DE3346180C2

DE3346180C2 - Starrer Wärmedämmkörper

Info

Publication number: DE3346180C2
Application number: DE19833346180
Authority: DE
Inventors: Hans Kummermehr
Original assignee: Micropore International Ltd
Current assignee: Micropore International Ltd
Priority date: 1983-12-21
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2003-12-22
Also published as: DE3346180A1

Description

Die Erfindung betrifft einen starren Wärmedämmkörper aus durch Pressen verdichtetem Wärmedämmstoff auf der Basis von aus der Flammenhydrolyse gewonnenem mikroporösem Oxid aerogel, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Wärmedämmkörper in Form einer Wärmedämmplat te zur Lagerung der elektrischen Heizwendel einer strahlungs beheizten Kochplatte ist aus der DE-OS 30 20 326 bekannt. Der dortige Wärmedämmkörper weist eine bodenseitige hoch wirksame Dämmschicht feinporigen Kieselsäureaerogels und darüber eine Lagerschicht für die Heizwendel mit gegenüber der Dämmschicht unterschiedlicher Konsistenz auf, wobei der Unterschied jedenfalls darin besteht, daß die Lagerschicht des Wärmedämmkörpers mit einem Bindemittel ausgehärtet bzw. stärker ausgehärtet ist als die Dämmschicht. Es ist auch be kannt, derartige Wärmedämmplatten für elektrische Heizwendeln homogen durchzuhärten, wenn die dadurch in gewissem Umfange verminderte Wärmedämmfähigkeit in Kauf genommen werden kann. Als Bindemittel sind in jedem Falle anorganische Bindemittel vorgesehen, da im Betrieb von der elektrischen Heizwendel her starker Wärmeeinfall auftritt.

Die Härtung derartigen Materials ist generell aus der US-PS 30 55 831 bekannt, wobei organische und anorganische Binde mittel verwendet werden können. Hierbei bereitet jedoch Schwierigkeiten, das Bindemittel mit kleiner Teilchengröße homogen verteilt in das zu pressende Pulver einzumischen, so daß die Gefahr von lokalen Bindemittelnestern und -agglome raten besteht, was zu einer drastischen Verminderung der durch die Härtung zu verbessernden Festigkeit führt und durch lokal starkes Schrumpfverhalten Schrumpfrisse im Preßteil ergibt. Derartige Inhomogenitäten werden gemäß der Lehre der DE-OS 29 42 087 dadurch vermieden, daß das Bindemittel in einem Vorgemisch gleichförmig mit einem Dispergiermittel vermischt und derartig dispergiert in das Hauptgemisch eingebracht wird, so daß es dort feindis pers vorliegt.

Auch bei einer solchen homogenen Härtung des Wärmedämm stoffs ergeben sich jedoch insbesondere bei unregelmäßig geformten Wärmedämmkörpern zuweilen Probleme durch innere Spannungen im gehärteten Wärmedämmstoff, die zu Rissen und Brüchen führen können. Besonders gefährdet insoweit sind etwa die Fußpunkte von relativ schlanken Erhebungen des Wärmedämmkörpers, Kehlungen und vergleichsweise scharfkan tige Übergänge; es sind dies also insbesondere diejenigen Stellen, die konstruktiv zur Ausbildung von Spannungs spitzen neigen. Dadurch, daß der Wärmedämmstoff bei der Härtung bzw. bei der Abkühlung von der Härtungstemperatur je nach verwendeter Stoffzusammensetzung und verwendetem Bindemittel unterschiedlich stark schrumpft, ergibt sich in einem derart gehärtetem Wärmedämmkörper ein innerer Spannungszustand, der an durch Spannungsspitzen gefährde ten Bereichen unmittelbar oder bei hinzukommenden mecha nischen Belastungen etwa durch die Handhabung oder der gleichen zu Rissen oder Brüchen führt.

