DE1948413A1

DE1948413A1 - Isolierverkleidung

Info

Publication number: DE1948413A1
Application number: DE19691948413
Authority: DE
Inventors: Wohrer Luis C; James Economy; Frechette Francis J
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax 1 LLC
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1970-04-23
Also published as: JPS4938663B1; GB1258278A; FR2019818A1

Description

THE CARBORUNDUM COMPAUY Niagara Falls, N.Y., V.St.A.

Isolierverkleidung

Isolierverkleidungen, bestehend aus Faserteilen, die tote Lufträume aufrechterhalten, werden fast ohne Ausnahme aus Glasfasern oder Mineralfasern wie Asbest hergestellt· Diese Fasern sind zwar feuerfest, haben aber Nachteile· Sie sohmelzen allmählich und waohsen zusammen. Glasfasern beginnen ihre Festigkeit bei etwa 35O⁰C zu verlieren, und Asbestfasern trocknen aus und werden bei etwa 55O⁰C brüchig. In bestimmten Fällen sind sie unerwünscht schwer· Beispielsweise muß die Isolierung von Rümpfen von Flugzeugen in einer Weise

vorgenommen werden, die zu einer Verringerung des Gesamtgewichts führt. Organische Fasern, die wesentlich leichter al* mineralische Fasern sind, sind im allgemeinen als ungeeignet zur Verwendung für Isolierverkleidungen angesehen worden, weil sie entweder bei Temperaturen zwischen 150 und 400⁰O brennen oder schmelzen.

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Gemäß der Erfindung ist eine Isolierverkleidung vorgesehen, die wesentlich leichter als Verkleidungen ist, die aus Mineral- oder Glasfasern bestehen. Ferner ist sie flexibel im Vergleich zu Mineral- oder Glasfasern, und damit wird sie nicht ohne weiteres zerdrückt und zerbrochen. Isolierverkleidungen gemäß der Erfindung sind feuersicher, und wenn sie mit Flammen in Kontakt gelangen, verkohlen sie, um eine einstückige und selbsttragende Kohlenetoffstruktur zu bilden, die nicht schmilzt, sondern eine Isolierung bis zu Temperaturen von über 3000⁰C bildet. Isolierverkleidungen gemäß der Erfindung können Wände oder Decken von Gebäuden oder !Seilen davon bilden. Isolierverkleidungen gemäß der Erfindung sorgen für eine sehr gute Schallisolierung, um sie besonders für Flugzeuge geeignet zu machen.

Gemäß der Erfindung ist eine Isolierverkleidung vorgesehen, die aus Kunstfasern in der Form .von Watte besteht, welche aus Harzkondensationsprodukten von Phenolen und Aldehyden hergestellt sind, welche sich verfasern und authärten lassen. Diese Kunstfasern werden im nachfolgenden als Phenolfasern bezeichnet. Unter dem Begriff Verkleidung wird verstanden, daß die Watte entweder ausreichend starr ist, um selbsttragend zu sein, oder daß sie von einem Skelettrahmen oder von einer angrenzenden selbsttragenden Verkleidung getragen ist. Für eine ausreichende Starrheit kann im allgemeinen in der Watte dadurch gesorgt werden, daß die Phenolfasern derart behandelt werden, daß sie miteinander an den Stellen verbunden werden, an denen sie sich in Kontakt miteinander befinden. Für eine Starrheit wird außerdem dadurch gesorgt, daß die Fasern mit einer ausreichenden Dichte zusammengedrückt werden. Vorzugsweise ist die Watte auf eine Diohte svieohen etwa 1 χ 10 "' und 1 χ 10 "² g/cm? verdichtet.

DIt Erfindung ist im nachfolgenden anhand von lusführungsbeispielen unter Sesugnahat «of die beiliegende Ztiohnung näher erläutert· -In dtr Ztiohnung tindi

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Fig. 1 ^s- Eine Perspektivdarstellung einer selbsttragenden

Faser-Isolierverkleidung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Darstellung eines Stücks einer Isolierverkleidung gemäß der Erfindung, bei dem die Faserwatte durch einen Skelettrahmen 2 getragen ist, und

Fig. 3 eine Einzelheit im Schnitt durch die isolierte

Rumpfverkleidung eines Flugzeugs, wobei der äußere Metallmantel 3 sich an den Faserteil der Verkleidung 4 anschließt und eine Verbindung durch Anker 5 erfolgt.

