Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung für Flanschverbindungen, sowie die Herstellung der Dichtung und deren Verwendung.

Die Verwendung von Dichtungen aus Graphitfolie oder aus Graphitfolie enthaltenden Schichtverbundwerkstoffen, beispielsweise in Rohrleitungen und Apparaten in der chemischen Industrie und Dampfleitungen in Kraftwerken und in Heizungsanlagen, ist Stand der Technik. Graphitfolie wird hergestellt durch thermische Expansion einer Gra- phitintercalationsverbindung und anschließende Verdichtung der durch die Expansion erhaltenen ziehharmonikaförmigen Partikel. Diese Partikel werden beim Verdichten unter Druck so miteinander verzahnt, dass daraus ohne Zusatz von Bindern stabile, flexible flächige Gebilde wie Folien oder Platten hergestellt werden können. Graphitfolie zeichnet sich aus durch Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und aggressive Medien, relativ geringe Durchlässigkeit für Fluide, hohe Kompressibilität, gutes Rückfederungsvermögen und eine sehr geringe Kriechneigung unter Druck. Diese Eigenschaften begründen die Eignung von Graphitfolie als Dichtungsmaterial.

Die mechanische Stabilität von Dichtungen aus Graphit lasst sich durch die Einbettung von Verstärkungseinlagen aus Metall (Blech oder Folie) zwischen zwei Graphitfolien vergrößern. Daher werden für Dichtungen nach dem Stand der Technik bei einer Gesamtdicke von 1 bis 4 mm meist Schichtverbundwerkstoffe aus mehreren nur einige hundert starken Graphitfolien, zwischen denen Metalleinlagen eingebettet sind, verwendet.

Ein Verfahren für die Herstellung von Schichtverbundwerkstoffen aus mehreren alternierenden Metall- und Graphit-schichten ist aus der Europäischen Patentschrift EP 0 616 884 bekannt. Zwischen den Metall- und den Graphitschichten wird ein unlösbarer, klebstofffreier Verbund hergestellt, indem eine grenzflächenaktive Substanz aus der Gruppe der siliciumorganischen Verbindungen, der perfluorierten Verbindungen oder der Metallseifen in dünner Schicht auf mindestens eine der zu verbindenden Oberflächen aufgetragen wird, und die zu verbindenden Oberflächen anschließend in Kontakt gebracht und durch Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden.

Nachteilig der im Stand der Technik beschriebenen Dichtungen ist die Klebewirkung der Dichtungen beim Einsatz in beispielsweise Flanschen, so dass diese nur schwer getauscht werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine bei der Anwendung nichtklebende Dichtung bereitzustellen, so wie ein Verfahren zur Herstellung der nichtklebenden Dichtung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtung für Flanschverbindungen umfassend eine Lage imprägnierter und beschichteter Graphitfolie oder einen Verbund aus mindestens zwei Lagen Graphitfolie, wobei zwischen zwei Lagen Graphitfolie jeweils eine Verstärkung aufgebracht ist und die die Außenflächen des Verbundes eine Imprägnierung und eine Beschichtung aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Graphitfolie expandierten Graphit. Zur Herstellung von Graphitfolien muss zunächst expandiertem Graphit mit einer wurmförmigen Struktur hergestellt werden, dazu wird üblicherweise Graphit, wie Naturgraphit, mit einem Interkalaten, wie beispielsweise Salpetersäure oder Schwefelsäure, vermischt und bei einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 600 °C bis 1200 °C wärmebehandelt. (DE10003927A1)

Expandierter Graphit stellt einen Graphit dar, der im Vergleich zu natürlichem Graphit in der Ebene senkrecht zu den hexagonalen Kohlenstoffschichten beispielsweise um den Faktor 80 oder mehr expandiert ist. Aufgrund der Expansion zeichnet sich expandierter Graphit durch eine hervorragende Formbarkeit und gute Verzahnbarkeit aus. Der expandierte Graphit kann in Folienform mittels Druck verpresst werden.

