BRPI0712442A2 - placa de isolamento tÉrmico sobressalente - Google Patents

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BRPI0712442A2
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BR
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colloidal
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BRPI0712442-2A
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Souza Mauricio Munhoz De
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Unifrax I Llc
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Abstract

PLACA DE ISOLAMENTO TERMICO SOBRESSALENTE É descrita uma placa de isolamento térmico sobressalente (41-45, 51-55) incluindo uma cobertura ou um painel impregnado de óxido inorgânico coloidal, pressionado e seco de fibra inorgânica resistente a alta temperatura, a placa (41-45, 51-55) tendo uma temperatura de uso superior a cerca de 10000C e mantendo integridade mecânica após a exposição à temperatura de uso, a placa (41-45, 51-55) tendo uma densidade maior ou igual a 500 kg/m31e uma resistência à compressão de pelo menos cerca de 4900 kPa (Sokgf/cm2)

Description

PLACA DE ISOLAMENTO TÉRMICO SOBRESSALENTE
CAMPO DA INVENÇÃO
São proporcionados artigos de isolamento térmico como, por exemplo, placa de isolamento térmico sobressalente e métodos para fabricação dos mesmos. A placa de isolamento térmico sobressalente pode ser usada em uma modalidade para impedir propagação térmica do ou para o equipamento de manejo de molde de metal ou outros equipamentos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
No processamento de moldes de metal, como, por exemplo, aço ou alumínio, o aparelho de manejo como, por exemplo, conchas, carros torpedos, calhas, funis e moldes devem ser resistentes ao metal moldado, resistentes às tensões mecânicas da aplicação, e também evitar perda de calor prematura do sistema, de maneira que o metal moldado possa ser liberado para o aparelho de formação na temperatura apropriada.
Portanto, o aparelho de manejo de metal moldado compreende um material em contato direto com o metal moldado, como, por exemplo, um material de face quente, denso e refratário sólido mostrando características excelentes de não umedecimento para o metal moldado. Esse material é então sustentado com uma camada de material refratário altamente isolante, que proporciona o isolamento de face fria para o aparelho. Quanto mais altas as propriedades de isolamento e a força do isolamento sobressalente, mais fina pode ser feita a camada de isolamento para proporcionar as características de desempenho desejadas. 0 isolamento sobressalente mais fino permite uma capacidade de metais maiores para o aparelho de manejo de metal moldado, particularmente como, por exemplo, uma concha ou um carro torpedo.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É proporcionado um artigo de isolamento térmico, compreendendo uma cobertura ou um painel impregnado de oxido inorgânico coloidal, pressionado e seco de fibra inorgânica resistente a alta temperatura, onde o óxido inorgânico coloidal é uma composição do óxido inorgânico coloidal em combinação com um agente de gelificação; o artigo sendo dotado de uma temperatura de uso até pelo menos em torno de 1000°C e mantendo a integridade mecânica após exposição à temperatura de uso, o artigo sendo dotado de uma densidade maior do que ou igual a em torno de 500 Kg/m3, e uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 4900 kPa (50 kgf/cm2).
Em determinada modalidade o artigo de isolamento térmico é dotado de uma condutividade térmica menor ou igual a em torno de 0,45 W/mK em uma temperatura variando em torno de 799°C a 800°C. O artigo de isolamento térmico pode ser usado como uma placa de isolamento térmico sobressalente.
Podem ser usadas coberturas ou painéis de fibra cerâmica comercial como um material de inicio, ou pode ser preparado um painel de fibra cerâmica, antes de impregnar com a solução de óxido orgânico coloidal, por métodos de fundição a vácuo convencionais.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um gráfico ilustrando uma condutividade térmica versus temperatura das presentes placas de isolamento sobressalentes comparadas com um produto competitivo.
A Figura 2 é um gráfico ilustrando uma contração linear versus temperatura das presentes placas de isolamento sobressalentes comparadas com um produto competitivo.
A Figura 3 é uma fotografia ilustrando um conjunto de placas sobressalentes de produto competitivo antes e após exposição de temperatura.
A Figura 4 é uma fotografia ilustrando um conjunto de placas sobressalentes preparadas de acordo com o Exemplo 1 (abaixo) antes e após exposição de temperatura.
A Figura 5 é uma fotografia ilustrando um conjunto de placas sobressalentes preparadas de acordo com o Exemplo 3 (abaixo) antes e após exposição de temperatura.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
As presentes placas de isolamento térmico sobressalentes são capazes de isolar até 1300°C, são dotadas de resistência à compressão extremamente alta, e são dotadas de uma baixa condutividade térmica, e são dotadas de alta pureza, como comparadas ao produto competitivo.
