物，保留在管子結(jié)構(gòu)里。
在某些情況下，這可能是不合適的，因?yàn)槊總€(gè)層各自是薄弱的并且不能承受張力、壓力和振動，安裝多層內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是昂貴的，因?yàn)檫@些層必須組裝成一個(gè)單元。
由US-A-5,296,287已知一種屏蔽層合材料，其中為了成為能夠抵抗高熱和高機(jī)械沖擊的產(chǎn)品，將不同的氟塑料層層合在一起。
這樣的已知屏蔽層合材料有一些缺點(diǎn)。這些層之一通常由被涂敷的、預(yù)先燒制的玻璃織物組成，這使得產(chǎn)品的制造非常昂貴。這些層合材料通過PFT或MFA膜結(jié)合在一起，這些膜是改性的PTFE(聚四氟乙烯)類型，在高溫的極端環(huán)境中它們不再具有象PTFE材料一樣的高抵抗力。
在WO01/19610中，描述了用于伸縮接頭的單膜復(fù)合材料。該材料由在一面上用懸浮液進(jìn)行表面涂敷的無紡墊和層合到該涂敷層上的氟聚合物薄膜構(gòu)件組成。然而，該層合材料沒有顯著的機(jī)械強(qiáng)度，其主要與具有不同性質(zhì)的其它層一起作為絕緣材料來使用。該無紡墊沒有顯著的負(fù)荷承受能力，并且通過一個(gè)粘合層得到的層合結(jié)構(gòu)使得所得到的薄板相對不易彎曲和不柔韌。
而且，在環(huán)狀構(gòu)型中在多層組件中很不容易實(shí)現(xiàn)氣密性密封，并且由于通過層合材料的重疊/交叉也很難避免漏氣，并且這種操作常常需要非常大的勞動強(qiáng)度，因此是非常昂貴的操作，所以存在獲得漏氣組件的很大風(fēng)險(xiǎn)。
在這種背景下，本發(fā)明的目的就是提供一種高柔韌性的層合材料，該層合材料在耐熱和耐機(jī)械沖擊方面比迄今為止已知的其它材料更好，同時(shí)該層合材料容易生產(chǎn)、固定、裝配，并且費(fèi)用低。本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)低成本制造這種層合材料的方法。
本發(fā)明涉及一種制造用于防腐蝕性流體的高柔韌性層合材料的方法，包含下面的步驟將含有粘合劑的懸浮液涂敷到編織的玻璃織物的第一面；將懸浮液涂敷到玻璃織物上之后，干燥粘合劑；將至少一個(gè)未燒結(jié)的PTFE箔層合到該第一面上，包括此后將PTFE箔燒結(jié)到被懸浮液潤濕過的編織玻璃織物上；將合成橡膠或塑性材料層施加到編織玻璃織物的第二面上；此后固化該層合材料。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于防腐蝕性流體的耐化學(xué)、耐熱、高柔韌性層合材料，其通過進(jìn)行以下方法獲得即所述材料包含第一外層、中間層和第二外層，該第一個(gè)外層是氟聚合物箔，中間層是被含有粘合劑的懸浮液潤濕過的編織的玻璃織物，第二個(gè)外層是合成橡膠或塑性材料層。
因此，這里提供了一種層合材料，該層合材料由多層組成，這些層具有不同的材料性質(zhì)、不同的物理和熱操作特性、不同的可塑性和裝配特性。通過根據(jù)本發(fā)明的組合，不同的材料被加工成一種層合材料，在材料性質(zhì)方面，該層合材料能夠彎曲，具有高的柔韌性；在其使用區(qū)域也具有高柔韌性。這種柔韌性是通過燒結(jié)PTFE膜到被懸浮液飽和的、能夠承載負(fù)荷的編織織物上實(shí)現(xiàn)的。由于完全復(fù)合的編織織物，使得不存在中間粘合層使層合材料硬化，根據(jù)本發(fā)明的層合材料在PTFE膜被燒結(jié)之后保持了高度的柔韌性。而且，通過控制懸浮液的量，可以調(diào)節(jié)結(jié)合力的強(qiáng)弱，這是層合材料所要求和期望的，因此PTFE膜用這種方式層合到玻璃織物上，使得它以后是可剝離的。這使得組裝根據(jù)本發(fā)明的層合材料變得簡單，例如將其作為煙囪的內(nèi)部襯里或類似其它的情況。