Graphitfolien weisen eine hohe Temperatur und Medienbeständigkeit auf. Erfindungsgemäß wird die Imprägnierung aus der Gruppe der Paraffine, Langkettige Kohlwasserstoffe oder Mischungen davon ausgewählt, bevorzugt Vaseline. Vaseline ist bevorzugt, da diese die Eigenschaft aufweist wenig zu kleben, verhindert aber nicht das Kleben. Im Rahmen dieser Erfindung werden unter langkettigen Kohlenwasserstoffen beispielsweise Alkane mit der allgemeinen Summenformel C _n H2n+2 verstanden, wobei die Zahl n zwischen 18 und 32 liegt und die molare Masse damit zwischen 275 und 600 Gramm pro Mol.

Erfindungsgemäß wird die Beschichtung aus der Gruppe Fettseifen, Glimmer, Graphitpulver, Talkum oder Mischungen davon ausgewählt, bevorzugt Fettseifen.

Im Rahmen dieser Erfindung werden unter Fettseifen Natrium bzw. Kaliumsalze der Fettsäuren, aber auch Fettsäuren der Metalle Li, Ca, Mg verstanden. Unter Fettsäuren werden gesättigte Monocarbonsäuren der Summenformel C _n H2n+iCOOH, wie beispielsweise Palmitinsäure, Stearinsäure, verstanden, wobei eine Kohlenstoffkettenlänge von C7-C21 bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist Magnesiumstearat, da Magnesiumstearat ungiftig ist und ein hochwirksames Trennmittel ist. Die Beschichtung verhindert das Kleben der Dichtung, wobei diese als aktives Trennmittel ohne Klebstoff aufgebracht wird. Dies hat den Vorteil, dass aufgrund der Aufbringung ohne Klebstoff ein Kleben im Flansch verhindert wird. Besonders vorteilhaft sind Mischungen aus Fettseifen und Graphitpulver, da so eine noch höhere Trennwirkung erzielt wird und zudem wird auch bei Einsatz der Dichtung bei Hochtemperaturen durch das Graphitpulver eine Trennwirkung erzielt.

Vorteilhafterweise ist die Verstärkung eine Metalleinlage.

Erfindungsgemäß wird die Metalleinlage aus der Gruppe Blech, Spießblech oder Streckblech ausgewählt. Vorteilhafterweise weist die Metalleinlage eine Dicke von 50pm bis 150pm auf.

Erfindungsgemäß wird die Metalleinlage aus der Gruppe Edelstahl, Stahl, Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer, Titan oder Zink oder Legierungen von Nickel, Kupfer, Aluminium oder Zink ausgewählt, bevorzugt Edelstahl.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Dichtung umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Graphitfolie, b) Bereitstellen der Imprägnierung und der Beschichtung, c) Dispergieren der Beschichtung in der Imprägnierung, d) Aufträgen der in Schritt c) erhaltenen Dispersion auf die Außenseiten der in Schritt a) bereitgestellten Graphitfolie, e) Lagern der Graphitfolie aus Schritt d) für 2h bis 24 h bei Temperaturen 80 bis 180 °C, bevorzugt 105°C.

Bei der in Schritt a) bereitgestellten Graphitfolie kann es sich um Graphitfolienplatten oder Rollenware handeln. Wenn Rollenware verwendet wird, erfolgt nach Schritt c) ein Schneiden oder Stanzen zu Platten beliebiger Größe.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt a) zusätzlich eine Verstärkung bereitgestellt, in Schritt d) nur auf eine Außenseite eine Dispersion aufgetragen und nach Schritt e) folgen die Schritte f) Stapeln der in Schritt e) erhaltenen Graphitfolie, wobei die Beschichtung auf der jeweiligen Außenseite des Stapels ist und zwischen zwei Graphitfolien Verstärkung angeordnet ist, g) Verpressen des in Schritt f) erhaltenen Stapels bis auf eine 20% geringer Dicke.