Geralmente, o processo para fabricar uma placa de isolamento térmico sobressalente inclui a impregnação em uma cobertura ou painel de fibra cerâmica de isolamento com pelo menos um oxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, silica coloidal, alumina e/ou zircônio, colocando a cobertura ou painel impregnado em um molde e pressionando a cobertura ou painel para uma espessura desejada, secando em um forno para produzir um painel seco sendo dotado das características desejadas, e, se desejado, cortando o painel seco para um tamanho final.
As coberturas ou painéis de fibra cerâmica podem ser usadas para fabricar placas de isolamento térmico sobressalentes de acordo com o processo abaixo descrito.
A cobertura ou painel de fibra cerâmica que é útil para fazer a chapa de isolamento pode ser fabricada usando métodos conhecidos, ou pode ser adquirida comercialmente. As coberturas ou painéis iniciais adequados estão atualmente disponíveis de Unifrax I LLC (Niagara Falls, New Yorik) sob as marcas DURABLANKET e DURABOARD.
Para fins ilustrativos e não limitativos tais coberturas cerâmicas comercialmente disponíveis podem compreender fibras cerâmicas, e em determinadas modalidades são dotadas e um conteúdo de alumina em torno de 4 3 a em torno de 4 7% e um conteúdo de sílica em torno de 53 a em torno de 57% por peso. Em outras modalidades as coberturas cerâmicas podem ser dotadas de um conteúdo de alumina em torno de 29 a em torno de 31%, um conteúdo de sílica em torno de 53 a em torno de 55%, e contendo um conteúdo de zircônio em torno de 15 a em torno de 17% por peso. As coberturas podem ser dotadas de uma densidade na ordem de em torno de 30 a em torno de 192 kg/m3, em algumas modalidades em torno de 64 a em torno de 128 kg/m3, e um grau de temperatura em torno de 1260°C a em torno de 1430°C. Ainda com fins ilustrativos, e não limitativos tais painéis de cerâmica disponíveis comercialmente podem compreender fibras cerâmicas, e em determinadas modalidades são dotados de um conteúdo de alumina em torno de 42 a em torno de 50% e um conteúdo de sílica em torno de 50 a em torno de 58% por peso. Em outras modalidades as coberturas cerâmicas podem ser dotadas de um conteúdo de alumina em torno de 28 a em torno de 32%, um conteúdo de sílica em torno de 52 a em torno de 56%, e contendo um conteúdo d zircônio em torno de 14 a em torno de 18% por peso. Os painéis podem ser dotados de uma densidade na ordem em torno de 150 a em torno de 350 kg/m3, uma perda na ignição (LOI) em torno de 3 a em torno de 10%, e um grau de temperatura em torno de 1260°C.
Além das coberturas e dos painéis de fibra cerâmica compreendendo fibras de alumino silicato (RCF) e/ou fibras de silicato zircônio de alumínio (AZS), as coberturas e os painéis podem compreender, alternativa ou adicionalmente, fibras de silicato terra alcalina (AES), como, por exemplo, aquelas disponíveis de Unifrax I LLC sob a marca ISOFRAX, e/ou fibras cerâmicas de temperatura alta como, por exemplo, fibras alumina altas, como, por exemplo, aquelas disponíveis de Unifrax I LLC sob a marca FIBERMAX.
As coberturas e os painéis de fibra cerâmica estão disponíveis comercialmente em várias espessuras e densidades. Em determinadas modalidades, a cobertura ou painel de fibra cerâmica é usada para produzir a placa de isolamento térmico sobressalente que é dotada de uma espessura que é de aproximadamente de 2 a 4 vezes maior do que aquela da placa de isolamento sobressalente completa. Em uma modalidade, coberturas ou painel de fibra cerâmica é dotada de uma espessura que é de aproximadamente 3,3 vezes maior do que aquela da placa de isolamento sobressalente completa, presumindo uma cobertura com um peso base de 10 polegadas (45N).
A espessura típica para isolamento térmico sobressalente varia de acordo com a aplicação para qual é usada, bem como sua condutividade térmica. Para aplicações aqui comentadas, a espessura típica inclui 10, 12, 16 e 25 mm, mas pode ser produzida qualquer outra espessura, de acordo com as necessidades da aplicação.
A cobertura ou painel de fibra cerâmica de início pode ser dotada de qualquer largura ou extensão adequada, determinada pelo uso intencionado e o tamanho do equipamento de processamento disponível. Em determinadas modalidades, uma extensão de 84 0 mm por 22 0 mm de largura é economicamente adequada. Após a impregnação e secagem, o artigo de isolamento espesso pode ser cortado para o tamanho desejado comercialmente. Por exemplo, uma placa de isolamento térmico sobressalente de tamanho típico para aplicação de concha de metal moldada é em torno de 416 χ 101 mm, mas pode ser preparado qualquer tamanho adequado.
