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WO2018192696A1 - Flexibles isolationsmaterial - Google Patents

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WO2018192696A1
WO2018192696A1 PCT/EP2018/052745 EP2018052745W WO2018192696A1 WO 2018192696 A1 WO2018192696 A1 WO 2018192696A1 EP 2018052745 W EP2018052745 W EP 2018052745W WO 2018192696 A1 WO2018192696 A1 WO 2018192696A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
rubber
insulation material
flexible insulation
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/052745
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tomasz Janiszewski
Jens Storre
Thomas AHLBRECHT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH
Original Assignee
ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH filed Critical ContiTech Elastomer Beschichtungen GmbH
Publication of WO2018192696A1 publication Critical patent/WO2018192696A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/306—Resistant to heat
    • B32B2307/3065—Flame resistant or retardant, fire resistant or retardant

Definitions

  • the invention relates to a flexible insulation material, in particular for thermal and / or acoustic insulation of components.
  • Flexible insulating material which can be adapted individually due to their viscosity, the geometry of the component to be insulated, u.a. out
  • a disadvantage of these single-layer systems is that for certain applications, the physical properties of the material, such as. Fire protection, vapor diffusion, chemical resistance, etc. are not sufficient. At the same time, these materials are mostly based on a silicone polymer, which, although compared to alternative polymers has a particularly good heat resistance even at high temperatures of more than 150 ° C, but at the same time subject to a relatively high price of raw materials.
  • the invention is therefore based on the object to provide a flexible insulating material, which is characterized by improved physical properties, in particular by improved fire properties, improved chemical resistance and / or improved vapor diffusion properties.
  • the flexible insulation material is made up of two or more layers, wherein at least one first layer A of the
  • the first layer A is composed of a rubber mixture containing at least one silicone rubber as the sole rubber component.
  • silicone rubbers Possible, for example, silicone rubbers, which are also referred to as poly (organo) siloxanes. They have groups accessible to crosslinking reactions, which are predominantly, but not exclusively, hydrogen atoms, hydroxy groups and vinyl groups, which may each be in the chain or at the chain ends.
  • RTV room temperature curing
  • HTV hot-curing silicone rubbers
  • One-component and two-component systems can be distinguished with RTV silicone rubbers.
  • the silicone rubber can also be used as a premix of polymer, filler and oil, as is common in the market.
  • the rubber mixture additionally contains at least one plasticizer.
  • plasticizers known to the skilled person which are compatible with the respective one
  • Silicone rubber are.
  • the use of silicone oil has proved to be advantageous, since this is well compatible with the silicone rubber.
  • Crosslinking silicone oils which participate in the crosslinking of the rubber mixture and are often referred to as crosslinkable silicone oils, have proven particularly suitable. These lead to a further significant reduction of possible exudation of plasticizers.
  • the rubber mixture of the first layer A according to the invention has proved to be advantageous, since this is well compatible with the silicone rubber.
  • Crosslinking silicone oils which participate in the crosslinking of the rubber mixture and are often referred to as crosslinkable silicone oils, have proven particularly suitable.
  • microspheres which are uniformly mixed into the rubber mixture.
  • hollow microspheres often referred to simply as microspheres, there are hollow spheres (microspheres) with a diameter in ⁇ - ⁇ glass, phenolic resin, carbon or thermoplastic material. They are available in expandable form, being filled with a propellant and expanding on heating, or in pre-expanded form, in which the expansion is already completed.
  • the rubber mixture preferably contains 2 to 200 phr of microspheres, particularly preferably 2 to 30 phr, very particularly preferably 2 to 15 phr of already expanded
  • Microspheres of thermoplastic material so that the rubber mixture already before the construction of the layer structure of the material or before crosslinking a
  • Microspheres offer the advantage of forming a closed pore structure that is more suitable for isolation purposes because of less convection in the pores.
  • excessive amounts of microspheres may result in processing problems in compounding or processing.
  • the second layer B is preferably a film or a film
  • Polymer blend which in a preferred embodiment has a pore structure, or mineral wool or a non-woven or a fabric or a knitted fabric.
  • thermoplastic elastomers As the material for the film elastomers, thermoplastic elastomers.
  • Thermoplastics and / or metals are used.
  • films of metal in particular aluminum or coated aluminum.
  • Thermoplastic films are preferably weather resistant films e.g. from PE, PP and the like, but also oil-resistant elastomeric films of NBR, BR, SBR or PU come into question.
  • the second layer B is a fleece or a woven fabric or a knitted fabric, a particularly good adhesion to the first layer A is given.
