DE19709405B4 - Heat insulating material and method for its production - Google Patents
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Abstract
Wärmeisoliermaterial, das ein Vlies aus Mineralfasern umfaßt, die mit einem anorganischen Bindemittel imprägniert werden, wobei die anfängliche Bindemittel-Zusammensetzung Aluminiummono- und/oder -diphosphate mit einem molaren Verhältnis von Al2O3 zu P2O5 zwischen 0.4 und 0.6 umfaßt.A thermal insulating material comprising a non-woven of mineral fibers impregnated with an inorganic binder, the initial binder composition comprising aluminum mono- and / or diphosphates having a molar ratio of Al 2 O 3 to P 2 O 5 of between 0.4 and 0.6.
Description
Die Erfindung betrifft Wärmeisoliermaterialien, die ein Vlies aus Mineralfasern umfassen, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Materialien. Die Erfindung ist auch auf Wärmeisolierungen für Öfen oder Herde gerichtet.The Invention relates to heat insulating materials, comprising a non-woven of mineral fibers, and a method for Production of these materials. The invention is also applicable to thermal insulation for ovens or Focused herd.
Für Wärmeisoliermaterialien, die aus Mineralfasern bestehen, werden gewöhnlich organische Bindemittel verwendet. Bei erhöhten Temperaturen werden sich organische Bindemittel jedoch unter der Bildung von geruchsintensiven organischen Stoffen zersetzen. Besonders die Bildung von Formaldehyd aus organischen Bindemitteln wird als problematisch angesehen. Dieses Problem ist besonders offensichtlich für Wärmeisoliermaterialien, die in Wärmeisolierungen für Öfen oder Herde verwendet werden, wo notwendigerweise hohe Temperaturen angewendet werden und geruchsintensive Gase in das menschliche Umfeld, z. B. eine Küche, abgegeben werden könnten.For thermal insulation materials, made of mineral fibers usually become organic binders used. At elevated However, temperatures will be below the organic binder Decompose formation of odorous organic substances. Especially the formation of formaldehyde from organic binders is called considered problematic. This problem is especially obvious for heat insulating materials, in heat insulation for ovens or Flocks are used where necessarily high temperatures are applied be and odorous gas into the human environment, eg. B. a kitchen, delivered could become.
Vorschläge, anorganische Bindemittel statt organischer Bindemittel für Mineralfasern zu verwenden, um Wärmeisoliermaterialien herzustellen, sind bis jetzt nicht erfolgreich gewesen. Anorganische Bindemittel zeigen in vielen Fällen schlechte Bindeeigenschaften und andere anorganische Bindemittel sind sehr hygroskopisch mit begleitenden unerwünsch ten Wirkungen. Wegen der Wasseradsorption von hygroskopischen anorganischen Bindemitteln nimmt die Dicke des Wärmeisoliermaterials zu und eine genaue Anwendung ist nicht möglich. Ferner könnte die Wasseradsorption zu elektrischen Kurzschlüssen führen, z. B. wenn die Isoliermaterialien in Verbindung mit den Leitungen eines elektrischen Ofens bzw. Herdes stehen.Suggestions, inorganic Use binder instead of organic binder for mineral fibers to thermal insulation materials have not been successful so far. inorganic Binders show in many cases poor binding properties and other inorganic binders are very hygroscopic with accompanying unwanted effects. Because of the Water adsorption of hygroscopic inorganic binders takes the thickness of the heat insulating material too and an exact application is not possible. Furthermore, the Water adsorption lead to electrical short circuits, z. B. when the insulating materials in connection with the pipes of an electric oven or hearth stand.
Die vorstehend genannten Probleme werden gelöst durch ein Wärmeisoliermaterial nach Anspruch 1, durch Wärmeisolierungen für Öfen oder Herde nach Anspruch 10 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Isoliermaterials nach Anspruch 8.The The above problems are solved by a heat insulating material according to claim 1, by thermal insulation for ovens or Flock according to claim 10 and by a method for producing a Insulating material according to claim 8.
