DE1471394C

DE1471394C - Isolation process

Info

Publication number: DE1471394C
Authority: DE
Inventors: Werner Fetzer Hans Dipl Ing 7170 Schwabisch Hall Wilke
Original assignee: Rex Patent Graf von Rex KG, 7170 Schwabisch Hall
Publication date: 1972-09-07

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vibrationsfesten, hochtemperaturbeständigen und im wesentlichen aus Asbest bestehenden Isolierungen unter Verwendung dispergiermittelhaltiger, wäßriger Albestfaserdispersionen.The invention relates to a method of manufacture of vibration-proof, high-temperature-resistant and essentially consisting of asbestos Insulations using dispersant-containing, aqueous Albest fiber dispersions.

Bei der thermischen Isolierung von hohen Temperaturen ausgesetzten Gegenständen, z. B. von Dampfkesseln, Leitungen, Ventilen od. dgl., werden besonders günstige Effekte dann erzielt, wenn die Wärmeleitfähigkeit des Isoliermaterials möglichst gering ist und die Isolationsschicht möglichst viele kleine Lufträume enthält. Diese möglichst nicht miteinander kommunizierenden Luftzellen ergeben den besonders günstigen Isolationseffekt. Je kleiner und vielzähliger die Lufträume sind,, desto besser ist die Isolationswirkung. ,For the thermal insulation of objects exposed to high temperatures, e.g. B. from Steam boilers, pipes, valves or the like. Particularly beneficial effects are achieved when the Thermal conductivity of the insulating material is as low as possible and the insulating layer as many as possible contains small air spaces. These air cells, which as far as possible do not communicate with one another, result in the particularly favorable insulation effect. The smaller and more numerous the air spaces, the better it is Insulating effect. ,

Zur Isolierung von Gegenständen, die auf Temperaturen von über 100° C erhitzt werden oder bei denen die Isolierung möglicherweise der Einwirkung aggressiver Chemikalien, Bakterien oder Ungeziefer ausgesetzt ist, werden in erster Linie Isoliermittel auf anorganischer Grundlage verwendet. Es sind als Isoliermittel für diese Zwecke Glasfasern, Schlackenwolle, Gesteinsfasern, Steinwolle, Asbest, keramische Massen, Kieselgur, Magnesia," Vermiculit, Schlacken od. dgl. bekannt. Diese Stoffe gelangen in den .verschiedensten Formen und Gebilden zur Anwendung; bekannt sind unter anderem Platten, Bahnen, Bänder, Formkörper, Spachtelmassen, Ausspritzmassen, die entweder durch Verfilzung des Materials, durch Pressung von körnigem Gut, durch Sinterung bei keramischen Massen oder unter Verwendung von anorganischen oder organischen Bindemitteln, vor allem Zement, Magnesia, Bitumen, Kunstharzen od. dgl. gebildet werden.For the insulation of objects that are heated to temperatures of over 100 ° C or at those insulation may be exposed to harsh chemicals, bacteria, or vermin is exposed, primarily inorganic-based isolating agents are used. There are as Insulating agents for these purposes glass fibers, slag wool, rock fibers, rock wool, asbestos, ceramic Masses, kieselguhr, magnesia, vermiculite, slag or the like known. These substances find their way into the most diverse Forms and shapes for use; known include plates, sheets, tapes, Moldings, leveling compounds, injection compounds, either by matting the material through Pressing of granular material, by sintering ceramic bodies or using inorganic or organic binders, especially cement, magnesia, bitumen, synthetic resins or the like. Are formed.

Alle diese bislang bekannten Verfahren haben jedoch spürbare Nachteile.However, all of these previously known methods have noticeable disadvantages.

