DE1796360C3 - - Google Patents

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DE1796360C3
DE1796360C3 DE1796360A DE1796360A DE1796360C3 DE 1796360 C3 DE1796360 C3 DE 1796360C3 DE 1796360 A DE1796360 A DE 1796360A DE 1796360 A DE1796360 A DE 1796360A DE 1796360 C3 DE1796360 C3 DE 1796360C3
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Claude La Celle Saint Cloud Yvelines Jumentier
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Saint Gobain Industries SA
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/248—Moulding mineral fibres or particles bonded with resin, e.g. for insulating or roofing board
    • B29C67/249—Moulding mineral fibres or particles bonded with resin, e.g. for insulating or roofing board for making articles of indefinite length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
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    • B01F25/231—Mixing by intersecting jets the intersecting jets having the configuration of sheets, cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F25/72—Spray-mixers, e.g. for mixing intersecting sheets of material with nozzles
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    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
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Description

Die Erfindung betrifft eine wärmeisolierende Platte oder Formstück aus Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, die in Wirrlage ein Netzwerk bilden, das an seinen Kreuzungsstellen durch einen gehärteten Binder befestigt ist und das in seinen Maschen nicht deformierbare mineralische Teilchen enthält.
Durch die österreichische Patentschrift 24 17 17 ist bekanntgeworden, bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Glasfasern oder Mineralfasern aus einem Gas-Faserstrom mineralische Teilchen in diesen Strom hineinzuschleudern, um dem Erzeugnis eine erhöhte Temperaturbeständigkeit zu geben.
Das erfindungsgemäße Erzeugnis soll demgegenüber
sowohl eine hohe (thermische und/oder Schall-)
Isolierfähigkeit und eine große Formfestigkeit aufwei-
sen. Durch Versuche wurde festgestellt, daß das Erzeugnis gemäß der österreichischen Patentschrift
2 41 717 hierzu nicht geeignet ist Insbesondere neigt das Erzeugnis gemäß der österreichischen Patentschrift
zum Herausrieseln der Teilchen, so daß die angestrebte Fonnfestigkeit nicht erreicht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Struktur der wärmeisolierenden Platte so auszubilden, daß die Platte zugleich eine hohe Isolierfähigkeit und eine große Formfestigkeit bzw. geringe Zusammendrückbarkeit aufweist und daß die Teilchen in entsprechend großer Anzahl in den Maschen des Netzwerks aus den Fasern zuverlässig verankert sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Platte oder Formstück dadurch gekennzeichnet daß die festen Teilchen in Form von einheitlichen Körnern, die einzeln oder im wesentlichen einzeln in den Maschen des Netzwerkes, ohne jedoch den Raum zwischen diesen Fasern völlig auszufüllen, eingeschlossen und gleichmäßig in diesem verteilt sind.
jo Zur Herstellung der Platte oder des Formstücks kann mit Vorteil das Verfahren oder die Vorrichtung gemäß der DE-PS 17 59511 benutzt werden. Gemäß diesem Patent werden die Teilchen in einen die Platte erzeugende Faserstrom von allen Seiten her gleichmä-Big eingeschleudert und es wird danach die gebildete Ablage in ihrem Volumen gemindert bis zu einem vollkommen festen Einschluß der nicht verformbaren Teilchen. Dabei kommt jedes Teilchen mit einer Mehrzahl von Fasern im Innern einer Masche in Berührung, wodurch eine zuverlässige Verankerung der Teilchen in den Maschen des Netzwerks gegeben ist Unter Umständen genügen schon zwei Fasern in einer Masche, um einen ausreichenden Sitz des betreffenden Teilchens zu bewirken.
Die erwähnten Versuche haben gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Platte die Isolierfähigkeit annähernd ebenso groß ist wie bei einer Platte ohne Teilchen, daß die Zusammendrückburkeit gegenüber einer Platte ohne Teilchen aber wesentlich gemindert ist Außerdem haben die Versuche gezeigt daß die erfindungsgemäßen Platten nicht zum Herausrieseln der Teilchen neigen.
