DE3400215A1 - Verfahren zur herstellung von sandwichartig aufgebauten verbundbauteilen aus unterschiedlichen fasermaterialien - Google Patents

Verfahren zur herstellung von sandwichartig aufgebauten verbundbauteilen aus unterschiedlichen fasermaterialien

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DE3400215A1 DE19843400215 DE3400215A DE3400215A1 DE 3400215 A1 DE3400215 A1 DE 3400215A1 DE 19843400215 DE19843400215 DE 19843400215 DE 3400215 A DE3400215 A DE 3400215A DE 3400215 A1 DE3400215 A1 DE 3400215A1
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Description

-3- 04.01.1984
KXR/Lo/Sc PA 3232/2
DIDIER-WERKE AG Lessingstraße 16 - 18
6200 Wiesbaden
Verfahren zur Herstellung von sandwichartig
aufgebauten Verbundbauteilen aus unterschiedlichen
Fasermaterial 1 en Die Erfindung betrifft den Gegenstand der Patentansprüche.
In der deutschen Patentanmeldung P 32 24 361.8 ist ein VerDundbauteil sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Ein solches Verbundbauteil besteht aus mindestens zwei Teilen aus unterschiedlichen Fasermaterialien, wobei das erste Fasermaterial ein übliches Fasermaterial aus keramischen oder mineralischen, feuerbeständigen oder feuerfesten Fasern 1n Fonn von Bahnen, Platten oder Formteilen ist und das zweite Fasermaterial eine höhere mechanische Festigkeit aufweist. Das zweite Fasermaterial ist aus einer Mischung hergestellt, welche 100 Gew.-Teile keramische Fasern oder Fasermischungen, 4 bis 15 Gew.-Teilen Bindeton und 2 bis 8 Gew.-Teile organisches Bindemittel sowie andere Gegebenenfalls-Zusätze enthalt, und es Hegt in dem Verbundbauteil in Form wenigstens einer aufgestrichenen oder eingefüllten Schicht oder FUllung vor.
Als Gegebenenfalls-Bestandteiie des zweiten Fasermaterials können 2 bis 8 Gew.-TelIe Tabulartonerde und/oder kolloidales S1Hz1umdiox1d sowie 2 bis 15 Gew.-Teile feinst zerteiltes Chromerz und/oder Chromoxid und/oder Titandloxid und/oder Magnesia und/oder Aluminiumhydroxide vorliegen, weiterhin kann das zweite Fasermaterial noch 1 bis 4 Gew.-Teile Carboxymethylcellulose enthalten. Ein 1n der alteren Patentanmeldung P 32 24 361.8 beschriebenes Verbundbauteil besteht aus Blöcken oder Platten des ersten Fasermaterials, 1n welchem zylinderförmige Schichten des zweiten Fasermaterials eingebracht sind. Hierdurch kann das Verbundbauteil größeren Druckbelatungen bei höheren Temperaturen ausgesetzt werden.
-4-
Diese Verfahrensweise weist jedoch den Nachteil auf, daß die Druckbelastung eines so hergestellten Verbundbauteils nur in der Richtung parallel zu den zyiinderförmigen Schichten des zweiten Fasermaterials erhöht wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verbundbauteil in Form eines sandwichartigen Plattenstapels erhalten, bei welchem das zweite Fasermaterial, welches die höhere Druckfestigkeit bedingt, in allen drei
Raumrichtungen den Plattenstapel durchsetzt. Dies wird dadurch erreicht,
-5-
'1JZ'- 1J .ΙΌ'"\' i
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung des in der Patentanmeldung P 32 24 361.8 beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von sandwichartig aufgebauten Verbundbauteilen, die eine höhere Druckbelastung '{ aufweisen und dennoch in einfacher Welse hergestellt werden können. Jj
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem ein loser Stapel aus Platten des ersten Fasermaterials mit Injektionsröhren bis in die unterste Platte durchstoßen wird und die Injektionsröhren unter Einspritzen des zweiten Fasermaterials zwischen die Platten und unter
Auffüllen der durch die Injektionsröhren gebildeten Hohlräume aus dem Plattenstapel herausgezogen werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.
Die Erfindung umfaßt ferner das nach diesem Verfahren hergestellte sandwichartige Plattenverbundbauteil ·
Bei der in der Patentanmeldung P 32 24 361.8 beschriebenen Verfahrensweise zur Herstellung eines Verbundbauteiles, das zylinderförmige Schichten.des § zweiten Fasermaterials enthält, werden 1n dickere Platten aus erstem Fasermaterial Löcher von z.B. 4 cm Durchmesser eingebohrt und diese Löcher dann mit pastenförmigem, zweitem Faesrmaterial ausgefüllt.
daß beim Herausspritzen des plastischen bzw. fließfähigen Fasermaterials aus den Injektionsröhren unter gleichzeitigem Herausziehen dieser Injektionsröhren aus dem Plattenstapel das zweite, fließfähige Fasermaterial nicht nur die durch die Injektionsröhren gebildeten, üblicherweise zylinderförmigen Hohlräume auffüllt, sondern auch zwischen jeweils zwei Platten des Plattenstapels eindringt und sich hierin verteilt.
Um eine bessere Verteilung zwischen den einzelnen Platten des Plat-tenstapels zu erreichen, können zwischen den einzelnen Platten Abstandshalter vorgesehen sein, z.B. Abstandshalter, die einen Abstand von 1 bis 4 mm sicherstellen.
Das in dem erfindungsgemäßen Verbundbauteil vorliegende Teil aus einem ersten, üblichen Fasermaterial aus keramischen oder mineralischen, feuerbeständigen oder feuerfesten Fasern In Form von Platten kann ein übliches Material, beispielsweise ein übliches genadeltes Blanket oder auch eine durch Vakuumverformung hergestellte Platte sein.
