WO2008098794A1 - Wärmedämmformkörper und verfahren zur herstellung eines wärmedämmformkörpers - Google Patents

Wärmedämmformkörper und verfahren zur herstellung eines wärmedämmformkörpers Download PDF

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WO2008098794A1
WO2008098794A1 PCT/EP2008/001220 EP2008001220W WO2008098794A1 WO 2008098794 A1 WO2008098794 A1 WO 2008098794A1 EP 2008001220 W EP2008001220 W EP 2008001220W WO 2008098794 A1 WO2008098794 A1 WO 2008098794A1
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suspension
layer
molding
binders
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Hans-Frieder Eberhardt
Walter Bartel
Stefan Reinhardt
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Porextherm-Dämmstoffe Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a thermal insulation molding with the features of claim 1 and a method for producing a thermal insulation molding with the features of claim 6.
  • Thermal insulation moldings which are made of microporous materials, are suitable for many insulation applications in a wide temperature range, especially above 100 0 C.
  • the basis for the highly efficient insulating effect of the thermal insulation molding is usually a fumed silica.
  • only punctiform transitions are formed between the inter alia spherically shaped, nanoporous primary particles and the heat conduction is thus largely reduced by possible solid state contact.
  • the resulting nanopores also minimize heat transfer by convection.
  • heat transport processes can be additionally reduced by absorption and reflection of the radiation.
  • heat-insulating shaped bodies based on highly dispersed silicic acid By using heat-insulating shaped bodies based on highly dispersed silicic acid, a much higher degree of efficiency can be achieved than with insulating materials such as, for example, mineral fibers, lightweight refractory bricks or inorganic insulating boards.
  • insulating materials such as, for example, mineral fibers, lightweight refractory bricks or inorganic insulating boards.
  • heat insulation moldings or plates are particularly lightweight and are therefore particularly suitable for applications in which a good insulation performance is aimed at low weight.
  • EP 1 464 633 proposes coating moldings made of a substrate bound with a first silicate binder after molding with a layer consisting of a second silicate binder so as to form the molding
  • EP 1 214 480 A possibility of dust reduction and stabilization is shown in EP 1 214 480.
  • the object of the present invention is therefore to provide heat-insulating molded articles with very good thermal insulation properties which have dust-free surfaces as possible, in the processing of which only a small amount of dust is released and at the same time have a high mechanical stability.
  • the present invention provides that a heat-insulating molding, which was made in particular of microporous substances, has at least one layer on its outer surfaces, which at least partially surrounds the molding.
  • the thermal insulation molding according to the invention is characterized in that the layer is formed by application of a suspension consisting of phosphatic binders or a combination of phosphatic and silicate binders. Phosphatic binders, binders or binders such as commercial technical phosphates, can form the main mass fraction of the suspension used for layer formation and are often herein first in aqueous, z. T. colloidal solution before.
  • binders After curing of the applied layer these binders form due to partial cementing with the material of the support body, a compact, volume-stable and mechanically strong layer on the outside of the thermal insulation molding. In addition, the formation of dust is effectively prevented by the intimate connection between the supporting body material and the covering layer containing the phosphatic binder.
  • a plurality of phosphatic binders of different composition Here are also binders in question, which the thermal insulation molding additional tailored to the particular site properties, such. B. fire-retardant function or waterproofness.
  • combinations of phosphatic binders having different particle or grain sizes of the suspended components can be used.
  • the layer can also be provided only on partial surfaces of the thermal insulation molding.
  • the layer according to the invention it is generally conceivable, for example, that only the main surfaces of the body are covered with the layer according to the invention, but the lateral or secondary surfaces remain free, in particular if they are later enclosed in a frame profile.
  • the suspension which forms the cladding layer of a thermal insulation molding according to the present invention after curing of the order, may comprise as further constituent silicate binders.
  • silicate binders it is possible, for example, to use silicic acids in various embodiments that can be combined for use with the other components of the suspension.
  • the used silicate binder give the thermal insulation molding after curing additional stability, especially against mechanical stress.
  • minerals are also added to the suspension according to the invention.
  • these minerals bring about a further improvement in the surface structure of the treated shaped body
  • the admixtures or their respective mass fraction, the properties of the suspension, their application properties and their dispersion properties can be influenced and controlled.
  • the mineral fraction can be composed, for example, of various mica-based substrates which differ in their mass fractions, their particle size and / or grain or their basic chemical properties in order to form a homogeneous outer surface of the shaped bodies with correspondingly adjustable properties in coordination with the other constituents of the suspension can.
  • the suspension consists advantageously of 20-100% of phosphatic binders, these in particular occupying a mass fraction of 25-75% of the suspension.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides for a proportion of 57% of the phosphatic binders in combination with a silicate component.
  • the silicate binders preferably have a proportion of 0 to 80%, in particular about 40% (of the total suspension) in combination with phosphatic binders.