Daß die hohe Isolierfähigkeit trotz der eingebrachten Teilchen aufrechterhalten bleibt, ist dadurch bedingt, daß die Teilchen, da sie mit den Fasern der sie einschließenden Maschen nur punktförmig oder entlang Linien von geringer Länge in Berührung sind, praktisch keine thermischen Brücken zwischen den Teilchen und den Fasern entstehen lassen.
Daß die erfindungsgemäßen Erzeugnisse eine große Formfestigkeit haben, ist dadurch bedingt daß jedes Teilchen die örtliche Deformierung der Masche, in der es eingeschlossen ist, verhindert, und daß wegen der gleichmäßigen Verteilung der Teilchen in der ganzen h'i Masse deren Deformierung insgesamt durch die Gegenwart aller Teilchen vermindert wird.
Durch die genannten Versuche wurde allgemein festgestellt daß es sich empfiehlt, die mittlere
Korngrößenzusammensetzung der verwendeten Teilchen abhängig von der Rohdichte des faserigen Netzwerkes zu wählen. In jedem Fall soll die Abmessung der Teilchen so klein sein, daß diese im Innern der Maschen des Netzwerkes, das aus der faserigen Masse gebildet ist, eingeschlossen sind. Wenn diese Maschen sehr klein oder eng sind, verwendet man Teilchen kleiner Korngröße; wenn diese Maschen groß sind, verwendet man Teilchen großer Kornzusammensetzung.
Nach ein· r Art der Erfindung haben die verwendeten festen und nicht deformierbaren Teilchen eine massive Struktur.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung haben die das Netzwerk bildenden Fasern einen mittleren Durchmesser zwischen 3 und 16 Mikron, hat die auf das scheinbare Volumen dieses Netzwerkes bezogene Masse (Rohdichte) Werte zwischen 25 und 200 kg/m3, vorzugsweise zwischen 35 und 100 kg/m3, hat die Korngrößenzusammensetzung der festen, massiven, nicht deformierbaren Teilchen die Größenordnung zwischen 0,10 und 0,6 nun und ist der auf das Volumen bezogene Anteil der Masse der Teilchen in der Größenordnung von 2 bis 20%, vorzugsweise 3 bis 15% des Gesamtvolumens des Erzeugnisses.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist die auf das scheinbare Volumen bezogene Masse des faserigen Netzwerkes zwischen 35 und 100 kg/m3, und die in den Maschen dieses Netzwerkes eingeschlossenen Teilchen bestehen aus Sandkörnern von einer Korngrößenzusammensetzung in der Größenordnung von 0,10 bis 0,40 mm.
An Stelle von Sand kann man beispielsweise Teilchen verwenden aus gemahlenem Glas, gemahlenem Gestein, Kohlenschlacke usw. Die zu erfüllende Bedingung besteht darin, daß diese Teilchen stets fest und nicht deformierbar sind.
Bei einer anderen Art der erfindungsgemäßen Erzeugnisse weisen die festen und nicht deformierbaren Teilchen, die in den Maschen des Netzwerkes eingeschlossen sind, Hohlräume auf.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung verwendet man hierbei zellige (porige) mineralische Teilchen, wie insbesondere Peiit und Vermiculit
Die auf diese Weise hergestellten Erzeugnisse haben den Vorteil, daß sie von großer Leichtigkeit sind und dabei insgesamt eine hohe Isolierfähigkeit und eine große Formfestigkeit aufweisen.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß bei faserigen Massen von geringer spezifischer Dichte die Anwesenheit dieser Teilchen, insbesondere von Perlit, die Erzielung einer großen Widerstandsfähigkeit gegen Deformation, insbesondere gegen Zusammendrückung, ermöglicht
Nach einem vorteilhaften Merkmal dieser Art der Erfindung haben die das Netzwerk bildenden Fasern einen mittleren Durchmesst r zwischen 3 und 16 Mikron, ist die auf das scheinbare Volumen bezogene Masse (Rohdichte) dieses Netzwerkes zwischen 8 und 80 kg/m3, vorzugsweise zwischen 8 und 50 kg/m3, ist die Korngrößenzusammensetzung der Teilchen über 0,1 mm und vorzugsweise zwischen 03 und 5 nun, und ist der auf das Volumen bezogene Anteil der Masse der Teilchen in der Größenordnung von 3 bis 80% und b5 vorzugsweise zwischen 10 und 50% des Gesamtvolumens des Erzeugnisses.
