DE2748307C2 - Wärmedämmplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Wärmedämmplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung

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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 30 55 83) bekanntgeworden.
Außerdem gehört nach der US-PS 31 24 853 noch die Herstellung eines Formkörpers aus einem Gemisch ajs pulverigem Material und einem flüchtigen Binder zum Stande der Technik. Nach der Herstellung des Formkörpers wird dieser entweder mit einem Überzug versehen oder in eine entsprechende Konstruktion eingefügt und der Binder z. B. durch Verdampfung oder Suplimierung wieder entfernt
Schließlich ist es aus der DE-OS 16 7: 186 bekannt. Formkörper für Wärmedämmzwecke herzustellen, indem zuerst ein Gemisch aus Kieselsäure-Aerogel, einem Trübungsmittel 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 die eine Platte aus wenigstens einer Mineraifaserschicht 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 bewältigt 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 Anbringungsort 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 gerecht wird, die an Platten beim Einsatz unter hohen Temperaturen gestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platte aus zwei miteinander zu der Wärmedämmplatte verpreßten Schichten aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel einerseits und aus einem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und gegebenenfalls Mineralfasern andererseits besteht.
Mit einer solchen Wärmedämmplatte 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 und 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 Wärmefluß
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 warmseitige Oberfläche entsprechend ihrer zulässigen Anwendungsgrenztemperatur gekennzeichnet wird.
Vorzugsweise ist in weiterer Ausbildung der Erfindung die freie Oberfläche der aus dem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und gegebenenfalls Mineralwolle bestehenden zweiten Schicht mit einem Oberzug 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. Diese Überzugsschicht kann vorzugsweise aufgespritzt sein.
Damit die Temperatur in der Trennfuge zwischen der ersten und zweiten Schicht von der heißen Seite her gesehen, bei möglichst geringer Dicke der ersten Schicht mit Sicherheit unter 900° C gehalten wird, können in an sich bekannter Weise Pigment verwendet werden, die so ausgewählt sind, daß sie insbesondere im IR-Bereich als Trübungsmittel wirksam sind. Als im 1R-Bereich besonders günstige Reflektions-, Streu- oder Absorptionseigenschaften aufweisende Pigmente verwendet man vorzugsweise TiO2, Eisenoxid, Chromoxid oder Ilmenit.
Die erfindungsgemäße Wärmedämmplatte hat ferner den Vorteil, daß bereits bei der Herstellung Erhöhungen und/oder Vertiefungen und/oder Durchbrüche in die Platte eingeformt werden können. Diese Einformungen können als Auflage für Heizstäbe, als Lagerbohrungen für Tragstäbe oder als Durchführungsbohrungen für Thermoelemente und/oder Zuführungsleitungen in den zu isolierenden Gegenstand benutzt werden.
Als Füllstoffe haben sich AI2O3, Sand, gemahlene Schamotte, Kaolin und Perlit als brauchbar erwiesen. Als Fasern können Asbest, Steinwolle oder vorzugsweise Aluminium-Silikat-Fasern verwendet werden. Wird nicht unbedingt bezüglich der auf der Außenseite liegenden Schicht auf erhöhte Temperalurfestigkeit Wert gelegt, so kann man in der nach außen weisenden Schicht auch Kunststoffasern verwenden. Unter den Füllstoffen 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 Durchführung 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 Glättung erfährt. Außerdem findet die darauf zu pressende Schicht eine bessere Preßunterlage, was die Ausbildung einer höheren Steifigkeit dieser Schicht begünstigt. Ferner wird dadurch vermieden, daß die erste Schicht sich zu iveit in die irweite Schicht verkrallt und hierdurch unter Umständen örtlich die Wärmeleitzahl herabgesetzt wird. Gegebenenfalls 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 Binde-
:o mitteln 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 erner gleichzeitigen Erzielung optimaler Bindungsverhältnisse zwischen ihnen, da eine Überhitzung des Bindemittels nicht eintreten kann.