Die regellos im Wärmedämmstoff verteilt angeordneten Fasern, in der Regel Mineralfasern, vermögen, obwohl sie erhebliche Zugfestigkeit besitzen, eine solche Rißbildung nicht merk lich zu begrenzen oder zu unterdrücken. Die Fasern ragen vielmehr aus den Bruchflächen heraus, sind also beim Riß oder Bruch aus der gegenüberliegenden Schicht des Wärme dämmstoffes herausgezogen worden, ohne hierbei wesentliche Kräfte gegen die klaffende Bewegung der Rißbildung zu ent wickeln.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen starren, gehärteten Wärmedämmkörper der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, der auch bei hohem Härtungsgrad und ungünstigen Bedingungen eine erheb lich verbesserte Festigkeit gegen Rißbildung infolge inne rer Spannungen aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Der allgemeine Bereich des Gewichtsanteils der langen Fa sern zwischen etwa 10% und 25% des Preßstoffes liegt weit überwiegend oberhalb der maximalen Faserzumischung nach dem Stand der Technik zur Bildung von formstabilen Platten mit 12 bis 15 Gew.-% an Fasern auch geringerer Länge. Soweit es sich um Aluminiumsilikatfasern handelt, deren Fasermaterial eine spezifische Dichte von etwa 2,55 g/cm³ besitzt, gelten die erfindungsgemäßen Gewichts anteile unmittelbar. Bei spezifisch schwereren oder leich teren Fasern ist eine Anpassung um den Faktor vorzunehmen, der dem Verhältnis der abweichenden Dichte in g/cm³ von 2,55 entspricht. Von spezifisch doppelt so schwerem Faser material muß also die doppelte Gewichtsmenge zugegeben werden, so daß das entscheidende, von den Fasern eingenom mene Volumen gleich bleibt. Jedoch kann nicht auf den Vo lumenanteil der Fasern im Preßstoff Bezug genommen werden, da das Volumen des Preßstoffes je nach dem gewählten Raum gewicht stark schwankt, der Faseranteil aber gerade nicht in Abhängigkeit von diesen Raumgewichtsschwankungen ge ändert werden muß. Vielmehr wirkt eine gegebene optimale Faserlänge in einem Preßstoff mit Raumgewicht 200 kg/m³ ebenso optimal in einem Preßstoff mit Raumgewicht 400 kg/m³, obwohl dort der relative Volumenanteil der fast inkompres siblen Fasern annähernd doppelt so hoch ist. Andererseits kommt es aber auch nicht auf den bloßen Gewichtsanteil an, unabhängig von der spezifischen Dichte, sondern auf das im Einzelfall zugemischte Volumen, dieses jedoch wiederum unabhängig von dem Volumen bzw. dem Raumgewicht des Preß stoffs im übrigen.