Die auf die Volumeneinheit des fertigen Erzeugnisses
bezogene Menge der zu verwendenden Teilchen hangt ab von der auf das Volumen bezogenen Masse des Erzeugnisses und den mechanischen Eigenschaften, die man zu erzielen wünscht Für eine Gleichmäßigkeit des Widerstandes gegen Zusammendrücken unter Belastung, empfiehlt es sich, daß der Anteil der Teilchen um so größer ist, je geringer die auf die Volumeneinheit bezogene Menge des faserigen Bestandteiles ist Außerdem wird man für eine gleiche auf die Volumeneinheit bezogene Fasermenge um so mehr Teilchen verwenden, als man eine größere mechanische Widerstandsfähigkeit zu erzielen wünscht
In der Zeichnung sind Beispiele dargestellt die der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf diese Beispiele. Sie beinhaltet aber zugleich eine weitergehende allgemeine Darstellung der Erfindung. Die Figuren der Zeichnung zeigen dabei folgendes.
Die F ig. 1 zeigt einen Teil einer Masse von Fasern 1, die in bekannter Weise an den Kreuzungsstellen durch einen Binder miteinander verbunden sind
Vier dieser Kreuzungspunkte sind mit A, B, C, D bezeichnet Wenn man diese Masse einer mechanischen Beanspruchung, beispielsweise einer Zusammendrükkung (F i g. 2) unterwirft erkennt man, daß die Dicke des Netzwerkes sich mindert und daß das Viereck A, B, C, D sich verkleinert und das Viereck A', B', C, D'ergibt
Die F i g. 3 zeigt dieselbe Faserstruktur wie diejenige der F i g. 1 und 2, in welche man aber feste (massive oder zellige), nicht deformierbare Teilchen 2 eingeführt hat die zwischen den Maschen eingeschlossen sind. Die bisherigen Kreuzungspunkte sind mit A ", B", C"und D" bezeichnet und nehmen im wesentlichen die gleichen Stellungen zueinander ein. Wenn man die Masse derselben Zusammendriickungskraft unterwirft wie vorher (F i g. 4), sieht man, daß die Anwesenheit jedes Teilchens die Deformierung der Masche, in der es eingeschlossen ist verhindert und daß die Punkte A'", B'", C", D'" in derselben Position bleiben wie die Punkte A", B", C", D", und daß das Ganze eine Dickenminderung erfährt, die viel geringer ist als im Falle der F ig. 2.
Nachstehend werden Beispiele von Erzeugnissen aus Glasfasern gemäß der Erfindung beschrieben, und es werden Vergleichsangalien gemacht zwischen diesen Erzeugnissen und den gleichen Erzeugnissen, die jedoch keine festen, massiven und nicht deformierbaren Teil :hen enthalten. Die nachstehend gemachten Angaben beziehen sich auf die Isolierfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Deformierung.
