DE202005007653U1

DE202005007653U1 - Dämmelement

Info

Publication number: DE202005007653U1
Application number: DE200520007653
Authority: DE
Original assignee: THERMAMAX HOCHTEMPERATURDAEMMU; Thermamax Hochtemperaturdammungen GmbH
Current assignee: THERMAMAX HOCHTEMPERATURDAEMMU; Thermamax Hochtemperaturdammungen GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2005-05-14
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2015-05-15

Abstract

Dämmelement, enthaltend eine Fasermatte und eine als Kaschierung derselben ausgebildeten Metallfolie, welche mittels eines Klebemittels mit der Fasermatte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie als eine mikrostrukturierte Edelstahlfolie ausgebildet ist und zur Verbindung der Edelstahlfolie (4) mit der Fasermatte (2) als Klebemittel (6) ein Hochtemperaturkleber vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämmelement gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Derartige Dämmelemente enthalten insbesondere genadelte Fasermatten aus Glasfasern oder Mineralfasern und gelangen vor allem für Isolieranwendungen, wie beispielsweise zur Motorraumdämmung in Nutzfahrzeugen, Innenverkleidung von Turboladerisolationen, Innenverkleidung von Abgasverkleidungen usw., zum Einsatz. Bekannte Dämmelemente sind mit einer Aluminiumbeschichtung versehen bzw. mit einer Aluminiumfolie kaschiert, wobei zur Verbindung mit der Fasermatte ein Klebemittel vorgesehen ist. Die bekannten Dämmelemente eignen sich zwar für vergleichsweise niedrige Temperaturbereiche von einigen 100°C, wobei vor allem die Temperaturbelastbarkeit des Klebemittels im Bereich von 150 bis 200°C Grenzen hinsichtlich höherer Temperaturbereiche setzt. Des Weiteren sind die konträren Anforderungen hinsichtlich Verformbarkeit einerseits und Formstabilität andererseits ebenso zu beachten wie die Temperaturbeständigkeit des Dämmelements bei höheren Temperaturen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Dämmelement dahingehend weiterzubilden, dass mit einem geringen Fertigungs- und Materialaufwand den Anforderungen hinsichtlich erhöhter Temperaturbelastungen entsprochen werden kann. Das Dämmelement soll mit herkömmlichen Maschinen problemlos gefertigt werden können und insbesondere für Hochtemperaturanwendungen eine lange Lebensdauer und/oder große Formbeständigkeit aufweisen. Ferner soll das Dämmelement ohne Schwierigkeiten den jeweiligen Temperaturdämmanforderungen entsprechend optimiert werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Das erfindungsgemäße Dämmelement zeichnet sich vor allem durch eine hohe Formstabilität aus, wobei gleichwohl eine einfache Handhabung bei der Verarbeitung und/oder eine gute Verformbarkeit zwecks Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen gegeben ist. Das Dämmelement enthält eine dünne Edelstahlfolie mit einer vorgegebenen Mikrostrukturierung, wodurch optimierte Eigenschaften in Bezug auf thermische Belastungen, insbesondere im Bereich von 1.200°C, ebenso wie dynamischen Belastungen erreicht werden. Die Mikrostrukturierung der Edelstahlfolie ist derart vorgegeben, dass die Abstände zwischen Spitzen und Tälern um einen vorgegebenen Faktor erheblich größer sind als die Materialdicke der Folie, wobei die Materialdicke der Folie bevorzugt im Bereich zwischen 0,03 bis 0,08 mm, zweckmäßig im Bereich zwischen 0,04 bis 0,06 mm und insbesondere zumindest näherungsweise von 0,05 mm vorgegeben ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Materialdicke ist die Edelstahlfolie problemlos mit herkömmlichen Maschinen, insbesondere einem CNC Cutter, verarbeitbar. Die Edelstahlfolie besteht vorteilhaft aus einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierung und enthält bedarfsweise geringe Gewichtsprozente von Silizium und/oder Mangan und/oder Tungsten und/oder Aluminium und/oder Columbium und/oder Titan und/oder Kupfer. Bevorzugt liegt der Eisenanteil in Gew.% bei 50 bis 80%, der Chromanteil zwischen 10 bis 28% und der Nickelanteil zwischen 5 bis 25%, gegebenenfalls in Kombination mit wenigstens einem der vorstehend genannten Zuschlagsstoffe. Das Dämmelement zeichnet sich durch eine optimierte Wärmedämmung vor allem im Hochtemperaturbereich ebenso aus wie durch eine verbesserte Schalldämmung.
Zur Verbindung der mikrostrukturierten Edelstahlfolie mit der Fasermatte ist als Klebemittel ein Hochtemperaturkleber vorgesehen, welcher sich durch eine Temperaturbeständigkeit bis zu 500°C und darüber auszeichnet. Vorteilhaft gelangt ein nicht brennbarer und/oder wasserfester Dispersionskleber zum Einsatz, welcher insbesondere zur Kaschierung von nicht bzw. schwer entflammbaren Materialien geeignet ist, wie insbesondere die Fasermatte aus Mineralwolle und/oder Mineralfasern sowie aus Glasfasern und/oder Glasvlies, um somit die Klebeverbindung mit der Edelstahlfolie dauerhaft sicherzustellen. Das erfindungsgemäß zum Einsatz gelangende Klebemittel, und zwar insbesondere der Dispersionkleber, besteht im wesentlichen aus einer wässrigen Kunststoffdispersion mit Zusätzen von Alkalisilikaten, Wasser abspaltenden Flammschutzmitteln und Additiven zur Eigenschaftsverbesserung. Das Klebemittel ist in vorteilhafter Weise frei von organischen Lösungsmitteln, wobei ein vorteilhaft Wasser abspaltendes Flammschutzmittel zweckmäßig frei von Halogenen und Antimontrioxid ausgebildet ist. Bei der Untersuchung des Brandverhaltens nach DIN 4102 T1 wurden je nach eingesetztem Basissubstrat bzw. Fasermatte und Einsatz des genannten Dispersionsklebers zur Kaschierung die Baustoffklasse A1 erreicht, wobei als Auftragsmenge 100 g Dispersionskleber (naß)/m² vorgesehen waren. Da der Dispersionskleber frei von organischen Lösungsmitteln ist, wird zwar eine längere Trocknungszeit benötigt, doch werden andererseits bei der Herstellung ein aufwendiges Absaugen sowie Brand- und Explosionsvorkehrungen in vorteilhafter Weise vermieden. Darüber hinaus sei festgehalten, dass die Trocknungszeit in bevorzugter Weise durch weitere Maßnahmen, wie insbesondere Aufsprühen des Klebemittels und/oder Umluft oder Infrarottrocknung erheblich reduziert wird. Schließlich enthält in einer vorteilhaften Weiterbildung das Klebemittel toxisch unbedenkliche Flammschutzmittel, wobei insbesondere auf die Freiheit von Chlor- und Bromverbindungen sowie Antimontrioxid hingewiesen sei.
