DE10334915A1

DE10334915A1 - Hochtemperatur-Schutzdecke

Info

Publication number: DE10334915A1
Application number: DE10334915A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dieter Sakrowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Hochtemperatur-Schutzdecke aus einem mindestens zweilagigen, zu einem flammfesten, textilen Flächengebilde verarbeiteten Fadenmaterial, enthaltend im wesentlichen Basaltfasern, wobei das Flächengewicht der Lagen bzw. Schichten von 600 bis 1900 g/m·2· beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochtemperatur-Schutzdecken, insbesondere Schweißschutzdecken, Lötschutzdecken oder Hochtemperatur-Schutzdecken zur Verwendung im Bereich des Maschinenbaus, des Kesselbaus, des Heizungsbaus oder des Schiffbaus, der Kfz-Industrie z. B. im Zusammenhang mit Autoreparaturen etc. Die erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Schutzdecken bestehen aus mindestens zwei Lagen oder Schichten aus einem zu einem flammfesten, textilen Flächengebilde verarbeiteten Fadenmaterial, enthaltend spezielle hochtemperaturbeständige Fasertypen. Die erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Schutzdecken sollen zur Abdeckung als Schutz gegen Schweißperlen, Lötperlen, Funken und Schlacke und somit Sperre gegen das Fortpflanzen von Feuer, Hitze und Flammen dienen.

Als Barrieren gegen die Fortpflanzung von Feuer wird bislang eine Vielfalt von Werkstoffen benutzt. Sie leisten dem Vordringen von Feuer in entsprechendem Ausmaß Widerstand. Natürlich bieten Materialien, die sich leicht entzünden und leicht verbrennen, kaum oder überhaupt keinen Schutz, während im anderen Extremfall Materialien, wie z. B. Asbest extremer Hitze und Feuer Widerstand leisten.

Wo eine steife Barriere, beispielsweise ein Asbestflachmaterial nicht verwendet werden kann, bzw. wo Asbestersatzstoffe gesucht werden müssen, werden Schutz- und Sperrgewebestrukturen in den verschiedensten Arten textiler Erzeugnisse herangezogen, die unterschiedlich leistungsfähig sind. So findet man beispielsweise derartige Produkte innerhalb des Endverbraucherbereiches sowohl von Schutzkleidung als auch bei Dämmtextilien. Hinsichtlich ihrer Leistung kann man bekannte Textilien, die zum Hitze- und Flammschutz bestimmt sind, in drei grobe Kategorien einteilen:

(i) flammhemmende herkömmliche Textilien, die sich bei einer Erhitzung von über 250 °C in Verkohlungsbarrieren verwandeln,
(ii) Textilien höherer Leistung, die oberhalb 400 °C verkohlen, und
(iii) Gewebe, welche Keramikfasern enthalten und längeren Einwirkungen bis zu etwa 1000 °C Widerstand leisten.

Anorganische Stoffe, wie die zuvor erwähnten keramischen Fasern sind auch für die Schaffung flexibler Barrieren herangezogen worden, aber auch diese können, obwohl sie nicht verkohlen, spröde werden und sogar schmelzen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, wobei sie Reste hinterlassen, die dann nicht mehr das Ausbreiten von Feuer verhüten können.

Brandschutzfasern wie solche auf Basis von Aramid (z. B. Twaron^® von Akzo-Nobel, Kevlar^® und Nomex^® von DuPont, Technora^® von Teijin) zeigen zwar guten Hitze- und Brandschutz, haben jedoch aufgrund ihrer Härte bei Verwendung z. B. als Bekleidung oder als flexible Barriere sehr viele Nachteile. Außerdem weisen sie unzureichende Abriebfestigkeiten auf und sind zudem sehr teuer.

Speziell im Bereich der Schweiß- und Hartlöttechnik treten durch äußere Einflüsse wie z. B. Funkenflug, Schlacke, Schweißperlen und offenes Feuer Brandprobleme auf, die bislang nur unzureichend und durch feste Abdeckungen nur teilweise gelöst wurden.

In letzter Zeit finden allerdings auch Hochtemperatur-Schutzdecken aus E-Glasfilamentgarnen Anwendung. Durch einen speziellen chemischen Veredlungsprozeß entstehen nämlich E-Glasfilamentgarne mit einer besonders hohen Temperaturbeständigkeit (bis 800 °C). Weiterhin sind seit kurzem Hochtemperatur-Schutzdecken im Handel, z. B. der Firma proTherm (Schweiz), welche aus einem Basismaterial bestehen, und durch ein neuartiges Veredelungsverfahren die hohe Temperaturbeständigkeit (bis 1000 °C) erhalten. Dabei werden die niedrigschmelzenden Bestandteile aus E-Glasfasern herausgelöst und somit die Temperaturbeständigkeit erhöht. Liegt z. B. eine Decke aus dem vorgenannten hochtemperaturbeständigen Material nicht direkt an dem zu schützenden Untergrund an, wird ein Durchdringen von heißen Metallspritzen nahezu 100%ig vermieden. Liegt die Decke direkt auf dem zu schützenden Material auf, wird ein Durchdringen von heißen Metallspritzern vermieden; an den Kontaktstellen kann eine Beschädigung des Untergrundes durch Temperaturdurchgang allerdings nicht ausgeschlossen werden. Derartige Schutzdecken bestehen aus Flächengebilden mit einem Flächengewicht von 1200 g/m² und einer Dicke von ca. 2 mm. Der Filamentdurchmesser beträgt 6 μm.

