DE3102935A1

DE3102935A1 - DEVICE FOR THE HEAT-INSULATING STORAGE OF AN ELECTRIC HEATER, IN PARTICULAR FOR A RADIATION-HEATED COOKING PLATE, AND A HEAT-INSULATING PLATE THEREFOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DE3102935A1
Application number: DE19813102935
Authority: DE
Inventors: Hans 6700 Ludwigshafen Kummermehr
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-09-02
Also published as: EP0057252A3; EP0057252A2

Description

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description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwendel, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte,nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine zur Verwendung mit der Vorrichtung besonders geeignete Wärmedämmplatte und ein zu ihrer Herstellung besonders geeignetes Verfahren.The invention relates to a device for heat insulating Storage of an electrical heating coil, in particular for a radiation-heated hotplate, after the preamble of claim 1, as well as a thermal insulation board particularly suitable for use with the device and a particularly suitable method for their production.

Eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegebenen Gattung ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P30 20 326.0 vorgeschlagen. Bei dieser Vorrichtung besteht die Lagerschicht ebenso wie die Dämmschicht aus einem in der Flammenpyrolyse hergestellten, mikroporösen, teilchenförmigen Isoliermaterial als Grundstoff, ist aber im Unterschied zum entsprechenden Material der Dämmschicht mit einem anorganischen Bindemittel gehärtet. Diese gehärtete Lagerschicht weist annähernd dieselbe Dicke wie die untere Dämmschicht auf. Die so aus der unteren Dämm-. schicht und der oberen Lagerschicht gebildete Wärmedämmplatte muß in einem Härteofen Temperaturen von 700⁰C oder mehr ausgesetzt werden, was energie- und zeitaufwendig ist. Weiterhin ist die gehärtete Lägerschicht in jedem Falle nur an der Oberseite der Dämmschicht angeordnet, so daß die seitlichen und unterenA device of the type reproduced in the preamble of claim 1 is proposed in the earlier German patent application P30 20 326.0. In this device, the bearing layer, like the insulating layer, consists of a microporous, particulate insulating material produced in flame pyrolysis as a base material, but unlike the corresponding material of the insulating layer, it is hardened with an inorganic binder. This hardened bearing layer has approximately the same thickness as the lower insulation layer. The so from the lower insulation. layer and the upper bearing layer formed thermal insulation board must ^{be exposed to temperatures of 700 0} C or more in a curing oven, which is energy and time consuming. Furthermore, the hardened bearing layer is in each case only arranged on the top of the insulating layer, so that the lateral and lower

^O Bereiche der Dämmschicht ungeschützt liegen und bei Handhabung, Lagerung oder Transport der Wärmedämmplatten insbesondere vor ihrem Einbau im Hinblick auf die geringe Festigkeit des Isoliermaterials Beschädigungen ausgesetzt sind.^ O areas of the insulation layer are unprotected and enclosed Handling, storage or transport of the thermal insulation panels, especially with a view to their installation the low strength of the insulating material are exposed to damage.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissenen Gattung bzw. eine Wärmedämmplatte zur BildungIn contrast, the invention is based on the object of providing a device as described in the preamble of claim 1 outlined genus or a thermal insulation board for education

• ·• ·

des Wärmedämmaterials hierfür zu schaffen, die ebenfalls eine konstruktiv einfache und zuverlässige Lagesicherung der Heizwendel gewährleistet und über bestmögliche Värmedämmeigenschaften bei geringer Bauhöhe verfügt, dabei aber mit geringerem Aufwand herstellbar ist.of the thermal insulation material for this to create that as well a structurally simple and reliable position securing of the heating coil is guaranteed and the best possible Has thermal insulation properties with a low overall height, but can be produced with less effort is.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 15.The solution to this problem results from the characterizing features of claim 1 and the claim 15th

Damit wird ebenfalls eine zweischichtige Bauweise des Wärmedämmaterials bzw. der das Wärmedämmaterial bildenden, vorgefertigten Wärmedämmplatte erzielt, jedoch ist keine Härtung erforderlich. Die Beschichtung kann einfach in einem Spritz-, Streich- oder Tauchvorgang aufgebracht werden und haftet nach Trocknung an der Dämmschicht, wobei diese Haftung bei Bedarf durch Zusatz eines organischen Bindemittels in geringer Menqo unterstützt werden kann. Die Heizwendel kann mit einem anorganischen Kleber auf der getrockneten Beschichtung befestigt werden, wobei der anorganische Kleber dieselbe Zusammensetzung wie das die Beschichtung bildende Gemisch besitzen kann. Im Betrieb der Heizwendel werden Temperaturen von über 1000°C in unmittelbarer Nachbarschaft der Heizwendel erzeugt, so daß in diesen Bereichen die nach der Trocknung vorliegende Adhäsions-• bindung oder klebeartige Bindung mittels eines organischen Bindemittels in keramische Bindung übergeht, während das organische Bindemittel im wesentlichen rückstandsfrei verbrennt. Soweit in größerem Abstand von der Heizwendel eine für den Übergang zur keramischen Bindung erforderliche Temperatur der Beschichtung nicht mehr erreicht wird, so daß diese dort nicht auftritt, ist dies unschädlich, da in diesen entferntliegenden Bereichen auch keine wesentlichen Kräfte durch die thermischen Dimensionsänderungen der Heizwendel mehr auftreten; im unmittelbaren Lagerbereich der Heiz-This also enables a two-layer construction of the thermal insulation material or of the thermal insulation material forming, Achieved prefabricated thermal insulation board, but no hardening is required. The coating can easily be applied by spraying, brushing or dipping and adheres after drying the insulation layer, this adhesion if required by adding an organic binder in small quantities can be supported. The heating coil can be applied to the dried coating with an inorganic adhesive the inorganic adhesive having the same composition as that forming the coating May have mixture. When the heating coil is in operation, temperatures of over 1000 ° C are immediately reached Produced in the vicinity of the heating coil, so that in these areas the adhesion bond or adhesive-like bond changes into ceramic bond by means of an organic binder, while the organic binder burns essentially without leaving any residue. So far at a greater distance from the heating coil a temperature of the coating required for the transition to the ceramic bond is no longer reached, so that this does not occur there, this is harmless, since in these remote areas there are no significant forces the thermal dimensional changes of the heating coil occur more; in the immediate storage area of the heating