Nach den der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnissen kommt es jedoch nicht darauf an, daß die Gewichtsanteile sämtlicher Fasern eines beigemengten Fasergemisches - bei einer spezifischen Dichte des Fasermaterials von 2,55 g/cm³ - im allgemeinen Bereich zwischen 10 und 25 Gew.-% des Preßstoffes liegen, da sich gezeigt hat, daß Fasern mit einer Länge von unter etwa 10 mm praktisch ohne Einfluß auf die Festigkeit gegen Rißbildung sind. Übliche, im Handel erhältliche Fasergemische für diese Zwecke be sitzen ein Maximum der Häufigkeitsverteilung der Faser länge bei etwa 5 mm, und vermögen auch in erhöhter Zumi schungsmenge nicht merklich zur Verbesserung der Festig keit gegen Rißbildung beizutragen. Dies liegt vermutlich daran, daß Fasern mit einer Länge von weniger als 10 mm selbst insoweit, als sie in einem geringen Umfange wirklich senkrecht zu einem möglichen Riß liegen, zu beiden Seiten des Risses nicht ausreichend verankert sind. Dabei hilft natürlich eine massive Verankerung auf einer Seite des möglichen Risses nicht weiter, wenn dafür die Verankerung auf der gegenüberliegenden Seite um so schwächer ist und die Faser dort problemlos herausgezogen werden kann, wenn der Riß zu klaffen beginnt. Vielmehr sind zur Unterdrückung einer Rißbildung nur solche Fasern wirksam, die zu beiden Seiten des möglichen Risses ausreichend fest verankert sind und den Riß möglichst senkrecht zu seiner Rißfläche durch setzen. Dabei genügen auch nicht einige wenige Fasern, die diese Bedingungen erfüllen, da solche vereinzelte Fasern zwar verankert sind, aber alleine die Rißkräfte nicht auf nehmen können und reißen. Vielmehr ergibt sich für einen bestimmten Preßstoff und einen bestimmten Härtungsgrad eine ganz bestimmte Faserbeimengung minimaler Länge und minimalen Anteils, unterhalb der die Rißbildung im wesent lichen ungehindert vonstatten geht, und oberhalb der die Rißbildung wirksam unterdrückt wird, da eine ausreichende Anzahl von Fasern das Material zu beiden Seiten des mög lichen Risses zu halten vermag. Wie Versuche ergeben haben, liegt eine Untergrenze für die Wirksamkeit zur Unterdrückung der Rißbausbildung bei einem Anteil von etwa 10 Gew.-% von mehr als 10 mm langen Fasern, wobei unter ungünstigen Ver hältnissen ggf. auch ein höherer Anteil der Fasern und/oder eine größere mittlere Länge der Fasern gewählt werden muß.

Daher ist erfindungsgemäß vorgeschrieben, daß der allge meine Bereich eines Gewichtsanteils der Fasern zwischen 10 und 25% des Preßstoffes nur für solche Fasern gelten soll, die eine größere Länge als etwa 10 mm besitzen. Da bei sollen allerdings Fasergemische verwendet werden, deren Faserlänge ein Maximum über 10 mm aufweist, so daß der An teil an gegenüber der Grenze von 10 mm kürzeren Fasern so wie notwendigen Verunreinigungen in jedem Falle relativ klein ist, in einem Idealfall völlig verschwinden würde. Dies deshalb, weil Fasern mit einer geringeren Länge als etwa 10 mm zwar nicht oder kaum zur Unterdrückung einer Riß bildung beitragen, jedoch die Wärmeleitzahl erhöhen, was in jedem Falle nachteilig ist. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß jedenfalls im Falle einer Verwendung von Mine ralfasern, beispielsweise Aluminiumsilikatfasern, ein An teil kürzerer Fasern und Verunreinigungen von beispiels weise etwa 10% bezogen auf das Fasergemisch, mit vertret barem Aufwand nicht vermieden werden kann, so daß selbst bei Verwendung spezieller Langstapelfasern der Gesamt faseranteil in der Praxis minimal bei über 11 bis 12 Gew.-% liegt, um zu einem Faseranteil mit einer größeren Länge als 10 mm von minimal etwa 10 Gew.-% des Preßstoffes zu gelangen. Ohne Verwendung spezieller Fasern, wie Lang stapelfasern oder dergleichen, ergibt sich zur Erzielung eines Minimalanteiles von 10 Gew.-% langer Fasern eine Ge samtzumischung von zwischen 12 und 15 Gew.-% an Fasern, so daß die praktische Obergrenze des Faseranteiles von 12 bis 15 Gew.-% nach dem Stand der Technik etwa die Untergrenze des entsprechenden erfindungsgemäßen Bereiches darstellt.

