[发明专利]用于密封空隙的材料和方法

说明书

本发明涉及用于密封空隙的材料和方法。

通常必须在结构部件之间桥接空隙，从而实现在它们之间的可靠机械配合以及彼此密封。当结构部件是由具有互不相同的性质的材料、尤其具有不同热特性的材料形成时尤其产生问题。例如，陶瓷材料的热特性是与金属材料极为不同的。材料的热特性，即其对于温度变化的尺寸响应，通常用热膨胀系数描述。

将由陶瓷材料制成的结构部件从由金属材料制成的结构部件密封的问题是例如在高温反应器中产生的。这种反应器通常含有在金属笼中的催化剂床，它们必须从带有载荷的部件密封隔开，尤其是反应器壁。高温反应器通常也含有陶瓷内件，例如整料。反应器横截面可以是圆形或多角形的。整料以及笼型催化剂床必须从反应器密封出来。

已经证明了膨胀垫、即片状层在这方面是有利的，这是因为它们在温度升高的情况下膨胀(胀大)。膨胀垫通常由硅酸盐、可膨胀的云母和有机粘合剂组成，硅酸盐例如是硅酸铝，可膨胀的云母例如是蛭石。

例如膨胀垫可以从3M获得。

但是，由于在关注的特定区域中的温度升高而导致已知膨胀垫的体积增加，导致密封是不足的。更尤其是，其本身不足以提供所需的支撑力。

本发明的目的是提供一种适合用于以可靠的方式密封在结构部件、即使由具有极为不同热特性的材料制成的结构部件之间的空隙的材料，并且确保机械配合，此材料不具有上述缺点，并且可以以简单的方式以可靠的配合安装或组装结构部件，且不会存在支撑问题。

发现此目的能通过一种用于密封在两个结构部件之间的空隙的材料实现，其包含膨胀垫(1)，其中膨胀垫被完全密封在聚合物膜中，并且由聚合物膜包围的且含膨胀垫的内部被抽空。

更尤其是，两个结构部件是由具有极为不同热特性的材料或由具有不同温度的同种材料制成的。

抽空包含膨胀垫的内部的作用是压缩所述内部，通常与其初始厚度相比压缩50％以上，并且同时膨胀垫的初始长度和宽度保持不变。用手指按压抽空的膨胀垫实际上没有留下压痕。

膨胀垫是具有约3-20mm、优选约5-10mm厚度的片状体。

膨胀垫的宽度和长度是由制造要求决定的，各自是约0.5-5m。通常的膨胀垫尺寸是1.20m x 4m。

膨胀垫通常由以下物质组成：硅酸盐，尤其是纤维的形式，例如硅酸铝；可膨胀的云母，即在温度升高时膨胀的材料，例如无毒的蛭石；以及有机粘合剂。例如膨胀垫可以从3M获得。

但是，有机粘合剂具有一系列的不利性能，这是因为更尤其是，它们由于排出的挥发性物质引起气味问题和催化剂中毒。所以，日益要求膨胀垫具有较低含量的有机粘合剂，即从以前的约12-14重量％到现在的约2-5重量％、尤其3-4重量％的有机粘合剂，基于膨胀垫的总重量计。但是，降低含量的有机粘合剂使得膨胀垫更易碎，不太容易塑性成型，而且更不方便处理。

有机粘合剂的含量可以是2-15重量％，基于膨胀垫的总重量计，但是优选是2-8重量％，更优选3-4重量％，在每种情况下基于膨胀垫的总重量计。

在一个优选实施方案中，有机粘合剂以有机聚合物纤维的形式存在，尤其以具有两个或更多个熔程的有机聚合物纤维形式存在。

含有硅酸盐纤维、可膨胀的云母和有机聚合物纤维的膨胀垫是尤其有利的，这是因为它们显示弹性性能，和因此它们通过在结构部件之间的固定而确保优异的密封，其中在结构部件之间必须桥接空隙。

在温度升高时，一旦达到第一个熔程或唯一的熔程，有机聚合物纤维就开始熔融，并且以纤维形式存在的硅酸盐交联(粘附在一起)。以此方式，硅酸盐纤维形成具有中空空间的纤维基体，其中包埋可膨胀的云母。在升高的温度下，可膨胀的云母对纤维基体施加张力，并且使其膨胀。当温度再次降低时，可膨胀的云母的体积降低，但是纤维基体保持最大程度的张力。

尤其有利的是具有两个或更多个熔程的有机聚合物纤维：第一部分的具有较低熔程、例如约500℃的有机聚合物纤维首先通过交联一部分硅酸盐纤维而形成粗结构；在温度进一步升高到例如约700-800℃时，另一部分的有机聚合物纤维熔融和交联另外的硅酸盐纤维，从而施加额外的张力。以此方式，可以确保在要连接的结构部件之间的所需张力。

优选，在膨胀垫中的有机聚合物纤维的量是2-8重量％，更优选3-4重量％，在每种情况下基于膨胀垫的总重量计。

但是，按照本发明方式在聚合物膜中完全包封膨胀垫克服了这些缺点，这是因为即使具有所需降低的粘合剂含量的垫也易于处理并且易于被引入空隙中从而填充空隙。