WO1998026928A1 - Warmedämmformkörper mit umhüllung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- 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
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- E04B1/78—Heat insulating elements
- E04B1/80—Heat insulating elements slab-shaped
Definitions
- the invention relates to thermal insulation molded articles with a sheath, in particular thermal insulation boards based on pressed microporous thermal insulation material, and a method for their production.
- thermal insulation molded articles based on compressed microporous insulating material have a low strength and bend under mechanical stress or the usually one-sided heat effect and also easily crumble, they are provided with a protective layer on at least one side. Thermal insulation bodies of this type are particularly sensitive at the edges.
- thermal insulation bodies made of microporous or highly disperse ceramic thermal insulation materials on one or both sides with a metallic covering.
- a metallic covering With such coverings, the voids between the cover and the thermal insulation material cannot be minimized in the sense of optimal thermal insulation.
- the thermal insulation with all-round coating would be significantly reduced due to the relatively high thermal conductivity of the metals.
- a middle layer made of a first ceramic material is pressed from two sides with a cover layer of second ceramic material with a different structure.
- the cover layers are connected to one another by webs penetrating the middle layer.
- a border that can also be provided is provided.
- a layer of the second material is first precompressed with a layer of the first material spread over it under the action of pressure, projecting web and Edge punches penetrate the upper layer and create a recess in the lower one.
- the filled second material for the upper layer also fills the holes and depressions in the compacted plate.
- the edge as well as the webs consist of both material components.
- One of the objects of the invention is to impart an even greater homogeneity and strength to the casing. This further consists in creating an inexpensive heat-insulating molded article based on finely divided, microporous pressed thermal insulation material with all-round covering, which ensures optimum protection and thermal insulation and enables a method for its simple manufacture by means of a novel device.
- the object is solved by the features of claim 1.
- the method according to claim 6 also serves to achieve the object.
- the heat molded articles produced by the process according to the invention have the following advantageous properties, where:
- the scaffolding covering of the highly dispersed insulation layer and the relatively wide and stable heat-insulating edge give the heat insulation molded articles a high mechanical strength and ease of handling;
- the insulating edge of the cladding layers results in considerable savings in the expensive silica products of the middle layer.
- the method according to the invention can furthermore be carried out with the least mechanical outlay and enables the devices to be adapted in a simple manner to the respective dimensions of the thermal insulation molded parts.
- the invention is described using the example of a thermal insulation board and a process diagram using an apparatus according to the invention. Here show:
- Fig. 1 is a plan view of an inventive
- Fig. 2 is a press die of a lower tool
- Fig. 3-6 a second device with a conveyor belt
- the device shown in the drawing consists of two separate, but also interlinkable parts.
- a press with a fixed lower part, illustrated by a press mold or die 1, and a movable part, illustrated by a first press ram 3 Top.
- a press table 7 below the upper run of a conveyor belt 4 together with a chute 5, 6 and a sheath die 8 with a sharpened edge 8a below and a press ram 9 fitted into the sheath die 8 with a hose line leading to a switchable exhauster (not shown) 10th
- cladding layer A consisting of the layers A 'and A "according to FIG. 1, in particular expandable and / or layered minerals such as mica, pearlite, vermiculite or volcanic rock or a mixture thereof are used.
- aerogels in particular metal oxides such as pyrogenically produced silicas including arc silicic acid, low-alkali precipitated silicas, analogously produced aluminum oxide, titanium oxide and zirconium dioxide or a mixture of at least two of these highly disperse, microporous materials are suitable.
- Water glass is the preferred binder because it has relatively short curing times.
- Rock wool and glass fibers can be used as fiber additives for the outer layer A or the middle layer B.
