DE2555980C3

DE2555980C3 - Process for the production of thermal insulation bodies

Info

Publication number: DE2555980C3
Application number: DE19752555980
Authority: DE
Inventors: Horst Dr.-Ing. 5093 Burscheid Beyer; Joseph Dr. 5650 Solingen Fazekas; Harald 5074 Blecher-Odenthal Thiemig
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1975-12-12
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2555980B2; DE2555980A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wärmeisolationskörpern mit geringer Dichte und guter Rüttelfestigkeit für insbesondere die Herstellung wärmeisolierenden Auskleidungen von Nachverbrennungskammern zur Abgasentgiftung von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen auf der Basis von Blähton und Kunstharzbindemitteln. soThe invention relates to a method for producing heat insulation bodies with low density and good vibration resistance, especially for the production of heat-insulating linings for post-combustion chambers for exhaust gas detoxification from internal combustion engines in motor vehicles based on of expanded clay and synthetic resin binders. so

In der Technik werden zur Entgiftung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen diese Kammern thermisch und katalytisch nachträglich verbrannt. Bei beiden Verfahren treten jedoch Wärmeisolationsprobleme auf, denn einmal müssen die Temperaturen ja in den Kammern je nach angewendetem Verfahren für eine optimale Entgiftung in den Bereichen zwischen 850 und 1100°C liegen, und zum anderen dürfen die die Kammern umgebenden Bereiche möglichst nicht auf Temperaturen über 150°C erhitzt werden, wIn technology, these chambers are used thermally to detoxify the exhaust gases from internal combustion engines and subsequently burned catalytically. However, both methods have thermal insulation problems on, because once the temperatures in the chambers have to be, depending on the process used an optimal detoxification range between 850 and 1100 ° C, and on the other hand, the Areas surrounding the chambers should not be heated to temperatures above 150 ° C if possible, w

Darüber hinaus muß das Isolationsmaterial in einem Kraftfahrzeug auch den Belastungen des Fahrbetriebes standhalten können. Es mufl daher eine erhöhte Festigkeit, und zwar insbesondere eine erhöhte Rüttelfestigkeil, besitzen, damit die ständigen Erschütterungen des Fahrbetriebes ausgehalten werden können. Schließlich muß für einen wirtschaftlichen Einsatz die Dichte der Materialien besonders gering sein, sie sollen insbesondere gegen die verbrennenden heißen Abgase beständig und die Isolationskörper sollen in einfachen Verfahren maßhaltig mit geringen Herstellungstoleranzen auch preiswert herzustellen sein.In addition, the insulation material in a motor vehicle must also withstand the stresses of driving can withstand. There must therefore be increased strength, and in particular increased strength Vibration wedge, own to keep the constant vibrations driving operations can be withstood. Finally, for economic use, the density of the materials must be particularly low, they should especially resistant to the burning hot exhaust gases and the insulation body should be in simple Processes that are dimensionally stable with small manufacturing tolerances can also be manufactured inexpensively.

Nach bekannten Verfahren können derartige Wärmeisolationsartikel für diese Zwecke aus zu Filzen oder Vliesen verarbeiteten anorganischen keramischen Fasern hergestellt werden. Während von derartigen Formkörpern zwar die geforderten physikalischen Bedingungen erfüllt werden, haben die meist auf Aluminiumoxid-, Siliziumoxid- oder Chromoxidbasis hergestellten synthetischen keramischen Fasern einen relativ hohen Preis, so daß ihr Einsatz im Automobilbau nicht wirtschaftlich wäre.According to known methods, such thermal insulation articles can be made of felts or for these purposes Nonwovens processed inorganic ceramic fibers are made. During such Moldings, although the required physical conditions are met, usually have to Synthetic ceramic fibers made from alumina, silica or chromium oxide relatively high price, so that their use in automobile construction would not be economical.

Nach anderen bekannten Verfahren werden wärmeisolierende Auskleidungen aus speziellen Schamottesteinen, wie insbesondere Silika-, Korund-, Swnell-, Sillimannit-, Mullit oder Carbomannitsteinen mit Magnesium, Zirkon oder Calzium durch Brennen mit Ton als Bindemittel hergestellt Derartige Isolationskörper sind zwar preiswert und können Temperaturen bis über 1800° C standhalten, ihre Dichten beziehungsweise Raumgewichts sind jedoch zu hoch, und ihre Festigkeiten reichen für den Fahrbetrieb nicht aus.According to other known methods are heat insulating Linings made of special firebricks, such as silica, corundum, Swnell, Sillimannite, mullite or carbomannite stones with magnesium, zirconium or calcium by firing with clay Manufactured as a binder Such insulation bodies are inexpensive and can reach temperatures of over Withstand 1800 ° C, but their densities or volume weight are too high and their strengths are not sufficient for driving.

