DE2942087A1 - Heat insulator crosslinkable with binder - added as premix with dispersant to dispersed insulator opt. contg. mineral wool and opacifier - Google Patents
Heat insulator crosslinkable with binder - added as premix with dispersant to dispersed insulator opt. contg. mineral wool and opacifierInfo
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft einen Warmeisolierkörper aus einem hochdispersen Isoliermaterial, dem ggf. Mineralfaserwolle und Trubungsmittel zugesetzt sind, und der durch ein Bindemittel gehärtet ist.The invention relates to a heat insulating body made of a highly dispersed Insulating material to which mineral fiber wool and clouding agents may have been added, and which is hardened by a binder.
Gattungsgemäße Wärmeisolierkörper weisen im allgemeinen nach dem Verdichten des Isoliermaterials eine wenig stabile Form auf, da der Zusammenhalt dieses WarmeisolierkLsrpers in erster Linie auf der Verzahnung und der Umklammerung der feindispersen Partikel beruht. Für die normale Handhabung, bei der durch unsachgemåßes Bearbeiten häufig grosse Schub- und Scherspannungen auftreten, sind derart hergestellte Platten häufig ungeeignet und gehen leicht zu Bruch.Generic heat insulating bodies generally show after compression of the insulating material is not very stable because the cohesion of this heat insulating body primarily on the interlocking and the clasping of the finely dispersed particles is based. For normal handling, often due to improper processing Large shear and shear stresses occur, panels produced in this way are common unsuitable and easily broken.
Um ein Brechen dieser Platten bei zu hoher Beanspruchung zu verhindern, sind aus der DE-PS 19 54 992 Wärmedämmplatten bekannt, beidemndie Materialteilchen oder Fasern in einer Umhüllung verdichtet vorgesehen sind. Das verdichtete Material übt dabei auf die gesamte Innenfläche der flexiblen UmschlieSung,die in der Regel die Form eines Sackes besitzt und aus einem Stoff aus Glas- oder Quarzfasern besteht, einen Druck aus. Dieser Innendruck wirkt von außen einwirkenden Drücken, die auf Schub- oder Scherspannungen zurückzuführen sind, entgegen und verhindert somit ein Brechen des in der Umschließung eingeschlossenen Isolierkörpers.To prevent these panels from breaking if they are subjected to excessive stress, are known from DE-PS 19 54 992 thermal insulation panels, both the material particles or fibers are provided compacted in a sheath. The compacted material exercises on the entire inner surface of the flexible enclosure, which is usually has the shape of a sack and consists of a material made of glass or quartz fibers, a print. This internal pressure acts on the external pressures Shear or shear stresses are due, counteracts and thus prevents a Breaking the insulator enclosed in the enclosure.
Aus der DE-PS 20 36 124 sind Wärmeda.mmplatten bekannt, bei denen sich das hochdisperse, ebenfalls in einem Sack eingeschlossene Isoliermaterial bei der Druckverfestigung derart mit der Umhüllung verklammert, daß ein Sandwich aus Kernmaterial und Umhüllung entsteht. Dieses Isolationsprodukt zeichnet sich durch eine hohe Biegesteifigkeit aus, was bei einer zu hohen Biege- oder Scherbeanspruchung zum Bruch der Platte führt.From DE-PS 20 36 124 Wärmeda.mmplatten are known in which the highly dispersed insulation material also enclosed in a sack the compression hardening so clamped to the envelope that a sandwich is made Core material and cladding are created. This insulation product is characterized by high flexural rigidity, which is the case if the bending or shear stress is too high to break the Plate leads.
Ein anderer Weg wird gemäß US-PS 30 55 831 vorgeschlagen, aus der handhabungsfähige Wärmeisolierplatten bekannt sind.Another way is proposed according to US-PS 30 55 831, from the Manageable thermal insulation panels are known.
Diese Platten bestehen aus hochdispersem Isoliermaterial, welches mit Mineralfaserwolle und Trübungsmittel in hochfeiner Form vermischt ist. Dieser Mischung wird ein Bindemittel unter Vermischung zugesetzt, das anschließend durch Wärme oder durch katalytische Reaktion ausgehärtet wird.These panels are made of highly dispersed insulation material, which is mixed with mineral fiber wool and opacifiers in a very fine form. This Mixing, a binder is added with mixing, which is then carried out Heat or cured by catalytic reaction.
