DE202014100285U1 - Thermisches Isolationsformteil sowie Heißgas führendes Bauteil - Google Patents
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Abstract
Thermisches Isolationsformteil für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere für den Endkonus einer Abgasreinigungsanlage, das aus einem Isolierfasergewebe oder einem Isolierfaservlies gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierfasergewebe oder Isolierfaservlies durch anorganisches Bindemittel, insbesondere Schichtsilikat verfestigt und zum Isolationsformteil heißgepresst ist, wobei dem Bindemittel, insbesondere dem Schichtsilikat, expandierbare Stoffe einzeln oder in Kombination zugesetzt sind, ausgewählt aus der Gruppe aus Vermiculit, Glimmer, Graphit, vorbehandeltem Graphit und der Alkalimetallsilikate, insbesondere aus der Gruppe der Natriumsilikate.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein einbaufertiges und präzise platzierbares thermisches Isolationsformteil für ein Heißgas führendes Bauteil im Bereich der Automobilindustrie, insbesondere für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. In einer weiteren Ausführungsform kann das Isolationsformteil auch verwendet werden als Isolationsendkonus in Abgasreinigungsanlagen, d.h. in Katalysatoren von Verbrennungskraftmotoren. Das erfindungsgemäße Isolationsformteil ist aus einem Isolierfasergewebe oder Isolierfaservlies gefertigt, wobei dieses intumeszierende Eigenschaften aufweist.
- Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Heißgas führendes Bauteil, insbesondere für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors oder eine Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche das vorgenannte Isolationsformteil enthält.
- Isolationsmaterialien dieses Typs, die zur Verwendung in Abgasreinigungsvorrichtungen oder für Abgasanlagen eines Verbrennungsmotors allgemein verwendet werden, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
- Beispielsweise beschreibt die
EP-A-0413998 eine aus einem intumeszierenden Bahnmaterial gebildete Isoliermatte, die direkt um den inneren Teil des Endkonusgehäuses eines Katalysators geformt ist, wobei zwei Enden mittels Band miteinander verbunden sind, um einen Endkonus zu bilden. -
EP 0 980 465 B1 beschreibt einen Zuschnitt, der als Vorform zur Herstellung eines Isolationsendkonus bei Abgasreinigungsvorrichtungen verwendet wird. Der Zuschnitt weist bereits die gewünschte Abmessung auf, hat im Ausgangszuschnitt aber mehrere Schlitze, die eine konusförmige Ausbildung des Bahnmaterials ermöglichen ohne Falten zu werfen. Weiterhin wird gemäßEP 0 980 465 B1 ein formbeibehaltendes Element, nämlich ein organisches Bindemittel zugesetzt, sodass der Vorformling eine gewisse Formstabilität aufweist. - Weiterhin sind auch Isolierungen für Heißgas führende Bauteile, insbesondere z.B. für Abgaskrümmer eines Verbrennungsmotors, bekannt, die auch in den vielfältigsten Konstruktionen zum Einsatz kommen. Auch Isolationsformkörper, die aus Faservliesmaterial gepresst wurden, sind im Einsatz.
- Auch sind Formteile im Automobilendschalldämpfer bekannt, z.B. aus Basaltwolle oder aus Glasfaser, die mit Phenolharz oder auch mit anderen polymerbildenden Materialien getränkt wurden. Diese Systeme haben den Nachteil, dass zur Ausbildung einer gewissen Formstabilität ein recht hoher Prozentsatz Bindemittel, gemessen am Gesamtgewicht des Formteils, eingesetzt werden muss. Bei dem Bindemittel werden häufig auch organische Bindemittel eingesetzt, die dann bei einer Beaufschlagung mit Temperatur zu einer starken Rauchentwicklung führen, und je nach Bedingungen mehr oder weniger stark zur Bildung gesundheitsgefährdender Stoffe führen.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein formstabiles, aber nicht sprödes Formteil, insbesondere ein thermisches Isolationsformteil, aus einem faserförmigen Isolationswerkstoff herzustellen, welches bereits durch Zusatz eines geringen Gewichtsanteils eines formgebenden Zusatzes formstabil wird, ohne dabei spröde zu werden, keine Geruchsentwicklung aufweist, keine toxischen Bestandteile enthält oder erzeugt und dennoch eine hohe Brandbeständigkeit aufweist, d.h. der Baustoffklasse A1 gemäß der Norm DIN 4102, bzw. der Klasse A1 fl gemäß der Norm DIN EN 13501-1 (nicht brennbare Baustoffe ohne Anteile von brennbaren Baustoffen) entsprechen.
