DE3444017C2

DE3444017C2 - Verwendung eines punkingfreien Mineralfaserprodukts zur Wärmedämmung

Info

Publication number: DE3444017C2
Application number: DE3444017A
Authority: DE
Inventors: Josef Schirmeisen; Hartmut Tiesler
Original assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2004-12-04
Also published as: GB2152943A; LU85712A1; BE901396A; ES8605064A1; FR2557260A1; FR2557260B1; ES538974A0; IT1181938B; CH666734A5; NL8403936A; GB8432541D0; NL194887B; IT8424253A0; DE3444017A1; GB2152943B; NL194887C; PT79746A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Mineralfaser produktes spezieller Zusammensetzung zur Wärmedämmung von Rohren, die hocherhitzte Fluide, d. h. Fluide, die eine Tem peratur oberhalb 400°C aufweisen, führen.

Mineralfaserprodukte zur Wärmedämmung werden bekanntlich dadurch hergestellt, daß man Mineralfasern unmittelbar nach ihrer Erzeugung aus einer Schmelze mit einem Binde mittel einsprüht, anschließend verdichtet und danach die verdichtete Mineralfaserbahn aushärtet.

Derartige Mineralfaserbahnen können anschließend zur Wärmedämmung, beispielsweise bei der Umwicklung von Rohren eingesetzt werden, durch die erhitzte Fluide gepumpt werden.

Die üblicherweise eingesetzten Mineralfaserprodukte, die Phenol-Formaldehyd-Kondensate als Bindemittel enthalten, können jedoch nur bis zu bestimmten erhöhten Temperaturen eingesetzt werden, ohne daß sie durch eine relativ rasch ablaufende Oxidation zerstört werden. Sobald diese Grenztemperatur überschritten wird, kommt es zu einer starken Hitzeentwicklung in dem Mineralfaserprodukt und darüber hinaus zu einer Verfärbung des Mineralfaserproduk tes. Infolgedessen bilden sich zunächst an den jeweiligen Oberflächen des Mineralfaserproduktes dunkle Zonen, die auf die Oxidation dieses Bereichs zurückzuführen sind. Die weitere Erhöhung der Temperatur führt dann zu einer völligen Zerstörung des Bindemittels im Mineralfaserpro dukt, die soweit gehen kann, daß Fasern schmelzen und sich Hohlräume in dem Stoff bilden. Dabei geht die Festig keit des Mineralfaserprodukts verloren, was zur Folge hat, daß der untere Teil des Mineralfaserproduktes, mit dem das Rohr umgeben ist, durchhängt und somit die wärme dämmende Wirkung aufgehoben wird.

Dieses Verhalten, bei dem die Festigkeit des Mineralfaser produktes durch Oxidation des Bindemittels verlorengeht, ist in der englischen Literatur mit "punking" beschrieben. Eine Definition dieses Begriffs ist beispielsweise in den US-PSen 32 23 668 und 42 94 879 angegeben, in denen Ge mische von Phenol-Formaldehyd-Harzen mit Dicyandiamid bzw. Harnstoff-Formaldehyd-Harzen als Bindemittel beschrieben sind. Die aus den zuletzt genannten Patentschriften be kannten Mineralfaserprodukte sind jedoch nicht völlig punkingfrei - vielmehr können die Temperaturen höher liegen oder aber die Dicke des Mineralfaserproduktes kann erhöht werden, ohne daß jedoch der unerwünschte punking- Effekt beseitigt wird.

Weiterhin wurden bereits Mineralfaserprodukte eingesetzt, die mit Melamin-Formaldehyd-Bindemitteln behandelt worden sind. Derartige Mineralfaserprodukte sind beispielsweise aus der DE-OS 16 94 364, 25 43 035, DE-AS 12 71 666, DE-PS 958 868, DE-OS 20 20 033, DE-AS 16 94 378 oder US-PS 38 46 225 bekannt. Die US-PSen 39 07 724 und 39 19 134 beschreiben ähnliche Produkte, die jedoch proteinhaltige Melamin-Formaldehyd-Binde mittel aufweisen. Diese Produkte zeigen zwar eine bessere Feuerbeständigkeit als Mineralfaserprodukte, die mit Phenol-Formaldehyd-Harzen gehärtet worden sind, wur den jedoch bisher nicht für die Wärmedämmung hocherhitzter Fluide eingesetzt, da lediglich mit Melamin-Formaldehyd- Harz im Tränkverfahren hergestellte Mineralfaserbahnen eingesetzt werden konnten, die jedoch zur Wärmedämmung hocherhitzter Fluide ungeeignet sind. Mit diesen Mineral faserbahnen werden die Rohre umwickelt, wobei regelmäßig durch die unterschiedlichen Temperaturen erzeugte Zwischenräume zwischen den einzelnen Bahnen auftreten, so daß keine wirksame Wärmedämmung erhalten wird.