- a 15 mm thick plate according to FIG. 1 with an area of 250 ⁇ 300 mm was produced by pressing the following mixtures at 1.0 MPa:
- a first mixture consisted of: 70% by weight vermiculite 30% by weight water glass
- a second mixture consisted of: 63% by weight of highly disperse silica, 34% by weight of ilmenite and 3% by weight of pearlite. It was:
- the second mixture for the middle layer B was applied to a press table 7 or a conveyor belt 4 guided above it in a predetermined thickness according to FIG. 3,
- the separated mixture part was also pre-pressed in the jacket die 8 by a second, smaller area press ram 9 according to FIG. 5,
- the plunger 9 was then set back somewhat upwards and a vacuum which made it possible to transport the mixture for the middle layer B was produced in the press space with the exhauster via the hose line 10,
- a mixture amount of the first mixture corresponding to the predetermined thickness of the upper covering layer A '' was then poured into the mold 1 and now, according to FIG. 8, all three layers A'-B-A '' with one another to a predetermined density of the heat insulating molded body at a pressure of 1.2 MPa, as can be seen in FIG. 9.
- a first mixture consisted of: 60% by weight vermiculite, and 40% by weight silica sol;
- a second mixture consisted of: 50% by weight of highly disperse silica, 25% by weight of zirconium silicate, 15% by weight of vermiculite, and 10% by weight of pearlite.
- the thermal insulation boards produced are notable for particularly high strength.
Abstract
Bei einem verdichteten Wärmedämmformkörper, insbesondere einer Wärmedämmplatte, bestehend aus wenigstens drei Schichten mit einer Mittelschicht (B) auf der Basis von feinteiligem mikroporösen keramischen Material und äußeren Hüllschichten (A, A'/A'') bestehen zur Erzielung einer größeren Homogenität und einer allseitig besseren Wärmedämmung die äußeren Hüllschichten (A, A'/A'') aus feinkörnigem bzw. grobporösem keramischen Material, in welche die im Umfang kleinere Mittelschicht (B) so eingefügt ist, daß diese Mittelschicht (B) in einen verhältnismäßig starken Rand der Hüllschichten (A) eingebettet ist.
Description
Beschreibung
Wärmedämmformkörper mit Umhüllung und Verfahren zu deren
Herstellung
Die Erfindung betrifft Wärmedämmformkörper mit Umhüllung, insbesondere Wärmedämmplatten auf der Basis von verpreßtem mikroporösen Wärmedämmstoff und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Da Wärmedämmformkörper auf der Basis von verpreßtem mikroporösen Dämmaterial eine geringe Festigkeit aufweisen und sich bei mechanischen Beanspruchungen oder der gewöhnlich einseitigen Hitzeeinwirkung verbiegen und dabei auch leicht zerbröseln, werden sie zumindest auf einer Seite mit einer Schutzschicht versehen. Besonders empfindlich sind derartige Wärmedämmkörper an den Rändern.
Aus der EP-A-00 59 860 ist es bekannt, derartige Wärmedämmkörper aus mikroporösen bzw. hochdispersen Keramik-Wärmedämmstoffen ein- oder beidseitig mit einer metallischen Umhüllung zu versehen. Bei derartigen Umhüllungen können die Hohlräume zwischen der Umhüllung und dem Wärmedämmstoff im Sinne einer optimalen Wärmedämmung nicht minimiert werden. Außerdem würde die Wärmedämmung bei allseitiger Umhüllung infolge der verhältnismäßig hohen Wärmeleitfähigkeit der Metalle wesentlich gemindert.
Bekannt ist aus der DE-C-43 31 590 ein Isolier-Verbundformteil aus pulverigem keramischen Material, bei dem eine Mittelschicht aus einem ersten keramischen Material von zwei Seiten mit einer Deckschicht von in seiner Struktur unterschiedlichem zweiten keramischen Material verpreßt ist. Die Deckschichten sind durch die Mittelschicht durchdringenden Stegen miteinander verbunden. Nach Art der Stege ist auch eine gleichzeitig vorsehbare Einfassung beschaffen. Dabei wird, wie auch bei den inneren Stegen, zunächst eine Schicht des zweiten Materials mit einer darüber ausgebreiteten Schicht des ersten Materials unter Druckeinwirkung vorverdichtet, wobei vorspringende Steg- und
Randstempel die obere Schicht durchdringen und in der unteren eine Vertiefung erzeugen. Das aufgefüllte zweite Material für die obere Schicht füllt auch die Löcher und Vertiefungen in der verdichteten Platte aus. Allerdings besteht hierbei der Rand ebenso wie die Stege aus beiden Materialkomponenten.
