DE69632048T2 - Gegen hohe temperaturen beständiges isolationselement - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein hochtemperaturbeständiges Isolierelement. Bei vielen technischen Anlagen ist es erforderlich eine Isolierung vorzusehen, um eine Wärmebelastung zu verhindern oder um die Anlage bzw. Gebäude vor Brand zu schützen. Dies gilt insbesondere für Anlagen, die auf Schiffen oder anderen Anlagen auf oder im Meer zum Einsatz kommen, wo es im Zusammenhang mit der Lösungen für die Isolierung Anforderungen hinsichtlich der Klassifizierung gibt, z. B. in Verbindung mit Maschinenräumen, Fluchtwegen, usw.
• Im Falle einer Isolierung dieser Art gilt die Voraussetzung, dass das Isoliermaterial in der Lage sein sollte, gegenüber hohen Temperaturen über einen langen Zeitraum hinweg beständig sein sollte, ohne dass dabei die dahinter befindliche Konstruktion zu heiß wird. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass in der Isolierung keine Löcher vorhanden sein sollten, und die herkömmliche Lösung, die bisher beim Verlegen der Isolierung zur Anwendung kam, besteht drin, entlang des Bodens, der Decke und der Wandflächen Matten fest anzubringen und die Matten um Versteifungselemente, Träger, etc. zu verlegen, was eine mühsame Arbeit mit erheblichen Materialverbrauch darstellt.
• In der norwegischen Patentanmeldung Nr. 94 2559 wird eine neue Technik zum Verlegen einer solchen hochtemperaturbeständigen Isolierung beschrieben, bei welcher Profile verwendet werden, bei welchen Isolierelemente verlegt und befestigt werden können. Um in der Lage zu sein, dieses Verfahren anzuwenden, müssen die Elemente einen bestimmten Grad der Steifigkeit besitzen. Zu diesem Zweck wurden hauptsächlich Platten aus Steinwolle verwendet, welche die Voraussetzungen sowohl hinsichtlich der Wärmebeständigkeit als auch der Steifigkeit erfüllen.
• Ein Nachteil bei diesem Verfahren bestand jedoch darin, dass Steinwolle vergleichsweise schwer ist und dass das Gewicht beträchtlich sein kann, wenn große Räume isoliert werden, insbesondere auch im Zusammenhang mit der Isolierung von Dachkonstruktionen oder Kellerdeckenkonstruktionen und Trennwände bzw. Schotten mit Versteifungselementen. Darüber hinaus wurde bei Platten oder Matten aus Mineralwolle gefordert, dass sie eine bestimmte Stärke aufweisen, damit sie in der Lage sind, die Voraussetzungen hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit zu erfüllen. Ein Beispiel für solche Voraussetzungen sind die so genannten Solas-Regelungen und die Anforderungen der für die Klassifizierung zuständigen Körperschaften für zertifizierte Isolierungslösungen, z. B. A60.
• Aus der deutschen Patentschrift DE 28 30 973 ist ein Halfter bzw. ein Gehäuse bekannt, das aus einem Brandisoliermaterial besteht, das durch Haltedrähte in komprimiertem Zustand gehalten wird. Bei einem Brand schmelzen die Haltedrähte und dehnt sich das Isoliermaterial aus, um das Innere des Gehäuses vor der Hitze zu schützen. Das Isoliermaterial kann aus mehreren Schichten bestehen, wobei die Innenschicht aus Glaswolle und die Außenschicht aus Keramikfasern besteht. Die äußere Schicht des Isoliermaterials ist mittels der Haltedrähte an der inneren Schicht befestigt, welche bei einem Brand schmelzen. Aus diesem Grund eignet sich dieses Isoliermaterial somit nicht zur Verwendung in den Fällen, in denen eine selbsttragende Isolierung gefordert wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Isolierelement zu schaffen, das in der Lage ist, die vorgenannten Bedingungen zu erfüllen, d. h. die Voraussetzungen, die für solche Materialien zur Wärmeisolierung gelten, während Element gleichzeitig einen so hohen Grad der Steifigkeit besitzen sollte, dass es sich problemlos einbauen lässt, wie dies in der vorstehend genannten norwegischen Patentanmeldung beschrieben wird, und wobei das Element zusätzlich ein so geringes Gewicht wie nur möglich haben sollte.