Die Fasermatte ist in vorteilhafter Weise als Fasernadelmatte ausgebildet und enthält zweckmäßig zum einen Glasfasern und zum anderen Mineralfasern. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, Silikatfasern im Bereich zwischen 20 bis 40% und Basaltfasern im Bereich zwischen 80 bis 60% vor zu sehen, wobei ein Anteil der Silikatfasern von zumindest näherungsweise 30% und ein Anteil der Basaltfasern von zumindest näherungsweise 70% sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Die Fasern, insbesondere die Silikatfasern, besitzen eine Faserstärke im Mikrometerbereich, vorteilhaft im Bereich zwischen 10 bis 17 um. Bei einer Nenndicke der Fasermatte von 20 mm liegt das Nennflächengewicht bei 3000 g/m², wobei ferner eine Dichte von 150 kg/m³ zugrundeliegt. Durch Vorgabe der Materialdicke der Fasermatten kann problemlos eine Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen erfolgen und den Anforderungen hinsichtlich Wärmedämmung und/oder Schalldämmung entsprochen werden. Darüber hinaus sei festgehalten, dass die erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Fasermatten über alle Temperaturbereiche ein sehr guten Schallabsorbtionsverhalten und eine sehr gute Vibrationsbeständigkeit aufweisen. Schließlich sei darauf hingewiesen, dass je nach den Dämmanforderungen die Materialdicke des Dämmelements vorteilhaft im Bereich zwischen 5 bis 30 mm vorgegeben werden kann. Die Wärmeleitfähigkeit der Fasermatte ist in zweckmäßiger Weise derart vorgegeben, dass bei einer Temperatur von 100°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,033 W/mK beträgt, bei einer Temperatur von 300°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,056 W/mK beträgt, bei einer Temperatur von 500°C die Wärmeleitfähigkeit näherungsweise 0,0112 W/mK beträgt und bei einer Temperatur von 700°C die Wärmeleitfähigkeit 0,209 W/mK beträgt.
Besondere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der weiteren Beschreibung angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines besonderen Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung erfolgt. Es zeigen:
1 schematische einen Schnitt durch das Dämmelement,
2 vergrößert das Detail II gemäß 1,
3 ein Diagramm der Oberflächentemperatur über der Mediumstemperatur einer Versuchsreihe mit das Dämmelement enthaltenden Isolieraufbauten.
1 zeigt teilweise und in einer perspektivischen Darstellung das Dämmelement, welches eine bevorzugt genadelte Fasermatte 2 enthält. Die Fasermatte 2 enthält zum einen Silikatfasern und zum anderen Basaltfasern gemäß obiger Ausführungen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Fasermatte 2 eine Dicke 3 von im wesentlichen 20 mm. Auf der gemäß Zeichnung oberen Seite ist die dünne mikrostrukturierte Edelstahlfolie 4 angeordnet, welche gemäß der obigen Erläuterungen ausgebildet ist. Zur Verbindung der auf die Fasermatte 2 kaschierten Edelstahlfolie 4 mit der Fasermatte 2 ist zwischen dieser und der Edelstahlfolie 4 ist das gleichfalls oben erläuterte als Dispersionskleber ausgebildete Klebemittel 6 vorgesehen.
2 zeigt vergrößert das Detail II, wobei die Edelstahlfolie 4 aufgrund der Mikrostrukturen zum einen Spitzen 8 und zum anderen Täler 10 aufweist. Die Mikrostrukturierung ist insbesondere durch Prägen der dünnen Edelstahlfolie 4 geschaffen, welche eine Materialdicke 12 von bevorzugt zumindest näherungsweise 0,05 mm aufweist. Zwischen den Spitzen 8 und den Tälern 10 ist ein Abstand 14 vorgegeben, welcher erheblich größer als die Materialdicke 12 ist. Der Abstand 14, somit die Gesamthöhe der Folie 4 mit der Prägung ist bevorzugt im Bereich zwischen 0,25 bis 0,36 mm, vorteilhaft zwischen 0,27 bis 0,33 mm und insbesondere im wesentlichen mit 0,3 mm vorgegeben. Ferner ist die Breite 16 der Prägung bzw. Prägungen wesentlich größer als die Materialdicke 12 vorgegeben, bevorzugt im Bereich zwischen 0,7 bis 1,5 mm, vorteilhaft zwischen 0,8 bis 1,3 mm und insbesondere im wesentlichen mit 1 mm vorgegeben.
Weiterhin ist zwischen den Prägungen ein Abstand 18 vorgegeben, welcher zweckmäßig größer als die Materialdicke 12 ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Abstand 18 im Bereich zwischen 0,15 bis 1,8 mm, vorteilhaft im Bereich zwischen 0,2 bis 1,4 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,3 bis 1 mm vorgegeben. Die Prägungen weisen, und zwar gemäß Zeichnung im wesentlichen orthogonal zur Zeichenebene, vorgegebene Längen auf. Die Längen der Prägungen betragen zweckmäßig mindestens 0,7 mm, vorteilhaft mindestens 0,8 mm und sind insbesondere mindestens 1 mm groß. Ferner weisen die Prägungen eine vorgegebene maximale Länge auf, welche vorteilhaft um einen vorgegebenen Faktor größer ist als die Breite 16 der Prägungen. Bevorzugt ist dieser Faktor gleich 10, zweckmäßig 5 und insbesondere 3. Die Mikrostrukturierung kann als regelmäßige und sich kreuzende Linienstrukturen ebenso ausgebildet sein wie durch unregelmäßige und/oder gekrümmte Strukturbereiche, welche einerseits die Spitzen 8 und andererseits die Täler 10 bilden. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Mikrostrukturierung ist trotz geringer Materialdicke 12 der Edelstahlfolie 4 zum einen deren Flexibilität verbessert und zum anderen deren Stabilität vor allem im Hinblick auf die thermische und dynamische Belastung optimiert.
3 zeigt ein Diagramm einer Versuchsreihe mit das Dämmelement enthaltenden Isolieraufbauten, wobei die Oberflächentemperatur über der Mediumstemperatur aufgetragen ist. Hierbei sind die Meßkurven mehrerer Varianten I bis VI aufgetragen, wobei die Variante V gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Claims

