DE2748307A1

DE2748307A1 - Waermedaemmplatte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2748307A1
Application number: DE19772748307
Authority: DE
Inventors: Hans Kummermehr; Josef Meister; Guenther Dipl Ing Mohr
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Micropore International Ltd
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1979-05-03
Also published as: DE2748307C2

Description

Die Erfindung betrifft eine aus Mineralfasern, Füllstoffen, anorganischem
Bindemittel, pyrogener Kieselsäure und Trübungsmitteln bestehende, verdichtete Wärmedämmplatte, insbesondere zur Verwendung bei hohen Temperaturen und richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wärmedämmplatte.
Eine solche Wärmedämmplatte, von der die Erfindung ausgeht, ist beispielsweise aus der US-PS 3 055 831 bekamt geworden.
Außerdem gehört nach der US-PS 3 124 853 noch die Herstellung eines Formkörpers aus einem Gemisch aus pulverigem Material und einem fluchtigen Binder zum Stande der Technik. Nach der Herstellung des Formkörpers wird dieser entweder mit einem ueberzug versehen oder in eine entsprechende Konstruktion eingefügt und der Binder z. B. durch Verdampfung oder Suplimierung wieder entfernt.
Schließlich ist es aus der DT-OS 1 671 186 bekamt, Formkörper für Warmedämmzwecke herzustellen, indem zuerst ein Gemisch aus Kieselsäure-Aerogel, einem Tr(Ibungsmittel und einem Aluminiumsilikat hergestellt und das Gemisch anschließend ohne Außenhülle zu einem Formkörper verpreßt wird.
Nun eignen sich aber die nach dem Stande der Technik hergestellten Wärmedämmplatten nur dann, wenn sie derart kombiniert werden, daß ß die eine Platte aus wenigstens einer Minernlfaserschicht mit Füllstoffen und anorganischem Binder und die andere Platte aus einem Gemisch pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und Fasern besteht, weil nur dann bei entsprechender Anordnung der beiden Schichten gewährleistet ist, daß Anwendungsgrenztemperaturen von > 900°C bewNltigt werden können. Muß man beide Platten vor dem Einbau mit einer Klebung verbinden, dann erhebt sich das Problem der Auswahl des Klebemittels und zum anderen entsteht durch den Zwang zur Verklebung ein erheblich höherer Arbeitsaufwand. Transportiert man aber beide Plattenarten getrennt zu dem zu isolierenden Objekt und vereinigt sie erst dort, so erhebt sich am Anbringungaort das Problem der Verklebung oder mindestens der guten wechselseitigen Befestigung der einzelnen Platten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Platte zu schaffen, die den Anforderungen gerscht wird, die an Platten beim Einsatz unter hohen Termperaturen gestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte aus zwei miteinander zu der Wärmedämmplatte verpreßten Schichten aus Mineralfasern mit Füllstoffen und organischem Bindemittel einerseits und aus einem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure,Trübungsmittel und gegebenenfalls Mineralfasern anderer seits besteht.
Mit einer solchen Wärmedämmplate wird der Vorteil erreicht, daß sie nach Herstellung in einem einzigen Preßvorgang unmittelbar am Einsatzort brauchbar ist. Dadurch läßt sich eine wesentliche Zeitersparnis und damit auch ein geringerer Kostenaufwand bei der innigen Verbindung der beiden Schichten miteinander erreichen. Außerdem werden durch den Preßvorgang stabilere Oberflächen erzeugt und durch die homogene Verbindung der Schichten untereinander wird die Biegefestigkeit einer derartigen kombinierten Platte wesentlich erhöht, insbesondere gegenüber den bisher bekannten Platten, die durch Verkleben zweier Schichten oder allein durch Kombination zweier solcher Schichten erstellt werden.
Vorzugsweise wird das Verhältnis der Dicke der ersten Schicht, d. h. der Schicht aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel zur gesamten Plattendicke so gewählt, daß die Temperatur in der Trennfuge der beiden Schichten von der heißen Seite her gerechnet bei möglichst geringer Dicke dieser ersten Schicht unter 9000C bleibt.Es ist aber darauf zu achten, daß die Gesamtdicke der Platte den tEanmefluß durch die Isolierung beeinflußt, während das Dickenverhältnis der ersten Schicht zur gesamten Plattendicke die Temperatur in der Trennfuge bestimmt.
dabei ist es zweckmäßig, wenn die warniseitige Oberfläche entsprechend ihrer zulässigen AnwendungsgrenztemRcratur gekennzeichnet wird.
Vorzugsweise ist in weiterer Ausbildung der Erfindung die freie Oberfläche der aus dem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und gegebenenfalls Mineraiwolle bestehenden zweiten Schicht mit einem Uberzug aus einem Material überzogen, das im wesentlichen dem Material der ersten Schicht aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel entspricht.
Damit erhält auch diese freie Oberfläche eine höhere Oberflächenfestigkeit.
Dicsc Überzugsschicht kann vorzugsweise aufgespritzt sein.
Damit die Temperatur in der Trennfuge zwischen der ersten und zeiten Schicht von der heißen Seite her gesehen, bei möglichst geringer Dicke der ersten Schicht mit Sicherheit unter 9000C gehalten wird, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung Pigmente verwendet werden, die so ausgewählt sind, daß sie insbesondere irn IR-Bereich als Trübungsmittel wirksam sinds im IR-Bereich besonders günstige Reflektions-, Streu- oder Absorptionseigenschaften aufweisende Pigmente verwendet man vorzugsweise TiO2, Eisenoxid, Chromoxid oder Ilmenit.