Die Unterdrückung der Rißbildung wird mit größerer Länge der Fasern und insbesondere mit größerem Gewichtsanteil der über 10 mm langen Fasern immer sicherer, so lange um die Fasern herum noch ausreichende Partikelmatrix aus Aerogelteilchen und Trübungsmitteln besteht, um ein Zusam menbacken dieser Teilchen zusammen mit den Fasern durch das Bindemittel zu ermöglichen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß bei einem Bindemittelgehalt, der einen in der Praxis interessanten Härtungseffekt ergibt, oberhalb eines Langfaseranteiles von etwa 25 Gew.-% auch in ungün stigsten Fällen keine Risse mehr auftreten. Erfindungsge mäß liegt daher hier eine Obergrenze für den Gehalt an Langfasern, da bei höherem Fasergehalt die Wärmeleitzahl weiter ansteigt, ohne daß hierdurch anderweitig ein Vorteil erzielt werden könnte. Häufig wird jedoch in der Praxis auch ein geringerer Faseranteil völlig ausreichen und da mit die praktische Obergrenze bilden.

Aus der DE-OS 31 08 816 ist es zwar bereits bekannt, einen Wärmedämmstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebe nen Zusammensetzung, jedoch ohne Bindemittel, mit Faser bestandteilen herzustellen, wie sie auch erfindungsgemäß verwendet werden. Hiermit soll jedoch die Notwendigkeit einer Härtung zur Erzielung ausreichender Biegefestigkeit etwa zur Einsparung des hierzu erforderlichen Energieauf wandes vermieden werden, und im Gegensatz zu einem gehärte tem, starren Wärmedämmkörper ein gut biegbarer Wärmedämm körper geschaffen werden. Dies gelingt dadurch, daß auf ein Bindemittel verzichtet wird, und dafür 10 bis 30 Gew.-% des Preßstoffes an über 10 mm langen Fasern verwendet wer den, sofern zugleich sichergestellt ist, daß der Preßstoff bis auf ein Raumgewicht von über 200 kg/m³, vorzugsweise über 250 kg/m³ verdichtet ist und die Summe der Gewichts anteile der Fasern und der Trübungsmittel, die jedoch kein Bindemittel enthalten, zwischen etwa 10 Gew.-% und 60 Gew.-% des Preßstoffes liegt. Die Definition eines minimalen Raum gewichtes ist in dem bekannten Falle erforderlich, da eine Verankerung der Fasern in Abwesenheit eines Bindemittels lediglich durch die benachbarten miteinander verpreßten Aerogelteilchen erfolgt, die demzufolge eines gewissen Mindestdruckes bedürfen. Die Begrenzung der Summe der Gewichtsanteile der Fasern und der Trübungsmittel auf 60% des Preßstoffes gewährleistet einen minimalen Anteil von 40 Gew.-% des Aerogels, damit dieses zu dem vorstehend ge schilderten Effekt in ausreichender Menge zur Verfügung steht; die Trübungsmittel vermögen keine ausreichende Halte wirkung auf die Fasern auszuüben.