So weisen beispielsweise die durch Ansteigen von Kunststoffen mit synthetischen oder natürlichen Asbestfasern hergestellten Isolierschichten (deutsche Patentanmeldung F 93 226 IVc/22e) nur unbefriedigende Temperaturbeständigkeit auf. Abgesehen davon, daß bei höheren Temperaturen die Gefahr besteht, daß das Kunststoffbindemittel in Brand gerät, besitzen diese ausgebrannten Schichten nur eine unbefriedigende mechanische Stabilität. Auch ist die Notwendigkeit der Verwendung organischer Lösungsmittel hinderlich. Außer dem Lösungsmittelproblem gilt entsprechendes für die asbestfüllmittelhaltigen Kautschukformkörper, der deutschen Patentschrift 622 416. Die zudem unporösen Körper sind brennbar unter Bildung eines stark atmungsbehindernden Rauchs.For example, the increase in plastics with synthetic or natural Asbestos fibers produced insulating layers (German patent application F 93 226 IVc / 22e) only unsatisfactory temperature resistance. Apart from this, that at higher temperatures there is a risk of the plastic binding agent catching fire, these burned-out layers only have an unsatisfactory mechanical stability. Also the need to use organic solvents is a hindrance. Except for the solvent problem The same applies to the molded rubber bodies containing asbestos filler, the German patent specification 622 416. The non-porous bodies are flammable with the formation of something that hinders breathing Smoke.

Die aus der französischen Zusatzpateritschrift 48 702 (zur Patentschrift S 17 985) bekannten Isolierschichten sind aus verschiedenen Schichten aufgebaut und so komplex, daß sie schon aus verfahrenstechnischen Gründen keinen Eingang in die Praxis finden konnten. Es handelt sich zunächst um eine Schicht, die Komplexe des Aluminiums mit organischen Verbindungen, insbesondere organischen Sauerstoffsäuren, und Stoffe, die nicht brennbare Gase entwickeln, enthält. Um die Wasserlöslichkeit bzw. Abschwemmbarkeit dieser Mittel zu vermindern, wird darauf eine asbestfaserhaltige Mineralschicht aus Silikaten und Aluminaten oder ein wasserunlöslicher Anstrich auf der Basis von chloriertem Kautschuk aufgebracht. Abgesehen von der verfahrenstechnischen Umständlichkeit und der Brennbarkeit der Kautschukschicht, hat die asbestfaserhaltige Mineralschicht im Bran'dfall überhaupt keine Isolierfunktion, da sie durch die bestimmungsgemäß in der Unterschicht gebildeten Gase abgesprengt, wird. .·.,, ..^...,..-■·■.-·■ ■---· ■'The insulating layers known from the French additional patent specification 48 702 (for patent specification S 17 985) are made up of different layers and are so complex that they could not be used in practice for procedural reasons alone. First of all, it is a layer that contains complexes of aluminum with organic compounds, especially organic oxygen acids, and substances that develop non-flammable gases. In order to reduce the water solubility or washability of these agents, an asbestos fiber-containing mineral layer made of silicates and aluminates or a water-insoluble paint based on chlorinated rubber is applied to them. Apart from the procedural inconvenience and the flammability of the rubber layer, the asbestos fiber-containing mineral layer has no insulating function at all in the event of fire, as it is blown off by the gases formed in the lower layer as intended. . ·. ,, .. ^. .., ..- ■ · ■ .- · ■ ■ --- · ■ '

Die aus der österreichischen Patentschrift 199 109 bekannten Formkörper aus Faserzementschichten haben zur Vermeidung von Ausblühungen unterhalbThe molded bodies made of fiber cement layers known from Austrian patent specification 199 109 have to avoid efflorescence underneath

ίο der Deckschicht eine wasserdichte und Zwischenschicht mit Asbest, Schlacke und organischen Bindemitteln. Abgesehen von der völlig anderen Aufgabenstellung zeigen die Erzeugnisse die bereits oben geschilderten Nachteile der geringen Temperaturbeständigkeit. ίο the top layer a waterproof and intermediate layer with asbestos, slag and organic binders. Apart from the completely different task the products show the disadvantages of low temperature resistance already outlined above.