  • a preferred embodiment of the invention provides that for the formation of the layer on the / the outer surface (s) of the thermal insulation molding, the suspension by spraying, dipping and / or brushing is applicable. It is conceivable that the porous support body of the thermal insulation molding directly after the Press standing. Forming process as stored in a painting line on carriers or grids, are fed fully automatically to spray nozzles from which the suspension exits and wets the support body. About the spray nozzles and the transport speed of the suspension order and thus the layer thickness can be controlled. The position and orientation of the nozzles can also be used to determine which surfaces of the thermal insulation molding are to be coated. Of course, in addition to fully automated coating, manual application of the suspension is also possible. This can be sprayed manually from a pressurized bulk container with attached spray gun on the transported on a conveyor or a storage device designed moldings. The spraying of the suspension requires that the suspension can be very finely atomized and thus contains the smallest possible particles.
  • suspension is to be applied to the supporting bodies of the thermal insulation molding by dipping, these can be transferred directly from the molding device, individually into a dipping bath.
  • a plurality of heat-insulating molded bodies can be produced simultaneously, for example by lowering a basket or the like. in a dip, to be coated with the suspension.
  • the coating is made by brushing, it should be ensured that the coating is evenly saturated with the coating in order to ensure continuous application of the suspension. Again, an automation of the order process, for. B. with the help of rotating brushes, conceivable.
  • a preferred embodiment of the present invention to formulate the suspension so that the layer thus formed on the support body surrounds the molding gas-tight.
  • the method comprises the steps explained below. First, it is provided to produce a support body by molding a powdery example made available starting material. Due to their outstanding thermal insulation properties, they are especially suitable for microporous materials such as silica, ie synthetic silica. For shaping the support body, it is possible to use all known and usable processes, such as, for example, the wet or dry pressing of the substrate be applied. The aim of the molding process is to produce a homogeneous, compact body, which then forms the core of the coated thermal insulation molding.
  • the preparation of the support body is applied to the outer surfaces of a suspension consisting of phosphatic binders or a combination of phosphatic and silicate binders.
  • the order can be made immediately after molding, because at this time the dust on the molding is the lowest, after the pressing process still existing dust is bound immediately and thus does not get into the surrounding air.
  • the suspension is dried, the layer according to the invention forming on the support body after drying and, depending on the selection of the individual components and the composition of the suspension, having different properties. Above all, however, an improvement in the mechanical stability of the thermal insulation molded body is achieved by the layer.
  • the tendency to dust the material, i.a. during processing reduced and created an abrasion-resistant surface structure on the outer surface of the finished thermal insulation molding.
  • the drying of the suspension and the formation of the layer can be carried out at room temperature.
  • the use of drying chambers or ovens with controlled temperature profile is conceivable.
  • the properties and parameters of the layer can be further influenced by tuning the drying process to the individual components of the suspension or to their cross-reactions at different temperatures or temperature profiles.
  • the suspension which is used to form the layer on the / the outer surface (s) of the thermal insulation molding to 10 to 80% of phosphatic binders.
  • their proportion is about 60% of the mass fraction of the finished suspension, while the remaining mass fraction of the suspension consists of silicate binders, so are particularly particularly preferred at about 40%.
  • even smaller amounts of silicate minerals may be added to the suspension.
  • the binders form a suspension so that they can be applied homogeneously.
  • the suspension can be applied to the support body using various techniques, thus forming a layer on the outer surface of the finished heat-insulating molding.
  • the porous insulating molding can be stored on supports or grates in an automated painting line immediately after the molding step, past spray nozzles from which the suspension exits, and the supporting body wetted. About the spray nozzles and the transport speed of the suspension order and thus the layer thickness can be controlled. The position and orientation of the nozzles can also be used to determine which surfaces of the thermal insulation molding are to be coated.
  • suspension in addition to fully automated coating, manual application of the suspension is also possible.
  • This can be sprayed manually from a pressurized bulk container with attached spray gun or from a spray can on the conveyed on a conveyor or elevated on a bearing block moldings.
  • the spraying of the suspension requires that it can be very finely atomized; The nozzle diameter must therefore be matched to the particle size of the components.
  • the suspension by immersing the shaped body of the thermal insulation molding. These can be performed directly from the molding apparatus individually through a dipping bath. However, it is also possible for a plurality of heat-insulating molded bodies to be coated simultaneously with the suspension, for example by lowering a collecting rack into a dipping bath.
  • the layer can also be produced by brushing. In this case, however, care must be taken in the coating tools to a uniform saturation with the suspension to ensure a continuous order of the suspension. Again, an automation of the order process, for. B. with the help of rotating brushes, conceivable. embodiment
  • One kilogram of a sprayable suspension contains:
  • phosphatic binder monoaluminum phosphate As the phosphatic binder monoaluminum phosphate is used in the embodiment, which has a mass fraction of 60%.
  • a commercially available technical phosphate with the specification FFB 705 is used.
  • silicate binder As a silicate binder, the use of an acidic silica sol with the specification FFB 30 SK is provided. By the silicate binder dust is effectively bonded to the surface of the support body, improves the connection between the layer and the thermal insulation molding and stabilizes the applied layer and thus the surface of the thermal insulation molding.
  • the additionally added mineral component is composed of three minerals from the mica / mica group with an equal mass fraction of 2% each.
  • Minerals of the mica group are counted together with the micaceous silicates, kaolinite, serpentine, talc and pyrophyllite to the clay minerals and paints added. This happens on the one hand because they form a resistant to acids, alkalis and oxidizing media film and because the minerals are oriented parallel to the film plane of the paint, thus forming a barrier layer with high tensile strength and high elasticity and also significantly improve the substrate adhesion. Additionally absorb Mica UV radiation and thereby improve the insulation properties of the corresponding treated thermal insulation molding.
