EP1771393A2 - Stein- und schlackenwolle-d[mmstoffe mit inhibierenden zus[tzen - Google Patents

Stein- und schlackenwolle-d[mmstoffe mit inhibierenden zus[tzen

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EP1771393A2
EP1771393A2 EP05766384A EP05766384A EP1771393A2 EP 1771393 A2 EP1771393 A2 EP 1771393A2 EP 05766384 A EP05766384 A EP 05766384A EP 05766384 A EP05766384 A EP 05766384A EP 1771393 A2 EP1771393 A2 EP 1771393A2
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EP
European Patent Office
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insulating material
mineral
alkali metal
metal silicate
insulating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05766384A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd-Rüdiger Klose
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Original Assignee
Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG filed Critical Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Publication of EP1771393A2 publication Critical patent/EP1771393A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/002—Use of waste materials, e.g. slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B2001/742—Use of special materials; Materials having special structures or shape

Definitions

  • the present invention relates to a mineral fiber for the production of insulating materials and insulating materials made from this mineral fiber.
  • the invention relates to insulating materials for metallic materials, in particular austenitic steel.
  • Austenitic steels are widely used in systems that operate at elevated temperatures relative to ambient temperatures. In the presence of sufficient amounts of oxygen, chloride ions dissolved in water, especially at elevated temperatures, can cause stress corrosion. The same effect, albeit with a lower reaction rate, is also shown by fluoride ions. Other halide ions, such as bromide or iodide ions, exhibit relatively low activity and are generally insignificant for practical use. Although there are insulating materials made of plastic base, which are equipped with bromine compounds as flame retardants, but these usually show only a low thermal resistance and are therefore generally no longer used.
  • a large source of halide is formed by the insulating materials applied to reduce the heat energy losses on plants or plant components.
  • the insulating materials used for this purpose are generally highly dispersed materials with frequently high capillary activity and high water retention capacity. Due to these properties relatively large amounts of moisture can be generated from the outside be distributed in the insulating materials, which can lead to a release of halogenidhaitigen components of the insulating materials.
  • These halide-containing components can release chlorides or fluorides on the surfaces to be insulated. The increased temperature of the metallic surfaces and the consequent evaporation of the solvent can increase the levels of halide on the surfaces to levels that cause corrosion.
  • joints, perforations and other disturbances in the insulating layer also have a negative effect.
  • Mineral wool insulating materials consist predominantly of artificially produced glassy solidified fibers with average diameters of about 6 to 8 microns. This results in a significant proportion of finer fibers, which causes a very high specific surface area.
  • the mineral wool insulation materials contain binders and additives.
  • the binders should only intermittently connect the individual fibers with each other in order to obtain the elastically resilient character of the entire fiber mat and thus of the insulating materials. Since mostly combustible organic binders are used, their content in the insulating material from the outset is narrow, usually limited to less than about 12 percent by mass in order to obtain the classification as a non-combustible building material. With such low binder proportions, only a small portion of the fibers are really positively bonded in the technical sense.
  • Inorganic binders such as, for example, silica sols are not used because of the mostly premature solidifications and in many cases too great brittleness of the bond.
  • Organically modified silicates also abbreviated to ormosils, contain organic groups in the network, whereby they can be used in liquid form for use in the process technologies used for the production of mineral wool insulation materials.
  • the insulation materials may contain other additives.
  • additives serve to make the fiber surfaces or the fiber mass water-repellent as such.
  • Oils, waxes, greases or resins used. At the thus treated surfaces of the coarser fibers are deposited on finer fibers or fiber fragments, so that these agents also show a dust-binding effect.
  • the chemical composition of glass wool insulating materials is characterized by a high content of alkali and boron oxides.
  • the silicate melts are formed into fibers, for example, by means of the so-called TEL process.
  • the thermal resistance of the glass wool insulating materials is limited to relatively low temperatures, since the glass fibers already melt at about 625 0 C.
  • small proportions of, for example, limestone or dolomite rock, possibly also of basic blast furnace slags have been added to the mixture to be melted.
  • the proportion of blast furnace slag could be so large that the insulating materials produced on such mixtures or melts already formed the transition to the slag wool insulating materials.
  • Characteristic of the chemical composition of rock wool insulation materials are in addition to silicon dioxide as the main component high levels of alkaline earths, aluminum and iron oxides.
