DE3139104A1 - Method of producing a high-temperature insulation - Google Patents

Method of producing a high-temperature insulation

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Abstract

In the method of producing a radiation-resistant high-temperature insulation, a high-temperature insulating material is immersed in a liquid coating material and then roasted. The insulating material used is a porous, heat-resistant material such as ceramic fibre material. If the insulation is used in the field of solar energy, SiC and a hardener are preferably used for the radiation-opaque coating material.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Hochtemperat ur- 1 soli erungProcess for the production of a high temperature 1 insulation

Auf iianchen Gebieten, wie z.t3. bei der Sonnenenergienutzung mit t konzentrierenden Spiegel systemen werden wärmeisolierende Materialien für hohe Temperaturn benötigt, die der konzentrierten Strahlung ausgesetzt werden. Für derartige Zwecke lassen sich die herkömmlichen hochwertigen Flochtemperatur-Isolationsnlaterialien, wie Filz, A1203 - oder SiO2 Platten oder - Fasern nicht anwenden, weil diese Isolationen bei Bestrahlung mit konzentriertem Licht nach kurzer Zeit versagen oder strahlendurchlässig werden.In some areas, e.g. in the use of solar energy t concentrating mirror systems are heat insulating materials for high Temperatures required that are exposed to the concentrated radiation. For such Purposes can be the conventional high-quality flea temperature insulation materials, such as felt, A1203 or SiO2 sheets or fibers, do not use them because they are insulations fail after a short time when exposed to concentrated light or are radiolucent will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem eine strahlenbestandige Hochtempertur-Isolierung hergestellt werden k d nn.The invention is based on the object of a method of the above to develop said type, with which a radiation-resistant high-temperature insulation can be produced k d nn.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch mindestens einseitige Beschichtung eines Hochtemperatur-Isolationsmaterials mit einer weitgehend strahlenundurchlässigen Schicht gelöst.According to the invention, the object is achieved by coating at least one side a high-temperature insulation material with a largely radio-opaque Layer dissolved.

Hiercurch drin(jt die Strahlung nicht mehr wesentlich in das Isolationsmaterial ein, so daß dessen Isol iereigenschaften langzeitig erhalten bleibt. Außerdem wirkt sich die Beschichtung günstig auf die wirksame Isoilationfsstarke aus.As a result, the radiation no longer penetrates the insulation material one, so that its insulating properties are retained for a long time. Also works the coating has a beneficial effect on the effective insulation strength.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß insbesondere bei der Verwendung von porösen oder faserigen Isoliermaterialen die Beschichtung gleichzeitig einen Schutz gegen Umweltbelastung und Verschmutzung bietet. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Isolierung gegenüber den herkömmlichen Isolierungen verlängert, indem die Abrieb- und Wetterbeständigkeit sowie die Beständigkeit bei mechanischer Beanspruchung verbessert werden kann.Another advantage of the method according to the invention is to be found therein see that especially when using porous or fibrous insulating materials the coating at the same time provides protection against environmental pollution and pollution offers. In this way, the life of the insulation is increased compared to the conventional one Insulations prolonged by increasing the abrasion and weather resistance as well as the durability can be improved under mechanical stress.

Das erfindungsgemaße Verfahren eignet sich auch zur Herstellung von Isolationen aller Formgebungen.The inventive method is also suitable for the production of Isolation of all shapes.

In einer fertigungstechnisch einfachen Art kann die Beschiciltung des Isoliermaterials durch Eintauchen in flüssiges Beschichtungsmaterial und anschließender Erhitzung erfolgen.The labeling the insulating material by immersion in liquid coating material and then Heating take place.

Bei großflachigen Isolationen ist es vorteilhaft, wenn die strahlenundurchlassige Schicht auf das Isoliermaterial aufgespritzt wird.In the case of large-area insulation, it is advantageous if the radiopaque Layer is sprayed onto the insulating material.

Bei der Verwendung der Isolierung in einem dein Sonnenlicht ahnlichen Strahlungsspektruin wird gemaß einer Weiterbildung der Erfindung eine Beschichtung aus Siliziumkarbid (SiC) und ei sei Härter vorgesehen. Derartige Schichten fuhren zu hoher Strahlungsundurchlässigkeit iii Bereich der Solaren Strahlen.When using the insulation in a place similar to your sunlight According to a further development of the invention, the radiation spectrum is a coating made of silicon carbide (SiC) and a hardener is provided. Such shifts drove Too high radiopacity iii area of solar rays.

