DE1400921A1

DE1400921A1 - Waermeisolierung

Info

Publication number: DE1400921A1
Application number: DE19631400921
Authority: DE
Inventors: Paivanas John Angelo; Wang David I-Jaw; Bodendorf Warren Julius
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1962-07-20
Filing date: 1963-07-20
Publication date: 1969-01-30
Also published as: LU44079A1; NL294734A; GB1059351A; FR1370771A; US3199715A; AT278726B; DE1400921B2; BE635030A; US3199714A

Description

Die rorliegenäe Erfindung betrifft eine !Jehrsehich-trerbund-isolierung aur Anwendung in eines YaJnran swlechen einer warmen und einer kalten Y/andirag* z*B» äem Xnnsngefäß und dem äußeren Gehäuse eines doppelwandige» Behälters für niedrig siedende verflüssigte Sase wie Sauerstoff, Helium oder

Sine Isolierung aus abwechselnden Schichten dünner netalll'olien und Blättern aus schlecht leitendem Fasermaterial ist bekannt, Als schlecht leitendes lo&terial für eine solche Hehrsehicihtisollerung ist dauerhaft ¥orgepre0tes Panier au» nicht verbundenen Paeern, -roraugsweisBe ßl&efaaern mit einem Durchmesser unter !) iükron und einer !»ilng® uater 1,3 om besonders geeignet.

Iile auegeseieimete t/irirung soloher Isoliersyateme iat bekannt« tfelegentlieh bestahen jedoch besondere Üefordernteae, deren Erfüllung »ohwierig ist« Dies ist z.B. der TaXl₉ wenn Wärme aus zwei Richtungen durch di® Isolierung strömt. Die Wirksamkeit der Isolierung ist weitgehend auf die Unterbindung dee iVärneni roma in Iw wesentlicheit—ssw* Polienrifthtun/t tticiitun.?: begrenzt· Besteht, ein vre«entlicher eohied bei ein·» Xcoiatieiieeystea in paxallel em* folie verlaufender itiohtOBg, so kuwmn g&oQe Wärmemengen entlang der normalerweise mm gat leitendes Hatatll bestehendem reflektierenden Abschimungen geleitet «erden.

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Sine andere Schwierigkeit tritt auf, wenn KehreohiehtlBolIerungen alt «ueaaaienh8ngenden Abschirmungen, z.B. hei Kugeln oder den Bnd&bechltissett zylindrischer Öefftße mehrfach gekrümmt sein nüssen. Unsorgfältiges Falten oder Knicken der Isoliersohiohten kann Kurascblüsee zwischen den Abschirmlagen zur Folge haben, woduroh die Isolierwirkung an solchen Stellen zunichte wird. Die dünnen Reflexionsschichten können auch heim Knicken reißen, wodurch Strahlungsfeldter entstehen. Die zur Vermeidung solcher Fälle erforderlichen Maßnahmen sind meist teuer und seitrauhend· TSa Schäden zu vermeiden, müssen die Polienschichten oft einzeln verlegt werden, so daß die Schwierigkeiten mit der Zahl der Absehirmungslagen zunehmen.

Eine weitere Schwierigkeit bei den bekannten Isolierungen aus Reflektions- und schlechtleitenden Faserschichten ist die Unmöglichkeit, die Wärmeleitfähigkeit über eine bestimmte Grenze hinaus herabzusetzen» Diese Grenze ist durch die sehr genauen Hinimalwert© gegeben, wie sie die Isolierleistungskurven in Fig. zeigen» wehe! die Yfarmeleitfähigkeit die Ordinate und die Anzahl der aus Abschirmung und F&aerlage bestehenden Schichten pro 2,5 cm die Abesiwe 1st· IKLe Gesastwarmeleitfählgkeit steigt cav einen Seit« ίββ iflnittftlwertee infolge Strahlung und zur

Seite infolge Ft»1A:Srperleltuns· Infolgedeeeen kann einer JFeldfcör«Ä lattr bei Inkaofnähme einer gleichzeitigen Erhö- &*9 ta&v&m hera^esetzt werden. Bei bestimmten Materialien ilrtl MR&wi&wm »ine Her&bse&a&ng des Wäxtseleitwertes unter den Mi» nicht

äam

m&n. darch ?*rii*r«n d«r v#xweiid«ten E&t*rial,i<jja und durch Υ·ϊτγ1β£*ώτ de? Sicke der die Eefleictionifaabichten trennen den eciaeohtleitandsn Schichten beträchtlich T«rbeee*rt warden«

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Dadurch und durch richtiges lockeres Anordnen, wodurch der auf die Jfeserlage wirkende Brück verringert wird, können neue Leistungskurven ersielt werden, deren Miniaalwerte einer grösseren Zahl von Reflexionsschichten und einer niedrigeren Gesamtleitfähigkeit entsprechen.

Leider bestehen praktische Grenzen bezüglich der Mlaiaaldicke, in der Papier in Mengen hergestellt und für im Handel geführt» Isolierungen verwendet werden kann. Bei der Herstellung äußerst dünner Papiere ist ee sehr schwierig, eine gleichmäßige Faseranordnung su erzielen« Auch ist es sehr umständlich, solches Material zu handhaben, ohne daß es reißt. Abgesehen davon wer- , den durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Heflektions- i folien die Kosten und der Zeitaufwand für das Aufbringen einer Isolierung erhöht.

Sine häufig angewendete Form @in&v H«lM?eofai©htverbunäiaoliertöig besteht aus 0,0063 mm diekar Aluminiumfolie und vörgeprefitem glaefaeerpaplar, das 17» 5 g/* wiAgi· Me Leistungskurven vom swai dtrartlgtn Isolierung«»! sIbS in Fig. 4 wi@&®rg@g@bexi. Bei norsalan Yovpueseen eftf ®£a» Bleke von etwa 0^101 m (Surre 1) 50 fieflek^lOfeÄfolien pro t,S eia Dicke eisi Leitfähig· tob 0,0^61 χ 10*"^S ■ ercielt. Kurv® 2 ««igt

Alt einem auf eine Bioke Ton etwa O₉OSIO am TorgepreStem

von 17*3 g/a Gewiaht ersielte Ergebnis. Das Leitfähigkelteminimiun entspricht nun 0,0323 3c 10 bei Verwendung von etwa 60 Heflektion8lagen/2₉5 cm.

Siile weitere Verbesserung kenn durch die Verwendung von weniger

bei der Papierhoret&Llimg ersielt werden. Kurv· 3 in g. 4 zei&t, daß mit eine» 8,1 g/m wiegenden Papier ein Leitfähigkeit sminimum von 0,0239 i10"⁵ ^{Bit etwa 98}

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tionssehichten jpro 2,5 οι ersielt «erden kamt. Dies 1st jedoch wegen der erw&hnttn praktischen Begrenzungen Al« größte erzielbare Verbesserung· Obwohl die in Ag. 4 für »in 3,24 g/sr² wiegende·. Papier dargestellte Surre «βigt, deJ noch niedrigere Leitfähigkeit«warte ersielt werden können, hat «ich Jedoch eolaheβ Papier ale su leicht reißend und su empfindlich für wirtschaftlichen Oebr*uoh »zvrieeen· Obgleich «lea XÄÜfä&igkeitswtrte von 0,01^2 % 10 im Laboratorium ersielt werden konnten» war es nicht möglich, diese praktisch su verwerten.