Die Partikel des Bindemittels müssen dabei eine ähnliche Korngröße wie die Teilchen des Isoliermittels besitzen, so daß deren KorngrOße unterhalb 0,1/um liegt. Um diese Korngröße zu erreichen, wird das Bindemittel in speziellen Mühlen, beispielsweise Schwing- oder Kugelmühlen, auf diese Korngröße gemahlen und anschließend in das Isoliermittelgemisch mit Hilfe einer Mischvorrichtung eingearbeitet. Dieses Mischen ist jedoch mit erheblichen Schwierigkeiten behaftet, da sowohl die feinkörnigen Bindemittelteilchen als auch die Isoliermittelteilchen sich sofort beim Mischen zu Sekundär Agglomeraten zusammenballen und somit eine wirksame Vermischung von Bindemittel und Isoliermaterial verhindert wird. Dadurch kommt es zu einer uneinheitlich verteilten Bindemittel-Isoliermaterial-Mischung, was die mechanischen Eigenschaften der fertigen Platte nachteilig beeinflußt. Da nur bestimmte Isoliermaterialverbände durch das Bindemittel-Agglomerat zusammengehalten werden, neigt das beim Härten entstandene Produkt bei Beanspruchung zu brechen, so daß auch hier die angestrebten Eigenschaften nur bedingt erreicht werden.The particles of the binder must have a similar grain size as the particles of the insulating agent have such that their grain size is below 0.1 / µm lies. In order to achieve this grain size, the binding agent is processed in special mills, for example vibratory or ball mills, ground to this grain size and then incorporated into the isolating agent mixture with the aid of a mixing device. This However, mixing is fraught with considerable difficulties, since both the fine-grained Binder particles as well as the isolating agent particles instantly disperse upon mixing aggregate into secondary agglomerates and thus an effective mixing of Binder and insulating material is prevented. This leads to a non-uniformity distributed binder-insulating material mixture, what the mechanical properties the finished plate adversely affected. Since only certain insulating material associations are held together by the binder agglomerate, this tends to occur during hardening resulting product to break under stress, so that here too the desired Properties can only be achieved to a limited extent.
Aus der DE-OS 27 48 307 ist eine Wärmedämmplatte bekannt, die im Kern aus einem Gemisch von pyrogener Kieselsäure, Trübungsmitteln und gegebenen Mineralfasern besteht und als Umhüllung dieses Kerns eine Schicht aus Mineralfasern mit Fullstoffen und anorganischem Bindemittel besitzt. Die relativ grobkörnigen Füllstoffe der äußeren Schicht werden mit Wasserglas als Bindemittel ausgehärtet, was zusätzlich zu einem Verzahnen und teilweisen Anlösen der in der zwei- ten Schicht enthaltenen Kieselsäure führt und somit eine weitere innige Verbindung der beiden Schichten ergibt. Diese Art der Bindemittelbehandlung führt jedoch nur zu einem beschränkten Schutz des Kerns der Wärmedämmplatte, da die relativ grobe Deckschicht auch im ausgehärteten Zustand nicht besonders abriebbeständig ist und somit die mechanischen Festigkeiten der Platte durch die Aushärtung nicht im erwarteten Maße gesteigert wurden.From DE-OS 27 48 307 a thermal insulation board is known, which in the core from a mixture of fumed silica, opacifiers and given mineral fibers consists and as a covering of this core a layer of mineral fibers with fillers and inorganic binder. The relatively coarse-grained fillers of the outer Are hardened with water glass as a binder, which is in addition to a layer Interlocking and partial loosening of the two th layer included Silica leads to a further intimate connection between the two layers results. However, this type of binder treatment only leads to a limited one Protection of the core of the thermal insulation board, as the relatively coarse top layer also in the hardened Condition is not particularly abrasion-resistant and thus the mechanical strengths of the plate were not increased to the expected extent due to the hardening.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe ugrunde, in einem Wärmeisolierkörper der eingangs erwähnten Art ein Bindemittel derart gleichförmig und feinst verteilt vorzusehen, daß nach dem Aushärten ein Wärmeisolierkörper mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften erhalten wird.The invention is therefore based on the object in a heat insulating body of the type mentioned at the outset, a binder is so uniformly and finely distributed to provide that after curing a heat insulating body with excellent mechanical Properties is obtained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in einem Vorgemisch mit einem Dispergiermittel gleichförmig verteilte Bindemittel in dem Isoliermaterial feindispers verteilt vorgesehen ist, wobei die Kanten und Ecken des Isoliermaterials mit dem Bindemittel durch eine Wärmebehandlung kreuzvernetzbar sind.This object is achieved in that the in one Premix with a dispersant uniformly distributed binder in the Insulating material is provided finely dispersed, the edges and corners the insulating material can be crosslinked with the binder by means of a heat treatment are.
Mit einem derartigen Wärmeisolierkörper werden vorteilhaft die wärmedämmenden und mechanischen Eigenschaften vereinigt, d.h. die erfindungsgemäßen Wärmeisolierkörper besitzen neben einer ausgezeichneten Wärmedämmeigenschaft einen sehr hohen Widerstand gegen Bruch und sind gegen Schub- und Scherspannungen in einem ausreichenden Maß# widerstandsfähig.With such a heat insulating body, the heat insulating and mechanical properties combined, i.e. the heat insulating body according to the invention In addition to excellent thermal insulation properties, they also have a very high resistance against breakage and are against shear and shear stresses to a sufficient degree # resilient.