Je nach Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles kann eine härtere Schicht aus Ti02 oder eine Schicht für geringere Strahlungsintensitat aus MnO und dem Härter verwendet werden. Es laßt sich auch der Farbton der Ceschichtung durch die Wahl dieser Materialien oder deren Mischung gegebenenfalls auch illit SiC unter Beibehaltung der erforderlichen Strahl u ngs u ndurchl äs 5 i gkei t entsprechend bestimmen. Als Harter sind wärmebeständige und strahlungsbestandige Harter vorgesehen.Depending on the requirements of the respective application, a harder one can be used Layer made of TiO2 or a layer for lower radiation intensity made of MnO and the hardener. The hue of the coating also lets through the choice of these materials or their mixture, if necessary, also includes SiC Retention the required radiation and permeability 5 i gkei determine t accordingly. As harders are heat-resistant and radiation-resistant Harder provided.

Unter Verwendung eines saugfåhigen Isolationsmaterials erhalt an strahlenbeständige Isolationen mit ausgezeichneter Ha fti ng der strahlenundurchlässigen Schicht und zwar lediglich durch Eintauchen in die oder Aufspritzen der Mischung aus einem Harter und einem für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Beschichtungsmaterial und nachträglichem Ausharten. Das Isolationsmaterial saugt nämlich den Härter auf, das dabei eine innige Verbindung des Isolationsmaterials mit dem sich relativ gleichniaßig absetzenden Eeschichtungsmaterial bildet.Using an absorbent insulation material you get radiation-resistant Insulations with excellent adherence to the radio-opaque layer and only by dipping into or spraying on the mixture of a hardener and a coating material suitable for the respective application and subsequent hardening. The insulation material soaks up the hardener that thereby an intimate connection of the insulation material with which is relatively evenly forming layering material.

Geeignete Materialien für die thermische Isolation sind saugfähige, poröse Isolierstoffe, vorzugsweise Keramikfasermaterial aus Si02 oder SiOo und Al 2 03. Die Dichte des Isolationsmaterials kann vorzugsweise 100 bis 300 kg/m betragen.Suitable materials for thermal insulation are absorbent, porous insulating materials, preferably ceramic fiber material made of SiO2 or SiOo and Al 2 03. The density of the insulation material can preferably be 100 to 300 kg / m 2.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein 100 bis 300 kg/m3 dichtes Isoliermaterial in ein dickfklüssiges Gemisch aus tlärter und Beschichtungsmaterial einige Sekunden lang eingetaucht und anschließend auf etwa 600 - 1200°C geglüht. Mit bereits 2 sec. Eintauchzeit laßt sich eine weitgehend strahlenundurchlässige Schicht erzeugen Eine langere Eintauchzeit bis zu etwa 1 Minute oder nehr wird bei Anforderungen einer höheren mechanischen Stabilitat der Isolierung von Vorteil sein. ei stillstehender Beschichtungsflüssigkeit setzt sich das Beschichtungsmaterial relativ rasch ab, so daß die Isolierung nach einer kurzen Eintauchdauer - die von der Dichte des Gemisches abhängt - nur noch härter aufsaugt , wobei die strahlenundurchlässige Schicht eine Dicke im Bereich eines Millimeters erreicht.According to one embodiment of the invention, a 100 to 300 kg / m3 dense insulating material in a thick mixture of hardener and coating material Immersed for a few seconds and then annealed to around 600 - 1200 ° C. With an immersion time of just 2 seconds, a largely radiopaque can be achieved Create Layer A longer immersion time, up to about 1 minute or more, is required Requirements for a higher mechanical stability of the insulation can be advantageous. If the coating liquid is standing still, the coating material settles relatively quickly, so that the insulation after a short immersion time - that of the density of the mixture depends - just soaks up even harder, being the radiopaque Layer reaches a thickness in the range of a millimeter.

Eine Erhöhung der Beschichtungsdicke wird dadurch erreicht, daß die Gemischflüssigkeit während des Eintauchvorganges in Bewegung gehalten wird.An increase in the coating thickness is achieved in that the Mixture liquid is kept in motion during the immersion process.