根據(jù)本發(fā)明，使用一種改性的PTFE懸浮液來噴涂編織玻璃織物的一面，PTFE懸浮液通過改性而具有一定流動性，使得PTFE物質(zhì)能夠保留在玻璃織物的第一面。由于改性的PTFE具有高粘度，其能夠以非常薄的層被噴涂到織物上。使用改性的PTFE懸浮液作為粘合劑，可以將一個(gè)或多個(gè)不同或相同厚度的PTFE膜燒結(jié)到玻璃織物上。懸浮液的涂敷量對于結(jié)合強(qiáng)度是決定性的，也就是PTFE層和玻璃織物層之間根據(jù)要求和需要能夠達(dá)到不同的結(jié)合強(qiáng)度。層合材料能被安裝在補(bǔ)償器(一種伸縮接頭)上，其中層合材料的各端一定要被組裝。通常來講，為了裝配接頭，一般包括沉重的非柔性層合材料的直接焊接或者層合材料層困難的拆卸。然而，用本發(fā)明的層合材料，非常容易制造這樣的組件，因?yàn)榭梢詼p小例如段部區(qū)域的結(jié)合力，從而更容易將PTFE層從織物上剝離下來并制造所述組件。
在此后過程中，一層或多層硅樹脂或其它類型的合成橡膠或熱塑性材料。其它的合成橡膠可以是氟化橡膠、EPDM、腈、氯丁橡膠、hypalone、丁基合成橡膠或聚氨酯。熱塑性塑料例如可以是PVC、尼龍、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其改性的類型。
用于在懸浮液中涂敷PTFE的已知技術(shù)通常包括滴注或用刮刀刮平。根據(jù)本發(fā)明，通過噴涂來涂敷PTFE懸浮液，由于PTFE材料能夠以非常薄的層來涂敷，這會節(jié)約很大一筆費(fèi)用。根據(jù)本發(fā)明的方法，通過決定有多少層懸浮液將被噴涂到織物上，能夠更容易控制結(jié)合作用。由于根據(jù)懸浮液的精確涂敷量能夠精確控制結(jié)合作用，因此也能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
由于材料以層合材料形式結(jié)合成為一個(gè)組件，而不是在裝配過程中集合多個(gè)層，使得后續(xù)的裝配操作變得更容易。由于只實(shí)施一個(gè)切割層合材料尺寸的操作，而不是實(shí)施兩個(gè)或多個(gè)操作，從而還將節(jié)省很多費(fèi)用。
由于層合材料中的各層可以分離，連接過程變得簡單，也就是PTFE面和玻璃織物能夠分開，各個(gè)層然后可以連接而不需要在連接時(shí)固定其它層。
下面參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明層合材料的橫截面示意圖，圖2是結(jié)合力與PTFE懸浮液涂敷量的關(guān)系圖。
參照圖1，層1是厚度為0.05mm至0.2mm的PTFE膜，其位于一個(gè)厚度介于0.1mm至1.5mm之間的層上。
層2是一個(gè)通過噴涂涂敷到編織織物3上的PTFE懸浮液層。該懸浮液是干重為約為60％的標(biāo)準(zhǔn)PTFE懸浮液的混合物，其中加入一定量水合硫酸鈣-CaSO42H2O作為穩(wěn)定劑。該P(yáng)TFE懸浮液通常是在水性流體中分散的主成分特氟綸即PTFE，將該P(yáng)TFE懸浮液改性，使其具有有限的流動能力，使得PTFE物質(zhì)不會由于涂敷而穿透玻璃織物3中。
層3是一種編織玻璃織物，其重量為300-5000g/m2，優(yōu)選200-500g/m2。編織玻璃織物構(gòu)成層合材料中的承載層。由于它的編織結(jié)構(gòu)，織物表現(xiàn)出好的柔韌性和拉伸強(qiáng)度。
層4是一種合成橡膠或者一種柔軟、柔韌的熱塑性材料，優(yōu)選硅樹脂，涂敷量為50g/m2-1000g/m2，優(yōu)選200-500g/m2，取決于層合材料所使用的領(lǐng)域。