Erfindungsgemäß hingegen wird ein starrer, bindemittelhal tiger Wärmedämmkörper geschaffen, der demzufolge von dieser bekannten Lehre keinen Gebrauch macht. Weiterhin ist eine Definition eines bestimmten minimalen Raumgewichtes nicht erforderlich, da bei Erzielung eines ausreichenden Här tungseffektes auch ausreichende Verankerungspunkte für die Langfasern unabhängig vom Raumgewicht zur Verfügung stehen, obwohl natürlich auch erfindungsgemäß das Raumgewicht häufig über 200 kg/m³ liegen wird. Da es weiterhin erfindungsge mäß nicht auf eine Verankerung der Langfasern gewissermaßen durch Reibung an den Aerogelteilchen ankommt, sondern das Bindemittel ein Anheften der Fasern auch an Zuschlagstoffen zur Folge hat, kommt es auch nicht auf einen minimalen Aerogelanteil an. Weiterhin ist erfindungsgemäß der Wirkungs mechanismus grundsätzlich unterschiedlich: im bekannten Falle wirkt jede Faser über ihre ganze Länge als Verstär kungselement des Preßstoffes und sichert im Verein mit be nachbarten Langfasern dessen Zusammenhalt insbesondere bei einer Biegung. Erfindungsgemäß hingegen sind überhaupt nur diejenigen Fasern wirksam, die (1) zu beiden Seiten eines in der Entstehung begriffenen Risses eine ausreichende Ver ankerungslänge von mindestens etwa 5 mm besitzen, und die (2) gemäß zufälliger Verteilung im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Risses verlaufen und daher ohne auszureißen Kräfte von einer Seite des in der Entstehung begriffenen Risses auf die andere Seite übertragen können. Es sind also im Falle der Erfindung nur diejenigen Langfasern irgendwie wirksam, die gemäß zufälliger Verteilung im Preß stoff und zufälliger Ausrichtung die vorstehenden Bedin gungen erfüllen, wobei zur wirksamen Unterdrückung der Rißbildung für eine ausreichende Anzahl solcher Fasern gesorgt werden muß; sämtliche anderen Fasern, die außerhalb des Bereichs von Spannungsspitzen im Wärmedämmkörper zu liegen kommen, sind unwirksam und ermöglichen im Hinblick auf die Härtung des Wärmedämmaterials auch keine Biegbar keit oder dergleichen. Daher genügt es erfindungsgemäß prinzipiell, wenn die erfindungsgemäßen Bedingungen im Be reich von Spannungsspitzen des Preßstoffes erfüllt sind, wobei in der Praxis durch die erforderliche Untermischung der Fasern zumindest eine Preßstoffschicht mit homogen verteilten Fasern versehen sein wird, auch wenn nur ein relativ geringer Teil davon tatsächlich im Sinne der Er findung wirksam wird und eine Rißbildung unterdrückt.

Infolge der unterschiedlichen Wirkungsmechanismen ist es eher zufällig, daß die minimale Faserlänge und der minimale Faseranteil der Erfindung mit der Lehre der DE-OS 31 08 816 übereinstimmen. Die Obergrenze der Fasermenge liegt er findungsgemäß jedoch etwas niedriger und ist nicht durch eine plötzliche Änderung mechanischer Eigenschaften bestimmt. Auf die Einhaltung zusätzlicher, im bekannten Fall notwen diger Parameter kann erfindungsgemäß aufgrund der unter schiedlichen Wirkungsmechanismen verzichtet werden.

Es stand auch nicht ohne weiteres zu erwarten, daß die scheinbar unabhängig von der verwendeten Fasermenge und Faserart bislang auftretende Rißbildung an gefährdeten Stellen gehärteter, starrer Wärmedämmkörper unterdrückt werden kann, wenn sowohl Faserlänge als auch Fasermenge gegenüber den üblichen Werten auf ein für jeden Anwendungs fall bestimmtes, diskretes Maß über 10 mm bzw. 10 Gew.-% erhöht werden. Dies deshalb, weil die Unterdrückung der Rißbildung sprunghaft einsetzt und unterhalb der erfindungs gemäßen Minimalwerte auch nicht ansatzweise beobachtet werden kann. Weiterhin ergibt sich - anders als im Falle der DE-OS 31 08 116 - durch Änderungen des Faserge haltes auch keine merkliche vorteilhafte Beeinflussung anderer mechanischer Eigenschaften, etwa der Biegefestig keit, die Anlaß geben könnte, Fasergemische der aus der DE-OS 31 08 116 bekannten Art auch bei gehärteten Wärme körpern einzusetzen. So ergibt sich etwa auch aus den in der US-PS 30 55 831 angeführten Beispielen bei einem Wärmedämmkörper mit 55 Gew.-% Kieselsäureaerogel und 28 Gew.-% Titanoxid sowie einem Kunstharz-Bindemittelge halt von 5% und einem Fasergehalt von 12% eine Biege festigkeit von 32 N/cm², und praktisch die gleiche Biege festigkeit von 31 N/cm² bei ebenfalls 5 Gew.-% Kunstharz- Bindemittelgehalt, jedoch nur 5 Gew.-% Fasern. Die Biege festigkeit eines erfindungsgemäßen starren Wärmedämmkörpers ist praktisch ausschließlich durch die Wirksamkeit des Bindemittels bei der gewählten Zusammensetzung bestimmt, und nicht durch den Fasergehalt innerhalb der hier in Rede stehenden Bereiche, so daß auch durch die Erfindung die Biegefestigkeit nicht merklich beeinflußt wird, sondern lediglich die Rißbildung wirksam unterdrückt wird.