a) Glaskomposition:
Beispiel 1 663%
n: SiO2: 3,0%
AI2O3: 0,4%
F2O3: 7,6%
CaO: 3,4%
MgO: 14,0%
Na2O: 1,1%
K2O: 14%
B2O3: 2,0%
BaO: 0,8%
F2:
b) mittlerer Durchmesser der Fasern: 6 μ
c) Art des Binders: Phenol-Formol-Harz
d) Art der Teilchen: Sand
e) mittlerer Durchmesser der Körner: 0,2 mm
[Erzeugnis
Zusammensetzung des Erzeugnisses
Wärmelcitfähigkeitskocffizicnt (Wärmeleitzahl)
Ohne Sand
Mit Sand
(Fasern:
!Harz:
I Fasern:
I Harz:
[Sand:
38 kg/m3 \ 2 kg/m3 j
38 kg/m31
2 kg/m3 60 kg/m31
28,7 kcal/m h 0C
30.2 kcal/m h °C
I jst. um die Dicke des Erzeugnisses um 25% zu mindern
470 kg/m*
880 kg/m*
Man erkennt, daß man bei der im wesentlichen beibehaltenen selben Isolierfähigkeit die Belastung, die nötig ist, um dieselbe Dickenminderung zu erhalten, fast auf das Doppelte erhöht.
Beispiel 2
a) Glaskomposition
b) mittlerer Durchmesser der Fasern
c) Art des Binders
d) Art der Körner
e) mittlerer Durchmesser der Körner
identisch mit Beispiel identisch mit Beispiel identisch mit Beispiel identisch mit Beispiel identisch mit Beispiel
Erzeugnis Zusammensetzung des Erzeugnisses 54,5 kg/m31
5.5 kg/m*/		 61,3% Wärmeleitfähigkcilskocffizicm Last, um die Dicke des 40
54,5 kg/m3] 5,5% (Wärmeleitzahl) Erzeugnisses um 25%
5,5 kg/m3 > 0,6% zu mindern
Ohne Sand !Fasern:
IHarz:		 90 kg/m» J 7,3% 28,0 keal/m h 0C 1510 kg/m*
(Fasern: Beispiel 3 3,1%
Mit Sand I Harz: a) Glaskomposition SiO2: 13,9% 31.0 kcal/m h 0C 2300 kg/m*
[Sand: 1,9%
2,9% Nachstehend werden zwei Beispiele wiedergegeber
3,2% von erfindungsgemäßen Erzeugnissen mit Glasfaserr
und mit Perlit und mit Vermiculit. Auch bei dieser
j> Beispielen wird der Vergleich durchgeführt mit gleichet
Erzeugnissen, die solche Teilchen nicht enthalten. Aucl
die nachstehenden Angaben beziehen sich Vergleichs
weise auf die Isolierfähigkeit und die Widerstandsfähig
Al2O3: keit gegen Deformierung.
F2O^:
CaO:
MgO:
Na2O:
K2O:
B2O3:
BaO:
b) mittlerer Durchmesser der Fasern: 12 μ
c) Art des Binders: Phenol-Formol-Harz
d) Art der Körner: Sand
e) mittlerer Durchmesser der Körner: 0,2 mm
Beispiel 4
a) Glaskomposition
Erzeugnis
Zusammensetzung des Erzeugnisses
Last, um die Dicke des Erzeugnisses um 25% zu mindern
69,0% 23% 0.4% 9,0%
50
Ohne Sand
Mit Sand
(Fasern:
\ Harz:
[Sand:
99 kg/m3] 11 kg/m3 90 kg/m3 J
16 000 kg/m2
SiO2:
AI2O3:
F2O3:
CaO:
MgO:
Na2O:
K2O:
B2O3:
F2:
b) mittlerer Durchmesser der Fasern: 6 μ
c) Art des Binders: Phenol-Fonmol-Harz
d) Art der Körner: Perlit
e) Durchmesser der Körner: 0,1 bis 2 mm
133% 0,2% 1.7%
Erzeugnis
Ohne Perlit
Mit Perlit
Zusammensetzung des Erzeugnisses
Wärmeleitfähigkeitskocffizicnl (Wärmeleitzahl)
(Fasern:
IHarz:
36 kg/m3! 4 kg/m3/
[Fasern: 36 kg/m3] j Harz: 4 kg/m3 \ !Perlit: 18kg/m3J
28,7 kcal/m h 0C 30.0 kcal/m h 0C
Last, um die Dicke des Erzeugnisses um 25% zu mindern
800 kg/m*
2200 kg/m*
Man erkennt, daß man bei der im wesentlichen beibehaltenen selben Isolierfähigkeit die Belastung, die nötig ist, um dieselbe Dickenminderung zu erzielen, fast auf das Dreifache erhöht.