Des weiteren hängen derartige Bahnen häufig durch, so daß zwischen den Bahnen einerseits und dem Rohr andererseits Hohlräume entstehen, die die Wärmekonvektion begünstigen, was aus Wärmedämmgründen ebenfalls unerwünscht ist.

Aus der DE-AS 12 71 666 ist zwar eine Mineralfaserbahn be kannt, die mit Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten verfestigt worden ist. Die darin beschriebenen Mineral faserprodukte wurden jedoch nur zur üblichen Wärmedämmung eingesetzt, wobei hierdurch die Nachteile beseitigt werden sollten, die bei mit Phenol-Harzen hergestellten Glasfaservliesen auftreten, also die ungünstige Brennbar keit, die dunkle Farbe, der unangenehme Geruch nach Phenol und Festigkeitsverluste unter dem Einfluß der atmosphäri schen Feuchtigkeit. Nicht vorgeschlagen wurde jedoch in diesem Dokument, daß derart hergestellte Mineral faserprodukte, die mit Melamin-Formaldehyd-Bindemitteln gehärtet worden sind, bei erhöhten Temperaturen zur Wärmedämmung eingesetzt werden sollten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mineralfaser produkt zur Verfügung zu stellen, daß bei erhöhten Tempe raturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb 400°C ein gesetzt werden kann, ohne daß ein punking-Verhalten fest gestellt werden kann.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die im Anspruch 1 definierte Verwendung. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte bzw. zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Verwendung.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß Mineral faserprodukte, die mit einer wäßrigen Lösung eines (nicht proteinhaltigen) Mela min-Formaldehyd-Vorkondensats behandelt worden sind, das mit einem aliphatischen Alkohol mit 1-4-Kohlenstoffatomen ver ethert ist und einen Veretherungsgrad von 40 bis 65% aufweist, zur Wärmedämmung von hocherhitzte Fluide, d. h. Fluide, die Temperaturen oberhalb 400°C aufweisen, führenden Rohren eingesetzt werden können.

Somit können also die obigen Mineralfaserprodukte, die ein teilweise verethertes Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat umfassen, überraschenderweise zur Wärmedämmung von Rohren, die derart hoch erhitzte Fluide führen, eingesetzt werden.

Dabei konnte festgestellt werden, daß die erfindungsgemäß verwendeten Mineralfaserprodukte kein punking-Verhalten aufweisen, d. h., daß das im Mineralfaserprodukt enthaltene Bindemittel nicht zerstört wird, selbst wenn Rohre umwickelt werden, die Fluide oberhalb 400°, sogar 500°C führen.

Eine genauere Analyse eines derart eingesetzten Mineral faserproduktes ergab, daß das Bindemittel im Mineral faserprodukt in der unmittelbaren Nähe zum Rohr verdampft war und sich weiter außen, innerhalb des Mineralfaserpro duktes sublimiert hatte. Infolgedessen wurden weder die Formbeständigkeit, noch die Dämmeigenschaften des er findungsgemäßen Mineralfaserproduktes eingeschränkt, mit der Folge, daß durch dieses überraschende Verhalten erstmals ein Mineralfaserprodukt zur Verfügung gestellt wird, das bei Temperaturen oberhalb 400°C zur Wärme dämmung eingesetzt werden kann. Dies ist mit den übrigen Mineralfaserprodukten des Standes der Technik, also solchen, die mit anderen Bindemitteln behandelt wor den sind, nicht möglich.

Des weiteren ist es möglich, daß die mit Melamin-Formalde hyd-Vorkondensaten behandelten Mineralfaserbahnen zu. Rohrschalen verarbeitet werden, ohne daß eine verfrühte Aushärtung zu befürchten ist. Insofern wird eine noch nicht ausgehärtete Bahn auf einen perforierten Kern auf gewickelt und zu einer Rohrschale verarbeitet, wobei durch diesen perforierten Kern in an sich bekannter Weise heiße Luft so lange geschickt wird, bis die völlige Konden sation des Bindemittels erreicht ist. Speziell bei der artigen Rohrschalen, die bevorzugt zur Wärmedämmung von heiße Medien führenden Rohren eingesetzt werden, hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die die obigen Melamin-Formaldehyd-Vorkondensate umfassenden Mineralfa serprodukte punkingfrei sind, also eine rasche Oxidation des Bindemittels in der Rohrschale unter Erzeugung von Wärme - wie vorstehend erwähnt - völlig unterbleibt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Ausführungsformen sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine punkingfreie Rohr schale,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Gelzeitverhaltens von Melaminharzen und

Fig. 3a) eine graphische Darstellung einer Punkingmes sung einer erfindungsgemäßen Mineralfaserplat te und
b) eine graphische Darstellung einer Punkingmes sung einer mit Phenolharz gehärteten Mineral faserplatte.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Melamin-Formaldehyd- Vorkondensate weisen folgende Formel auf;

in der R = H oder -CH₂ OR' und R' = H oder nieder-Alkyl bedeuten.