As composições de solução de oxido inorgânico coloidal que podem ser usadas para impregnar a cobertura ou painel de fibra cerâmica podem conter pelo menos um óxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, sílica coloidal, alumina, zircônio, titânio, cério, e/ou ítrio. (Nesse contexto, o termo "solução" é intencionado a incluir massas semifluidas ou dispersões contendo os óxidos inorgânicos coloidais). Podem ser utilizadas as fórmulas disponíveis comercialmente de óxido inorgânico coloidal, à guisa de ilustração e não de limitação, a sílica coloidal NALCO compreendendo 40% de sólidos, disponível de Nalco Company (Naperville, Illinois). Contudo, podem também ser usados outros graus de sílica coloidal, como, por exemplo, 30% de conteúdo sólidos ou menos, ou alternativamente mais do que 40% de conteúdo sólidos.
A composição da solução de óxido inorgânico coloidal pode compreender em torno de 30 a 100% por peso de óxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, sílica coloidal.
Em determinadas modalidades, o óxido inorgânico coloidal pode compreender em torno de 50 a em torno de 90% de óxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, sílica coloidal, e em outras modalidades, em torno de 80 a em torno de 100 de óxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, sílica coloidal.
Outros componentes da solução de óxido inorgânico coloidal podem incluir um agente de gelificação e água em uma quantidade suficiente para dissolver o agente de gelificação. Os componentes do agente de gelificação podem incluir sais ou óxidos inorgânicos que promovam a fixação ou gelificação do óxido inorgânico coloidal, por exemplo, no caso da sílica coloidal, como, por exemplo, acetado de amônia, cloro cálcio, cloro magnésio, oxido magnésio, e outros mais, como, por exemplo, ácido acético, ácido muriático, ácido fosfórico, e outros mais. O tipo e concentração dos agentes de gelificação são selecionados para desestabilizar a suspensão coloidal, e par permitir que a gelificação ou fixação do componente de óxido inorgânico no lugar durante o processamento da cobertura ou painel de fibra resistente à alta temperatura.
O tempo de gelificação pode ser controlado em parte pela concentração do agente de gelificação, porque o tempo de gelificação diminui com o aumento na temperatura. A quantidade de sal inorgânico ou agente de gelificação óxido pode variar em torno de 0,01 a em torno de 10% por peso da solução. A quantidade de ácido pode variar em torno de 0,01 a em torno de 10% por peso. O tempo de gelificação pode ser controlado, em parte, pela concentração do agente de gelificação, porque o tempo de gelificação diminui com o aumento na temperatura. A quantidade de água suficiente para dissolver o agente de gelificação pode variar em torno de 0 a em torno de 70% da solução.
A solução de óxido inorgânico coloidal pode adicionalmente compreender um corante, em algumas modalidades, e uma quantidade em torno de 0,01% a em torno de 10% por peso, como, por exemplo, para possibilitar que o produto final seja distinguido pela cor.
No processo de fabricação do artigo de isolamento da chapa sobrssalente, a cobertura ou painel de isolamento não tratada pode ser impregnada com a solução de sílica coloidal até o ponto de saturação.
A cobertura ou painel impregnado pode ser pressionado em uma variação de pressão em torno de 5 a em torno de 100 toneladas (40 - 900 KN) . Em determinadas modalidades, podem ser usadas as pressões variando em torno de 20 a em torno de 40 toneladas (180 - 360 KN) . As pressões podem ser variadas por alguém versado na técnica conforme requerido para alcançar as propriedades desejadas para coberturas ou painéis impregnados sem experimentações indevidas. Pode ser empregada qualquer pressão convencional para pressionar os painéis de isolamento cerâmico. É conhecido o uso de moldes ao pressionar os painéis de isolamento cerâmico. As formas e os tamanhos dos moldes podem variar dependendo das dimensões desejadas da placa de isolamento pressionada.
Em uma modalidade, a cobertura ou painel impregnado é colocado em um molde e pressionado para sua espessura final. As coberturas ou painel impregnado podem ser mantidas na prensa por uma variação de tempo em torno de 1 a em torno de 120 minutos. Em outra modalidade, a cobertura ou painel impregnado é pressionado por uma variação de tempo em torno de 1 a em torno de 5 minutos.
