DE19540316C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Isolierkörpers für strahlungsbeheizte Vorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Isolierkörpers für strahlungsbeheizte Vorrichtungen.

Die FR-PS 488 308 beschreibt ein Verfahren zur Erhöhung der plastischen Eigen­ schaften von Agglomeraten aus Kieselgur. Der Masse werden beim Kneten kleine Mengen pflanzlicher oder tierischer Fasern als Plastifiziermittel zugesetzt. In der gebrannten Masse sind keine Fasern mehr vorhanden.

Aus der EP 0 623 567 A1 ist ein Preßverfahren zur Herstellung mikroporöser Formkörper aus einem Gemisch von Metallen der II. Hauptgruppe und pyrogen hergestelltem SiO₂ mit einem Anteil Al₂O₃ sowie einem Trübungsmittel bekannt, dem eine kleine Menge organischer Fasern beigegeben ist. Nach der Verpressung wird der Formkörper in einem Ofen auf eine bevorzugte Temperatur von 800 bis 900°C unter oxydierenden Bedingungen erhitzt. Auf diese Weise wird der Anteil an Fasern im Formkörper oxydiert. Außerdem sollen dadurch die Metallverbindun­ gen mineralisiert werden.

Die WO 93/21126 offenbart ein Verfahren zur Herstellung anorganischer Form­ körper. Dazu wird ein leichter, mikroporöser Füllstoff mit einem Geopolymer ge­ bunden, wobei als Füllstoffe insbesondere geblähter Perlit und geblähter Vermiculit eingesetzt werden. Von den bekannten Verfahren zur Herstellung leichter Form­ körper unterscheidet sich das Verfahren nach dieser Druckschrift dadurch, daß als organischer Binder ein Geopolymer eingesetzt wird, wodurch eine schnelle Ent­ formbarkeit erreicht wurde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik darin, einen faserfreien und daher physiologisch unbedenklichen Isolier­ körper der eingangs genannten Art mit verbesserten Wärmedämmwerten durch Auswahl geeigneter Faserstoffe und durch Zugabe von besonderen Zuschlagstoffen herzustellen. Eine weitere Aufgabe wird darin gesehen, eine günstige Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens vorzuschlagen.

Die erste Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1, die zweite Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 2 gelöst.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen in folgendem zu sehen:

• - Wesentlich verbesserte Wärmedämmwerte durch Zusatz von Glimmer, Ver­ miculit und/oder hochporöse Perlite
• - Physiologische Unbedenklichkeit in der Verwendung der Isolierkörper.
• - Durch die Einbettung organischer Fasern wird bereits vor einer Verpressung eine große mechanische Festigkeit erreicht, so daß Handhabungen zu einer Zwischenlagerung und Versand weitgehend ohne Ausschuß durchführbar sind.
• - Verringerung des beim Befestigen des elektrischen Heizleiters mittels Klam­ mern möglichen Ausschusses.
• - Eine weniger aufwendige Erhitzung der Isolierkörper zur Zersetzung und Verkokung der Faserstoffe.
• - Die unter Hitzeeinwirkung behandelten Isolierkörper weisen eine gleichgroße Formstabilität durch Bildung einer verfestigenden Keramisierung ohne Ver­ minderung ihrer wärmedämmenden und Strom nicht leitenden Eigenschaften.

Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:

Die Zeichnung zeigt in Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ge­ preßten Isolierkörpers und in Fig. 1 schematisch eine hierzu dienliche Presse.

Es bedeuten:

1 Aufnahmeschale
2 In die Aufnahmeschale eingepreßter Isolierkörper
2a Boden der Aufnahmeschale
2b Rand der Aufnahmeschale
3 Die Aufnahmeschale überragender Rand des Isolierkörpers
4 Heizwendel
5 Keramische Kochplatte
6 Preßstempel
6a Mittlere Preßfläche des Preßstempels
6b Ringförmige Preßfläche des Preßstempels
7 Mantelmatrize
8 Unterwerkzeug.

Die folgenden Beispiele beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und Durchführungsarten des Verfahrens anhand von Isolierkörpern für Kochplat­ ten:

Beispiel I

Für einen Isolierkörper kommt beispielsweise folgendes Gemisch A-B-C-D in Fra­ ge:
45 Gew.% pyrogene Kieselsäure
25 Gew.% Rutil
24 Gew.% Perlite
5,65 Gew.% Vermiculit
0,25 Gew.% Vestanfasern
0,10 Gew.% Trevirafasern.

Die Fasern wurden auf eine Länge von 2,5 mm zerkleinert. Die Materialkomponen­ ten wurden in einem Mischer (1000 U/min) 3 min lang gemischt. Mit dieser Mi­ schung wurde dann eine Isolierformkörperplatte (ohne Aufnahmeschale) mit einem Durchmesser von 163 mm, einer Dicke von 15 mm und einer Dichte von 0,28 g/cm³ sowie einem Rillenprofil für eine Heizwendel gepreßt.

Sodann wurden folgende Testreihen durchgeführt:

• - Zunächst wurde an der Oberfläche des Prüflings eine Heizspirale mittels Klammern befestigt (Klammerfriktionsprüfung). Es waren keinerlei Beschädi­ gungen feststellbar.
• - Unter üblichen Bedingungen wurde der Prüfling sodann einem Transporttest unterzogen.
• - Hieran schloß sich ein Falltest an.