Andere Wärmeisolationskörper sind die sogenannten Feuerleichtsteine. Sie werden hergestellt durch Brennen von Rohlingen, die aus wäßrigen Pasten obiger Oxide geformt sind, die mit Luft oder gasabspaltenden Mitteln angerührt und aufgeschäumt sind. Die so hergestellten Artikel haben dann zwar eine Dichte beziehungsweise Raumdichte von 0,25 bis 0,70, jedoch sind diese Körper nur mit ungenügenden maßlichen Fertigungstoleranzen herzustellen, und ihre Festigkeitswerte reichen für einen Einsatz im Kraftfahrzeug kaum aus.Other heat insulation bodies are the so-called lightweight fire bricks. They are made by burning of blanks, which are formed from aqueous pastes of the above oxides, with air or gas-releasing agents are mixed and foamed. The articles produced in this way then have a density or respectively Volume density from 0.25 to 0.70, but these bodies are only available with insufficient dimensional manufacturing tolerances produce, and their strength values are hardly sufficient for use in motor vehicles.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu finden, mit dem Wärmeisolationskörper mit guten maßlichen Fertigungstoleranzen preiswert hergestellt werden können, die insbesondere auf Grund ihrer hohen Festigkeit, Dichte und Beständigkeit als Isolationsmaterial von Nachverbrennungskammern der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können.It is therefore the object of the present invention to find a method with the thermal insulation body can be manufactured inexpensively with good dimensional manufacturing tolerances, in particular on Because of their high strength, density and durability as an insulation material for post-combustion chambers the exhaust gases from internal combustion engines can be used in motor vehicles.

Bei Lösung der Aufgabe werden zunächst nach einem im Prinzip nach der DE-AS 15 71399 bekannten Verfahren grobkörnige, oxydkeramische Substanzen geringer Dichte, und zwar vorzugsweise Blähton mit Kunstharzen gemischt und gegebenenfalls unter Wärmeeinwirkung zu festen Körpern gepreßt Die so erhaltenen Preßlinge sind zwar formfest I-11 Hitzeeinwirkung, aber insbesondere durch direkte Flammwirkung verändern sich jedoch ihre Festigkeitswerte so stark, daß ihr Einsatz als insbesondere lüolationsauskleidungen von Nachverbrennungskammern von Verbrennungskraftmaschinen noch nicht möglich ist Erfindungsgemäß wird daher dieser formfeste, aber noch nicht stabile poröse Körper anschließend mit anorganischem Bindemittel, wie insbesondere Wasserglas, getränkt dann wird getrocknet und gegebenenfalls kurzzeitig bei 300 bis 700° C gebrannt. Der entstandene Körper hat eine hohe Stabilität der Festigkeit, insbesondere bei Flammeinwirkung, und da gleichzeitig seine Dichte gering und der Körper mit geringen maßlichen Toleranzen preiswert herzustellen ist, ist somit die Forderung der Aufgabenstellung erfüllt.In achieving the object are initially for a, in principle, according to DE-AS coarse 15 71399 known methods oxydkeramische substances with low density, and mixed preferably expanded clay with synthetic resins and optionally with heat to form solid bodies pressed The compacts thus obtained are indeed dimensionally stable I- 11 The effect of heat, but in particular through the effect of direct flame, changes its strength values so much that it is not yet possible to use it, in particular as lüolationslinings for afterburning chambers of internal combustion engines.According to the invention, this dimensionally stable, but not yet stable, porous body is then subsequently coated with an inorganic binder, such as water glass in particular , soaked, then dried and, if necessary, baked briefly at 300 to 700 ° C. The resulting body has a high stability of the strength, especially when exposed to flame, and since at the same time its density is low and the body can be manufactured inexpensively with small dimensional tolerances, the requirement of the task is met.

Bei den verwendeten grobkörnigen oxidhaltigen anorganischen Stoffen handelt es sich um relativ preiswerte, natürliche vorkommende Tonerdesilikatc, denen in einem thermischen Prozeß unter AufblähungThe coarse-grained, oxide-containing inorganic substances used are relative Inexpensive, naturally occurring alumina silicates, which are inflated in a thermal process