  • the nonwoven, woven or knitted fabric is preferably based on at least one thermoplastic.
  • the second layer B is composed of a polymer mixture, then it is preferably a rubber mixture containing at least one rubber component and further mixture ingredients.
  • the polymer mixture of the layer B is in one preferred embodiment free of silicone rubber, ie the amount of silicone rubber is 0 phr.
  • Examples of rubber components for the second layer B are: ethylene-propylene copolymer (EPM) and / or ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM) and / or nitrile rubber (NBR) and / or (partially) hydrogenated nitrile rubber
  • FiNBR fluororubber
  • FKM fluorororubber
  • CR chloroprene rubber
  • NR natural rubber
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • IR isoprene rubber
  • HR butyl rubber
  • BIIR bromobutyl rubber
  • CUR chlorobutyl rubber
  • BR butadiene rubber
  • CM chlorinated polyethylene
  • CSM chlorosulfonated polyethylene
  • ECO polyepichlorohydrin
  • ECO ethylene-vinyl acetate rubber
  • EDA ethylene-vinyl acetate rubber
  • AEM acrylate rubber
  • FFPM perfluorinated propylene rubber
  • FFKM FFKM
  • PU polyurethane
  • NR, HNBR or PU are preferably used alone or in combination.
  • the usual compounding ingredients include at least one crosslinker or crosslinker system (crosslinker and accelerator).
  • Other mixing ingredients are usually still a filler and / or a processing aid and / or a
  • Additive e.g., color pigments
  • the polymer mixture has a pore structure.
  • blowing agents are usually pore-forming propellant gases such.
  • the blowing agents decompose at a certain temperature during processing to form gas or with the addition of volatile solvents during the polymerization or
  • blowing agent but also expanded and / or expandable hollow microspheres made of polyacrylonitrile or glass can be used.
  • the polymer blend for the second layer B may also comprise a blend containing at least one thermoplastic component, i. at least one thermoplastic elastomer (TPE) and / or at least one thermoplastic (TP), at least one
  • TPE thermoplastic elastomer
  • TP thermoplastic
  • Rubber component which is at least partially crosslinked, and conventional
  • thermoplastic components are:
  • Polyolefm in particular polyethylene (PE) or polypropylene (PP), and / or polystyrene and / or polyamide (PA), for example PA6 or PA6.6, and / or polyester (PES).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polystyrene and / or polyamide
  • PA6 or PA6.6 PA6 or PA6.6
  • PET polyester
  • the second layer B can also be constructed of mineral wool.
  • Mineral wool is a soft material made of man-made mineral fibers. This may be slag wool, glass wool or rock wool.
  • the mineral wool offers in addition to the particularly high operating temperatures, an additional optimized acoustic insulation. At the same time it leads to no appreciable increase in weight of the entire material.
  • the second layer B may be made conductive in a particular embodiment.
  • conductive carbon blacks, carbon nanotubes (CNTs), ionic liquids or other suitable additives are introduced into the second layer B, for example.
  • the flexible insulation material may consist of two, three or four layers in a preferred embodiment.
  • the lowest layer is always the layer which is in direct contact with the component to be insulated.
  • the topmost layer is the location facing outward to surrounding.
  • the following layer structures are conceivable: a) Bottom layer: Second layer B of mineral wool
  • Top layer polymer blend with pore structure containing polyurethane Advantage of c): Insulation of temperatures above 250 ° C, at the same time more robust and lower costs d) Bottom layer: First layer A
  • Second layer B made of PVC film
  • top layer second layer B made of metal foil, z. Eg iron or aluminum advantage of e): Better vapor-proof
  • the flexible insulation material can assume all geometric shapes. So it may be plate-shaped or web-shaped, but also the design of cylindrical hollow bodies or polygonal hollow bodies, etc. is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Isolationsmaterial, insbesondere zur thermischen und / oder akustischen Isolierung von Bauteilen. Zur weiteren Optimierung der physikalischen Eigenschaften ist das flexible Isolationsmaterial aus zwei oder mehr Lagen aufgebaut, wobei wenigstens eine erste Lage (A) des Isolationsmaterials Silikonkautschuk und Mikrohohlkugeln enthält.

Description

Beschreibung Flexibles Isolationsmaterial
Die Erfindung betrifft ein flexibles Isolationsmaterial, insbesondere zur thermischen und / oder akustischen Isolierung von Bauteilen. Flexible Isolationsmaterial, die zum Teil aufgrund ihrer Viskosität individuell der Geometrie des zu isolierenden Bauteils angepasst werden können, sind u.a. aus
EP2538416A1, EP2842992A1, EP2580268A1 oder EP2573441A1 bekannt.
