DE1560702B2

DE1560702B2 - Verfahren zur Herstellung von warmeiso herenden, Mineralfasern, insbesondere Glas fasern, enthaltenden Schichterzeugnissen, und die nach diesem Verfahren hergestellten Erzeugnisse

Info

Publication number: DE1560702B2
Application number: DE1560702A
Authority: DE
Inventors: Maurice Charpentier; Jean Henri Albert Noziere
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1961-03-08
Filing date: 1962-03-02
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB926749A; SE307100B; FI40984B; AT241717B; ES275242A1; CH382060A; NL275294A; NL139782B; DE1560702A1; DE1560702C3; FR1295388A

Description

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keit als das Fasermaterial aufweisenden Stoffe der der Bei einer anderen Art der erfindungsgemäßen

heißen Zone ausgesetzten Schicht in größeren Men- Isolierung sind die Zusätze Stoffe, die bei erhöhten

gen zugeführt werden als den darauf folgenden Temperaturen unter Umwandlung auf der Oberfläche

Schichten, wobei der Anteil der wärmebeständigen der Fasern eine feuerfeste Umhüllung bilden. In

Stoffe in der der heißen Zone entgegengesetzten 5 Frage kommen lösliche Salze, die, auf hohe Tempe-

Schicht bis auf den Wert Null reduziert werden kann. ratur gebracht, mehr oder weniger feuerfeste Oxyde

In der der heißen Zone ausgesetzten Schicht erzielt ergeben, die auf der Oberfläche der Fasern unter

man auf diese Weise eine höhere Wärmebeständigkeit Bildung einer Hülle adsorbiert werden, wodurch das

und nimmt dabei ein geringeres Porenvolumen in Sintern und das Erweichen der Fasern verhindert

Kauf. In den darauf folgenden Schichten, die einer io wird. Dies ist beispielsweise bei Aluminiumsalzen der

geringeren Temperatur ausgesetzt sind, kommt man Fall. Die Aluminiumsalze können in einem alkali-

dabei mit einer geringeren Wärmebeständigkeit aus sehen Mittel auf der Faser niedergeschlagen werden

und hat die Möglichkeit, ein größeres Porenvolumen und ergeben einen feuerfesten Tonerdegel. Ebenso

und damit eine höhere Wärmeisolierung zu erzielen. kann man zum gleichen Zweck in die Fasern Metalle

In der äußersten Schicht kann man dann mit Rück- 15 einbringen, die bei der Erwärmung einen Angriff auf

sieht auf die dort gegebene noch geringere Tempera- das Glas ausüben oder unter Bildung von feuerfesten

tür gegebenenfalls auf den Zusatz von Stoffen höhe- Oxyden oxydieren.

rer Wärmebeständigkeit verzichten und hat dann hier Noch andere Zusätze bei der erfindungsgemäßen eine noch bessere Wärmeisolierung. Auf diese Weise Isolierung s,ind Stoffe, die unter Einwirkung von kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 20 Wärme endotherme Zersetzungs- oder Umbildungsoptimale wärmeisolierende Schichterzeugnisse her- erscheinungen zeigen. Diese Stoffe gestatten es, wähstellen, die in jeder Schicht optimal die an sie ge- rend einer bestimmten Zeit den Anstieg der Tempestellten Anforderungen erfüllen und zugleich ein ratur anzuhalten, wenn die Isolierung anormalen optimal geringes Gewicht haben. Temperaturbedingungen unterworfen wird. Beispiels-