wendel werden in jedem FaI] so hohe Temperaturen/ erreicht, daß keramische Bindung eintritt und so die Heizwendel sicher auf der Beschichtung gelagert wird. Die mechanische Festigkeit der keramisch abgebundenen Beschichtungsbereiche in den Lagerbereichen der Heizwendel schützt das darunterliegende Isoliermaterial vor einer Einleitung von Spannungen, welche dessen geringe Festigkeit lokal überschreiten könnten. Die einfache Art der Aufbringung der Beschichtung etwaso high temperatures / are reached in every case, that ceramic bond occurs and so the heating coil is safely stored on the coating. The mechanical strength of the ceramic-bonded coating areas in the storage areas of the heating coil protects the underlying insulating material from the introduction of voltages, which is could exceed low strength locally. The simple way of applying the coating, for example

VO in einem Tauchvorgang und deren relativ geringe erforderliche Dicke von weniger als 1 mm ermöglichen esdarüber hinaus, nicht nur den Lagerbereich der Heizwendel, sondern die gesamte Wärmedämmplatte mit der Beschichtung zu überziehen, so daß diese ohne jeglichen Zurzeit ζ aufwand allseitig geschützt ist und in dieser Form ohne Gefahr von Beschädigungen vorgefertigt, gelagert und an eine andere Fertigungsstätte transportiert werden kann, an der dann erst die Montage der Heizwendel, der Einbau in die Aufnahmeschale und gegebenenfalls die Endmontage der Kochplatte od. dgl. erfolgt.VO in a dipping process and its relatively small required thickness of less than 1 mm make it possible to do so in addition, not only the storage area of the heating coil, but the entire thermal insulation board with the Coating to be coated so that it is protected on all sides without any effort and in this Mold prefabricated, stored and transported to another manufacturing facility without risk of damage can be, on which only then the assembly of the heating coil, the installation in the receiving shell and if necessary, the final assembly of the hotplate or the like. takes place.

Die Unteransprüche 2 bis 14 bzw. 16 bis 19 haben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte zum Inhalt. Im Anspruch 20 ist ein zur Vorfertigung der Dämmplatte besonders geeignetes Verfahren angegeben, das gemäß Anspruch 21 in vorteilhafter Weise weitergebildet wird.The subclaims 2 to 14 and 16 to 19 have advantageous Developments of the device according to the invention or the thermal insulation board according to the invention Go to content. Claim 20 specifies a method that is particularly suitable for prefabrication of the insulation board, which is developed according to claim 21 in an advantageous manner.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages emerge from the following description of an embodiment based on the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. .1 einen Schnitt durch eine er findungs gemäße Vorrichtung undFig. 1 is a section through a device according to the invention and

Fig. 2 die Einzelheit aus Kreis II in Fig. 1 in stark vergrößerter Darstellung.Fig. 2 shows the detail from circle II in Fig. 1 in strong enlarged view.

Die veranschaulichte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Aufnahmeschale 1 aus Metall, insbesondere Aluminiumblech, und Wärmedämmaterial in Form einer Wärmedämmplatte 2, welche an der Innenseite einer Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 zwischen deren Boden 4 und einer Heizwendel 5 angeordnet ist. Die elektrisch betriebene Heizwendel 5 weist nicht näher dargestellte elektrische Anschlüsse auf, die auf geeignete Weise aus dem Bereich der Aufnahmeschale 1 herausgeführt sind. Die dargestellte Vorrichtung dient zur Strahlungsbeheizung einer Glaskeramikabdeckung einer Kochplatte, wobei die nicht näher dargestellte Glaskeramikplatte auf einer Auflagefläche 22 aufliegt und damit Abstand vom oberen Rand der Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 sowie von der Heizwendel 5 erhält. Die Umfangswand 3 der Aufnahmeschale 1 und damit die gesamte Vorrichtung hat in Draufsicht im wesentlichen Kreisform und liegt konzentrisch zu einer Mit_r telachse 14.The illustrated device consists essentially of a receptacle 1 made of metal, in particular aluminum sheet, and thermal insulation material in the form of a thermal insulation plate 2, which is arranged on the inside of a peripheral wall 3 of the receptacle 1 between its bottom 4 and a heating coil 5. The electrically operated heating coil 5 has electrical connections (not shown in more detail), which are led out of the region of the receiving shell 1 in a suitable manner. The device shown is used for radiant heating of a glass ceramic cover of a hotplate, the glass ceramic plate (not shown in detail) resting on a support surface 22 and thus being spaced from the upper edge of the peripheral wall 3 of the receiving shell 1 and from the heating coil 5. The peripheral wall 3 of the receptacle shell 1, and thus the entire device has center axis in plan view, a substantially circular shape and is concentric with a With _r fourteenth