Isolierungen aue Reflektione- und Paeerschiohten bringen noch andere, auf der hohen Wärmeleitfähigkeit der Folien beruhende Schwierigkeiten «it eich· Ζ·Β. gibt es Fälle, in denen die Warne in swei Richtungen durch die Isolierung strömt· Sie Wirkung der Isolierung beruht weitgehend auf desi unterbinden des Warneflusees in sur Lage de? Reflektionsfolie i» wesentlichen senkrechter Richtung· In Tillen, wo ein wesentlicher !!temperaturunterschied parallel sur Lage der Keflektionsfolien besteht, können große IKsasaengen entlang dieser noraalerwelee aus gut leitende« Äetall bestehenden lolien geleitet werden·

Ss besteht Belt IaBfSfB sin Bedarf für eine scsusagen thersdeeh gleieheßflig« I»«liertt»g heher Qualität, ils ftntSBtresnagwa ia allen Richtungen und aller Arten einen hohen Widerstand entgegeneetstf und bei der die oben erwähnten, bei WlreeetröisiGg in swei Richtungen und durch XursschluS auftretenden Schwierigkeiten vermieden sind.

Daher 1st ein Si·! dar Erfindung di* Schaffung einer Takuueisolicrux^g, bsi der wasaeetreanng Jeglicher Art auf Verte gut unterhalb derjenigen, die alt d«n bekannten thermisch gleichmäßigen Ieoliereyst»e*n erslelbar sind, herabgesetst werden

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können und insbesondere da« Eindringen von lärme in sehr niedrigsiedenden verflüssigten Sasen, wie Heliiss u&d Wasserstoff auf ein Minimue verringert wird.

Sin weitere« Siel let die Schaffung einer verbesserten Mehrechiehtverbtiiia Isolierung, in der die Warseübartragigng in einer den Schichten parallelen Hiehtung versindert let*

Ein weiteres Siel ist die Sefcaffung einer Mshrsehlehtverbundieolierung, dft® die ütraeleitung parallel am den Schichten verringert _% und die ohne weitere« sehrfaeh gekrümmten Oberflächen angepasst werden kann·

Sie Wärmeisolierung nach dar vorliegenden Erfindung umfaSt eine Mehrzahl vorgepreßter, schlecht leitender, In einem ©vakuierbaren Raum angeordneter Papierschiehten aus fasern, deren Durchmesser unter 20 Mikron liegt und die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der eindringenden. Eitse über den evakaierbaren Raun angeordnet sinä, und ist dadurch gekennzeichnet, daß foin unterteilte, Strahlungswärme ^reflektierende Körper von einer Größe unttr 500 Mikroa in d«a ^«pl«r is einer IG Me £0 0·«·-^ betragendes Wmngß v*arttilt «i^, qüÄ Uxaem dia Maleaiittel an die Baser* gebunden sind·

Weitere Merkmale, Torteile usd Änw#n£uß$aeö£Xi6h!e*l$·» ergeben

sich aus den beiliegenden Seioimuagen und der

Beschreibung.

Bn seigts fig. 1 ein« pertpektivieoiie Ausloht einer

nach der Erfindung Is flach llegenden Su*tand, wobei

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sur besseren Yeranschaulichung der unteren Schichten felle weggelassen sind,

Fig· 2 eine entsprechende perepektivische Aneicht einer anderen Auafilhrungsforsi der Erfindung,

Fig· 5 einen senkrechten Schnitt durch eine Mefarechichtver-

bundisollerung ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Aus« ftibrungsform, jedoch unter jsuaätsucher ?eranechauliehung von Stützstreifen, und

Fig. 4 eine graphische Darstellung d@r Wirkung verschiedener Schichtzahlen pro 2,5 cm bei bisher bekannten Isolierungen und bei der Mehrschlehtverbundieolierung nach der -vorliegenden Erfindung*

Einander entsprechende Teile haben in allen Seichnungen die gleichen Beeugsseiohen·

Eine geringere Btflekticnekärperaenge als IO Gew. -56 hat keine besondere cftmcblraende Wirkung, während bei »ehr als 60 Sew.-^ eine Brüoicfltinrerbinduise dtv Äeflektionakörper duroh das Papitr und entlang der P*iie*cb*rf2äcfoe und daaiit ein· feste entstell^ ·

Mit ⁿTakuu3&^tt ist hier ein absoluter UnteratiiospMrendrttok im wesentlichen nicht fiehr als 500 Mikron Quecksilber« wslce Wteiff·? sls tOO Mikron» ««»eint· Wttt be»t« Zrgebnlsee sollt· 4er Xmek unter 25 Hikron H^ liefen·

Bas di* Beflektionskurper enthaltende Papier kann s.B· auf Standavdpapieraasohlnen unter Verwendung eines Bindeaittel» wie gallertartiger Kieselsäure in der folgenden Weise herge

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•teilt «erden, wobei die Kieselsäure vorsugvweise la for» von wässriger Kieselerde oder la der wässrigen fora einer Verbindung wie Tetraäthylsilikat verwendet wird. Zunäehst werden Ale Papitrfasern und die Reflexionskörper gründlich Ia gewUneohten Verhältnis In eine« Fapierhollän&er oder einer ÄieohTorriohtung gründlich remlacht, so daß «le eine la wis*jatllehea gleichmäßige wägarlge Dispersion bilden« See Bi&äeaittel» nielloh gallertartige Kieselsäure, wird der Dispersion foreugeweiee in einer lienge von 2 bis 20 iiew.-?i des aus faser» rasft Heflektlontkurpern bestehenden Gemisches eugeaetet· Bei gallertartiger Kieselsäure beträgt das Bindemittel Torsug&sslee 10 bis 20 £ dee Papiergewichts_v während ein organisches Bindemittel in einer Menge von 2 bis 10 Gew«-# enthalten sein sollte.

Die homogene wässrige Diaperiion wird in die Papiermaschine gleichzeitig mit der Xäfcusig eines Kationenmittels eingefüllt· Letztere sollte 0,5 bis 10 Gew.-# des Gemisohee aus Fasern« Reflektionekörpem und Bindemittel betragen» vorsugsweise 1 bis 3 Gew.-^. Kationenstärken» wie s,B„ aminmodlfliElerte Materialien, sind hler geeigaet» s.B. BodlfiiBierte eetreidestärke oder eine 55-€Q $ Aayloie eath&lttnde BybridatlrH».

Der pH-Wert der Dispersion wird Torrageweiee in Bereich von 2,7 bis 6, bei Olao-, Qaax*~ vsaA »iatraliech»a Wollfasem ssweokBäfilgerwelse tm Bereit Ton 2,8 bis 4» bei kerasieoheii Fasern bei 4 ble 6 gehalten. Sr sollte aueh Tor Binfülluisg der Hatftrialieii in die Slaseblsie innerhalb dieser Bereiche gehalten werdea. Ir HUst «l9k oka· *eit«ret daroli Sheets *o& Sine·, β·Β·

Die da· entfaeerte Slateriei, dl« I»neklio^fk8»9ei·» «ta MaA*- ■ittel aad da· lÄtionemittel entiialtead· Mepereioa «isNI am

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Bildung des die Beflektionakörper enthaltenden Papiere auf den Draht einer Papiermaschine gegeben und dann durch Kornpreesionewalssen oder Vakuum zusammengepresst und schließlich nach einem üblichen Verfahren getrocknet.

Statt eines anorganischen Bindemittels, wie gallertartige Kieselsäure, können organische Bindemittel» wie Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Zelluloseverhindungen, wie Carangummi oder Guaran* Acrylharze, wie llethylmetaerylat, IPormaläehydharae und Epoxyharze (in emulgierter form) allein oder in Verbindung mit anorganischen Bindemitteln verwendet werden. Auch gewisse Silikone, v/ie Phenylmethylverbindungen, sind geeignet. Bei Verwendung von organischen Bindemitteln werden die Fasern in einem sauren Medium wie beschrieben dispergiert, aber die Dispersion kann vor Zusatz des Bindemittels neutralisiert oder sogar basisch gemacht werden. Sin geeignete« Mittel zur Erhöhung des pH-Wertes ist Ammoniumhydroxyd, wobei der Restammoniak während des !Trocknens abgegeben wird.

