DE1219378C2

DE1219378C2 - Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus anorganischen Fasern bestehenden Isolierkoerpern

Info

Publication number: DE1219378C2
Application number: DE1964L0048838
Authority: DE
Inventors: R David Dale
Original assignee: Littil A G
Priority date: 1964-09-22
Filing date: 1964-09-22
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1131044A; BE669958A; DE1219378B; NL6511767A

Description

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 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 Schaumkörper 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 Schaumkörperherzustellen.

Das Ziel der Erfindung ist, Isolierschaumstoffformkörper herzustellen, die von den bisher den

ίο 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 hergestellt 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.

Es sind auch schon Verfahren zur Herstellung von Isolierformkörpern bekanntgeworden, bei denen Mineralfasern, gegebenenfalls im Gemisch mit Asbestfasern, z. B. in Gegenwart von Wasser, zu einer mehr oder weniger losen bis filzartigen Masse aufgelockert und die Fasern in dieser Masse dann in diesem Zustand unter Verwendung organischer und/oder anorganischer Bindemittel fixiert werden (deutsche Patentschriften 709 938, 746 298 und 622 416). Abgesehen davon, daß diese Verfahren keineswegs die Herstellung von Formkörpern eines so geringen spezifischen Gewichts wie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen, sondern die danach erhaltenen Produkte ein mindestens um das 10- bis 10Ofache größeres spezifisches Gewicht aufweisen, besitzen diese Produkte, wenn sie unter Verwendung von Kautschuklatex hergestellt sind, eine nur sehr schlechte Wärmestabilität. Auch die nach der USA.-Patentschrift 2 626 213 durch Eintrocknen von Asbestfaserdispersionen erhältlichen Asbestpapiere oder -pappen sind mit den erfindungsgemäß erhältlichen echten Schaumstoffen, die extrem geringes Gewicht und außerordentliche Flexibilität und Bauschelastizität aufweisen, in keiner Weise vergleichbar.

Tatsächlich gelingt es, wenn ra&n sich sonst der üblichen Schäumungsverfahren bedient, bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Isolier- körper 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 < y < 0,03, vorzugsweise 0,005 < γ < 0,01 g/cm³.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden

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Asbestfaserdispersionen, vorzugsweise wäßrige z.B. mit einer Härte von 13 bis 16° und mehr,

Asbestfaserdispersionen verwendet, in welchen das haben sich besonders bewährt.

Asbestmaterial weitgehend bis in den Bereich der Die Schäumung kann durch Rührwerke, durch

Einzelfaser bzw. bis auf Bündel, die nur noch aus Einblasen von Gasen, Umwälzen mit Pumpen, Schla-

einigen Fasern bestehen, aufgeschlossen ist. Bei der 5 gen u. dgl. erfolgen. Die Porengröße und damit die

Aufbereitung solcher Dispersionen wird Vorzugs- Isoliereigenschaft wird sowohl durch die Art des

weise so vorgegangen, daß man die Fasern zunächst Schaummittels, durch den Schäumungsvorgang als

benetzt, anschließend aufschwämmt und schließlich auch durch die Reifezeiten bestimmt. Die Größe

die zur Dispergienmg und Schäumung notwendigen der Zellen kann schließlich auch in bekannter Weise

Hilfsmittel in die aufgeschwämmten Asbestfasern io durch die Dauer der Bearbeitungszeit, Trocknungs-

einbringt. Ein Material, dessen Fasern beispielsweise temperaturen (niedrige Temperatur = kleine Poren)

bis auf einen Durchmesser von oberhalb ungefähr und Kombination dieser Maßnahmen beeinflußt

10 μ aufgeschlossen ist, hat sich als sehr günstig er- werden.

wiesen. Besonders bewährt haben sich Massen, bei Den erhaltenen Schaum kann man in Formen welchen die Hauptmenge der Faserbündel einen 15 gießen. Neben diesem Guß-oder Spritzverfahren beDurchmesser von 20 bis 100 μ aufweisen; wenn auch steht auch die Möglichkeit, den Schaum durch Unter-Bereiche von 200 oder 300 μ nach oben keineswegs druck in eine Form zu saugen, ihn zu spachteln, zu ausgeschlossen sind. schleudern, mit Harz zu tränken und dann zu ver-

Mit Vorteil können zusätzlich mineralische Fasern formen oder in anderer an sich bekannter Weise zu

wie Steinfasern, Glasfasern, Mineralwolle, alkalifreie 20 verarbeiten. Es ist selbstverständlich möglich, das zu

Glasgespinste und derartige Materialien verwendet isolierende Teil selbst als formgebendes Teil zu ver-

werden. wenden, d. h., daß die Schäume auf die zu isolie-

Es können praktisch alle, auch weniger gute renden Teile aufgebracht und dort verfestigt werden.