Der Einfassung der Umhüllung eine noch größere Homogenität und Festigkeit zu verleihen ist unter anderem die Aufgabe der Erfindung. Diese besteht weiterhin darin, einen preiswerten Wärmedämmformkörper auf der Basis von feinteiligen, mikroporösem verpreßten Wärmedämmstoff mit allseitiger Umhüllung zu schaffen, welche einen optimalen Schutz und Wärmedämmung gewährleistet und ein Verfahren zu deren einfachen Herstellung mittels einer neuartigen Vorrichtung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zur Lösung der Aufgabe dient auch das Verfahren gemäß Anspruch 6.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Wärmedämmformkörper besitzen folgende vorteilhaften Eigenschaften, wobei:
- die gerüstbildende Umhüllung der hochdispersen Dämmschicht und der verhältnismäßig breite und stabile wärmedämmende Rand den Wärmedämmformkörpern eine hohe mechanische und die Handhabung erleichternde Festigkeit verleihen;
- durch die Körnigkeit der Hüllschichten beim Verdichten die Luft besser austreten kann, was den bei Wärmedämmformkörpern oft zur Zerstörung führenden Partialdruck der Luftfüllung senkt; und
- außerdem durch den isolierenden Rand der Hüllschichten eine beträchtliche Einsparung an den teuren Kieselsäureprodukten der Mittelschicht erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin mit geringstem maschinellen Aufwand durchführbar und ermöglicht in einfacher Weise eine Anpassung der Vorrichtungen an die jeweiligen Abmessungen der Wärmedämmformteile.
In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel einer Wärmedämmplatte und einem Verfahrensschema anhand einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
Wärmedämmplatte mit Ausbruch; Fig. 2 eine Preßmatrize eines Unterwerkzeugs einer
Preßvorrichtung und einem ersten Preßstempel; Fig. 3-6 eine zweite Vorrichtung mit einem Förderband und
Preßtisch und einem zweiten Preßstempel; Fig. 7 die Preßmatrize gemäß Figur 2 mit dem zweiten
Preßstempel; Fig. 8 die Preßmatrize gemäß Figur 2 mit den drei zu verpreßenden Schichten mit dem ersten Preßstempel; und Fig. 9 die verpreßte Wärmedämmplatte vor dem Ausstoß.
In den Figuren bedeuten:
1 Preßmatrize, la Ausstoßöffnung
2 Ausstoßplatte
3 Erster Preßstempel
4 Förderband
5 Abstreifer
6 Randblech (Schütte)
7 Preßtisch
8 Mantelmatrize, 8a zugeschärfter unterer Rand
9 Zweiter Preßstempel
10 Schlauchleitung
Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung besteht aus zwei gesonderten, an sich jedoch auch verkettbaren Teilen. Zum einen besteht sie aus einer Presse mit einem feststehenden, durch eine Preßform bzw. -matrize 1 veranschaulichten Unterteil und einem beweglichen, durch einen ersten Preßstempel 3 veranschaulichten
Oberteil. Zum andern besteht sie aus einem Preßtisch 7 unterhalb des oberen Trums eines Förderbands 4 nebst einer Schütte 5, 6 und einer unten einen zugeschärften Rand 8a aufweisenden Mantelmatrize 8 und einem in die Mantelmatrize 8 eingepaßten Preßstempel 9 mit einer zu einem nicht dargestellten umschaltbaren Exhaustor führenden Schlauchleitung 10.
Für die Hüllschicht A, bestehend aus aus den den Schichten A' und A" gemäß Fig. 1 kommen insbesondere bläh- und/oder schichtför ige Mineralien wie Glimmer, Perlit, Vermiculit oder Vulkangestein oder ein Gemisch daraus zur Anwendung.
Für die Zwischen- oder Mittelschicht B gemäß Fig. 1 kommen Aerogele, insbesondere Metalloxide wie pyrogen erzeugte Kieselsäuren einschließlich Lichtbogenkieselsäure, alkaliarme Fällungskieselsäuren, analog hergestelltes Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkondioxid oder eine Mischung von mindestens zwei dieser hochdispersen, mikroporösen Materialien in Frage. Als Binder wird man bevorzugt Wasserglas verwenden, weil es verhältnismäßig kurze Aushärtezeiten aufweist. Als Faserzusatz zur Hüllschicht A oder auch zur Mittelschicht B kommen Steinwolle und Glasfasern in Betracht.
