DE1646696A1

DE1646696A1 - Verfahren zum Herstellen einer Waermeisolierung

Info

Publication number: DE1646696A1
Application number: DE19661646696
Authority: DE
Inventors: Ash Malcolm Donald
Original assignee: Morgan Refractories Ltd
Current assignee: Morgan Refractories Ltd
Priority date: 1965-03-26
Filing date: 1966-03-25
Publication date: 1971-07-22
Also published as: NL6603983A; GB1131426A; BE678505A; US3480125A

Description

. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 München 2, Rosental 7, 2. Aufg.

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (OtII) 261989

^den 8, April 1370

Unser Zeichen

Lw/St/M 68919

MORGAN REFRACTORIES LIMITED

Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierung aus einer verfilzten oder verflochtenen Schicht von Fasern, die im wesentlichen aus Tonerde und Kieselerde bestehen.

Es ist bekannt, ein Wärmeisoliermaterial in Form einer Decke aus verfilzten hitzebeständigen Fasern herzustellen, wie z. B. aus Asbestfasern, Glasfasern oder Fasern, die aus einem geschmolzenen Mineral oder einer Tonerde und Kieselerde enthaltenden Mineralmischung gebildet sind.

Die bisher hergestellten Decken sind elastisch, und aus diesem Grunde treten bei manchen Anwendungsarten Schwierigkeiten und Mängel auf. Die Decke wird daher aus bestimmten Gründen in eine bestimmte Form vorgeformt.

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ORIGINAL INSPEOTEO

Dabei ist es jedoch möglich, daß die Decke, damit sie ihre Form bei der Handhabung behält, derart versteift wird, daß die wärmeisolierenden Eigenschaften beeinträchtigt oder die gewünschte Elastizität und Zusammendrückbarkeit der Oberfläche weitgehend verringert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das eingangs erwähnte Verfahren so auszubilden, daß die hergestellte Schicht nicht nur ausreichende Steife aufweist, um bei der Handhabung eine ihr gegebene Form zu behalten, sondern auch erwünschte Eigenschaften der Elastizität und Kompressibilität hat und ihre Wärmeisolierungseigenschaft bis zu einem beträchtlichen Grad beibehält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schicht durch ein Silicasol versteift wird, dem die Möglichkeit gegeben wird, von einer Oberfläche aus nur teilweise durch die Stärke der Schicht hindurchzudringen.

Bekannt war bisher die Verwendung von Kieselsäuresol zum Imprägnieren von Hölzern und Geweben einerseits als Schutz gegen Wasser und andererseits als Schutz gegen Feuer.

Die Erfindung schafft jedoch verbesserte Mittel zum Versteifen einer Wärmeisolierung, wie z. B. einer Decke, die aus einer Schicht verfilzter bzw. verflochtener Fasern besteht, die aus einem Mineral oder einem Tonerde und Kieselerde enthaltenden Mineralgemisch gebildet sind. Hierbei wird ein Silicasol auf eine Oberfläche der Schicht aufgebracht, während die andere Oberfläche unbehandelt bleibt.

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ORIGINAL

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Man hat festgestellt, daß sich die auf diese Weise behandelte Wärmeisolierung nur durch einen Teil ihrer Dicke versteifen läßt und daß sie die gewünschte Form behält ohne große Verminderung der wärmeisolierenden Eigenschaften und ohne wesentlichen Verlust der Elastizität und der Zusammendrückbarkeit an der anderen Oberfläche.

Zum Versteifen der Faserschicht wird Silicasol durch Spritzen, Bürsten oder Eintauchen auf eine Oberfläche in einer solchen Menge aufgebracht, daß das Sol nicht durch die ganze Stärke der Schicht dringt. Danach wird die Schicht durch Erhitzen ausgetrocknet. Man hat festgestellt, daß sich das Silicasol nicht über die ganze Schichtstärke ausbreitet, wenn die je Flächeneinheit aufgebrachte Solmenge richtig in bezug auf die Stärke und die Dichte der Faserschicht bemessen ist. Das Sol hat die IMeigung, auf der Oberfläche, auf die es aufgebracht ist, zu bleiben, und dringt mit dem Aufbringen zusätzlicher Mengen weiter durch die Schicht. Durch einen Versuch läßt sich die Menge des Sols feststellen, die erforderlich ist, um bei einer bestimmten Ausführung einer Faserschicht ein bestimmtes Durchdringen zu erzielen. Das Durchdringen erfolgt etwa proportional zur Dosierung je Flächeneinheit, und die Dosierung je Flächeneinheit, die einen gegebenen Teil durchdringen soll, hängt von der Dicke ab.