- Beschreibung der Erfindung
- Diese Aufgabe wird durch das Isolationsformteil gemäß Anspruch 1 bzw. durch das Heißgas führende Bauteil gemäß Anspruch 8 gelöst.
- In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.
- Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Isolierfaservlieses und/oder eines Isolierfasergewebes, d.h. einer Struktur, bei der die Fasern eine regelmäßige, definierte und feste Verbindung miteinander eingehen, bzw. mit der erfindungsgemäßen Beschichtung durch ein anorganisches Bindemittel und insbesondere durch Schichtsilikat, kann ein Isolationsformteil mit einer faserfreien, hautfreundlichen Oberfläche und hoher Formstabilität geschaffen werden, welches nach dem Herstellungsprozess, d.h. nach dem Heißpressen eine geschossene, faserfreie Kante aufweist.
- Durch den Zusatz von expandierbaren, anorganischen Stoffen in naturbelassener oder vorbehandelter Form, insbesondere Vermiculit, Glimmer, Graphit, insbesondere expandierbarer Graphit, und Alkalimetallsilikate, insbesondere aus der Gruppe der Natriumsilikate zu dem anorganischen Bindemittel, d.h. insbesondere zu dem Schichtsilikat, kann ein intumeszierendes Verhalten des Formteils erzielt werden. Alternativ kann eine zusätzliche Schicht aus einzelnen der oben genannten Stoffe oder Kombinationen dieser Stoffe in einem zweiten Schritt in Form einer insbesonders höher viskosen Dispersion oder Paste vollflächig oder nur partiell aufgebracht werden. Die erfindungsgemäßen Isolationsformteile bestehen aus Isolierfaservliesen oder Geweben aus Glasfasern oder Silikatfasern, die mit einem anorganischen Bindemittel, d.h. mit dem Schichtsilikat versetzt und heiß in eine Form gepresst werden. Die Ausformung der 3D-Geometrie und die Verfestigung dieser Geometrie erfolgt simultan in einem Arbeitsgang.
- Bei dem erfindungsgemäßen Isolationsformteil wurde außerdem festgestellt, dass das so verfestigte Formteil gegenüber einfachen Vliesmatten unter dem Einfluss von Vibrationen, wie sie bei Kraftfahrzeugen regelmäßig auftreten, nicht mehr dazu tendieren ihren inneren Zusammenhalt zu verlieren, sodass ein „Ausblasen“ der Fasern verhindert wird.
- Bevorzugte Materialien für das Isolierfasergewebe oder das Isolierfaservlies sind mineralische Fasern wie Silikatfasern und/oder Glasfasern und/oder keramische Fasern. Insbesondere werden hochfeste HT-Fasern erfindungsgemäß benutzt. Beispielsweise können Handelsprodukte wie IsoTherm®SG HT-Fasern verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Formteile ermöglichen optimale Hochtemperaturisolationen bis 1050 °C auf kleinstem Raum, individuelle Geometriegestaltung mit variablen Wandstärken, d.h. Gradienten auch innerhalb einer 3D-Form und geringere Wärmeleitfähigkeiten. Die erfindungsgemäßen Formteile enthalten keine Schadstoffe, haben keine Qualm- und Geruchsbildung und werden präzise passgenau gefertigt und einbaufertig geliefert.
- Zum Herstellen des Isolationsformteils wird ein Teil eines Isolierfasergewebes mit einem anorganischen Bindemittel, wie z.B. Tonerde in Form von Bentonit und insbesondere Schichtsilikat, welches in Wasser aufgeschlämmt ist, versehen, ggf. mit Vermiculit und/oder Glimmer und oder expandierbarem Graphit und oder Alkalimetallsilikaten, insbesondere aus der Gruppe der Natriumsilikate (Wasserglas), versehen und anschließend durch Heißpressen in die Endform gebracht. Die zuvor genannten Stoffe können entweder naturbelassen or in vorbehandelter Form eingesetzt werden.