  • melts of such mixtures have only narrow processing areas. They are therefore usually on so-called cascade spinning machines with the help of sufficiently large centrifugal forces to fibers and not fibrous
  • Air separation separated In the pulp remain about 25 to 35 percent by mass fine, mostly spherical particles with a diameter ⁇ about 125 microns.
  • the insulating materials made from these fibers can be used permanently up to a temperature of about 625 ° C. In commercial traffic, a melting point> 1000 ° C according to DIN 4102 Part 17 is highlighted as characteristic. Based on this specification, similarly composed mineral wool insulation materials produced without the formation of non-fibrous particles by the TEL process equivalent processes are referred to as rock wool insulation materials.
  • the fibers of the rockwool insulation materials have low hydrolytic resistance, even the respirable fine fibers are considered biopersistent, although on entry into the body they are exposed to combined biochemical effects in both the weakly basic and the acidic areas of the macrophages.
  • the body's defense mechanism is not in the dissolution of the fibers, but in breaking the fibers into transportable particles.
  • the amounts of chloride ions dissolved out with boiling water are usually below 10 ppm, while the amount of sodium ions is in the range of about 40 to about 75 ppm and can be about 450 to 600 ppm of SiO 3 2 ions.
  • compositions of the fibers have been modified to comply with the application criteria specified in the Chemical Prohibition Ordinance and are less resistant to the conditions prevailing in the body.
  • Table 1 shows the usual ingredients of biosoluble rockwool fibers.
  • Residues from other industries are increasingly used for the production of bio-soluble rockwool insulation materials. These residues can z. B. blast furnace or cupola slag iron industry. This inevitably results in the transition to the slag wool insulating materials.
  • the insulating materials produced using residual materials often also contain the minor constituents found in rocks and ores in concentrated form, so that corresponding amounts of chloride and fluorine compounds occur.
  • Some of the volatile compounds during the melting process are kept at a relatively high level by the internal recycling of residues such as filter residues and the re-melting of insulating materials.
  • residues such as filter residues and the re-melting of insulating materials.
  • limit values for water-soluble halides permitted by AGI Worksheet Q 135 may be exceeded. Since the actual amount of water-soluble halide releasing compounds in the insulating materials can be even higher, large amounts of halides can be released with prolonged exposure to moisture, which can lead to considerable damage potential.
  • a preferred application form are quilted or sewn on insulating support layers such as wire mesh, fiberglass mesh or synthetic fiber fabric or sewn insulation mats.
  • the fibers in these insulation mats are only weakly bound.
  • the proportions of the binder such as phenol, formaldehyde or urea resin mixtures are generally about 0.3 to about 1 percent by mass.
  • the additives described are included in the usual amounts.
  • the bulk density may vary between about 70 and about 150 kg / m 3 , preferably between about 80 and about 130 kg / m 3 .
  • the mats are connected after curing of the binder usually with the aid of thin wires of stainless steels or brass with the described support layers.
  • the needles used are several millimeters thick and perforate the insulation mats.
  • the fibers are aligned parallel to the directions of movement of the needles. If the connecting wires are under appropriate tensile stresses after desertification, keep the holes on the support layers
  • the usual spacing of the quilting seams is 10 cm, while the stitch width is approx. 8 to approx. 10 cm. Further interruptions of the insulating layer result from joints between the individual mats or between the mat pieces and the subsequent components, support structures or installations.
  • the organic binders and additives are degraded mostly residue-free.
  • the thermal degradation of the binder can be up close to a thin outer layer.
  • this preferably occurs at the stitching holes, so that the thermal degradation of the binder and additive can be carried out to the outer zone at these sites.
  • the buoyancy force additionally has an effect.
  • the binder-free and additive-free fiber areas are now well wettable by water, capillary active and have a high water retention capacity.
  • halides dissolved out in this way in particular the chlorides dissolved out in this way, can lead to the damage described above on the insulated material surface, in particular in the case of austenitic steels.
  • the mineral fibers of the invention may be both rockwool and slagwool fibers.
  • alkali silicate are advantageously used according to the invention sodium and / or potassium water glasses, advantageously in the form of correspondingly concentrated aqueous solutions.
  • the mineral fibers of the invention meet the application criteria of the Chemicals Prohibition Ordinance and are biolösiich.