Das Eigenschaftsprofil des zuvor genannten Gewebes des Standes der Technik ist allerdings unbefriedigend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Material für Hochtemperatur-Schutzdecken anzugeben, welches sehr preisgünstig herzustellen ist, und als Alternative zu E-Glasfilamentgarnen oder Asbest verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Hochtemperatur-Schutzdecken gemäß Anspruch 1 mit mindestens zwei Schichten oder Lagen aus einem zu einem flammfesten textilen Flächengebilde verarbeiteten Fadenmaterial, enthaltend im wesentlichen Basaltfasern, gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung enthalten.

Die Basaltfasern sind im wesentlichen endlos gezogene Basaltfasern. Erfindungsgemäß weisen die einzelnen Schichten ein Flächengewicht von 600 g/m² bis 1900 g/m², besonders bevorzugt von 1200 g/m² auf.

Die Basaltfasern können in einer bevorzugten Ausführungsform zusätzlich mit einer Flammschutzbeschichtung bzw. Flammschutzausrüstung versehen sein.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Fadenmaterial besteht aus mit paralleler Ausrichtung zu einem Faden gebündelten Garnen oder Rovings. Gegebenenfalls kann eine Fadenummantelung vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäßen Garne weisen eine S- oder Z-Drehung auf.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Hochtemperatur-Schutzdecke aus mindestens drei Schichten aus jeweils einem Gewebe und/oder Vlies aus Basaltfasern. Im Falle eines Gewebes sind die drei Schichten in einer Ausführungsform nur am Rand vernäht. Gegebenenfalls können die drei Schichten alternativ oder zusätzlich auch z. B. mittels Aramid oder Kevlarfasern versteppt/vernäht oder anderweitig miteinander verbunden sein, z. B. mittels Schweißklebeband und/oder Klebepulver.

Unter "textilem Flächengebilde" sollen alle textilen Flächenerzeugnisse, unabhängig von ihrem Herstellungsverfahren, verstanden werden.

Zur Erläuterung des Begriffes "flammfest" sei folgendes bemerkt. Um das Brennverhalten bzw. das Ausmaß der Flammfestigkeit eines Materials zu prüfen, wird das Material unter definierten Bedingungen, z. B. Art, Größe, Geometrie und Anordnung der Materialprobe und der Zündquelle, Flammtemperatur, Dauer der Beflammung, einer externen Zündquelle, z. B. einer Flamme ausgesetzt. Nach Entfernen der Zündquelle wird das Verhalten des Materials beobachtet, z. B. langsames oder schnelles Weiterbrennen, Selbstverlöschen, brennendes oder schmelzendes Abtropfen, Glimmen, Entwicklung toxischer Gase, Rauchentwicklung etc.

Unter "flammfest" soll nun erfindungsgemäß verstanden werden, dass das aus Basaltfasern hergestellte Gewebe oder Vlies unbrennbar ist bzw. selbstverlöschend ist. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass die thermische Beständigkeit im Bereich von –260 °C bis +600 °C gegeben ist.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Basaltfasern sind endlos gezogenen Basaltfasern und können z. B. gemäß DE 35 09 426 A1 hergestellt werden. Die erfindungsgemäß eingesetzten Basaltfasern haben Sinterungstemperaturen von 1050 °C, eine Wärmeleitzahl von 0,031 bis 0,038 K. Der Durchmesser der Faser ist 7 bis 17 μm; der Tex-Bereich der Garne und auch der Zwirne liegt im Bereich von 50 tex bis 2650 tex. Das spezifische Gewicht der Faser liegt im Bereich von 2,6 bis 2,8 kg/dm³. Das Elastizitätsmodul beträgt 9100 bis 11000 kg/mm². Die Basaltfasern zeichnen sich im übrigen durch sehr große chemische Beständigkeit aus. Der Gewichtsverlust nach drei Stunden Behandlung im kochenden Wasser beträgt 1,6 %; durch drei Stunden Behandlung in 2 n NaOH 2,75% und in 2 n HCl 2,2%.

Die Basaltfasern (CF-Fasern) werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gewebe, Gestricke, Gewirke, Tuftings, Filze und Vliesstoffe verwendet.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, nämlich der Vliese wird aus einer Fasermischung aus endlos gezogenen Basaltfasern unter Verwendung eines thermoplastischen Hilfsstoffes ein Vlies gebildet, dass anschließend im wesentlichen ohne Verdichtung durch eine Erwärmung thermisch zu einer Lage verfestigt wird. Ein Zuschnitt der Lage wird anschließend in einer Pressform durch Druck und Wärme zu einem Formkörper umgeformt. Das Vlies kann durch Krempeln gebildet und eine Dicke von etwa 300 mm aufweisen. Bei der anschließenden Formgebung durch Verpressung können Bereiche mehr oder weniger stark verdichtet werden.