Durch die Verwendung eines Bindemittels erübrigt sich der Einsatz einer Umhüllung für das Isoliermaterial, so daß durch den Wegfall der Umhüllung erhebliche Material- und Personalkosten eingespart werden können. Außerdem entfällt die Inhomogenität der Kernschicht, die auf ein Verkrallen des Isoliermaterials mit dem Gewebe der Umhüllung zurückzuführen ist, so daß dadurch insgesamt die Qualität des Produktes steigt.The use of a binder is unnecessary a cover for the insulating material, so that by eliminating the cover considerable material and personnel costs can be saved. In addition, it does not apply the inhomogeneity of the core layer, which is caused by a clawing of the insulating material is due to the fabric of the envelope, so that the overall quality of the product increases.
Die Vorzüge des erfinduncsgemaßen Wärmeisolierkörpers sind darauf zurückzuführen, daß die feingemahlenen Bindemittelteilchen mit einem Dispergiermittel zu einem Vorgemisch vermischt werden, wobei ein Zusammenkleben der Bindemittelteilchen durch den Dispergiermittelzusatz wirksam verhindert wird. Das erhaltene gleichförmig mit dem Bindemittel versetzte Vorgemisch wird anschließend dem Isoliermaterial untergemischt, wobei eine äußerst feine Verteilung des Bindemittels in dem Isoliermaterial erhalten wird. Beim Aushärten können die Bindemittelteilchen mit den benachbarten Isoliermaterialteilchen an deren Kanten und Ecken in Wechselwirkung treten und mit diesen dreidimensional verknüpfte Gitter bilden, die eine hohe Stabilität des erhaltenen Produkts gegen mechanische Einflüsse gewährleisten.The advantages of the thermal insulation body according to the invention are thereon attributed that the finely ground binder particles with a dispersant are mixed into a premix, causing the binder particles to stick together is effectively prevented by the addition of a dispersant. The obtained uniform premix mixed with the binding agent is then mixed into the insulating material, whereby an extremely fine distribution of the binder in the insulating material is obtained will. Upon curing, the binder particles can with the adjacent insulating material particles at their edges and corners interact and interact with them in three dimensions linked lattices form, which provide a high stability of the product obtained against ensure mechanical influences.
Als Bindemittel können sämtliche anorganische oder organische Bindemittel eingesetzt werden, die durch Mahlen in eine Korngröße unter 1/im überführt werden können und unterhalb 7000C erweichen bzw. schmelzen, wodurch sie eine Verbindung mit den umgebenden Isoliermaterialteilchen eingehen können. Das Vermahlen dieser Bindemittelteilchen auf eine Korngröße im Bereich von 1 fim oder darunter läßt Bindemittelteilchen entstehen, die bei einer gleichförmigen Verteilung im Isolierkörper eine hohe mechanische Beständigkeit erzeugen. Die obere 0 Temperaturgrenze von ca. 700ist deshalb zu beachten, weil oberhalb dieser Temperaturgrenze die Isoliermaterialteilchen zu sintern beginnen und dadurch die wärmedämmende Eigenschaft des Isolierkörpers verloren geht.All inorganic or organic binders can be used as binders are used, which are converted into a grain size below 1 / µm by grinding and can soften or melt below 7000C, creating a connection can enter into the surrounding insulating material. The grinding of this Binder particles to a grain size in the range of 1 µm or below leaves binder particles arise which, with a uniform distribution in the insulating body, a high mechanical Create consistency. The upper 0 temperature limit of approx. 700 must therefore be observed because above this temperature limit the insulating material particles begin to sinter and thereby the insulating property of the insulating body is lost.
Zu Bindemitteln auf anorganischer Basis gehören niederschmelzende Gläser, glasbildende Stoffe, Glaslote, Phosphate, Sulfate, Carbonate, Hydroxide oder Oxide der Alkaliwoder Erdalkalimetalle, Natriumsilikate, Borate, Borax, Natriumperborat und deren Gemische. Vorzugsweise wird Soda oder Natriumsulfat eingesetzt, wobei diesem Natriumsulfat zur Reduzierung etwas feinkörniger Ruß beigegeben ist.Inorganic-based binders include low-melting ones Glasses, glass-forming substances, glass solders, phosphates, sulfates, carbonates, hydroxides or oxides of alkali metals or alkaline earth metals, sodium silicates, borates, borax, sodium perborate and their mixtures. Soda or sodium sulfate is preferably used, with a little fine-grained soot is added to this sodium sulphate to reduce it.