Das nach dem beschriebenen Verfahren her- 25 weise lassen sich wasserhaltige Stoffe verwenden, die gestellte Schichterzeugnis kann crfindungsgemäß ge- bei einer bestimmten Temperatur zuerst ihr Wasser kennzeichnet sein durch eine kontinuierliche Ab- freigeben und sich dann unter beträchtlicher Wärmenahme der Menge an Stoffen höherer Wärmebestän- aufnahme zu Oxyden zersetzen. Solche Stoffe sind digkeit von der einen zur anderen Seite. Andererseits Hydratprodukte bzw. wasserhaltige Salze, Bariumkann das nach dem beschriebenen Verfahren her- 30 sulfat, Calciumsulfat od. dgl. oder auch Tone,
gestellte Schichterzeugnis gekennzeichnet sein durch Das erfindungsgemäße Verfahren kann im einzeleine stufenweise Abnahme der Menge an Stoffen nen folgendermaßen ausgeführt werden. Eine Mihöherer Wärmebeständigkeit von der einen zur schung aus mineralischen Fasern und Zusätzen aus anderen Seite. die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöhenden Stoffen,

Eine spezielle Art des erfindungsgemäßen Schicht- 35 wird unter Bildung einer Matte, eines Filzes od. dgl.

erzeugnisses kann gekennzeichnet sein durch eine auf einen fortbewegten Träger aufgeschleudert und

Auslegung für eine höchste Temperatur von etwa der Gehalt an den Zusätzen wird beim Aufschleudern

700° C und durch eine Abstufung mit drei Schich- mit der Fortbewegung der Matte od. dgl. erhöht,

ten I, II und III, von denen die Schicht I an die heiße Die Stoffe können den mineralischen Fasern bei-

Seite angrenzend vorgesehen ist und 25 bis 30 °/o 40 gemischt werden, während diese sich noch oberhalb

Glasfasern und 75 bis 70 °/o Stoffe höherer Wärme- des fortbewegten Trägers befinden. Die Stoffe kön-

beständigkeit (Kieselgur) enthält und die nächste nen dabei die Form eines sehr feinen Pulvers haben,

Schicht III etwa 50 %> Glasfasern und etwa 50 %> mit einer Korngröße zwischen etwa 1 und 100 μ. Sie

Stoffe höherer Wärmebeständigkeit (Kieselgur) und können aber auch in einer Flüssigkeit, vorzugsweise

die letzte Schicht II 100 °/o Glasfasern enthält. 45 Wasser, suspendiert sein, und diese Flüssigkeit wird

Hinsichtlich der zugesetzten Stoffe von höherer gegen die fallenden Fasern zerstäubt. Hierdurch er-Wärmebeständigkeit sind verschiedene Möglichkeiten hält man ein besonders gutes Anhaften der Stoffe an gegeben. In Frage kommen Diatomeenerde, Kiesel- den Fasern, und die Haftwirkung geht, auch wenn gur, Infusorienerde, Glimmerplättchen, Tonerde- man Wasser verwendet, nach dem Trocknen nicht pulver, Aluminiumsalze, oder wasserhaltige Salze 5° verloren und widersteht auch Stoßen, denen die !sowie Bariumsulfat oder Calciumsulfat sind. lierung ausgesetzt sein kann. Ferner kann man die

Zu diesen Stoffen ist im einzelnen folgendes zu Zusätze auch gleichzeitig mit Binderzusätzen aufbrin-

sagen. gen, wodurch ein Anhaften der Zusätze an den Fasern

Diatomeenerde, Kieselgur, Infusorienerde, Glim- ebenfalls gewährleistet ist.

merplättchen, Tonerdepulver od. dgl. weisen große 55 Ein stufenweiser Übergang von einer Schicht zur

Oberflächen auf und eine viel höhere Feuerfestigkeit anderen ist unter Umständen fertigungstechnisch

als die Glasfasern. Bei den höchstzulässigen Tempe- vorteilhaft.

raturen werden die Glasfasern weitgehend in einem Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch

Magma dieser Stoffe eingehüllt. Dabei kann das Glas darin, daß das erfindungsgemäße Schichterzeugnis

in gewissem Ausmaß mit den Stoffen reagieren. Bei 60 eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit hat, ohne daß