Die Wärmedämmplatte 2 besteht im wesentlichen aus einer mit einer Beschichtung 7 versehenen Dämmschicht 9, die in wendeiförmigen Nuten 8, die ebenfalls von der Beschichtung 7 ausgekleidet sind, die Heiζwendel 5 aufnimmt. Die Beschichtung 7 ist beispielsweise über einen Tauchvorgang aufgebracht und deckt das Material der Dämmschicht 9 allseitig ab. Die Dämmschicht 9 liegt über die Beschichtung 7 am Boden 4 der Aufnahmeschale an und besteht aus feinporigem Kieselsaureaerogel. Dieses Material ist an sich bekannt und weist neben dem Kieselsaureaerogel in aller Regel eine Mineralfaserverstärkung und/oder ein Trübungsmittel auf; solche · hochwirksamen Wärmedämm-Materialien werden durch die Anmelderin unter der Bezeichnung MINILEIT (eingetragenes Warenzeichen) vertrieben, wobei hinr.ichtl ich Ki.nz.el-The thermal insulation panel 2 consists essentially of a coating 7 provided with insulation layer 9, which is in helical grooves 8, which is also from the Coating 7 are lined, the hot filament 5 records. The coating 7 is applied, for example, by a dipping process and covers the material the insulation layer 9 on all sides. The insulation layer 9 lies over the coating 7 on the bottom 4 of the receiving shell and consists of fine-pored silica airgel. This material is known per se and has next The silica airgel is usually reinforced with mineral fibers and / or an opacifier; such · highly effective thermal insulation materials are made possible by the Applicant sold under the name MINILEIT (registered trademark), whereby no more than Ki.nz.el-

heiten des Materials auf die einschlägigen DE-OSen 27 47 663, 27 48 307 und 27 54 956 verwiesen wird, auf die insoweit ausdrücklich Bezug genommen wird. Bevorzugt wird ein Material für die Dämmschicht 9 verwendet, welches aus 30 bis 50 Gew.-% pyrogener Kieselsäure, 20 bis 50 Gew.-/£ Trübungsmittel und 5 bis 15 Gew.-% Aluminiumfasern besteht, sowie in einem Raumgewicht von 200 bis 400 kg/m vorliegt, jedoch nicht organisch oder anorganisch gehärtet zu sein braucht. Bin solches Spezial-Wärmedämmaterial besitzt eine Wärmeleitfähigkeit, die geringer ist als diejenige ruhender Luft und darüber hinaus nur wenig temperaturabhängig ist.units of the material is referred to the relevant DE-OSes 27 47 663, 27 48 307 and 27 54 956, to which reference is expressly made in this respect. A material is preferably used for the insulation layer 9, which consists of 30 to 50% by weight of fumed silica, 20 to 50% by weight of opacifier and 5 to 15% by weight There is aluminum fibers, and is present in a density of 200 to 400 kg / m, but not organic or needs to be hardened inorganically. Such a special thermal insulation material has a thermal conductivity, which is lower than that of still air and beyond that is only slightly temperature-dependent.

Allerdings sind die aus pulverförmigen Grundstoffen gepreßten Formplatten aus einem solchen Material mechanisch wenig widerstandsfähig. Anstelle von Kieselsäureaerogel kann das Material auch Aluminiumoxid-Aerogel aufweisen, oder eine geeignete Mischung beider Aerogele, um bei Bedarf höhere Temperaturbeständigkeit zu erreichen. Zur weiteren Erhöhung der Temperaturbeständigkeit kann das Dämmaterial der Dämmschicht Zuschlage an hochtemperaturbeständigen Stoffen wie Manganoxid, Zirkonoxid oder Titanoxid enthalten. Für Spezialzwecke kann auch mit deren Aerogelen gearbeitet werden, Die Heizwendel 5 ist mittels eines Klebers 6 an der Beschichtung 7 in den wendeiförmigen Nuten 8 befestigt. Hierzu ist der Kleber 6, was aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist, an diskreten Stellen längs der •Erstreckung der Heizwendel 5 aufgebracht und sichert so deren Lage an im Abstand voneinander liegenden Stellen. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Heizwendel 5 unmittelbar nach dem Aufbringen der Beschichtung 7 in der weiter unten noch näher erläuterten Weise auf diese aufzudrücken und die Funktion des Klebers von der Beschichtung 7 übernehmen zu lassen. Sofern jedoch eine Vorfertigung der Wärmedämmplatten 2 mit Beschichtung 7 an anderer Stelle als die Anbringung der Heizwendel 5 erfolgt, wird die Heizwendel 5 in der veranschaulichten Weise mittels des zusätzlichen KIe-However, they are made from powdered raw materials Pressed mold plates made of such a material have little mechanical resistance. Instead of silica airgel the material can also comprise aluminum oxide airgel, or a suitable mixture of both Aerogels to achieve higher temperature resistance if required. To further increase the temperature resistance The insulation material of the insulation layer can be added to high-temperature-resistant materials such as Contain manganese oxide, zirconium oxide or titanium oxide. For special purposes it is also possible to work with their aerogels. The heating coil 5 is attached to the coating by means of an adhesive 6 7 fastened in the helical grooves 8. For this purpose, the adhesive 6, which is not shown in the drawing can be seen, applied at discrete points along the • extension of the heating coil 5 and thus secures their position at points at a distance from one another. In principle, it would also be possible to use the heating coil 5 immediately after the coating has been applied 7 to be pressed onto this in the manner explained in more detail below, and the function of the adhesive to be taken over by the coating 7. However, if a prefabrication of the thermal insulation panels 2 with Coating 7 takes place elsewhere than the attachment of the heating coil 5, the heating coil 5 is in the illustrated way by means of the additional