auf das 15- bis 20fache ihres Volumens das physikalisch und chemisch gebundene Wasser entzogen ist und die im Handel als Blähtone bezeichnet werden. Die Korngrößen der für das erfindungsgemäQe Verfahren eingesetzten oxydkeramischen Substanzen liegen vorzugsweise zwischen 0,1 und 3 mm, und als Kunstharzbindemittel werden Phenol-Formaldehydkunstharze zu 5 bis 50 Volumenprozent, vorzugsweise aber zu 5 bis 15 Volumenprozent, eingesetzt Die Pressung des Gemisches aus Tonerdesilikat und Bindemittel in der ersten Stufe des Verfahrens erfolgt am besten bis zu einer Raumdichte von 0,15 bis 035 g/cm³. Die Tränkung mit Wasserglas geschieht so, daß alle Poren ausgefüllt sind.the physically and chemically bound water has been withdrawn to 15 to 20 times its volume and which are referred to in the trade as expanded clays. The grain sizes of the oxide-ceramic substances used for the process according to the invention are preferably between 0.1 and 3 mm, and phenol-formaldehyde synthetic resins are used as synthetic resin binders at 5 to 50 percent by volume, but preferably at 5 to 15 percent by volume The first stage of the process is best done up to a bulk density of 0.15 to 035 g / cm ³ . The impregnation with water glass is done in such a way that all pores are filled.

Zur Verbesserung der Festigkeit können den Blähtonen feuerfeste Fasermaterialien zugemischt werden. Insbesondere sind solche Fasern Kaolinwolle und/oder Chromoxidfasern, die die Länge der mittleren Korngröße der oxydkeramischen Partikeln haben und zu 5 bis 20 Volumenpre?ent eingesetzt werden.To improve the strength, refractory fiber materials can be added to the expanded clays. In particular, such fibers are kaolin wool and / or chromium oxide fibers that have the length of the middle Have the grain size of the oxide ceramic particles and can be used in volumes of 5 to 20.

The inventive method is based on a Exemplary embodiment explained in more detail:

Ausgegangen wird von Blähtonpartikeln mit Durchmessern von ca. 1 bis 2 mm und einem Raumgewicht von ca. 100 kg/m³. Diese werden mit ca. 10 Volumenprozent handelsüblichen Bakelitharzes (Bakelit, eingetragenes Warenzeichen der Rütgerswerke AG) gemischt, und aus dem Gemisch wird ein zylindrischer Hohlkörper mit 55 mm äußerem Durchmesser, 7 mm Wandstärke un*.'. 150 mm Länge auf eine Dichte von 0,2 g/cm³ in einer Form gepreßt, und anschließend wird eine Stunde bei 80°C getrocknet Nach dem Abkühlen wird mit Wasserglaslösungen so getränkt, daß alle Poren des Fonnkörpers ausgefüllt sind, und nach Trocknen an der Luft wird ca. eine Stunde bei 65O⁰C ausgeheizt Der so erhaltene zylindrische Hohlkörper ist formstabil und kann auf das Reaktionsrohr einer Nachverbrennungskammer aufgesteckt werden. Er besitzt hohe Festigke^;t, geringe Dichte und die geforderte Wärmeisolationswirkung. The starting point is expanded clay particles with a diameter of approx. 1 to 2 mm and a density of approx. 100 kg / m ³ . These are mixed with about 10 percent by volume of commercially available Bakelite resin (Bakelite, registered trademark of Rütgerswerke AG), and the mixture is turned into a cylindrical hollow body with an outer diameter of 55 mm, wall thickness 7 mm and *. '. 150 mm in length pressed to a density of 0.2 g / cm ³ in a mold, and then dried for one hour at 80 ° C. After cooling, waterglass solutions are soaked in such a way that all the pores of the shaped body are filled, and after drying, on of the air is approximately one hour at 65O ⁰ C baked the cylindrical hollow body thus obtained is dimensionally stable and can be mounted on the reaction tube to a post-combustion chamber. He has high strength ^; t, low density and the required thermal insulation effect.

Claims

Patent claims:

1. A process for the production of heat insulation bodies with low density and good vibration resistance, in particular for the production of insulating linings of post-combustion chambers for internal combustion engines based on expanded clay and synthetic resin binders, characterized in that expanded clay is mixed with phenol-formaldehyde synthetic resins and optionally under the action of heat to form a solid porous body of the desired shape in one or more stages are pressed and that diener body, after cooling, with an inorganic binder, in particular with water glass impregnated, and is it baked shortly then dried and, optionally, at 300 to 700 ⁰ C.

2. The method according to claim 1, characterized in that expanded clay with a grain size between 0.1 and 3 mm is used.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that 5 to 50 percent by volume, preferably 5 to 15 percent phenol-formaldehyde synthetic resins are used.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the shaped body is pressed ^{with an inorganic binder to a density of 0.15 to 035 g / cm 3 prior to impregnation.}

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the starting material consists of pheno'-formaldehyde synthetic resins and expanded clay refractory fiber material, preferably based on kaolin wool and / or chromium oxide fiber to 5 to 20 Volume percent, are added.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the fiber length is approximately equal to the mean grain size of the expanded clay particles.

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