Verwendung von beispielsweise Kieselgur kann die- man für die Glasfasern teure Spezialgläser verwenden

ser auf der Faser mit Hilfe eines Bindemittels vom muß.

phenolischen Typ oder mit Hilfe eines mineralischen Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin-Bindemittels, wie Wasserglas oder Kieselsäuregel, dungsgcmäßen Verfahrens kann folgendermaßen ausleicht angebunden sein. Erst bei Temperaturen von 65 gebildet sein. Oberhalb eines fortbewegten Trägers, beispielsweise über 700° C agglomeriert die Isolie- in dessen Bewegungsrichtung sind aufeinanderfolgend rung infolge der Einwirkung der Fasern auf den mehrere an sich bekannte Organe zur Erzeugung von Kieselgur. mineralischen Fasern durch Ausschleudern und/oder

Ausziehen durch Gasströme und Einrichtungen zum Einführen von Zusätzen aus Stoffen höherer Wärmebeständigkeit zwischen die von den Organen ausgeschleuderten Fasern angeordnet, und den aufeinanderfolgenden Organen zur Fascrerzeugung, ist eine jeweils größer werdende Anzahl von Einrichtungen zum Einführen der Zusätze zugeordnet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt, die der Erläuterung der Erfindung dienen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf diese Ausführungsbeispiele bzw. auf die Zeichnung. Sie beinhaltet aber zugleich eine weitere allgemeine Beschreibung der Erfindung. In der zeigt

F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht von der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Art der erfindungsgemäßen Isolierung in Form eines Filzes, bei dem der Gehalt an den Zusätzen aus die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöhenden Stoffen sich zwischen den beiden äußersten Zonen stufenweise ändert und

F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Art der erfindungsgemäßen Isolierung in Form eines Filzes, bei dem sich der Gehalt an den Zusätzen aus die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöhenden Stoffen zwisehen den beiden äußersten Zonen kontinuierlich ändert.

F i g. 1 zeigt in der Bewegungsrichtung des fortbewegten Förderers 4 aufeinanderfolgend vier Organe zur Erzeugung der mineralischen Fasern. Diese Organe bestehen in an sich bekannter Weise aus mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schleuderkörpern 1, la, Ib, 1 c. Diese Schleuderkörper haben einen peripherischen Umfangsmantel, der mit Schleuderöffnungen versehen ist. Durch die Öffnungen tritt das geschmolzene Material unter der Wirkung der Fliehkraft in Form von dünnen Materialströmen aus, die anschließend zu feinen Fasern ausgezogen werden, und zwar durch die Wirkung von Gasströmen, welche aus koaxial zu den rotierenden Schleuderkörpern angeordneten Schlitzen von Brennkammern 2, 2 a, 2 b, 2 c austreten.

Unter jedem der rotierenden Schleuderkörper sind die Einrichtungen zum Einführen von Zusätzen aus die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöhenden Stoffen zwischen die Fasern angeordnet. Diese Einrichtungen können Injektions- oder Zerstäuberelemente 3, 3 a, 3 b, 3 c sein. Den Zerstäuberelementen werden die Zusätze zweckmäßig in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, suspendiert zugeführt, und die Sus-' pension wird von den Zerstäubcrelementen in Form feinster Tröpfchen auf die Fasern während ihres Fallens aufgebracht. Aus der F i g. 1 erkennt man, daß die Anzahl der Zerstäubungselemente vom ersten Organ 1, 2 zum letzten Organ Ic, 2c hin anwächst.

Die mit den Zusätzen gleichmäßig versehenen Fasern werden vom fortbewegten Förderer 4 aufgenommen, der über einen Saugkasten 5 hinweggeht.