Beispiel 1:
Es wurde eine 15 mm dicke Platte gemäß Figur 1 mit einer Fläche von 250 x 300 mm durch Verpressen folgender Gemische bei 1,0 MPa hergestellt:
Für die Hüllschichten A' und A" bestand ein erstes Gemisch aus: 70 Gew.-% Vermiculit 30 Gew.-% Wasserglas
und für die Mittelschicht B bestand ein zweites Gemisch aus: 63 Gew.-% hochdisperser Kieselsäure 34 Gew.-% Ilmenit 3 Gew.-% Perlit.
Dabei wurde:
- in eine Preßmatrize 1 des Pressenunterteils einer Preßvorrichtung eine entsprechend der vorbestimmten Dicke der unteren Hüllschicht A' vorgegebene Menge des ersten Gemischs gemäß Fig. 2 eingegeben und mit einem ersten Preßkolben 3 leicht (ca 60% der vorgesehenen Dicke) vorgepreßt,
- das zweite Gemisch für die Mittelschicht B wurde auf einen Preßtisch 7 oder einem darüber geführten Förderband 4 in einer vorgegebenen Dicke gemäß Fig. 3 aufgetragen,
- aus dem aufgetragenen Gemisch wurde mit der Mantelmatrize 8 gemäß Fig. 4 ein dem Umfang der jeweiligen Mittelschicht B entsprechendes Gemischteil abgetrennt,
- das abgetrennte Gemischteil wurde in der Mantelmatrize 8 durch einen zweiten, flächenkleineren Preßstempel 9 ebenfalls gemäß Fig.5 vorgepreßt,
- danach wurde der Preßstempel 9 gemäß Fig. 6 nach oben etwas zurückgesetzt und in dem Preßraum mit dem Exhaustor über die Schlauchleitung 10 ein den Transport des Gemischs für die Mittelschicht B ermöglichendes Vacuum erzeugt,
- die Mantelmatrize 9 mit dem zweiten Preßstempel 9 wurde sodann gemäß Fig. 7 mit der vorgeformten Mittelschicht B zentrisch in die Preßmatrize 1 eingeführt und durch Einlaß von Luft in den Raum unterhalb der Preßfläche des Preßstempels 9 das vorgeformte Gemischteil B auf die untere Hüllschicht A' abgesetzt,
- nach Entfernen der Mantelmatrize 8 wurde sodann eine der vorgegebenen Dicke der oberen Hüllschicht A' ' entsprechende Gemischmenge des ersten Gemisches in die Preßform 1 eingefüllt und nun gemäß Fig. 8 alle drei Schichten A'-B-A'' miteinander auf eine vorgegebene Dichte des Wärmedämmformkörpers bei einem Druck von 1,2 MPa verpresst, wie in Fig. 9 zu sehen.
Als alternative Verfahrensstufe ist vorgesehen, in den Ringraum zwischen dem Preßformmantel und der Mantelmatrize 8 eine vorgegebene Menge des ersten Gemischs als zusätzliches Randmaterial für die Hüllschicht A einzufüllen (vgl. Fig. 7) .
Beispiel 2:
Weiterhin wurde eine 20 mm dicke Platte mit einer Fläche von 250 x 300 mm durch Verpressen folgender Gemische bei 1,0 MPa verpreßt:
Für die Hüllschicht A' und A' ' bestand ein erstes Gemisch aus: 60 Gew.-% Vermiculit, und 40 Gew.-% Kieselsol;
und für die Mittelschicht B bestand ein zweites Gemisch aus: 50 Gew.-% hochdisperser Kieselsäure, 25 Gew.-% Zirkonsilikat, 15 Gew.-% Vermiculit, und 10 Gew.-% Perlit.