  • phlogopite in two grades PW150 and PW250 with u.a. used different particle sizes. Due to the platelet-shaped structure, this type of mica has a particularly favorable aspect ratio of the particles.
  • the strip-shaped particles are flexible, robust, relatively soft, have a low thermal expansion coefficient and are chemically very resistant. In addition, the particles absorb UV light, form both a gas and a moisture barrier, increase the hardness and dimensional stability of the applied layer.
  • talcum is added to the suspension.
  • This platelet-shaped magnesium silicate hydrate is due to its performance properties, due to chemical structure and particle shape, an important filling and reinforcing agent.
  • Talc solidifies and matts the application film and is therefore well suited to regulate the viscosity of the application medium and. to improve their dispersion properties.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the thermal insulation molding
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of the production method of the thermal insulation molding.
  • the thermal insulation molding 10 has a support body 20, which was formed from a microporous material, in the embodiment of synthetic silica.
  • the support body 20 defines the shape of the thermal insulating molding 10 and may of course be formed in a different embodiment than the cuboid shown. It is also conceivable, for example, a disc or plate-like configuration. This depends on the particular intended application of the finished thermal insulation molding 10.
  • a layer 30 was applied in the exemplary embodiment of FIG. 1, which was formed from a suspension 58 composed of phosphatic and silicate binders (and optionally small amounts of minerals) in different mass fractions. The layer 30 completely surrounds the support body 20.
  • the layer 30 gives the thermal insulation molding 10 stability.
  • the layer 30 may have an increased abrasion resistance due to the mineral addition in its composition.
  • the layer 30 stabilizes on the one hand the support body 20, but at the same time serves to effectively prevent a breaking of the cut edges. Since the layer 30 minimally penetrates into the layer-near regions of the support body 20 and produces a good adhesion between the support body 20 and layer 30 there, especially on account of the phosphate binder fraction are also bonded to the cutting edge dust and so an unreasonable dust during processing of the thermal insulation molding 10 prevented.
  • Fig. 2 shows schematically the process step according to the invention of the layer application on the outer surface 22 of thermal insulating molded body 10 forming support bodies 20.
  • the manual application of the suspension 58 is shown.
  • Suspension 58 consists of 60% monoaluminum phosphate (FFB705), 34% acidic silica sol (FFB30SK) and 2% each of Phlogopite PW 150, Phlogopite PW 250 and Talc 22 H / K.
  • the ingredients were dissolved in ethanol and stored in the can body 54 of a spray can 50 by a propellant pressurized. Via a manually actuatable nozzle 52, the suspension 58 is removed as a fine spray 56 from the can body 54.
  • a uniform layer 30 can be applied to the support bodies 20. Due to the homogeneity of the suspension 58, in addition to a uniform application, a closed layer 30 is also formed on the support bodies 20, which due to the composition of the suspension 58 and the properties of the components 58 forming the suspension 58 envelop the support bodies 20 in a gastight and moisture-proof manner. In order to achieve an order of the suspension, which surrounds the entire support body 20 on all sides, the support body 20 are designed on a grid 40 after molding and before spraying the suspension 58.
  • the grid 40 additionally has protruding pins 42 on which the microporous support bodies 20 are raised.
  • the spray can 50 is moved around the support body 20 raised on the grid 40, and thus a spray 30 completely enveloping the respective support body 20 is formed by the spray 56 emerging from the can body 52 via the nozzle 52.
  • the entire grid 40 is moved with the raised and coated support bodies 20 in a drying oven (not shown).

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Abstract

Zur Schaffung eines stabilen Wärmedämmformkörpers (10) mit möglichst staubfreien Oberflächen, insbesondere mit einem mikroporösen Stützkörper (20), wobei der Stützkörper (20) wenigstens eine Schicht (30) auf seinen Außenflächen (22) aufweist, wird vorgeschlagen, die Schicht (30) durch Auftrag einer Suspension, bestehend aus phosphatischen Bindemitteln oder einer Kombination aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln zu bilden. Zudem wird ein dementsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers (10) vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Wärmedämmformkörper und Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers
Die Erfindung betrifft einen Wärmedämmformkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
Wärmedämmformkörper, die aus mikroporösen Materialien hergestellt sind, eignen sich für zahlreiche Isolationsanwendungen in einem weiten Temperaturspektrum, vor allem oberhalb von 1000C. Die Grundlage für die hocheffiziente Isolierwirkung der Wärmedämmformkörper bildet in der Regel eine hochdisperse Kieselsäure. Hierbei bilden sich zwischen den u.a. kugelförmig ausgeformten, nanoporösen Primärpartikeln nur punktförmige Übergänge und die Wärmeleitung wird somit durch möglichen Festkörperkontakt weitgehend reduziert. Die entstandenen Nanoporen minimieren außerdem die Wärmeübertragung durch Konvektion. Durch Zugabe von Infrarot-Trübungsmitteln zu den Ausgangssubstraten können Wärmetransportprozesse durch Absorption und Reflektion der Strahlung zusätzlich reduziert werden. Durch die Verwendung von Wärmedämmformkörpern auf Basis hochdisperser Kieselsäure kann somit ein sehr viel höherer Wirkungsgrad als mit Isolierwerkstoffen wie beispielsweise Mineralfasern, Feuerleichtsteinen oder anorganischen Dämmplatten erreicht werden. Darüber hinaus sind derartige Wärmedämmformkörper oder -platten besonders leicht und eignen sich daher besonders für Anwendungen, bei denen eine gute Isolationsleistung bei geringem Gewicht angestrebt wird.