Die Feuern können, je nach den Temperaturen, denen die MehrschichtverbaBdieolierung ausgesetzt werden soll, au« Glee, Keramik, Quare oder Eftliumtitanat sein· VUr Temperaturen unter 482⁰O sind I,B, Glasfasern eweoksAgig, die jedoch bei höheren Temperaturen leicht weich werden. In solchen Fällen sind dann die anderen Materialien geeigneter. Bei Verwendung von Glasfasern haben diese vorzugsweise einen Durehmesser von weniger als 5 Mikron» Die besten Irfftbnlss» werden hier mit 0,2 bi» 3,8 Mikron «rsielt. Der vorstehend« Bereich ist der Mittelwert «wischen erhöhter Brüohigkelt und den höheren Kost«» verhältnismäßig feiner Glasfasern und der gröBeren Leitfähigkeit und der Empfindlichkeit gegenüber Gasdruck von verhält-

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nismäßig starken Glasfasern. GlasfaserdurchmasBer im Bereich von 0,2 bis 0,75 Mikron sind für die Ausführung der Erfindung besonders geeignet, aber solche zwischen 2,5 und 3,8 Mikron ergeben mit einem geeigneten Bindemittel ebenfalls zufrieden-stellende Resultate.

Ale schlechtleitendes Fasermaterial können im Rahmen der Erfindung ebenfalls gewisse organische Substanzen verwendet werden, z. B., das im Handel als Rayon bekannte Viskosematerial, das als "Bylon" bekannte Polyamid, das als Dralon bekannte Kondenaationsprodukt aus Dimethylterephthalat und Äthylenglykot, das als Oynel bekannte Vinylchlorid Acrylnitril-Copolynier und 3auwwol Xe.

Die feinen, strahlungeviärmereflektierenaen Körper können s. B. aus Aluminium, Kupfer, Nickel oder Molybdän sein. Auch hier wird das Material von der Temperatur, der die Isolierung ausgesetzt werden soll, bestimmt. Aluminium ist bei Temperatüren unter 482°C beständig und ist für diesen Bereich zweckmäßig. Kupfer kann bei Temperaturen unter 482⁰C ebenso gut wie Aluminium verwendet werden; bei Temperaturen zwisohen 482°C und etwa 940⁰C i:at es zu bevorzugen, da sein Schmelzpunkt bei 1082⁰C liegt. Die Temperaturgrenze von 94O⁰C beruht auf der Hotwendigkeit, den Kupferdampfdruck unter 0,01 Mikron Quecksilber zu halten,* Molybdän hat einen außerordentlich hohen Schmelzpunkt; es* liegt bei 2621⁰C, aber wegen des Erfordernisses, seinen Dampfdruck unter 0,01 Mikron Quecksilber zu halten, ist sein praktischer Verwendungsbereieh auf Temperaturen unter etwa 192t⁰C begrenzt. Nickel ist bei Temx^eraturen unter 949⁰C (Kupfergrenze) bis au "1154⁰C gut brauchbar. Die obere Grease ron 1154⁰O liegt be trächtlich unter seinem Sch»tl*puak:t (1454⁰O) und wird Biederu« duroh das Erfordernis beetlant, den Banpfdruok des Heteile unter 0,01 Mikron Hg eu halten. SelbetTeratäadlicfc kennen andere Erwägungen ale die besüglich des thermieohen Brweicbungepunktes die Wabl dee Strahlungswärme reflektierenden Körpers hestiniiten.

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Zum Beispiel können Sicherheitsfaktoren die Verwendung eines leicht oxydierbaren Materials, wie Aluminium, in einer Isolierung für flüssigen Sauerstoff ausschließen.

Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn die Strahlungswärme reflektierenden Körper verhältnismäßig klein sind, d. h» ihre maximale !teilchengröße unter 50 Mikron liegt. Aluminium- und Kupferan-3tricbpigmentflocken von weniger als 0,5 Mikron Dicke eignen eich für Systeme für verhältnismäßig niedrige Temperaturen besonders. Zum Zerkleinern* der Flocken auf die gewünschte Größe verwendetes Schmiermittel wird vorzugsweise vor der Vermischung mit den Fasern und dem Bindemittel entfernt. Z. B. hat eine im Handel erhältliche Sorte von Aluminiumflocken die Form eines polierten Pulvers mit niedrigem Restfettgehalt, das ku 98 fo durch ein 325-Maschen-Sieb (Maschenweite 44 Mikron) hindurchgeht. Blektronenmikroskopische Bestimmung dieses Pulvers ergibt, daß die Mehrzahl der Teilchen eine Größe zwischen 2 und 14 Mikron hat.

Die folgenden Beispiele erläutern die besondere Herstellung des neuen, bei den weiter unten beschriebenen thermischen unö elektrischen leitfähigkeitsverauehen verwendeten Isoliermaterial.

Baispiel I

Etwa 5600 g Glasfasern von 0,5 bis 0,75 Mikron Durchmesser und einer Überwiegenden Länge von etwa 0,6 bis 0,8 mm wurden zusammen mit etwa 5700 g Glasfasern eines Durchmessers zwischen 1,5 bia 2,5 Mikron und der gleichen Länge wie die ersten Fasern in einen PapierholLänder ,bzw. eine Mischvorrichtung gegeben. Bs wurden 946 cc« technisch reine Salzsäure und 4542,5 1 lasser wurden »ugesetjst, was einen pH-Wert von etwa 3,0 ergab. Dieses {tonisch wurde suuächet in dem Holländer 10 Minuten lang entfaeert, wobei die Waise von der Lagerplatte abgehoben war, und dann eur Trennung der Fasern sehn Minuten lang leicht gebürstet.

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Darauf wurden etwa 22,6 kg 30 # Festkörper enthaltender gallertartiger wäßriger Kieselerde und etwa 2,1 kg Glaswolle zugesetzt und mit den Fasern 12 Minuten lang gemischt. Zuletzt wurden etwa 22,7 kg Aluminiumflocken von einer Teilchengröße von unter 50 Mikron zugesetzt und das Gemisch zehn Minuten lang, in dem Holländer entfasert.

Ein Kationenmittel wurde durch Mischen von etwa 6,8 kg Kationenstärke mit 151»4 1 kaltem Wasser und Erhitzen des Gemisches auf 87°G, 15 Minuten langes Rühren und Verdünnen mil; Wasser auf ein Gesamtvolumen von 227,1 1 hergestellt,.

Der so entstandene Brei wurde weiter auf eine Konsistenz von 0»25 Gew.-Jt Festkörpergehalt verdünnt, in eine Papieriiarstellungeaaaohine gegeben unter Verwendung ein$9 geneigten Foui^inier-Drafates. Gleichseitig wurde die Kationenlöeung in eiaer lienge von etwa 1,2 0ew.-£ Stärke, berechnet saea den iß das Brei enthaltenen Festkörpern, In die Maschinen gegossen. Ebenfalls gleichseitig wurde Salzsäure sugegeben, um den pH-Wert auf etwa 3,4 *tt haitee.

Die Gla*fa»era, Al«ai»tnisfloc*$n un#, 41* gallertartige Sisatl- "M erde set »te a eich «i* eise» Anteil ä@@ Satioaeumittela «selttal*· bar auf das Draht ab und bildeten «in Papier, das von d*» Fondrinierdrabt abgcäeaaen und in Üblicher Weise getrocknet wurde.

Das auf diese Weise hergestellte Papier enthielt 30 Gewichtsprozent Aluminium, war 0,081 mm dick und hatte eine Zugfestigkeit von 856 g in Masehinenlaufrichtung und 325 g in Querrichtung. Die Dichte betrug 0,315 g pro com, die Porosität 0,161 ■ pro Minute in einem Kreis von 10,1 um Durchmesser bei Verwendung eines Frazier-Pernometers. In nassem Zustand betrug die Zugfestigkeit 250 g in Maschinenlaufrichtung und 90 g In Querrichtung.