Das Melamin-Molekül ist mit dem Formaldehyd in einem Verhältnis von 1 : 1,5 bis 1 : 4, vorzugsweise 1 : 1,8 bis 1 : 3, insbesondere 1 : 2 bis 1 : 2,5, auf molarer Basis kondensiert. Demzufolge besteht bei der bevorzug ten Ausführungsform die Gruppe R bis etwa zur Hälfte aus der Gruppe -CH₂ OR', wobei der restliche Bestandteil von R die Bedeutung von H hat.

Dieses Hydroxymethylmelamin (bei einer Bedeutung von R' = H) ist jedoch in wässriger Lösung sehr reaktionsfreu dig und eignet sich wegen der sehr kurzen, in Fig. 2 erläuterten Gelierzeit nicht für das Besprühen von er wärmten Mineralfasern im Fallschacht.

Es hat sich nunmehr herausgestellt, daß die erfindungs gemäße spezielle Veretherung dieser Hydroxymethylmelami ne die Gelierzeit derart verlängern kann, daß die der art eingesetzten Melamin-Formaldehyd-Produkte in der teilweise veretherten Form sich auch zum Besprühen von Mineralfasern im Fallschacht verwenden lassen.

Erfindungsgemäß liegt daher das Ver etherungsverhältnis bei 40-65%. Demzufolge sind 40-65% der OH-Gruppen mit einem nieder-Alkanol verethert, während der restliche Bestandteil un verethert bleibt, d. h., daß R' die Bedeutung H besitzt.

Als nieder-Alkyl kommen die Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butyl-Gruppe in Frage, wobei die Methyl-Gruppe bevorzugt ist. Demzufolge wird Methanol als Veretherungsmittel vorzugsweise bei den teilweise kondensierten Melamin- Formaldehyd-Vorkondensaten eingesetzt, wobei ein teilwei se verethertes Methoxymethylmelamin erhalten wird.

Die erfindungsgemäß verwendeten Vorkondensate bilden eine klare Flüssigkeit mit leicht viskosen Eigenschaften und wei sen einen pH-Wert von etwa 9-10 auf.

Die wässrige Lösung weist vorteilhafterweise einen Fest stoffbestandteil von 40-80, vorteilhafterweise von 50-75%, auf und ist mit kaltem Wasser beliebig misch bar.

Diese Lösung ist weiterhin wenigstens ein halbes Jahr einsatzfähig, sofern sie nicht mit Protonendonatoren, wie Säuren oder den Ammoniumsalzen starker Mineralsäuren, in Verbindung kommt und im übrigen nicht erhitzt wird. Der artige Vorkondensate können entweder werksseitig aus den entsprechenden Ausgangsprodukten, wie Melamin, For maldehyd und vorteilhafterweise Methanol hergestellt oder aber als bereits fertiges Produkt eingesetzt wer den.

Ein Beispiel für ein bereits fertiges, teilweise ver ethertes Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat ist ein Mela minharz der Firma HOECHST AG, das unter der Bezeichnung Hoe T 3102 geliefert wird.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Melamin-Formalde hyd-Vorkondensate, die teilweise verethert sind, erfolgt in an sich bekannter Weise. Dabei wird beispielsweise zunächst Melamin in wässriger Formaldehydlösung in den vor stehend beschriebenen Molverhältnisse bei Temperaturen von etwa 50-90°C und einem pH-Wert von etwa 7,5-10 erwärmt. Diese Reaktion kann bis zu 30 Minuten dauern. Anschließend wird die erhaltene Reaktionslösung vorteil hafterweise angesäuert und danach mit dem entsprechenden Alkanol vorteilhafterweise im erwärmten Zustand in den vorstehend beschriebenen molaren Mengen verethert.

In Fig. 2 ist das Gelzeitverhalten eines erfindungsge mäß verwendeten teilweise veretherten Melamin-Formaldehyd-Harzes A und eines nichtveretherten, ansonsten jedoch gleichen Harzes B gegenübergestellt.

Das Gelzeitverhalten ist dabei das Maß der Verarbeitbar keit des Harzes bei bestimmten Temperaturen, wobei die Gelzeit mit steigender Temperatur immer kürzer wird, da die Kondensationsgeschwindigkeit ebenfalls steigt.

Um Mineralfasern im erwärmten Zustand, d. h. im Schacht verarbeiten zu können, muß die Gelzeit etwa 7-8, vor teilhafterweise 10-12 Minuten, bei etwa 115°C betragen. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegt die Gelzeit für ein nichtverethertes herkömmliches Harz B erheblich unter diesem Wert bei etwa 3-4 Minuten und ist somit nicht einsetzbar. Ein solches Harz führt also zu einem Mineralfaserprodukt, das am Schachtausgang bereits völlig ausgehärtet ist.