Beispiele für Bindemittel auf organischer Basis sind Harze vom Phenol-ormaldehyd#Typ, Harn#toff-#ormaldehyd-Typ, thermisch erweichbare Harze, wie PVC-Harze oder Kopolymere von Vinylchlorid und Vinylacetat, Granulate von Polyurethan, Polyamiden, Polyäthylen, Siliconharze und dgl. Vorzugsweise werden feinst gemahlene Formaldehydharze oder Methylsiliconharze eingesetzt.Examples of organic-based binders are resins of the phenol ormaldehyde type, Urinary # ormaldehyde type, thermal softenable resins such as PVC resins or copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate, granules of polyurethane, polyamides, Polyethylene, silicone resins and the like. Finely ground formaldehyde resins are preferred or methyl silicone resins are used.
Im allgemeinen wird die Menge des eingesetzten Bindemittels an Hand der gewünschten Steifigkeit und Biegefähigkeit der Platte bestimmt, wobei es regelmäßig ausreicht, wenn die Platte durch den Zusatz des Bindemittels abriebfest wird.In general, the amount of binder used is on hand the desired stiffness and flexibility of the plate is determined, taking it regularly sufficient if the addition of the binding agent makes the plate resistant to abrasion.
Üblicherweise wird das Bindemittel deshalb in einer Menge von 2-30 Gewichtsprozent, insbesondere 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Isoliermittel eingesetzt.Usually, therefore, the binder is used in an amount of 2-30 Percent by weight, in particular 10 percent by weight, based on the insulating agent used.
Um das Bindemittel möglichst einheitlich und ohne Zusammensetzen in Form eines Agglomerats im Isoliermaterial zu verteilen, wird es vor dem Einverleiben in das Isoliermaterial mit einem Dispergiermittel innig vermischt und anschließend auf eine Korngröße von 1 lum oder darunter gemahlen. Andererseits kann auch das bereits fein gemahlene Bindemittel durch Mischen mit dem Dispergiermittel derart fein verteilt werden, daß eine Agglomeratbildung nicht mehr festgestellt werden kann.To make the binder as uniform as possible and without putting it together in Form an agglomerate to distribute in the insulating material, it will be incorporated before incorporation intimately mixed into the insulating material with a dispersant and then ground to a grain size of 1 lum or less. On the other hand, that too already finely ground binders by mixing with the dispersant in this way be finely divided so that agglomerate formation can no longer be found can.
Als Dispergiermittel können hydrophobierte Substanzen anorganischer oder organischer Art eingesetzt werden, beispielsweise hydrophobierte und/oder pyrogene Kieselsäure oder Polymerisate wie Polytetraflouräthylen, wobei jedoch die hydrophobierte Kieselsäure aus Kostengründen bevorzugt ist.Substances that have been rendered hydrophobic can be more inorganic as dispersants or of an organic type can be used, for example hydrophobized and / or pyrogenic Silicic acid or polymers such as polytetrafluoroethylene, but the hydrophobized Silica is preferred for reasons of cost.
Dieses Dispergiermittel, dessen Korngröße selbst unter 1 zum liegt, wird mit dem feinkörnigen Bindemittel in einer Menge von 0,5-20, vorzugsweise 5-10 Gewichtsprozent unter Bildung eines Vorgemisches innig vermischt. Dieses Vorgemisch wird mit den anderen Bestandteilen des Wärmeisolierkörpers so lange in einem Mischer vermengt, bis eine gleichförmige und äußerst feine Verteilung dieser Bestandteile gewährleistet ist. Das Dispergiermittel dient hierbei als Abstandshalter zu den übrigen Bestandteilen des Wärmeisolierkörpers, so daß die einzelnen Bindemittelteilchen ohne Agglomerieren gleichförmig verteilt in der Isoliermasse vorliegen. Somit dient also das Dispergiermittel nicht nur als Mahlhilfe für das Bindemittel, sondern auch als Abstandshalter zu den einzelnen Isoliermittelteilchen.This dispersant, whose grain size itself is less than 1 to, is used with the fine-grained binder in an amount of 0.5-20, preferably 5-10 Percent by weight intimately mixed to form a premix. This premix is so long in a mixer with the other components of the heat insulating body blended until a uniform and extremely fine distribution of these ingredients is guaranteed. The dispersant serves as a spacer to the rest Components of the heat insulating body, so that the individual binder particles be uniformly distributed in the insulating compound without agglomeration. Thus serves So the dispersant not only acts as a grinding aid for the binder, but also as a spacer to the individual insulating agent particles.
