DE202005007653U1 - Thermal insulation panel for e.g. truck engine bay, turbocharger sidewalls, exhaust systems etc. is bonded by high-temperature adhesive to stainless steel substrate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämmelement gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.The The invention relates to an insulating element according to the Preamble of claim 1 specified features.
Derartige Dämmelemente enthalten insbesondere genadelte Fasermatten aus Glasfasern oder Mineralfasern und gelangen vor allem für Isolieranwendungen, wie beispielsweise zur Motorraumdämmung in Nutzfahrzeugen, Innenverkleidung von Turboladerisolationen, Innenverkleidung von Abgasverkleidungen usw., zum Einsatz. Bekannte Dämmelemente sind mit einer Aluminiumbeschichtung versehen bzw. mit einer Aluminiumfolie kaschiert, wobei zur Verbindung mit der Fasermatte ein Klebemittel vorgesehen ist. Die bekannten Dämmelemente eignen sich zwar für vergleichsweise niedrige Temperaturbereiche von einigen 100°C, wobei vor allem die Temperaturbelastbarkeit des Klebemittels im Bereich von 150 bis 200°C Grenzen hinsichtlich höherer Temperaturbereiche setzt. Des Weiteren sind die konträren Anforderungen hinsichtlich Verformbarkeit einerseits und Formstabilität andererseits ebenso zu beachten wie die Temperaturbeständigkeit des Dämmelements bei höheren Temperaturen.such insulating elements contain in particular needled fiber mats of glass fibers or mineral fibers and especially for Insulating applications, such as for engine compartment insulation in Commercial vehicles, interior lining of turbocharger insulation, interior lining Exhaust covers, etc., are used. Known insulating elements are provided with an aluminum coating or with an aluminum foil laminated, wherein provided for connection to the fiber mat an adhesive is. The known insulation elements are suitable for comparatively low temperature ranges of some 100 ° C, wherein especially the temperature resistance of the adhesive in the range of 150 to 200 ° C Limits in terms of higher Temperature ranges sets. Furthermore, the conflicting requirements with regard to deformability on the one hand and dimensional stability on the other as well as the temperature resistance of the insulating element at higher Temperatures.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Dämmelement dahingehend weiterzubilden, dass mit einem geringen Fertigungs- und Materialaufwand den Anforderungen hinsichtlich erhöhter Temperaturbelastungen entsprochen werden kann. Das Dämmelement soll mit herkömmlichen Maschinen problemlos gefertigt werden können und insbesondere für Hochtemperaturanwendungen eine lange Lebensdauer und/oder große Formbeständigkeit aufweisen. Ferner soll das Dämmelement ohne Schwierigkeiten den jeweiligen Temperaturdämmanforderungen entsprechend optimiert werden können.Of these, the invention is based on the object, the insulating element to further develop that with a low production and Material expenditure the requirements regarding increased temperature loads can be met. The insulating element should with conventional machines can be manufactured easily and in particular for High temperature applications have a long life and / or high dimensional stability exhibit. Furthermore, the insulating element without difficulty corresponding to the respective Temperaturdämmanforderungen can be optimized.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.The solution This task is performed according to the Claim 1 specified features.
Das erfindungsgemäße Dämmelement zeichnet sich vor allem durch eine hohe Formstabilität aus, wobei gleichwohl eine einfache Handhabung bei der Verarbeitung und/oder eine gute Verformbarkeit zwecks Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen gegeben ist. Das Dämmelement enthält eine dünne Edelstahlfolie mit einer vorgegebenen Mikrostrukturierung, wodurch optimierte Eigenschaften in Bezug auf thermische Belastungen, insbesondere im Bereich von 1.200°C, ebenso wie dynamischen Belastungen erreicht werden. Die Mikrostrukturierung der Edelstahlfolie ist derart vorgegeben, dass die Abstände zwischen Spitzen und Tälern um einen vorgegebenen Faktor erheblich größer sind als die Materialdicke der Folie, wobei die Materialdicke der Folie bevorzugt im Bereich zwischen 0,03 bis 0,08 mm, zweckmäßig im Bereich zwischen 0,04 bis 0,06 mm und insbesondere zumindest näherungsweise von 0,05 mm vorgegeben ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Materialdicke ist die Edelstahlfolie problemlos mit herkömmlichen Maschinen, insbesondere einem CNC Cutter, verarbeitbar. Die Edelstahlfolie besteht vorteilhaft aus einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierung und enthält bedarfsweise geringe Gewichtsprozente von Silizium und/oder Mangan und/oder Tungsten und/oder Aluminium und/oder Columbium und/oder Titan und/oder Kupfer. Bevorzugt liegt der Eisenanteil in Gew.