Ein Nachteil der aus mikroporösen Materialien wie z. B. synthetischem Siliziumdioxid hergestellten Formkörpern besteht allerdings darin, dass die Oberfläche dieser Körper nicht staubfrei ist. Zudem ist oftmals die mechanische Stabilität der Körper nicht besonders hoch.
Die EP 1 464 633 schlägt vor, Formkörper aus einem mit einem ersten silikatischen Bindemittel gebundenen Substrat nach dem Formen mit einer aus einem zweiten silikatischen Bindemittel bestehenden Schicht zu überziehen, um dem Formkörper so
POR 37008 WO eine gewisse Stabilität zu verleihen. Nicht berücksichtigt wird hierbei, dass die verwendete Lösung in den Formkörper eindringt und dessen Struktur nachteilig beeinflussen kann. Darüber hinaus werden in der genannten Druckschrift keine Lösungsmöglichkeiten für die mit der bei der Verarbeitung der Formkörper auftretenden Staubbildung verbundenen Probleme vorgeschlagen.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, stehen weitere Verfahren zur Verfügung, in welchen mittels wässriger, kolloiddisperser Lösungen von amorphem Siliziumdioxid Vliese oder Aluminiumfolien auf die Stützkörper aufkaschiert werden, um Kanten und Flächen zu stabilisieren und um Stäube zu binden. Ein Nachteil dieser Verfahren ist es allerdings, dass die zum Aufkaschieren verwendete Flüssigkeit ebenfalls tief in das mikroporöse Material eindringt, dabei teilweise dessen Struktur zerstört und sich aufgrund dieser strukturellen Veränderung die Wärmedämmeigenschaften der behandelten Körper zum Teil massiv verschlechtern.
Eine Möglichkeit der Staubreduzierung und Stabilisierung zeigt die EP 1 214 480. Hierin wird vorgeschlagen, eine staubreduzierende Umhüllung für die mikroporösen Formkörper zu schaffen, indem die Wärmedämmplatten in spezielle Hüllmaterialien wie z. B. Glasfaservliese eingeschlagen werden. Nachteilig daran ist allerdings, dass derart „verpackte" Körper nicht mehr oder nur sehr schwierig mechanisch bearbeitet werden können. Wird trotzdem eine mechanische Bearbeitung der Körper, wie beispielsweise durch Zuschneiden oder Bohren durchgeführt und dadurch das Hüllmaterial beschädigt oder entfernt, kommt es neben Stabilitätseinbußen der Körper zum Austritt von Staub.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Wärmedämmformkörper mit sehr guten Wärmedämmeigenschaften zur Verfügung zu stellen, die möglichst staubfreie Oberflächen aufweisen, bei deren Bearbeitung nur eine geringe Menge an Staub freigesetzt wird und die gleichzeitig über eine hohe mechanische Stabilität verfügen.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmedämmformkörper gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass ein Wärmedämmformkörper, der insbesondere aus mikroporösen Substanzen gefertigt wurde, wenigstens eine Schicht auf seinen Außenflächen aufweist, die den Formkörper wenigstens teilweise umhüllt. Der erfindungsgemäße Wärmedämmformkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht durch Auftrag einer Suspension, bestehend aus phosphatischen Bindemitteln oder einer Kombination aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln gebildet ist. Phosphatische Bindemittel, Bindestoffe oder Binder wie beispielsweise handelsübliche technische Phosphate, können dabei den Hauptmassenanteil der zur Schichtbildung verwendeten Suspension bilden und liegen hierin oftmals zunächst in wässriger, z. T. kolloidaler Lösung vor. Nach dem Aushärten der aufgetragenen Schicht bilden diese Binder aufgrund von teilweisem Verkitten mit dem Material des Stützkörpers eine kompakte, volumenstabile und mechanisch feste Schicht auf der Außenseite des Wärmedämmformkörpers. Zusätzlich wird durch die innige Verbindung zwischen dem Stützkörpermaterial und der das phosphatische Bindemittel enthaltenden Deckschicht die Bildung von Staub wirkungsvoll unterbunden. Je nach Bedarf können auch mehrere phosphatische Bindemittel in unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden. Hierbei kommen auch Bindestoffe in Frage, die dem Wärmedämmformkörper zusätzliche, auf den jeweiligen Einsatzort abgestimmte Eigenschaften, wie z. B. brandhemmende Funktion oder Wasserdichte verleihen. Auch können Kombinationen von phosphatischen Bindemitteln verwendet werden, die verschiedene Partikel- oder Korngrößen der suspendierten Bestandteile aufweisen.