Die erfindungsgemäße Wärmedämmplatte hat ferner dan Vorteil, daß bereits bei der Herstellung Erhöhungen und/oder Vertiefungen und/oder Durchbrüche in die Platte eingeformt werden können. Diese Einformungen können als Auf lage für Heizstäbe, als Lagarbohrungen für Tragstäbe oder als Durchführungsbohrungen für Tharmoelemente und/oder Zuführungsleitungen in den zu isolierenden Gegenstand benutzt werden.
Als Füllstoffe haben sich Al203, Sand, gemahlene Schamotte, Kaolin und Perlit als brauchbar erwiesen. Als Fasern kennen Asbest, Steinwolle oder vorzugsweise Aluminium-Silikat-Fasern vert werden. Wird nicht unbedingt bezüglich der auf der Außenseite liegenden Schicht auf erhöhte Temperaturfestigkeit Wert gelegt, so kann man in der nach außen weisenden Schicht auch Kunststofffasern verwenden. Unter den n Fullstoffen sind auch Mischungen der genannten Stoffe brauchbar.
Aus fertigungstechnischen Gründen wird man als Binder ein Wasserglas verwenden, weil er unter Wärmeeinwirkung verhältnismäßig kurze Aushärtezeiten aufweist.
Bei der Durhfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zweckmäßig die Bestandteile für die einzelnen Schichten locker in eine Preßform eingebracht und dann gemeinsam verpreßt. Auf diese Weise läßt sich auch die verwendung eines eigenen Klebers für die Verbindung der beiden Schichten vermeiden, da der Kleber in der ihn enthaltenden Schicht auf die Bindung dieser Schicht mit der zweiten, ihn nicht enthaltenden Schicht wirkt.
Darüber hinaus ergibt sich ein Verzahnen und teilweises Anlösen der enthaltenen Kieselsäure und damit eine weitere innige Verbindung der beiden Schichten.
Es kann zweckmäßig sein, die zuerst eingefüllte Schicht um mindestens 25 % vorzuverdichten, wodurch deren Oberfläche eingeebnet wird, ohne daß sie eine zu starke Clättung crf'ihrt. Außerdem findet die darauf zu presscndo Schicht eine bessere Preßunterlage, was die Ausbildung einer höheren Steif igkeit dieser Schicht begünstigt. Ferner wird dadurch vermieden, daß die erste Schicht sich zu weit in die zweite Schicht verkrallt und hierdurch unter Umständen örtlich die Wrneleitzahl herabgesetzt wird, Gebenenfalls kann der Preßvorgang dadurch unterstützt werden, daß zur besseren Entlüftung über den Ober- und/oder Unterstempel Unterdruck angelegt wird.
Zweckmäßig verwendet man als anorganisches Bindemittel Kaliwasser. Dadurch werden die Aushärtezeiten gegenüber hydraulischen anorganischen Bindemitteln wesentlich verkürzt.
Zum Aushärten der temperaturbeständigen Oberschichten wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig ein Mikrowellenofen eingesetzt.
Dies begünstigt zusammen mit der Verwendung von Kaliwasserglas als anorganisches Bindemittel eine Verkürzung der Aushärtezeiten dieser Schichten bei einer gleichzeitigen Erzielung optimaler Bindungsverhältnisse zwischen ihnen, da eine Uberhitzung des Bindemittels nicht eintreten kann.
FUr die Schicht aus Mineralfaser mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel angegeben: Al-Si-Faser 30 % TiO2 5 % A1203 35 % Kalium-Silikat 5 bis 15 % H2O Rest Die Feuchtigkeit und damit die Plastizität der Masse rmß so gewahlt werden, daß die beiden gemeinsam zu verpressenden Schichten etwa die gleiche Kompressibilität aufweisen.
Als Faser kann je nach Temperaturbeanspruchung der herzustellenden Außenschicht auch je(le andere qeeicjnete Faser zum Einsatz kommen. Das gleiche gilt auch für den Einsatz der Füllstoffe oder von Gemischen derselben.
Porige Füllstoffe, wie Perlite, sollten eine Korngröße von 0 bis 3 nrn, vorzugsweise von 0 bis 1 mm aufweisen.
Eine gut brauchbare Mischung zur Ibrstellung des auf die freien Oberflächen der aus dem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, TrUbungsmittel und Mineralfasern bestehenden Schicht aufzubringenden Uberzuges besteht z. B. aus Mineralwolle 30 % Al203 40 % Kaliumsilikat 5 bis 15 % H20 Rest Hierbei kann die Mineralwolle sowohl eine Stein-, Schlacken- oder Glaswolle sein. Das Al2O3 kann zu gleichen Gew.-%-Satz auch durch Schamotte-Mehl oder einem Gemisch aus Schamotte-Mehl und Mehl aus Feuerfestton ausgetauscht werden, wobei jedoch der Anteil an Schamotte-Mehl wenigstens 50 % betragen sollte, um die Trockenschrumpfung in Grenzen zu halten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Wärmedämmplatten wiedergegeben. Es zeigen Fig. 1 eine zweischichtige Wärmedämmplatte; Fig. 2 eine dreischichtige Wärmedämmplatte und Fig. 3 eine dreischichtige Wärmedämmplatte mit Vertiefungen, ErhUhungen und Bohrungen.
In Fig. 1 ist mit 1 die Schicht bezeichnet, die formstabil und gegen Tenperaturen oberhalb 9000C beständig sein soll. Die Schicht 2 besteht aus einem Gemisch aus Wrogcncr Kieselsäure, Trübungsmittel und gegebenenfalls Steinwolle.
Gemaß der Ausführuingsform nach Fig. 2 kann noch eine dritte Schicht 3 vorgesehen sein, die in ihrer Zusammensetzung im wesentlichen der Schicht 1 nach Fig. 1 entspricht und deshalb in Fig. 2 auch mit diesem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
Die Schicht 3 kann gegebenenfalls auch durch Aufspritzen keramischen Materials o. dgl. ersetzt sein.
Aus Fig. 3 erkennt man, daß eine oder beide Außenschichten 1 bzw. 3 mit Erhöhungen 4, Einprägungen 5 oder durch Bohrungen 6 versehen sein können.
Hierbei werden zweckmäßig die Außenschichten in ihrer Zusammensetzung nach den Erfordernissen der Formstabilität unter hoher thermischer Belastung ausgewählt, während die höher temperaturbestandige Wärmedämmschicht im wesentlichen nach den WLtinredärmerfordcrnissen ausgewählt ist. Dabei kann die Schicht 1 gemäß Fig. 2 durchaus eine andere Zusammensetzung aufweisen als die Schicht 3 gemäß Fig. 2. Auch können die beiden Dicken der Schichten 1 und 3 nach den Fig. 2 und 3 unterschiedlich gewählt werden.

