DE1219378B

DE1219378B - Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus anorganischen Fasern bestehenden Isolierkoerpern

Info

Publication number: DE1219378B
Application number: DEL48838A
Authority: DE
Inventors: R David Dale
Original assignee: Littil A G
Current assignee: Littil A G
Priority date: 1964-09-22
Filing date: 1964-09-22
Publication date: 1966-06-16
Also published as: NL6511767A; BE669958A; DE1219378C2; GB1131044A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C 04b

Deutsche Kl.: 80 b-9/01

Nummer: 1219 378

Aktenzeichen: L 48838 VI b/80 b

Anmeldetag: 22. September 1964

Auslegetag: 16. Juni 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser, flexibler, bauschelastischer, im wesentlichen aus anorganischen Fasern bestehender Isolierformkörper.

Es sind seit langem Isolierschaumstofformkörper, insbesondere auf organischer Basis, bekannt. Hierbei ist einerseits zwischen starren Formkörpern, den sogenannten Hartschäumen (z. B. auf Polystyrolbasis) und andererseits zwischen flexiblen, schwammartigen Produkten (Schaumgummi) zu unterscheiden.

Alle diese Schaumkörper haben indessen den Nachteil einer nur unbefriedigenden thermischen Stabilität. Wenn die Gerüstsubstanz selbst nicht entflammbar ist, so wird sie doch zumindest unter dem Einfluß höherer Temperaturen unter Versprödung oder Schmelzen (je nach Art des verwendeten organischen Gerüstmaterials) und schließlich Verkohlung zersetzt.

Man hat schon versucht, den Nachteil der thermischen Empfindlichkeit derartiger Schaumkörper so durch Verwendung anorganischen Gerüstmaterials zu umgehen (Schaumbeton, Zellenbeton u. dgl.). Diese Produkte haben gegenüber organischen Produkten den Nachteil des hohen spezifischen Gewichtes und der fehlenden schwammartigen Flexibilitäten.

Der Fachmann, der sich also insbesondere thermischen Isolierungsproblemen gegenübergestellt sah, war in die Zwangslage versetzt, entweder die im spezifischen Gewicht und Elastizität günstigen, in der thermischen Stabilität aber ungünstigen Scnaumkörper auf organischer Gerüstbasis oder aber die in der thermischen Stabilität günstigen, andererseits aber wegen ihres hohen spezifischen Gewichtes und geringen Elastizität ungünstigen Schaumkörper auf anorganischer Gerüstbasis zu verwenden.

Der Vorteil der Schaumkörper beruht in ihrer leichten Zugänglichkeit. So sind dem Fachmann eine Vielzahl von Verfahren bekannt, um derartige beliebig modifizierte Schaumkörper herzustellen.

Das Ziel der Erfindung ist, Isolierschaumstoffformkörper herzustellen, die von den bisher den Schaumkörpern anhaftenden Nachteilen, nämlich Brennbarkeit, unbefriedigende Elastizität, ungenügende thermische Stabilität, Versprödungserscheinungen und/oder hohes spezifisches Gewicht, frei sind.

Es wurde nunmehr überraschenderweise gefunden, daß poröse, flexible, bauschelastische und nicht brennbare Isolierformkörper, welche im wesentlichen nur aus anorganischen Fasern bestehen, dadurch außerordentlich einfach herstellbar sind, daß zunächst eine schaumige Asbestfaserdispersion her-Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen
aus anorganischen Fasern bestehenden
Isolierkörpern

Anmelder:

Littil A. G., Basel (Schweiz)

Vertreter:

Dr. M. Eule, Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg
und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte,
München 13, Kurfürstenplatz 2

Als Erfinder benannt:

R. David Dale,

Shamley Green, Surrey (Großbritannien)

gestellt und diese dann verformt und verfestigt wird.

Es ist zwar bereits bekannt, Asbestfasern bei der Herstellung von Isolierformkörpern mit zu verwenden. Hierbei handelt es sich aber im allgemeinen um starre poröse Körper auf silikatischer bzw. hydraulischer Basis, welche die Asbestfasern als Armierungseinlage enthalten. Die weiter bekannten Körper aus Gemischen aus Steinwolle und Cellulosefasern und silikatischen Bindemitteln haben neben der unbefriedigenden Elastizität den Nachteil der teilweisen Brennbarkeit.