Die bei der Herstellung der Fasermaterialien - sowohl für die erste, konventionelle Platte als auch für das zweite erfindungsgemäß wesentliche Teil des Verbundbauteils - verwendeten keramischen, feuerbeständigen oder feuerfesten Fasern sind bekannte Materlallen, Insbesondere auf der Basis von Aluminiumsilikaten mit Insbesondere hohem A^t^-Gehalt 1m Bereich von 45 bis 95 Gew.-Ϊ. Je nach dem Verwendungszweck, d.n. dem gewünschten Grad an Feuerbeständigkeit oder Feuerfestigkeit, können jedoch auch Steinwollefasern eingesetzt werden, weiterhin 1st es möglich, Gemische solcher keramischer Fasern zu verwenden. Die keramischen Fasern können vorteilhafterweise auch In gechoppter Form eingesetzt werden, d.h. mit einer Länge von 1 bis 5 mm, jedoch 1st es auch möglich, sogenannte gemahlene Fasern einzusetzen, deren Länge 1m Bereich von 10 bis 5üU um Hegt. Der Durchmesser der keramischen Fasern liegt 1m allgemeinen in der Größenordnung von 1 bis 25 um und Insbesondere Im Bereich von 2 bis 8 um. Selbstverständlich 1st es jedoch auch möglich, keramische Fasern mit anderen Abmessungen zu verwenden.
-6-
3A00215
-O-
Oie erfindungsgemäß verwendeten Bindetone sind an sich bekannt, besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Bentonit.
Die weiterhin bei der Erfindung In den Verbundbauteilen vorliegenden, feinstzerteilten Feuerfestmaterialien, nämlich Aluminiumoxid, Alumini umhydroxide wie Bauxit, Chromerz, Chromoxid (C^O3), Titandioxid und Magnesia sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt. Sie werden vorteilhafterweise mit einer Maximal größe von 0,09 mm verwendet. Unter feinstzerteilten Materialien dieser Art sind auch kolloidale Materialien zu verstehen, Insbesondere kolloidales SiIiziumdloxid bzw. Kieselsaure, die üblicherweise in Form eines Sols eingesetzt wird. Die angegebenen Mengen beziehen sich jedoch immer auf Feststoffe.
Als organische Bindemittel können die üblicherweise verwendeten organischen Bindemittel eingesetzt werden, z.B. Sulfitablauge 1n fester oder flüssiger Form sowie Stärke und Melasse. Öle Mengenangaben für die organischen Bindemittel beziehen sich immer auf den Feststoffgehalt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung des zweiten Fasermaterials noch Carboxymethylcellulose verwendet, die vorteilhafterweise nach dem Einmischen des organischen Bindemittels erst zugemischt wird. Diese Carboxymethylcellulose kann dabei vorteilhafterweise etwa zur Hälfte in fester Form und zur anderen Hälfte in Form einer viskosen Lösung eingemischt werden.
Zur Herstellung der Verbundbauteile wird das zweite Fasermaterial durch Zusammengeben der Einzelbestandteile 1n einem üblichen Mischer, z.B. einem Dra1s-M1scher oder auch einem Zwangsmischer (Eir1ch-M1scher), zunächst 1n Form einer plastischen bzw. pastenförmigen Masse hergestellt.
-7-
Das erfindungsgemaße Verfahren wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, ) wobei die .·;
Fig. 1 den Plattenstapel nach Einstechen der Injektionsröhren, und die
Fig. 2 den Plattenstapel nach Einspritzen des zweiten Fasermaterials kurz i. vor Abschluß des Herausziehens des Injektionsrohres zeigen. ,'
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen Stapel aus drei Platten 1, weiche $
lose aufeinander!iegen. Das Injektionsrohr 1st mit 3 bezeichnet; in den Figuren ist nur sein unterer Abschnitt dargestellt. In der F1g. 2 wurde während des durch den Pfeil gekennzeichneten Herausziehens des Injek- *
tionsrohres 3 aus dem Plattenstapel fließfähiges, zweites Fasermaterial 2 eingespritzt, so daß es sowohl den durch das Einstechen des Injektionsrohres 3 hervorgerufenen Hohlraum als auch die Hohlräume zwischen den Platten ausfüllt. Der Stapel aus losen Platten kann während des :'
Herausziehens des Injektionsrohres von der Oberseite gehalten werden -in den Figuren nicht dargestellt - , um ein Haften der Platten am Injek- -----
tionsrohr während des Herausziehens zu vermeiden.
Als Injektionsröhren werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren normalerweise zylindrische, an ihrem unteren Ende angespitzte und zu Schneiden geschliffene Rohre verwendet, wobei gegebenenfalls auch Rohre mit viereckigem Querschnitt verwendet werden können. Im Fall von runden Rohren haben diese üblicherweise einen lichten Durchmesser von 6 mm.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert.
-8-
Beispiel
j In einen Mischer wurden 100 Gew.-Telle keramische Fasern mit 47 XAl2O3 und '; 53 % SIO2 sowie 180 Gew.-TeHe Wasser eingegeben, es wurde 5 Minuten i gemischt. Unter Fortführen des Mischens wurden 10 Gew.-Teile BentonIt als j Bindeton zugesetzt und weitere 6 Minuten eingemischt. Anschließend wurde ■j als organisches Bindemittel 5 Gew.-Teile feste Stärke zugesetzt. Diese Ί pastenförmige Masse wurde 1n einen Plattenstapel bestehend aus sechs Ί Übereinanderliegenden handelsüblichen Faserplatten eingepreßt, wobei die
Masse durch zyl1nderförm1ge Injektionsröhren mit einem Innendurchmesser von 8 mm eingepreßt wurde und wobei die Injektionsröhren quadratisch mit einem j Abstand von 12 cm angeordnet waren. Wahrend des Einpreßvorganges der i fließfähigen Fasermasse durch diese Injektionsröhren wurden diese langsam j aus dem Plattenstapel herausgezogen. Nach dem Abschluß des Einspritzvorganges wurde der Plattenstapel 1n einer Plattenpresse kurz zusammengedrückt, um eine noch gleichmäßigere Verteilung der fließfähigen Faser-•i masse zwischen den Einzelplatten zu erreichen, anschließend wurde das Plat-ί tenverbundbauteil bei 140 'C getrocknet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorteilhaft sein, durch Zugabe von weiterem Wasser die Fließfähigkeit des zweiten Fasenmaterials vor dem , Einpressen zu erhöhen.