Die Wärmeleitfähigkeit der hergestellten Wärmedämmplatten mit einer jeweils verhältnismäßig dünnen Mittelschicht B, die allseitig von der Hüllschicht A mit einem relativ starken, umlaufenden Rand (vgl. Fig. 1) eingefaßt ist, war bei 1000°C jeweils kleiner als 0,04 W/mK.
Infolge der homogenen Struktur der Hüllschichten A bzw. A' /A' ' mit kompaktem Rand zur Einbettung der Mittelschicht B zeichnen sich die hergestellten Wärmedämmplatten durch eine besonders hohe Festigkeit aus.
Claims
1. Verdichteter Wärmedämmformkörper, insbesondere Wärmedämmplatte, bestehend aus wenigstens drei Schichten mit einer Mittelschicht auf der Basis von feinteiligem, mikroporösen keramischen Material und einer Hüllschicht aus feinkörnigem bzw. grobporösem keramischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Mittelschicht (B) kleiner als derjenige der Hüllschicht (A, A'/A") ist, so daß die Mittelschicht (B) in einen starken Rand eingebettet ist.
2. Wärmedämmformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht (B) aus Silicium- oder Metalloxiden, insbesondere pyrolytisch erzeugte Kieselsäuren, einschließlich Lichtbogenkieselsäure, alkaliarme Fällungskieselsäuren, analog hergestelltes Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkondioxid oder eine Mischung von mindestens zwei derselben als feinteiliges, mikroporöses keramisches Material besteht.
3. Wärmedämmformkörper nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllschicht (A, A'/A") aus bläh- und/oder schichtförmigen Mineralien, wie Glimmer, Perlit, Vermiculit, letzteres bevorzugt, oder Vulkangesteinen oder einem Gemisch derselben besteht.
4. Wärmedämmformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz zur Hüllschicht (A, A'/A") und/oder Mittelschicht (B) Fasermaterialien, insbesondere Steinwolle und/oder Glasfasern verwendet werden.
5. Wärmedämmformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmformkörper mit einer weiteren Umhüllung aus einer schrumpffähigen Kunststoff-Folie, beispielsweise aus Polyäthylen versehen ist.
6. Verfahren zur Herstellung von verpreßten Wärmedämmformkörpern, insbesondere Wärmedämmplatten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) in eine Preßmatrize (1) wird eine entsprechend einer vorbestimmten Dicke der unteren Hüllschicht (A') vorgegebene Gemischmenge eingegeben und unter Druckanwendung vorgepreßt, b) das Gemisch für die Mittelschicht (B) wird auf einem gesonderten Preßtisch (7) in einer vorgegebenen Dicke aufgetragen, c) mit einer im Umfang der jeweiligen Mittelschicht (B) entsprechenden kleineren Mantelmatrize (8) wird eine Form aus dem auf dem Preßtisch (7) ausgebreiteten Gemisch für die Mittelschicht (B) ausgestochen und unter Druckanwendung mit einem Preßstempel (9) ebenfalls vorgepreßt, d) danach wird der Preßstempel (9) etwas zurückgesetzt und in dem Preßraum ein den Transport der Mittelschicht (B) ermöglichendes Vacuum erzeugt, e) die Mantelmatrize (8) mit dem vorgepreßten Gemisch der Mittelschicht (B) wird zentrisch in der Preßmatrize (1) auf die erste Hüllschicht (A') aufgesetzt, f) dann wird die Mantelmatrize (8) entfernt, und g) eine der Dicke der oberen Hüllschicht (A") entsprechende Gemischmenge in die Preßmatrize (1) eingefüllt, und sodann h) alle Schichten (A'-B-A") miteinander auf eine vorgegebene Dichte des Wärmedämmformkörpers verpreßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, daß vor dem Entfernen der Mantelmatrize (8) nach dem Teilschritt e) zur Randverstärkung in den Ringraum zwischen der Preßmatrize (1) und der Mantelmatrize (8) eine etwa der Dicke der Mittelschicht (B) entsprechende Gemischmenge des ersten Gemisches (A) eingefüllt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmkörpers nach
Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den verpreßten Formkörper eine teilweise oder vollkommene Umhüllung aus einer schrurapffähigen Kunststoff-
Folie aufgeschrumpft wird.
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