Aus der DE-OS 29 42 180 ist es zwar bereits bekannt, bis zu 40 Gew.-% des Preßstoffes an Fasern zuzugeben, deren Länge zwischen einigen Millimetern und einigen Zentimetern liegen kann, wobei auch eine Härtung des Aerogelmaterials erfolgen kann. In diesem Zusammenhang ist es aus der US-PS 30 55 831 bekannt, daß oberhalb eines Fasergehalts von 35 Gew.-% biegeweiche Matten erzeugt werden können, die natürlich kein Bindemittel besitzen und auch keine merk liche Biegesteifigkeit aufweisen. Daher ist bei hohen Zu mischungsmengen an Verstärkungsfasern im Falle der DE-OS 29 42 180 ersichtlich nicht an eine gleichzeitige Härtung gedacht, sondern an die Herstellung biegeweicher Matten.

Die Erkenntnis, daß im Falle einer Härtung bei Einhaltung bestimmter minimaler Zumischungsmengen und Faserlängen im Falle der Herstellung eines starren Formkörpers die Rißbildung unterdrückt werden kann, ist der DE-OS 29 42 180 völlig fremd.

Bevorzugt wird mit Fasergemischen gearbeitet, deren Faser länge ein Maximum deutlich höher als 10 mm aufweist, bei spielsweise bei 30 bis 50 mm liegt. Hierdurch wird der Anteil an Fasern mit einer gegenüber 10 mm geringeren Länge auch ohne besondere Zusatzmaßnahmen gering gehalten. Andererseits ergibt sich eine Obergrenze für dieses Maxi mum der Verteilung bei 50 bis 70 mm, da ein zu hoher An teil langer Fasern sich etwa ebenso nachteilig auswirkt wie ein zu hoher Anteil an Kurzfasern und Verunreinigungen; denn eine Faser mit beispielsweise 100 mm Länge erweist sich zur Unterdrückung der Rißbildung kaum wirksamer als eine solche mit beispielsweise 30 bis 50 mm Länge, jedoch sinkt durch einen hohen Anteil besonders langer Fasern bei gleichem Gewichtsanteil die Zahl der Fasern ab, so daß sich dann wieder eine verminderte Anzahl von Verankerungsfasern zwischen den Wänden von in der Entstehung begriffener Risse ergibt, die die Klaffungsbewegung nicht aufzuhalten vermag. Aus derselben Erkenntnis folgt auch, daß der Faserdurch messer im Durchschnitt jedenfalls unter 10 µm, bevorzugt unter 5 µm und insbesondere etwa zwischen 1 und 3 µm liegen sollte, damit bei gegebenem Gewichtsanteil eine vorbestimmte Anzahl von Fasern pro Volumeneinheit im Bereich einer mög lichen Rißbildung nicht unterschritten wird.

Der Gewichtsanteil der Fasern mit einer größeren Länge als 10 mm kann je nach Eigenschaften des gehärteten Wärmedämm stoffes im einzelnen schwanken und sollte in jedem Einzel fall so gewählt werden, daß eine Rißbildung sicher unter drückt wird, ohne daß darüber hinaus weiterer Faserüber schuß vorliegt. Ein Langfaseranteil von mindestens 12%, ggf. mindestens 14 oder 15% führt bei üblichen Anwendungs fällen mit ausreichender Gewißheit zur Unterdrückung jeg licher Rißbildung. Unter besonders ungünstigen Bedingungen, und um noch höhere Sicherheit zu erhalten, kann der Lang faseranteil jedoch auch bei etwa 18%, 20%, 22% oder gar 25% gewählt werden, wobei dann auch unter schwierigsten Bedingungen jede Rißbildung mit Gewißheit unterdrückt ist, dies jedoch mit einem merklichen Anstieg der Wärmeleitzahl erkauft wird.