優(yōu)選以下面的方式進(jìn)行層合材料的生產(chǎn)過程將PTFE懸浮液噴涂到編織玻璃織物上，在烘箱中或者類似的加熱設(shè)備中干燥PTFE懸浮液。通過在327℃-425℃下，在層合過程或者滾動過程中，將未燒結(jié)的生PTFE膜燒結(jié)到織物上，將該薄膜施加到上述半成品織物上。。然后將在其第一個(gè)面上燒結(jié)了PTFE的新半成品織物通過刮平作用或擠出法在第二個(gè)面上涂敷合成橡膠或熱塑性材料的彈性涂層，然后在一定溫度下在烘箱中進(jìn)行固化，固化溫度根據(jù)熱特性和最終涂層的要求進(jìn)行選擇。成品層合材料的使用熱范圍取決于彈性層4的熱穩(wěn)定性。典型地，例如，硅樹脂涂層的使用溫度最高為240℃，最高使用溫度為270℃，但是為了利用編織玻璃織物的絕緣效果，使得PTFE表面安全，應(yīng)該將溫度設(shè)置得低一些，例如250℃。
在圖2中，所示圖表示結(jié)合強(qiáng)度與改性PTFE懸浮液的涂敷量之間的關(guān)系。兩條曲線分別表明編織玻璃織物和PTFE箔片之間的最大和最小結(jié)合力與改性PTFE懸浮液涂敷量的關(guān)系。干燥后，根據(jù)表面固定的剩余量計(jì)算重量。
如圖所示，可以根據(jù)PTFE懸浮液的涂敷量來決定結(jié)合強(qiáng)度。發(fā)現(xiàn)最小的結(jié)合強(qiáng)度基本線性正比于所涂敷的量。PTFE懸浮液從涂敷了懸浮液的第一面吸附到織物中，并且PTFE懸浮液從第一面滲透進(jìn)織物。因此，織物的第二面沒有被懸浮液潤濕，這意味著彈性層可以被涂敷到織物的第二面上并與其牢固結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種制備用于防腐蝕性流體的高柔韌性層合材料的方法，包括下列步驟將含有粘合劑的懸浮液涂敷到編織的玻璃織物的第一面上；在將懸浮液涂敷到玻璃織物上之后干燥粘合劑；將至少一個(gè)未燒結(jié)的PTFE箔層合到第一面上，包括此后將PTFE箔燒結(jié)到被懸浮液潤濕的編織玻璃織物上；將合成橡膠或塑性材料層應(yīng)用到編織玻璃織物的第二面上；隨后固化該層合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中粘合劑是一種改性的PTFE懸浮液，該懸浮液用一個(gè)或多個(gè)噴頭噴涂到玻璃織物上。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中PTFE懸浮液的干燥在100℃-200℃進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的方法，其中層合方法包括將所述箔燒結(jié)到所述織物上，其中引導(dǎo)這些層在預(yù)定的壓力和溫度條件下通過加熱元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的方法，其中層合方法包括將所述箔滾壓到織物上，其中引導(dǎo)這些層在預(yù)定的壓力和溫度條件下通過滾筒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的方法，其中PTFE箔可以是未燒結(jié)的展開的PTFE箔(ePTFE箔)或者是一層或多層的未燒結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由硅樹脂層組成，該層通過將硅樹脂化合物刮平在編織玻璃織物的第二面上得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的方法， 其中層合材料的固化在125℃-200℃進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由聚氨酯(PUR)層構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由合成橡膠層構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由熱塑性材料組成。