Die Herstellung von Geweben, Gewirken, Gestricken, Tuftings, Filzen und Vliesstoffen sowie anderer textiler Flächengebilde ist aber allgemein bekannt und beispielsweise in der Monographie von W. Albrecht et al., Vliesstoffe, Verlag VCH, Weinheim 2000, beschrieben. In diesem Zusammenhang wird daher ausdrücklich auf dieses Fachwerk verwiesen.

Aus den Fasern wird in üblicher Weise eine innige Fasermischung hergestellt. Die Verarbeitung der Fasermischungen nimmt man wie bekannt vor, beispielsweise wie beschrieben im vorgenannten Buch von Albrecht, Abs. 4, S. 139ff.

Gewebe werden in der Regel aus Garnen hergestellt. Diese Garne können je nach Anwendungsgebiet zu verschiedenen textilen oder nichttextilen Geweben weiterverarbeitet werden. Bevorzugt werden erfindungsgemäß Garne mit einer Feinheit von Nm 0,3 bis Nm 20, insbesondere von Nm 0,38 bis Nm 0,8 eingesetzt. Das Flächengewicht der daraus hergestellten Gewebelagen ist bevorzugt 600 bis 1900 g/m²; besonders bevorzugt 1000 bis 1200 g/m².

Beispiel
Im folgenden soll die Herstellung einer erfindungsgemäßen dreilagigen Brandschutzdecke aus Basaltfasern beschrieben werden. Aus CF-Basaltfasern wurden in der dem Fachmann bekannter Weise Garne hergestellt, in dem die Einzelfasern innig vermischt und daraus ein Fasergarn hergestellt wurde. Die Garnfeinheit war 0,5 Nm. Aus jedem der Garne wurde auf einem Webstuhl in üblicher Weise ein Gewebe mit einer Leinwand 1/1-Bindung, 2,5 Kettfäden pro cm und 2,5 Schußfäden pro cm hergestellt. Bei jedem der Gewebe waren Kette und Schuß aus dem gleichen Garn. Das Flächengewicht jedes der Gewebe betrug etwa 1200 g/m². Für die Herstellung einer Schweißschutzdecke wurden nun drei Gewebelagen am Rand vernäht, so dass eine dreilagige Schweißschutzdecke resultierte. Erfindungsgemäß ist es aber möglich, auch ein Gewebe mit einer Körper 3/1-Bindung, oder anderen dem Fachmann bekannten Bindungen, herzustellen.
Die fertige Schweißschutzdecke hatte folgende Eigenschaften: Sie war nicht brennbar in Anlehnung an DIN 4102, hatte einen Glühverlust von unter 3%, eine Anwendungstemperatur bis 600 °C und kurzfristig bis 700 °C. Der Filamentdurchmesser war: 9 bis 14 μm.
Die hydrolytische Beständigkeit nach DIN 12111 war: Klasse 1. Das Gewebe war beständig gegen Öle, Fette, Lösungsmittel und organische Säuren.

Claims

Hochtemperatur-Schutzdecke aus einem mindestens zweilagigen, zu einem flammfesten, textilen Flächengebilde verarbeiteten Fadenmaterial, enthaltend im wesentlichen Basaltfasern, wobei dass das Flächengewicht der Lagen bzw. Schichten von 600 bis 1900 g/m² beträgt.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde einen Kantenschutz entlang den Rändern des Flächengebildes aufweist.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basaltfasern endlos gezogene Basaltfasern sind.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde als Gelege, Gewebe, Gestrick, Gewirke oder als Vlies ausgebildet ist.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basaltfasern zusätzlich mit einer Flammschutzbeschichtung/-ausrüstung versehen sind.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenmaterial aus mit paralleler Ausrichtung zu einem Faden gebündelten Garnen oder aus Rovings, gegebenenfalls mit einer Fadenummantelung, besteht.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fadenmaterial aus texturierten Garnen aus Basaltstapelfasern oder Filamenten besteht.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Flächengebildes mit Steppnähten mechanisch verfestigt sind, wobei die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Flächengebildes mittels Klebetechnologie, insbesondere mittels Schweißklebeband und/oder mittels Klebepulver, miteinander verbunden sind.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Schutzdecke aus einem Gewebe mit mindestens drei miteinander verbundenen Schichten aus Garnen aus Basaltfasern besteht.
Hochtemperatur-Schutzdecke gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schweißschutzdecke, eine Lötschutzdecke, eine Schutzdecke im Bereich der Kfz-Industrie, eine Schutzdecke im Bereich des Kesselbaus, Heizungsbaus, Schiffbaus oder ein Hitzeschutzvorhang ist.