Beispiel 5
a) Glaskomposition
b) mittlerer Durchmesser der Fasern
c) Art des Binders
d) Art der Körner
e) Durchmesser der Körner
identisch mit Beispiel 4 identisch mit Beispiel 4 identisch mit Beispiel 4 Vermiculit
3 bis 6 mm
Erzeugnis
Zusammensetzung des Erzeugnisses Wärmeleitfähigkeits-
koeifizient
(Wärmeleitzahl)
Last, um die Dicke des Erzeugnisses um 25% zu mindern
Ohne Vermiculil
Mit Vermiculit
!Fasern: 36 kg/m3l
\Harz: 4 kg/m*/
(Fasern: 36 kg/m^l
^Harz: 4 kg/m* >
[Vermiculit: 10kg/m3J
28,7 kcal/m h °C
29,5 kcal/m h 0C
800 kg/m2
1400 kg/m?
Erfindungsgemäß können die festen und nicht deformierbaren Teilchen, die in den Maschen des faserigen Netzwerkes eingeschlossen sind, auch aus gemahlenem Schaumglas bestehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Wärmeisolierende Platte oder Formstück aus Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, die in Wirrlage ein Netzwerk bilden, das an seinen Kreuzungsstellen durch einen gehärteten Binder befestigt ist und das in seinen Maschen nicht deformierbare mineralische Teilchen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Teilchen in Form von einheitlichen Körnern, die einzeln oder im wesentlichen einzeln in den Maschen des Netzwerkes, ohne jedoch den Raum zwischen diesen Fasern völlig auszufüllen, eingeschlossen und gleichmäßig in diesem verteilt sind.
2. Platte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine massive Struktur der Teilchen.
3. Platte nach Anspruch 1 ooer 2, gekennzeichnet durch einen mittleren Durchmesser der Fasern zwischen 3 und 16 Mikron, durch eine Rohdichte des Fasernetzwerkes zwischen 25 und 200 kg/m3, durch eine Teilchengröße zwischen 0,1 und 0,6 mm und durch einen auf das Volumen bezogenen Anteil der Teilchenmenge zwischen 2 und 20%.
4. Platte nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Rohdichte zwischen 35 und 100 kg/m3 und durch eine bezogene Teilchenmenge zwischen 3 und 15%.
5. Platte nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Teilchen aus Sand und durch eine Teilchengröße zwischen 0,1 und 0,4 mm.
6. Platte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Struktur der Teilchen mit Hohlräumen.
7. Platte nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mineralische Teilchen von poriger Struktur.
8. Platte nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Teilchen aus Perlit oder Vermiculit
9. Platte nach Anspruch Γ und einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch einen mittleren Durchmesser der Fasern zwischen 3 und 16 Mikron, durch eine Rohdichte des Fasernetzwerkes zwischen 8 und 80 kg/m3, durch eine Teilchengröße zwischen 0,1 und 5 mm und durch einen auf das Volumen bezogenen Anteil der Teilchenmenge zwischen 3 und 80%.
10. Platte nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine bezogene Fasermenge zwischen 8 und 50 kg/m3 und durch eine bezogene Teilchenmenge zwischen 10 und 50%.
11. Platte nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Teilchengröße zwischen 0,5 und 5 mm.
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