Das erfindungsgeiiiaße Verfahren wurde an den folgenden Beispielen durchgeführt: Beispiel 1 Eine Platte aus 70% A1203 und 30% Si02 als Hochtemperatur-3 Isolationsmaterial mit einer Dichte von 200 kg/ni wurde einseitig wie folgt beschichtet. Die Anwendungsgrenze dieses Materials betragt 1600°C. Die Fasern der Platte sind zu 60% kristallin und 40% amorph.The method according to the invention was carried out on the following examples carried out: Example 1 A plate made of 70% A1203 and 30% Si02 as high temperature 3 Insulation material with a density of 200 kg / ni was coated on one side as follows. The application limit of this material is 1600 ° C. The fibers of the plate are 60% crystalline and 40% amorphous.

Aus einem ifli Handel unter dem Warenzeichen "Carborundum -Härter W - blau" erhältlichen flüssigen Härter (Viskosität= 4 Centipoises) und Silizumkarbidpulver mit sehr feiner körnung (99% reines SiC) in Volumenverhältnis von Harter/ SiC gleich 2/1 wurde eine breiige Flüssigkeit gemischt.From an ifli trade under the trademark "Carborundum -Härter W - blue "available liquid hardener (viscosity = 4 centipoises) and silicon carbide powder With very fine grain (99% pure SiC) in the same volume ratio of harder / SiC 2/1 a pulpy liquid was mixed.

In diese - nicht bewegte - Mischung wurde das Isolationsmaterial mit t der Oberflache zwischen 2 Sekunden und 2 Minuten eingetaucht. Dabei saugte das Isolationsmaterial den Harter auf und das SiC setzte sich relativ gleichmäßig verteilt auf die eingetauchte Oberflache. Anschließend wurde die Probe im Brennoffen bei maximal 11000C bis zu 3 Stunden geglüht und an Luft abgekühlt.The insulation material was in this - not moving - mixture t submerged the surface for between 2 seconds and 2 minutes. It sucked Insulation material on the harder and the SiC sat evenly distributed on the immersed surface. Then the sample was in the furnace at Annealed at a maximum of 11000C for up to 3 hours and cooled in air.

Hiermit konnte bei einer Beschichtungsdicke von weniger als 1 mm eine Isolation mit nur 0,20' Transmission für das Sorlnenstrahlen-Spektrunl erzeugt werden. Die Beschichtung ist grau - schwarz.With a coating thickness of less than 1 mm, a Isolation with only 0.20 'transmission for the Sorlnenstrahl-Spectrum can be generated. The coating is gray - black.

Beispiel 2 Es wurde ein Verfahren wie Beispiel 1 durchgeführt, bei dem lediglich anstelle SiC Titanoxid (TiC2) für die Eeschichturl; verwendet wurde. Das Volumenverhaltnis der Mischung Harter/Ti02 betrug 2/1 Hiermit wurde eine bei gefarbige Schicht erzeugt. Die so beschichtete Isolation ließ 17,5°/, der Strahler im Solarspektral-Bereich durch.Example 2 A procedure as in Example 1 was carried out in the only instead of SiC titanium oxide (TiC2) for the Eeschichturl; was used. The volume ratio of the hardener / TiO2 mixture was 2/1 Herewith a colored layer was created at. The insulation coated in this way left 17.5 ° /, the emitter in the solar spectral range.

Beispiel 3 Es wurde ein Verfahren wie Beispiel 1 durchgeführt, bei dem lediglich das SiC durch MnO ersetzt wurde. Die Transmission der mit einer braunlichen Schicht bezogenen Isolation betrug diesesmal 195%.Example 3 A procedure as in Example 1 was followed only the SiC was replaced by MnO. The transmission of the with a brownish Layer-related insulation was 195% this time.

Das Isolationsnlaterial (unter dem l?andelsnamen Pyrostop 200/1600 - erhaltlich) alleine läßt dagegen bei gleicher Stärke, Dichte und Bestrahlung etwa 37»5% der Strahlung durch.The insulation material (under the trade name Pyrostop 200/1600 - obtainable) alone, however, leaves about the same strength, density and irradiation 37 »5% of the radiation passes through.