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bers 6, dessen Konsistenz im übrigen derjenigen der Beschichtung 7 entsprechen kann, nachträglich auf die getrocknete Beschichtung aufgeklebt. Es stehen geeignete hochtemperaturbeständige anorganische Kleber 6 mit einer Temperaturbeständigkeit bir; zu 1150 C, alr;o ■ völlig ausreichend, zur Verfügung. Dabei kann auch auf einen keramischen Kleber zurückgegriffen werden, der durch einen organischen Bindemittelanteil eine Anfangs-■festigkeit erhält und bei erhöhten Temperaturen zwisehen etwa 500 und 1000⁰C durch keramische Bindung verfestigt, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit dem Gemisch für die Beschichtung 7 noch näher erläutert ist. Durch die hohe Temperatur, die beim Betrieb der Heizwendel 5 erreicht wird, wird der Übergang in die keramische Bindung vollzogen, welche der Lagesicherung der Heizwendel 5 bei weitem ausreichende Festigkeit vermittelt.bers 6, the consistency of which may otherwise correspond to that of the coating 7, subsequently glued onto the dried coating. There are suitable high-temperature-resistant inorganic adhesives 6 with a temperature resistance bir; at 1150 C, alr; o ■ completely sufficient, available. It can also be preferable to use a ceramic adhesive that is obtained by an organic binder content of an initial ■ strength and at elevated temperatures zwisehen about 500 and 1000 ⁰ C by ceramic bonding solidified as further below in connection with the mixture for the coating 7 is explained in more detail. Due to the high temperature that is reached when the heating coil 5 is in operation, the transition into the ceramic bond is completed, which by far provides sufficient strength for securing the position of the heating coil 5.

Die Beschichtung 7 ist in einer Schichtdicke zwischen etwa 0,05 und 0,5 mm, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,3 mm vorgesehen und möge im vorliegenden Beispielsfalle eine Dicke von 0,25 mm aufweisen.The coating 7 is in a layer thickness between about 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.2 and 0.3 mm provided and may have a thickness of 0.25 mm in the present example.

Die Beschichtung 7 besteht aus einem Stoffgemisch, welches mineralische Fasern und ein keramisches Bindemittel enthält, das bei Temperaturen zwischen etwa 500⁰C und 1000⁰C durch keramische Bindung verfestigt. Der Anteil an mineralischen Fasern sollte möglichst hoch sein, da die mineralischen Fasern einer Tendenz der Beschichtung 7 zum Schrumpfen bei erhöhten Temperaturen entgegenwirken. Daher sollten die mineralischen Fasern in einem Anteil von über 50 Gew.-% am trockonen Gemisch enthalten sein, vorzugsweise jedoch mit einem noch höheren Anteil von 75 bis 95 Gew.-%, wobei im Beispielsfalle ein Anteil von etwa 80 Gew.-% gewählt: sein möge. Die mineralischen Fasern besitzen einen Erweichungs- bzw. Schmelzpunkt von über 1000 C, vorzugsweise von über 1100⁰C, sind also gegenüber den imThe coating 7 consists of a mixture of substances which contains mineral fibers and a ceramic binder, which ^{solidifies at temperatures between approximately 500 °} C. and 1000 ^° C. through ceramic bonding. The proportion of mineral fibers should be as high as possible, since the mineral fibers counteract a tendency of the coating 7 to shrink at elevated temperatures. The mineral fibers should therefore be contained in the dry mixture in a proportion of more than 50% by weight, but preferably with an even higher proportion of 75 to 95% by weight, a proportion of about 80% by weight being selected in the example : may be. The mineral fibers have a softening or melting point of more than 1000 ° C., preferably of more than 1100 ^° C., that is, compared to the im

Betrieb auftretenden Temperaturen beständig. Eine solche Einstellung des Brweichungs- oder Schmelzpunktes der Fasern gelingt einerseits über die Wahl einer bestimmten Partikelgröße, wobei größere Partikel später erweichen und sintern als kleinere, pulverartige Partikel, sowie über die Wahl der Zuschlagstoffe oder Flußmittel zusätzlich zum Aluminiumoxid- und Siliciumoxid-Hauptbestandteil der Mineralfasern. Die Mineralfasern werden aus der Schmelze mit einer Dicke zwisehen etwa 0,5 und 3 ^m, vorzugsweise zwischen 1 und 2 pm gezogen und anschließend gemahlen, so daß sie auf Längen zwischen etwa 2 und 20 £im, vorzugsweise zwischen etwa 5 und 10 um gebrochen werden, wobei jedoch in jedem Falle die Länge der Mineralfasern deren Dicke um wenigstens das Doppelte übersteigt, so daß tatsächlich noch ein Fasercharakter vorliegt. Unter Berücksichtigung dieser Faserabmessungen können sodann die Zusatzstoffe wie Flußmittel in der Schmelze zur Herstellung der Fasern, wie Na₉O, B₉0„, MgO, Fe„0^. und andere, an sich bekannte Zuschlagstoffe so gewählt werden, daß sich die gewünschte Temperaturbeständigkeit bis in Bereiche über 1000 oder über 1100⁰C ergibt, also in Bereiche, in denen die Mineralfasern auf Aluminium-Silicat-Basis bei der im Betrieb auftretenden Maximaltemperatur nicht erweichen oder erschmelzen.Temperatures occurring during operation. Such an adjustment of the softening or melting point of the fibers is achieved on the one hand through the choice of a certain particle size, with larger particles softening and sintering later than smaller, powdery particles, as well as through the choice of additives or fluxes in addition to the aluminum oxide and silicon oxide main constituents of the mineral fibers . The mineral fibers are drawn from the melt with a thickness between about 0.5 and 3 μm , preferably between 1 and 2 μm, and then ground so that they are in lengths between about 2 and 20 μm, preferably between about 5 and 10 μm are broken, but in each case the length of the mineral fibers exceeds their thickness by at least twice, so that there is actually still a fiber character. Taking these fiber dimensions into account, the additives such as flux in the melt for producing the fibers, such as Na ₉ O, B ₉ 0 ", MgO, Fe" 0 ^. and other additives known per se are chosen so that the desired temperature resistance ^{results in ranges above 1000 or above 1100 °} C., i.e. in areas in which the mineral fibers based on aluminum silicate do not soften at the maximum temperature occurring during operation or melt.