Für die Schicht aus Mineralfaser mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel angegeben:
Al-Si-Faser
TiO2
Al2O3
Kalium-Silikat
H2O
30%
5%
35%
5 bis 15%
Rest
Die Feuchtigkeit und damit die Plastizität der Masse muß so gewählt werden, daß die beiden gemeinsam zu verpressenden Schichten etwa die gleiche Kompressibilität aufweisen.
Als Faser kann je nach Temperaturbeanspruchung der herzustellenden Außenschicht auch jede andere geeignete 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 mm, vorzugsweise von 0 bis 1 mm aufweisen.
Eine gut brauchbare Mischung zur Herstellung des auf die freien Oberflächen der aus dem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und Mineralfasern bestehenden Schicht aufzubringenden Überzuges besteht z. B. aus
Mineralwolle
AI2O3
Kaliumsilikat
H2O
30%
40%
5 bis 15%
Rest
Hierbei kann die Mineralwolle sowohl eine Stein-, Schlacken- oder Glaswolle sein. Das Ai2O3 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 zeigt
F i g. 1 eine zweischichtige Wärmedämmplatte;
F i g. 2 eine dreischichtige Wärmedämmplatte und
Fig. 3 eine dreischichtige Wärmedämmplatte mit Vertiefungen, Erhöhungen und Bohrungen.
In Fig. 1 ist mit 1 die Schicht bezeichnet, die formstabil und gegen Temperaturen oberhalb 900°C
beständig sein soll. Die Schicht 2 besteht aus einem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und gegebenenfalls Steinwolle.
Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 2 kann noch eine dritte Schicht 3 vorgesehen sein, die in ihrer Zusammensetzung im wesentlichen der Schicht 1 nach Fig. 1 entspricht.
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 Lein können.
Hierbei werden zweckmäßig die Außenschichten in ihrer Zusammensetzung nach den Erfordernissen der Formstabilität unter hoher thermischer Belastung ausgewählt, während die hier höher temperaturbeständige Wärmedämmschicht im wesentlichen nach den Wärmedämmerfordernissen ausgewählt ist. Dabei kann die Schicht I gemäß Fig. 2 durchaus eine andere Zusammensetzung aufweisen als die Schicht 3 gemäß F i g. 2. Auch können die beiden Dicken der Schichten 1 und 3 nach den Fig. 2 und 3 unterschiedlich gewählt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Palentansprüche:
1. Aus Mineralfasern, Füllstoffen, anorganischem Bindemittel, pyrogener Kieselsäure und Trübungsmitteln bestehende, verdichtete Wärmedämmplatte, insbesondere zur Verwendung bei hohen Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei miteinander zu der Wärmedämmplatte verpreßten Schichten aus Mineralfasern mit Füllstoffen 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 gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Dicke der ersten Schicht (1) zur gesamten Plattendicke so gewählt ist, daß die Temperatur in der Trennfuge der beiden Schichten von der heißen Seite her gerechnet bei möglichst geringer Dicke dieser ersten Schicht (1) unter 9000C bleibt.
3. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Oberflächen der aus dem Gemisch aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmittel und Mineralfasern bestehenden Schicht (2) mit einem Überzug (3) aus einer der Zusammensetzung der ersten Schicht (1) entsprechenden Zusammensetzung überzogen sind.
4. Wärmedämmplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (3) eine aufgespritzte Schicht ist.
5. Wärmedämmplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmedämmplatte Erhöhungen und/oder Vertiefungen und/oder Durchbrüche eingeformt sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmplatte nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Preßform lockere Schichten aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel einerseits und aus pyrogener Kieselsäure, Trübungsmitteln und gegebenenfalls Mineralfasern andererseits eingelegt und gemeinsam verpreßt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Schicht aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel eingelegt und mindestens 25% vorverdichtet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material zur Herstellung der Schicht aus Mineralfasern mit Füllstoffen und anorganischem Bindemittel Kaliwasserglas als anorganisches Bindemittel zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gepreßte Plattenkörper der Einwirkung eines Mikrowellenofens ausgesetzt wird.
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