Am Ausgang der Vorrichtung gemäß F i g. 1 erhält man einen Filz, eine Matte od. dgl. aus Glasfasern, denen die Zusätze aus die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöhenden Stoffen in feiner Verteilung beigemischt sind. F i g. 2 zeigt ein solches Erzeugnis mit vier Zonen bzw. Schichten oder Lagen 6, 6 α, 6 b, 6 c. In jeder einzelnen Zone ist der Prozentsatz der Zusätze in bezug auf die Glasfasern im wesentlichen konstant. Jedoch nimmt dieser Prozentsatz von der Zone 6 zur Zone 6 c hin stufenweise zu.

F i g. 3 zeigt ein dem der F i g. 2 entsprechendes Erzeugnis 7, bei dem jedoch der Gehalt an Zusätzen (bei der Darstellung gemäß F i g. 3) von unten nach oben kontinuierlich wächst. Dieses kontinuierliche Anwachsen läßt sich durch die Anordnung der Injektions- oder Zerstäuberelemente erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Stabilisierung bei einem technischen Erzeugnis und Patentansprüche: wie ein solches Erzeugnis aufzubauen und herzustellen wäre. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß

1. Verfahren zur Herstellung von wärmeisolie- die Zusätze aus die Wärmewiderstandsfähigkeit errenden, Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, 5 höhenden Stoffen das Gewicht des Erzeugnisses erenthaltenden Schichterzeugnissen, wobei die höhen und die Wärmeisolierfähigkeit bzw. Wärme-Schichten verschiedene Dichten aufweisen, unter dämmung herabsetzen.

Verwendung von Bindemitteln und Stoffen, die Bekannt ist ferner die Zumis.chung von pulvereine höhere Wärmebeständigkeit als das Faser- förmigen oder faserförmigen Binderbestandteilen zu material haben, dadurch gekennzeich-io Glasfasern und die Ausbildung eines Erzeugnisses net, daß die eine höhere Wärmebeständigkeit mit mehreren Schichten, vgl. USA.-Patentschriften als das Fasermaterial aufweisenden Stoffe der der 2 543 101 und 2 055 411. Der Herstellung dieser Erheißen Zone ausgesetzten Schicht in größeren Zeugnisse liegt eine ganz andere Aufgabe zugrunde. Mengen zugeführt werden als den darauf folgen- als sie der Erfindung zugrundeliegt,
den Schichten, wobei der Anteil der wärme- 15 Gemäß einem älteren Patent (deutsches Patent beständigen Stoffe in der der heißen Zone ent- 1 246 514) ist auch schon vorgeschlagen worden, ein gegengesetzten Schicht bis auf den Wert Null Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern, insreduzier't werden kann. besondere Glasfasern, enthaltenden Schichterzeug-

2. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 her- nissen, unter Verwendung von Gips als Bindemittel, gestelltes Schichterzeugnis, gekennzeichnet durch 20 wobei den einzelnen Schichten voneinander vereine kontinuierliche Abnahme der Menge an schiedene Mengen Gips einverleibt werden und wo-Stoffen höherer Wärmebeständigkeit von der bei außerdem eine mineralische Substanz wie Kaolin, einen zur anderen Seite (F i g. 3). Glimmer oder Bariumsulfat zugesetzt wird, die bei

3. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 her- einer Temperatur zwischen 500 und 700° C durch gestelltes Schichterzeugnis, gekennzeichnet durch 25 Zersetzung oder Reaktion mit den Komponenten des eine stufenweise Abnahme der Menge an Stoffen Glases eine starke endothermische Wirkung hervorhöherer Wärmebeständigkeit von der einen zur ruft. Dieses Schichterzeugnis dient aber nicht in erster anderen Seite (F i g. 2). Linie der Wärmeisolierung. Es hat daher nur ein