A cobertura ou painel impregnado pode ser seco em um forno em uma temperatura variando de 40° a em torno de 350 °C. Em outra modalidade, podem ser usadas temperaturas variando de 80° a em torno de 150°C.
Em determinadas modalidades, a cobertura ou painel impregnado é seco em uma temperatura variando de 80° a em torno de 150°C por um tempo variando em torno de 2 a em torno de 6 minutos. Em ainda outra modalidade, a cobertura ou painel impregnado é seco em uma temperatura variando de 40° a em torno de 350°C, por um período de tempo variando em torno de 10 minutos a em torno de uma hora.
Exemplo 1 Em uma modalidade exemplificativa para preparar a placa de isolamento térmico sobressalente, a cobertura ou painel de fibra cerâmica refratária padrão foram impregnados com silica coloidal. Isso foi alcançado contatando a cobertura ou painel inicial com uma solução de silica coloidal, de maneira que fosse completamente embebidos. Em uma modalidade, uma cobertura de fibra cerâmica foi impregnada com uma solução de silica coloidal feita em torno de 98,2% de silica coloidal (Nalco, 40% sólidos); um agente de gelificação em torno de 0,81% de acetato de amônio e em torno de 0,18% de ácido acético; e em torno de 0,81% de água, suficiente para dissolver o acetato de amônio.
Após a cobertura ou painel de fibra cerâmica ter sido empregnado com silica coloidal, a cobertura ou painel impregnado foi colocado em um molde e pressionado para sua espessura final usando um prensa industrial de 25 toneladas (220 kN). Podem ser usados métodos convencionais para realizar essa operação. É permitida a ocorrência de gelificação da solução de silica de impregnação.
A cobertura ou painel de fibra cerâmica empregnado com silica coloidal pode ser prensado para um painel sendo dotado de uma espessura de aproximadamente 2 5% a aproximadamente 50% daquela da cobertura ou painel inicial.
Em uma modalidade, a cobertura ou painel empregnado com silica coloidal pode ser prensado para um painel sendo dotado de uma espessura de aproximadamente 30% daquela cobertura ou painel de fibra cerâmica inicial. Parte da solução de sílica coloidal pode ser recuperada durante a operação de prensagem, e reciclada novamente para o banho de impregnação se a gelificação ainda não tiver ocorrido.
O presente painel foi seco, e em seguida cortado para o tamanho desejado para o artigo de placa de isolamento sobressalente. Os métodos para corte de painéis de isolamento cerâmico são bem conhecidos, e pode ser usado qualquer um desses métodos, incluindo, mas não se limitando a, o uso de uma serra circular, uma serra de fita, ou coisa parecida.
As placas de isolamento térmico sobressalentes finais, cortadas para um tamanho de 4OOmm χ IOOmm e de 10 a 16 mm de espessura, eram dotadas de uma densidade variando em torno de 900 a em torno de 1000 kg/m3, e uma resistência à compressão em torno de 11,800 kPa (120 kg/cm2) .
A condutividade térmica das placas de isolamento sobressalentes, medida pelo método de fio quente DIN 50146, está ilustrada na Figura 1 e era em torno de 0,38 W/mk em torno de 750°C. Conforme ilustrado na Figura 2, em uma temperatura em torno de 1200°C, a placa de isolamento térmico era dotada de uma contração em torno de 5,5%. Essas placas de isolamento térmico são dotadas de uma temperatura de uso de até em torno de 1200°C.
Exemplo 2
Em outra modalidade competitiva, a cobertura ou painel de fibra cerâmica era dotado de uma espessura maior do que 3,3 vezes aquela da placa de isolamento térmico sobressalente completa. Novamente, a cobertura ou painel de fibra cerâmica refratária padrão foi impregnada com sílica coloidal, em uma modalidade, de maneira que fosse completamente embebida. Em uma modalidade, a cobertura de fibra cerâmica foi impregnada com uma solução de sílica coloidal feita em torno de 98,2% de sílica coloidal (Nalco, 40% sólidos); um agente de gelificação em torno de 0,81% de acetado de amônio e em torno de 0,18% de ácido acético; e em torno de 0,81% de água, suficiente para dissolver o acetado de amônio.
Após a cobertura ou painel de fibra cerâmica ter sido impregnado com sílica coloidal, a cobertura ou painel impregnado foi colocado em um molde e prensado para sua espessura final. O painel prensado foi seco, e em seguida cortado para o tamanho desejado para o artigo de placa de isolamento sobressalente, 400mm χ IOOmm de tamanho e de 10 a 16 mm de espessura.