Es ist herausgefunden worden, daß die beschriebenen Probleme überraschenderweise gelöst werden können und ausgezeichnete anorganische Bindemittel für Glasfasern vorgeschlagen werden können, die spezifische Aluminiumphosphate umfassen.It has been found that the surprisingly solved can be and excellent inorganic binders for glass fibers proposed can be comprising the specific aluminum phosphates.
Die Erfindung ist besonders gerichtet auf ein Wärmeisoliermaterial, das ein Vlies bzw. eine Matte aus Mineralfasern umfaßt, die mit einem anorganischen Bindemittel imprägniert werden, wobei die anfängliche Bindemittel-Zusammensetzung Aluminiummono- und/oder -diphosphate mit einem molaren Verhältnis von Al2O3 zu P2O5 zwischen 0.4 und 0.6 umfaßt.The invention is particularly directed to a thermal insulating material comprising a non-woven or a mat of mineral fibers impregnated with an inorganic binder, the initial binder composition comprising aluminum mono- and / or diphosphates having a molar ratio of Al 2 O 3 to P 2 O 5 between 0.4 and 0.6.
Es ist überraschenderweise herausgefunden worden, daß solche anorganischen Bindemittel sehr gute Bindeeigenschaften haben und keine übermäßige Wasseradsorption aufweisen.It is surprisingly found out that such inorganic binders have very good binding properties and no excessive water adsorption exhibit.
Der Ausdruck ”Mineralfasern”, der hier verwendet wird, ist in dem Sinne zu verstehen, daß alle Arten von anorganischen Fasern, besonders Glasfasern und Steinfasern, oft auch Glaswolle und Steinwolle genannt, umfaßt sind.Of the Expression "mineral fibers", the here is to be understood in the sense that all kinds of inorganic fibers, especially glass fibers and stone fibers, often also called glass wool and rock wool, are included.
Das Vlies wird kontinuierlich hergestellt, die versponnenen Glasfasern werden als ein Vlies bzw. eine Matte statistisch verteilt in alle Richtungen auf einem Transportband abgelagert. Während die Fasern auf das Transportband fallen, werden sie mit dem flüssigen Bindemittel besprüht. Dann wird das Vlies einem Aushärteofen zugeführt, um das Bindemittel zu härten.The Nonwoven is produced continuously, the spun glass fibers are distributed as a fleece or a mat randomly in all Directions deposited on a conveyor belt. While the fibers are on the conveyor belt fall, they become liquid Binder sprayed. Then the fleece becomes a curing oven supplied to harden the binder.
Normalerweise werden die Mineralfasern mit einer wässrigen Lösung des anorganischen Bindemittels imprägniert. Die Konzentration der wässrigen Lösung kann in dem Bereich von 6% bis 18% liegen und liegt vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 8% bis 10%.Usually The mineral fibers are impregnated with an aqueous solution of the inorganic binder. The concentration of the aqueous solution may be in the range of 6% to 18%, and is preferably in the range of about 8% to 10%.
Nach dem Imprägnieren wird eine Wärmebehandlung vorzugsweise in dem Bereich von 100°C bis 350°C, besonders um 170°C bis 180°C herum, durchgeführt, während der die Bindung der Mineralfasern durch das Bindemittel vollendet wird.To impregnating becomes a heat treatment preferably in the range of 100 ° C to 350 ° C, especially around 170 ° C to 180 ° C, carried out, while which completes the binding of the mineral fibers by the binder becomes.
Eine weitere sehr bedeutsame und überraschende Verbesserung des anorganischen Bindemittels im Hinblick auf die Reduzierung der Hygroskopizität ist es, Calciumoxid (CaO) in die anfängliche Bindemittel-Zusammensetzung einzubeziehen.A another very significant and surprising Improvement of the inorganic binder with regard to Reduction of hygroscopicity It is calcium oxide (CaO) in the initial binder composition included.
Der bevorzugte Bereich für den Calciumoxidzusatz in der Bindemittel-Zusammensetzung liegt zwischen 2 und 10 Gewichtsprozent.Of the preferred area for the calcium oxide addition in the binder composition is intermediate 2 and 10 weight percent.