Demgegenüber weist das erfindungsgemäß verwendete teilweise verether te Harz A, wie es beispielsweise von der Firma HOECHST AG unter der Bezeichnung T 3102 geliefert wird, eine erheb lich verlängerte Gelzeit auf, die erst ab 135°C nennens wert absinkt. Dieses Harz ist daher besonders für das Be sprühen von durch einen Schacht fallenden erwärmten Mi neralfasern geeignet, deren Temperatur normalerweise un ter 135°C liegt. Vorteilhafterweise liegen die Schacht temperaturen dabei in einem Bereich von 70-130°C. Infolgedessen kommt es regelmäßig nicht zu einer Polykon densation des erfindungsgemäßen Bindemittels im Schacht, da das Reaktionsverhalten der erfindungsgemäßen Harze zu träge ist.

Überraschend ist also die Tatsache, daß erwärmte Mineral fasern mit einer wässrigen Bindemittellösung eingesprüht werden können, die ihren Wassergehalt durch Verdampfen verliert und deren Feststoffe sich dabei auf den Mineral fasern ohne Vernetzung niederschlagen. Wenn die Reaktion dabei so gesteuert wird, daß die Restfeuchtigkeit der damit besprühten Fasern vernachlässigbar ist, kann ein derart erhaltenes Mineralfaserprodukt, d. h. lose, mit dem erfindungsgemäß verwendeten teilweise veretherten Melamin-Formalde hyd-Vorkondensat eingesprühtes Mineralfaserprodukt, am Schachtausgang gewonnen werden, das nicht mehr in einem Arbeitszug weiterverarbeitet werden muß. Bekanntlich här ten die üblichen Formaldehyd-Vorkondensate, insbesondere diejenigen auf Phenol-Basis, nach dem Aufsprühen auf die erwärmten Fasern im Schacht nach kurzer Zeit aus und müs sen infolgedessen in einem Verfahrenszug verdichtet und durch eine Aushärtungsstation geführt werden.

Obwohl eine solche Behandlung erfindungsgemäß nicht durch geführt werden muß, ist sie jedoch produktionstechnisch bevorzugt.

Um die nachstehend erläuterten Mineralfasern einzusprühen, wird die das erfindungsgemäß verwendete Vorkondensat enthaltende wasserklare Flüssigkeit mit dem vorstehend erwähnten ho hen Feststoffbestandteil derart mit Wasser verdünnt, daß der Bindemittelanteil im ausgehärteten Mineralfaserprodukt in einem Verhältnis von 2-10, vorzugsweise 3-6 Gew.-% liegt. Demzufolge wird eine wässrige Lösung eingesetzt, die wenigstens 5, vorzugsweise 10-12 Gew.-% Feststoff bestandteil aufweist.

Vorteilhafterweise wird diese Lösung mit an sich bekann ten Haftvermittlern, beispielsweise auf der Basis von Aminosilikonen versetzt. Dabei werden solche Haftvermitt ler in einer Menge von etwa 0,1-0,3, vorzugsweise 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Festharz, eingesetzt.

Weiterhin können derartige Lösungen vorteilhafterweise einen Katalysator aufweisen, der die Reaktionsgeschwin digkeit der Polykondensation beschleunigt. Hierzu werden vorteilhafterweise säureabspaltende Mittel (Protonenspen der), beispielsweise Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat oder Ammoniumphosphat, eingesetzt, wobei ihr Anteil, wie derum bezogen auf das Festharz, etwa 0,5-2 Gew.-% be tragen kann.

Sofern sich der pH-Wert dieser Lösung verändern sollte, wird dieser vorteilhafterweise mit Ammoniak auf einen Wert von etwa 9-10 eingestellt, um nicht die Reaktions geschwindigkeit zu erhöhen.

Eine derart eingestellte Bindemittellösung, die das teil weise veretherte Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat ent hält, wird den Mineralfasern zugeführt, die durch den Schacht fallen, der sich von der Fasererzeugungseinheit bis zur Mineralfaserbahnproduktionslinie erstreckt.

Die Herstellung der Mineralfasern erfolgt in an sich be kannter Weise, wobei die üblichen mineralischen Aus gangsprodukte, beispielsweise silikatische Gesteine, Glasgemenge oder metallurgische Schlacken zum Einsatz kom men, die in Glaswannenöfen oder Kupolöfen geschmolzen wer den.

Die Mineralfaser selbst wird in an sich bekannter Weise nach dem Schleuderverfahren, Düsenblasverfahren oder Dü senziehverfahren hergestellt. Die hierdurch erzeugten Fasern fallen im noch heißen Zustand durch den Schacht bzw. eine sogenannte "Sammelkammer" und werden dort - wie vorstehend festgestellt - mit der wässrigen Bindemittel lösung besprüht. Beim Einsprühen kommt es dabei zu einem Verdampfen des in der Bindemittellösung enthaltenen Was sers. Das Verdampfen selbst wird entsprechend dem Ein satzzweck der eingesprühten Faser durchgeführt und hängt dabei im wesentlichen von der zur Verfügung stehenden Wärmemenge ab, die zum Verdampfen des Wassers benötigt wird.