Die Steife der Schicht kann bei einer bestimmten Solmenge variiert werden, indem man die Menge der festen Körper im Sol ändert. Je größer die Menge an festen Körpern je Volumeneinheit des Sols ist, desto größer ist die der Faserschicht verliehene Steife. Die z. B. in Form einer Decke ausgebildete Faserschicht kann vor oder nach

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dem Versteifungsvorgang in eine gewünschte Form geschnitten werden, und sie kann versteift werden, während sie auf einer Schablone aufliegt, so daß der gewünschte endgültige Umriß gegeben ist.

Die Fasern, aus denen die Schicht gebildet ist, sollten einen Tonerdegehalt von zumindest 40 Gew.-% haben, und - die Fremdstoffe ausgeschlossen - die zweckmäßige Zusammensetzung besteht aus 40 bis 60 Gew.-% Tonerde und 60 bis 40 Gew.-% Kieselerde. Eine besondere Faserart hat eine Zusammensetzung von 43 bis 48 % Tonerde, 55 bis 49 % Kieselerde und 2 bis 3 % Verunreinigungen. Eine solche Faser könnte aus Ton nach jedem bekannten oder geeigneten Faser-Formverfahren hergestellt werden. Das durchschnittliche Verhältnis der Länge zum Durchmesser der in der Schicht enthaltenen Fasern beträgt vorzugsweise 100 000 : 1.

Bekannt ist die Behandlung faserigen Materials mit Gelen, d. h. mit gallertartigen Stoffen, aber das Wesentliche bei dem Verfahren ist die Mischung des faserigen Materials mit pastosen aber noch plastischen Substanzen, bevor es ausgeformt und einem Trocknungsvorgang unterworfen wird. Bei einem Mischvorgang ist es jedoch nicht möglich sicherzustellen, daß von einer bereits geformten Schicht oder einem geformten Teil nur ein bestimmter Bereich von der Behandlungssubstanz durchdrungen wird.

Im Gegensatz zu der dosierten Durchdringung gemäß der Erfindung wird bei einer bekannten Behandlung von Stapelglasfasern die Matte mit einer Kieselsäurelösung gesättigt, der Überschuß abgesaugt und die Matte dann zum

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Binden der Glasfasern bei erhöhten Temperaturen getrocknet. Auf diese Weise entstehen jedoch durchgehend versteifte Produkte die nicht die eingangs geforderten Eigenschaften aufweisen.

Der Gehalt an festen Körpern kann bei dem erfindungsgemäß verwendeten Silicasol sehr unterschiedlich sein. Man hat z. B. gute Ergebnisse mit Solen erzielt» die 5 bis 35 Gew.-9o feste Körper enthalten« Um die Isolierung besser handhaben zu können, verwendet man gewöhnlich ein Sol, das 9 bis 21 % und vorzugsweise 9 bis 11 % feste Körper enthält.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Wärmeisolierung aus einer Schicht verfilzter oder verflochtener Fasern, die im wesentlichen aus Tonerde und Kieselerde bestehen. Diese Wärmeisolierung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und über einen Teil ihrer Stärke versteift und im übrigen Teil ihrer Stärke elastisch ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Decke aus Keramikfasern, die behandelt wird, und

Fig. 2 eine behandelte Schicht aus Keramikfasern, die als Auskleidung bei einem Gerinne für schmelzflUssiges Metall verwendet wird.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel I

Eine Decke 10 aus Keramikfaser (Pig· 1J» bei der die Fasern aus Tonerde und Kieselerde bestehen und die eine Dichte von 0,128 g/cnr aufweist, wird an einer ihrer Oberflächen behandelt, indem ein Silicasol, das 30 % feste Körper enthält, mit einer Bürste in einer Menge

von 9,17 1/m für eine Schichtstärke von 2,54 cm aufgebracht wird. Die Decke wird dann getrocknet, und man erhält ein Material, das genügend steif ist, um gehandhabt zu werden, jedoch eine elastische Oberfläche hat, so daß die Decke einen bemerkenswerten ürad an Zusammendrückbarkeit aufweist. Eine Untersuchung zeigt, daß das Sol durch etwa die Hälfte der Schichtstärke dringt, wie dies durch die zusätzliche horizontale Schraffierung 11 angedeutet ist.