In allen Beispielen konnte festgestellt werden, daß die Proben weder im Brennofen noch bei einer anschließenden Bestrahlung eine Verformung erfuhren. Die Oberfläche zeigte auch nach einer einstündigen Bestrahlung mit 540 kW/m² keine Schaden. Bei der Bestrahlung erreichte die Oberfläche eine Temperatur von etwa 1100°C.In all examples it was found that the samples neither underwent a deformation in the kiln during subsequent irradiation. Even after one hour of irradiation with 540 kW / m², the surface did not show any Damage. During the irradiation, the surface reached a temperature of around 1100 ° C.

Es hat sich auch gezeigt, daß der in das Isolationsmaterial eindringende Härter einen relativ homogenen Obergang vom reinen Isoliermaterial bis zur Beschichtung verschafft, der zu einem guten Wärmedehnungsausgleich führt und damit eine gute Haftung der Beschichtung sicherstellt. Die mechanischen und optischen Eigenschaften der Beschichtung werden durch die Wahl der Beschichtungsmaterialien oder deren Kombination bestimmtIt has also been shown that the penetrating into the insulation material Hardener has a relatively homogeneous transition from the pure insulating material to the coating which leads to a good thermal expansion compensation and thus a good one Ensures adhesion of the coating. The mechanical and optical properties the coating are determined by the choice of coating materials or their combination certainly

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung einer Hochtemperatur-Isolierung gekennzeichnet durch mindestens einseitige Beschichtung eines Hochtemperatur-Isolationsmaterials mit einer weitgehend strahlenundurchlässigen Schicht. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Process for producing a High-temperature insulation characterized by a coating on at least one side a high-temperature insulation material with a largely radio-opaque Layer. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsmaterial in flüssig-es Beschichtungsmaterial eingetaucht wird und anschließend erhitzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the insulation material is immersed in liquid coating material and then heated. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, un daß die strahleTdurchla.ssige Beschichtung auf das Isoliermaterial aufgespritzt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the strahleTdurchla.ssige Coating is sprayed onto the insulating material. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschichtunc eine Mischung aus Stliziuiukarbid (SiC) und einem temperaturbestandigen Härter verwendet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that for the Beschichtunc a mixture of Stliziuiukarbid (SiC) and a temperature-resistant Hardener is used. 5. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beschichtung eine Mischung aus einem teinperaturbeständigen Härter und einem oder mehrere der folgenden Materialien, Siliziumkarbid (SiC), Titanoxid (Ti02) und Manganoxid (MnO) verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that for the coating a mixture of a temperature-resistant hardener and one or more of the following materials, silicon carbide (SiC), titanium oxide (Ti02) and manganese oxide (MnO) is used. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochtemperatur-Isolationsmaterial ein saugfähiges, poröses Material, insbesondere ein Keramikfasermaterial aus SiO2 oder SiO2 und Al2 03 verwendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that as a high-temperature insulation material, an absorbent, porous material, in particular a ceramic fiber material made of SiO2 or SiO2 and Al2 03 is used. 7. Verfahren nach Anspruch 6, daß die Dichte des Hochtemperatur-Isolationsmaterials etwa 100 bis 300 kg/m3, insbesondere etwa 200 kg/m3 betragt.7. The method according to claim 6, that the density of the high temperature insulation material about 100 to 300 kg / m3, in particular about 200 kg / m3. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter und das Eeschichtungsmaterial zu einem mehr oder weniger dickflüssigen Gemisch vermischt werden, daß dieses Gemisch auf das Isolationsmaterial aufgetragen wird, und daß schließlich die so beschichtete Isolation bei etwa 600 - 1200-C bis zu etwa 3 Stunden geglüht und anschließend an Luft gekühlt wird.8. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that that the hardener and the coating material become more or less viscous Mixture are mixed that this mixture is applied to the insulation material is, and that finally the insulation coated in this way at about 600-1200-C to annealed for about 3 hours and then cooled in air. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Besch i cht unysmat eri a 1 durch 2 Sekunden bis 1 Minute langes Eintauchen des Isolationsulaterials in das flüssige Gemisch aus Härter und Beschichtungsmaterial aufgetragen wird.9. The method according to claims 7 and 8, characterized in that that the coating unysmat eri a 1 by immersion for 2 seconds to 1 minute of the insulation material into the liquid mixture of hardener and coating material is applied.
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