Wenn die Mineralfasern im Anschluß an das Einsprühen mit Bindemittel weiterverarbeitet werden sollen, d. h. ver dichtet und anschließend durch Erhitzen ausgehärtet wer den sollen, muß die eingesprühte Mineralfaser noch eine gewisse Restfeuchte aufweisen, da ansonsten die Polykon densation bei den erfindungsgemäß verwendeten teilweise veretherten Melamin-Formaldehyd-Vorkondensaten nicht mehr stattfin den kann. Die Restfeuchte in den Mineralfasern soll vor teilhafterweise 1-10, insbesondere 3-5 Gew.-%, bezo gen auf die Mineralfaser, betragen.

Sofern eine im wesentlichen trockene, also nicht mehr reaktionsfähige mit dem erfindungsgemäß verwendeten teilweise ver etherten Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat versehene Mi neralfaser vorliegt, kann die Fähigkeit zur Polykonden sation dadurch wiederhergestellt werden, daß die Mineral faser mit Wasser in den vorstehend erwähnten Mengen ein gesprüht wird. Demzufolge kann eine Mineralfa ser im erwärmten Zustand mit einer wässrigen Bindemittel lösung eingesprüht werden, ohne daß das im wesentlichen trockene Bindemittel im Anschluß an das Einsprühen und Verdampfen des Wassers aushärtet. Besonders überraschend ist jedoch die Tatsache, daß - wie vorstehend erwähnt - die Polykondensationsfähigkeit durch einfaches Einsprü hen der mit Bindemittel versehenen Mineralfaser mit Was ser wieder aufleben kann. Somit läßt sich ein Rohfilz auf Lager halten und kann zur Herstellung bestimmter Teile nach dem Einsprühen mit Wasser in den Produktionsprozeß eingeschoben werden. Weiterhin lassen sich mit einem derartigen Produkt Sandwich-Teile fertigen, die aus unter schiedlichen Mineralfaserbahnen zusammengesetzt sind, d. h. Mineralfaserbahnen, die beispielsweise mit dem er findungsgemäß verwendeten Bindemittel und einem davon unterschied lichen Bindemittel, wie Phenol-Formaldehyd-Vorkondensat, behandelt worden sind. In einem solchen Fall wird die mit Phenol-Harz getränkte Mineralfaserbahn on-line herge stellt, während das mit dem erfindungsgemäß verwendeten teilweise veretherten Melamin-Formaldehyd-Harz versehene Mineralfa serprodukt beispielsweise aus dem Lager zugeführt und in der Produktionslinie mit Wasser eingesprüht wird. Hier auf schließen sich die üblichen Produktionsgänge der Ver dichtung der Mineralfasern und der anschließenden Aushär tung dieser verdichteten Fasern an.

Die hergestellten Mineralfaserprodukte werden nach dem Einsprühen im Schacht einer Verdichtungs behandlung unterzogen, wobei die losen Fasern zu einer Mineralfaserbahn verdichtet werden. Die Verdichtung er folgt dabei um einen Faktor 1 : 4 bis 1 : 6. Die erhal tenen Mineralfaserprodukte weisen daher erfindungsgemäß vorteilhafterweise eine Rohdichte von 10-200, insbeson dere 80-120 kg/m³ auf.

Die Verdichtung selbst erfolgt in an sich bekannter Weise bereits im Fallschacht und anschließend auf einem perfo rierten Transportband, wobei üblicherweise große Luft ströme durch den Rohfilz gesaugt werden.

An die Verdichtungsbehandlung in einer Verdichtungssta tion schließt sich eine Härtungsbehandlung in einer übli chen Aushärtungsstation an, wobei üblicherweise Durch laufhärteöfen verwendet werden, in denen vorteilhafter weise sowohl eine Verdichtung als auch eine Erwärmung der mit Bindemittel versehenen Mineralfaserbahn durchgeführt wird.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird zum Start der Polykondensation wenigstens etwa eine Temperatur von 135°C benötigt. Vorteilhafterweise liegt die Temperatur in der Härtungsstation in einem Bereich von 180-250°C.

Bei der Härtung wird zunächst das noch in der Faser be findliche Wasser verdampft, wobei zugleich die Polykon densation eingeleitet wird, die in dem vorstehend be schriebenen bevorzugten Temperaturbereich in relativ kur zer Zeit vollständig abgelaufen ist.

Besonders vorteilhaft werden die noch nicht ausgehärteten erfindungsgemäßen Mineralfaserprodukte zu einer Rohrscha le verarbeitet, die beispielsweise aus Fig. 1 ersichtlich ist.

In dieser Fig. 1 ist eine Rohrschale 10 aus dem erfin dungsgemäß verwendeten Mineralfaserprodukt gezeigt, die als Bindemittel das teilweise veretherte Melamin-Formal dehyd-Harz in polykondensierter Form aufweist. Die Rohr schale 10 umgibt dabei ein Rohr 12, in dem heiße Fluide gefördert werden. Da diese Fluide Temperaturen oberhalb 400°C aufweisen können, muß die Mineralfaser punking-frei sein, d. h. der zu Wärmedämmzwecken eingesetz te, mit Bindemittel verfestigte Mineralfaserdämmstoff darf nicht durch die durch Wärmeeinwirkung in Gang gesetz te Oxidation des Bindemittels in ihrer Struktur zerstört werden.

