DE19515779C2 - Mica-containing material - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen glimmerhaltigen Werk stoff aus geblähtem oder geblähtem und ungeblähtem Glimmerpulver, das auf einem flächigen Durchbrechun gen aufweisenden Träger aufgebracht ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Glimmerwerkstoffes und dessen Verwendung.The invention relates to a mica-containing plant fabric made of bloated or bloated and bloated Mica powder on a flat opening gene is applied carrier, and a Process for the production of the mica material and its use.
Glimmer wird aufgrund seiner ausgezeichneten Isola tionseigenschaften seit geraumer Zeit unter anderem als Isolationswerkstoff eingesetzt.Mica is excellent because of its isola tional properties for some time used as insulation material.
So beschreibt die DE 39 22 636 ein Hitzeschild für Kraftfahrzeuge, bei dem Glimmerpulver mit Wasserglas als Bindemittel auf ein Substrat in Schichtform auf gebracht und dann anschließend durch Temperaturbe handlung auf dem Substrat eingebrannt wird. DE 39 22 636 describes a heat shield for Motor vehicles, with the mica powder with water glass as a binder on a substrate in layer form brought and then by Temperaturbe action is burned onto the substrate.
Ein anderer Anwendungsfall ist aus der DE 35 12 842 bekannt. Dieses Dokument betrifft eine Flachdichtung aus einem flächigen Glimmerwerkstoff. Der Glimmer werkstoff selbst besteht dabei aus einer Vielzahl von übereinandergeschichteten flachen Glimmerscheiben, wobei in den Überlappungsbereichen der unmittelbar übereinanderliegenden Glimmerscheiben eine Bindemit telschicht eingebracht ist. Die Glimmerscheiben wer den dabei so hergestellt, daß Glimmerrohstoff durch Behandlung mit Reaktionslösung, gegebenenfalls mit zusätzlicher Einwirkung höherer Temperaturen, in Glimmerschichten aufgespalten wird. Gemäß einer Aus gestaltung dieser Erfindung ist auch vorgesehen, zwi schen einzelnen Glimmerscheiben ein Trägermaterial, beispielsweise ein dünnes Stahldrahtgewebe, anzuord nen.Another application is from DE 35 12 842 known. This document concerns a flat gasket made of a flat mica material. The mica material itself consists of a large number of superimposed flat mica discs, being in the overlap areas of the immediate a layer of mica on top of each other is introduced. The mica discs who the manufactured so that mica raw material through Treatment with reaction solution, if necessary with additional exposure to higher temperatures, in Mica layers is split. According to an out design of this invention is also provided between individual mica discs a carrier material, for example, to arrange a thin steel wire mesh nen.
Nachteilig bei dem vorstehend beschriebenen Glimmer werkstoff für die Dichtungsanwendung ist insbesonde re, daß dessen Herstellung sehr aufwendig ist. Wie vorstehend beschrieben, ist es nämlich in diesem Fall erforderlich, daß zuerst aus dem Glimmerpulver durch eine chemische Behandlung die Glimmerscheiben herge stellt werden. Diese Glimmerscheiben müssen dann nachfolgend noch mit Bindemittel versehen werden, um sie zu dem Dichtungswerkstoff zu verbinden. Nachtei lig ist weiterhin, daß hier aufgrund des Bindemittels (Kunstharze) bei höheren Temperaturen eine schädliche Emission durch Zersetzung des organischen Bindemit tels nicht verhindert werden kann.A disadvantage of the mica described above material for the sealing application is in particular re that its production is very expensive. How that is, as described above, in this case required to first pass through the mica powder chemical treatment of the mica disks be put. These mica discs must then are subsequently provided with binders in order to to connect them to the sealing material. Night egg lig is also that here because of the binder (Synthetic resins) harmful at higher temperatures Emission by decomposing the organic binder cannot be prevented.
Ähnlich verhält es sich bei dem Hitzeschild nach der DE 39 22 636. Hierbei ist es erforderlich, daß das Glimmerpulver mit einem Bindemittel versehen und durch einen Einbrennprozeß mit dem Substrat verbunden wird. Auch hier ist das Herstellungsverfahren sehr aufwendig.It is similar with the heat shield according to the DE 39 22 636. It is necessary that the Provide mica powder with a binder and connected to the substrate by a baking process becomes. Again, the manufacturing process is very complex.