Após o corte, as placas de isolamento tornaram a ser impregnadas com uma solução de sílica coloidal, nessa modalidade compreendendo uma parte em torno de 5 0 por cento de peso de sílica coloidal (Nalco 40% sólidos) em torno de 50 por cento de peso de água. As placas de isolamento impregnadas foram em seguida secas para proporcionar artigos de isolamento sendo dotados de uma densidade variando em torno de 1100 a em torno de 1250 kg/m3, e uma resistência de compressão até em torno de 49.000 kPa (500 Kg/cm2) .
Como uma alternativa para uso comercial de painéis de cerâmica como um material inicial, um painel pode ser preparado, antes da impregnação com a solução de óxido inorgânico coloidal, pelos métodos de fundição a vácuo convencionais. Para fins de ilustração e não de limitação, uma placa de fibra cerâmica de fundição a vácuo pode ser preparada a partir de uma solução aquosa ou massa semifluida em torno de 0,1 a em torno de 2% de fibra de aluminosilicato RCF padrão, em torno de 0,01 a em torno de 1,2 5% de fibra de alumina alta (como, por exemplo, fibra FIBERMAX disponível de Unifrax I LLC) , e um agente de densificação inorgânica como, por exemplo, em torno de 0,1 a em torno de 1,9 de alumina tabular (todos por percentual por peso). Podem estar presentes as quantidades convencionais de amido e óxido inorgânico coloidal, como, por exemplo, sílica coloidal, tipicamente usada para fazer painéis de fundição a vácuo.
Exemplo 3
Em uma modalidade exemplificativa, um painel de fibra cerâmica foi usado para fazer a placa de isolamento térmico sobressalente, a saber, um painel de fibra cerâmica de fundição a vácuo onde o painel foi fundido a vácuo a partir de uma solução sendo dotada da composição que se segue: em torno de 97,54% de água, em torno de 0,10% de fibra de alumina alta FIBERMAX, em torno de 1% de fibra (aluminosilicato) RCF padrão; em torno de 1% de alumina tabular; em torno de 0,08% de amido; e em torno de 0,28% de sílica coloidal.
A chapa de fundição a vácuo de fibra cerâmica que foi usada para fabricar a placa de isolamento dotada de uma espessura que era aproximadamente duas vezes (em torno de 1,9 vezes) maior do que aquela da chapa de isolamento sobressalente completa.
A chapa de fundição a vácuo foi impregnada com uma solução de sílica coloidal feita até em torno de 80% de silica coloidal (Nalco, 40% sólidos), em torno de 18,53% de água, em torno de 0,1% de corante; e um agente de gelificação em torno de 1,25% de acetato de amônio e em torno de 0,25% de ácido acético. Nessa modalidade, foi desejado um material de densidade mais baixa.
Após a fibra cerâmica de fundição a vácuo ser impregnada com silica coloidal, o painel impregnado foi colocado em um molde e pressionado até sua espessura final (60 toneladas de pressão - 530KN). O painel prensado foi seco, e em seguida cortado para o tamanho desejado para o artigo de placa de isolamento sobressalente, 400mm χ IOOmm de tamanho e de 10 a 16 mm de espessura. Esses artigos de isolamento térmicos sobressalentes eram dotados de uma densidade variando em torno de 7 00 a em tono de 8 00 kg/m3, e uma resistência à compressão em torno de 7800 kPa (80 kgf/cm2) .
A condutividade térmica dos painéis de isolamento sobressalentes, medidos pelo método de fio quente DIN 50146, está ilustrada na Figura 1 e era em torno de 0,25 W/mK em torno de 750°C. Conforme ilustrado na Figura 2, em uma temperatura em torno de 1300°C, a placa de isolamento térmico sobressalente era dotada de uma contração linear de apenas em torno de 2%. Essas placas de isolamento térmico sobressalentes são dotadas de uma temperatura de uso de até em torno de 13 00°C. Em uma modalidade, os artigos impregnados dos Exemplos 1 e 3, como, por exemplo, uma cobertura de cerâmica e um painel de cerâmica de fundição a vácuo, opcionalmente antes da prensagem, podem ser contatados juntos, prensados e secos, para produzir um artigo de isolamento sobressalente composto.
Em determinadas modalidades, a alumina coloidal e/ou a zircônio coloidal podem ser usados juntos com ou no lugar da sílica coloidal.