Ein weiteres Problem ist, neben einwandfreierAnother problem is, besides being flawless

mechanischer Stabilität auch eine gute Haftung dermechanical stability also good adhesion of the

_: Isolierung an dem zu isolierenden Körper zu er- _: Insulation to be made on the body to be insulated

■ reichen. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die zu isolierenden Körper mechanischen Belastungen, wie Erschütterungen u. dgl., ausgesetzt sind, wie dies z. B. bei Auspuffleitungen von Verbrennungsmotoren, bei Dampf- und Gasturbinen, bei Dampfleitungen und Hochdruck-Dampfanlagen der Fall ist.■ range. This is particularly important if the body to be insulated is subject to mechanical loads, such as shocks and the like, are exposed, as z. B. for exhaust pipes of internal combustion engines, is the case with steam and gas turbines, steam lines and high-pressure steam systems.

Die' bisher verwendeten Stoffe versagen einfach dadurch, daß sie bei erhöhter Temperatur — z. B. ab 400° C — entweder wie Glas-, Mineral- oder sonstige Gesteinswollen verspröden und dann bei nur geringer mechanischer Beanspruchung, wie z. B.The substances used so far simply fail in that they at elevated temperature - z. B. from 400 ° C - either like glass, mineral or other rock wool embrittles and then with only low mechanical stress, such. B.

Vibration an Verkehrsmitteln, an Motoren oder sonstigen Maschinen, zu feinstem Staub zerfallen oder aber bei organischen Bindemitteln, wie z. B. Kautschuk, bei solchen erhöhten Temperaturen zerstört werden.Vibration on means of transport, on engines or other machines, disintegrates into the finest dust or in the case of organic binders, such as. B. rubber, destroyed at such elevated temperatures will.

Auch, zunächst mechanisch stabil erscheinende Massen, nämlich Sintermassen, die in die für die Isolierung gewünschte Form also durch Versinterung gebracht werden, befriedigen nicht. Grundsätzlich tritt auch bei diesen bei höheren Temperaturen die gleiche Versprödung auf, die dazu führt, daß ζ. B. die Sinterkörper zumindest in der Berührungszone mit dem zu isolierenden Körper reißen. Die unter Zuhilfenahme von Bindemitteln hergestellten Massen springen und reißen gleichfalls, was meistens durch ,die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Stoffe sowohl in der Masse selbst als auch der gesamten Masse gegenüber dem abzuisolierenden Werkstück hervorgerufen wird.Also, masses that appear mechanically stable at first, namely sintered masses, which are brought into the shape desired for the insulation by sintering, are unsatisfactory. In principle, the same embrittlement occurs with these at higher temperatures, which leads to ζ. B. tear the sintered body at least in the contact zone with the body to be isolated. The masses produced with the aid of binders also jump and tear, which is usually caused by the different expansion coefficients of the individual substances both in the mass itself and in the entire mass in relation to the workpiece to be stripped.

Darüber hinaus besitzen die Sinterkörper auf mineralischer Grundlage meist ein sehr hohes spezifisches Gewicht, was ihrer Verwendung in umfassendem Umfang hinderlich entgegensteht.In addition, the mineral-based sintered bodies usually have a very high specificity Weight, which hinders their use to a large extent.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung vibrationsfester, hochtemperaturfester und im wesentlichen aus dem unbrennbaren Asbest bestehender Isolierungen zu schaffen. Hierbei wird erfindungsgemäß von dispergiermittel-The aim of the present invention is to provide a method for the production of vibration-proof, high-temperature-resistant and essentially non-combustible To create asbestos existing insulation. According to the invention, dispersant

.'. haltigen, wäßrigen Asbestfaserdispersionen ausgegangen, wobei man die Dispersion mit nicht aufgeschlossenen Asbestfasern vermischt unter Bildung einer teigig knetbaren Masse, diese Masse einer . Formgebung, gegebenenfalls durch Auftragen auf den zu isolierenden Gegenstand, unterwirft und den gebildeten Formkörper trocknet. Vorzugsweise wird. '. containing, aqueous asbestos fiber dispersions, whereby the dispersion is mixed with undigested asbestos fibers to form a doughy kneadable mass, this mass is a. Shaping, if necessary by applying to the object to be insulated, submits and dries the molded body formed. Preferably will