Das keramische Bindemittel kann ebenfalls aus Aluminium-Silicat-Partikeln oder -faserelementen bestehen, die jedoch im Unterschied zu den Mineralfasern bei Temperaturen zwischen 500 und 1000 C erweichen und sintern und so die keramische Bindung ergeben. Hierin liegt ein wesentlicher Unterschied des verwendeten keramischen Bindemittels gegenüber anderen anorganischen Bindemitteln wie etwa Wasserglas, welches als Bindemittel für eine ähnliche Beschichtung eines Formkörpers aus Wärmedänunaterial aus der DE-OS 27 47 663 bekannt ist. Wasserglas hat auch bei Raumtemperatur sofort eine ausreichende Klebewirkung, die bei höherenThe ceramic binder can also consist of aluminum silicate particles or fiber elements, which, however, in contrast to mineral fibers, at temperatures between 500 and 1000 C soften and sinter, resulting in the ceramic bond. Herein lies a significant difference between the ceramic binder used and other inorganic binders Binders such as water glass, which are used as binders for a similar coating of a molded body from heat insulating material from DE-OS 27 47 663 is known. Glass of water has immediate effect even at room temperature a sufficient adhesive effect, which at higher

Temperaturen grundsätzlich unverändert bleibt. Jedoch hat sich gezeigt, daß eine Beschichtung mit Wasserglas als Bindemittel bei erhöhten Temperaturen zu stark schrumpft und insbesondere durch den Wasserglaszusatz Kriechströme auftreten, wenn die Heizwendel 5 unter Strom gesetzt wird. Diese Probleme treten nicht auf, wenn anstelle des Wasserglas ein keramisches Bindemittel gewählt wird, wobei auch im Falle eines keramischen Bindemittels eine gewisse Schrumpfung auftreten kann, die jedoch erst bei einem relativ hohen Bindemittelgehalt von über etwa 50 Gew.-% des trockenen Gemisches störend in Erscheinung tritt. Daher liegt der Bindemittelanteil zwischen etwa 5 und 50 Gew.-^, vorzugsweise zwischen 10 und 20 Gew.-% des trockenen Gemisches, im Beispielsfalle bei etwa 15 Gew.-%, wobei eine gegenüber den Mineralfasern geringere, vorzugsweise hinsichtlich des Partikelvolumens um eine Zehnerpotenz oder Größenordnung geringere Partikelgröße der Mineralteilchen des keramischen Bindemittels gewählt ist; schon die geringere Partikelgröße ergibt einen Erweichungs- oder Schmelzpunkt bei niedrigeren Temperaturen, wobei die Einstellung im einzelnen durch entsprechende Wahl der Flußmittel zur Erzeugung entsprechend niederschmelzender Mineralteilchen erfolgen kann.Temperatures basically remains unchanged. However, it has been shown that a coating with water glass as a binder, shrinks too much at elevated temperatures, and in particular due to the addition of waterglass Leakage currents occur when the heating coil 5 is energized. These problems do not occur if a ceramic binder is chosen instead of the water glass, also in the case of a ceramic A certain amount of shrinkage can occur in the binder, but only at a relatively high level Binder content of more than about 50% by weight of the dry mixture is a problem. Hence lies the proportion of binder between about 5 and 50 wt .- ^, preferably between 10 and 20% by weight of the dry mixture, in the example case at about 15% by weight, wherein one compared to the mineral fibers, preferably by one in terms of particle volume The particle size of the mineral particles of the ceramic binder is a power of ten or an order of magnitude smaller is chosen; even the smaller particle size results in a softening or melting point at a lower one Temperatures, the setting in detail by appropriate choice of the flux for generation accordingly Melting mineral particles can take place.