Als teilchenförmiges Isoliermaterial können Pulver- oder Faserteilchen oder deren Gemische in Frage kommen. Dabei kann es sich um Agglomerate von fein verteilten Teilchen mit einer Korngröße unter 0,1 AIm handeln, die eine röhrenförmige oder poröse Struktur besitzen. Zu derartigen Isolierstoffen gehören Quarz- oder Glasfasern, Aluminiumsilikatfasern sowie weitere keramische Fasern, pulverförmiges Aluminium oder Gemische aus Flugasche mit expandierter Kieselerde, feinteiliges Aluminium- oder Chromoxid und Aerogele, beispielsweise von Kieselsäure, Chromoxid, Thoriumoxid, Magnesiumhydrat, Aluminiumoxid oder deren Gemische.Powder or fiber particles can be used as the particulate insulating material or their mixtures come into question. These can be agglomerates of fine distributed particles with a grain size below 0.1 AIm act, which are tubular or have a porous structure. Such insulating materials include quartz or Glass fibers, aluminum silicate fibers and other ceramic fibers, powdery Aluminum or mixtures of fly ash with expanded silica, finely divided Aluminum or chromium oxide and aerogels, for example of silica, chromium oxide, Thorium oxide, magnesium hydrate, aluminum oxide or mixtures thereof.
Diese Aerogele können erfindungsgemäß nicht nur als Isoliermaterial, sondern auch als Dispergiermittel eingesetzt werden, sofern sie hydrophobiert sind.According to the invention, these aerogels can not only be used as insulating material, but can also be used as dispersants, provided that they are hydrophobicized.
Weiterhin gehört zu derartigen Isolierstoffen die pyrogene Kieselsäure, die aus der chemischen Zersetzung von Siliciumtetrachlorid entsteht. Die Größe dieser-Teilchen liegt in einem Bereich von 10 i-2 mm, insbesondere unterhalb 1~um.Such insulating materials also include fumed silica, resulting from the chemical decomposition of silicon tetrachloride. The size of these particles lies in a range of 10 i-2 mm, in particular below 1 μm.
Im allgemeinen besteht der Wärmeisolierkörper bis zu 95% aus diesem Isoliermaterial, wobei bevorzugt 30 bis 85% Isoliermaterial eingesetzt werden.In general, the heat insulating body consists of up to 95% of this Insulating material, preferably 30 to 85% insulating material being used.
Zur Erhöhung des Wärmereflexionsvermögens wird den Gemischen weiterhin ein Trübungsmittel zugegeben, das ebenfalls in fein verteilter Form, üblicherweise mit einer Korngröße von 2-3 um vorliegt. Zu einsetzbaren Trübungsmitteln gehören Graphit und Ruß, sofern die Smperatur nicht zu hoch ist, anorganische Oxide von Titan (Ilmenit), Rutil, Chromoxid, Manganoxid, Eisenoxid sowie Carbide des Siliciums, Bors, Tantals oder Wolfram oder deren Gemische. Weiterhin lesen sich metallisches Aluminium Wolfram oder Silicium, Zirkon, Titandioxid oder Bleimonoxid sowie weitere Stoffe einsetzen, die einen hohen Wärmeflexions-oder IR-Refraktionsindex besitzen. Diese Trübungsmittel kann nen bis zu einer Menge von 60 Gew.% in dem Wärmeisolierkörper vorliegen.To increase the heat reflectivity, the mixtures will continue an opacifier added, also in finely divided form, usually with a grain size of 2-3 µm. Opacifiers that can be used include Graphite and soot, provided the temperature is not too high, inorganic oxides of Titanium (ilmenite), rutile, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide and carbides of silicon, Boron, tantalum or tungsten or their mixtures. Furthermore, metallic reads aluminum Tungsten or silicon, zirconium, titanium dioxide or lead monoxide as well as other substances that have a high heat reflection or IR refractive index own. These opacifiers can be up to 60% by weight in the heat insulating body are present.