  • Mineral fibers according to the present invention may contain from 33 to 43% by weight of silica, from 18 to 24% by weight of aluminum trioxide, from about 0.5 to about 3% by weight of titanium dioxide, from about 23 to about 33% iron ) oxide, about 1 to about 10 wt .-% calcium oxide and magnesium oxide, about 1 to about 10 wt .-% sodium and potassium oxide, ⁇ 0.1 wt .-% chlorine, ⁇ 0.1 G ⁇ w. -% fluorine and ⁇ 3 wt .-% of other ingredients.
  • the alkali metal silicate may be uniformly distributed in the mineral fiber mass or may also be in the edge regions of insulating mats made of insulation materials increased concentrations.
  • the insulating materials produced from the mineral fibers according to the invention may moreover comprise further binders.
  • Such binders may, for. B. be organically modified silicates.
  • the insulation materials other organic binders such. B. phenol, formaldehyde or urea resin mixtures.
  • additives may be, for example, oils, waxes, fats and / or resins.
  • the insulation materials produced in this way can, upon contact with moisture, sodium and different silicon oxides such.
  • Siüziumtrioxid ions release in the form that sets a weakly acidic to moderately alkaline medium in a pH range of about pH 6.5 to about pH 12 on the surface to be insulated.
  • the alkali metal silicates can be used in the form of saponification-resistant plastic dispersions in order to improve the adhesion of the alkali metal silicates to the fibers,
  • additives such as pigments can be applied to the mineral fibers according to the invention or introduced into the insulation materials according to the invention.
  • the alkali metal silicate solutions used may contain foaming agents in order to achieve a uniform and optionally higher degree of dispersion of the additives.
  • the mineral fibers can be impregnated with the alkali silicate-containing solutions.
  • the fibers can be sprayed with the solutions, doused or immersed in these.

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Abstract

Mineralfaser, die mit einem Alkalisilikat ausgerüstet ist, zur Herstellung von Dämmstoffen für metallische Werkstoffe und aus Mineralfaser hergestellte Dämmstoffe, insbesondere für austenitischen Stahl.

Description

Stein- und Schlackenwolle-Dämmstoffe mit inhibierenden Zusätzen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mineralfaser zur Herstellung von Dämmstoffen und aus dieser Mineralfaser hergestellte Dämmstoffe. insbesondere betrifft die Erfindung Dämmstoffe für metallische Werkstoffe, insbesondere austenitischen Stahl.
Austenitische Stähle werden in großem Umfang für Anlagen eingesetzt, die relativ zu den Umgebungstemperaturen mit erhöhten Temperaturen betrieben werden. Bei Vorhandensein von ausreichenden Mengen an Sauerstoff können in Wasser gelöste Chlorid-Ionen insbesondere bei erhöhten Temperaturen Spannungsrest-Korrosionen auslösen. Dieselbe Wirkung, wenn auch mit einer geringeren Reaktionsgeschwindigkeit, zeigen auch Fluorid-Ionen. Andere Haiogenid-Ionen wie Bromid- oder lodid-lonen zeigen eine vergleichsweise geringe Aktivität und sind in der Regel für die praktische Anwendung unbedeutend. Zwar gibt es Dämmstoffe aus Kunststoffbasis, die mit bromhaltigen Verbindungen als Flammschutzmittel ausgerüstet sind, diese zeigen jedoch meist nur eine geringe thermische Beständigkeit und werden deshalb in der Regel nicht mehr eingesetzt.
Der Mechanismus der Spannungsriß-Korrosion ist nicht in allen Einzelheiten aufgeklärt, doch steigt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von
Spannungsriß-Korrosion mit der Höhe der Betriebstemperatur. Die zum
Auslösen der Spannungsriß-Korrosion benötigten geringen Mengen an Cl"- lonen können bereits durch den Handschweiß eines Handwerkers bei der
Fertigung oder Montage eines Bauteils übertragen werden. Weitere Quellen sind Luftverunreinigung, insbesondere über industriellen Komplexen, oder entsprechend kontaminiertes Niederschlagswasser.
Eine große Halogenidquelle bilden die zur Verminderung der Wärmeenergie- Verluste auf Anlagen oder Anlagenteilen aufgebrachten Dämmstoffe. Die hierfür eingesetzten Dämmstoffe sind in der Regel hochdisperse Materialien mit häufig hoher Kapillaraktivität und hohem Wasserrückhaltevermögen. Durch diese Eigenschaften können relativ große Feuchtigkeitsmengen von außen her in den Dämmstoffen verteilt werden, was zu einer Auslösung von halogenidhaitigen Bestandteilen der Dämmstoffe führen kann. Diese halogenidhaltigen Bestandteile können auf den zu dämmenden Oberflächen Chloride oder Fluoride freisetzen. Durch die erhöhte Temperatur der metallischen Oberflächen und das dadurch hervorgerufene Abdampfen des Lösungsmittels können die Halogenid-Konzentrationen auf den Oberflächen bis zu korrosionsauslösenden Werten erhöht werden.