Hierbei handelt es sich immer um einlagige Systeme, was die hervorragende Flexibilität des Materials gewährleistet.
Nachteilig bei diesen einlagigen Systemen ist, dass für bestimmte Anwendung die physikalischen Eigenschaften des Materials, wie bspw. Brandschutz, Dampfdiffusion, chemische Beständigkeit, etc. nicht ausreichend sind. Gleichzeitig sind diese Materialien meist auf der Basis eines Silikonpolymers, der zwar im Vergleich alternativen Polymeren eine besonders gute Wärmebeständigkeit auch bei hohen Temperaturen von mehr als 150°C aufweist, allerdings gleichzeitig einem vergleichsweise hohen Rohstoffpreis unterliegt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein flexibles Isolationsmaterial bereitzustellen, das sich durch verbesserte physikalische Eigenschaften, insbesondere durch verbesserte Brandeigenschaften, verbesserte chemische Beständigkeit und / oder verbesserte Dampfdiffusionseigenschaften auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das flexible Isolationsmaterial aus zwei oder mehr Lagen aufgebaut ist, wobei wenigstens eine erste Lage A des
Isolationsmaterials Silikonkautschuk und Mikrohohlkugeln enthält. Erfindungsgemäß ist die erste Lage A aus einer Kautschukmischung aufgebaut, die wenigstens einen Silikonkautschuk als einzige Kautschukkomponente enthält. Hierbei können alle der fachkundigen Person bekannten Silikonkautschuke verwendet werden. Möglich sind bspw. Silikonkautschuke, die auch als Poly(organo)siloxane bezeichnet werden. Sie weisen für Vernetzungsreaktionen zugängige Gruppen auf, wobei es sich vorwiegend, aber nicht ausschließlich, um Wasserstoffatome, Hydroxygruppen und Vinylgruppen handelt, welche sich jeweils in der Kette oder an den Kettenenden befinden können.
Es gibt kaltvernetzende Silikonkautschuke (RTV = Raumtemperatur vernetzend) und heiß vernetzende Silikonkautschuke (HTV = Hochtemperatur vernetzend).
Bei den RTV-Silikonkautschuken lassen sich Ein- und Zweikomponentensysteme unterscheiden. Der Silikonkautschuk kann auch als Vormischung aus Polymer, Füllstoff und Öl, wie auf dem Markt üblich, eingesetzt werden.
Insbesondere zur Einstellung der Viskosität enthält die Kautschukmischung zusätzlich noch wenigstens einen Weichmacher. Hierbei können alle der fachkundigen Person bekannten Weichmacher verwendet werden, die kompatibel mit dem jeweiligen
Silikonkautschuk sind. Insbesondere die Verwendung von Silikonöl hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, da dies gut mit dem Silikonkautschuk verträglich ist. Besonders gut geeignet haben sich einvernetzende Silikonöle gezeigt, die sich an der Vernetzung der Kautschukmischung beteiligen und häufig als vernetzbare Silikonöle bezeichnet werden. Diese führen zu einer weiteren deutlichen Reduzierung eines möglichen Ausschwitzens von Weichmachern. Des Weiteren enthält die Kautschukmischung der ersten Lage A erfindungsgemäß
Mikrohohlkugeln, die in die Kautschukmischung gleichmäßig eingemischt sind. Bei den Mikrohohlkugeln, oft auch einfach als Mikrokugeln bezeichnet, handelt es sich um hohle Kugeln (Mikrosphären) mit einem Durchmesser im μιη-ΒεΓείΰΙι aus Glas, Phenolharz, Kohlenstoff oder thermoplastischem Kunststoffmaterial. Es gibt es sie in expandierbarer Form, wobei sie mit einem Treibmittel gefüllt sind und sich beim Erwärmen ausdehnen, oder in vorexpandierter Form, bei der die Ausdehnung schon abgeschlossen ist. Bevorzugt enthält die Kautschukmischung 2 bis 200 phr Mikrokugeln, besonders bevorzugt 2 bis 30 phr, ganz besonders bevorzugt 2 bis 15 phr bereits expandierte
Mikrokugeln aus thermoplastischen Material, so dass die Kautschukmischung bereits vor der dem Aufbau des Lagenstruktur des Materials bzw. vor der Vernetzung eine
Porenstruktur aufweist.
