DE4323359C2 - Glasseidenstruktur zur Umhüllung eines Wärmedämmungsbauteils und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Glasseidenstruktur zur wenigstens teilweisen Umhüllung eines Wärmedämmungsbauteils und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

Glasseidenstrukturen dieser Art dienen in bevorzugter An­ wendung der Umhüllung einer Wärmedämmung zwischen einem Wärme­ speicherkern und einem Gehäuse eines elektrischen Speicherheiz­ gerätes. Bei prinzipiell gleichen Vorteilen ist die Glasseiden­ struktur aber auch zur Umhüllung von Wärmedämmungsbauteilen an anderen Heizgeräten, z. B. an Öl- oder Gasheizkesseln verwend­ bar. Sie ist in der Regel zwischen dem die Brennkammer umgeben­ den Heizmediummantel und einem Außenmantel angeordnet.

Bekannte Glasseidenstrukturen zur Umhüllung eines Wärmedäm­ mungsbauteils z. B. in Form eines Glasseidensacks bestanden aus normaler Glasseide. Aus der Textil-Rundschau, Heft 10, Oktober 1960, S. 523 ff. sind Glasgewebe aus normaler Glasseide be­ kannt. Die Vormaterialien zur Herstellung der Glasgewebe beste­ hen aus dem gleichen Rohstoff, sie können sich jedoch in ihrer Struktur (Garne, Zwirne, Glasseidenstränge, Glasstapelfaser) unterscheiden.

Normale Glasseide unterliegt bei Temperaturbelastungen oberhalb einer Grenztemperatur (ca. 650°C) einem Umwandlungs­ prozeß, der nach Rückkühlung zur Versprödung der Glasseide führt. Diese bekannten Glasseidenstrukturen können schon nach einmaligen Erhitzen über ihre Umwandlungstemperatur in Bruch­ stücke zerfallen. Hierbei leidet die Optik des Wärmedämmungs­ bauteils außerordentlich, zumal der Verbraucher im Angesicht einer schon nach kurzer Benutzung zerfallenen Wärmedämmung auf eine schlechte Qualität des Materials schließt.

Bei dem Umwandlungsprozeß der Glasseidenstruktur kommt es neben der Versprödung zu einer unerwünschten Veränderung der thermischen und physikalischen Eigenschaften des Materials. Insbesondere büßen die bekannten Glasseidenstrukturen aus Nor­ malglas ihre eigentliche Funktion, das ist die Umhüllung und insbesondere die Stabilisierung der Wärmedämmung, bereits nach einmaligem Aufheiz-Abkühlzyklus weitgehend ein.

Es ist bekannt, daß hochtemperaturbeständiges Glas, bei­ spielsweise Quarzglas, praktisch unempfindlich ist gegenüber Temperaturwechseln in dem bei der Wärmedämmung betroffenen Tem­ peraturbereich. Das Quarzglas ist jedoch sehr teuer und mecha­ nisch gering belastbar.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine mit begrenztem Aufwand herstellbare Glasseidenstruktur der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine höhere Stand­ festigkeit gegen Belastungen im betrieblichen Einsatz von Wär­ medämmungsbauteilen hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Glasseidenstruktur aus wenigstens zwei mechanisch miteinander verbundenen z. B. verdrillten, vermaschten und/oder verwebten Glasseidenfäden unterschiedlichen Materials besteht, von denen das eine ein sehr hochtemperaturbeständiges Glasseidenmateri­ als, wie Quarzglas, und das andere ein weniger temperaturbe­ ständiges Glasseidenmaterial ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Einzelfäden, von denen mindestens einer sehr hoch­ temperaturbeständig ist, zu einem Verbundfaden verdrillt oder geflochten werden. Alternativ kann ein hochtemperaturbeständi­ ger Einzelfaden gerade gehalten und mit mehreren anderen Ein­ zelfäden aus Normalglas umwickelt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Glasseidenstruktur und dem Ver­ fahren zu deren Herstellung, wird also auf Normalglasseidenfä­ den nicht verzichtet; es werden aber zusätzlich einige, vor­ zugsweise wenige, Quarzglasfäden in die Seidenstruktur einge­ bunden. Diese Quarzglasfäden bilden das temperaturbeständige "Rückgrat" der Glasseidenstruktur. Die mechanische Verbindung der unterschiedlichen Glasseidenfäden führt dazu, daß die Glas­ seidenstruktur auch nach mehreren Aufheizvorgängen zusammenhält und ihr Aussehen im wesentlichen wahrt.