6g eine thermische Nachbehandlung, insbesondere bei Temperaturen oberhalb 150° G, vorgenommen. Tatsächlich gelingt es bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in überraschend einfacher und6g a thermal aftertreatment, in particular at temperatures above 150 ° G, carried out. Actually it succeeds in carrying out the method according to the invention in a surprisingly simple manner and

anschließend trocknet und dann der thermischen Nachbehandlung unterwirft. Die Isolierungen können natürlich noch mit Geweben, Geflechten aus Glas, Draht, Asbest, Textilien und/oder mit Platten, Röhren u. dgl. armiert werden bzw. überzogen werden.then dries and then subjected to thermal aftertreatment. The isolations can of course with fabrics, braids made of glass, wire, asbestos, textiles and / or with plates, Tubes and the like are reinforced or coated.

Von entscheidender Bedeutung für die überraschenden Erfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung von Asbestfaserdispersio-Of crucial importance for the surprising success of the process according to the invention is the use of asbestos fiber dispersion

größe von 5 bis 500,« und als Einzelfaser vorliegt. Tatsächlich scheint der Asbest in einem solchen besonderen Verteilungsgrad und Zustand, also als Faserdispersion, beim Trocknen Produkte bestimmter, wohl faserig-poröser Struktur zu bilden, die sich sowohl hinsichtlich ihrer Isolierung als auch bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften besonders auszeichnen. size from 5 to 500, «and is available as a single fiber. In fact, asbestos appears to be in such a particular degree of distribution and condition, that is, as Fiber dispersion to form products of a certain, probably fibrous-porous structure when drying particularly distinguished both in terms of their insulation and in terms of their mechanical properties.

Überraschend ist die Tatsache — und darin liegt ein besonderer Vorteil —, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gegenstände auf Temperaturen weit oberhalb 400° C, also oberhalb der sonst Asbestisolierungen zumutbaren Tem-The fact is surprising - and therein lies a particular advantage - that the objects produced by the method according to the invention to temperatures well above 400 ° C, i.e. above the temperature that is otherwise reasonable for asbestos insulation

wirkungsvoller Weise, Isolierschichten zu schaffen, die selbst bei hohen Temperaturen ihre Isolierungswirkung beständig beibehalten und vor allem dabei nicht verspröden oder springen und gleichzeitig ihre mechanischen Eigenschaften, nämlich genügende Festigkeit und ausreichende Elastizität, auch bei höchsten Temperatur-Dauerbelastungen bewahren. Es gelingt also die Herstellung thermischer Isolierungen, welche durch die Isolierungsschicht nicht einan effective way to create insulating layers that maintain their insulating effect even at high temperatures and, above all, at the same time do not become brittle or crack and at the same time their mechanical properties, namely sufficient Maintain strength and sufficient elasticity, even under the highest permanent temperature loads. It is therefore possible to produce thermal insulation, which is not a result of the insulation layer

untragbar hohes Gewicht erhalten, mechanischen io nen, in welchen der Asbest in Form von im wesent-Belastungen, insbesondere Schlag-, Stoß- und Rüttel- liehen unversehrten Fasern meist in einer Teilchenbelastungen, vor allem Vibrationsbelastungen, ohne
Beeinträchtigung standhalten und vor allem im Bereich hoher Temperaturen den bekannten Isolierungen weit überlegen sind.Unacceptably high weight obtained, mechanical ions, in which the asbestos in the form of essentially loads, in particular impact, shock and vibration, undamaged fibers mostly in a particle load, especially vibration loads, without
Withstand impairment and are far superior to the known insulation, especially in the area of high temperatures.