Tatsächlich gelingt es, wenn man sich sonst der üblichen Schäumungsverfahren bedient, bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Isolierkörper herzustellen, welche beispielsweise im Temperaturbereich von —100 bis über +550⁰C selbst bei Dauerbelastungen keinerlei Ermüdung zeigen. Die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Isolierkörper weisen darüber hinaus ein außerordentlich geringes spezifisches Gewicht auf, beispielsweise 0,002 < γ < 0,03, vorzugsweise 0,005 < γ < 0,01 g/cm³.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Asbestfaserdispersionen, vorzugsweise wäßrige Asbestfaserdispersionen verwendet, in welchen das Asbestmaterial weitgehend bis in den Bereich der Einzelfaser bzw. bis auf Bündel, die nur noch aus einigen Fasern bestehen, aufgeschlossen ist. Bei der Aufbereitung solcher Dispersionen wird vorzugsweise so vorgegangen, daß man die Fasern zunächst

609 579/385

benetzt, anschließend aufschwämmt und schließlich die zur Dispergierung und Schäumung notwendigen Hilfsmittel in die aufgeschwämmten Asbestfasern einbringt. Ein Material, dessen Fasern beispielsweise bis auf einen Durchmesser von oberhalb ungefähr 10 μ aufgeschlossen ist, hat sich als sehr günstig erwiesen. Besonders bewährt haben sich Massen, bei welchen die Hauptmenge der Faserbündel einen Durchmesser von 20 bis 100 μ aufweisen, wenn auch Bereiche von 200 oder 300 μ nach oben keineswegs ausgeschlossen sind.

Mit Vorteil können zusätzlich mineralische Fasern wie Steinfasern, Glasfasern, Mineralwolle, alkalifreie Glasgespinste und derartige Materialien verwendet werden.

Es können praktisch alle, auch weniger gute Asbestsorten Verwendung finden.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Isolierformkörper bedient man sich, wie bereits angedeutet, der üblichen Schäumungsverfahren.

Im allgemeinen wird so vorgegangen, daß die Dispersion der Asbestfasern bzw. des Fasergemisches aus Asbestfasern (Dispersion von feinen Faserbündeln bzw. von Einzelfasern) mit einem schaumbildenden Mittel versetzt wird und dann der Schaum erzeugt wird. Als Dispergiermedium wird mit Vorteil Wasser bzw.Wasser enthaltende Zubereitungen, z. B. Gemisch von Wasser mit organischen, wasserlöslichen oder in Wasser emulgierbaren Flüssigkeiten, verwendet. Selbstverständlich können auch wasserfreie organische Flüssigkeiten verwendet werden. In jedem Fall können im Dispergiermedium natürlich noch andere organische oder anorganische Hilfsmittel enthalten sein.

Als schaumbildendes Mittel können Seifen, beispielsweise Salze von Fettsäuren, insbesondere Alkalisalze von Fettsäuren, z. B. Natriumstearat, Natriumoleat und andere dem Fachmann bekannte, hierfür geeignete Verbindungen verwendet werden. Das Verhältnis von Fasermaterial zu schaumbildendem Material wird im allgemeinen von 10 :1 bis 1:1 (Gewichtsteile) liegen. Bevorzugt ist der Bereich von etwa 10:2 bis 10:5 und insbesondere ein Faser-Schaumbildner-Verhältnis von etwa 3:1. Als günstig hat es sich erwiesen, wenn an sich bekannte Alkarylsulfonate wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalinsulfonate und dergleichen Verbindungen zugesetzt werden. Hierbei setzt man entweder nichtionogene, vorzugsweise der Ladung der Asbestfaser entgegengesetzt geladene Netzmittel zu, d. h. im Falle der Verwendung von Chrysotilasbest anionenaktive, bei Blauasbest kationenaktive Netzmittel. Meist wird das Netzmittel in Mengen von 1 bis 10, vorzugsweise von 3 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Fasergewicht, zugesetzt.

Man geht häufig von Suspensionen aus, welche 0,5 bis 8, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsprozent Fasern, bezogen auf das Dispergiermedium, insbesondere Wasser, enthalten, wenn auch höhere Konzentrationen ohne weiteres möglich sind. Übliche Industriewässer können verwendet werden. Harte Wasser, z.B. mit einer Härte von 13 bis 16° und mehr, haben sich besonders bewährt.