Die Kosten der Glasseidenstruktur bleiben in Grenzen; denn der überwiegende Teil der Fäden besteht aus preiswertem Normal­ glas und nur ein Bruchteil der Glasseidenfäden wird durch kost­ spieliges Quarzglas gebildet. Die mechanische Belastbarkeit wird im wesentlichen durch die günstigen Eigenschaften der Nor­ malglasfäden bestimmt. Insofern werden bei der Erfindung die vorteilhaften thermischen Eigenschaften von Quarzglasfäden mit den mechanisch überlegenen Eigenschaften von Normalglasfäden vereinigt.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Glasseidenstruktur aus Verbundfäden be­ steht, die mehrere miteinander verdrillte oder verflochtene Einzelfäden aufweisen, von denen mindestens einer hochtempera­ turbeständig ist. Mit diesen Verbundfäden können also Glassei­ denstrukturen hergestellt werden, in denen der hochtemperatur­ beständige Glasseidenfaden durch die vorausgegangene Verdril­ lung oder Verflechtung der unterschiedlichen Einzelfäden auto­ matisch gleichmäßig über die gesamte Glasseidenstruktur ver­ teilt wird.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Ver­ bundfäden einen hochtemperaturbeständigen, mittig verlaufenden Zentralfaden aufweisen, der von mehreren Einzelfäden aus Normalglas umgeben ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der Ausführung als Webstruktur. Beim Weben wird in regelmäßigen Ab­ ständen ein Kettfaden aus Normalglasseide durch einen hochtem­ peraturbeständigen Kettfaden ersetzt. So entsteht eine Glassei­ denstruktur, in der z. B. jeder n-te Kettfaden hochtemperaturbe­ ständig ist und zwischen jeweils zwei benachbarten hochtempera­ turbeständigen Kettfäden mehrere Kettfäden aus Normalglas lie­ gen. In ähnlicher Weise kann auch jeder m-te Schußfaden durch hochtemperaturbeständige Glasseide ersetzt werden. Ein besonde­ res Maß an Stabilität wird schließlich erreicht, wenn sowohl jeder n-te Kettfaden als auch jeder m-te Schußfaden aus hoch­ temperaturbeständiger Glasseide besteht. Dabei können in dem entsprechenden Kett- und Schlußfadenmuster einzelne Fäden oder auch Verbundfäden verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung dargestell­ ter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A eine schematische Seitenansicht auf einen verdrill­ ten Verbundfaden mit zentralem Quarzglasfaden;

Fig. 1B eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I der Fig. 1A;

Fig. 2A ein Strukturschema einer Glasseidenwebstruktur ge­ mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 2A.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Verbundfaden 1 be­ steht aus einem zentralen Quarzglasfaden 11 sowie diesen wen­ delförmig umgebenden äußeren Glasfäden 12 und 13. Von den äuße­ ren Glasfäden ist nur einer (12) aus Quarzglas hergestellt, während die restlichen sechs (13) aus preiswertem Normalglas bestehen.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen braucht nur einer der Fäden des Fadenstrangs aus Quarzglas oder einem anderen hochtemperaturbeständigen glasartigem Material hergestellt zu sein, oder einer bzw. mehrere Quarzglasfäden sind mit Normal­ glasfäden nach verschiedenen Mustern verdrillt oder verfloch­ ten. Aus wirtschaftlichen Gründen (Materialkosten) sollte der Einsatz von Quarzglasfäden minimiert werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Glasseidenstruktur in Form eines Gewebes 2. In diesem Ge­ webe sind regelmäßig jeweils vier Schußfäden 21 aus Normalglas abwechselnd mit einem Schußfaden 22 aus Quarzglas sowie vier Kettfäden 23 aus Normalglas abwechselnd mit einem Kettfaden 24 aus Quarzglas angeordnet. Einzelne Kett- und/oder Schußfäden können in alternativer Ausführungsform auch aus Verbundfäden entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 1A bestehen. Es ergeben sich dann die in der Zeichnung gemäß Fig. 2 dargestellten rela­ tiv dicken Kett- bzw. Schußfäden 22 und 24, die zwischen denen Einzelfäden 21 bzw. 23 aus Normalglas angeordnet sind. Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 gilt der Grundsatz, daß im Interesse einer kostengünstigen Fertigung der Einsatz von hoch­ temperaturbeständigen bzw. Quarzglasfäden auf dasjenige Maß be­ schränkt wird, das für die Bildung eines den Zusammenhalt ge­ währleistenden Gerüsts unbedingt erforderlich ist.

