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Die Erfindung betrifft Isoliermaterialien für die Wärmeisolie-
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rung zu erhitzender Anlagenteile. Anlagenteile, wie Rohrleitungen,
durch die erhitzte Flüssigkeiten oder Gase geführt werden, müssen zur Vermeidung
von Wärmeverlusten gut wärmeisoliert werden. Bisher erfolgt diese Isolierung im
allgemeinen mit Hilfe anorganischer Faserprodukte, von denen die Apparateteile,
wie Rohrleitungen, eingehüllt werden. Derartige Isoliermaterialien haben aber den
Nachteil, daß sie sich in Temperaturbereichen oberhalb 5000 C zersetzen, so daß
sie nicht zur Isolierung von Anlagenteilen geeignet sind, die im Verlauf ihrer Verwendung
derartige Temperaturen erreichen können. Beispielsweise findet man solche Anlagenteile
bei Kraftwerken, etwa Rohre, die von Heliumgas mit einer Temperatur von 8000 C und
relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit durchströmt werden. Derartige Anlagenteile
findet man aber auch teilweise in der chemischen Industrie und natürlich in der
Metallurgie.
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Weiterhin haben Faserstoffisoliermaterialien den Nachteil, daß diese
mit der Zeit mechanisch angegriffen werden und die Fasern aus demGefügeherausgelöst
werden, was zu einer vollständigen Ablösung des Isoliermaterials von dem Apparateteil
führen kann.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe bestand daher darin,
neue Isoliermaterialien für die Wärmeisolierung zu erhitzender Anlagenteile zu bekommen,
die hohe und dauerhafte Isolierwirksamkeit besitzen und leicht auf den unterschiedlichst
geformten Anlagenteilen aufbringbar sind.
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Die erfindungsgemäßen Isoliermaterialien für den genannten Zweck bestehen
aus einem selbstabbindenden, bei den Betriebstemperaturen der Anlagenteile beständigen
Bindemittel und sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie in dem Bindemittel
verteilt Formlinge aus einem bei den Betriebstemperaturen der Anlagenteile verbrennbaren
oder zersetzbaren organischen Material enthalten.
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Derartige Isoliermaterialien sind im aufzubringenden Zustand pastenartig,
zementartig oder kittartig und können leicht in jeder beliebigen Form und Dicke
auf dem zu isolierenden Teil aufgebracht werden. Dadurch, daß das Bindemittel selbst
abbindet, erhärtet die Isolierschicht mit der Zeit und bildet insgesamt einen Förmkörper,
der beständig gegen mechanischen Angriff ist.
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Die von dem Anlagenteil abgestrahlte Wärme verbrennt oder zersetzt
die in dem Bindemittel enthaltenen Formkörper aus organischem Material und zwar
nach und nach von innen nach außen, wobei sich gasförmige Produkte bilden, die durch
das Bindemittel hindurch an die Atmosphäre abgegeben werden und Hohlräume oder Poren
zurücklassen, die der abbindenden Isoliermaterialschicht wärmedämmende Eigenschafen
verleihen. Je weiter die Wärme in die Isolierschicht vordringt, desto mehr Kugeln
werden unter Bildung von Hohlräumen verbrannt oder zersetzt.
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Als Bindemittel kann man unterschiedliche Massen verwenden, wie Kitte,
Zemente und härtbare Harze, die in unabgebundenem wie in ausgehärtetem Zustand den
maximalen Betriebstemperaturen des zu isolierenden Anlagenteils widerstehen. Zweckmäßig
ist es, solche Bindemittel zu verwenden, die nach dem Abbinden gasdurchlässig sind,
um den bei der Zersetzung der Formkörper aus organischem Material entstehenden Gasen
die Möglichkeit eines Austrittes aus der Isolierschicht zu geben und so Spannungen
oder gar ein Zerplatzen der Isolierschicht zu verhindern.
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Selbstverständlich sollte das Bindemittel gegenüber dem zu isolierenden
Anlagenteil keine zerstörenden oder korrodierenden Effekte ausüben. Ein solches
Bindemittel ist beispielsweise ein wasserglashaltiger handelsüblicher Säurereaktionskitt
(siehe auch Römpps Chemielexikon, 7. Auflage, Seite 3038). Wie erwähnt, können aber
auch beliebige andere, bei den erforderlichen Temperaturen beständige Kittsorten,
Zemente und Harze Verwendung finden.