Phenolharze werden durch die Kondensationsreaktion zwischen Phenolen und Aldehyden hergestellt. Die bekanntesten Eeaktionsaittel sind Phenol selbst und Formaldehyd. Die verschiedenen Phenole und Aldehyde sind bekannt, die sich verwenden lassen. Siehe beispielsweise Phenolic Resins, von D.F. Gould, Verlag Reinhold Publishing Co., Hew York 1959· Die Kondensationsreaktion geht bei Fehlen eines Katalysators sehr langsam vonstatten.

Wenn alkalische Katalysatoren verwendet werden und das l-lol-Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol größer als 1:1 ist, sind die primären Reaktionsprodukte Phenolalkoholfc₃ die Resole genannt werden. Wenn saure Katalysatoren verwendet werden und das Mol-Verhältnis von Formaldehyd zu Phenol weniger als 1:1 beträgt, sind die primären Reaktionsprodukte wahrscheinlich ebenfalls Phenolalkohole, sie ordnen sich aber schnell um, um Diphenylmethan-Dprivate zu erbringen, denen der Name Novolac gegeben worden ist. Resole sind wärmehärtend, während Kovolace permanent schmelzbar sind. Hovolace lassen sich jedoch durch Behandlung mit Aldehyden oder u.a. auch mit Hexamethylentetramin in Gegenwart geeigneter Katalysatoren aushärten. Der fundamentale Unterschied zwischen Resolen und ITovolacen besteht im Vorhandensein einer oder mehrerer freier Kethylolgruppen bei den ersterenj durch die Reaktion dieser Hethylolgruppen erfolgt eine Querverkettung.

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Phenolfasern können aus Eesolen und Novolacen oder Kombinationen der beiden in verschiedenen Verhältnissen vor dem Härten hergestellt werden. Additive und Modifikatoren, die entweder reagierend oder nicht reagierend sein können, können verwendet werden, um die Fasercharakteristiken entweder für die Schwächung oder für ihre Endverbrauchseigenschaften zu ändern. Wenn Resole als Ausgangsmaterial verwendet werden, sollen sie vor der Verfaserung getrocknet sein. Sie Fasern können aus einer zähflüssigen Nasse gezogen oder sie können dadurch geformt werden, daß die zähflüssige Hasse in einen turbulenten Luftstrom gedrückt wird. Sie Eesolfasern werden durch Erwärmen gehärtet. Novolace können in entsprechender Weise verfasert werden. Sie werden gehärtet, wie das bereits beschrieben worden ist. Novolaoe können nach einem Verfahren zu Fasern verarbeitet werden, das bereits vorgeschlagen worden ist.

Sie gehärteten oder nicht gehärteten Phenolharzfasern können in eine Hatte gewünschter Sichte verdichtet werden (beispielsweise zwischen 10"5 und 1 g/cm^). Beim Aushärten bilden die ungehärteten Fasern eine relativ starre Watte wegen der Verschmelzung von Fasern während des Auehärtens im wesentlichen an den Stellen, wo sie sich berühren. Hatten oder Wattelagen aus gehärteten Phenolfasern können dadurch versteift werden, daß man sie mit einem Harz bespritzt, beispielsweise einem wärmehärtenden Harz, um eine Wechselverbindung in den Hatten hervorzurufen. Entsprechend können die Isolierverkleidungen aus Phenolfasern bestehen, die zu Papier verarbeitet worden sind.

Um die Vorteile einer Isolierverkleidung gemäß der Erfindung zu demonstrieren, wurde der folgende Versuch durchgeführt. Zwei Hatten mit 102 χ 203 rim χ 25,4 mm wurden hergestellt, und zwar die eine aus Glasfasern (mit einem Gewicht von 15 g), die andere aus Phenolfasern (mit einem Gewicht von 7,5 g). Sie Glasfasermatte wurde zunächst 25,4 mm über die blaue Flamme eines Gasbrenners gebracht, der eine Wärmeleistung von 2680 kcal/h hatte.

