Andrea Hanke

Entwicklung von Gummierungsmaterial als Korrosionsschutz

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 13.10.2000

Abstract
Um die hohen Applikationskosten bei der Aufbringung kalandrierter Gummibahnen und gleichzeitig die Gefahr des Korrosionsangriffes unterhalb der Beschichtung (Blasenbildung) durch unterschiedliche Krafteinwirkung beim Anrollen der Gummibahnen zu senken, wird in dieser Arbeit eine alternative Möglichkeit zum gleichmäßigen Schichtauftrag der Deckschicht in Form einer Spachtelbeschichtung auf Kautschukbasis vorgestellt. In diesem Zusammenhang wird auf die Mischbarkeit von Kautschuken eingegangen und die Beeinflussung der Morphologie mehrphasiger Verschnitte durch den chemischen Aufbau und die Viskosität der Polymeren durch Zugabe von Phasenvermittlern diskutiert. Des weiteren wird die Covernetzung von unterschiedlich aufgebauten Kautschukphasen vorgestellt und die Folgen der Morphologie und des erzeugten Netzwerkes der Vulkanisate auf die physikalischen Eigenschaften, besonders auf das Permeationsverhalten beurteilt.
Die Rezepturentwicklung der Korrosionsschutzbeschichtung erfolgte auf der Basis von Brombutylkautschuk. Dieser Kautschuk weist die geringste Gasdurchlässigkeit auf und bildet deshalb den Grundwerkstoff für den Einsatz dieser Beschichtung als Korrosionsschutz gegen hochaggressive Medien. Anhand zahlreicher Untersuchungen wurde der Einfluss verschiedener Rezepturbestandteile (naphthenischer Weichmacher, flüssiger Butylkautschuk, trans-Polyoctenamer, Füllstoff und Additive) auf die Anwendung der Vulkanisate im Korrosionsschutz getestet. Darüber hinaus wurden verschiedene Vernetzungsmittel (Schwefel und Phenolharz) eingesetzt, welche hinsichtlich der erzeugten Phasenmorphologie (Nachweis über DMA und REM) bzw. der erreichten Permeabilitätseigenschaften (Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit nach DIN 53122, Teil 1) untersucht wurden.
Die Prüfung der Gummi-Metall-Verbunde hinsichtlich Korrosionsschutzverhalten erfolgte durch Kondenswassertest nach DIN 50017 und mittels eines Kochtopfdeckeltestes nach Hausmann.

In order to reduce the cost of installation when applying calandered rubber sheet and simultaneously to prevent the blistering and the subsequent danger of attack through corrosion beneath the coating, through different applied pressures when rolling the rubber sheet, it would be endeavoured to introduce the application of an alternative possibility of a rubber lining in the form of a trowelled coating.
In that context the miscibility of different rubbers is investigated and the influence of the chemical constitution and the viscosity of the polymers on the morphology of multi phase blends by means of compatibility agents is discussed. Furthermore, the crosslinking of differently composed rubber phases is introduced and the consequences of the morphology of the resulting net-work of the vulcanizate on the physical properties especially the permeability are estimated.
The development of the recipe of the coating for protection against corrosion are based on Bromine butyl rubber. As this rubber shows the lowest gas diffusion properties it recommends itself as the best basic material to be used as a coating against highly aggresive medium. Owing to the many investigations when testing the influence of different components of a recipe (naphthene softener, liquid butyl rubber, trans-Polyoctenamer as a polymeric emulsifier, filler and additive) of the application the vulcanizates in the protection against corrosion. In addition, different crosslinking agents (sulphur and phenolic resin) are added to these compounds which would investigated for ist produced morhology (prove about DMA and REM) an hence ist permeability (determination the water vapour permeability on DIN 53122, part 1).
The tests of rubber to metal coatings with regards to the protection from corrosion behaviour is achieved through the condensed water test according to DIN 50017 and using a saucepan covertest according to hausmann.

Keywords:
Gummierung, Permeation, Butylkautschuk, Morphologie, Vulkanisation, Netzkettendichte, Schwefel, Phenolharz, Korrosionsschutz

rubber coating, permeation, butyl rubber, morphology, vulcanization, crosslinking density, sulphur, phenolic resin, corrosion protection

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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis, Symbolverzeichnis
1 Einleitung und Zielstellung (1-2)
2 Analyse des Entwicklungsstandes (3-37)
3 Entwicklung des Gummierungsmaterials (38-98)
4 Zusammenfassung (99-100)
5 Summary (101-102)
6 Literaturverzeichnis (103-108)