Asbestsorten Verwendung finden. Die Verfestigung des Schaumes erfolgt ebenfalls

Zur Herstellung tier erfindungsgemäßen Isolier- 25 in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von der

formkörper bedient man sich, wie bereits angedeutet, jeweiligen Schäumungsmethode. Man kann diese Ver-

der üblichen Schäumungsverfahren. festigung durch Verwendung von geeigneten Härte-

Im allgemeinen wird so vorgegangen, daß die Dis- und Bindemitteln, die man unter Umständen schon

persion der Asbestfasern bzw. des Fasergemisches der Dispersion der Asbestfaser zusetzen kann, beein-

aus Asbestfasern (Dispersion von feinen Faserbün- 30 flüssen. Die erhaltenen verfestigten Schaumkörper

dein bzw. von Einzelfasern) mit einem schaumbil- kann man in der üblichen Weise zerschneiden bzw,

denden Mittel versetzt wird und dann der Schaum zersägen oder aber den Formling direkt verwenden,

erzeugt wird. Als Dispergiermedium wird mit Vorteil Besonders günstige Isoliereigenschaften erzielt man

Wasser bzw. Wasser enthaltende Zubereitungen, z. B. dann, wenn man darauf achtet, daß die einzelnen

Gemisch von Wasser mit organischen, wasserlös- 35 Zellen möglichst abgeschlossen sind bzw. zwischen

liehen oder in Wasser emulgierbaren Flüssigkeiten, den einzelnen Zellen praktisch kein Gasaustausch

verwendet. Selbstverständlich können auch wasser- stattfindet. Dieser Effekt kann beispielsweise unter

freie organische Flüssigkeiten verwendet werden. In Verwendung von Seifen als schaumbildende Mittel

jedem Fall können im Dispergiermedium natürlich (Alkalisalzen von Fettsäuren) bei Asbestfaserdisper-

noch andere organische oder anorganische Hilfs- 4° sionen erreicht werden.

mittel enthalten sein. Überraschenderweise gelingt es also unter Ver-

AIs schaumbildendes Mittel können Seifen, bei- wendung des beschriebenen Ausgangsmaterials und

spielsweise Salze von Fettsäuren, insbesondere Anwendung der dargelegten Verfahrensweise Isolier-

Alkalisalze von Fettsäuren, z. B. Natriumstearat, Na- formkörper zu erhalten, die im technischen Sinne aus

triumoleat und andere dem Fachmann bekannte, 45 Asbestfasern bestehen, d. h. praktisch frei sind von

hierfür geeignete Verbindungen verwendet werden. Bindemitteln. Dieses flexible, bauschelastische Ma-

Das Verhältnis von Fasermaterial zu schaumbilden- terial enthält allenfalls geringe Mengen der zur Her-

dem Material wird im allgemeinen von 10:1 bis 1:1 stellung der Dispersion benutzten Hilfsmittel. Diese

(Gewichtsteile) liegen. Bevorzugt ist der Bereich von · Spuren beeinträchtigen die Verhaltensweise der er-

etwa 10:2 bis 10:5 und insbesondere ein Faser- 50 findungsgemäß hergestellten Produkte als reine

Schaumbildner-Verhältnis von etwa 3 :1. Als günstig Asbestkörper in keiner Weise.

hat es sich erwiesen, wenn an sich bekannte Alkaryl- Es ist selbstverständlich möglich die erfindungssulfonate wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylnaphthalin- gemäß hergestellten Produkte während oder nach der sulfonate und dergleichen Verbindungen zugesetzt Herstellung mit anderen Substanzen zu beladen. Entwerden. Hierbei setzt man entweder nichtionogene, 55 gegen den bekannten Asbest-Isolierformkörper, bei vorzugsweise der Ladung der Asbestfaser entgegen- denen das Vorhandensein von Bindemitteln unabgesetzt geladene Netzmittel zu, d. h. im Falle der · dingbar ist, sind derartige Zusätze für die erfindungs-Verwendung von Chrysotilasbest anionenaktive, bei gemäß hergestellten Produkte keineswegs notwendig. Blauasbest kätionenaktive Netzmittel. Meist wird das Vorzugsweise geht man nach Bildung des Schau-Netzmittel in Mengen von 1 bis 10, vorzugsweise 60 mes so vor, daß man den Schaum trocknet, z. B. bei von 3 bis 7 Gewichtsprozent, bezogen auf das Faser- 40 bis 100° C, und einer Wärmebehandlung, insbegewicht, zugesetzt. sondere im Bereich über etwa 200⁰C, unterwirft.