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Innerhalb von 20 Sekunden schmolz ein Loch vollständig durch die Glasisolierverkleidung. Danach wurde die Phenolfaser-Isoliermatte über den Gasbrenner in der gleichen Relativlage zur Flamme gesetzt. Nach 10 Minuten blieb diese Matte relativ unbeeinflußt. Bis zu einem gewissen MaBe hatten sich im Bereich, in dem die Flamme auf die Matte aufprallte, die Phenolfasern verkokt. Als solches wirkten sie weiter als Isoliermedium· Beispielsweise konnte man ohne weiteres die Hand unmittelbar über die Phenolfaser-Isoliermatte während des Versuchs legen. Keine andere Isolierverkleidung aus organischen Fasern konnte dem oben beschriebenen Flammenversuch widerstehen, und zwar unter Einschluß von Verkleidungen, die aus den feuerfestesten Fasern hergestellt sind, u.a. Polyacrylonitrilfasern und besonderen Hochtemperatur-Nylonsorten.

Die Isolierverkleidung aus Phenolfasern sorgt für eine überlegene Wärmeisolierung, weil die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Fasern etwa 20 $ der von Glasfasern beträgt. Eine Verkleidung, bestehend aus einer starren Watte aus Phenolfasern, sorgt für eine vergleichbare oder bessere Wärmeisolierung wie eine Glasfaserverkleidung, die doppelt so schwer ist. Die Stärken sind dabei im wesentlichen die gleichen. Verkleidungen gemäß der Erfindung eignen sich also für Flugzeuge, bei denen das Gesamtgewicht auf einem Minimum gehalten werden muß.

Isolierverkleidungen gemäß der Erfindung sorgen zusätzlich zur Wärmeisolierung für eine überlegen· Schallisolierung. Die Schallisolierung steht in Beziehung zur Fähigkeit der einzelnen Faserelemente zum Reagieren mit den Schallwellen. Das hängt hauptsächlich von den physikalischen Eigenschaften der Fasern ab. Phenolfasern, die einen Elastizitätsmodul haben, der viel kleiner als der von Mineralfasern ist, sind wesentlich wirkungsvoller in ihrer Reaktion auf Schallwellen und dämpfen den Schall. Das ist besonders wichtig bei Flugzeugen, beispielsweise bei Düsenflugzeugen.

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Isplierverkleidungen gemäß der Erfindung können auf wesentlich weniger als ein Viertel ihrer natürlichen Stärke verdichtet werden, ohne daß die Fasern zerdrückt oder gebrochen werden. Glasoder Mineralfasern andererseits sind sehr spröde und gehen leicht zu Bruch oder werden zerdrückt, wenn sie um mehr als die Hälfte ihres Volumens verdichtet werden..

Es versteht sich, daß ein begrenzter Anteil brennbarer und besonders nicht brennbarer Fasern und/oder Füllstoffe, die üblicherweise in Isolierwerkstoffen Verwendung finden, in Verkleidungen gemäß der Erfindung enthalten sein können, wenn sie die Gesamtfeuerfestigkeit der Verkleidung nicht wesentlich stören. Der Phenolfaseranteil einer solchen zusammengesetzten Isolierverkleidung bildet einen Träger für jede Schmelze oder Asche, die durch das Verbrennen anderer Isolierwerkstoffe gebildet wird. Das verhindert natürlich das Ausbreiten von Feuer und sorgt für eine Verkokung, die selbst eine Isolierung bildet»

Pa tentansprüchei

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Claims

[ImI Isolierverkleidung, gekennzeichnet d u «r c h

Watte aus Phenolfasern, die aus Harzkondensationsprodukten

Ton Phenolen und Aldehyden hergestellt sind, welche sich verfaeern und auehärten lassen.

2. Ieolierrerkleidung nach Anspruch 1, gekennzeichnetduroh eine Strukturverkleidung, mit der die Watte aus Phenolfasern verbunden ist.

3. Isolierverkleidung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Skelettanordnung eua Tragen der Watte aus Phenolfasern·

ν "

4· Isolierrerkleidung nach Anspruch l_t dadurch gekennzeichnet, daß die Watte zur Versteifung weohselverbunden ist.

5. Isolierverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Watte eine Dichte von zwischen 10-3 und 1 g/cm? hat.

6. Isolierverkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Phenolfaserpapier ist.

7· Isolierverkleidung nach einem der Ansprüche 1-6, ^dadurch gekennz eichnet, daß sie als Rumpfverkleidung eines Flugzeugs vorgesehen ist.

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