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Beispiel II

Hier wurden für das Papier Koramikfasern und 45 Gew.-^ Xupferflocken verwendet. Etwa 11,5 kg keramische Fasern von 2,5 Mikron Durchmesser und 4542,5 1 Wasser wurden in die Mischvorrichtung gegeben und das Gemisch 10 Minuten lang entfaosrt. Darauf wurden etwa weitere 11,5 kg der gleichen keramischen Faser zugesetzt und das Gemisch fünf Minuten lang entfasert. Nun wurden etwa 27,2 kg gallertartiger Kieselerde und etwa 22,6 kg sauberer (fettfreier) Kupferflocken von einer maximalen Teilchengröße unter 50 Mikron zugesetzt.

Der Brei wurde gemischt und in einer Konsistenz von 0,25 ^ in die Maschine gefüllt. Die Kationen-Stärkelösung wurde in gleichen Maße wie in.Beispiel I zugesetzt, und Salzsäure wurde zugegeben, um den pH-flfert zwischen 4,5 und 5,0 zu halten.

Das gotrocfcaeta, 45 $> Kupferflocken enthaltende Papier war 0,515 a» dick. Seine Zugfestigkeit betrug 1775 g in Maschinenlaufrichtung und 1069 g in Querrichtung, die Dichte 0,359 g/ccm

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und die Porosität 0,546 ar pro Minute auf einem Frazier-Perooeeter. Iq nassen Zusttnö betrug die Zugfestigkeit 494 g in Maschinenlaufrichtung und 319 g in Querrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Verbundisolierung enthält schlecht leitende blattförmige Fasermaterialschichten 2, die aus dauerhaft vorgepreßtem Papier bestehen, das fein zerteilte, Strahlungswärme reflektierende Körper 3 mit metallischen Oberflächen aufweist, die gleichmäßig swischen den i'aaern 4- verteilt sind. Hin nicht dargestelltes anorganisches oder organisches Bindemittel bindet die Reflexionskörper 3 an die Fasern 4.

JSs 1st erwiesen, daß das Vorpressen eines aus Fasern und reflektierenden Flocken bestehenden Verbundpapieres eine Oberflächen-

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wirkung erzeugt, die die strahlungshemmende Wirkung des Materials erhöht. Zwei vorgepreßte Papiere wurden tfärmeleitfähigkeitsversuchen unterworfen. Beide bestanden aus Glasfasern von 0,5 bis 0,75 Mikron Durchmesser, 30 Gewichtsprozent Aluminiumflocken und 14 Gewichtsprozent gallertartigem Kieselerde·» bindemittel. Das eine Papier wog 69 g/m » das andere 26,8 g/m (929 cm²).

Bei beiden Versuchen wurden die Blätter au einer Dichte von 193 kg/a- zusammengewickelt. Das 69 g/m wiegende Material hatte

bei 68 Schichten pro 2,5 cm eine Leitfähigkeit von nur

0,131 x 10~⁵ —— · . h · m .⁰O

Bei entsprechenden Versuchen mit 30 # Aluminium enthaltenden

2 Glasfaserpapieren von 26,8 und 11,9 g/m Gewicht erhielt man bei einer Dichte von 70,6_i5kg/m Leitfflhigkeitswerte von 0,125 x 10"⁵

h· m -⁰C

Aus den obigen Versuchen geht hervor, daß gleiche Mengen Materials gleicher Zusaiamssasetsung sehr unterschiedliche Hesultate erbingen können. Viel® Schichten aus dünnem Material isolieren viel wirksKMi? *1* wenig* Schiebtan &an dickere» Material. Dies auf die erwiihate, duroh 0ft fojfpiessen ·ϊ»leite Oberflächen-

kgefulirtt Ίΐβ eine wirkefeaer© Strablungesperre er* gibt.

Durch den EinachluS der Heflektionskörper in die Laserstruktur darf die Feβtkörpsrleitfähigkeit nicht w«e«atlioi> beeinträchtigt werden. Ba wurde festgestellt, daß verfalltaieaäSlg große Metallmengen alt der Paeer sueanraeia gepreßt werden k@a»en₉ ohne defl daduroh die ieetkSrperleitfähigkeit merklich erhöbt wird. Ua festzustellen, is wieweit die UberbrUckungeleitusag von Flocke

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zu Flocke durch das Papier hindurch durch die Pasern verhindert wird, wurden an 30 Gew.-$ Aluminium und 14 Gew.-# gallertartiger Kieselerde enthaltenden (Masfaserpapieren Messungen der elektrischen Widerstandswerte vorgenommen. Diese ergaben einen unendlichen Widerstand durch den Papierdurchniesser sowie über die Papieroberfläche» so daß also die Pasern tatsächlich ein Überbrücken entlang der Metallkörpereben verhinderten.

Während die annähernd genauen elektrischen Messungen des Widerstandewertes von Reflexionskörper enthaltendem Papier einheitlich einen Leitwert von Hull sowohl durch als auch entlang des Blattes ergaben, seigten genauere Wärmeleitfähigkeitsmessungen, daß die Wärmeleitung parallel zum Blatt deutlich stärker ist als durch die Dicke des Blattes hindurch. Dies war wegen der seitlichen Ausrichtung der Fasern, deren Länge viel größer als ihr Durchmesser ist, zu erwarten. Die Glasfasern zeigen praktisch einen elektrischen Leitwert von Null, aber einen meßbaren Garneleitwert. Genaue Wärmeleitfähigkeitsmessungen an einem fest gewickelten, 30 Gew.-# Aluminium enthaltenden Papier ergaben einen Wert von 58,5 x 10 ' parallel zum. Blatt und einen Wert von 0,131 χ tO"" senkrecht durch das Blatt hindurch. Obgleich die parallele Leitfähigkeit im Vergleich zur senkrechten leitfähigkeit groß treeheint, ist sie na ein Vlel-

cüLft Jfei ZwieoUeaecÄiciiten aus Aluminiumfolie. Aluitiniiime i*t SO^Onal so groß wie die

von gewickeltem, Aluminiumflocken

sun Papier. Durch diese gegenüber Aluminiumfolie enthaltenden laolierungen niedrige Leitfähigkeit in Parallelrichtung ist das Metallflocken enthaltende Papier i» thersiicoh

An 0,05 bie 0,07 ms dick«», 20, 30 und 40 0«w.~£ Alttainiuaflocken ▼on einer Größe unter 50 Mikron, 14 Gew.-^ gallertartiger Kieselerde und Glasfasern von einem Durchmesser zwischen 0,5 und 0,75 Mikron wurde, eine Reihe von Versuchen vorgenommen.

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Bei einem ersten Versuch wurde die elektrische leitfähigkeit des Blattraaterials unter verschiedenen Drücken festgestellt. Jedes Blatt wurde zwischen zwei Metallelektroden, an die eine elektrische Spannung angelegt wurde, zusamaengedrUekt. Die 20 und 30 0ew.-# Aluminium enthaltenden Proben hatten unter Druckbelastungen, die schätzungsweise 2,70 bis 4*3 kg/cm betrugen, einen unendlichen elektrischen V/iderstand. Die 40 $ Aluminium enthaltende Probe hatte jedoch unter einem achätsungsweise 1,7 kg/cia betragenden Druck eine meßbare elektrische Leitfähigkeit. Da offenbar bei dieser Zusammensetzung eine rasSbare Überbrückungsleitung zwischen den ATuisiQiuiaflocken auftritt, «teilen 10 bis 40 Gewichtsprozent Aluminium eine bevorzugte Menge dar.