% bei 50 bis 80%, der Chromanteil zwischen 10 bis 28% und der Nickelanteil zwischen 5 bis 25%, gegebenenfalls in Kombination mit wenigstens einem der vorstehend genannten Zuschlagsstoffe. Das Dämmelement zeichnet sich durch eine optimierte Wärmedämmung vor allem im Hochtemperaturbereich ebenso aus wie durch eine verbesserte Schalldämmung.The Inventive insulating element records Above all, by a high dimensional stability, but nevertheless a easy handling during processing and / or good deformability is given for adaptation to the respective conditions of use. The insulating element contains one thin stainless steel foil with a given microstructuring, resulting in optimized properties in Reference to thermal loads, in particular in the range of 1200 ° C, as well how dynamic loads are achieved. The microstructuring the stainless steel foil is specified such that the distances between Peaks and valleys by a given factor are considerably larger than the material thickness the film, wherein the material thickness of the film is preferably in the range between 0.03 to 0.08 mm, suitably in the range between 0.04 to 0.06 mm and in particular at least approximately predetermined by 0.05 mm is. Due to the inventive design the material thickness is the stainless steel foil easily with conventional Machines, in particular a CNC cutter, processable. The stainless steel foil is advantageously made of an iron-chromium-nickel alloy and contains as needed low weight percent of silicon and / or manganese and / or tungsten and / or aluminum and / or columbium and / or titanium and / or copper. Preferably, the iron content is in wt.% At 50 to 80%, the chromium content between 10 to 28% and the nickel content between 5 to 25%, optionally in combination with at least one of the abovementioned additives. The insulating element is characterized by optimized thermal insulation, especially in the high temperature range as well as by an improved sound insulation.
Zur Verbindung der mikrostrukturierten Edelstahlfolie mit der Fasermatte ist als Klebemittel ein Hochtemperaturkleber vorgesehen, welcher sich durch eine Temperaturbeständigkeit bis zu 500°C und darüber auszeichnet. Vorteilhaft gelangt ein nicht brennbarer und/oder wasserfester Dispersionskleber zum Einsatz, welcher insbesondere zur Kaschierung von nicht bzw. schwer entflammbaren Materialien geeignet ist, wie insbesondere die Fasermatte aus Mineralwolle und/oder Mineralfasern sowie aus Glasfasern und/oder Glasvlies, um somit die Klebeverbindung mit der Edelstahlfolie dauerhaft sicherzustellen. Das erfindungsgemäß zum Einsatz gelangende Klebemittel, und zwar insbesondere der Dispersionkleber, besteht im wesentlichen aus einer wässrigen Kunststoffdispersion mit Zusätzen von Alkalisilikaten, Wasser abspaltenden Flammschutzmitteln und Additiven zur Eigenschaftsverbesserung. Das Klebemittel ist in vorteilhafter Weise frei von organischen Lösungsmitteln, wobei ein vorteilhaft Wasser abspaltendes Flammschutzmittel zweckmäßig frei von Halogenen und Antimontrioxid ausgebildet ist. Bei der Untersuchung des Brandverhaltens nach DIN 4102 T1 wurden je nach eingesetztem Basissubstrat bzw. Fasermatte und Einsatz des genannten Dispersionsklebers zur Kaschierung die Baustoffklasse A1 erreicht, wobei als Auftragsmenge 100 g Dispersionskleber (naß)/m2 vorgesehen waren. Da der Dispersionskleber frei von organischen Lösungsmitteln ist, wird zwar eine längere Trocknungszeit benötigt, doch werden andererseits bei der Herstellung ein aufwendiges Absaugen sowie Brand- und Explosionsvorkehrungen in vorteilhafter Weise vermieden. Darüber hinaus sei festgehalten, dass die Trocknungszeit in bevorzugter Weise durch weitere Maßnahmen, wie insbesondere Aufsprühen des Klebemittels und/oder Umluft oder Infrarottrocknung erheblich reduziert wird. Schließlich enthält in einer vorteilhaften Weiterbildung das Klebemittel toxisch unbedenkliche Flammschutzmittel, wobei insbesondere auf die Freiheit von Chlor- und Bromverbindungen sowie Antimontrioxid hingewiesen sei.To connect the microstructured stainless steel foil with the fiber mat, a high-temperature adhesive is provided as adhesive, which is characterized by a temperature resistance up to 500 ° C and above. Advantageously, a non-flammable and / or water-resistant dispersion adhesive is used, which is suitable in particular for laminating non-flammable or non-flammable materials, such as in particular the fiber mat of mineral wool and / or mineral fibers and glass fibers and / or glass fleece, thus providing the adhesive bond to permanently ensure the stainless steel foil. The adhesive used according to the invention, in particular the dispersion adhesive, consists essentially of an aqueous plastic dispersion with additions of alkali metal silicates, water-releasing flame retardants and additives for improving the properties. The adhesive is advantageously free of organic solvents, wherein advantageously a water-releasing flame retardant is suitably formed free of halogens and antimony trioxide. In the investigation of the fire behavior according to DIN 4102 T1, building material class A1 was achieved, depending on the base substrate or fiber mat used and the said dispersion adhesive for lamination, with 100 g of dispersion adhesive (wet) / m 2 being provided as the application quantity. Since the dispersion adhesive is free from organic solvents, although a longer drying time is required, but on the other hand, a complex extraction and fire and explosion precautions are advantageously avoided in the production. In addition, it should be noted that the drying time in a preferred manner by further measures, such as in particular spraying of the adhesive and / or circulating air or infrared drying is significantly reduced. Finally, in an advantageous development, the adhesive toxically harmless flame retardants, in particular to the free unit of chlorine and bromine compounds and antimony trioxide is pointed out.