Das erfindungsgemäße Verfahren konnte auch nicht aus der bekannten Herstellung von Asbestformkörpern aus Asbestfaserdispersionen durch Koagulieren unter Formgebung (deutsche PatentschriftThe method according to the invention could also not be based on the known production of asbestos shaped bodies from asbestos fiber dispersions by coagulation with shaping (German patent specification

1 168 012) bzw. aus dem bekannten Eintrocknen von Asbestfaserdispersionen (USA.-Patentschrift1 168 012) or from the known drying of asbestos fiber dispersions (USA.-Patent

2 626 213) hergeleitet werden.2 626 213).

Die besonderen Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Isolierungen gehen offenbar vielmehr darauf zurück, daß 25 peratur, erhitzt werden können, ohne daß es zum einerseits in eine Matrix, die aus einer Einzelfasern Zusammenbruch der Isolation kommt. Es ist an enthaltenden Asbestfaserdispersion hergestellt ist,- als sich nicht ohne weiteres erklärlich, auf was diese Armierungselemente Asbestfaserbündel eingelagert Effekte zurückzuführen sind. So ist es, wie es in sind bzw. ein Gerüst aus Asbestfaserbündeln mit einem Spezialfall notwendig ist, möglich, nach dem einer Asbestfaserdispersion gebunden ist, und an- ₃₀ erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Isolationsdererseits Matrix und Gerüstteile aus chemisch schicht versehene Gegenstände in flüssiges Alumigleichem Material, in physikalisch jedoch unter- nium, welches eine Temperatur von 800° C aufweist, schädlicher Form vorliegen. einzutauchen.Rather, the special properties of the insulation that can be produced by the process according to the invention are evidently due to the fact that the temperature can be heated without, on the one hand, resulting in a matrix which consists of a single fiber breakdown of the insulation. It is produced on containing asbestos fiber dispersion - as it cannot be easily explained to what effects these reinforcing elements embedded asbestos fiber bundles can be traced back to. Thus, it is, as there are in or a framework made of asbestos fiber bundles is necessary with a special case, it is possible after an asbestos fiber dispersion is bound, and subsequently ₃₀ methods of the invention with an insulating the other hand, matrix and scaffold parts of chemically layer provided objects in liquid Alumigleichem material in a physically harmful form, however, at a temperature of 800 ° C. to immerse.

Bemerkenswerterweise hat sich gezeigt, daß die Möglicherweise sind diese Effekte wenigstens zumRemarkably, it has been shown that the possible are these effects at least for the

erfindungsgemäße Isolierung vorzugsweise für die ₃₅ Teil auf die Besonderheit der Ausgangsmasse zuIsolierung hoher Temperaturen von über 400° C rückzuführen, welche zur Bildung einer Vielzahl geeignet ist und dabei die guten mechanischen kleinster Hohlräume Veranlassung gibt. Diese Eigenschaften beibehält und ausreichend elastisch Effekte können auch wirkungsvoll durch Verwendung bleibt, um Wärmespannungen aufzunehmen und ab- von z. B. bei der thermischen Behandlung sich zerzubauen. Darüber hinaus hat sie bei höheren Tempe- ₄₀ setzender Füllstoffe unterstützt werden, raturen eine geringe Wärmeleitzahl.Insulation according to the invention, preferably for the ₃₅ part, can be traced back to the peculiarity of the starting material for insulation at high temperatures of over 400 ° C, which is suitable for the formation of a large number and at the same time gives rise to the good mechanical smallest cavities. These properties are retained and sufficiently elastic effects can also be effectively used by remaining to absorb thermal stresses and remove from z. B. decompose during thermal treatment. It has also at higher _{temperature-40} translated fillers are supported, temperatures low thermal conductivity.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt also zu BeispielThe method according to the invention thus leads to example

hervorragenden Produkten. Es ist beispielsweise auchexcellent products. It is for example too

möglich, Strahltriebwerke, irisbesondere die Trieb- Es wird in bekannter Weise aus Rohasbest mitpossible, jet engines, iris especially the propulsion It is made in a known manner from raw asbestos with

