DE2709077A1

DE2709077A1 - Dichtungsmasse

Info

Publication number: DE2709077A1
Application number: DE19772709077
Authority: DE
Inventors: Franklin G Reick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1978-01-26
Also published as: US4053443A; FR2359193B3; GB1545695A; FR2359193A1

Description

Patentanwälte File

Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller
Dr. rcr. not. Themas Berendt λ

Dr. - Ing. Haue Leyh Ό ~ 0 7 Π Q Π 7

-Grahn.SfrnBe 3fi D B München M £. I \J Ό \J I f

Lvdte-Grahn-StraSe 3Ö ΡβΜΰηΑβηβΟ

Franklin G. Reick, 228 West Place, Westwood, N. J., V.St.A.

und

Michael Ebert, 565 Alda Road, Mamaronek, N.Y., V.St.A.

Dichtungsmasse

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Die Erfindung betrifft allgemein Dichtungsmassen für Rohrverbindungen und dergleichen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Dichtungsmasse auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen in Form einer thixotropen Paste, die in der Lage ist, jede Gewindeverbindung abzudichten und für Sauerstoffleitungen und Lebensmittelzuführungsleitungen geeignet 1st.

Um das Austreten einer Flüssigkeit durch mechanisch bedingte Öffnungen zu verhindern oder auf einem Minimum zu halten, wird ein Dichtungsmaterial verwendet. Wenn die Öffnung diejenige ist, die zwischen dem mit einem Gewinde versehenen Ende eines Rohres auftritt, welches von einer Rohrverbindung oder einem Paßstück mit Innengewinde aufgenommen wird, ist es üblich, ein Dichtungsmittel bzw. eine Isoliermasse auf die Gewindegänge des Rohres aufzu-

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bringen, bevor das Rohr in das Verbindungs- oder Paßstück eingeschraubt wird.

Ein Übliches Dichtungsmittel ftir diesen Zweck wird durch ein Gemisch gebildet, das aus Leinöl oder Mineralöl, Weichmachern und feinen Partikeln von Ton besteht. Diese verbreitet angewendeten Dichtungsmittel haben eine Reihe von Nachteilen. Venn das öl austrocknet, verbackt die Dichtungsmasse und wird weniger wirksam. Auch kann es in dem Fall, wenn die Rohrverbindung rostet, schwierig oder unmöglich sein, die Verbindung auseinanderzubringen.

Ein weiterer handelsüblicher Typ einer Dichtungsmasse macht von feinen Asbestteilchen als Füllstoff Gebrauch, was Jedoch nicht unbedenklich ist, da Asbest gesundheitsgefMhrlich ist. Einige Dichtungsmittel enthalten körnige Teilchen von /rctrafluorBthylen in einem ÖltrMger, um die Schmierfähigkeit der Verbindung zu verbessern. Solche Mittel werden jedoch oxidiert und können verflüchtigen bzw. haben andere Nachteile.

In vergangenen Jahren wurden Dichtungsbänder für Rohrgewinde handelsüblich, wobei diese Bänder aus einem extrudlerten, nicht gesinterten Fluorkohlenstoffharz auf der Basis von Tetrafluoräthylen hergestellt werden. Dieses Band, das nicht entflammbar, nicht toxisch und selbstschmierend ist, wird als Ersatz für Isoliermassen für die Abdichtung von Gewindeverbindungen an Rohren aus Kunststoff, Eisen und Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium und anderen Stoffen vorgesehen. Weil «trafluoräthylen eine einzigartige Kombination von elektrischen, chemischen Eigenschaften, Temperatureigenschaften und von einem niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist (vgl. US-PS

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2 230 65*0, kann es als Dichtungsmittel für Röhren in Umgebungen dienen, die übliche Dichtungsmittel ausschließen, wie bei Leitungen für schwer handhabbare Gase oder Flüssigkeiten, wie sie in der chemischen Industrie und der petrochemisehen Industrie verwendet werden, bei Leitungen für flüssigen Sauerstoff, für Salpetersaure und andere Säuren oder bei Leitungen für atzende Stoffe und andere korrodierende Mittel.

Anders wie bei flüssigen oder pastenförmigen Dichtungsmitteln, die brennen, verspritzen oder verbacken, ist ein Dichtungsmittel in Bandform leicht anwendbar, da man bloß das Ende des Bandes auf das Rohr, beginnend nächst dem Ende, auflegt und dann das Band in Richtung der Gewinde» um das Rohr wickelt. Mit einem Gewindedichtungsband, das aus Polytetrafluorathylen besteht, werden mit Gewinde versehene Rohrverbindungen nicht fressen und können leicht auseinandergenommen werden. Dies ist bei Gewindeverbindungen wichtig, die anschließend auseinandergeschraubt werden sollen, wie bei solchen, die bei Versuchsleitungen eingebaut sind und in Heizungssystemen, Klimaanlagen und Brennstoffsystemen angewendet werden.