Claims

Wärmedämmplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung # Aus Mineralfasern, Füllstoffen, anorganischem Bindemittel, pyrogener Kieselsäure und Trübungsmitteln bestehende, verdichtete Wärmadämmplatte, insbesondere zur Verwendung bei hohen lenperaturen, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie aus zwei miteinander zu der Wärmedämmplatte der preßten Schichten aus Mineralfasern mit Fullstoffen und anorganischem Bindemittel einerseits (1) und aus einem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmitteln und gegebenenfalls Mineralfasern andererseits (2) besteht.
2. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Verhältnis der Dicke der ersten Schicht (1) zur gesamten Plattendicke so gewwhlt ist, daß die Tenperatur in der Trennfuge der beiden Schichten von der heißen Seite her gerechnet bei möglichst geringer Dicke dieser ersten Schicht (1) unter 900§C bleibt.
3. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die freien Oberfläche der aus dom Gemisch aus pyrogener Kiesclsäure, Trübungsmittel und Mineralfasern bestehenden Schicht (2) mit einem Uberzug (3) aus einer der Zusammensetzung der ersten Schicht (1) ähnlichen Zusammensetzung überzogen sind.
4. Wärmedämmplatte nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die überzugsschicht (3) aufgespritzt ist.
5. Wärmedämmplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß irt IR-Bereich als Trübungsmittel wirksame Pigmente verwendet sind.
6. Wärmedämmplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Wärmedämmplatte Erhöhungen und/oder Vertiefungen und/oder Durchbrüche eingeformt sind.
7. Verfahren zur iserstellung einer Wärmedämmplatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in eine Preßform lockere Schichten aus Mineralfasern mit Füllstoffen und organischem Bindemittel einerseits und aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmitteln und gegebenenfalls Mineralfasern andererseits eingelegt und gemeinsam verpreßt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zuerst die Schicht aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel eingelegt und mindestens 25 % vorverdichtet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß dem Material zur Ilerstellung der Schicht aus Ftineralfasern mit Füllstoffen und anorgan ischcm Bindemittel Kaliwasserglas als anorganisches Bindemittel zugesetzt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der gepreßte Plattenkörper der Einwirkung eines Mikrowellenofens ausgesetzt wird.