Weiter nachteilig ist bei beiden Glimmerdichtungs werkstoffen des Standes der Technik, daß eine Wieder verwertung des Glimmers nur sehr eingeschränkt mög lich ist. Durch die innige Verbindung des Bindemit tels mit dem Substrat bzw. durch die Verbindung der Glimmerscheiben untereinander wird eine Wiederverwen dung des Glimmers nicht möglich.Another disadvantage is with both mica seals State of the art materials that a re recycling of the mica is only possible to a very limited extent is. Through the intimate connection of the bindemite means with the substrate or by connecting the Mica disks among themselves will be reused Mica cannot be applied.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Glimmerwerkstoff vorzuschlagen, der als Isolationsmaterial oder als Dämpfungswerkstoff eingesetzt werden kann, wobei der Werkstoff einfach und billig in der Herstellung sein soll.Based on this, it is the task of the present one Invention to propose a mica material that as insulation material or as damping material can be used, the material is simple and should be cheap to manufacture.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird in bezug auf den Glimmerwerkstoff durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruches 1, in bezug auf das Verfahrens zur Herstellung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 16 und in bezug auf die Verwendung durch die Merkmale der Ansprüche 17 bis 19 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildun gen auf.The task described above is related to the mica material by the characteristic note male of claim 1, in relation to the method for production by the characteristic features of claim 16 and in relation to the use solved by the features of claims 17 to 19. The subclaims show advantageous further training towards.
Der erfindungsgemäße Glimmerwerkstoff zeichnet sich somit dadurch aus, daß geblähtes oder geblähtes und ungeblähtes Glimmerpulver an einen Durchbrechungen aufweisenden flächigen Tragkörper gebunden ist. Über raschenderweise hat es sich gezeigt, daß einzig durch den Durchbrechungen aufweisenden flächigen Tragkörper eine Verbindung mit dem Glimmerpulver möglich ist. Das Glimmerpulver ist hierbei durch Verklammerung untereinander und mit dem Durchbrechungen aufweisen den flächigen Tragkörper stabilisiert. Dies wird of fensichtlich durch das bei der Herstellung erfolgte Zusammendrücken der aufgeblähten Einzelschichten er reicht. Besonders überraschend ist es, daß der Ver bund eine so hohe Festigkeit aufweist, daß er für die meisten Anwendungsfälle auch ohne Bindemittel einge setzt werden kann. Andererseits kann der Verbund in diesem Falle durch eine entsprechend lange mechani sche Behandlung wieder gelöst werden, so daß zum ei nen der flächige Tragkörper und zum anderen das Glim merpulver getrennt einer Wiederverwertung zugeführt werden kann. Da der Glimmerwerkstoff in dieser Aus führungsform auch kein Bindemittel enthält, treten selbst bei hohen Temperaturen (< 600/700°C) keine Emissionen auf. Das Herstellungsverfahren ist auf grund der billigen Einsatzprodukte wie geblähtes Glimmerpulver und z. B. Glasfasergewebe als Trägerkör per äußerst billig.The mica material according to the invention stands out thus from the fact that bloated or bloated and unexpanded mica powder on an opening having flat support body is bound. About Surprisingly, it has been shown that only through the flat supporting bodies with perforations a connection with the mica powder is possible. The mica powder is here by clinging with each other and with the openings stabilizes the flat support body. This is often obviously due to the fact that it was made during production Compressing the inflated individual layers enough. It is particularly surprising that the Ver Bund has such a high strength that it for the most applications even without binders can be set. On the other hand, the composite in this case by a correspondingly long mechani cal treatment can be solved again, so that ei the flat support body and the glow Merpulver separately recycled can be. Because the mica material in this Aus also contains no binder even at high temperatures (<600/700 ° C) none Emissions on. The manufacturing process is on because of the cheap input products such as bloated Mica powder and e.g. B. glass fiber fabric as a support body per extremely cheap.