Dem zu verpressenden Gemisch können weiterhin verstärkend wirkende Fasern, beispielsweise Alumosilikatfasern oder Glasfasern zugesetzt werden, die üblicherweise einen Durchmesser von ca. 5-10/1m besitzen und einige Millimeter lang sind. Diese Verstärkungsfasern können bis zu einer Menge von 40 Gew.% dem Gemisch zugesetzt werden.The mixture to be compressed can continue to have a reinforcing effect Fibers, for example aluminosilicate fibers or glass fibers, are added to the usually have a diameter of about 5-10 / 1m and a few millimeters long are. These reinforcing fibers can be added up to an amount of 40% by weight of the mixture can be added.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmeisolierkörpers wird zunächst das Vorgemisch, bestehend aus dem Bindemittel und dem Dispergiermittel hergestellt. Man verwendet 0,5 bis 20, insbesondere 5-10 Gew.% Dispergiermittel und die entsprechende Menge Bindemittel. Dieses Gemisch, das beispielsweise 10% hydrophobierte Kieselsäure und 90% Soda enthält, wird in einer Mühle, beispielsweise einer Scheibenschwingmühle auf eine Korngröße unter 1 um gemahlen und anschliessend mit einer vorbestimmten Mischung aus Isoliermaterial, Trübungsmittel und Verstär#dngsfaser vermengt. Dabei liegt das Vorgemisch im Endgemisch in eine Menge von 2-30, vorzugsweise 10 Gew.% vor. Ein derartiges Endgemisch kann beispielsweise aus ca. 60% pyrogener Kieselsäure, 25% Ilmenit, 5% Al-Si-Faser und 10% Vorgemisch in Form von Soda und hydrophobierter Kieselsäure bestehen.To produce the heat insulating body according to the invention, first the premix made up of the binder and the dispersant. One uses 0.5 to 20, in particular 5-10% by weight of dispersant and the corresponding Amount of binder. This mixture, for example, 10% hydrophobized silica and contains 90% soda is in a mill, for example a vibratory disc mill ground to a grain size below 1 µm and then with a predetermined one Mixture of insulating material, opacifier and reinforcing fiber mixed together. Included if the premix is in the final mixture in an amount of 2-30, preferably 10 wt.% before. Such a final mixture can, for example, consist of approx. 60% fumed silica, 25% ilmenite, 5% Al-Si fiber and 10% premix in the form of soda and hydrophobized Made of silica.
Nach dem Mischen in einem Mischer, in dem eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten erfolgt, wird die Mischung in einer Presse zu Platten oder zu Formteilen verpresst und anschließend einer Wa#rmebehandlung unterzogen. Das teilchenförmige Material wird dabei einer mechanischen Druckbelastung ausgesetzt. Der Druck liegt im allgemeinen 2 zwischen 0,07 und 21 ko/cm2 oder auch darüber, wobei vorteilhaft zwischen der Presse und dem Isoliermaterial ein Trennmittel vorgesehen ist.After mixing in a mixer in which an even distribution of the components takes place, the mixture is converted into sheets or molded parts in a press pressed and then subjected to a heat treatment. The particulate The material is exposed to mechanical pressure. The pressure is on generally 2 between 0.07 and 21 ko / cm2 or even more, which is advantageous a release agent is provided between the press and the insulating material.
Die derart hergestellte Platte oder Form wird nunmehr einer Wärmebehandlung entweder in einem Ofen oder aber in einer HF- oder Mikrowellenapparatur ausgesetzt.The plate or mold produced in this way now undergoes a heat treatment either in an oven or in an RF or microwave apparatus.
In dem Wärmeofen soll die Temperatur nicht über 7000C steigen, da oberhalb dieser Temperatur das Sintern der Isolierteilchen beginnt. Üblicherweise wird in einem Temperaturbereich von 500 - 60000 gearbeitet, bei denen die glasbildenden Stoffe, beispielsweise das Soda mit dem teilchenförmigen Isoliermaterial, beispielsweise pyrogener Kieselsäure, zu einem Silikat verschmilzt, so daß die einzelnen Kanten und Ecken des Isoliermaterials unter Bildung eines Raumnetzes miteinander verbunden werden. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Temperatureinwirkung von 60000 eine Verweildauer der Platte von 20 Minuten im Wärmeofen ausreicht, wenn die Platte eine Stärke von 20 mm besitzt. Es wird dabei eine abriebfestere und gut verarbeitbare Platte erhalten. Sofern Platten mit einem Durchmesser von 40 mm verarbeitet werden sollen, muß die Verweildauer entsprechend, beispielsweise auf 30 Minuten, gesteigert werden.The temperature in the heating furnace should not rise above 7000C because above this temperature the sintering of the insulating particles begins. Usually is worked in a temperature range of 500 - 60,000, at which the glass-forming Substances, for example the soda with the particulate insulating material, for example fumed silica, fused into a silicate, so that the individual edges and corners of the insulating material connected to one another to form a spatial network will. It has been shown that at a temperature of 60,000 a residence time the plate of 20 minutes in the heating oven is sufficient if the plate has a thickness of 20 mm. A plate that is more abrasion-resistant and easy to process is obtained. If panels with a diameter of 40 mm are to be processed, the Dwell time can be increased accordingly, for example to 30 minutes.
Andererseits wird die Temperatur im Wärmeofen auf höchstens 30000 angehoben, sofern organische Polymere zur Vernetzung der Platte eingesetzt werden. Derartige Polymere zersetzen sich oberhalb 200 - 30000 und erfüllen damit nicht mehr ihren Zweck. Sofern Isolierplatten mit einer maximalen Temperaturbelastbarkeit von 20000 hergestellt werden sollen, ist die Verwendung eines derartigen Polymerisats ausreichend.On the other hand, the temperature in the heating furnace becomes 30,000 or less if organic polymers are used to cross-link the plate. Such polymers decompose above 200-30000 and therefore do not meet the requirements more their purpose. Provided insulation panels with a maximum temperature resistance of 20,000 are to be produced, is the use of such a polymer sufficient.