Claims (4)

3400215 04.01.1984 KXR/Lo/Sc PA 3232/2 DIDIER-WERKE AG Lessingstraße 16 - 18 6200 Wiesbaden Verfahren zur Herstellung von sandwichartig aufgebauten Verbundbauteilen aus unterschiedlichen Fasermaterial 1 en Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von sandwichartig aufgebauten Verbundbauteilen aus unterschiedlichen Fasermaterialien, bei welchem Platten aus einem ersten üblichen Fasermaterial durch ein zweites Fasermaterial mit höherer mechanischer Festigkeit zusammengehalten und von diesem durchzogen sind, wobei als zweites Faermaterial ein fließfähiger Ansatz verwendet wird, der durch Vermischen von 100 Gew.-Teilen Fasern mit 100 bis 180 Gew.-Teilen Wasser, 4 bis 15 Gew.-Teilen Bindeton, 2 bis 8 Gew.-Teilen organischem Bindemittel und als Gegebenenfalls-Zusätzen 2 bis 8 Gew.-Teilen Tabulartonerde und/oder kolloidalem S111z1umd1oxid oder 2 bis 15 Gew.-Teilen feinst zerteiltem Chromerz und/oder Chromoxid und/oder Titanoxid und/oder Magnesia und/oder Alum1n1umhydroxiden hergestellt worden 1st und abschließend eine Trocknung und gegebenenfalls eine Temperaturbehandlung bei 100 bis 200 *C durchgeführt wird, nach Patentanmeldung P 32 24 361.8, dadurch gekennzeichnet, daß ein loser Stapel aus Platten des ersten Fasermaterials mit Injektionsrohren unter Einspritzen des zweiten Fasermaterials zwischen die Platten und unter Auffüllen der durch die Injektionsröhren gebildeten Hohlräume aus dem Plattenstapel herausgezogen werden.
-2-
-2-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Platten des ersten Fasermaterials Abstandshalter zwischengelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plat· tenstapei nach dem Einspritzen des zweiten Fasermaterials zusammengepreßt wird.
4. Sandwichartiges Plattenverbundbauteil, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
-3-
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