Bevorzugt wird dabei der Trägerkörper in Form von Geweben, Gittern, Netzen, Geflechten, Vliesen oder gelochten Bahnen eingesetzt. Das Material der vorste hend beschriebenen Trägerkörper kann aus nichtfasri gem oder fasrigem Material, wie z. B. Glas, Keramik, Kunststoff, Metall, Cellulose oder Kohlenstoff, be stehen. Bevorzugt werden hierbei solche Tragkörper eingesetzt, die bereits kommerziell günstig zu erhal ten sind, wie z. B. Glasfasergewebe oder Netze. Es hat sich bei zahlreichen Versuchen herausgestellt, daß die Öffnungsweite der Durchbrechungen maximal bis 50 mm betragen kann. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Öffnungsweiten der Durchbrechungen der Tragkörper im Bereich von 3 mm bis 10 mm liegen. Die Stegbreite, d. h. die zwischen den Durchbrechungen vorhandenen Bereiche, liegen bevorzugt zwischen 0,001 und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 5 mm. Vorteil haft ist es, wenn die Durchbrechungen gleichmäßig über den Tragkörpern verteilt sind. Die Tragkörper können dabei ein Flächengewicht von 30 bis 10.000 g/m2, bevorzugt ein Flächengewicht von 30 bis 2000 g/m2, aufweisen.The carrier body is preferably used in the form of woven fabrics, grids, nets, braids, nonwovens or perforated sheets. The material of the support body described above may consist of non-fibrous or fibrous material, such as. As glass, ceramic, plastic, metal, cellulose or carbon, be. Preference is given to using support bodies which are already commercially inexpensive to obtain, such as, for. B. fiberglass or nets. It has been found in numerous tests that the opening width of the openings can be a maximum of up to 50 mm. However, it is preferred if the opening widths of the openings in the supporting bodies are in the range from 3 mm to 10 mm. The web width, ie the areas between the openings, are preferably between 0.001 and 10 mm, particularly preferably between 0.1 and 5 mm. It is advantageous if the openings are evenly distributed over the supporting bodies. The supporting bodies can have a basis weight of 30 to 10,000 g / m 2 , preferably a basis weight of 30 to 2000 g / m 2 .
Als Glimmerpulver können handelsübliche Glimmerpulver bzw. Glimmerplättchen eingesetzt werden, die gebläht sind, wobei eine Korngröße bis zu 20 mm, ganz beson ders bis zu 5 mm, bevorzugt ist.Commercial mica powder can be used as mica powder or mica platelets are used, the bloated are, with a grain size up to 20 mm, very special ders up to 5 mm, is preferred.
Unter Glimmerpulver werden erfindungsgemäß auch die Abbauprodukte des Glimmers, wie z. B. Vermiculit ver standen. Bei Vermiculit handelt es sich um ein Drei schicht-Phyllosilicat (siehe Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage, Band 6, S. 4896). Es hat sich gezeigt, daß insbesondere diese Vermiculite, die auch kommer ziell günstig zu beziehen sind, besonders geeignet sind.According to the invention, mica powder also includes Degradation products of mica, such as B. Vermiculite ver stood. Vermiculite is a three layer phyllosilicate (see Römpp Chemie Lexikon, 9th edition, volume 6, p. 4896). It has shown, that especially this vermiculite, which is also coming are particularly cheap are.
Der erfindungsgemäße Glimmerwerkstoff ist auch her stellbar, wenn geblähtes Glimmerpulver mit einem ge ringen Anteil (ca. 5 bis 20%) an ungeblähtem Glim merpulver eingesetzt wird.The mica material according to the invention is also from adjustable if expanded mica powder with a ge wrestle share (about 5 to 20%) of unexpanded glow Merpulver is used.
Beim erfindungsgemäßen Glimmerwerkstoff ist es natür lich möglich, wie bisher aus dem Stand der Technik schon vorgesehen, daß ein Bindemittel zum Glimmerpul ver bzw. den Glimmerplättchen zugegeben wird. Als Bindemittel kommen dabei alle bisher bekannten Binde mittel, wie z. B. Wasserglas, Harze oder Elastomere, in Frage. Die Verwendung von Bindemitteln ist jedoch auf die Fälle begrenzt, bei denen ein äußerst fester Verbund gefordert ist, da durch den Einsatz des Bin demittels die Wiederverwendung der Ausgangsstoffe eingeschränkt ist. Bevorzugt ist bei dem Bindemittel ein anorganisches, wie Wasserglas. Eine Verfestigung des Verbundes aus Glimmerwerkstoff kann auch durch ein nachträgliches Imprägnieren oder eine Beschich tung erfolgen.It is natural in the mica material according to the invention Lich possible, as previously from the prior art already provided that a binder to the mica powder ver or the mica platelets is added. As All binders known to date come here as binders medium, such as B. water glass, resins or elastomers, in question. However, the use of binders limited to cases where an extremely solid Verbund is required because the use of the bin means the reuse of the raw materials is restricted. Preference is given to the binder an inorganic one, like water glass. A solidification the composite of mica material can also be made by a subsequent impregnation or a coating tion.