Die Warmsleitfähigkeitswerte von 20 und 30 Gew.-^ Aluminium-

ff

flocken enthaltenden Glasfaserpapieren wurden in zwei Versuchen innerhalb eines Temperaturbereichs von Außenatmosphärentemperatur bis zu -196⁰O und bei einem Yakuutndruck unter 1 Mikron Hg mit dem Äärseleltfähigkeitswert von gewöhnlichem Glasfaserpapier der gleichen Abmessungen vergleichen. Sie Ergebnisse in Tabelle I

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■r

	Papier gewicht . ο	Tabelle I	Dichte der Isolierung	Leitfähigkeit Kx10~* kcal
Material	g/m²	Schichten pro em	kg/m³	h . m . ⁰C
	17,2 20,5 26,8	Dicke	71 114,5 193	0,49 0,16 0,131
Glasfaser papier Glasfaser mit 20 £ Aluminium Glasfaser mit 30 j6 Aluminium	42 57 74

Die .Värroeleitfähigkeit bei verschiedenen tfieklungsdichten wurde an 30 $ Aluminium enthaltendem Glasfaserpapier von 0,05 bis 0,07 oil Dicke gemessen, dessen Glasfasern einen Durchmesser von 0,5 bis 0,75 Mikron hatten. Die Bedingungen waren die gleichen wie bei den Versuchen gemäß Tabelle I; die Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.

Tabelle II

Schichten pro cm	kg/cm³	Sfaermisohe leitfähigkeit K χ 10"³ kcal
		h · a ·°0
24,8 47,3 ■7* * ■<:	68 114	0,25 0,148 O_t129

Diese Werte zeigen, daß die thermische XeitfähigkeXt bedeutend geringer ist ale bei einer aus Schutzpulver bestehenden Isolierung «it den gleichen Metallgehalt. Z. B. hat eine Isolierung

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aus 28,6 # Aluminiumflocken in Silica-Aerogel unter den gleichen Temperatur- und Vakuumbedingungen einen Leitwert von

0,288 χ 10 ^J "'< * ^{Das is}* ^{mehr als das D}°PP^{elte ds3} besten mit der vorliegenden Erfindung erzielten t/ertes.

Die mechanischen Vorteile der neuen Isolierung sind recht eindrucksvoll. Es besteht keine neigung zum Absetzen, und die angebrachte Isolierung läßt sich ebenso leicht wie aus abwechselnden Schichten bestehende Isolierungen evakuieren. Oxydation der Reflektionskörper hat sich bisher bei blattförmigen Faserschichten nicht als Problem erwiesen, solange das Material einer oxydierenden Atmosphäre Eicht bei hoher Temperatur ausgesetzt wurde. Abgesehen davon, daS bei dem neuen Material die Nachteile der Schutzpulvor vermieden sind, "bringt ss auch eine wesentliche Verbesserung der thermischen, Leitfähigkeit senkrecht zum Papier mit sich.

In Bezug auf thermische Leistung und Aussehen besteht ein duüblicher Unterschied zwischen der vorliegenden Isolierung, bei der die Strahlungswärme reflektierenden Körper in allen Riehtungen gleichmäßig in dem Papier verteilt sind, und einer Isolierung, bei der die reflektierenden Körper lediglich über die Oberfläche des Papiers verteilt sind. Bise zeigte sehr deutlich ein Versuch, bei dem die oben beschriebenen feinen Aluminiumflocken in das gleiche 0,5 bis 0,75 Mikron dicke Glasfaserpapier eingestäubt wurden. Das so gebildete Blattmaterial hatte= ein Gewicht von 50,5 g/m und aufgewickelt au 125 Schichten/2,5ce 150 kg/er einen thermischen Leitwert von 0,169 χ 1Q~ . Dieses Material ist den in Tabelle II erwähnten Isolierungen gewicbts-,mäeig unterlegen. AuSerdem war es äußeret schwierig an* iMtndbaben_t und ein beträchtlicher Teil der Alüminiutafloeken ging hei dem normalen Wickelvorgang verloren.

_BAD origin! ' ^::

Außer den vorerwähnten Versuchen mit Alumiuiumflocken enthalten -A dem Glasfaserpapier wurde auch Kupferflocken enthaltendes Glas-Q faeerpapier und Kupferflocken enthaltendes Keramikfaserpapier O hergestellt und getestet (siehe Beispiel II). Der größte Duron-CD
rsj messer der Kupferflocken lag unter 50 Mikron, die Glasfaser»

■"* hatten einen Durchmesser zwischen 0,5 und 0,75 Mikron und die Keramikfasern einen solchen von 2,5 Mikron.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind nachstehend in Tabelle III wiedergegeben. Die Angaben für Aluminiumflocken sind sum Vergleich wiederholt.

	Tabelle III	57	Gesamt dichte	K_a χ	10~⁵
Papier material* )	Gewicht Schichten einer Schicht pro cm	74	kg/m³
	g/cm	21	114,5	0,	16
20 Gew. -$ Aluminium in Gissfasern	20,5	53,3	194	0,	131
30 &ev/.-$ Aluminium in Glasfasern	26,8	22,3	57,5	0,	23
30 Gew.-4> Kupfer in Glasfasern	28		196	o,	2t5
30 Gew.-1» Kupfer in Glasfasern	28	255	9
45 Gew.-^ Kupfer in Keramikfasern	ti 2

*■) Das Bindemittel war bei deia Glasfaserpapier 14, bei dem Keraöiikfaserpapier 18,5 Gew.-^ gallertartiger Kieselerde.

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BAD ORiGiNAL

Alle in Tabelle III aufgeführten Versuche, mit Ausnahme desjenigen an dem 45 # Kupferflocken enthaltenden Keramikfaserpapier, wurden innerhalb der Grenztemperaturen von Außenatmosphäre und flüssigem Stickstoff und bei einem Vakuumdruck von unter 1 Mikron Hg ausgeführt. Die Keramikfaserisolierung ist speziell für die Anwendung bei hohen, Über dem Schmelzpunkt des Glases liegenden Temperaturen bestimmt. Bei diesem Versuch betrugen die Grenztemperaturen 48 und. 679°C.

Der höhere K -Wert ist zum Teil auf die hohe Temperatur zurückzuführen. Der thermische Leitfähigkeitswert dee Kupferflocken enthaltenden Keramikfaserpapiers ist den besten bekannten, bei hohen Temperaturen verwendbaren Isoliermaterialien gegenüberzustellen, z. B. einer Mischung aus Keramik und keramischen Kaliumtitanatfasern, die in einem Vakuum eine thermische Leitfähigkeit von etwa 17 x 10 haben. Biese Zahl ist etwa zweimal so hoch wie die thermische Leitfähigkeit des Kupferflocken enthaltenden Keramikfaserpapiers nach der vorliegenden Erfindung.

Das besondere, in den Versuchen nach Tabelle III verwendete Keramikfaserpapier ist etwa 0,12? nm dick. Bach Angabe des Herstellers liegt der Schmelzpunkt der keramischen Faser bei 1760°C, und ihre thermische Leitfähigkeit in Luft beträgt 0,089 bei einer mittleren Temperatur von 53t°C* Bin geeignetes Keransikpapier hat folgende chemische Zusammensetzung: Al₂O₃: 51,3 ^, SiO₂: 45,3 #, ZrO₂: 3,4 *. Bin andere» zufriedenstellendes Keramikfaserpapier hat folgende chemische Analyse: Al₂O₃: 51,2 55, SiO₂: 47,4 *, B₂O₃S 0,7 *, - IaOt. O',7 £.

i7ie schon erwähnt, let eine AluniniuafloekeiUMBfe von 10 bia 40 ,{ als Reflexionskörper zu bevorzugen* 2>ie ReflektlonskSrpermenge richtet eien naoft Gewicht, d.h. Kupfer ist bedeutend illiilfiii ''ffliSnif jj Hl.ii/

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weswegen mehr Kupfer erforderlich ist, um die gleiche Menge an reflektierender Oberfläche zu schaffen. Aus diesem Grunde beträgt bei Kupferflocken die bevorzugte Menge 30 bis 60 £ des Papiergewichtes.