In diesem Sinne wirken sich auch Fugen, Perforationen und andere Störungen in der Dämmschicht in negativer Hinsicht aus.
Das Vorhandensein von Na+- und SiO3 2"-lonen auf der metallischen Oberfläche und das sich durch diese Ionen einstellende schwach saure bis mäßig alkalische Milieu von ca. pH 6,5 bis ca. pH 12 wirkt inhibierend gegenüber Halogenid-Ionen, insbesondere Chlorid-Ionen.
In dem amerikanischen Standard ASTM C 795-03 „Standard Specification for Thermal Insulation for Use in Contact with Austenitic Stainless Steel" wird die inhibierende Wirkung von Na+ - und SiO3 2' gegenüber Chlorid-Ionen quantitativ dargestellt. So führt eine Na+- und SiO3 2"-lonenkonzentration von mindestens 40 ppm zu einer inhibierenden Wirkung bei einer Chlorid-Ionenkonzentration > 10 ppm.
In dem Arbeitsblatt Q 135 „Bestimmung von wasserlöslichen Chloriden in Mineralfaserdämmstoffen" der Arbeitsgemeinschaft Industriebau e. V. (AGI) wird der Gehalt an wasserlöslichen Chlorid-Ionen in Mittel mit < 6 mg/kg Dämmstoff, bei zulässigen Einzelwerten < 9 mg/kg Dämmstoff angegeben. Dies entspricht 6 bzw. 9 ppm. Zur Ermittlung werden 20 g einer Dämmstoffprobe in 300 ml Wasser erhitzt und nach Siedebeginn 30 Minuten gekocht. Bei voluminösen Dämmstoffen werden 20 g einer Dämmstoffprobe in 400 ml Wasser erhitzt und nach Siedebeginn 30 Minuten gekocht. Die Gehalte an Chlorid-Ionen in dem abgetrennten Wasser werden anschließend mit verschiedenen Analyseverfahren bestimmt.
Als Wärmedämmstoffe werden im großen Umfang die handelsüblich als Mineralwolle- oder auch als Mineralfaser-Dämmstoffe bezeichneten Produkte verwendet. Mineralwolle-Dämmstoffe bestehen zu überwiegenden Anteilen aus künstlich hergestellten glasig erstarrten Fasern mit mittleren Durchmessern von ca. 6 bis 8 μm. Hieraus ergibt sich ein erheblicher Anteil an feineren Fasern, was insgesamt eine sehr hohe spezifische Oberfläche bewirkt.
Mit Ausnahme weniger spezieller Produkte enthalten die Mineralwolle- Dämmstoffe Bindemittel und Zusatzmittel. Die Bindemittel sollen die einzelnen Fasern im Idealfall nur punktweise miteinander verbinden, um den elastisch federnden Charakter der gesamten Fasermatte und damit der Dämmstoffe zu erhalten. Da zumeist brennbare organische Bindemittel verwendet werden, ist deren Gehalt in den Dämmstoff von vornherein eng, zumeist auf kleiner ca. 12 Massenprozent begrenzt, um die Einstufung als nicht brennbarer Baustoff zu erhalten. Bei derart niedrigen Bindemittel-Anteilen wird nur ein geringer Teil der Fasern im technischen Sinn wirklich kraftschlüssig gebunden.
Anorganische Bindemittel wie beispielsweise Kieselsole werden wegen der zumeist vorzeitigen Verfestigungen und der in vielen Fällen zu großen Sprödigkeit der Bindung nicht eingesetzt.
Organisch modifizierte Silikate, auch Ormosile abgekürzt, enthalten im Netzwerk organische Gruppen, wodurch sie in flüssiger Form für die Anwendung bei den zur Herstellung von Mineralwolle-Dämmstoffen angewendeten Verfahrenstechniken einsetzbar sind.