Nachstehend ist dieses Antipunkig-Verhalten der mit dem erfin dungsgemäß verwendeten Mineralfaserprodukt hergestellten Rohrschalen beschrieben und in der Fig. 3 gezeigt.

Die Rohrschale selbst wird in an sich bekannter Weise, beispielsweise nach dem Verfahren gemäß US-PS 34 06 231 hergestellt. Bei dieser Herstellungsweise wird die noch nicht ausgehärtete Mineralfaserbahn auf einen perforier ten Rohrkern aufgewickelt, der an seinen Enden bis auf ein Einlaßrohr verschlossen ist. Durch dieses Einlaßrohr wird erwärmtes Fluid, vorteilhafterweise Luft, eingeführt, die durch die Löcher im Rohr dringt und danach mit der auf gewickelten Mineralfaserbahn in Berührung kommt und dort die Polykondensation auslöst. Dabei werden die vorstehend erwähnten Temperaturbereiche für die Härtungsbehandlung eingehalten.

Nach dem Aushärten wird die Rohrschale vom Kern abgezogen und dabei ggf. in Längsrichtung geteilt.

Wie bereits vorstehend festgestellt, läßt sich eine der art hergestellte Rohrschale aus dem erfindungsgemäß verwendeten Mi neralfaserprodukt zur Wärmedämmung von Rohren einsetzen, die ein Fluid mit hoher Temperatur befördern.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine aus dem erfindungsgemäß verwendeten Vorkondensat hergestell te Mineralfaserplatte punkingfrei, während eine mit dem üblichen Bindemittel auf der Basis von Phenol-Harz behan delte Mineralfaserplatte nach etwa 5 Stunden zerstört wird.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Versuch wurde eine Mineralfa serplatte mit einer Rohdichte 80 kg/m³ und einer Dicke von 30 cm eingesetzt. Diese Mineralfaserplatte weist je weils einen Bindemittelgehalt von 4 Gew.-% auf, unterschei det sich jedoch im Bindemittel.

Die Punking-Messung wird dadurch durchgeführt, daß die Mi neralfaserplatte auf eine Heizplatte gelegt wird, deren Temperatur konstant auf der Prüftemperatur, beispielsweise bei 500°C gehalten wird. Im Abstand von 20 mm (bei der mit Phenol-Harz gebundenen Mineralfaserplatte gem. Fig. 3b) bzw. 40 mm (bei der mit Melamin-Harz gebundenen Mineral faserplatte gem. Fig. 3a) werden jeweils Temperatursenso ren in die Mineralfaserplatte eingeführt. Die gemessene Temperatur wird dann in Abhängigkeit von der Prüfdauer aufgetragen.

Wenn die Mineralfaserplatte auf die erhitzte Heizplatte gelegt wird, beginnt die Messung, deren Ergebnis in Fig. 3 gezeigt ist.

Aus Fig. 3a) sind mehrere Kurven ersichtlich, die mit 1 bis 9 bezeichnet sind. Die Kurve 1 stellt dabei die Tem peratur der Heizplatte dar, während die Kurven 2-8 die Temperatur in der Mineralfaserplatte in Abhängigkeit von der Entfernung von der Heizplatte - wie vorstehend erläu tert - darstellen. Die Kurve 9 bezeichnet im übrigen die Oberflächentemperatur der Mineralfaserplatte.

In Fig. 3b) sind dagegen die Abstände zwischen den einzel nen Temperatursensoren - wie ebenfalls vorstehend erläu tert wurde - geringer, wobei die Kurve 1 wiederum die Tem peratur der Heizplatte zeigt, während die Kurven 2-17 jeweils die Temperatur zwischen den jeweiligen Meßpunkten darstellen. Die Kurve 18 zeigt wiederum die Oberflächen temperatur der Mineralfaserplatte.

Aus einem Vergleich der Fig. 3a) und 3b) ist ersichtlich, daß die Fig. 3b) zu Beginn der Messung, also etwa nach 2-5 Stunden, einen starken Anstieg zeigt, wobei schließ lich Spitzenwerte von etwa 860°C, also 360°C über der Heizplattentemperatur, erreicht werden. Die hierbei auftre tende exotherme Reaktion ist auf das punking, also die Oxi dation des Bindemittels, zurückzuführen.

Demgegenüber findet ein solcher Temperaturanstieg in einer mit Melamin-Harz gebundenen Mineralfaserplatte gem. Fig. 3a) nicht statt. Diese Platte ist also im Gegensatz zur Mineralfaserplatte, die mit Phenol-Harz verfestigt ist, zum Einsatz an Rohren und sonstigen Apparateteilen geeig net, die unter hoher Temperatur, z. B. 400-550°C, stehen.