- In einer alternativen Ausführungsform kann das Bahnmaterial zuerst mit dem anorganischen Bindemittel versehen werden. In einem zweiten Schritt wird darauf dann zusätzlich eine Schicht aus Vermiculit und/oder Glimmer und oder expandierbarem Graphit und oder Alkalimetallsilikat aufgebracht und anschließend durch Heißpressen in Endform gebracht.
- Dem Bindemittel können jedoch auch Farbpigmente zugesetzt werden, die die Wäremabsorption und/oder Wärmereflexion beeinflussen, sodass die umgebenden Bauteile gegen thermische Überlastung geschützt werden.
- Als Isoliermatte finden Silikatfasermatten mit Dichten von 90 kg/m3 bis 180 kg/m3 Anwendung.
- Die Normaldichte liegt bei 120 kg/m3 bzw. 130 kg/m3. Durch die Verpressung werden dann Raumgewichte von bis zu 400 kg/m3 erreicht.
- Das erfindungsgemäße Isolationsformteil kann ebenfalls Bestandteil eines Heißgas führenden Bauteils, insbesondere kann es die Isolierung für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors und insbesondere die Isolierung für einen Abgaskatalysator darstellen.
- In einer anderen Ausführungsform kann erfindungsgemäß das Formteil auch für einen Endkonus einer Abgasreinigungsvorrichtung verwendet werden.
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- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0413998 A [0004]
- EP 0980465 B1 [0005, 0005]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN 4102 [0008]
- Norm DIN EN 13501-1 [0008]
Claims (10)
- Thermisches Isolationsformteil für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere für den Endkonus einer Abgasreinigungsanlage, das aus einem Isolierfasergewebe oder einem Isolierfaservlies gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierfasergewebe oder Isolierfaservlies durch anorganisches Bindemittel, insbesondere Schichtsilikat verfestigt und zum Isolationsformteil heißgepresst ist, wobei dem Bindemittel, insbesondere dem Schichtsilikat, expandierbare Stoffe einzeln oder in Kombination zugesetzt sind, ausgewählt aus der Gruppe aus Vermiculit, Glimmer, Graphit, vorbehandeltem Graphit und der Alkalimetallsilikate, insbesondere aus der Gruppe der Natriumsilikate.
- Thermisches Isolationsformteil nach Anspruch 1, wobei aus dem Bindemittel mit einem oder mehreren der expanierbaren Stoffe ein Gemenge hergestellt worden ist, welches in Form einer Dispersion gemeinsam direkt auf das Isolierfasergewebe oder das Isolierfaservlies appliziert worden ist, oder in einem zweiten Schritt in Form einer höher viskosen Dispersion oder Paste vollflächig oder nur in teilweisen Bereichen auf das Isolierfasergewebe oder das Isolierfaservlies aufgebracht worden ist.
- Thermisches Isolationsformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierbaren Stoffe in naturbelassener oder vorbehandelter Form eingesetzt worden sind.
- Thermisches Isolationsformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsformteil eine Dicke von 0,5–25 mm aufweist.
- Thermisches Isolationsformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierfasergewebe oder das Isolierfaservlies ein Silikatfasergewebe oder ein Silikatfaservlies und/oder ein Glasfasergewebe oder ein Glasfaservlies und/oder ein Gewebe oder ein Vlies aus mineralischen Fasern ist.
- Thermisches Isolationsformteil, dadurch gekennzeichnet, dass es variable Wandstärken aufweist.
- Thermisches Isolationsformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel Farbpigmente zugesetzt worden sind, die wärmereflektierend und/oder wärmeabsorbierend sind.
- Thermisches Isolationsformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichten der Rohvliese bzw. der Rohgewebe bei 90 kg/m3 bis 180 kg/m3 liegen.
- Thermisches Isolationsformteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil nach der Verpressung Raumgewichte von bis zu 400 kg/ m3 aufweist.
- Heißgas führendes Bauteil für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere für eine Abgasreinigungsanlage eines Verbrennungsmotors, mit einer am Bauteil angeordneten Isolierung, wobei die Isolierung als verfestigtes Isolationsformteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 vorliegt.
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20150603 |
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