Andererseits kann der Aufbau des Netzstrukturwerkes auch dadurch erfolgen, daß Stubst nzen mit einer hohen Absorptionsfähigkeit im ikroellcnbereich eingesetzt werden, wobei Substanzen mit einem hohen Verlustwinkel gewählt werden. Hierzu eignen sich insbesondere wasserenthaltende Verbindungen, beispielsweise Wasserglas, oder Phenolharze.On the other hand, the structure of the network can also be done by that substances with a high absorption capacity are used in the microcellular area substances with a high loss angle are selected. Suitable for this in particular water-containing compounds, for example water glass, or Phenolic resins.
Die in dem Isoliermaterial verteilten Bindemittel vom Wasserglas-oder Phenolharztyp werden mit einer HF- oder Mikrowellenapparatur selektiv auf Temperaturen von 10000C und darüber erhitzt, wobei es zu Verschmelzungen von Isolierteilchen im Bereich dieser Bindemittelteilchen kommt.The binders distributed in the insulating material from water glass or Phenolic type resins come with an HF or Microwave apparatus selective heated to temperatures of 10000C and above, causing fusions of Insulating particles in the area of these binder particles comes.
Dabei ist es gleichgültig, ob das Bindemittelteilchen selbst in die Reaktion unter Bildung einer Kette mit eingeht (Wasserglas) oder aber zerstört wird (Phenolharz), was auf eine katalytische 11härtung hinausläuft. Hierzu sei angemerkt, dass beispielsweise Phenolharz enthaltender Mineralfaserschrott nach dessen Zerkleinerung in einer Kugelmühle auf eine Grösse von einigen parn vermahlen und anschliessend als Bindemittel dem Gemisch einverleibt werden kann. Da derartige Fasern bis zu 15% Phenolharz enthalten, kann entsprechend weniger Bindemittel eingesetzt werden. In bestimmten Fällen reicht sogar die an den Mineralfaserteilchen haftende Phenolharzmenge aus, um für eine ausreichende Verfestigung des Wärmeisolierkörpers zu sorgen. It does not matter whether the binder particle itself is in the Reaction to form a chain (water glass) or is destroyed (Phenolic resin), which amounts to a catalytic 11hardening. It should be noted that that, for example, mineral fiber scrap containing phenolic resin after it has been shredded ground in a ball mill to a size of a few parn and then can be incorporated into the mixture as a binder. Since such fibers up to Containing 15% phenolic resin, correspondingly less binder can be used. In certain cases, even the amount of phenolic resin adhering to the mineral fiber particles is sufficient in order to ensure sufficient solidification of the heat insulating body.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Siliconharze, insbesondere Iethylsiliconharze eingesetzt, die sich bei einer Temperatur von 500-S00° C unter Bildung einer SiO2-BrUcke zersetzen, wobei ebenfalls ein Raumnetz mit den angrenzenden Isoliermaterialteilchen gebildet wird.In a further preferred embodiment, silicone resins, in particular ethyl silicone resins are used, which are at a temperature of 500-S00 ° C decompose with the formation of a SiO2 bridge, also forming a spatial network with the adjacent insulating material particles is formed.
Festzuhalten ist also, daß niederschmelzende Glasbildner nach einer Wärmebehandlung als Brückenglieder zwischen den Isoliermaterialteilchen vorliegen, während organische Polymere, wie die bereits im ausgehärteten Zustand eingesetzten Formaldehydharze, nach einer Hochtemperaturbehandlung in einem Mikrowellenherd ausgebrannt sind und somit nur eine katalytische Vernetzungsreaktion in Gang zu bringen hatten.It should therefore be noted that low-melting glass formers after a Heat treatment as bridge links between the insulating material particles, while organic polymers, such as those already used in the cured state Formaldehyde resins, burned out after high temperature treatment in a microwave oven and thus only had to start a catalytic crosslinking reaction.
In der Zeichnung sind Ausfuhrungsbeispiele für den erfindungsgemäßen #%~rmeisolierk'örper wiedergegeben. Es zeigen Fig. 1 eine einschichtive Isolierplatte, wobei im vergrösserten Ausschnitt die Raumnetzstruktur wiedergegeben ist, und Fig. 2 eine dreischichtige Isolierplatte.In the drawing are exemplary embodiments for the invention #% ~ thermal insulation body reproduced. 1 shows a single-layer insulating plate, The spatial network structure is shown in the enlarged section, and Fig. 2 a three-layer insulating plate.