• Diese Aufgabe wird mit einem Element gelöst, das sich durch die in den Patentansprüchen dargelegten Merkmale auszeichnet.
• Das erfindungsgemäße Element baut auf der Verwendung eines aus Keramikfasern bestehenden Elements auf, das gegen die warme bzw. heiße Seite angelegt werden sollte. Ein solches Material aus Keramikfasern besitzt bei hohen Temperaturen (1000°C) sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeisolierung, doch hat es den Nachteil, dass das Fasermaterial sehr locker ist und mit Baumwolle verglichen werden kann, was bedeutet, dass das Material keine eigene Steifigkeit besitzt und sich nicht für den Einsatz als selbsttragendes Element eignet. Entsprechend der Erfindung wird als eine Lage in einem Laminatverbund eine extrem lockere Matte dieser Art zusammen mit einer Lage verwendet, die für einen gewissen Grad an Steifigkeit und weiterer Isolierung sorgt, d. h. mit einer Schicht aus einem anorganischen faserähnlichen Material. Diese Lagen werden mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffs zusammengehalten, z. B. mit Wasserglas, Silikatkleber oder einem Zementkleber. Es wurde überraschenderweise nachgewiesen, dass diese Klebstoffschicht als eine An dritte Versteifungslage bzw. Laminatschicht fungiert, wobei sie somit dem dadurch gebildeten Element eine ausreichende Steifigkeit verleiht. Die Elemente können dadurch in der gewünschten Weise als selbsttragende Einheiten in Profilen montiert werden. Wegen der sehr guten Eigenschaften des aus Keramikfasern bestehenden Materials hinsichtlich der Wärmeisolierung kann die Matte in geringerer Stärke als eine Matte aus Mineralwolle ausgebildet werden. Das Material aus Keramikfasern bietet den weiteren Vorteil, dass es leichter ist, wodurch eine Gewichtsersparnis erzielt wird. Es ist von Vorteil, wenn zusammen mit dieser Schicht aus Keramikfasern beispielsweise eine Platte aus Glaswolle verwendet wird. Material aus Glaswolle, wie es in Isoliermatten verwendet wird, besitzt keine ausreichende Wärmebeständigkeit; außerdem schmilzt das Material im Temperaturbereich bei etwa 600–700°C. Ein wichtiger Vorteil der Glaswolle besteht darin, dass sie beträchtlich leichter als Keramikfasern und Mineralwolle ist (z. B. 60 kg/m im Vergleich zu 100–110 kg/m). Eine Kombination einer Platte aus Glaswolle ist außerdem erheblich billiger als ein Material aus Keramikfasern. Eine Kombination aus einer Platte aus Glaswolle dieser Art mit einem Material aus Keramikfasern sorgt für einen gewünschten Temperaturgradienten durch das Isoliermaterial und erfüllt somit die Voraussetzungen für die Klassifizierung und entspricht der vorgenannten Norm. Der verwendete Klebstoff muss selbstverständlich in der Lage sein, gegenüber Temperaturen beständig zu sein, die in der Zwischenschicht zwischen den Lagen auftreten. Ein vorteilhafter Klebstoff ist ein Kleber aus Wasserglas, auch wenn andere Arten von Klebstoffen ebenso gut verwendet werden können, z. B. ein Zementkleber. Bei Brandversuchen erwies sich, dass die beschriebene Material kombination überraschend gute Eigenschaften an den Querfugen zwischen den Elementen besitzt, die von Kante zu Kante ohne Verbindung mittels eines Klebstoffs angeordnet werden.