werke von Flugzeugen, in dieser Weise zu isolieren. 45 Hilfe von Dispergiermitteln, vorzugsweise Detergen-Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können tien vom Typ der Alkylarylsulfonate, eine Asbestnicht nur isolierte Gegenstände, sondern auch Isolier- faserdispersion hergestellt. Diese Asbesteinzelfasern körper hergestellt werden, wenn man an Stelle des enthaltende Dispersion wird anschließend mit weiteformgebend wirkenden, zu isolierenden Werkstücks ren Dispergiermitteln versetzt und nichtaufgeschloseine beliebige andere Form verwendet und nach 50 sene Asbestfasern werden bis zur Bildung einer Erstarren und Trocknen den so gebildeten Formling
aus der Form entfernt.works by aircraft to isolate in this way. With the aid of dispersants, preferably detergents, objects of the alkylarylsulfonate type, an asbestos not only insulated objects, but also insulating fiber dispersions can be produced using the process according to the invention. These individual asbestos fiber bodies are produced if, instead of the dispersion contained therein, dispersants which have a widening effect and the workpiece to be insulated are then added and no other form is used, and after 50 asbestos fibers are used, the molding formed in this way until it solidifies and dries
removed from the mold.

Die Massen können weitere Füllstoffe, z.B. Kieselgur, hydraulische Binder, und andere übliche Bestandteile von Isolationsmassen enthalten, sofern hierdurch nicht die Eigenschaften grundsätzlich geändert werden.The masses can contain other fillers, e.g. kieselguhr, Contain hydraulic binders and other common components of insulation compounds, provided this does not fundamentally change the properties.

Wie dargelegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
eine thermische Nachbehandlung vorzunehmen, vorzugsweise durch Erhitzen auf Temperaturen ober- 60 lare, luftgefüllte Hohlräume, die aber so klein sind, halb 150° C. Dies kann so erfolgen, daß nach daß eine Konvektion nicht stattfinden kann. Formgebung bzw. nach in an sich bekannter Weise
durch Spritzen, Streichen, Spachteln, Tauchen u. dgl.
erfolgendem Aufbringen der Mischung auf den zu
isolierenden Körper eine Erhitzung selbst auf Tem- 65
peraturen von 400, sogar bis auf 850 und 950° C,
erfolgt. Man geht also im allgemeinen so vor, daß
man die Masse zunächst der Formgebung unterwirft,As stated, it has proven advantageous to
carry out a thermal aftertreatment, preferably by heating to temperatures above- 60 lear, air-filled cavities, but which are so small, half 150 ° C. This can be done in such a way that convection cannot take place. Shaping or in a manner known per se
by spraying, painting, filling, dipping and the like.
subsequent application of the mixture to the
insulating body heating itself to tem- 65
temperatures of 400, even up to 850 and 950 ° C,
he follows. So one generally proceeds in such a way that
the mass is first subjected to shaping,

knetbaren Masse hinzugegeben. Diese Masse wird in an sich bekannter Weise verformt, getrocknet und einer Temperaturbehandlung von 150° C unterworfen. kneadable mass added. This mass is shaped, dried and in a known manner subjected to a temperature treatment of 150 ° C.

Es ist natürlich möglich, an Stelle einer gesonderten Temperaturbehandlung die Arbeitstemperatur beim bestimmungsgemäßen Einsatz zu verwenden. Durch Ausdampfen des Wassers und eventuell Zersetzen von Dispergiermittelresten entstehen interzel-It is of course possible to use the working temperature instead of a separate temperature treatment to be used for the intended use. By evaporation of the water and possibly decomposition of dispersant residues arise intercellular

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of vibration-resistant, high-temperature-resistant and essentially made of asbestos insulation using dispersant-containing,

aqueous asbestos fiber dispersions, thereby characterized in that the dispersion is mixed with undigested asbestos fibers with the formation of a doughy kneadable mass, this mass of a shaping, if necessary by applying to the object to be insulated and subjecting the molded body formed dries.

2. The method according to claim 1, characterized in that a thermal aftertreatment, is preferably carried out at temperatures above 150 ° C. - -