In Fig. 1 ist mit 1 die Isolierplatte gezeigt, die nach dem Pressen und Erhitzen diese Gestalt angenommen hat. Sie setzt sich aus dem feinteiligen Isoliermittel, Trübungsmittel, Mineralfaserwolle und Bindemittel zusammen.In Fig. 1, 1 shows the insulating plate, which after pressing and heating has taken this form. It is made up of the finely divided isolating agent, Opacifier, mineral fiber wool and binder together.
In dem in Fig. 1 gezeigten vergrößerten Ausschnitt sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die Isoliermaterialteilchen 2 und die punktförmig dargestellten Bindemittelteilchen 3 zu sehen. Aus diesem Ausschnitt kann entnommen werden, daß die Bindemittelteilchen 3 mit den Isoliermittelteilchen 2 kreuzförmig in sämtlichen Raumrichtungen vernetzt sind und somit ein stabiles Gerüst im Inneren ergeben.In the enlarged section shown in Fig. 1 are for reasons For the sake of clarity, only the insulating material particles 2 and the point-like shown binder particles 3 to see. From this section can be taken become that the binder particles 3 with the insulating agent particles 2 are cross-shaped are networked in all spatial directions and thus a stable framework inside result.
Gemäß der Aus führungs form nach Fig. 2 besteht der Wärmeisolierkörper aus 3 Schichten, nämlich den Deckschichten 4 und 5, die ein Bindemittel enthalten und der Kernschicht 6, die kein Bindemittel enthält. Die Zusammensetzung von Deckschicht und Kernschicht entsprechen sich also bis auf den Zusatz des Bindemittels. Eine derartige Isolierplatte wird dadurch hergestellt, daß man zunächst in eine Pressform eine Schicht Material mit Bindemittel, anschließend eine Schicht Material ohne Bindemittel und zum Schluß wiederum eine Schicht Material mit Bindemittel einbringt und anschließend die Presse betestigt. Anschließend wird durch Wärmebehandlung gehärtet. Die Innenschicht weist die gleichen Eigenschaften wie eine übliche, ohne Bindemittel hergestellte Isolierplatte auf, ist jedoch durch die beiden Deckschichten wesentlich stabiler und abriebbeständiger.According to the embodiment of FIG. 2, there is a heat insulating body of 3 layers, namely the outer layers 4 and 5, which contain a binder and the core layer 6 containing no binder. The composition of top layer and core layer are therefore identical except for the addition of the binder. One Such an insulating plate is produced by first placing it in a press mold a layer of material with a binder, then a layer of material without a binder and finally again a layer of material with binding agent is introduced and then confirms the press. It is then hardened by heat treatment. The inner layer has the same properties as a conventional one made without a binder Isolation plate, but is much more stable due to the two cover layers and more abrasion resistant.
Eine derartige dreischichtige Isolierplatte eignet sich insbesondere für eine hohe Temperaturbelastung, sofern die Deckschichten 4 und 5 mit hochtemperaturbeständigen Materialien, wie Aluminiumoxid oder Zirkonoxvdvangereichert sind. Dadurch wird ein Temperaturgefälle von der Außen- seite der Deckschicht zur Kernschicht hin derart erzeugt, daß die letztere auch bei hoher Temperaturbelastung nicht zerstört wird. Andererseits können jedoch auch sämtliche drei Schichten mit Bindemittel ausgestattet sein, wobei jedoch die Deckschichten 4 und 5 in ihrer Zusammensetzung den späteren Einsatzgebieten angepasst werden können. Beispielsweise können als Füllstoffe für die Deckschicht Aluminiumoxid, Sand, gemahlene Schamotte, Kaolin und Perlit brauchbar sein. Es können jedoch auch Fasern, wie Asbest, Steinwolle oder vorzugsweise Aluminium-Silikat-Fasern verwendet werden. Diesen Deckschichten können Pigmente zugesetzt werden, die die Temperatur mit Sicherheit unter 9000C halten, wobei die vorstehend genannten Trübungsmittel verwendet werden.Such a three-layer insulating plate is particularly suitable for a high temperature load, provided the cover layers 4 and 5 with high temperature resistant Materials such as aluminum oxide or zirconium oxide are enriched. This becomes a Temperature gradient from the outside side of the top layer to the core layer generated in such a way that the latter is not destroyed even at high temperatures will. On the other hand, however, all three layers can also be provided with binding agent be, but the top layers 4 and 5 in their composition the later Areas of application can be adapted. For example, can be used as fillers for the top layer aluminum oxide, sand, ground chamotte, kaolin and perlite can be used be. However, fibers such as asbestos, rock wool or preferably aluminum-silicate fibers can also be used be used. Pigments can be added to these top layers, which Keep the temperature safely below 9000C, using the aforementioned opacifiers be used.
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