Für den Verlauf der Kett- und Schußfäden oder der Ausbil­ dung der Struktur eines Gewebes oder Gewirks sind der Erfindung keine anderen Grenzen gesetzt als herkömmlichen Glasseiden­ strukturen aus Normalglas.

Wie sich aus Fig. 2B, einem Schnitt entlang der Schnittli­ nie II-II in Fig. 2A ergibt, handelt es sich bei dem beschrie­ benen Webstück um ein sackartiges Gebilde mit Vorderwand und Rückwand, welche im betrieblichen Einsatz das wenigstens eine Wärmedämmungsbauteil umschließt. Andererseits kann die Web­ struktur gemäß Fig. 2B auch als mehrlagige Struktur zum Einsatz kommen, wobei der Anzahl der Lagen keine Grenzen gesetzt sind.

Wenn die aus Normalglas bestehenden Einzelfäden 21 und 23 nach einem oder mehreren Erhitzungszyklen ganz oder teilweise brechen, halten die temperaturbeständigen Schuß- und Kettfäden 22 und 24 die gesamte Webstruktur nach Art eines Gerüsts zusam­ men und sorgen dafür, daß das Wärmedämmungsbauteil umhüllt bleibt. Ohne diese gerüstartigen Fäden 22 und 24 aus hitzebe­ ständigem Quarzglas würde sich die gesamte Umhüllung von der zu schützenden Wärmedämmung lösen.

In weiterer Abwand­ lung ist es möglich, das Erfindungsprinzip, nämlich die al­ ternierende Verwendung von Normalglas- und Quarzglasfäden, auch bei anderen Verbundglasbauteilen anzuwenden, so bei­ spielsweise bei einschichtigen Wandstrukturen, beispielsweise Matten oder bei Wärmedämmplatten als aufgeklebter Kantenschutz­ streifen, der Schnittkanten o. dgl. schützend abdeckt.

Claims (9)

1. Glasseidenstruktur zur wenigstens teilweisen Umhüllung eines Wärmedämmungsbauteils, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens zwei mechanisch miteinander verbundenen z. B. verdrillten, vermaschten und/oder verwebten Glasseidenfäden (11 . . . 13, 21 . . . 24) unterschiedlichen Materials besteht, von denen das eine ein sehr hochtemperaturbeständiges Glasseidenmaterial, wie Quarzglas, und das andere ein weniger temperaturbeständiges Glasseidenmaterial ist.

2. Glasseidenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie aus Verbundfäden (1) besteht, die mehrere mitein­ ander verdrillte oder verflochtene Einzelfäden (11 . . . 13) auf­ weisen, von denen mindestens einer hochtemperaturbeständig ist.

3. Glasseidenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie aus Verbundfäden (1) besteht, die einen hochtemperaturbeständigen, mittig verlaufenden Zentralfaden (11) aufweisen, der von mehreren Einzelfäden (13) aus Normal­ glas umgeben ist.

4. Glasseidenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in der Ausführung als Webstruktur (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Kettfäden in einem regelmäßigen Muster vorgesehen sind, in dem hochtemperaturbeständige Kettfäden (24) mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, Kettfäden (23) aus Normalglas abwechselnd angeordnet sind.

5. Glasseidenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in der Ausführung als Webstruktur (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schußfäden in einem regelmäßigen Muster vorgesehen sind, in dem hochtemperaturbeständige Schußfäden (22) mit wenigstens einem, vorzugsweise mehreren, Schußfäden (21) aus Normalglas abwechselnd angeordnet sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Glasseidenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einzelfäden (11 . . . 13), von denen mindestens einer sehr hochtemperaturbeständig ist, zu einem Verbundfaden (1) verdrillt oder geflochten werden.

7. Verfahren zur Herstellung einer Glasseidenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochtemperaturbeständiger Einzelfaden (11) gerade gehalten und mit mehreren anderen Einzelfäden (13) aus Normalglas umwickelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder n-te Kettfaden (24) aus hochtemperaturbeständi­ gem Glas besteht und zwischen jeweils zwei benachbarten Kett­ fäden (23) mindestens ein, vorzugsweise mehrere Kettfäden aus Normalglas eingewebt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder m-te Schußfaden (22) aus hochtempera­ turbeständigem Glas besteht und zwischen jeweils zwei benach­ barten Schußfäden mindestens ein, vorzugsweise mehrere Schußfä­ den (21) aus Normalglas eingewebt werden.