Die Schäumung kann durch Rührwerke, durch Einblasen von Gasen, Umwälzen mit Pumpen, Schlagen u. dgl. erfolgen. Die Porengröße und damit die Isoliereigensehaft wird sowohl durch die Art des Schaummittels, durch den Schäumungsvorgang als auch durch, die Reifezeiten bestimmt. Die. 'Größe der Zellen kann schließlich auch in bekannter Weise durch die Dauer der Bearbeitungszeit, Trocknungstemperaturen (niedrige Temperatur = kleine Poren) und Kombination dieser Maßnahmen beeinflußt werden.

Den erhaltenen Schaum kann man in Formen gießen. Neben diesem Guß- oder Spritzverfahren besteht auch die Möglichkeit, den Schaum durch Unterdruck in eine Form zu saugen, ihn zu spachteln, zu schleudern, mit Harz zu tränken und dann zu verformen oder in anderer an sich bekannter Weise zu verarbeiten. Es ist selbstverständlich möglich, das zu isolierende Teil selbst als formgebendes Teil zu verwenden, d. h., daß die Schäume auf die zu isolierenden Teile aufgebracht und dort verfestigt werden. Die Verfestigung des Schaumes erfolgt ebenfalls in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der jeweiligen Schäumungsmethode, Man kann diese Verfestigung durch Verwendung von geeigneten Härte- und Bindemitteln, die man Tinter Umständen schon der Dispersion der Asbestfaser zusetzen kann, beeinflussen. Die erhaltenen verfestigten Schaumkörper kann man in der üblichen Weise zerschneiden bzw.

as zersägen oder aber den Formling direkt yerwenden, Besonders günstige Isoliereigenschaften erzielt man dann, wenn man darauf achtet, daß die ,einzelnen Zellen möglichst abgeschlossen sind bzw. zwischen den einzelnen Zellen praktisch kein Gasaustausch stattfindet. Dieser Effekt kann beispielsweise unter Verwendung von Seifen als schaumbildende Mittel (Alkalisalzen von Fettsäuren) bei Asbestfaserdispersionen erreicht werden.
Überraschenderweise gelingt es also unter Verwendung des beschriebenen Ausgangsmaterials und Anwendung der dargelegten Verfahrensweise Isolierformkörper zu erhalten, die im technischen Sinne aus Asbestfasern bestehen, d. h. praktisch frei sind von Bindemitteln. Dieses flexible, bauschelastische Material enthält allenfalls;geringe Mengen der zur Herr stellung der Dispersion benutzten Hilfsmittel. Diese Spuren beeinträchtigen die Verhaltensweise der erfindungsgemäß hergestellten Produkte als reine Asbestkörper in keiner Weise.

Es ist selbstverständlich möglich die erfindungsgemäß hergestellten Produkte während oder nach der Herstellung mit anderen Substanzen zu beladen. Entgegen den bekannten Asbest-Isolierformkörper, bei denen das Vorhandensein von Bindemitteln unabdingbar ist, sind derartige Zusätze für die erfindungsgemäß hergestellten Produkte keineswegs notwendig. Vorzugsweise geht man nach Bildung des Schaumes so vor, daß man den Schaum trocknet, z. B. bei 40 bis 100° C, und einer Wärmebehandlung, insbesondere im Bereich über etwa 200⁰C, unterwirft. Auf diese Weise gelingt es, ein flexibles Material herzustellen, wobei die schaumbildenden Stoffe, welche z. B. vor der Wärmebehandlung noch einige wenige Gewichtsprozente, z.B. 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Asbest, ausmachen, teilweise vernichtet und teilweise durch Diffusion aus dem Material ausgetrieben werden, so daß schließlich nur noch Spuren enthalten sind. Es ist möglich, daß hierbei bis zu einem gewissen Grade Reaktionen zwischen der anorganischen Gerüstfaser und den zur Schaumbildung verwendeten Stoffen stattfinden, wodurch eine Änderung der Eigenschaften der Fasern in einer gewünschten Weise möglich wird.