Der erfindungsgemäße Glimmerwerkstoff weist eine Ver bundmaterialdicke von 0,2 bis 50 mm, bevorzugt von 0,5 bis 2 mm, und ein Flächengewicht von 1.000 bis 50.000 g/m2, bevorzugt von 500 bis 3000 g/m2, auf.The mica material according to the invention has a composite material thickness of 0.2 to 50 mm, preferably 0.5 to 2 mm, and a basis weight of 1,000 to 50,000 g / m 2 , preferably 500 to 3000 g / m 2 .
Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, den vorstehend beschriebenen Glimmerwerkstoff zwischen mindestens zwei Flachmaterialien einzubringen. Da durch läßt sich ein äußerst effektives Hitzeschild für Verbrennungskraftstoffmaschinen im Fahrzeug bereich realisieren. Hierfür ist es bevorzugt, wenn der Glimmerwerkstoff ohne Bindemittel eingesetzt wird. Dies hat nicht nur den Vorteil einer günstigen und einfachen Herstellung, sondern dieses Hitzeschild ist auch bei den hier auftretenden hohen Temperaturen (bis ca. 900°C) bei entsprechender Auswahl des Trä gers, wie Glas, Metall oder Keramik, vollständig emissionsfrei. Es hat sich gezeigt, daß derartige Hitzeschilder nicht nur eine gute Hitzeisolation zei gen, sondern auch ein ausgezeichnete Schalldämpfung. Hitzeschilder, die aus mindestens zwei Flachmateria lien bestehen, sind aus dem Stand der Technik be kannt. Bei diesen bekannten Hitzeschildern (siehe z. B. DE OS 43 00 817 oder DE 40 36 261) ist zwischen den Flachmaterialien ein Isoliermaterial aus Lamina ten angeordnet. Die Erfindung sieht ausdrücklich die Verwendung derartiger Hitzeschilder in bezug auf die Flachmaterialien und die weiter aus dem Stand der Technik bekannten vor, jedoch mit einem erfin dungsgemäßen Glimmerwerkstoff als Isoliermittel.A particularly advantageous variant provides that Mica material described above between bring in at least two flat materials. There can be an extremely effective heat shield for internal combustion engines in vehicles realizing the area. For this it is preferred if the mica material is used without a binder becomes. This not only has the advantage of a cheap one and simple manufacture, but this heat shield is also at the high temperatures that occur here (up to approx. 900 ° C) with appropriate selection of the Trä gers, such as glass, metal or ceramic, completely emission-free. It has been shown that such Heat shields not only provide good heat insulation gene, but also excellent sound absorption. Heat shields made up of at least two flat materials lien exist, are from the prior art knows. With these known heat shields (see e.g. B. DE OS 43 00 817 or DE 40 36 261) is between the flat materials an insulating material made of lamina arranged. The invention expressly sees that Use of such heat shields with respect to the Flat materials and the further from the state of the Technology known before, but with an invented mica material as an insulating agent.
Erfindungsgemäß ist auch ein Hitzeschild realisier bar, das aus mindestens einem Flachmaterial und einem aufgeblähten Glimmerwerkstoff besteht. Dieses kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß der Glimmerwerk stoff auf ein Spießblech als Flachmaterial aufge bracht wird.According to the invention, a heat shield is also possible bar, which consists of at least one flat material and one inflated mica material. This can e.g. B. be produced in that the mica fabric on a skewer plate as a flat material is brought.