Je nach Ausgestaltung des zu behandelnden Körpers kann die Schicht auch nur auf Teilflächen des Wärmedämmformkörpers vorgesehen werden. So ist es beispielsweise generell denkbar, dass nur die Hauptflächen des Körpers mit der erfindungsgemäßen Schicht belegt werden, die Seiten- oder Nebenflächen jedoch frei bleiben, insbesondere wenn diese später in ein Rahmenprofil eingeschlossen werden.
Die Suspension, die nach dem Aushärten des Auftrags die Hüllschicht eines Wärmedämmformkörper gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, kann als weiteren Bestandteil silikatische Binder aufweisen. Als silikatische Bindemittel können dabei beispielsweise Kieselsäuren in verschiedenen, für den Einsatz mit den übrigen Komponenten der Suspension kombinierbaren Ausführungen verwendet werden. Die verwendeten silikatischen Bindemittel verleihen dem Wärmedämmformkörper nach dem Aushärten zusätzlich Stabilität, insbesondere gegen mechanische Beanspruchung.
Neben den phosphatischen und silikatischen Bindemitteln werden der erfindungsgemäßen Suspension auch Minerale beigemischt. Diese Minerale bewirken zum einen eine weitere Verbesserung der Oberflächenstruktur des behandelten Formkörpers, zum anderen können durch die Beimischungen bzw. deren jeweiligen Massenanteil, die Eigenschaften der Suspension, ihre Auftragsfähigkeit sowie ihre Dispersionseigenschaften beeinflusst und gesteuert werden. Der Mineralanteil kann beispielsweise aus verschiedenen Substraten auf Glimmerbasis zusammengesetzt sein, die sich in ihren Massenanteilen, ihrer Partikelgröße und/oder Körnung oder ihren chemischen Grundeigenschaften unterscheiden, um in Abstimmung mit den übrigen Bestandteilen der Suspension eine homogene Außenfläche der Formkörper mit entsprechend einstellbaren Eigenschaften bilden zu können.
Die Suspension besteht dabei in vorteilhafter weise zu 20 - 100% aus phosphatischen Bindemitteln, wobei diese insbesondere einen Massenanteil von 25 - 75% an der Suspension einnehmen. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht einen Anteil von 57% der phosphatischen Bindemitteln in der Kombination mit einer silikatischen Komponente vor. Die silikatischen Bindemittel verfügen bevorzugt über einen Anteil von 0 bis 80 %, insbesondere ca. 40 % (an der Gesamtsuspension) in der Kombination mit phosphatischen Bindern.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zur Ausbildung der Schicht auf der/den Außenfläche(n) des Wärmedämmformkörpers die Suspension durch Sprühen, Tauchen und/oder Streichen auftragbar ist. Hierbei ist es vorstellbar, dass die porösen Stützkörper der Wärmedämmformkörper direkt nach dem Pressbzw. Formvorgang wie in einer Lackierstraße auf Trägern oder Rosten gelagert, vollautomatisch an Sprühdüsen vorbeigeführt werden, aus denen die Suspension austritt und den Stützkörper benetzt. Über die Sprühdüsen sowie die Transportgeschwindigkeit kann der Suspensionsauftrag und somit die Schichtdicke gesteuert werden. Über Lage und Ausrichtung der Düsen kann auch festgelegt werden, welche Flächen des Wärmedämmformkörpers beschichtet werden. Neben dem vollautomatisierten Schichtauftrag ist selbstverständlich auch ein manueller Auftrag der Suspension möglich. Diese kann dabei aus einem druckbeaufschlagten Großbehälter mit angeschlossener Lackierpistole manuell auf die auf einer Fördereinrichtung transportierten oder einer Lagervorrichtung ausgelegten Formkörper aufgesprüht werden. Das Aufsprühen der Suspension setzt voraus, dass sich die Suspension besonders fein vernebeln lässt und somit möglichst kleine Partikel enthält.
Soll die Suspension durch Tauchen auf die Stützkörper der Wärmedämmformkörper aufgebracht werden, können diese direkt aus der Formvorrichtung kommend, einzeln in ein Tauchbad überführt werden. Es können allerdings auch mehrere Wärmedämmformkörper gleichzeitig, beispielsweise durch Absenken eines Korbes o.a. in ein Tauchbad, mit der Suspension überzogen werden.
Wird die Schicht durch Streichen erzeugt, sollte bei den Streichwerkzeugen auf eine gleichmäßige Sättigung mit der Suspension geachtet werden, um durchgehend einen ununterbrochenen Auftrag der Suspension zu gewährleisten. Auch hier ist eine Automatisierung des Auftragsvorganges, z. B. mit Hilfe rotierender Bürsten, denkbar.
Um die Isolationseigenschaften des Wärmedämmformkörpers weiter zu verbessern, und um diesen für ein erweitertes Einsatzspektrum anbieten zu können, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, die Suspension so zu formulieren, dass die damit auf dem Stützkörper gebildete Schicht den Formkörper gasdicht umschließt.
Es wird zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst dabei die nachfolgend erläuterten Schritte. Zunächst ist vorgesehen, einen Stützkörper durch Formen eines beispielsweise pulverförmig zur Verfügung gestellten Ausgangsmaterials herzustellen. Es bieten sich hierfür aufgrund der herausragenden Wärmedämmeigenschaften v.a. mikroporöse Materialien wie beispielsweise Kieselsäure, d.h. synthetisches Siliziumdioxid an. Zum Formen des Stützkörpers können alle bekannten und als einsetzbar erachteten Verfahren, wie beispielsweise die Nass- oder Trockenpressung des Substrats angewandt werden. Ziel des Formvorgangs ist es, einen möglichst homogenen, kompakten Körper zu erzeugen, der anschließend den Kern des beschichteten Wärmedämmformkörpers bildet.