• Die Vorteile, die man mit dem erfindungsgemäßen Isolierelement erzielt, bestehen darin, dass das Element extrem feuersicher ist, eine eigene Steifigkeit besitzt, die zum Teil von einer der Laminatschichten herrühren kann, doch auch in einem hohen Maß von der Klebstoffverbindung, dass das Element sehr leicht ist und zu einem vernünftigen Preis erhältlich ist, insbesondere im Vergleich zu den Kosten einer Matte, die ausschließlich aus Keramikmaterial besteht. Die Steifigkeit der Matte oder Platte spielt im Zusammenhang mit dem Einbau und der Befestigung am Einsatzort eine große Rolle. Im Prinzip lässt sich das erfindungsgemäße Element überall einsetzen, doch ist es zum Beispiel im Zusammenhang mit Schnellbooten oder an anderen Stellen, an denen das Gewicht kritisch ist, von besonderem Vorteil.
• Anstelle der Verwendung einer Matte aus Glaswolle beispielsweise zusammen mit Keramikfaserwolle, kann selbstverständlich auch eine Matte aus Steinwolle oder einer Matte aus einem anderen unbrennbaren anorganischem Material verwendet werden.
• Nachstehend wird nun die Erfindung ausführlicher anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist, welche in rein schematisierter Form einen Schnitt durch zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Elements zeigt.
• Die Zeichnung stellt in rein schematisierter Form einen Schnitt durch ein Element gemäß der Erfindung dar, wobei das Bezugszeichen 1 eine Lage aus einem Material aus Keramikfasern angibt, die beispielsweise eine Stärke von 2,5 cm besitzt. Diese Lage weist eine Konsistenz ähnlich wie Baumwolle auf und besitzt damit keine Tragfähigkeit. Die Lage 1 ist mit einer Lage aus einem Material aus anorganischen Fasern verbunden, das bei dem dargestellten Beispiel ein Element aus Glaswolle 2 ist, das ebenfalls eine Stärke von 2,5 cm besitzt. Diese beiden Lagen werden mittels einer Lage aus Klebstoff, zum Beispiel Wasserglas, Silikatkleber oder einem Zementkleber, mit einander verbunden, wobei diese Kleberlage in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 3 angegeben ist. Der Kleber kann auf eine oder beide Verbindungsflächen aufgetragen werden, um so eine ordentliche durchgängige Schicht aus Klebstoff zu bilden, die eine steife Zwischenlage bildet, welche der gesamten Elementstruktur eine höhere Steifigkeit verleiht. Ein Element, das in der Zeichnung mit einer Stärke von etwa 5 cm dargestellt ist, erfüllt die vorgenannte Norm A60.
• Im Rahmen der Erfindung sind viele Modifizierungen möglich. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Version beschrieben, die nur zwei Lagen mit einer dazwischen liegenden Klebstofflage umfasst, doch kann in einigen Sonderfällen auch die Verwendung eines Elements in Betracht gezogen werden, das aus mehr als zwei Lagen besteht, falls in der Isolierung eine abgestufte Steifigkeit gefordert ist, wodurch auch die Verwendung von mehreren Lagen möglich wird, die beispielsweise ein unterschiedliches Einheitsgewicht in den Lagen aus Fasermaterial besitzen. Hierzu gehört auch die Verwendung von noch mehr Klebstofflagen, wodurch der Struktur des Elements eine noch höhere Steifigkeit verliehen wird.

Claims (4)

1. Hoch wärmebeständiges Isolierelement, welches ein Laminat aus mindestens einer Schicht (1) aus keramischem Material und mindestens eine Schicht (2) aus einem wärmebeständigen anorganischen Material aufweist, vorzugsweise aus Glaswolle oder Mineralfaserwolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (1, 2) mittels eines wärmebeständigen Klebstoffs (3) an einander geklebt sind, welcher mindestens eine starre Zwischenschicht bildet, die zu einem Element mit der gewünschten Steifigkeit führt.
2. Das Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserglas, ein Silikatklebstoff oder ein Klebstoff auf Zementbasis als Klebstoff (3) verwendet werden.
3. Das Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine halbsteife Platte als anorganische Schicht (2) eingesetzt wird.
4. Das Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der heißen Seite (Feuerseite) des Elements liegende Schicht (1) eine Dicke aufweist, welche einen Anstieg der Temperatur im Bereich um die Schicht (3) auf einen Wert verhindert, der den Wert einer Temperatur übersteigt, welche der Schmelztemperatur der folgenden Schicht (2) unter den Bedingungen gemäß der Norm A60 entspricht.