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Als Formkörper aus organischem Material können gegebenenfalls solche
aus natürlich vorkommenden organischen Stoffen, wie Sägemehl oder Kohlenstaub, verwendet
werden. Solche natürlich vorkommenden kompakten Ausbrennstoffe haben aber den Nachteil,
daß sie unverbrennbare Ascherückstände ergeben können, die die Wärmeisolierfähigkeit
beeinträchtigen können. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, ausbrennbare Formkörper
aus einem organischen Kunststoffmaterial zu verwenden. Diese Kunststoffmaterialien
zersetzen sich gewöhnlich bereits unterhalb 2500 C vollständig, so daß beim Entweichen
der gebildeten gasförmigen Zersetzungsprodukte Hohlräume ohne Ascheinhalt zurückbleiben.
Diese bilden eine gute Wärmedämmung.
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Beispiele verwendbarer Kunststoffmaterialien sind Polystyrol, insbesondere
Polystyrolschaumstoff, geschäumtes Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymerisat, geschäumtes
Melaminharz, Polyvinylchlorid, ungesättigte Polyester, Polyurethane, Polyäthylen,
Polyisobutylen oder polymere Cellulosederivate. Selbstverständlich können die Formkörper
aus einem solchen ausbrennbaren Kunststoffmaterial in gewissem Prozentsatz auch
natürlich vorkommende organische Materialien, wie Holzmehl oder Kohlepulver,
enthalten,
wenn dies erwünscht ist. Um solche Formkörper zu bekommen, kann man Monomere oder
Vorpolymere, aus denen die Polymermaterialien bestehen sollen, mit den natürlich
vorkommenden organischen Materialien in feinteiliger Form, wie beispielsweise mit
Holzmehl oder Kohlepulver, vermischen und dieses Gemisch anschließend entweder direkt
zu den erwünschten Formkörpern oder aber zu einer Kunststoffmasse auspolymerisieren,
die dann in die Form der erwünschten Ausbrennformkörper gebracht wird.
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Die Formkörper aus dem organischen Ausbrennmaterial können beliebige
Form haben. Beispiele sind Kugeln, Zylinder, Würfel, Rhomben, Ellipsoide, Stäbchen,
Flocken oder Fasern oder irgendwelche anderen beliebigen Formgebungen. Im allgemeinen
ist die Kugelform besonders erwünscht.
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Die Formkörper können voll aus Kunststoff bestehen, doch ist es zweckmäßig,
Formkörper aus einem Schaumstoffmaterial zu verwenden, da diese die gleiche Funktion
wie volle Kunststofformkörper ausüben, jedoch weniger auszubrennendes Kunststoffmaterial
umfassen und somit schneller und unter Bildung von weniger gasförmigen Verbrennungsprodukten
ausbrennbar sind. Bevorzugt sind daher als Formkörper aus organischem Material Polystyrolschaumstofformkörper,
insbesondere Polystyrolschaumstoffkugeln, oder auch Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymerisatformkörper,
wiederum besonders Kugeln. Derartige Kugeln, wie aus Polystyrolschaum, besitzen
zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 20 mm, besonders von 1 bis 10 mm,
insbesondere von 3 bis 5 mm.
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Die Menge der in die Isoliermaterialien eingearbeiteten Formlinge
aus organischem Material hängt von der Festigkeit des verwendeten Birdczmittels
nach dem Abbinden, von dessen Gasdurchlässigkeit
während des Abbindens
und nach dem Abbinden sowie von der erwünschten Wärmeisolierwirkung ab. Im allgemeinen
kann man aber sagen, daß die erfindungsgemäßen Isoliermaterialien etwa 5 bis 70,
vorzugsweise 10 bis 60, besonders 20 bis 50 Volumen-%, bezogen auf das Volumen des
Isoliermaterialgemisches, an Formkörpern aus organischem Material enthalten.
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Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterungder Erfindung.
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2,25 kg eines handelsüblichen Säurekitts, 0,5 kg Kaliwasserglas und
2,25 1 Polystyrolschaumstoffkugeln mit einem Durchmesser von 3 bis 5 mm wurden in
einem Mischer gleichmäßig miteinander vermengt. Das so gewonnene Isoliermaterialgemisch
wurde zur Isolierung von Kraftwerksrohrleitungen verwendet, durch die heißes Heliumgas
von 8000 C strömte. Das Isoliermaterial wurde um die Rohrleitung in einer gleichmäßigen
dicken Schicht mit einer Dicke von 10 cm aufgetragen. Diese Schicht erhärtete während
des Betriebes der Rohrleitung, wobei, wie ein späterer Schnitt durch die Masse zeigte,
die Polystyrolschaumstoffkugeln von innen beginnend nach und nach nach außen hin
sich zersetzten und wärmedämmende Hohlräume hinterließen, während die gasförmigen
Zersetzungsprodukte durch den abbindenden bzw. abgebundenen Kitt nach außen abgegeben
wurden. Die Zersetzung der Polystyrolschaumstoffkugeln führte nicht zu Spannungen
oder einem Zerplatzen der Wärmeisolierschicht. Die Wärmeisolierwirkung war hervorragend.