Als Fasern kommen im Hinblick auf die üblicherweise vor liegende Wärmebelastung insbesondere anorganische Fasern in Frage, wie mineralische Fasern, insbesondere Aluminium silikatfasern, Aluminiumoxidfasern oder Quarzfasern, oder Mischungen hiervon.

Als Oxidaerogel eignet sich insbesondere übliches Kiesel säureaerogel infolge seines niedrigen Preises, jedoch auch Aluminiumoxidaerogel oder eine Mischung zwischen beiden, da Aluminiumoxidaerogel relativ günstig verfügbar ist und bessere Wärmebeständigkeit aufweist.

Als Bindemittel für die Härtung kommen organische und/oder anorganische Substanzen in Frage, wie sie etwa aus der DE-OS 29 41 606 bekannt sind. Dabei können in das Gemisch selbstverständlich Vorläufersubstanzen zu den dort genannten Binde mitteln eingesetzt werden, so beispielsweise Borkarbid zur Bildung von Boroxid als wirksames Bindemittel im Zuge der Härtung.

Im übrigen sind als anorganische Bindemittel bevorzugt niederschmelzende Gläser, glasbildende Stoffe, Glaslote, Phosphate, Sulfate, Karbonate, Hydroxide oder Oxide der Alkali- oder Erdalkalimetalle, Natriumsilikate, Borate, Borax, Natriumperborat oder deren Gemische. Zweckmäßig wird Soda oder Natriumsulfat eingesetzt, wobei dem Natriumsulfat zur Reduzierung etwas feinkörniger Ruß beigegeben ist.

Hinsichtlich der Trübungsmittel ergeben sich durch die Erfindung keine Besonderheiten, so daß übliche Trübungs mittel usw. in den üblichen Zumischungen und Korngrößen zugesetzt werden können.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmedämmkörpers kann infolge verfahrenstechnisch analoger Problemstellungen auf das Verfahren gemäß der DE-OS 31 08 816 zurückgegriffen werden, wobei der dort erzeugte gepreßte Rohling im Falle der Erfindung natürlich in der hierzu an sich bekannten Weise anschließend auf Härtungstemperatur gebracht wird, um auszuhärten. Zur Erzeugung des Rohlings wird zunächst ein Vorgemisch aus dem Oxidaerogel und den Trübungsmitteln erzeugt, dem dann als letzter Bestandteil die Fasern zumindest gruppenweise vereinzelt, beispielswei se in kleinen, lockeren Flocken oder dergleichen, allmäh lich zugemischt werden. Hierbei ist anzustreben, daß das Vorgemisch das Oxidaerogel und das Trübungsmittel bereits in einer so homogenen Verteilung enthält, wie für den späteren Wärme dämmkörper vorgesehen ist, so daß bezüglich dieser sonsti gen Rohstoffe bei der Faserzumischung keine zusätzliche Homogenisierung erfolgen muß. Der letzte Arbeitsgang der allmählichen Zumischung der Fasern in lockerer Flockenform oder dergleichen dient somit ausschließlich zu deren homo gener Verteilung mit dem gewünschten Homogenisierungsgrad.

Eine derzeit besonders bevorzugte Anwendung der Erfindung liegt bei Wärmedämmplatten etwa der aus der DE-OS 30 20 326 bekannten grundsätzlichen Bauart. Derartige Wärmedämmplat ten weisen einen umlaufenden Kragen zur Abstützung an einer Glaskeramikplatte auf, wobei eine durch Spannungsspitzen gefährdete Stelle der Übergang des oberen Bodens der Wärme dämmplatte mit den Lagernuten zur Aufnahme der Heizwendel zum umlaufenden Kragen ist. Hier traten häufig Risse auf, die in ungünstigen Fällen soweit führten, daß der umlau fende Kragen vom Hauptkörper der Wärmedämmplatte wegbrach. Wird hingegen eine solche Wärmedämmplatte als erfindungs gemäßer Wärmedämmkörper hergestellt, so sind keinerlei Risse zu beobachten.