Im Beispielsfalle sind in der Beschichtung 7 weiterhin mineralische Pigmente enthalten, und zwar in Form von TiOp oder TiO_?~haltigen Stoffen. Die mineralischenIn the example case, the coating 7 also contains mineral pigments, namely in the form of TiOp or TiO _? ~ containing substances. The mineral

Pigmente, die nicht unbedingt erforderlich sind, dienen dazu, bereits einen Teil der IR-Strahlung zu streuen ' oder zu reflektieren sowie die Abriebfestigkeit zu erhöhen. Als TiOp-haltiger Stoff kann beispielsweise ein Gemisch aus Al„0„ und TiO₂ gewählt werden, wobei dasPigments that are not absolutely necessary are used to scatter or reflect part of the IR radiation and to increase the abrasion resistance. _{A mixture of Al "O" and TiO 2} , for example, can be selected as the TiOp-containing substance

TiO neben seiner Funktion als Pigment auch als Trübungsmittel gegenüber der IR-Strahlung dient. Weitere Beispiele für geeignete Pigmente sind etwa Rutil, limc-ni ι , Eisenoxid, Chromoxid und dgl. Es genügt, wenn dieIn addition to its function as a pigment, TiO also acts as an opacifier serves against the IR radiation. Further examples of suitable pigments are rutile, limc-ni ι, Iron oxide, chromium oxide and the like. It is sufficient if the

mineralischen Pigmente in einem Anteil von bis zu maximal etwa 20 Gew.-# des Trockengemisches, vorzugsweise jedoch in einem geringeren Anteil als 10 Gew.-% in der Beschichtung 7 enthalten sind. Im Beispielsfalle möge die Beschichtung 7 aus etwa 80 Gew.-% Mineralfasern, 15 Gew.-νέ keramischem Bindemittel in Form niederschmelzender Mineralteilchen und 5 % mineralischen Pigmenten in Form von TiO₂ bestehen.mineral pigments are contained in the coating 7 in a proportion of up to a maximum of about 20% by weight of the dry mixture, but preferably in a proportion less than 10% by weight. In the example, the coating 7 may consist of about 80% by weight mineral fibers, 15% by weight ceramic binder in the form of low-melting mineral particles and 5 % mineral pigments in the form of TiO ₂ .

Zur Herstellung der wärmedämmplatte 2 wird zunächst das feinpulverige Wärmedämmaterial auf der Basis von feinporigem Kieseisäureaerogel in einen Pressenraum eingefüllt und dort zur Bildung des Formkörpers der aus Fig. 1 ersichtlichen Kontur gepreßt und verdichtet.To produce the thermal insulation panel 2 is first the fine-powder thermal insulation material based on fine-pored silica airgel in a press room filled in and there pressed and compressed to form the molding of the contour shown in FIG. 1.

Zur Erzeugung der Beschichtung 7 wird eine Aufschlämmung aus Wasser und. einem Stoffgemisch hergestellt, welches die weiter oben bereits erläuterten Anteile an hochtemperaturbeständigen Mineralfasern, niederschmelzenden Mineralteilchen als keramischem Bindemittel und gegebenenfalls mineralischen Pigmenten enthält. Der Wassergehalt der Aufschlämmung wird im wesentlichen entsprechend der Art der Aufbringung der Beschichtung 7 gewählt und liegt zwischen etwa 40 Gew.-% zur Erzeugung einer pastenartigen Konsistenz für ein .Aufstreichen und etwa 70 Gew.-% für ein Aufbringen durch Tauchen. Nach dem Aufbringen der Aufschlämmung auf den gepreßten Formkörper der Wärmedämmplatte 2 entweder allseitig oder mehr oder weniger beschränkt auf die Lagerbereiche oder Nuten 8 für die Heizwendel 5, erfolgt die Trocknung des naßbeschichteten Formkörpers bei erhöhter Temperatur von etwa 100 bis 150° in einem Trockenofen.To produce the coating 7 is a slurry of water and. a mixture of substances produced, which the proportions of high-temperature-resistant mineral fibers, low-melting ones, already explained above Mineral particles as a ceramic binder and optionally contains mineral pigments. The water content of the slurry becomes substantial chosen according to the type of application of the coating 7 and is between about 40 wt .-% for Creation of a paste-like consistency for brushing on and about 70% by weight for application by Dive. After applying the slurry to the pressed molded body of the thermal insulation board 2 either on all sides or more or less limited to the storage areas or grooves 8 for the heating coil 5 takes place the drying of the wet-coated molding at an elevated temperature of about 100 to 150 ° in one Drying oven.

Sofern die Adhäsionskräfte des aufgebrachten Beschichtungsmaterials zur Bildung einer ausreichend abriebfesten und mechanisch festen Beschichtung 7 nicht ausreichen, kann dem die Beschichtung bildenden Stoffgemisch ein organisches Bindemittel zugesetzt werden,Provided that the adhesive forces of the applied coating material not sufficient to form a sufficiently abrasion-resistant and mechanically strong coating 7, an organic binder can be added to the mixture of substances forming the coating,

welches bei Temperaturen oberhalb von 200⁰C, jedenfalls aber oberhalb von 500⁰C verbrennt, ohne störende Rückstände zu hinterlassen. Derartige organische Bindemittel stehen in großer Anzahl zur Verfugung, wobei im Zuge der Verbrennung zunächst Kohlenstoff freigesetzt wird, der dann mit Sauerstoff als CO« abgeführt wird. Da dieser Verbrennungsvorgang in aller Regel übelriechende Stoffe freisetzt und darüber hinaus etwaige unvermeidliche Rückstände möglichst gering gehalten werden sollen, sollte der Gehalt an organischem Bindemittel nur so hoch gewählt werden, wie dies zur Erzeugung der gewünschten organischen Bindungskräfte unbedingt erforderlich ist. Daher wird der Gehalt an organischen Bindemittel immer unter 5 Gew.-%, zumeist auch unter 1 Gew.-% des Trockengemisches liegen, während unterhalb eines Gehaltes von etwa 0,1 Gew.-% des Trockengemisches keine merkliche Erhöhung der Bindekräfte feststellbar ist. Ein bevorzugter Wert für.den Anteil des organischen Bindemittels liegt daher bei etwa 0,5 Gew.-% des Trockengemisches.which burns at temperatures above 200 ^° C., but in any case above 500 ^° C., without leaving behind troublesome residues. Such organic binders are available in large numbers, with carbon initially being released in the course of combustion, which is then removed with oxygen as CO 2. Since this combustion process usually releases malodorous substances and, in addition, any unavoidable residues should be kept as low as possible, the content of organic binding agent should only be selected as high as is absolutely necessary to generate the desired organic binding forces. Therefore, the content of organic binder will always be below 5% by weight, mostly also below 1% by weight of the dry mixture, while below a content of about 0.1% by weight of the dry mixture, no noticeable increase in the binding forces is noticeable. A preferred value for the proportion of the organic binder is therefore about 0.5 % by weight of the dry mixture.