Die Verbundieolierung nach der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise in einem Vakuum angeordnet werden, so daß 4 bis 250 Papierschichten pro 2,5 cm möglich sind. Bei einer anderen AusfUhrungeform der Erfindung zur Anwendung in Fällen, wo ein besonders hoher Grad an Isolierung erwünscht ist, z, B. bei doppelwandigen Behältern zum Speichern von sehr niedrigsieden·» den verflüssigten Gasen, wie Wasserstoff und Helium, liegen dünne, biegsame, Strahlungswärme reflektierende Abschirmungen von ν,-eniger als 0,2 mm Dicke über den beschriebenen Papierschichten, d. h. jede Abschirmung liegt mit jeder Seite gegen eine Papierschicht an, so daß die Verbundisolierung 4 bis 200 Abschirmungen pro 2,5 cm enthält. Dieser Bereich stellt das Mittel dar zwischen einer genügenden Anzahl von Abschirmungen zur wirksamen Unterbrechung der tibertragung von Strahlungswärme und der maximalen Anzahl, die mit Vorteil für diesen Zweck verwendet werden kann.

Für Isolierungen von kreisförmigem Querschnitt wird das Mehrschicht-Verbundmaterial vorzugsweise spiralförmig um den evakuierten Raum gewickelt. ·■

Die Dichte des Reflexionskörper enthaltenden Papiers kann für manche Zwecke zu groß sein. Sie kann dann merklich herabgesetzt Werden durch die Anordnung von schlecht wärmeleitenden Stütz schichten zwischen mindestens einigen der Papierschichten, wobei die Gesamtoberfläche der Stützschichten gegen einen kleineren Teil der Oberfläche der Papierschichten anliegt und in dom Xsolationsraum benachbarte Stützachichten mindestens zum Teil Miteinander ausgerichtet eind.

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Die Strahlung wird durch die Anordnung von Reflexionskörper enthaltendem Papier in Iiebrschicbt-Yerbundisolierunijen. vollständiger unterbunden als durch die Anordnung von gewöhnlichem JPaserpapier zwischen der gleichen Anzahl von Abschirmungen. So erzeugt das äeflektionskörper enthaltende Papier eine Wirkung, als wären sehr viel mehr Reflektionsabschirmungen in der Isolierung vorhanden, als tatsächlich der Fall ist.

Die Kombination von Folien und Reflexionskörper enthaltenden Papieren bewirkt eine thermische Isolierung, -die derjenigen der bekannten Materialien weit überlegen ist. Sin bekanntes aus abwechselnden Schichten bestehendes Isoliermaterial besteht aus 0,006 ram dicken Aluminiuafollen, die durch einfache Glasfaserschichten von 27 g/m Gewicht voneinander getrennt sind. Bei einer Dichte von 22 Abschirmungen pro 2*5 cm beträgt die leitfähigkeit etwa 0,192 x 1O~³ ν ffi^uq '» Zum Vergleich wurde ,ein Isoliermaterial mit 26,8 g/m wiegendem, 30 ;5 Aluminium enthaltendem Glasfaserpapier hergestellt. Acht Schichten dieses Papiers wurden zwischen benachbarte 0,006 mm dicke Aluminiumfolien gelegt, um die gleiche AbschirmuBgsdicbie (22/2,5 cm) wie oben zu erhalten. Die thermisch® Leitfähigkeit dieser Isolierung betrug nur 0,0385 x 10 oder ein Fünftel derjenigen, die mit gewöhnlichem Glas ersielt worden war.

Die Möglichkeiten, die diese neue Terbundisolierung bietet, gehen deutlich aus Pig. 4 hervor. Wie schon erwähnt, zeigen dte Kurven 1 bis 4 den durch Verringerung der Dicke von gewöhnliehen Glasfaserpapieren, "erzielbaren Fortschritt. Das 7_P8 g/m wiegend? Material (Kurve 3) mit einer Leitfähigkeit von 0,0247 χ 10"⁵ JpSgSi₀^' stellt wegen der Zerbrechlichkeit diese/i Papiere die praktische Grenze für solche Materialien dar. Die ßeflekfcionskbrper enthaltenaen Papiere gemäß der iürft.ndu.ng von einei» Gewiclit von 11,9 g/m stellen ein festeres Trennmaterial dar, das bei taaadeleübliotaen Syetewen verwendbar

ORlGiNAL

ist. Bainit ist der .Yag zu weiteren Verbesserungen offen, und eine leitfähigkeit von nur O,O1Ö5 x 10 gewonnen (Kurve 5)* Außerdem liegt dieser thermische Leitwert unter demjenigen des unbrauchbaren 3,25 g/m «legenden Materials (Kurve 4) und wird mit weniger Abschirmfollen ersielt.

Die Ergebnisse der mit den neuen Verbundisolierungen angestellten Versuche zeigen deutlich, wie diese neuen Isolierungen die durch su hohe thermische Leitfähigkeit der Folien verursachten Schwierigkeiten verringern. Die Verbesserung wird durch eine bedeutende Verringerung der Zahl der erforderlichen Abschirmfolien und damit der zur Anordnung der Pollen für eine Unterbindung unerwünschter V/ärme leitung erforderlichen Zeit bewirkt.

Sine vielfach verwendete Form einer Mehrschichtverbundisolierung (Kurve 2, Fig. 4) besteht aus 0,006 am dicker Aluminiumfolie und einfachem Glaspapier, dessen Fasern einen Durchmesser von 0,5 bis 0,75 Mikron haben und das 17,3 g/m² wiegt. Bei einer Abschirmungsäichte von 60 Stuck pro 2,5 cm und einer Gesamtdichte von 81,5 kg/m hat diese Isolierung einen theraisohen

⁵

Leitwert von 0,0325 ζ 10~⁵ ^bei ·^1η·° Vakuuadruck von weniger als 1 Mikron Hg innerhalb der Gtrenstempera türen von Uißenatmosphäre und flüssigem Stickstoff. Dies kann mit den zuvor beschriebenen Versuch verglichen werden, bei dem die Folien durch 8 Schichten aus 30 i* Aluminium enthaltendem Glas-

■ - ■ - - ■ -. ρ ■ ■

faserpapier von 26,8: g Gewicht pro m voneinander getrennt

waren. lter Leitfähigkeitswert betrug 0,0305 x 10"", war also annähernd gleich der 60 Schichten pro 2,5 cm enthaltenden Isolierung^ dies jedoch bei nur 22 Folienachicöten pro'2_V5 cm.

Sine weitere Verringerung der Abschirmungen wurde in einem anderen Versuch erzielt, bei dem die suietst erwöiiote alt eine· Boppeletreifen warn 26.Ö g/w? wtotmJm* 3» §

BADORiGIIiJALi-

enthaltendem Glasfaserpapier verstärkt wurde«. Drei fortlaufende Schichten diese« Papiere wurden zwischen Folien angeordnet, so daß eich eine Abscbirmun-jsdiohte von nur 19 Stuck pro 2,5 cm ergab, also weniger als ein Drittel der bei gewöhnlichem Glasfaserpapier verwendeten Anzahl. Wiederum war die Leitfähigkeit 0,0305 x 10~⁵.

Wo also besondere Sorgfalt erforderlieh ist, um Kurzschluß zwischen den Folien zu verhüten, also beim Überziehen von Gefäßenden oder Halterungen oder Zuleitungen zu Gefäßen, ist ' die Verwendung von nur wenigen Abschirmfolien, wie dies die Erfindung erlaubt, von großem Vorteil. Auch dort, wo seitliche if'ärneströmung entlang der Folien auftritt, kann deren nachteilige i/irkung durch Verwendung von weniger Folien erheblich verringert oder leichter vermieden werden.