A Figura 1 é um gráfico ilustrando condutividade térmica em unidades de W/mK como uma função de temperatura em graus de unidades C conforme medidas pelo método de fio quente DIN 50146. O gráfico exibe dados para três conjuntos de amostra separados. O primeiro conjunto de amostra compreende as placas de isolamento térmico sobressalente presentes, conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 1. A Figura 1 ilustra os dados de um primeiro conjunto de amostra como uma linha conectando uma série de quadrados. O segundo conjunto de amostra compreende as placas de isolamento térmico sobressalente presentes, conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 3 . A Figura 1 ilustra os dados de um segundo conjunto de amostras como uma linha conectando uma série de triângulos. O terceiro conjunto de amostra compreende um produto comercial competitivo. A Figura 1 ilustra os dados de um terceiro conjunto de amostra como uma linha conectando uma série de diamantes.
O gráfico da Figura 1 demonstra que, para todas as temperaturas amostradas, a condutividade térmica do produto competitivo era mais alta do que aquela de quaisquer placas de isolamento térmico sobressalente presente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 1 ou as placas de isolamento térmico sobressalente presente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 3. Portanto, as placas de isolamento térmico sobressalente presente são melhores isolantes térmicos do que o produto competitivo. O gráfico também ilustra que, para todas as temperaturas amostradas, a condutividade térmica das placas de isolamento térmico sobressalente presente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 1 era mais alta do que aquela das placas de isolamento térmico sobressalente presente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 3. Isto é, as placas de isolamento térmico sobressalente presente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 3 é o melhor isolador dos três tipos de placas sobressalentes testados.
A Figura 2 é um gráfico ilustrando o percentual da contração linear, uma medição sem unidade, como uma função de temperatura em graus de unidades C. O gráfico exibe dados para três conjuntos e amostra separados. O primeiro conjunto de amostra compreende as placas de isolamento térmico sobressalente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 1. A Figura 2 ilustra os dados do primeiro conjunto de amostra como uma linha conectando uma serie de diamantes. O segundo conjunto de amostra compreende as placas de isolamento térmico sobressalente conforme preparadas de acordo com o método descrito no Exemplo 3. A Figura 2 ilustra os dados do segundo conjunto de amostra como uma linha conectando uma série de quadrados. O terceiro conjunto de amostra é um produto competitivo. A Figura 2 ilustra os dados de um terceiro conjunto de amostra como uma linha conectando uma série de triângulos.
A Figura 3 ilustra as placas de 31 a 35; A Figura 4 ilustra as placas de 41 a 45; e a Figura 5 ilustra as placas de 51 a 55. As placas de 31 a 35 foram todas de produto de competição. As placas de 41 a 45 na Figura 4 foram preparadas de acordo com a modalidade no Exemplo 1. As placas de 51 a 55 na Figura 5 foram preparadas de acordo com a modalidade no Exemplo 3.
Nas Figuras de 3 a 5, as placas 31, 41 e 51 são placas de controle expostas apenas às temperaturas ambiente. As placas 33, 43 e 53 foram expostas a temperaturas de 1100°C. As placas 34, 44 e 54 foram expostas a temperaturas de 1200°C, e as placas 35, 45 e 55 foram expostas a temperaturas de 1300°C.
Na Figura 3, a placa 31 é amarelo claro com acabamento lustroso baixo, uniforme; a placa 32 é laranja claro com acabamento lustroso baixo, uniforme; a placa 33 é marrom avermelhado com acabamento lustroso baixo. A placa 33 é também marcadamente menor do que a placa de controle (Placa 31); a placa 34 é marrom com um acabamento lustroso alto, nodoso; a placa 34 é também marcadamente menor do que a placa de controle (Placa 31); a placa 35 é marrom escuro, com uma superfície áspera e com um acabamento lustroso baixo; a placa 35 é menor do que a placa de controle. Na figura 4, a placa 41 é branco distante com uma superfície lustrosa baixa uniforme. As placas 42, 43 44 e 45 são semelhantes em aparência à placa 1. Nenhuma das placas 42, 43, 44 e 45 ilustram mudanças notáveis na cor, textura de superfície, brilho de superfície, ou tamanho após a exposição a temperaturas altas, exibindo temperatura alta e resistência à contração.
Na Figura 5, a placa 51 é branco distante com uma superfície de brilho baixo, uniforme. As placas 52, 53, 54 e 55 são similares em aparência com relação a cor, textura de superfície, e brilho de superfície. As placas 52, 53 e 54 são similares em tamanho à placa 51. A placa 55 é ligeiramente menor do que a placa 51. As placas de 52 a 55 exibem temperaturas altas resistentes e resistência à contração substancial.