4. Schichterzeugnis nach Anspruch 1 und 3, verhältnismäßig kleines Porenvolumen. Das Porengekennzeichnet durch eine Auslegung für eine 3° volumen kann gegebenenfalls auch Null sein. Dieses höchste Temperatur von etwa 700° C und durch Schichterzeugnis dient zur Herstellung von Wänden eine Abstufung mit drei Schichten I, II und III, oder auch zur Bekleidung von Wänden, Decken usw. von denen die Schicht I an die heiße Seite an- Hierzu ist eine glatte Oberfläche erforderlich, und grenzend vorgesehen ist und 25 bis 30 % Glas- die verschiedenartigen Schichten sind bei diesem Erfasern und 70 bis 75 % Stoffe höherer Wärme- 35 zeugnis darauf abgestellt, beispielsweise an den beständigkeit (Kieselgur) enthält und die nächste Außenseiten glatte Oberflächen und im Innern mehr Schicht III etwa 50 % Glasfasern und etwa 50 °/o Porosität zu haben. Auch eine umgekehrte Aufteilung Stoffe höherer Wärmebeständigkeit (Kieselgur) ist vorgesehen, wenn das Erzeugnis als Feuerschutz- und die letzte Schicht II 100 °/o Glasfasern ent- platte Verwendung finden soll, wobei die innere hält. 40 dichte Gipsschicht eine Sperre für heiße Gase bildet.

5. Schichterzeugnis nach einem der An- Demgegenüber stellt die hier in Frage kommende Sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung unter Verwendung von Binde-Stoffe höherer Wärmebeständigkeit Diatomeen- mitteln und Stoffen, die eine höhere Wärmebeständigerde, Kieselgur, Infusorienerde, Glimmerplätt- keit als das Fasermaterial haben, ein gänzlich andechen, Tonerdepulver, Aluminiumsalze oder was- 45 res Problem dar. Der wärmeisolierende Schichtstoff serhaltige Salze wie Bariumsulfat oder Calcium- hat grundsätzlich ein großes Porenvolumen, und sulfat sind. auch die zugesetzten Stoffe höherer Wärmebeständigkeit lassen ein für die Wärmeisolierung ausreichendes Porenvolumen übrig.

50 Andererseits ist bei der Erfindung davon ausgegangen worden, daß beispielsweise bei der Wärme-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- isolierung von Rohren oder Kesseln, die heiße lung von wärmeisolierenden, Mineralfasern, insbeson- Medien enthalten, ein natürlicher Temperaturabfall dere Glasfasern, enthaltenden Schichterzeugnissen, zwischen der heißen Wandung und der außen gewobei die Schichten verschiedene Dichten aufweisen, 55 legenen Schicht der Isolierung gegeben ist. Daraus unter Verwendung von Bindemitteln und Stoffen, die resultierend liegt der Erfindung die Aufgabe zueine höhere Wärmebeständigkeit als das Fasermate- gründe, die Herstellung der eingangs beschriebenen rial haben. Sie betrifft auch die nach diesem Ver- Wärmeisolierung so vorzunehmen, daß die gefahren hergestellten Erzeugnisse. wünschte Beständigkeit gegen hohe Temperaturen

Bekannt ist die Stabilisierung von dünnen Glas- 60 durch den Zusatz der eine höhere Wärmebeständigfäden für den Gebrauch bei hohen Temperaturen keit als das Fasermaterial aufweisenden Stoffe in durch Ausstattung der Fäden mit einer anorgani- ausreichendem Maße erzielt wird, daß aber darüber sehen, widerstandsfähigen Oberfläche (Talk, Kiesel- hinaus eine möglichst gute Wärmeisolierung erreicht gur, Asbestmehl, Ton, Kaolin, Bcntonit, Gips, Gra- wird und daß dabei zugleich die Isolierung ein mögphit), s. »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, 65 liehst geringes Gewicht hat.

VoI 15, Seite 437, deutsche Patentanmeldung Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs be-K 149 242 VI b der Klasse 32 b. Diese Literaturstelle schriebene Verfahren erfindungsgemäß dadurch gesagt aber nichts aus über eine Anwendung dieser kennzeichnet, daß die eine höhere Wärmebeständig-