Nach der Trocknung ist die Wärmedämmplatte 2 vorgefertigt und selbständig handhabbar sowie auch handcl. bar, wobei die Beschichtung 7» gegebenenfalls unter— stützt durch die Festxgkeitserhöhung mittels des organischen Bindemittels als mechanische Schutzschicht der Wärmedämmplatte 2 bei Handhabung, Lagerung und Transport dienen kann. Anschließend wird die so vorgefertigte Wärmedämmplatte gegebenenfalls nach Transport zu einem anderen Fertigungsbetrieb in die Aufnahmeschale 1 eingesetzt und wird die Heizwendel 5 mittels des Klebers 6 in die Nuten 8 eingeklebt. Wird dann die Heizwendel 5 unter Strom gesetzt, so erfolgt zumindest in der Nachbarschaft der Heizwendel 5 bzw. im Bereich der oberen, mit 10 bezeichneten Lagermulde für die Heizwendel 5 eine Temperaturerhöhung der Beschichtung 7, welche zur Verbrennung eines gegebenenfalls beigefügten organischen Bindemittels und an-After drying, the thermal insulation board 2 is prefabricated and independently manageable and also handcl. bar, whereby the coating 7 »if necessary under- supports through the increase in strength by means of the organic binder as a mechanical protective layer the thermal insulation board 2 can be used for handling, storage and transport. Then the prefabricated Thermal insulation board in the receiving tray after transport to another manufacturing plant, if necessary 1 and the heating coil 5 is glued into the grooves 8 by means of the adhesive 6. Will Then the heating coil 5 is energized, at least in the vicinity of the heating coil 5 or in the area of the upper, designated with 10 storage trough for the heating coil 5, a temperature increase of the coating 7, which for the combustion of a possibly added organic binding agent and other

schließend zur Erweichung der niederschmelzenden Mineralteilchen des keramischen Bindemittels und damit zur Verfestigung durch keramische Bindung führt. Eine so starke Temperaturerhöhung tritt gerade im Hinblick auf das hochwirksame Wärmedämmaterial der Dämmschicht 9 im Bereich des Bodens 4 der Aufnahmeschale nicht auf, so daß dort keine Verfestigung der Beschichtung 7» sofern dort überhaupt vorgesehen, durch keramische Bindung erfolgt, jedoch ist dies in diesen Bereichen auch nicht nötig, da im Hinblick auf die Abdeckung durch die Aufnahmeschale 1 dort auch keine mechanischen Einwirkungen oder Spannungen auftreten. Der Kleber 6, der ebenfalls aus keramischem Bindemittel gegebenenfalls mit organischen Bindemittelzusätzen bestehen und gegebenenfalls genau die gleiche Konsistenz wie die Beschichtung 7 aufweisen kann, geht entsprechend ebenfalls in die keramische Bindung über, so daß die Heizwendel 5 trotz der angesichts der starken Temperaturschwankungen erheblichen thermischen Dimensionsänderungen sicher gelagert ist. Für den Kleber 6 kann jedoch auch ein anderes anorganisches Bindemittel verwendet werden, beispielsweise auf der Basis von Wasserglas, da im Hinblick auf die nur lokale Aufbringung des Klebers 6 Probleme durch Schrumpfung, Kriechströme usw.finally to soften the low-melting mineral particles of the ceramic binder and thus leads to solidification through ceramic bonding. Such a strong temperature increase occurs precisely with regard to on the highly effective thermal insulation material of the insulation layer 9 in the area of the bottom 4 of the receiving shell does not appear, so that there is no solidification of the coating, if provided there at all ceramic bond takes place, but this is also not necessary in these areas, as with regard to the Cover by the receiving shell 1 there also no mechanical effects or stresses occur. The adhesive 6, which also consists of ceramic binder, optionally with organic binder additives and can possibly have exactly the same consistency as the coating 7, goes accordingly also in the ceramic bond over, so that the heating coil 5 in spite of the strong temperature fluctuations in view significant thermal dimensional changes is safely stored. However, another inorganic binder can also be used for the adhesive 6 be, for example on the basis of water glass, since with regard to the only local application of the Adhesive 6 problems due to shrinkage, leakage currents, etc.

nicht in irgendwie erheblichem Umfange zu befürchten sind. Jedoch ist; Wasserglas für viele Anwendung3falle nicht ausreichend temperaturb.es tändig, so daß auch in dieser Hinsicht eine keramischer Kleber 6 zusätzliche Vorteile ergibt.not to be feared to any considerable extent are. However, is; Water glass for many uses3 trap not sufficiently temperature-resistant, so that a ceramic adhesive 6 additional in this regard Benefits.