In diesem Fall und überall in der Beschreibung und den Ansprüchen sollten Gewichtsprozentsätze immer verstanden werden als im trockenen Zustand berechnet, obwohl die Zugabe in Form einer wässrigen Lösung erfolgen kann.In this case and everywhere In the description and claims, weight percentages should always be used be understood as calculated in the dry state, although the Addition in the form of an aqueous solution can be done.
Ein weiterer Zusatz zu der anfänglichen Bindemittel-Zusammensetzung mit einer überraschenden positiven Wirkung ist Ammoniak, das normalerweise in Form einer wässrigen Lösung hinzugefügt wird.One further addition to the initial one A binder composition with a surprising positive effect is ammonia, which is usually in the form of a aqueous solution added becomes.
Die bevorzugte Menge Ammoniak in der anfänglichen Bindemittel-Zusammensetzung ist 1 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6, Gewichtsprozent bezogen auf NH3.The preferred amount of ammonia in the initial binder composition is 1 to 8, preferably 2 to 6, weight percent based on NH 3 .
Es ist besonders bevorzugt, beide, Calciumoxid und Ammoniak, zu der Aluminiumphosphat-Zusammensetzung hinzuzufü gen, vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 10 Gewichtsprozent Calciumoxid und 1 bis 8 Gewichtsprozent Ammoniak.It is particularly preferred, both, calcium oxide and ammonia, to the Add aluminum phosphate composition, preferably in one Amount of 2 to 10 weight percent calcium oxide and 1 to 8 weight percent Ammonia.
Die Menge des verwendeten anorganischen Bindemittels, berechnet im trockenen Zustand, liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 2 bis 25 Gewichtsprozent, insbesondere 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Mineralfaser.The Amount of inorganic binder used, calculated in dry Condition is preferably within the range of 2 to 25 Weight percent, in particular 5 to 15 weight percent, based on the mineral fiber.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Isoliermaterials, das eine Schicht von Mineralfasern umfaßt, wird durchgeführt durch Imprägnieren der Mineralfasern mit einem Bindemittel, das Aluminiummono- und/oder -diphosphate mit einem molaren Verhältnis von Al2O3 zu P2O5 zwischen 0.4 und 0.6 und wahlweise Calciumoxid und/oder Ammoniak umfaßt, und anschließendem Wärmebehandeln des Isoliermaterials.The process of the present invention for producing an insulating material comprising a layer of mineral fibers is carried out by impregnating the mineral fibers with a binder interposing aluminum mono- and / or diphosphates having a molar ratio of Al 2 O 3 to P 2 O 5 0.4 and 0.6 and optionally calcium oxide and / or ammonia, and then heat treating the insulating material.
Die anfängliche Bindemittel-Zusammensetzung, die in dem Verfahren verwendet wird, umfaßt zusätzlich zu Aluminiumphosphat vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent Calciumoxid und 1 bis 8 Gewichtsprozent Ammoniak.The initial Binder composition used in the process comprises additionally to aluminum phosphate preferably 2 to 10 weight percent calcium oxide and 1 to 8 weight percent ammonia.
Die Wärmeisoliermaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet für Wärmeisolierungen von Geräten wie Küchenöfen oder -herden.The thermal insulation materials according to the present Invention are particularly suitable for thermal insulation of equipment such as Kitchen stoves or RANGES.
Die Erfindung wird weiter erläutert durch Beispiele.The Invention will be further explained through examples.
Beispiel 1example 1
Eine anfängliche anorganische Bindemittel-Zusammensetzung wurde hergestellt, die aus Aluminiummono- und -diphosphaten bestand, wobei das molare Verhältnis von Al2O3 zu P2O5 0.4 betrug. Eine wässrige Lösung dieser Bindemittel-Zusammen setzung mit einer Konzentration von 10% wurde auf eine Schicht von Glasfasern in einer Menge von 4 Gewichtsprozent gesprüht. Die imprägnierte Schicht wurde bei 180°C für 2 min. wärmebehandelt.An initial inorganic binder composition was prepared consisting of aluminum mono- and di-phosphates wherein the molar ratio of Al 2 O 3 to P 2 O was 5 · 0.4. An aqueous solution of this binder composition having a concentration of 10% was sprayed on a layer of glass fibers in an amount of 4% by weight. The impregnated layer was heated at 180 ° C for 2 min. heat treated.