Durch Umwandlung in einem Sol-Gel-Prozeß und dem Verlust der organischen Komponente als Folge von Wärmeeinwirkung während des Herstellungsprozesses bilden sich reine Kieselgel-Verbindungen zwischen den Fasern aus. Diese Verbindungen sind thermisch naturgemäß bis zur Beständigkeit der Fasern oder bis zur Bildung von Eutektika beständig. Ihre Anwendung ist unter anderem wegen der relativ hohen Kosten und der nicht zu vernachlässigenden Emissionen von flüchtigen organischen Bestandteilen auf wenige Anwendungsfälle beschränkt.
Darüber hinaus können die Dämmstoffe weitere Zusatzmittel enthalten. Zusatzmittel dienen vor allem dazu, die Faseroberflächen bzw. die Fasermasse als solche wasserabweisend zu machen. Für diese Zwecke werden bevorzugt Öle, Wachse, Fette oder Harze eingesetzt. An den so behandelten Oberflächen der gröberen Fasern lagern sich feinere Fasern oder Faserbruchstücke an, so daß diese Mittel gleichzeitig eine staubbindende Wirkung zeigen.
Handelsüblich wird zwischen Glas-, Stein- und Schlackenwolle-Dämmstoffen unterschieden.
Die chemische Zusammensetzung von Glaswolle-Dämmstoffen wird durch einen hohen Gehalt an Alkali- und Bor-Oxiden charakterisiert. Die silikatischen Schmelzen werden beispielsweise mit Hilfe des sogenannten TEL-Verfahrens zu Fasern geformt. Die thermische Beständigkeit der Glaswolle-Dämmstoffe ist auf verhältnismäßig geringe Temperaturen begrenzt, da die Glasfasern bereits bei ca. 6250C schmelzen.
Steinwolle-Dämmstoffe wurden früher zumeist aus den basischen Gesteinen Diabas und/oder aus Basalten hergestellt. Um die Basizität der aus diesen Gesteinen erstellten Schmelzen auf das gewünschte Niveau anzuheben, wurden den aufzuschmelzenden Gemenge geringe Anteile an beispielsweise Kalk- oder Dolomitgestein, gegebenenfalls auch an basischen Hochofenschlacken hinzugefügt. Hierbei konnte der Anteil der Hochofenschlacke so groß sein, daß die auf derart zusammengesetzten Gemengen bzw. Schmelzen hergestellten Dämmstoffe bereits den Übergang zu den Schlackenwolle-Dämmstoffen bildeten. Charakteristisch für die chemische Zusammensetzung der Steinwolle-Dämmstoffe sind neben Siliziumdioxid als Hauptbestandteil hohe Gehalte an Erdalkalien, Aluminium- und Eisenoxiden.
Die Schmelzen solcher Gemenge weisen nur schmale Verarbeitungsbereiche auf. Sie werden deshalb zumeist auf sogenannten Kaskaden-Spinnmaschinen mit Hilfe von ausreichend großen Fliehkräften zu Fasern und nicht faserigen
Partikeln umgeformt. Die gröberen, nicht faserigen Partikel werden unmittelbar nach der Bildung in der sogenannten Sammelkammer durch eine Art
Windsichtung getrennt In der Fasermasse verbleiben ca. 25 bis 35 Massenprozent feiner, zumeist kugelförmiger Partikel mit einem Durchmesser < ca. 125 μm. Die aus diesen Fasern hergestellten Dämmstoffe können dauerhaft bis zu einer Temperatur von ca. 625°C eingesetzt werden. Im Handelsverkehr wird ein Schmelzpunkt > 1000°C nach DIN 4102 Teil 17 als charakteristisch herausgehoben. Ausgehend von dieser Spezifikation werden auch ähnlich zusammengesetzte Mineralwolle-Dämmstoffe, die ohne die Bildung von nicht faserigen Partikeln mittels dem TEL-Verfahren äquivalenten Verfahren hergestellt werden, als Steinwolle-Dämmstoffe bezeichnet.
Obwohl die Fasern der Steinwolle-Dämmstoffe eine geringe hydrolytische Beständigkeit aufweisen, gelten selbst die lungengängigen Feinfasern als biopersistent, obwohl sie beim Eintritt in den Körper kombinierten biochemischen Einwirkungen sowohl im schwach basischen wie auch im sauren Bereich der Makrophagen ausgesetzt sind. Allerdings besteht der körpereigene Abwehrmechanismus nicht in der Auflösung der Fasern, sondern im Zerbrechen der Fasern in transportfähige Partikel.