12.一種制備用于防腐蝕性流體的高柔韌性層合材料的方法，包括下列步驟將含有粘合劑的懸浮液涂敷到編織的玻璃織物的第一面上；將懸浮液涂敷到玻璃織物上之后，干燥粘合劑；將至少一個(gè)未燒結(jié)的PTFE箔層合到第一面上，包括此后將PTFE箔燒結(jié)到被懸浮液潤濕的編織玻璃織物上；將合成橡膠或塑性材料層施加到編織的玻璃織物的第二面上；和隨后固化該層合物。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中層合方法包括將箔滾壓到織物上，其中引導(dǎo)這些層在預(yù)定的壓力和溫度條件下通過滾筒。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中層合方法包括將箔壓到織物上，其中引導(dǎo)這些層是在預(yù)定的壓力和溫度條件下通過加壓元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由硅樹脂層制成，該層通過將硅樹脂化合物刮平到編織玻璃織物的第二層上得到。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15的任一項(xiàng)所述的方法，其中層合材料的固化在125℃-200℃進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至14的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由聚氨酯(PUR)層制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至14的任一項(xiàng)所述的方法，其中塑性材料層由合成橡膠層組成。
19.一種用于防腐蝕性流體的耐化學(xué)、耐熱、高柔韌性層合材料，其通過權(quán)利要求1至18的任一項(xiàng)所述的方法獲得，該層合材料包括含氟聚合物箔的第一外層；由分散了粘合劑的編織玻璃織物組成的中間層；合成橡膠或塑性材料層的第二外層。
20.如權(quán)利要求19所述的層合材料，其中第一個(gè)外層含有一個(gè)或多個(gè)厚度為0.05mm～0.2mm的箔，該第一個(gè)外層優(yōu)選為層合材料的內(nèi)層。
21.如權(quán)利要求19或20所述的層合材料，其中中間層是材料重量為100g/m2～5000g/m2的編織玻璃織物，加上吸附在編織的玻璃織物上的粘合劑，優(yōu)選約640g/m2。
22.如權(quán)利要求19至20所述的層合材料，其中第二個(gè)外層優(yōu)選為層合材料的外層，其基本為均勻硅樹脂層，材料重量為50～1000g/m2，優(yōu)選約300～500g/m2。
23.如權(quán)利要求1至18的任一項(xiàng)所述方法中所使用的、用來生產(chǎn)權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)中所述的層合材料的PTFE懸浮液，該懸浮液特征在于通過增稠劑，如水合硫酸鈣進(jìn)行改進(jìn)。
24.如權(quán)利要求23所述的PTFE懸浮液，其中根據(jù)PTFE層與其中吸附懸浮液的編織玻璃織物之間的預(yù)期結(jié)合力選擇增稠劑的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于針對腐蝕性介質(zhì)進(jìn)行防護(hù)的高柔韌性層合材料的制造方法，包含下面的步驟將含有粘合劑的懸浮液涂敷到編織的玻璃織物的第一面；將懸浮液涂敷到玻璃織物上之后，干燥粘合劑；向第一個(gè)面上層疊至少一個(gè)未燒結(jié)的PTFE箔，包括此后將PTFE箔燒結(jié)到被懸浮液潤濕過的編織的玻璃織物上；向編織的玻璃織物的第二面上施加一個(gè)合成橡膠或塑性材料層；隨后固化該層合材料。懸浮液的涂敷量決定了結(jié)合強(qiáng)度，也就是有可能根據(jù)實(shí)際要求和需要獲得PTFE膜和玻璃織物之間不同的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號B32B17/04GK1638958SQ03805216
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者烏費(fèi)·托夫特 申請人:Ke－伯格曼公司