Nach der Herstellung des Stützkörpers wird auf dessen Außenflächen eine Suspension, bestehend aus phosphatischen Bindemitteln oder einer Kombination aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln aufgetragen. Der Auftrag kann unmittelbar nach dem Formen erfolgen, da zu diesem Zeitpunkt die Staubbildung auf dem Formkörper am geringsten ist, nach dem Pressvorgang noch vorhandener Staub umgehend gebunden wird und somit nicht in die Umgebungsluft gerät. Nach dem Auftrag erfolgt eine Trocknung der Suspension, wobei sich nach der Trocknung die erfindungsgemäße Schicht auf dem Stützkörper bildet und je nach Auswahl der einzelnen Komponenten und der Zusammensetzung der Suspension unterschiedliche Eigenschaften aufweisen kann. Vor allem jedoch wird durch die Schicht eine Verbesserung der mechanischen Stabilität der Wärmedämmformkörper erreicht. Zusätzlich wird die Neigung zur Staubbildung des Materials, u.a. während der Verarbeitung, verringert und eine abriebfeste Oberflächenstruktur auf der Außenfläche des fertigen Wärmedämmformkörpers geschaffen.
Die Trocknung der Suspension und die Bildung der Schicht kann bei Raumtemperatur erfolgen. Darüber hinaus ist allerdings auch die Verwendung von Trockenkammern oder Öfen mit gesteuertem Temperaturverlauf denkbar. Während der Ofentrocknung können die Eigenschaften und Parameter der Schicht, wie beispielsweise deren Dichte, Härte und/oder Farbe, durch Abstimmung des Trocknungsverlaufs auf die einzelnen Komponenten der Suspension bzw. auf deren Kreuzreaktionen bei verschiedenen Temperaturen oder Temperaturprofilen weiter beeinflusst werden.
Bevorzugt besteht die Suspension, die zur Bildung der Schicht auf der/den Außenfläche(n) des Wärmedämmformkörpers verwendet wird, zu 10 bis 80% aus phosphatischen Bindemitteln. Insbesondere liegt deren Anteil bei ca. 60% des Massenanteils der fertigen Suspension, während der übrige Massenanteil der Suspension aus silikatischen Bindemitteln besteht, also insbesondere bei ca. 40% besonders bevorzugt werden. Daneben können der Suspension noch geringere Mengen silikatischer Minerale beigemengt sein. Die Bindemittel bilden eine Suspension, um möglicht homogen aufgetragen werden zu können. Bevorzugt kann die Suspension mit verschiedenen Techniken auf den Stützkörper aufgetragen und so eine Schicht auf der Außenfläche des fertigen Wärmedämmformkörpers gebildet werden. Wird die Suspension beispielsweise durch Sprühen aufgetragen, kann der poröse Dämmformkörper unmittelbar nach dem Verfahrensschritt des Formens in einer automatisierten Lackierstraße auf Trägern oder Rosten gelagert, an Sprühdüsen, aus denen die Suspension austritt vorbeigeführt und der Stützkörper benetzt werden. Über die Sprühdüsen sowie die Transportgeschwindigkeit kann der Suspensionsauftrag und somit die Schichtdicke gesteuert werden. Über Lage und Ausrichtung der Düsen kann auch festgelegt werden, welche Flächen des Wärmedämmformkörpers beschichtet werden.
Neben dem vollautomatisierten Schichtauftrag ist selbstverständlich auch ein manueller Auftrag der Suspension möglich. Diese kann dabei aus einem druckbeaufschlagten Großbehälter mit angeschlossener Lackierpistole oder aus einer Sprühdose händisch auf die auf einer Fördereinrichtung transportierten oder auf einem Lagerbock aufgeständerte Formkörper aufgesprüht werden. Das Aufsprühen der Suspension setzt voraus, dass sich diese besonders fein zerstäuben lässt; der Düsendurchmesser muss somit auf die Partikelgröße der Komponenten abgestimmt werden.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, die Suspension durch Tauchen des Formkörpers der Wärmedämmformkörper aufzubringen. Dabei können diese direkt aus der Formvorrichtung einzeln durch ein Tauchbad geführt werden. Es können allerdings auch mehrere Wärmedämmformkörper gleichzeitig, beispielsweise durch Absenken eines Sammelgestells in ein Tauchbad, mit der Suspension überzogen werden.
Daneben kann die Schicht auch durch Streichen erzeugt werden. Hierbei ist allerdings bei den Streichwerkzeugen auf eine gleichmäßige Sättigung mit der Suspension zu achten, um einen durchgehenden Auftrag der Suspension zu gewährleisten. Auch hier ist eine Automatisierung des Auftragsvorganges, z. B. mit Hilfe rotierender Bürsten, denkbar. Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird beispielhaft die Zusammensetzung einer zum Auftrag auf den erfindungsgemäßen Wärmedämmformkörper geeigneten Suspension angegeben. Ein Kilogramm einer sprühbaren Suspension enthält:
600g (60%) phosphatisches Bindemittel 340g (34%) silikatisches Bindemittel 60g ( 6%) Mineralzusammensetzung.