Eine Dosis von 18,34 l/m für eine Schicht von 2,54 cm ergab ein gänzlich starres Produkt, da das Sol durch die ganze Dicke gedrungen war.

Beispiel II

Eine Decke gemäß Beispiel I wird mit einem 10 % feste Körper enthaltenden Silicasol in einer Menge von 9,17 l/cm für eine Schichtstärke von 2,54 cm behandelt. Nach dem Trocknen kann das Material, ohne daß es seine Form verliert, gehandhabt werden, aber es weist eine größere Elastizität als das Material in Beispiel I auf. Gleiche Ergebnisse erhält man, wenn das Sol durch Bürsten,

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Spritzen oder durch Eintauchen der Decke in eine Schale aufgebracht wird, die eine bemessene Menge Sol enthält.

Die Trockentemperatur ist nicht kritisch, sollte jedoch mehr als 30° C, z. B. 50° C betragen.

Das Material kann auf seine Festigkeit geprüft werden, indem man z. B. Probestücke von 8 cm Länge χ 1 cm Breite χ 1,25 cm Stärke auf je 5 cm auseinanderstehende Messerschneiden legt und das Probestück dann einer Dreipunktbruchbelastung aussetzt.

Im Folgenden werden die Ergebnisse solcher Untersuchungen in einer Tabelle dargestellt, in der die Bruchbelastung in Gramm angegeben ist und bei der Sole von unterschiedlicher Festigkeit und unterschiedlichem Durchdringungsgrad verwendet worden sind.

% feste Körper im Sol	Verhältnis der durchdrungenen Schichtstärke 1/4 1/2 3/4	240	250
5	200	310	330
10	240	515	630
20	350	800	1500
30	500	1290	1950
35	620

Bruchlast bei nicht behandeltem Material 110 g.

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Das gemäß der obigen Beschreibung hergestellte Wärmeisoliermaterial kann vielseitig verwendet werden.

Eine wichtige Anwendungsart ist die Auskleidung eines Gerinnes für schmelzflüssiges Metall in einer Gießerei. Es kann sich um ein Gerinne wie das der Fig. 2 handeln, das eine Auskehlung 14 hat, die durch eine Tragkonstruktion bestimmt ist, bestehend aus einem äußeren Stahlgehäuse 15, einer Schicht 16 aus Vermiculite und Schmelzzement, einer Schicht17 aus feuerbeständigem Gußmaterial, deren Innenfläche durch eine z. ß. aus dem Material der Fig. 1 geformten Decke 18 verkleidet ist, die mit ihrer versteiften Oberfläche 19 mit dem schmelzflüssigen Metall in Berührung gelangt.

Man hat festgestellt, daß trotz der faserigen Beschaffenheit des Materials das schmelzflüssige Metall nicht die behandelte Oberfläche durchdringt oder Fasern aufnimmt und daß auch die infolge häufigen und großen Temperaturwechsels auftretenden Probleme weitgehend verringert werden, da Risse in der mit dem Metall in Berührung stehenden Oberfläche vermieden werden. Ferner kann die Oberfläche, wenn sie beschädigt ist, leicht ausgebessert werden.

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Claims

1B46696 Patentansprüche ;

1. Verfahren zum Herstellen einer Wärmeisolierung aus einer verfilzten oder verflochtenen Schicht von Fasern, die im wesentlichen aus Tonerde und Kieselerde bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch ein Silicasol versteift wird, dem die Möglichkeit gegeben wird, von einer Oberfläche aus nur teilweise durch die Stärke der Schicht hindurchzudringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicasol 5 bis 35, vorzugsweise 9 bis 21 Gew.-?ό feste Körper enthält.

3. Wärmeisolierung aus einer Schicht verfilzter oder verflochtener Fasern, die im wesentlichen aus Tonerde und Kieselerde bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellt und über einen Teil (11) ihrer Stärke versteift und im übrigen Teil ihrer Stärke elastisch ist.

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