Die vorstehend beschriebenen neuen Verbundisolierungen erweisen sich als besonders gut in solchejo Fällen, wo die Isolierung an allen Stellen des Systems qualitätsmäßig einer Verbundisolierung höchster Qualität aus Aluminiumfolie und vorgepreßtem Glasfasermaterial entsprechen muß. tfenn z. B. der zylindrische Teil eines Behälters mit einer Verbundisolierung hoher Qualität aus Aluminiumfolie und vorgepreßtem Giesfasermaterial isoliert ist, können Köpfe und Enden ebenso wirksam durch Verwendung einer kleinen Anzahl von reflektierenden Abschirmungen zwischen Wicklungen aus Reflexionskörper enthaltenden Papier isoliert werden, beispielsweise eine Abschirmschicht pro drei Schichten Reflexionskörper enthaltenden Materials. Die Isolierung läßt οich viel leichter über die Köpfe dee Gefäßes legen, als es bei abwechselnden Schichten aus Papier und Folie der Fall ist, ua die Gefahr des Kurzschlusses mit der Zahl der Abschirmfollen abnimmt. Während die Verbundisolierung aus Aluminiumfolie und Glasfaserpapier Schicht für Schicht während dta ianaan fickel-Vorganges a* Ende aagtfaltet »erden auf, ktfnnea Wl tar er-

ORIGINAL.

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findungsgemäßen Isolierung jeweils zwei» drei oder aehr Schichten gleichseitig an den Enden umgefaltet werden, was eine beträchtliche Zeit-, Arbeite- und Kostenersparnis bedeutet.

Das Reflexionskörper enthaltende Papier gemäß der Erfindung kann statt zusätzlicher Folienlagen verwendet werden, die sonst zur Erzielung eines gleichwertigen tfärneströmungawider-Standes senkrecht zur Ebene der Schichten notwendig wären. Es wirkt als wirksame Strahlungesperre, ohne daß es dabei die starke seitliche .Yärue leitfähigkeit der lietallfolien bat. Im Gegenteil hat es in jeder Richtung eine niedrige Festkörperleitfähigkeit, die der von gewöhnlichem Glasfaserpapier ent«« spricht. Das Material ist praktisch thermisch gleichmäßig und kann erfolgreich in Bereichen, in denen Wärme in zwei Richtungen strömt, verwendet werden.

Das Material, aus dem die Reflexionskörper bestehen, Scann ebenfalls für die dünnen, Strahlungswärme reflektierenden Abschirmungen verwendet werden. Geeignet sind ein Metall oder ein mit Metall überzogenes Material, wie eine mit Aluminiumfolie überzogene Polyäthylenterephthalatfolie. Bei Verwendung von Metallen kommen nur solche in Frage, aus denen sich dünne, biegsame Folien herstellen lassen. Wiederum jeweils von der zu isolierenden Temperatur bestimmt, können folgende Materialien verwendet werden: Aluminium, Kupfer, Zinn, Silber, Gold, Cadmium, Kickel und Molybdän. Dünne Metallfolien von weniger als 0,2 mm Dieke sind besonders geeignet. Aluminium- und Kupferfolien sind für Systeme mit verhältnismäßig niedrigen Temperaturen bestimmt.

In Fig. 2 ist eine Verbundisolierung 10 dargestellt, die schlecht leitende Schichten 12 aus blattförmigem Paeermaterial, nänllich dauerhaft vorgepreßte« Papier «ufweiet, da* fein unterteilte StrahlungswMr·· reflektierend« Körper 13 alt aetalllftober Ober-

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fläche enthält, die gleichmäßig in allen Richtungen in den Papierscbiehten verteilt eind. Dünne, biegsame, Strmhlungewärme reflektierende Abschirmungen 15 sind in Abständen «wischen aneinandergrensenden Papierechicbten angeordnet und werden τοη diesen geatütet, d.h. jede Abschiraungafolie liegt mit Jeder Seite gegen eine Papierschicht an, und die Fasern der Papierschichten verlaufen im wesentlichen parallel au den Abschirmfolien.

. 3 zeigt eine andere AusfUhrungsform der Erfindung, bei der Stutzstreifen 16 zwischen benachbarte Papiersohiohten 12 gelegt sind. Diese Streifen sind vorzugsweise aus schlecht leitendem Faserinaterlal und von geringer thermischer Empfindlichkeit gegenüber Druck. Jeder Streifen kann aus einem einzigen Band aus Stutzmaterial bestehen, oder es können mehrere Bänder zur Erzielung der gewünschten (Jesamtdicke zusammengenommen werden. Die Streifen haben vorzugsweise die gleiche Zusammensetzung und Form wie die Reflexionskörper enthaltenden Papierschichten 12. Andere geeignete Stützmaterialien sind z. B. Papier ohne Reflektionakörper und nicht gepreßte, sondern elastisch zusammen·» gedruckte Gewebe. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind einander benachbarte Stutzmateriallagen 16 quer aus? Verbund isolierung mindestens teilweise miteinander und alt den unter auvor aufgebrachten Schichten befindlichem StUtsaaterisl ausgerichtet, denn nur eo wird die wirksame lockere Schicht und Reduzierung der Gesamtdichte der Isolierung ersielt. Za Querschnitt betrachtet, sollen die Stützteile eine verhältnismäßig diobt« "Säulenstruktur" durch die Dicke der Isolierung bilden, Dies« Säulen sollen die Schichten tragen und den Druck «wischen ihnen auf dl· tragende Wand ableiten. Die Bereiche zwischen den "Säulen¹* haben eine sehr niedrige Dichte, die in der Tat unter der selbsttragenden Dichte liegen kann. · ■

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p Ig. !»olionmg Papier

Tabelle IV

Schichten pro cm Dichte Thermische Leitfähigkeit K χ Pifr/Μ

Gewöhnliches öla·- ₂ 28 81,5 0,032

faeerp&pier 17,S g/a co abwechselnd mit 0,006 am O dioken AltnainiumXolien

S 2 30 * Uminiim enthalten- 74 193 0,131

ο Ata Glasfaserpapier σι 26,8 β/«

ο 3 30 Ji Aluniniwm enthalten- 70 200 0,0335

-* dt· ölaiXaeerpapier

ο 26,8 ft/wr

~* KLt einer 0,006 an diokea

AXualaiupfolie nach Jeder

achten Papiereohioht . _r

90 t AluBinlu* enthalten» U,2 81 0,0305

. dt· ei**Xaeerp«pier 26 β φΤ alt einer 0,006 η» dioken AltartnlMfoli· nach jeder dritten Sohloht und alt doppeltvlegenden Stute-•treifen (26.Θ g/a²)

30 ?C iluminiun enthalten- 70 199 0,OM

dee Glasfaserpapier 11,9 g/a^z

abwechselnd mit 1/4 all dicker Aluminiumfolie

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Φ Φ VO · Tj^CM

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Sie Tabelle XT neigt, daS die theraiBohe Leitfähigkeit einer Isolierung von bereite hoher Qualität aus Qlaef&eerpapler und Altualniinafolie (Vr* t) diaroh die vorliegende Brflndung ua bis su 30 J* rerringert wurde· Ferner wurde die Leitfähigkeit τοπ Alusiiniuiiflockon enthaltende» Glasfaserpapier (Vr. 2) mt 29 $ ihres ursprüngllohen Wertes herabgeeetst durch Hnfugen einer Alusiniiaafolie nach jeder achten Papiereohiobt. Mos seigt den Torteil der Konbis&tion von Aluainiuafolle uad AliouLniiiHflooken enthaltendes dlaefaserpapiert beide Materialien wirken ale reflektierende Sperren der Leitung von Strahlungswärme entgegen.

Die Wirkung der Yttcklungeälchte bei der unter Nr* 7 beschriebenen Isolierungy^Sich Kurve 5 in Flg. 4 dargestellt. Wie ersichtlich, liegt die optimale Dichte bei etwa 110 bis 120 lagen pro 2,5 cm, während die bessere Wirkung gegenüber der aus Glasfaser und Aluminiumfolie bestehenden Isolierung gemäß Kurve 3 im Bereich zwischen 65 und 155 Schichten pro 2,5 cm eintritt.

Andere Kombinationen von Papier und Strahlungswärme reflektierenden Körpern wurden hergestellt und in erster Linie auf ihre Brauchbarkeit bei hohen Temperaturen hin untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefasst.