Bei der Prüfung von Steinwolle-Dämmstoffen gemäß dem AGI-Arbeitsblatt Q 135 liegen die Mengen an mit kochendem Wasser herausgelösten Chlorid- Ionen meist unter 10 ppm, während die Menge an Natrium-Ionen in einer Größenordnung von ca. 40 bis ca. 75 ppm und an SiO3 2 -Ionen etwa 450 bis 600 ppm betragen können.
Um dem Verbot der Anwendung von biopersistenten künstlichen Mineralfasern zum Zweck der Wärme- und Schalldämmung zu entgehen, sind die Zusammensetzungen der Fasern so geändert worden, daß sie den in der Chemikalien-Verbotsverordnung genannten Anwendungskriterien entsprechen und weniger widerstandsfähig gegen die im Körper herrschenden Bedingungen sind.
Tabelle 1 zeigt die üblichen Bestandteile biolöslicher Steinwoll-Fasern.
Tabelle 1
Zusammensetzung von biolöslichen Steinwoll-Fasern
Für die Herstellung biolöslicher Steinwolle-Dämmstoffe werden im zunehmenden Maße Reststoffe aus anderen Industrien verwendet. Diese Reststoffe können z. B. Hochofen- oder Kupolofenschlacken der Eisenindustrie sein. Hierdurch ergibt sich zwangsläufig der Übergang zu den Schlackenwolle- Dämmstoffen.
Die unter Verwendung von Reststoffen hergestellten Dämmstoffe enthalten häufig auch die in Gesteinen und Erzen anzutreffenden Nebenbestandteile in konzentrierter Form, so daß entsprechende Mengen an Chlorid- und Fluor- Verbindungen auftreten.
Ein Teil der während des Schmelzvorgangs flüchtigen Verbindungen wird durch das interne Recycling von Reststoffen wie Filterrückständen und durch das Wiedereinschmelzen von Dämmstoffen auf relativ hohem Niveau gehalten. Bei Dämmstoffen, die aus derartigen Rohstoffen hergestellt worden sind, können die gemäß AGI-Arbeitsblatt Q 135 zulässigen Grenzwerte an wasserlöslichen Halogeniden überschritten werden. Da die tatsächliche Menge der wasserlöslichen Halogenide freisetzenden Verbindungen in den Dämmstoffen noch höher liegen kann, können bei anhaltender Feuchtigkeitseinwirkung große Mengen Halogenide freigesetzt werden, was zu einem erheblichen Schadenspotential führen kann.
Betriebstechnische Anlagen wie Kessel von Kraftwerken, Einrichtungen in der chemischen Industrie usw. weisen selten glatte Oberflächen auf. Die vorhandenen Flächen werden zusätzlich durch Stützkonstruktionen für die Dämmschichtummantelung gegliedert. Die verwendeten Mineralwoll- Därnmstoffe müssen sich den Oberflächen und den angrenzenden Flächen anpassen lassen.
Bei den in solchen Anlagen vorgesehenen hohen Betriebstemperaturen sind darüber hinaus hohe Rohdichten der Dämmstoffe erforderlich, was die Flexibilität der Dämmstoffe zumeist deutlich reduziert.
Eine bevorzugte Anwendungsform sind auf flächige Trägerschichten wie Drahtgeflechte, Glasfaser-Gittergewebe oder Kunstfaser-Gewebe aufgesteppte oder aufgenähte Dämmstoffmatten. Die Fasern in diesen Dämmstoffmatten sind nur schwach gebunden. Die Anteile der Bindemittel wie beispielsweise Phenol-, Formaldehyd- oder Harnstoffharz-Gemische betragen in der Regel ca. 0,3 bis ca. 1 Massenprozent. Darüber hinaus sind die beschriebenen Zusatzmittel in den üblichen Mengen beigefügt. Die Rohdichte kann zwischen ca. 70 und ca. 150 kg/m3, bevorzugt zwischen ca. 80 und ca. 130 kg/m3 variieren.