Während Band aus Polytetrafluorathylen viele Vorteile gegenüber UblichenDichtungsmittelnloder Isoliermassen aufweist, hat es doch verschiedene Nachteile, von denen einige relativ ernsthaft sind. Wenn das Band nicht in der richtigen Richtung um die Gewindegänge der Röhre gewunden wird, dreht es sich auf, wenn die Verbindung zusammengeschraubt wird. Wenn weiterhin das Rohrende nicht richtig bedeckt wird, werden wandernde Bruch-

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stücke des Bandes in das System gelangen und können öffnungen und Ventile verstopfen. Weil das Band aus reinem Polytetrafluorethylen hergestellt ist, hat es eine starke Neigung zum kalten Fließen, wodurch Öffnungen hervorgebracht werden, die ein Auslecken verursachen. Wenn weiterhin eine durch Banddichtung verschlossene Verbindung auseinandergenommen wird, wickelt sich das Band auf und muß von den Gewindegängen abgenommen werden, um es erneut zu verwenden.

In der US-PS 3 879 302 wurde ein Dichtungsmittel beschrieben, wodurch viele der bei bekannten Arten von Dichtungsmitteln oder Polytetrafluoräthylenbändern vorkommenden Nachteile überwunden werden. Das Dichtungsmittel, das in der eigenen älteren Patentschrift genannt ist, wird aus Teilchen eines inerten FUllmaterials gebildet, welche mit einer wäßrigen Dispersion aus mikrofeinem Fluorkohlenstoffpulver vermischt ist, wobei die Dispersion durch ein die Ladung neutralisierendes Mittel stabilisiert ist, wie einem Silan, welches das Zusammenklumpen der Pulver verhindert.

Während das früher veröffentlichte Dichtungsmittel in einer Reihe von Fällen brauchbar ist, gibt es bestimmte Anwendungen, bei denen es nicht anwendbar ist, wie bei Fabriken zur Verarbeitung von Lebensmitteln. Es ist für die Verarbeitung von Lebensmitteln wichtig, daß das Dichtungsmittel für Röhren bei den Installationsarbeiten keine Verunreinigungen hervorruft und physiologisch inert ist. Ebenfalls ist es wichtig bei dieser und anderen Anwendungen, daß das Mittel selbst dann, wenn es Gefriertemperaturen ausgesetzt wird, eine Stabilität gegen das Auftauen nach dem Gefrieren aufweist, derart,

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daß die Eigenschaften durch wiederholtes Gefrieren und Auftauen nicht nachteilig beeinflußt werden. Während die Anwendung von Silanen zur Vermittlung solcher wiederholter Gefrier- und Auftaueigenschaften bei Dichtungsmitteln in vielen Anwendungen annehmbar ist, ist siebei Umgebungen, in denen Nahrungsmittel verarbeitet werden, abzulehnen.

Unter Berücksichtigung dieser Umstände ist es Gegenstand der Erfindung, ein Dichtungsmittel auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen in Form einer thixotropen Paste zur Verfügung zu stellen, die in der Lage 1st, jede Gewindeverbindung ohne Rücksicht auf die Art des Verbindungsmaterials abzudichten.

Insbesondere ist es Gegenstand der Erfindung, eine Dichtungsmasse zu schaffen, die keine Verunreinigungen hervorruft und physiologisch inert ist, so daß sie als Dichtungsmittel bei Nahrungsmittel verarbeitenden Anlagen unter Regierungsaufsicht sowie in einer Reihe weiterer Anwendungen verwendet werden kann wie bei Zuleitungen für Sauerstoff, Vakuumleitungen und Leitungen für KUhI-zwecke, die mit Ammoniak oder Chlorfluoräthylenverbindungen (Freon) arbeiten.

Ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß das Dichtungsmittel mit jedem Röhrenmaterial verträglich ist, einschließlich aller Eisenarten, Stahlsorten, Aluminiumsorten, Zink, Kunststoffe, Blei und Glas, wobei das Mittel inert gegenüber allen durch die Leitungen geförderten Medien ist, mit wenigen Ausnahmen, wie geschmolzenen Alkalimetallen.

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Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Dichtungsmittels in Pastenform, das leicht angewendet werden kann und wobei der Anwender nicht an Anwendungsrichtungen gebunden ist» wie dies bei der Verwendung von Dichtungsbändern der Fall ist. Außerdem wird eine Dichtungspaste, die erfindungsgemäß eingeführt wird, in dem System aufgefangen und hat keine nachteiligen Einwirkungen, wie dies bei Bruchstücken von Dichtungsbändern der Fall ist, die in das System gelangen und öffnungen und Ventile verstopfen können.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Dichtungsmasse auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen, welche ein Gemisch von Polytetrafluoräthylenteilchen in mikroskopischen und kolloidalen Größen enthält, wobei diese Paste zum Abdichten von Röhren wirksam ist, bei welchen die Gewindegänge nicht mehr genau passen.

Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse wird, kurz gefaßt, aus inerten Füllstoffteilchen, vorzugsweise einem Gemisch aus plattenartigen und feinen Teilchen, formuliert, welche mit einer Dispersion von Fluorkohlenstoffteilchen mit Schmiereigenschaften kolloidaler Größe vermischt sind, wobei letztere mit Teilchen mikroskopischer Größe vermischt sind, wobei die FUllstoffteilchen und die Schmiermittelteilchen in einem sauren GeIierdungsmittel verteilt sind, welches durch ein Alkali in einer Menge, die zur Erzielung eines neutralen pH-Wertes der Paste ausreicht, aktiviert wird und wobei das Alkali durch ein Gemisch von Bestandteilen dargestellt wird, die die Dichtungsmasse stabil gegen wiederholtes Gefrieren und Auftauen machen.

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Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse auf der Basis von Fluorkohlenstoffverbindungen umfaßt eine wäßrige Dispersion von Polytetrafluoräthylenteilchen in mikrofeinen oder submikroskopischen Größen, wie die handelsüblichen Dispersionen der Firma Du Pont TFE-42 oder T-30, in welchen die Teilchen weniger als 1 /um Größe aufweisen. Teflon 30 (T-30), das bevorzugt ist, ist eine milchig weiße Flüssigkeit, die aus sehr kleinen Teilchen von Polytetrafluoräthylenharz, in Wasser suspendiert, besteht. Grundsätzlich ist das Polymerisat in der Dispersion genau das gleiche wie das Polymerisat, das in Pulverform zum Formen oder Extrudieren verwendet wird (ausgenommen die Teilchengröße) und Eigenschaften von Polytetrafluoräthylenharz aufweist. Teflon 30-Dispersion enthält 59 bis 61 Gew.-% Polytetrafluoräthylenharz mit 5,5 bis 6,5 % dieses Gewichts als nicht-ionisches Netzmittel (Triton X 100 der Firma Röhm und Haas, Inc.).

Die mikroskopisch feinen Teilchen aus Polytetrafluoräthylen sind vermischt mit Teilchen aus Tetrafluoräthylen einer feinen Größe, wobei ein Gemisch aus Teilchen mit Schmiereigenschaften gebildet wird, das geeignet ist, daß eine Dichtungsmasse hieraus in Rohrverbindungen eingeführt werden kann, bei denen die Gewinde etwas verzogen sind. Unter feinen Teilchen aus Polytetrafluoräthylen werden im Unterschied zu kolloidalen oder mikrofeinen Teilchen solche pulverförmigen Teilchen verstanden, die im mikroskopischen Größenbereich liegen.

Wenn lediglich Polytetrafluoräthylenteilchen einer kolloidalen Größe verwendet werden, wie dies in der genannten US-PS erwähnt ist, dichtet die Masse nicht wirksam die Zwischenräume der verformten Elemente ab, und es können

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kapillare Leckagen auftreten. Durch das Mischen der feinen Teflonteilchen mit kolloidalen Teilchen aus dem gleichen Material wird erreicht, daß die erhaltene Dichtungsmasse jede Leckage verhütet.

Zu der wäßrigen Dispersion von Polytetrafluoräthylen wird ein oberflächenaktives Mittel zugefügt, welches vorzugsweise Triton X 100 ist, wobei Triton die Handelsbezeichnung für oberflächenaktive Mittel ist, die auf Alkylarylpolyäther-Alkoholen, -sulfonaten und -Sulfaten basleren.

Der mineralische Füllstoff, der in Kombination mit dem schmierfähigen Gemisch von Teilchen aus Polytetrafluoräthylen verwendet wird, ist vorzugsweise ein Gemisch aus inerten Teilchen mit plattenartiger oder blattartiger Konfiguration und Inerten Teilchen mit einer nadelartigen Konfiguration. Die erste Art von Teilchen wird durch in Wasser gemahlenem Glimmer dargestellt und die letztgenannte Teilchenart durch feine Teilchen von Kieselsäure, wie ein Kleselsäureaerogel (Santocell C der Firma Monsanto).

Außerdem gehurt zu dem Ansatz weißes Titandioxidpulver (TlO₂)* das wegen der nadelartigen Kristallform nicht nur als Färbemittel wirkt, um der Paste ein wünschenswert weißes Aussehen zu geben, sondern auch als Inerter mineralischer Füllstoff.