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Tabelle V

Papierlagen Dichte Ienraeratur- TheanrJ sehe leiifähigkeit K χ Isolierung » -pro cm jteg/n bereich C . ...JfIPSi .—

O₉012 na diolcer Kupferfolie

45 Jt Hiokel enthaltendes K§- 24,5 296 66-820 "*^Jt*-"¹'—tpier, 96,3 g/m*, alt 0,003

dielser f@li· au» einer Sieen-Siekel-Lcgieruag

45 Jt HAlnl eatheltende* Kf- 24,5 296 66-1155

%>sM]cfae*rp*pler, 96,3 β/» ,

«it 0,003 " " i

Kur 45 $ Kupfer enthaltendes 23,3 255 49-680 KeraodLkfaeerpapier, 112 g/i²

45 £ Kupfer enthaltendes Ke- 20,04 392 27-680 1 2Ί5

_o ^ Iraa&kfaaerpapier,

112 g/m , abwechselnd ait 0,012 am dicker Kupferfolie

"φ 45-'Jt Kupfer enthaltendes Ke* 20,04 392 32-885 . Ί _TT,

^- ramikfaserpapier» ^>

112 g/»^£, abwechselnd mit "

dicker Yoü· aus einer Bieen- -*¹

Miokel-Legierun« ^

*) Ale Bindemittel wurden 18,5 Gew.-# gallertartiger Kieselerde verwendet.

U00921

Sie technischen Vorteile der erfindungsgemäßen Verbundieolierung Bind eindrucksvoll. Das bei Pulver aufweisenden Isolierungen auftretende Absetzen ist hier vermieden, und die angebrachte Isolierung lässt sich ebenso leicht wie aus schlechtleitenden Fasern und reflektierenden Blättern bestehende Isolierungen evakuieren·

Aus Tabelle V ist ersichtlich, daß bei den dort erwähnten* Papieren ein höherer Gewichtsprozenteatz Nickel bzw» Kupfer verwendet wurde als bei den in Tabelle IV erwähnten· Dies beruht in erster Linie auf dem höheren spezifischen Gewicht des Kupfers im Vergleich au Aluminium» Bas spezifische Gewicht des Kupfers ist dreimal so groß wie das des Aluminiums, so daß bei gleicher Gi'ößo. tier Metallflocken die reflektierende Oberfläche eines 30 /S Kupfer enthaltenden Verbundmaterials nur ein Drittel derjenigen eines 30 $ Aluminium enthaltenden Verbundmaterials beträgt. Um eine 30 i* Aluminium entsprechende reflektierende Oberfläche zu erhalten, wären 60 # Kupfer notwendig. Bin ähnliches Verhältnis besteht zwischen Nickel und Aluminium.

Für den Fachmann verstehen sich zahlreiche Abwandlungen der im einzelnen beschriebenen und veranschaulichten Ausfuhrungsbeispiele .

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Claims

Patentansprüche

1* Wärmeisolierung mit einer Mehrzahl in einem evakuierbaren Baum angeordneter Schichten aus vorgepreätea, schlecht-? leitendem Papier, dessen Fasern ainen Sardhaeseer von unter 20 Mikron haben und im wesentlichen senkrecht sur Sichtung der eindringenden Wärme über den evakuisrbarsn Saun verteilt sind, dadurch gekennzeichnet ₉ daß das Papier feine, Strahlungswärme reflektierende Körper enthält, deren Größe unter 500 Mikron liegt und die in des Papier in einer Menge von 10 bis 60$ des Papiergewichtes gleiahaäßig verteilt sind, sowie ein Bindemittel, dass die wärmareflektierenden Körper an die Fasern bindete

2« Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in dem Papier in einer Menge von 2 bis 20 Gerwichtsprozent enthalten ist»

3„ Isolierung nach, den Ansprüchen 1 w&ß. 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glas, Keramik, Quarss» Kaliumtitanatt einem Yiskosematerial, einem Polyamid, einem Kondensations·-- produkt aus Dimethylterephthalat und Äthyleaglykol, einem Vinylchloridakrylonitrllcopoljiisr oder aus Baumwolle bestehen.

4. Isolierung nach Ansprüchen 1-5» öaduroh gekennzeichnet, daß die wäncereflektierenden Körper ass Aluminium, Kupfer, Nickel, Molybdän odiir kupferüberzogeaee Sliuaier bestehen.

5, Isolierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennaeiebnet, daß die wärmereflektierönden Körper Aluisiniuinflooken einer Grüße von unter 50 Mikron sind und in dem Papier in einer Menge von 10 bis 40 i» des Papiergewichtes enthalten sind.

6, X*oll«rag ΒβκΑ ie»

net, dafi dl« wlrB»Mt£<iktimBiaa W$wpmr

einer Größe von unter 50 Mikron sind und in dem Papier in einer Menge von 30 bis 60 Prozent des Papiergewichts enthalten sind.

7. Isolierung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel gallertartige Kieselerde oder ein organisches Bindemittel ist»

8. Isolierung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl biegsamer, Strahlungswärme reflektierender Abschirmungen, deren Dicke weniger als 0,2 mm beträgt, an entgegengesetzten Seiten an eine· Papierschicht angrenzt, derart, daß pro 2,5 cm Isolierung 4 bis 200 Abschirmungen vorgesehen sind.

9. Isolierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Märmereflektieren&en Abschirmungen aus Aluminium-, Kupfer-, Zinn-, Silber-, Gold-, Kadmium-, Nickel oder Molybdänfolie oder aus einer aluminiumübereogenen Polyäthylenterephthalatfolie bestehen·

10. Isolierung nach den Ansprüchen 8 und 9* dadurch gekennzeichnet, dafl Stilts streifen aus eöhlsohtleitendem laseraiaterial swleehen benachbarten Papierschienten angeordnet sind.

11» Isolierung neon den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekcmnseich-. · netj daß die Bapierschiohfcen in einer Menge von 4 bis 250 Schichten pro 2,5 cm Isolierung in dem evakuierbaren Baum

enthalten sind.

2_t YerXahreii aur Herstellung <iea in der Isolierung nach den

Ansprüchen 1 bis 11 verwendeten Papiere, dadurch gekeonaeich-■ net, daß eine entfaserte, in wesentlichen homogene wäßrige

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Dispersion, der Papierfaaern, feinunterteilter wärmereflektiefender Körper, eines Bindemittels in dar Menge τοπ 2 bis 20 f> des Gewichts der Papierfasern und der Strahlungswärme reflektierenden Körper und 0,5 Ms 10# des Gewi elites der Papierfasem und der Strahlungswärmö£eflektierenden Körper eines Kationenstlttels hergestellt wird, diese Dispersion auf dem Brhat einer Papierherstellung!!» sehine abgesetzt wird, so daß ein die Fasern, die Strahlungswärme reflektierenden Körper- uad das Bindemittel in gleichmäßiger Verteilung enthaltendes Blattmaterial entsteht, und daß dieses Blattmaterial zusammengedrückt und getrocknet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet _r caß der pB—Wert; der Dispersion innerhalb eines Bereichs von 2,7 bis 6 gehalten wird*

14* Verfahren aetok den In® pr lieh en 12 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindesittel gallertartige Kieselerde ist und in der Dispersion is einer Menge von 10 bis 20 DK des Gewichts dee Papiere «sä der Strahlungswärme reflektierenden Körper enthalten ist·

15. Verfahren netoh Sen Ansprüchen 13 bis 14» dadurch gekennzeichnet, daß Stm Sationenstittel Kationenetärko ist.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet» daß die Fasern aus Glas, Quarz oder Mineralwolle sind

und. der pH-Wert innerhalb eines Bereiches von 2,8 bis 4 ge»

ftalten wirdL

17. Verfahre», oaoh den JnsprUohen 13 bis 15« dadurch gekennzeichnet, daß die ?ae*rn Eeramikfasera sind und der pB-Wert innerhalb eines Bereiches.von 4 bis 6 gehalten wird.

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