Die Herstellung des Glimmerwerkstoffes ist äußerst einfach und kostengünstig. Vorteilhafterweise werden dabei das Glimmerpulver bzw. die Glimmerplättchen mit Hilfe von Walzen und/oder Pressen auf den flächigen Tragkörper aufgebracht. Je nach erforderlichem Anwen dungsfall kann durch Druckerhöhung oder Druckernie drigung ein mehr oder weniger fester Verbund des Glimmerpulvers bzw. der Glimmerplättchen mit dem durchbrochenen flächigen Tragkörper realisiert wer den. Durch die Druckanwendung wird offensichtlich das das Zusammendrücken der geblähten einzelnen Glimmer schichten ein fester Verbund erreicht.The manufacture of the mica material is extreme simple and inexpensive. Advantageously the mica powder or the mica platelets Help of rollers and / or presses on the flat Support body applied. Depending on the required application This can be caused by an increase in pressure or a drop in pressure a more or less firm bond of the Mica powder or the mica plate with the openwork flat support body realized the. This becomes obvious through the application of pressure the squeezing of the swollen individual mica layers achieved a firm bond.
Der erfindungsgemäße Glimmerwerkstoff kann als sol cher selbst als Isoliermaterial für hohe Temperaturen bis 1.100°C, z. B. im Automobilbau, Ofenbau oder Bau stoffsektor, eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Glimmerwerkstoff ist auch formbar bzw. umformbar zu 3D-Teilen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Glimmerwerkstoffes für Hitzeschilder. Dazu ist es erforderlich, daß der vorstehend beschriebene Glim merwerkstoff zwischen mindestens zwei Flachmateria lien, bevorzugt zwischen zwei Bleche, eingebracht wird. Die beiden Flachmaterialien sind dann bei spielsweise, wie an und für sich schon aus dem Stand der Technik für Hitzeschilder bekannt, mindestens an einer Seite verbunden. Es ist aber auch ein Verbinden z. B. durch Nieten an einer beliebigen Stelle des Hitzeschildes möglich.The mica material according to the invention can be used as sol cher itself as an insulating material for high temperatures up to 1,100 ° C, e.g. B. in automotive, furnace construction or construction materials sector. The invention Mica material is also malleable or malleable 3D parts. The use of the is particularly preferred Mica material for heat shields. It is for that required that the glim mer material between at least two flat materials lien, preferably between two sheets becomes. The two flat materials are then at for example, as it were in and of itself from a standing start known for the heat shield technology, at least one side connected. But it is also a connection e.g. B. by riveting at any point of the Heat shield possible.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on an Ausfüh Example explained approximately.
Für die Glimmer-Zwischenlage wird auf ein Glasfila mentgewebe Vermiculit durch Walzen aufgebracht.For the mica liner, use a glass file Vermiculite fabric applied by rolling.
Das Glasfilamentgewebemit einer Fadenzahl (DIN 53853) von 5 . 2.1 hat eine Öffnungsweite von ca. 4 mm, eine Stegbreite von ca. 0,7 mm, ein Flächengewicht (DIN) 53854) von 160 g/m2. Die Bindung (DIN 61101) ist ein "Dreher". Das Gewebe ist durch eine Silikatbeschich tung schiebefest ausgerüstet.The glass filament fabric with a thread count (DIN 53853) of 5. 2.1 has an opening width of approx. 4 mm, a web width of approx. 0.7 mm, a basis weight (DIN) 53854) of 160 g / m 2 . The binding (DIN 61101) is a "lathe". The fabric is made non-slip thanks to a silicate coating.
Das Glimmerpulver ist ein Palabora Vermiculit (expan diert) der Körnung KO (< 1 mm).The mica powder is a palabora vermiculite (expan diert) of the grain size KO (<1 mm).
Das zwichen einem Walzenpaar verdichtete Material hat eine dicke von 1.2 mm und ein Flächengewicht von ca. 1.200 g/m2.The material compacted between a pair of rollers has a thickness of 1.2 mm and a weight per unit area of approximately 1,200 g / m 2 .
Zur Herstellung eines Hitzeschildes wird die Glimmer- Zwischenlage mit der benötigten Kontur gestanzt und zwischen zwei aluplattierte Blechstücke eingelegt. Diese werden an den Rändern verbunden und dreidimen sional zum endgültigen Hitzeschild verformt.To make a heat shield, the mica Liner punched with the required contour and inserted between two aluminum-clad sheet metal pieces. These are connected at the edges and three-dimensionally locally deformed to the final heat shield.
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