Claims

5 6

Die thermische Nachbehandlung kann selbstver- Temperatur getrocknet (40 < δ < 100° C), wodurch ständlich auch in situ vorgenommen werden, was ins- man ein Produkt erhält, das. ein spezifisches Gebesondere dann vorgezogen wird, wenn der Schaum wicht von 0,002 < γ < 0,03 aufweist,
auf die zu isolierenden Teile aufgebracht und dann Man kann den erhaltenen Schaum auch in Fordie Verfestigung dort bewirkt wird. 5 men bringen, die man evakuiert, wodurch sich der

Die erfindungsgemäß hergestellten Isolierform- Schaum den Wandungen anpaßt, und man erhält sokörper können überall dort eingesetzt werden, wo mit nach Aushärtung bzw. Trocknung des Schaums Isolierungen über große Temperaturbereiche not- die gewünschte Form des Isolierformkörpers,
wendig sind und wo andererseits nur Isoliermassen Den nach oben beschriebenem Verfahren erhalgeringen Gewichtes verwendet werden können, die io tenen Schaum kann man auch auf die zu isolierenden nach Möglichkeit unbrennbar und auch noch schall- Teile aufspritzen oder spachteln und ihn einer andämmend sein sollen. Die erfindungsgemäß herge- schließenden Trocknung unterwerfen. Durch eine stellten Isolierformkörper sind demgemäß vor allem Hochtemperaturbehandlung, vorzugsweise über für den Flugzeug-, Raketen-, Fahrzeug-, Haus- und 200° C, entsteht ein bauschelastisches, flexibles, nicht Schiffsbau, aber auch in der Kühltechnik verwendbar. 15 brennbares, weitgehend schalldämmendes, chemisch

Nachfolgend werden einige typische Beispiele an- beständiges, nicht schmelzendes, geruchfreies Progeführt, dukt, welches innerhalb großer Temperaturbereiche Beispiel 1 eingesetzt werden kann (0 < δ < 0 - 550° C).

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen 20 Patentansprüche:
hergestellt:

Chrysotile Asbest 3R IHOg 1. Verfahren zur Herstellung poröser, flexibler

Seife 444 g und bauschelastischer Isolierformkörper, die im

Anionenaktivebzw.nichtionogene wesentlichen aus anorganischen Fasern bestehen,

Netzmittel 66,6g 25 'dadurch gekennzeichnet, daß zunächst

Wasser hart 58 000 g eine Asbestfasern in dispergierter Form und

Alkohol 1 000 g flüssiges Dispergiermedium enthaltende Schaum-

_ . . , _ masse hergestellt und diese verformt und ver-

^BeisP^ie12 festigt wird.

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen 30 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gehergestellt: kennzeichnet, daß an Stelle von Asbestfasern Ge-

Blauasbest Cape C 227 g mische aus Asbestfasern und anderen minera-

Seife 111 g lischen Fasern verwendet werden.

Kationenaktive bzw. nicht- 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, daionogene Netzmittel 16,7 g 35 durch gekennzeichnet, daß Fasern bzw. Faser-Wasser 14 500 g bündel mit einem Durchmesser von oberhalb

_,..,_ 10 μ, vorzugsweise von 20 bis 100 μ, verwendet

^BeisP^ie13 werden.

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen 4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1

hergestellt: 40 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasern,

Chrysotile-Asbest Seife, Netzmittel und Wasser enthaltende Ge-

Cassiar A etwa 300 g misch bis zur Schaumbildung gerührt oder um-

Mineralwolle etwa 600 g gepumpt und der Schaum nach Formung ver-

Seife 444 g festigt wird.

Anionenaktivebzw.nichtionogene 45 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1

Netzmittel 66,6 g bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum,

Wasser 58 000 g gegebenenfalls nach vorhergehender Trocknung,

einer Behandlung bei höherer Temperatur, vor-

B eispiel 4 zugsweise oberhalb 200° C unterworfen wird.

Eines der vorgenannten Gemische wird in ein mit 50

einem mitteltourigen Rührwerk oder einer mittel- In Betracht gezogene Druckschriften:

tourigen Pumpe versehenes Gefäß gegeben und so Deutsche Auslegeschrift Nr. 1166 077;

lange gerührt, bis sich daraus Schaum bildet. Dieser Chemiker-Zeitung, 1955, S. 273 bis 282;

wird in Formen gegossen und bei leicht erhöhter »Silikattechnik«, 1955, S. 396 bis 398.

609 579/385 6.66 © Bundesdruckerei Berlin