Das resultierende Wärmeisolierungsmaterial zeigte sehr gute Bindeeigenschaften und geringe Wasseradsorption.The resulting thermal insulation material showed very good binding properties and low water adsorption.
Beispiel 2Example 2
Dieses Beispiel zeigt den Vorteil der Zugabe von Calciumoxid und/oder Ammoniak zu der anorganischen Bindemittel-Zusammensetzung durch Reduzierung der Hygroskopizität, in anderen Worten durch Reduzierung der Adsorption von Feuchtigkeit.This Example shows the advantage of adding calcium oxide and / or ammonia to the inorganic binder composition by reducing hygroscopicity, in other words by Reducing the adsorption of moisture.
Die Bindemittel-Zusammensetzungen, bezeichnet mit A bis E, in Form einer wässrigen Lösung wurden 60 min. bei 180°C getrocknet. Das erhaltene Produkt wurde zerkleinert und in eine Schale gegeben und durch Messen der Gewichtszunahme unter verschiedenen Lagerungsbedingungen auf Wasseradsorption untersucht. Die erste Reihe von Versuchen wurde bei Raumtemperatur und einer relativen Feuchtigkeit zwischen 60% und 70% während 90 h durchgeführt. Die zweite Reihe von Versuchen wurde auch bei Raumtemperatur aber bei einer relativen Feuchtigkeit von 100% für 90 h durchgeführt.The binder compositions, designated A to E, in the form of an aqueous solution, were heated for 60 min. dried at 180 ° C. The resulting product was crushed and placed in a dish and measured for water adsorption by measuring the weight gain under various storage conditions tersucht. The first series of experiments was carried out at room temperature and a relative humidity between 60% and 70% for 90 hours. The second series of experiments was also carried out at room temperature but at a relative humidity of 100% for 90 hours.
Die Zusammensetzungen der Bindemittel und die Versuchsergebnisse, ausgedrückt in Gewichtsprozentsatz-Zunahmen werden in der Tabelle unten gezeigt.The Compositions of the binders and the test results, expressed in weight percentage increments are shown in the table below.
Aus
den Versuchsdaten ist es ersichtlich, daß anorganische Bindemittel-Zusammensetzungen,
die zusätzlich
zu Aluminiumphosphat Calciumoxid und Ammoniak enthalten, die besten
Er gebnisse ergeben, d. h. praktisch überhaupt keine Feuchtigkeit
absorbieren. Tabelle
- Al-Ph = Aluminiumphosphat
- Al-Ph = aluminum phosphate
Beispiel 3Example 3
Die Bindemittel-Zusammensetzung D aus Beispiel 2 wurde verwendet, um eine Schicht aus Glasfasern zu imprägnieren. Die Bindemittel-Zusammensetzung bestand aus 96 Teilen Aluminiumphosphat mit einem molaren Verhältnis von Al2O3 zu P2O5 von 0.5, 4 Teilen Calciumoxid und 6 Teilen Ammoniak. Das Bindemittel wurde in Form einer 10-prozentigen wässrigen Lösung verwendet. Nach der Imprägnierung, bei der 5 Gewichtsprozent Bindemittel verwendet wurden, wurde das Material bei 200°C wärmebehandelt, um ein Wärmeisoliermaterial zu bilden.The binder composition D of Example 2 was used to impregnate a layer of glass fibers. The binder composition consisted of 96 parts of aluminum phosphate with a molar ratio of Al 2 O 3 to P 2 O 5 of 0.5, 4 parts of calcium oxide and 6 parts of ammonia. The binder was used in the form of a 10% aqueous solution. After the impregnation using 5% by weight of the binder, the material was heat-treated at 200 ° C to form a thermal insulating material.
Das erhaltene Material zeigte ausgezeichnete Bindeeigenschaften und war nicht hygroskopisch.The obtained material showed excellent binding properties and was not hygroscopic.
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