Als phosphatisches Bindemittel wird im Ausführungsbeispiel Monoaluminiumphosphat verwendet, das einen Massenanteil von 60% aufweist. Es wird hier ein handelsübliches technisches Phosphat mit der Spezifikation FFB 705 eingesetzt.
Als silikatisches Bindemittel ist die Verwendung eines sauren Kieselsols mit der Spezifikation FFB 30 SK vorgesehen. Durch das silikatische Bindemittel wird Staub an der Oberfläche des Stützkörpers effektiv gebunden, die Verbindung zwischen der Schicht und dem Wärmedämmformkörper verbessert und die aufgetragene Schicht und damit die Oberfläche des Wärmedämmformkörpers stabilisiert.
Die hier zusätzlich beigemengte Mineralkomponente setzt sich aus drei Mineralen aus der Glimmer/Mica-Gruppe mit gleichem Massenanteil von je 2% zusammen.
1. Phlogopite PW 150
2. Phlogopite PW 250
3. Talkum 22 H/K
Minerale der Glimmergruppe werden zusammen mit den glimmerartigen Silikaten, Kaolinit, Serpentin, Talkum und Pyrophyllit zu den Tonmineralien gezählt und Anstrichstoffen zugesetzt. Dies geschieht zum einen, weil sie einen gegen Säuren, Alkalien und oxidierende Medien beständigen Film bilden und weil sich die Minerale parallel zur Filmebene des Anstrichs orientieren, damit eine Sperrschicht mit hoher Zugfestigkeit und großer Elastizität bilden und zudem die Substrathaftung deutlich verbessern. Zusätzlich resorbieren Glimmer UV-Strahlung und verbessern dadurch die Isolationseigenschaften der entsprechend behandelten Wärmedämmformkörper.
Im Ausführungsbeispiel wird Phlogopite in zwei Güteklassen PW150 und PW250 mit u.a. unterschiedlichen Partikelgrößen verwendet. Aufgrund der plättchenförmigen Struktur weist diese Glimmerart ein besonders günstiges Seitenverhältnis der Partikel auf. Die streifenförmigen Partikel sind flexibel, robust, relativ weich, haben einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und sind chemisch sehr widerstandsfähig. Darüber hinaus absorbieren die Partikel UV-Licht, bilden sowohl eine Gas- als auch eine Feuchtsperre, erhöhen die Härte sowie die Formtreue der aufgetragenen Schicht.
In der gezeigten Zusammensetzung wird der Suspension Talkum beigegeben. Dieses plättchenförmige Magnesium-Silikat-Hydrat ist aufgrund seiner anwendungstechnischen Eigenschaften, bedingt durch chemische Struktur und Teilchengestalt, ein wichtiges Füll- und Verstärkungsmittel. Talkum verfestigt und verfilzt den Auftragsfilm und ist somit gut geeignet, die Viskosität des Auftragsmediums zu regulieren und. um deren Dispersionseigenschaften zu verbessern.
Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, jedoch nicht beschränkender Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des Wärmedämmformkörpers; und Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des Wärmedämmformkörpers.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Wärmedämmformkörper 10 in Schnittdarstellung gezeigt. Der Wärmedämmformkörper 10 verfügt über einen Stützkörper 20, der aus einem mikroporösen Material, im Ausführungsbeispiel aus synthetischem Siliziumdioxid, geformt wurde. Der Stützkörper 20 gibt die Form des Wärmedämmformkörpers 10 vor und kann selbstverständlich in einer anderen Ausführung als der gezeigten quaderförmigen ausgebildet sein. Vorstellbar ist beispielsweise auch eine Scheiben- oder plattenförmige Ausgestaltung. Diese ist abhängig vom jeweils geplanten Einsatzgebiet des fertigen Wärmedämmformkörpers 10. Auf den Außenflächen 22 des Stützkörpers 20 wurde im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Schicht 30 aufgetragen, die aus einer aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln (sowie ggf. geringen Mengen an Mineralen) in unterschiedlichen Massenanteilen zusammengesetzten Suspension 58 gebildet wurde. Die Schicht 30 umhüllt den Stützkörper 20 vollständig. Aufgrund dieser vollständigen Umhüllung des Stützkörpers 20 wird Staubbildung wirkungsvoll unterbunden. Zusätzlich verleiht die Schicht 30 dem Wärmedämmformkörper 10 Stabilität. Die Schicht 30 kann aufgrund der Mineralzugabe in ihrer Zusammensetzung eine erhöhte Abriebfestigkeit aufweisen. Beim Bearbeiten des Wärmedämmformkörpers 10 stabilisiert die Schicht 30 zum einen den Stützkörper 20, dient aber gleichzeitig dazu, ein Ausbrechen der Schnittkanten wirkungsvoll zu unterbinden. Da die Schicht 30 minimal in die schichtnahen Bereiche des Stützkörpers 20 eindringt und insbesondere wegen des phosphatischen Binderanteils dort eine gut haftende Verbindung zwischen Stützkörper 20 und Schicht 30 herstellt, werden auch an der Schnittkante auftretende Stäube gebunden und so eine unzumutbare Staubentwicklung bei der Bearbeitung des Wärmedämmformkörpers 10 verhindert.