A composição das placas de isolamento térmico sobressalentes presentes, quando produzidas a partir de cobertura ou painel de fibra cerâmica e impregnado com solução de sílica coloidal, geralmente pode compreender em torno de 30 a em torno de 90 por cento por peso de fibra, e em torno de 20 a em torno de 70 por cento de peso de sílica coloidal. Quando a cobertura ou painel de cerâmica seca e impregnado é novamente impregnado com sílica coloidal, a placa de isolamento térmico sobressalente completa pode compreender em torno de 20 a em torno de 60 por cento por peso de fibra, e em torno de 40 a 80 por cento por peso de sílica coloidal. Quando o painel de cerâmica inicial é fundido a vácuo de acordo com o processo descrito no exemplo 3, a placa de isolamento térmico sobressalente completa pode compreender em torno de 4 0 a em torno de 8 0 por cento por peso de fibra, e em torno de 20 a em torno de 60 por cento por peso de sílica coloidal. O painel de fibra cerâmica de fundição a vácuo, antes da impregnação de sílica coloidal, pode compreender em torno de 0,4 a em torno de 50 por cento por peso de fibra de alumina alta, em torno de 4 a em torno de 90 por cento por peso de alumina tubular, em torno de 0,01 a em torno de 0,2 por cento por peso de amido e, opcionalmente, sílica coloidal.
As placa de isolamento térmico sobressalente completas, quando produzidas de cobertura ou painel de fibra cerâmica e impregnadas com solução de sílica coloidal, são geralmente dotadas de um percentual de variação de contração linear que varia em torno de 2 a em torno de 6 por cento em uma temperatura que varia em torno de 900°C a em torno de 1100°C. Quando o painel de cerâmica inicial é fundido a vácuo de acordo com o processo descrito no Exemplo 3, a placa de isolamento térmico sobressalente completa pode ser dotada de um percentual de contração linear variando em torno de 0,1 a em torno de 2 por cento em uma temperatura que varia em torno de 900°C a em torno de 1100°C.
Exemplos 4 , 5 e 6
As placas de isolamento térmico foram preparadas de acordo com os procedimentos dos Exemplos 1, 2 e 3, e suas propriedades estão relatadas na tabela abaixo como os
Exemplos 4, 5 e 6, respectivamente.
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As placa de isolamento térmico sobressalente produzidas pelos métodos de fabricação acima descritos podem ser dotadas de densidades variando em torno de 7 00 a em torno de 1250 quilogramas por metro cúbico (Kg/m3) ou mais. Para conchas de resistência à compressão das placas de isolamento térmico objeto é tipicamente na variação de 7.800 a 11.800 kPa (80 a 120 kgf/cm2). Para carros torpedos, a resistência à compressão das placas de isolamento térmico objeto é pelo menos 20.000 kPa (200 kgf/cm2).
A condutividade térmica muito baixa das placas de isolamento térmico sobressalentes presentes permite o uso de um revestimento refratário mais fino, como, por exemplo, uma concha de metal moldado ou um carro torpedo, de maneira a aumentar o volume útil da concha ou do carro torpedo para sua aplicação intencionada. A placa de isolamento térmico sobressalente objeto reduz significativamente a temperatura de face fria do aparelho de manejo do metal moldado, bem como reduz as perdas térmicas do equipamento. A placa de isolamento térmico sobressalente substancialmente inorgânica pode ser produzida de materiais brilhantes de alta pureza, como, por exemplo, a fibra inorgânica, coberturas ou painéis de fibra inorgânica, e composições de oxido inorgânico coloidal. A pureza dos materiais de início disponíveis comercialmente proporciona a placa de isolamento térmico sobressalente objeto com a vantagem de ser substancialmente livre de ferro, (em algumas modalidades muito menos do que 1% de ferro), com relação aos produtos de competição do estado da técnica, que contêm em torno de 5% de óxido de ferro. Portanto, a placa de isolamento térmico sobressalente objeto não é reativa com materiais refratários que contata em temperatura alta.
Deve ser compreendido que as modalidades aqui descritas são meramente exemplificativas, e aquele versado na técnica pode realizar várias variações e modificações sem se afastar do espírito ou do escopo da invenção. Todas essas variações e modificações são intencionadas a estarem incluídas no escopo da invenção conforme anteriormente mencionado. Ademais, todas as modalidades descritas não estão necessariamente na alternativa, porque várias modalidades da invenção podem ser combinadas para proporcionar o resultado desejado.

Claims (18)

1. Artigo de isolamento térmico, CARACTERIZADO por compreender uma cobertura ou painel de fibra inorgânica resistente à temperatura alta, prensado e seco, impregnado de óxido inorgânico coloidal, onde o óxido inorgânico coloidal é uma composição do óxido inorgânico coloidal em combinação com um agente de gelificação; o artigo sendo dotado de uma temperatura de uso de até em torno de 1000°C e mantendo integridade mecânica após a exposição à temperatura de uso, o artigo sendo dotado de uma densidade maior do que 500 kg/m3, e uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 4.900 kPa (50 kgf/cm2).
2. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o óxido inorgânico coloidal é uma composição de sílica coloidal em combinação com um agente de gelificação; o artigo sendo dotado de uma densidade maior do que ou igual a em torno de 700 kg/m3, e uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 7.800 kPa (80 kgf/cm2).
3. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição de óxido inorgânico coloidal compreende em torno de 30 a 100% por peso de silica coloidal, o agente de gelificação em torno de 0,01 a em torno de 10% por peso de um sal ou óxido inorgânico e em torno de 0,01 a em torno de 10% por peso de um ácido, e água em uma quantidade suficiente para dissolver o agente de gelificação, opcionalmente em uma quantidade até em torno de 70% por peso da composição.
4. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo é dotado de uma densidade maior do que ou igual a em torno de 900 kg/m3, uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 11.800 kPa (120 kgf/cm2), e uma condutividade térmica menor do que ou igual a em torno de 0,45 W/mK em uma temperatura variando em torno de 700 a em torno de 800°C.
5. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por compreender em torno de 30 a em torno de 80 por cento de peso de fibra, e em torno de 20 a em torno de 70 por cento por peso de sílica coloidal.
6. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sal ou óxido inorgânico do agente de gelificação compreende pelo menos um acetado de amônia, cloro de cálcio, cloro de magnésio, ou óxido de magnésio, e o ácido compreende pelo menos um ácido acético, ácido sulfúrico, ou ácido fosfórico.
7. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a cobertura ou painel de fibra inorgânica resistente à temperatura alta é re-impregnado com pelo menos uma sílica coloidal após uma primeira impregnação com uma composição de óxido inorgânico coloidal, pressionado e opcionalmente seca; o artigo sendo dotado de uma densidade maior ou igual a em torno de 1100 kg/m3, e uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 29.000 kPa (300 kgf/cm2).
8. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO por compreender em torno de -20 a em torno de 60 por cento por peso de fibra, e em torno de 40 a em torno de 80 por cento por peso de silica coloidal.
9. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender um painel de fibra cerâmica fundido a vácuo impregnado de silica coloidal, o artigo sendo dotado de uma temperatura de uso até em torno de 1300°C, uma densidade maior ou igual a em torno de 700 kg/m5, e uma resistência à compressão de pelo menos em torno de 6800 kPa (70 kgf/cm2) .
10. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o painel de fibra cerâmica fundido a vácuo, antes da impregnação de silica coloidal, compreende em torno de 0,4 a em torno de -50 por cento por peso de fibra de alumina alta, em torno de -4 a em torno de 90 por cento por peso de alumina tabular, e em torno de 0,01 a em torno de 0,2 por cento por peso de amido.
11. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por compreender em torno de -40 a em torno de 80 por cento por peso de fibra, e em torno de 20 a em torno de 60 por cento por peso de silica coloidal.
12. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o painel de fibra cerâmica fundido a vácuo é fundido de uma massa semifluida aquosa compreendendo em torno de 0,1 a em torno de 2% por peso de fibra aluminosilicato, em torno de 0,01 a em torno de 1,25% por peso de fibra de alumina alta e em torno de 0,1 a em torno de 1,9% por peso de um agente de densificação inorgânico, o dito agente de densificação sendo opcionalmente alumina tabular, e a dita massa semifluida também opcionalmente compreendendo amido e silica coloidal.
13. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por ter de uma condutividade térmica menor ou igual a em torno de 0,2 W/mK em uma temperatura variando em torno de 700 a em torno de 800°C.
14. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a fibra inorgânica resistente â temperatura alta compreende pelo menos uma fibra cerâmica refratária (RCF), fibra aluminosilicato, fibra alumina alta, fibra silícato terra alcalina, fibra zircônio sílica alumina, ou misturas das mesmas.
15. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a resistência à compressão é substancialmente uniforme por todo o artigo.
16. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o oxido inorgânico coloidal compreende pelo menos uma sílica coloidal, uma alumina coloidal, um zircônio coloidal, um titânio coloidal, um cério coloidal, ou um ítrio coloidal.
17. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de isolamento térmico compreende uma cobertura de fibra inorgânica resistente à temperatura alta impregnada de sílica coloidal que opcionalmente antes da prensagem é conectada junto com um painel de fibra cerâmica fundido a vácuo impregnado de sílica coloidal, prensado e seco, para produzir um artigo de isolamento térmico composto.
18. Artigo de isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de isolamento térmico compreende isolamento térmico sobressalente para pelo menos uma concha, carro torpedo, calha ou funil.
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