Es waren bei beiden Tests keinerlei Risse und dgl. Beschädigungen an dem Isolier­ körper feststellbar.

• - Abschließend erfolgte eine elektrische Überprüfung auf Überspannungssicher­ heit und Kriechströme. Der Isolierkörper erwies sich als elektrischer Nichtlei­ ter.

Der Prüfling genügte somit allen mechanischen und elektrischen Anforderungen.

Schließlich wurde die Heizspirale ohne eine Temperatur-Begrenzungsschaltung in einen Stromkreis eingeschaltet. An der Lageroberfläche wurde eine Temperatur von 800°C festgestellt, an der abgewandten Seite eine solche von 250°C. Diese Temperaturen genügten, den Isolierkörper vollends faserfrei zu machen.

Die Entgasung der Fasern und das von ihnen abgegebene Wasser haben keinerlei Veränderungen verursacht. Es wurde dabei gefunden, daß Polyesterfasern wie Vestan® mit einem aromatischen Geruch schmelzen, so daß die Erhitzung bei Kochplatten beispielsweise auch in vorteilhafter Weise bei Inbetriebnahme im Haushalt erfolgen kann. Durch die Zersetzung und Verkokung der Fasern wurde die Festigkeit des Isolierkörpers infolge der eingetretenen Keramisierung nicht ver­ schlechtert, sondern eher verbessert. Der Dämmwert ist der gleiche.

Die Zersetzung und Verbrennung der Fasern kann in einem Tunnelofen durchgeführt werden. Die Zersetzung und Verbrennung der Fasern erfolgt schon bei Temperatu­ ren von 300 bis 400°C restlos, so daß hierfür nur ein verhältnismäßig geringer Energie- und Zeitaufwand erforderlich ist.

Beispiel II

Perlon®-Fasern wurden durch Schneidpressen zu einer Länge von 3 mm zerklei­ nert.

Diese wurden mit folgenden Komponentenmengen
65 Gew.% hochdisperse Kieselsäure
29,7 Gew.% Trübungsmittel und
5 Gew.% Vermiculit
0,30 Gew.% Perlon®-Fasern
in einem Mischer (1000 U/min) 5 min lang gemischt. Anschließend wurde das Gemisch in die in Fig. 1 gezeigte Mantelmatrize 7 und die Aufnahmeschale 1 in einer Füllhöhe vom 5fachen der Dicke des fertigen Isolierkörpers eingefüllt. Der Rand der Aufnahmeschale ist in einem Winkel von 95° zu ihrem Boden aufgeweitet und bildet einen Innenkegel mit einem Neigungswinkel von 15°. Dem Innenkegel der so ausgebildeten Aufnahmeschale 1 und des Unterwerkzeugs 8 entspricht an dem Preßstempel 6 ein einen Neigungswinkel von 15° aufweisender Außenkegel, der oben gegen die Mantelmatrize 7 zu einen konkav eingewölbten Übergang 6b aufweist.

Der gepreßte Isolierkörper 2 gemäß Fig. 2 wies sowohl am Boden als auch am Rand etwa eine gleiche Dichte von etwa 0,4 g/cm³ auf. Es ließ sich problemlos eine Heizwendel 4 mittels Metallklammern auf dem Isolierkörper befestigen.

Der Rand 3 ragt über die Erhebung des Heizleiters 4 und auch der Aufnahmeschale 1 hinaus und wird mit einer nicht dargestellten Feder gegen eine keramische Kochplatte angedrückt. Der Rand 3 hält dieser Belastung stand.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Isolierkörpers für strahlungsbeheizte Vor­ richtungen, bei dem ein Gemisch aus

• A) 10-95 Gew.% pyrogene Kieselsäure (SiO₂) als hochdisperses Metal­ loxid mit einer BET-Oberfläche von 10 bis 700 m²/g,
• B) 3-60 Gew.% Ilmenit, Rutil, Eisenoxid oder Zirkoniumsilikat als Trü­ bungsmittel mit mindestens einem Absorptionsmaximum von 1,5 bis 10 µm,
• C) 1-40 Gew.% Glimmer, Vermiculit und/oder hochporöse Perlite und
• D) 0,10-20 Gew.% Trevira®, Vestan®, Diolen® und/oder Perlon® ab einer Faserdicke von etwa 3 µm

auf eine gewünschten Form verdichtet und der Formkörper auf mindestens 350°C in einem Tunnelofen oder durch einen befestigten Heizleiter erhitzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdichtung von schalenförmigen Isolierkörpern (2)

• - ein Unterwerkzeug (8) mit aufgesetzter Mantelmatrize (7) oder eine in ein Unterwerkzeug (8) eingelegte Aufnahmeschale (1) vorgesehen ist, wobei der Rand des Unterwerkzeugs (8) schräg aufwärts verläuft, und
• - ein aus einem Preßstempel (6) bestehendes Oberwerkzeug vorgesehen ist, das eine Negativform entsprechend der Oberseite des Unterwerk­ zeugs (8) oder der Aufnahmeschale (1) aufweist, und
• - der Preßstempel (6) eine mittlere Preßfläche (6a) und eine sich daran anschließende, ringförmige Preßfläche (6b) aufweist.