Die Fasermatte ist in vorteilhafter Weise als Fasernadelmatte ausgebildet und enthält zweckmäßig zum einen Glasfasern und zum anderen Mineralfasern. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Silikatfasern im Bereich zwischen 20 bis 40% und Basaltfasern im Bereich zwischen 80 bis 60% vor zu sehen, wobei ein Anteil der Silikatfasern von zumindest näherungsweise 30% und ein Anteil der Basaltfasern von zumindest näherungsweise 70% sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die Fasern, insbesondere die Silikatfasern, besitzen eine Faserstärke im Mikrometerbereich, vorteilhaft im Bereich zwischen 10 bis 17 um. Bei einer Nenndicke der Fasermatte von 20 mm liegt das Nennflächengewicht bei 3000 g/m2, wobei ferner eine Dichte von 150 kg/m3 zugrundeliegt. Durch Vorgabe der Materialdicke der Fasermatten kann problemlos eine Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen erfolgen und den Anforderungen hinsichtlich Wärmedämmung und/oder Schalldämmung entsprochen werden. Darüber hinaus sei festgehalten, dass die erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Fasermatten über alle Temperaturbereiche ein sehr guten Schallabsorbtionsverhalten und eine sehr gute Vibrationsbeständigkeit aufweisen. Schließlich sei darauf hingewiesen, dass je nach den Dämmanforderungen die Materialdicke des Dämmelements vorteilhaft im Bereich zwischen 5 bis 30 mm vorgegeben werden kann. Die Wärmeleitfähigkeit der Fasermatte ist in zweckmäßiger Weise derart vorgegeben, dass bei einer Temperatur von 100°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,033 W/mK beträgt, bei einer Temperatur von 300°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,056 W/mK beträgt, bei einer Temperatur von 500°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,0112 W/mK beträgt und bei einer Temperatur von 700°C die Wärmeleitfähigkeit 0,209 W/mK beträgt.The fiber mat is advantageously designed as a fiber needle mat and expediently contains on the one hand glass fibers and on the other hand mineral fibers. It has proved to be useful to see silicate fibers in the range between 20 to 40% and basalt fibers in the range between 80 to 60% before, with a proportion of silicate fibers of at least approximately 30% and a proportion of basalt fibers of at least approximately 70% as has proved particularly advantageous. The fibers, in particular the silicate fibers, have a fiber thickness in the micrometer range, advantageously in the range between 10 to 17 .mu.m. With a nominal thickness of the fiber mat of 20 mm, the nominal surface weight is 3000 g / m 2 , with a further basis of a density of 150 kg / m 3 . By specifying the material thickness of the fiber mats can be easily adapted to the particular conditions of use and meet the requirements for thermal insulation and / or sound insulation. In addition, it should be noted that the fiber mats used according to the invention have a very good sound absorption behavior and a very good vibration resistance over all temperature ranges. Finally, it should be noted that depending on the Dämmanforderungen the material thickness of the Dämmelements can be advantageously specified in the range between 5 to 30 mm. The thermal conductivity of the fiber mat is suitably predetermined such that at a temperature of 100 ° C, the thermal conductivity is approximately 0.033 W / mK, at a temperature of 300 ° C, the thermal conductivity is approximately 0.056 W / mK, at a temperature of 500 ° C the thermal conductivity is approximately 0.0112 W / mK and at a temperature of 700 ° C the thermal conductivity is 0.209 W / mK.
Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der weiteren Beschreibung angegeben.Special Embodiments and developments of the invention are in the subclaims and the further description.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines besonderen Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to a particular embodiment explained in more detail, without that in that respect a restriction he follows. Show it:
Weiterhin
ist zwischen den Prägungen
ein Abstand
Claims (16)
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