Die Gelierzeit, die in Fig. 2 dargestellt ist, gibt an, wann und bei welcher Temperatur das Harz vom flüssigen in den gelförmigen Zustand übergeht. Die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Prüfung und dem Zeitpunkt, an dem das Harz in den Gelzustand übergeht, wird allgemein als "Gelier zeit" bezeichnet.

Diese Gelierzeit wird auf folgende Weise gemessen:

Das Harz wird in einem Glasgefäß bei einer vorgegebenen Temperatur weiterkondensiert. Die dabei eintretenden Vis kositätsveränderungen der untersuchten Harzprobe werden durch die Leistungsaufnahme einer Rührsonde bestimmt. Nach Erreichen einer vorgewählten Grenzviskosität, dem Gelpunkt, wird die Messung beendet und die Zeit von dem Gelierbeginn bis zum Ende der Prüfung automatisch ge stoppt.

Als Meßapparatur wird ein Gelierzeitmeßgerät der Type DiA-RVN der Firma Bachofer, Reutlingen, eingesetzt, das eine Rührsonde für den Viskositätsbereich von etwa 50-70.000 mPa.s aufweist. Dieses Meßgerät wird auf eine bestimmte Temperatur eingestellt, die über die Meßdauer konstant gehalten wird.

Eine gemessene Viskositätskurve weist üblicherweise zu nächst einen Bereich mit konstanter Viskosität auf, was auf das Verdampfen des restlichen Lösungsmittels zurück zuführen ist. An diesen Bereich schließt sich dann ein Bereich mit stetiger Viskositätszunahme an, der beim 100%-Aufsschlag, also einer Viskosität von 70.000 mPa.s und darüber, endet. Der Beginn des Anstiegs bis zum Ende der Messung wird dabei als Gelierzeit festgehalten.

Die gemessenen Gelierzeitwerte sind in Abhängigkeit von der Meßtemperatur in Fig. 2 aufgetragen und geben somit den zu erwartenden Kondensationsverlauf des betreffenden Harzes in Abhängigkeit von der gewählten Temperatur wi der.

Was aus der Fig. 2 als besonders überraschend anzusehen ist, ist die Tatsache, daß das erfindungsgemäß verwendete teilweise veretherte Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat bei 135°C und darunter eine praktisch unendliche Gelier zeit aufweist, d. h. unterhalb dieser Temperatur nicht mehr polykondensationsfähig ist. Andererseits nimmt je doch diese Eigenschaft oberhalb dieser kritischen Tempe ratur sehr rasch zu. Somit läßt sich bereits bei Tempera turen von 160°C und darüber das erfindungsgemäß verwendete Vorkon densat zur Polykondensation einsetzen.

Ausgangspunkt der Erfindung war die Entwicklung von Mineral faserschalen, die bei erhöhten Temperaturen zur Wärme dämmung eingesetzt werden sollten. Dabei sollten die Mine ralfaserschalen Rohre umgeben, in denen Fluide mit 400°C und darüber gefördert wurden.

Zu diesem Zweck mußten Mineralfaserschalen entwickelt wer den, bei denen das üblicherweise organische Bindemittel nicht durch Selbstentzündung vollständig zerstört wird. Es sollte also ein im Temperaturbereich von 400°C und darüber punkingfreies Mineralfaserprodukt geschaffen werden.

Hierzu wurden folgende Versuche unternommen:

Mineralfasern wurden in üblicher Weise mit gleichen Mengen der nachstehend erwähnten Bindemittel umgesetzt.

a) 40 Gewichtsteile Phenolharz,
30 Gewichtsteile Harnstoff und
30 Gewichtsteile Dicyandiamid-Formaldehyd-Vorkondensat
Eine so hergestellte Rohrschale zeigt eine Punking resistenz bis max. 350°C, wird also bei darüberliegen den Temperaturen vollständig zerstört.
b) 55 Gewichtsteile Phenolharz,
45 Gewichtsteile Harnsäure und
10 Gewichtsteile Borsäure.
Mit diesem Bindemittel hergestellte Schalen weisen nur eine unzureichende mechanische Festigkeit auf und können somit nicht eingesetzt werden.
c) Phenolharz bzw. mit Harnstoff modifiziertes Phenolharz und wäßrige Lösungen von kollodialer Kieselsäure oder Kalium- bzw. Natriumsilikat, die mit sauren Aluminiumsalzen, Phosphaten oder Boraten neutralisiert wurden.
Die Verarbeitbarkeit der Bindemittel war sehr schwierig wegen der Instabilität der Lösungen. Die mechanischen Festigkeitswerte der so hergestellten Mineralfaserproduk te lag um ca. 50% niedriger als bei der normalen Phenolharzbindung, mit der Folge, daß sie zur Her stellung von Rohrschalen nicht geeignet waren.

d) Harnstoff modifiziertes Phenolharz mit kollodialem Aluminiumoxid.
Auch ein derart hergestelltes Mineralfaserprodukt zeigt eine schlechte mechanische Festigkeit und kann somit ebenfalls nicht zur Herstellung von Rohrschalen einge setzt werden.
Nachstehend ist ein Vergleich der Brennwerte von den für Mineralfasern verwendeten Bindemitteln sowie Zu satzstoffen angegeben:


Joule/g
Phenolharz ohne Harnstoff	28.000
Phenolharz mit ca. 25% Harnstoff	23.800
Phenolharz mit Harnstoff und Dicyandiamid - 1 : 1 : 1	21.000
Teilweise verethertes Melamin-Formaldehyd-Vorkondensat gemäß Erfindung	19.400
Harnstoffharz	17.400
Harnstoff	10.500
Dicyandiamid	16.200
Stärke	15.100

Aus vorstehender Zusammenstellung ist ersichtlich, daß die Brennwerte des erfindungsgemäß verwendeten Melamin-Harzes und der üblicherweise verwendeten Bindemittel aus Phenol harz, mit Harnstoff modifiziert, relativ eng beieinander liegen.

Aufgrund dieses Brennwertverhältnisses war nicht zu er warten, daß das erfindungsgemäß verwendete Melamin-Formalde hyd-Vorkondensat ein grundsätzlich anderes Verhalten bei stark erhöhten Temperaturen aufweist als die übrigen, vorstehend erwähnten Bindemittel.

Erfindungsgemäß wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß das teilweise veretherte Melamin-Formaldehyd-Vorkon densat ein gänzlich unterschiedliches Zersetzungsverhalten während des Punkingtests aufweist. Während nämlich Phenol harz an ausgehärteten Mineralfasern bei Temperaturbe lastung vollständig von den Fasern verbrennt, sublimiert das Melaminetherharz im Temperaturbereich oberhalb 350-400°C aus dem Mineralfaserdämmstoff heraus und kondensiert als weißer Niederschlag in den äußeren, kühleren Faserschichten. Demzufolge wird die totale Oxi dationsreaktion des Bindemittels im Bereich der stark erhitzten Zone unterdrückt und somit die vollstän dige Zersetzung des im Mineralfaserprodukt befindlichen Bindemittels vermieden. Letztendlich wird also der aus einem solchen gehärteten Mineralfaserprodukt hergestellte Formkörper nicht zerstört und kann somit erfolgreich zur Wärmedämmung hocherhitzter Fluide eingesetzt werden. So sind die erfindungsgemäß verwendeten Mineralfaserprodukte in Form von Rohrschalen erfolgreich bei der Wärmedämmung in Heiz kraftwerken bei der Wärmedämmung von Rohren einzusetzen, in denen überhitzter Wasserdampf von 400-500°C zirku liert.

Die Dicke der Rohrschale ist abhängig von der Temperatur des Fluids, das durch ein Rohr geführt wird. Ebenso ist auch die Rohrdichte sowohl von der Dicke als auch von der Temperatur des Fluids abhängig. Es wurde dabei fest gestellt, daß die Rohrschale bei einer Rohrdichte von et wa 100 kg/m³ vorteilhafterweise zumindest eine Dicke von etwa 200 mm aufweisen soll, sofern das Fluid eine Temperatur von etwa 400°C besitzt. Diese Dicke kann vorteilhafterweise auf ca. 300 mm ansteigen, sofern die Fluidtemperatur etwa 500°C beträgt.

Aufgrund dieser relativ großen Dicke werden erfindungsge mäß vorteilhafterweise mehrere Rohrschalen übereinander eingesetzt, so daß sich deren Einzeldicken zur Gesamt dicke summieren. Insofern sind die Rohrschalen ent sprechend ihren Außen- bzw. Innendurchmesser einander an gepaßt, so daß sie ohne Schwierigkeiten formschlüssig zu sammengestellt werden können.

Claims

1. Verwendung eines Mineralfaserprodukts zur Wärmedämmung von Rohren, welche auf Temperaturen über 400°C erhitzte Fluide führen, wobei das Mineralfaserprodukt mit einer wäßrigen Lösung eines nicht proteinhaltigen Melamin-Formaldehyd-Vorkondensates behandelt worden ist, das mit einem aliphatischen Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verethert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Veretherungsgrad des Vorkondensates 40 bis 65% beträgt.

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aliphatische Alkohol Methanol ist.

3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkondensat im Schachtverfahren in Form einer wäßrigen Lösung auf die Mineralfasern aufgesprüht worden ist, die wenigstens 5 Gew.-% Feststoffe aufweist.

4. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung einen Feststoffbestandteil von 10-12 Gew.-% auf weist.

5. Ausführungsform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung Haftvermittler und/oder säureabspaltende Mittel auf weist.

6. Ausführungsform nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch ein Mineralfaserprodukt mit einer Rohdichte von 80-120 kg/m³.

7. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykonden sation des veretherten Melamin-Formaldehyd vorkondensats bei Temperaturen von 180-250°C durchgeführt worden ist.

8. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralfaser produkt die Form einer Rohrschale oder eines Form stücks aufweist.

9. Ausführungsform nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rohrschalen oder Formstücke übereinander angeordnet werden, wobei die Dicke der Anordnung wenigstens 20 cm beträgt.