Nachfolgend werden zwei Beispiele für die Rezeptur zur Her stellung eines erfindungsgemäßen Wärmedämmkörpers gegeben:

Beispiel 1

58,0% pyrogene Kieselsäure
20,0% Ilmenit (Trübungsmittel)
20,0% Aluminiumsilikatfasern
hiervon 17% über 10 mm und 3% unter 10 mm Länge sowie Verunreinigungen
2,0% Härter

Beispiel 2

31,7% pyrogene Kieselsäure
31,7% pyrogenes Aluminiumoxid
20,0% Ilmenit (Trübungsmittel)
15% Aluminiumsilikatfaser
hiervon 12,5% mit über 10 mm und 2,5% unter 10 mm Länge sowie Verunreinigungen
1,6% Härter

Sämtliche vorstehenden Prozentangaben sind Gewichtsprozent bezogen auf das gesamte Preßstoffgemisch.

Ein gemäß Rezeptur im Beispiel 2 hergestellter Wärmedämm körper weist infolge des Anteils an pyrogenem Aluminium oxid größere Wärmebeständigkeit im Vergleich zur Rezeptur gemäß Beispiel 1 auf.

Claims

1. Starrer Wärmedämmkörper aus durch Pressen verdichtetem Wärmedämmstoff auf der Basis von aus der Flammenhydro lyse gewonnenem mikroporösem Oxidaerogel, mit biege elastischen oder biegeschlaffen Fasern und ggfs. Trübungsmitteln als Zuschlagstoffen, wobei der Wärmedämm körper zumindest in oberflächennahen Schichten mittels eines Bindemittels gehärtet ist, dadurch gekennzeich net, daß die Häufigkeitsverteilung der Faserlänge ein Maximum über 10 mm aufweist, und daß der Gewichtsanteil der Fasern mit einer spezifischen Dichte des Fasermate rials von 2,55 g/cm³, soweit die Fasern eine größere Länge als 10 mm besitzen, zwischen 10% und 30% des Preßstoffes liegt, wobei im Falle von Fasermaterial mit einer von 2,55 g/cm³ abweichenden Dichte die Ge wichtsanteile mit einem Faktor abzuwandeln sind, der dem Verhältnis der abweichenden Dichte zu 2,55 ent spricht.

2. Wärmedämmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Fasern mit einer größeren Länge als 10 mm über 12% liegt.

3. Wärmedämmkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil der Fasern mit einer größeren Länge als 10 mm über 18% liegt.

4. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Fasern unter 10 µm, bevorzugt unter 5 µm liegt.

5. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Häufigkeitsverteilung der Faserlänge ein Maximum zwischen 20 mm und 70 mm aufweist.

6. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß anorganische Fasern in Form von mineralischen Fasern verwendet werden.

7. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Oxidaerogel ein Kiesel säureaerogel oder ein Aluminiumoxid-Aerogel oder eine Mischung hiervon ist.

8. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Bindemittel in Form niederschmelzender Gläser; Glaslote; Phosphate, Sulfate, Karbonate, Hydroxide oder Oxide der Alkali- oder Erdalkalimetalle; Natriumsilikate, Borate, Borax und/oder Natriumperborat und/oder als Vorläufersubstanz hierzu eingesetzt wird.

9. Wärmedämmkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Borkarbid als Vorläufersubstanz für Boroxid eingesetzt wird.

10. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge kennzeichnet durch seine Ausbildung als Wärmedämmplatte zur wärmedämmenden Lagerung einer elektrischen Heizwen del, insbesondere für eine strahlungsbeheizte Kochplatte.