Die Matten werden nach der Aushärtung der Bindemittel zumeist mit Hilfe von dünnen Drähten aus nicht rostenden Stählen oder aus Messing mit den beschriebenen Trägerschichten verbunden. Die verwendeten Nadeln sind mehrere Millimeter dick und perforieren die Dämmstoffmatten. Hierbei werden die Fasern parallel zu den Bewegungsrichtungen der Nadeln ausgerichtet. Sofern die Verbindungsdrähte nach der Versteppung unter entsprechenden Zugspannungen stehen, halten sie die Löcher auf den der Trägerschichten gegenüberliegenden großen Oberflächen ieicht offen, Die üblichen Abstände der Versteppungsnähte sind 10 cm, während die Stichweite ca, 8 bis ca. 10 cm beträgt. Weitere Unterbrechungen der Dämmschicht ergeben sich durch Fugen zwischen den einzelnen Matten bzw. zwischen den Mattenstücken und den anschließenden Bauteilen, Unterstützungskonstruktionen oder Einbauten.
Bei Temperaturen oberhalb ca. 3000C werden die organischen Binde- und Zusatzmittel zumeist rückstandsfrei abgebaut. Entsprechend dem Temperaturgefälle in der Dämmschicht kann der thermische Abbau der Bindemittel bis dicht unter eine nur dünne Außenschicht erfolgen. Infolge der Ausdehnung der im Inneren der Dämmschicht erhitzten Luft, tritt diese bevorzugt an den Stepplöchern aus, so daß an diesen Steilen der thermische Abbau der Binde- und Zusatzmittel bis in die Außenzone erfolgen kann. Bei vertikal angeordneten Dämmschichten wirkt sich zusätzlich die Auftriebskraft aus.
Die bindemittel- und Zusatzmittelfreien Faserbereiche sind nunmehr gut von Wasser benetzbar, kapillaraktiv und weisen ein hohes Wasserrückhaltevermögen auf.
Wasser, das durch ein Leck in der zu dämmenden Fläche in die Dämmschicht oder von außen her in die inneren Bereiche derselben vordringt, kann sich ausbreiten und in den Bereichen, in denen es nicht unmittelbar verdampft aus den Dämmstoffen Halogenide bzw. Halogenid-Ionen freisetzende Verbindungen herauslösen.
Die so herausgelösten Halogenide, insbesondere die so herausgelösten Chloride können auf der isolierten Werkstoffoberfläche, insbesondere bei austenitischen Stählen, zu den eingangs beschriebenen Schädigungen führen.
Es ist daher die A u f g a b e der vorliegenden Erfindung, eine Mineralfaser zur Herstellung von Dämmstoffen für insbesondere metallische Werkstoffe zur Verfügung zu stellen, welche die schädigenden Einflüsse von Halogenid-Ionen, insbesondere Chlorid-Ionen auf die metallischen Werkstoffe unterdrücken oder zumindest zu reduzieren vermögen. G e l ö s t wird diese Aufgabe durch eine Mineralfaser, insbesondere zur Herstellung von Dämmstoffen für metallische Werkstoffe, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Faser mit einem Alkalisilikat ausgerüstet ist.
Die erfindungsgemäßen Mineralfasern können sowohl Steinwolle- als auch Schlackenwollefasern sein.
Als Alkalisilikat werden vorteilhafterweise erfindungsgemäß Natrium- und/oder Kaliumwassergläser, vorteilhafterweise in Form entsprechend konzentrierter wäßriger Lösungen eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Mineralfasern entsprechen den Anwendungskriterien der Chemikalien-Verbotsverordnung und sind biolösiich.
Mineralfasern gemäß der vorliegenden Erfindung können 33 bis 43 Gew.-% Siliziumdioxid, 18 bis 24 Gew.-% Aluminiumtrioxid, ca. 0,5 bis ca. 3 Gew.-% Titandioxid, ca. 23 bis ca. 33 Eisen-(l)-oxid, ca. 1 bis ca. 10 Gew.-% Calciumoxid und Magnesiumoxid, ca. 1 bis ca. 10 Gew.-% Natriumoxid und Kaliumoxid, < 0,1 Gew.-% Chlor, < 0,1 Gβw.-% Fluor und < 3 Gew.-% sonstiger Bestandteile aufweisen.
Aus den so hergestellten Mineralfasern lassen sich Dämmstoffe herstellen, welche bis ungefähr 3,0 Gew.-%, bevorzugt bis 1 ,0 Gew.-% eines Alkalisilikats aufweisen.