Man geht häufig von Suspensionen aus, welche 0,5 Auf diese Weise gelingt es, ein flexibles Material her-

bis 8, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsprozent Fasern, zustellen, wobei die schaumbildenden Stoffe, welche

bezogen auf das Dispergiermedium, insbesondere 65 z· B. vor der Wärmebehandlung noch einige wenige

Wasser, enthalten, wenn auch höhere Konzentratio- Gewichtsprozente, z. B. 5 Gewichtsprozent, bezogen

nen ohne weiteres möglich sind. Übliche Industrie- auf den Asbest, ausmachen, teilweise vernichtet und

wasser können verwendet werden. Harte Wasser, teilweise durch Diffusion aus dem Material ausge-

trieben 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.

Die thermische Nachbehandlung kann selbstverständlich auch in situ vorgenommen werden, was insbesondere dann vorgezogen wird, wenn der Schaum auf die zu isolierenden Teile aufgebracht und dann die Verfestigung dort bewirkt wird.

Die erfindungsgemäß hergestellten Isolierformkörper können überall dort eingesetzt werden, wo Isolierungen über große Temperaturbereiche notwendig sind und wo andererseits nur Isoliermassen geringen Gewichtes verwendet werden können, die nach Möglichkeit unbrennbar und auch noch schalldämmend sein sollen. Die erfindungsgemäß hergestellten Isolierformkörper sind demgemäß vor allem für den Flugzeug-, Raketen-, Fahrzeug-, Haus- und Schiffsbau, aber auch in der Kühltechnik verwendbar.

Nachfolgend werden einige typische Beispiele angeführt.

Beispiel 1

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen hergestellt:

Chrysotile Asbest 3 R 1 110 g

Seife 444 g

Anionenaktive bzw. nichtionogene

Netzmittel 66,6 g

Wasser hart 58 000 g

Alkohol 1000 g

Beispiel 2

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen hergestellt:

Blauasbest Cape C . · 227 g

Seife 111g

Kationenaktive bzw. nichtionogene Netzmittel 16,7 g

Wasser 14 500 g

Beispiel 3

Es wurde eine Mischung aus folgenden Teilen hergestellt:

Chrysotile-Asbest

Cassiar A etwa 300 g

Mineralwolle etwa 600 g

Seife 444 g

Anionenaktive bzw. nichtionogene

Netzmittel 66,6 g

Wasser 58 000 g

Beispiel 4

Eines der vorgenannten Gemische wird in ein mit einem mitteltourigen Rührwerk oder einer mittel-

ao tourigen Pumpe versehenes Gefäß gegeben und so lange gerührt, bis sich daraus Schaum bildet. Dieser wird in Formen gegossen und bei leicht erhöhter Temperatur getrocknet (40 < δ < 100° C), wodurch man ein Produkt erhält, das ein spezifisches Ge-

a5 wicht von 0,002 < γ < 0,03 aufweist.

Man kann den erhaltenen Schaum auch in Formen bringen, die man evakuiert, wodurch sich der Schaum den Wandungen anpaßt, und man erhält somit nach Aushärtung bzw. Trocknung des Schaums die gewünschte Form des Isolierformkörpers.

Den nach oben beschriebenem Verfahren erhaltenen Schaum kann man auch auf die zu isolierenden Teile aufspritzen oder spachteln und ihn einer anschließenden Trocknung unterwerfen. Durch eine Hochtemperaturbehandlung, vorzugsweise über 200° C, entsteht ein bauschelastisches, flexibles, nicht brennbares, weitgehend schalldämmendes, chemisch beständiges, nicht schmelzendes, geruchfreies Produkt, welches innerhalb großer Temperaturbereiche eingesetzt werden kann (0 < δ < 0 - 550° C).

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung poröser, flexibler und bauschelastischer Isolierformkörper, die im wesentlichen aus anorganischen Fasern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Asbestfasern in dispergierter Form und flüssiges Dispergiermedium enthaltende Schaummassc hergestellt und diese verformt und verfestigt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle von Asbestfasern Gemische aus Asbestfasern und anderen mineralischen Fasern verwendet werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern bzw. Faserbündel mit einem Durchmesser von oberhalb 10 μ, vorzugsweise von 20 bis 100 μ, verwendet werden.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasern, Seife, Netzmittel und Wasser enthaltende Gemisch bis zur Schaumbildung gerührt oder umgepumpt und der Schaum nach Formung verfestigt wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum, gegebenenfalls nach vorhergehender Trocknung, einer Behandlung bei höherer Temperatur, vorzugsweise oberhalb 200° C unterworfen wird.