Mikrokugeln bieten den Vorteil der Bildung einer geschlossenen Porenstruktur, die für Isolationszwecke wegen geringerer Konvektion in den Poren besser geeignet ist. Je höher die Menge an expandierten Mikrokugeln, desto besser wird durch den höheren Porenanteil die Isolationswirkung. Bei zu großen Mengen an Mikrokugeln können sich jedoch verarbeitungstechnische Probleme bei der Mischungsherstellung oder -Verarbeitung ergeben.
Bei der zweiten Lage B handelt es sich bevorzugt um eine Folie oder um eine
Polymermischung, die in einer bevorzugten Ausführungsform eine Porenstruktur aufweist, oder um Mineralwolle oder um ein Vlies oder um ein Gewebe oder um ein Gewirke.
Als Material für die Folie können Elastomere, thermoplastische Elastomere.
Thermoplasten und / oder Metalle verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Folien aus Metall, insbesondere Aluminuium oder beschichtetes Aluminium.
Thermoplastische Folien sind bevorzugt bewitterungsfeste Folien z.B. aus PE, PP und dergleichen, aber auch ölbeständige elastomere Folien aus NBR, BR, SBR oder PU kommen in Frage.
Handelt es sich bei der zweiten Lage B um ein Vlies oder um ein Gewebe oder um ein Gewirke, so ist eine besonders gute Haftung an die erste Lage A gegeben. Das Vlies, Gewebe oder Gewirk ist hierbei bevorzugt auf der Basis wenigstens eines Thermoplasten.
Ist die zweite Lage B aus einer Polymermischung aufgebaut, so handelt es sich bevorzugt um eine Kautschukmischung, enthaltend wenigstens eine Kautschukkomponente und weitere Mischungsingredienzien. Die Polymermischung der Lage B ist in einer bevorzugten Ausführungsform frei von Silikonkautschuk, d.h. die Menge an Silikonkautschuk beträgt 0 phr.
Als Kautschukkomponenten für die zweite Lage B sind insbesondere zu nennen: Ethylen- Propylen- Mischpolymerisat (EPM) und / oder Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM) und / oder Nitrilkautschuk (NBR) und / oder (teil)hydrierter Nitrilkautschuk
(FiNBR) und / oder Fluor-Kautschuk (FKM) und / oder Chloropren-Kautschuk (CR) und / oder Naturkautschuk (NR) und / oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und / oder Isopren-Kautschuk (IR) und / oder Butylkautschuk (HR) und / oder Brombutylkautschuk (BIIR) und / oder Chlorbutylkautschuk (CUR) und / oder Butadien-Kautschuk (BR) und / oder Chloriertes Polyethylen (CM) und / oder Chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) und / oder Polyepichlorhydrin (ECO) und / oder Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA) und / oder Acrylat-Kautschuk (ACM) und / oder Ethylen-Acrylat-Kautschuk (AEM) und / oder Perfluorinierter Propylen-Kautschuk (FFPM) und/ oder Perfluorcarbon-Kautschuk
(FFKM) und / oder Polyurethan (PU). Die genannten Kautschukkomponenten können hierbei allein oder in Kombination verwendet werden.
Besonders geeignet ist aufgrund der Bewitterungsfestigkeit und der thermischen
Belastbarkeit die Verwendung von EPDM.
Sollen gleichzeitig Ölbeständigkeit und Wasserdampfdichtigkeit optimiert werden, so finden bevorzugt NR, HNBR oder PU alleine oder in Kombination Verwendung.
Besonders gute Flammbeständigkeit wird durch den Einsatz von CM, CSM oder CR alleine oder in Kombination erzielt.
Die üblichen Mischungsingredienzien umfassen wenigstens einen Vernetzer oder ein Vernetzersystem (Vernetzungsmittel und Beschleuniger). Weitere Mischungsingredienzien sind zumeist noch ein Füllstoff und/oder ein Verarbeitungshilfsmittel und/oder ein
Weichmacher und/oder ein Alterungsschutzmittel sowie gegebenenfalls weitere
Zusatzstoff (z.B. Farbpigmente). Diesbezüglich wird auf den allgemeinen Stand der Kautschukmischungstechnologie verwiesen.
Die Polymermischung weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Porenstruktur auf. Diese wird durch geeignete Blähmittel erreicht. Als Blähmittel werden üblicherweise porenbildende Treibgase wie z. B. Azo- und Diazo- Verbindungen, bezeichnet, die unter dem Einfluß von Wärme oder Katalysatoren Gase (z. B. N2 oder C02) abspalten und daher zur Herstellung geschäumter Polymermischungen dienen. Die Blähmittel zersetzen sich hierbei bei einer bestimmten Temperatur während der Verarbeitung unter Gas-Bildung oder bei Zusatz von flüchtigen Lösemitteln während der Polymerisation bzw.