Claims

KÜHNEN & WkGKER

PATENT AGENCY OFFICE

'X left'X left

REGISTERED KEI ¹ KtSENTATIVES BKPOKU Till ·. KUROI ¹ IiAN I ¹ AMiNT OH-IC h

PATENT LAWYERS

R.-A. KÜHNEN *, pin., Inc,

W. LUDERSCHMIDT **, υκ., Ρπί. -chi-m.

P.-A. WACKER *, dipi.-ing .. nim.-wiKTsai inc.

Grünzweig + Hartmann and Glasfaser AG, 6700 Ludwi gshüf'on

Device for the heat-insulating storage of an electrical heating coil, in particular for a Radiation-heated hotplate, as well as thermal insulation board for this · and process for their production

Claims

ζ \ 1.yDevice for the heat-insulating storage of an electrical heating coil, in particular for a radiation-heated hotplate, with a receptacle for two

'■ see the heating coil and the bottom of the recording shed

arranged thermal insulation material, which at least one. ^ ₀ I highly effective insulation layer on the floor based on

Microporous Oxi obtained from flame pyrolysis> 1- : ■ airgel, especially of silicon and / or aluminum,

- Has in particular with mineral fiber reinforcement and / or opacifier, and in which a bearing layer for the heating coil is provided between the heating coil and the insulating layer with a consistency different from that of the insulating layer, characterized in that the bearing layer is in a known manner by a

OFFICE 6370 OBERURSEL · · OFFICE 8050 FRElSlNG ¹ BRANCH OFFICE 8.W0 I ¹ ASSAU

LINDENSTRASSE10. SCHNEGGSTRASSE 3-5 LUnWlGSTRASSH

TEL 06171 '56849 TEL. 08161/62091 IKt. 0851/36616

TtLL = X 4166343 real d TELEX 526547 paw.i d

-TELEGRAM ADDRESS I'AWAMUC - POST CHECK MUNICH I3bO52tiO2

• · W *

A coating (7) made of an inorganic binder that can be applied by spraying, dipping or a similar process and mixture containing mineral fibers, and that the inorganic binder is a ceramic Binder is that at temperatures between about

50O ⁰ C and 1000 ° C solidified by ceramic bond.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heating coil (5) by means of an inorganic

IQ adhesive (6) is glued to the coating (7) forming the bearing layer.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the adhesive (6) is a ceramic binder.

15th

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that

that the adhesive (6) has at least approximately the same composition as the ceramic binder the coating (7).

20th

^l j. Device according to one of claims 1 to 4, there-

, characterized in that the coating (7) surrounds the insulating layer (9) on all sides.

_w ^ 25 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coating (7) has a thickness of between approximately 0.05 and 0.5 mm, preferably between 0.2 and 0.3 mm.

7 · Device according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the mixture forming the coating (7) contains mineral pigments.

8. Apparatus according to claim 7 »characterized by TiOp or TiO -containing substances as mineral

Pigments.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized

draws that the mineral pigments in a proportion of up to 20 wt .-%, preferably up to 10% by weight of the dry mixture are included.

10, device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the mineral fibers one Thickness between about 0.5 and 3 pn, preferably between 1 and £ 2 im own.

11. Device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the mineral fibers have a length between approximately 2 and 20 µm, preferably between 5 and 10 µm. have, wherein the length exceeds the thickness of the mineral fibers by at least twice.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the mineral fibers have a softening or melting point of 1000 ⁰ C, preferably above 1100 C.

13. Device according to one of the claims · 1 bit; Ί2, thereby characterized in that the mineral fibers with a proportion of over 50% by weight, preferably between 75 "and 95% by weight of the dry mixture are.

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the ceramic binder in a proportion of 5 "to 50 wt .- ^, preferably from 10 to 20% by weight of the dry mixture is included.

11). Thermal insulation board for the storage of an electrical Heating coil, especially for a radiant heater Hotplate, with at least one floor-side highly effective insulating layer made of fine-pored silica airgel especially with mineral fiber reinforcement

and / or opacifiers and with a Lagorschicht for the heating coil with a different consistency than the insulation layer, characterized by the characterizing features of at least one of claims 1 to 14.

16. Thermal insulation board according to claim 15, characterized in that in particular fibrous mineral particles in the binder with a softening or melting] Q point at 100O ⁰ C, are preferably present below 900 C.

17 · Thermal insulation board according to claim 16, characterized in that that the mineral particles of the binder are considerably smaller than those of the mineral fibers Particle size, in particular have a particle volume lower by at least a power of ten.

18. Thermal insulation board according to one of claims 15 to 17 »characterized in that the mixture forming the coating (7) contains an organic binder which burns at least largely residue-free ^{at temperatures above 200 °} C., preferably above 500 ^{° C.}

19. Thermal insulation board according to claim 18, characterized in that that the organic binder in a proportion between about 0.1 and 5 wt .-%, preferably is comprised between 0.5 and 1% by weight of the dry mixture.

20. A method for producing a thermal insulation board according to any one of claims 15 to 19, characterized in that that first a shaped body made of the thermal insulation material corresponding to the contour of the thermal insulation board Presses made and a slurry of one of the composition of the mixture for coating corresponding dry matter with the addition of

Wass.er is provided that the slurry by spraying, dipping, brushing or the like. Applied to the surface of the molding and that the wet-coated molding, preferably at elevated temperatures: is drying.

elevated temperature of about 100 ° C to 150 ⁰ C

21. The method according to claim 20, characterized in that the water content of the slurry between et-

• | 0 wa 40 and 70% by weight of the slurry is chosen.