Das Alkalisilikat kann gleichmäßig in der Mineralfasermasse verteilt vorliegen oder sich auch in den Randbereichen von aus den Dämmstoffen hergestellten Dämmatten erhöhten Konzentrationen befinden. Die aus den erfindungsgemäßen Mineralfasern hergestellten Dämmstoffe können darüber hinaus weitere Bindemittel aufweisen. Solche Bindemittel können z. B. organisch modifizierte Silikate sein. Darüber hinaus können die Dämmstoffe weitere organische Bindemittel wie z. B. Phenol-, Formaldehyd- oder Harnstoffharz-Gemische aufweisen. Zur weiteren Ausrüstung der Dämmstoffe können diese Zusatzmittel aufweisen. Solche Zusatzmittel können beispielsweise Öle, Wachse, Fette und/oder Harze sein.
Die so hergestellten Dämmstoffe können bei Kontakt mit Feuchtigkeit Natrium und unterschiedliche Siliziumoxide wie z. B. Siüziumtrioxid-Ionen in der Form freisetzen, daß sich auf der zu dämmenden Oberfläche ein schwach saures bis mäßig alkalisches Milieu in einem pH-Bereich von ungefähr pH 6,5 bis ungefähr pH 12 einstellt.
Die Alkalisilikate können in Form von verseif ungsbeständ igen Kunststoffen- Dispersionen eingesetzt werden, um die Haftung der Alkalisilikate an den Fasern zu verbessern,
Darüber hinaus können weitere Zusatzstoffe wie Pigmente auf die erfindungsgemäße Mineralfasern aufgebracht oder in die erfindungsgemäßen Dämmstoffe eingebracht werden.
Vorteilhafterweise können die eingesetzten Alkalisilikatlösungen Schaumbildner enthalten, um einen gleichmäßigen und gegebenenfalls höheren Dispersionsgrad der Zusatzmittel zu erzielen.
Erfindungsgemäß können die Mineralfasern mit den alkalisilikathaltigen Lösungen imprägniert werden. Hierzu können die Fasern mit den Lösungen besprüht, benebelt oder in diese eingetaucht werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Mineralfaser, insbesondere zur Herstellung von Dämmstoffen für metallische Werkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser mit einem Alkalisilikat ausgerüstet ist.
2. Mineralfaser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Faser eine Steinwolle oder Schlackenwolle ist.
3. Mineralfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas ist.
4. Mineralfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfaser 33 bis 43 Gew.-% SiO2, 18 bis 24 Gew.-% AI2O3, ca. 0,5 bis 3 Gew.-% TiO2, ca. 23 bis 33 Gew.-% FeO, ca. 1 bis 10 Gew.-% CaO und MgO, ca. 1 bis 10 Gew.-% Na2O und K2O, < 0,1 Gew.-% Chlor, < 0,1 Gew.-% Fluor und < 3 Gew.-% sonstige
Bestandteile aufweist.
5. Dämmstoff, hergestellt aus einer Mineralfasermasse, aufweisend Mineralfasern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff bis ungefähr 3,0 Gew.-%, bevorzugt bis 1 ,0 Gew.-% eines Alkalisilikats aufweist.
6. Dämmstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff als Alkalisilikat ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas aufweist.
7. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat in der Mineralfasermasse gleichmäßig verteilt vorliegt.
8. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff weitere Bindemittel aufweist.
9. Dämmstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als weitere Bindemittel organisch modifizierte Silikate aufweist,
10. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser organische Bindemittel aufweist.
11. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieser weitere Zusatzmittel aufweist.
12. Dämmstoff nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß dieser als weitere Zusatzmittel Wachse, Fette und/oder Harze aufweist.
13. Dämmstoff nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff bei Kontakt mit Feuchtigkeit Na+- und SiO3 "-lonen freisetzt und auf der zu dämmenden Oberfläche ein schwach saures bis mäßig aikalisches Milieu in einem pH-Bereich von ungefähr pH 6,5 bis ungefähr pH 12 erzeugt.
14. Dämmstoffplatte, hergestellt aus einem Dämmstoff gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmstoffplatte in den der zu isolierenden Oberfläche zugewandten Randflächen und Bereichen eine im Vergleich zu der durchschnittlichen Alkalisilikatkonzentration in Dämmstoff erhöhte Alkalisilikatkonzentration aufweisen.
15. Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern nach dem Spinnen mit einem Alkalisilikat in Kontakt gebracht werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalisilikats in Kontakt gebracht werden.
17, Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern mit dem Alkalisilikat imprägniert, benebelt oder getränkt werden. 18. Verwendung einer Mineralfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Dämmung von metallischen Werkstoffen, insbesondere von austenitischen Stählen,
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