Vulkanisation. Als Blähmittel können aber auch expandierte und / oder expandierbare Mikrohohlkugeln aus Polyacrylnitril oder Glas verwendet werden.
Die Polymermischung für die zweite Lage B kann ebenso eine Mischung, enthaltend wenigstens eine Thermoplastkomponente, d.h. wenigstens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) und / oder wenigstens ein Thermoplast (TP), wenigstens eine
Kautschukkomponente, die zumindest teilvernetzt ist, sowie übliche
Mischungsingredienzien, sein. Bevorzugte Thermoplastkomponenten sind hierbei:
Polyolefm, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), und / oder Polystyrol und / oder Polyamid (PA), beispielsweise PA6 oder PA6.6, und / oder Polyester (PES).
Die zweite Lage B kann auch aus Mineralwolle aufgebaut sein.
Bei Mineralwolle handelt es sich um einen weichen Werkstoff aus künstlich hergestellten mineralischen Fasern. Es kann sich hierbei um Schlackenwolle, Glaswolle oder Steinwolle handeln. Die Mineralwolle bietet zusätzlich zu den besonders hohen Einsatztemperaturen noch eine zusätzliche optimierte akustische Isolierung. Gleichzeitig führt sie zu keiner nennenswerten Gewichtserhöhung des Gesamtmaterials.
Mineralwolle bietet neben dem günstigen Preis auch eine gute Anbindung an die erste Lage A. Die zweite Lage B kann in einer besonderen Ausführungsform leitfähig ausgestaltet sein. Hierzu werden bspw. leitfähige Ruße, Carbonanotubes (CNT), Ionische Flüssigkeiten oder andere geeignete Zusatzstoffe in die zweite Lage B eingebracht.
Das flexible Isolationsmaterial kann in einer bevorzugten Ausführungsform aus zwei, drei oder vier Lagen bestehen. Bei der untersten Lage handelt es sich dabei immer um die Lage, die sich in direktem Kontakt zu dem zu isolierenden Bauteil befindet. Die oberste Lage ist die Lage, die nach außen zu Umgebung weist. Folgende Lagenaufbauten sind denkbar: a) Unterste Lage: Zweite Lage B aus Mineral wolle
Oberste Lage: Erste Lage A
Vorteil von a): Isolierung für höhere Temperaturen ab 250°C, gleichzeitig aber robuster und wasserfest b) Unterste Lage: Erste Lage A
Oberste Lage: Zweite Lage B aus einer Polymermischung mit Porenstruktur enthaltend Polyurethan
Vorteil von b): Isolierung für Temperaturen bis 250°C, gleichzeitig bessere
Wärmeleitfähigkeit und geringere Kosten c) Unterste Lage: Zweite Lage B aus Mineral wolle
Mittlere Lage: Erste Lage A
Oberste Lage: Polymermischung mit Porenstruktur enthalten Polyurethan Vorteil von c): Isolierung von Temperaturen oberhalb 250°C, gleichzeitig robuster und geringere Kosten d) Unterste Lage: Erste Lage A
Oberste Lage: Zweite Lage B aus PVC-Folie
Vorteil von d): auch Kaltisolierung möglich und verbesserte Dampfdichtigkeit e) Unterste Lage: erste Lage A
Oberste Lage: Zweite Lage B aus Metallfolie, z. Bsp. Eisen oder Aluminium Vorteil von e): Bessere Dampfdichtigkeit
Das flexible Isolationsmaterial kann alle geometrischen Formen annehmen. So kann es platten- bzw. bahnenförmig ausgebildet sein, aber auch die Ausgestaltung von zylindrischen Hohlkörpern oder eckigen Hohlkörpern, etc. ist möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Flexibles Isolationsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei oder mehr Lagen aufgebaut ist, wobei wenigstens eine erste Lage A des Isolationsmaterials Silikonkautschuk und Mikrohohlkugeln enthält.
Flexibles Isolationsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Lage B enthält, wobei die zweite Lage B Folie oder eine
Polymermischung oder Mineral wolle ist.
3. Flexibles Isolationsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Polymermischung eine Porenstruktur aufweist.
4. Flexibles Isolationsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass es aus zwei, drei oder vier Lagen aufgebaut ist.
PCT/EP2018/052745 2017-04-20 2018-02-05 Flexibles isolationsmaterial Ceased WO2018192696A1 (de)

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