Fig. 2 zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrenschritt des Schichtauftrags auf der Außenfläche 22 von Wärmedämmformkörper 10 bildenden Stützkörpern 20. In Fig. 2 wird das händische Auftragen der Suspension 58 dargestellt. Die Suspension 58 besteht zu 60% aus Monoaluminiumphosphat (FFB705), zu 34% aus sauerem Kieselsol (FFB30SK) und zu jeweils 2% aus Phlogopite PW 150, Phlogopite PW 250 und Talkum 22 H/K. Die Bestandteile wurden in Ethanol gelöst und durch ein Treibmittel druckbeaufschlagt im Dosenkörper 54 einer Sprühdose 50 bevorratet. Über eine manuell betätigbare Düse 52 wird die Suspension 58 als feiner Sprühnebel 56 aus dem Dosenkörper 54 entnommen. Aufgrund der geringen Tröpfchengröße des Sprühnebels 56 kann auf den Stützkörpern 20 eine gleichmäßige Schicht 30 aufgetragen werden. Aufgrund der Homogenität der Suspension 58 wird neben einem gleichmäßigen Auftrag auch eine geschlossene Schicht 30 auf den Stützkörpern 20 gebildet, die aufgrund der Zusammensetzung der Suspension 58 sowie der Eigenschaften der die Suspension 58 bildenden Komponenten die Stützkörper 20 gas- und feuchtdicht umhüllt. Um einen Auftrag der Suspension zu erreichen, der jeweils den gesamten Stützkörper 20 allseitig umgibt, werden die Stützkörper 20 nach dem Formen und vor dem Aufsprühen der Suspension 58 auf einem Gitter 40 ausgelegt. Um eine möglichst durchgehende Benetzung der Stützkörper 20 zu erreichen, und um die Auflageflächen auf dem Gitter 40 so gering wie möglich zu halten, weist das Gitter 40 zusätzlich vorstehende Pins 42 auf, auf denen die mikroporösen Stützkörper 20 aufgeständert werden. Während des Auftrags der Suspension 58 wird die Sprühdose 50 um die auf dem Gitter 40 aufgeständerten Stützkörper 20 herum bewegt und somit durch den über die Düse 52 aus dem Dosenkörper 54 austretenden Sprühnebel 56 eine den jeweiligen Stützkörper 20 vollständig umhüllende Schicht 30 gebildet. Nach dem Auftrag der Schicht 30 wird das gesamte Gitter 40 mit den aufgeständerten und beschichteten Stützkörpern 20 in einen Trockenofen (nicht dargestellt) verschoben. Dort werden die auf die Stützkörper 20 aufgetragenen Schichten 30, nach Einstellen von auf die Schichtzusammensetzung und Schichtdicke abgestimmten Ofenparametern, einem gesteuerten Trocknungsprozess unterzogen und somit erfindungsgemäße Wärmedämmformkörper 10 gebildet. Diese zeichnen sich durch hohe mechanische Stabilität aus, verfügen über staubfreie Oberflächen und erlauben somit ein besseres Handling in der Be- und Verarbeitung.
Bezugszeichenliste
10 = Wärmedämmformkörper
20 = Stützkörper
30 = Schicht
40 = Gitter 2 = Pin
50 = Sprühdose
52 = Düse 4 = Dosenkörper 6 = Sprühnebel 8 = Suspension

Claims

Patentansprüche:
1. Wärmedämmformkörper (10), insbesondere mit einem mikroporösen Stützkörper (20), wobei der Stützkörper (20) wenigstens eine Schicht (30) auf seinen Außenflächen (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (30) durch Auftrag einer Suspension (58), bestehend aus phosphatischen Bindemitteln oder einer Kombination aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln gebildet ist.
2. Wärmedämmformkörper (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mikroporöse Stützkörper (20) aus synthetischem Siliziumdioxid geformt ist.
3. Wärmedämmformkörper (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (58) zu
20 - 100%, insbesondere 25 - 75% phosphatischen Bindemitteln und 0 - 80 %, insbesondere 0 - 50 % silikatischen Bindemitteln besteht.
4. Wärmedämmformkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (30) durch Sprühen, Tauchen und/oder Streichen auftragbar ist.
5. Wärmedämmformkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (30) den Stützkörper (20) gasdicht umschließt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers (10), insbesondere nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:
Formen eines insbesondere mikroporösen Stützkörpers (20), Auftragen einer Suspension (58) bestehend aus phosphatischen Bindemitteln oder einer Kombination aus phosphatischen und silikatischen Bindemitteln auf den Außenflächen (22) des Stützkörpers (20) und Trocknen der aufgetragenen Suspension (58).
7. Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmformkörpers (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (58) zu
- 20 - 100%, insbesondere 25 - 75% phosphatischen Bindemitteln und
0 - 80 %, insbesondere 0 - 50 % silikatischen Bindemitteln besteht.
8. Verfahren zur Herstellung eines Wärmedämmstützkörpers (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (58) durch Sprühen, Tauchen und/oder Streichen aufgetragen wird.
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