Um das Gemisch aus mineralischen Füllstoffen in der Dichtungsmasse wirksam zu dispergieren, wird ein alkalisches Peptisierungsmittel verwendet, das vorzugsweise Trinatriumphosphat ist. Dieses nimmt die Form farbloser Kristalle an, die in Wasser löslich sind; um dem Gemisch pastenartige Fließeigenschaften zu verleihen, wird ein saures

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Gelierungsmittel verwendet, vorzugsweise ein wasserlösliches Harz mit guten gelbildenden Eigenschaften, wie das Produkt Carbopol der Firma B.F. Goodrich Chemical Co.

Um das saure Geliermittel zu aktivieren, wird ein Gemisch von Alkalien verwendet, wobei dieses Gemisch aus Natriumhydroxid und Monoäthanolamin (HEA) besteht, welches eine starke Base ist, die mit Wasser mischbar ist. Die verwendete Alkalimenge bezüglich des sauren Geliermittels ist derart bemessen, daß das Dichtungsmittel einen neutralen pH-Wert hat. Der Grund für die Verwendung von MEA ist der, daß gefunden wurde, daß bei einer Kombination dieses Bestandteils mit Natriumhydroxid das erhaltene Mittel hervorragende Stabilität gegen ein Gefrieren und Wiederauftauen hat, während ohne diesen Bestandteil ein abwechselndes Gefrieren und Auftauen die Eigenschaften des Dichtungsmittels ändern wird.

Das bevorzugte Verfahren zur Bildung des Dichtungsmittels gemäß der Erfindung ist das folgende:

Schritt A. In dieser Stufe werden folgende Bestandteile gründlich miteinander vermischt, um die Lösung A zu bilden:

Wasser Triton X 100 Glimmer TiO₂

feines Pulver von Polytetrafluoräthylen (mikroskopische Größe)

Santocell C

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7,6	1
566	g
906	g
1812	g
1360	g
113	g

Schritt B, In dieser Stufe werden folgende Bestandteile verwendet, um die Lösung B zu bilden:

Carbopol 680 g

Wasser 7,6 1

Das Carbopol wird in Wasser etwa 24 Stunden quellen gelassen.

Schritt C. Die Lösung A wird anschließend mit der Lö sung B in einer Pumpe vermischt, in welcherdie erhal ten· Lösung C wenigstens viermal durch ein Sieb gepumpt wird, wobei das Sieb zum Aufschneiden etwaiger Klumpen gelierten Produkts dient.

Schritt D. Die Lösung C wird anschließend mit 15,2 1 einer kolloidalen Lösung von Polytetrafluoräthylen (T-30) vermischt und zweimal durch eine Mischpumpe geführt, um sicherzustellen, daß die erhaltene Lösung D voll dlspergiert ist.

Schritt E. Die folgenden Bestandteile werden von Hand zu der erhaltenen Lösung zugemischt, wobei die Mischung E erhalten wird:

Trinatriumphosphat 226 g

Natriumhydroxid 906 g

Monoäthanolamin 340 g

Schritt F. Das Gemisch E wird anschließend mit der Lö sung D gemischt, indem es wenigstens viermal durch eine Mischpumpe laufen gelassen wird, wobei eine Dichtungsmas· se gemäß der Erfindung mit pastenartiger Konsistenz er-

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halten wird. Diese Paste wird dann etwa 2 Tage gealtert und in eine Tube zum Ausdrücken oder einen anderen Behälter verpackt.

Die genannte AusfUhrungsform einer Dichtungsmasse gemäß der Erfindung kann weiteren Änderungen und Modifikationen unterliegen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Dichtungsmasse, bestehend aus einem inerten Füllstoff und einer wäßrigen Dispersion von Teilchen einer Fluorkohlenstoff verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dispersion von Fluorkohlenstoffteilchen solche von kolloidaler Größe im Gemisch mit Teilchen von mikroskopischer Größe mit Schmiereigenschaften vorliegen sowie in der Dichtungsmasse ein saures Gelierungsmittel und ein alkalischer Aktivator für das Gelierungsmittel vorhanden sind, wobei der Aktivator einen Bestandteil enthält, der die Dichtungsmasse gegen das Gefrieren und Wiederauftauen stabilisiert.

2. Dichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der inerte Füllstoff Teilchen aus Glimmer umfaßt.

3. Dichtungsmasse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmerteilchen mit Kieselsäureteilchen vermischt sind.

4. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der inerte Füllstoff weiterhin Titanoxidpulver enthält.

5. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Peptislerungsmlttel zur Dispergierung des Füllstoffs enthält.

6. Dichtungsmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelierungsmittel ein wasserlösliches Harz ist.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivatorbestandteil Monoathanolamin ist.

8. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivator außerdem Natriumhydroxid
enthält.

9. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen kolloidaler Größe Tetrafluoräthylen-Polymerisatteilchen einer Größe unterhalb von 1 /um sind.

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