Die Imprägnierung und Beschichtung und anschließende Lagerung kann sowohl im Batchprozess (einzelne geschnittene Lagen) oder im Rolle-zu-Rolle-Verfahren, also im Kontinuierlichen Prozess durchgeführt werden. Beim Rolle-zu-Rolle-Verfahren, erfolgt nach der Lagerung das Schneiden zu einzelnen geschnittenen Lagen. Durch die Lagerung der Graphitfolie für 2 bis 24h bei Temperaturen von 80 bis 180°C imprägniert die Imprägnierung die Graphitfolie und verteilt sich homogen in der Graphitfolie, wobei die Beschichtung auf der Oberfläche der Graphitfolie verbleibt.

Erfindungsgemäß wird die bereitgestellte Imprägnierung in Schritt b) aus der Gruppe der Paraffine, Langkettige Kohlwasserstoffe oder Mischungen davon ausgewählt ist, bevorzugt Vaseline.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die bereitgestellte Beschichtung in Schritt b) aus der Gruppe Fettseifen, Glimmer, Graphitpulver oder Talkum oder Mischungen davon ausgewählt, bevorzugt Fettseifen.

Erfindungsgemäß weist die bereitgestellte eine Lage Graphitfolie oder die mindestens zwei Lagen Graphitfolie in Schritt a) eine Dichte von 0,7 bis 1 ,3 g/cm ³ bevorzugt 0,7 g/cm ³ aufweisen. Bei einer Dichte von größer als 1 ,3 g/cm ³ ist die Flexibilität der Graphitfolie um Unebenheiten auszugleichen nicht mehr gegeben. Bei einer Dichte Kleiner als 0,7 g/cm ³ ist die Stabilität der Folie nicht mehr ausreichend. Bevorzugt wird eine Dichte von ,7 g/cm ³ , da bei dieser Dichte eine besonders gute Flexibilität der Graphitfolie gegeben ist und in der Anwendung durch die Folie besonders gut Unebenheiten ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß ist die mindestens eine bereitgestellte Verstärkung in Schritt a) eine Metalleinlage.

Vorteilhafterweise weist die Metalleinlage eine Dicke von 50 bis 150 pm auf.

Verwendung der Dichtung für Flansche, Rohranschlüsse, in Chemieanlagen. Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren beschrieben, ohne auf diese beschränkt zu sein.

Figur 1 zeigt eine Dichtung für Flanschverbindungen Figur 2 zeigt eine Dichtung für Flanschverbindungen

Figur 1 zeigt eine Graphitfolie (1) mit einer Imprägnierung (2) und einer Beschichtung (3) auf beiden Seiten der Graphitfolie.

Figur 2 zeigt zwei Lagen Graphitfolie (1), wobei zwischen zwei Lagen Graphitfolie (1) jeweils eine Verstärkung (4) aufgebracht ist und die die Außenflächen des Verbundes eine Imprägnierung (2) und eine Beschichtung (3) aufweisen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Ausführungsbeispiele keine Einschränkung der Erfindung darstellen.

Ausführungsbeispiel:

Zwei Lagen Graphitfolie (1000 mm x 1000 mm) mit einer Dichte von 0,7 g/cm ³ werden jeweils einseitig mit einer Dispersion aus Vaseline und Magnesiumstearat (2 Gewichts- % Magnesiumstearat in Vaseline) beschichtet, wobei 1 bis 10 Gew.% Vaseli- ne/Magnesiumstearat auf die Graphitfolie aufgetragen wird. Diese beschichtete Graphitfolie wird dann für 24h bei 105°C gelagert. Anschließend werden 2 Lagen beschichtete Graphitfolie mit einem Spießblech mit einer Dicke von 100 pm gestapelt, wobei zwischen den zwei Lagen Graphitfolie eine Lage Spießblech angeordnet ist und wobei die Beschichtung der zwei Lagen Graphitfolie jeweils nach außen weist falls jeweils eine Lage Spießblech angeordnet ist.

Der Stapel aus Graphitfolien und Spießblech wird zu einer Dicke von 2 mm verpresst. Bezugszeichenliste

(1) Graphitfolie

(2) Imprägnierung (3) Beschichtung

(4) Verstärkung