Dämmelement, enthaltend eine Fasermatte und eine als Kaschierung derselben ausgebildeten Metallfolie, welche mittels eines Klebemittels mit der Fasermatte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie als eine mikrostrukturierte Edelstahlfolie ausgebildet ist und zur Verbindung der Edelstahlfolie (4) mit der Fasermatte (2) als Klebemittel (6) ein Hochtemperaturkleber vorgesehen ist.
Dämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Edelstahlfolie (4) eine Materialdicke (12) aufweist, welche wesentlich kleiner ist als die Abstände (14) zwischen Spitzen (8) und Tälern (10) der Mikrostrukturierung der Edelstahlfolie (4).
Dämmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke (12) der Edelstahlfolie (4) im Bereich zwischen 0,03 bis 0,08 mm, zweckmäßig im Bereich zwischen 0,04 bis 0,06 mm und insbesondere zumindest näherungsweise von 0,05 mm vorgegeben ist.
Dämmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke (12) der Edelstahlfolie (4) im Bereich zwischen 0,06 bis 0,15 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,07 bis 0,13 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,09 bis 0,12 mm vorgegeben ist.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlfolie (4) im wesentlichen aus einer Eisen-Chrom-Nickel-Legierung besteht und/oder dass in Gew.% der Anteil von Eisen bei 50 bis 80%, der Anteil von Chrom zwischen 10 bis 28% und der Nickelanteil zwischen 5 bis 25% vorgegeben ist.
Dämmelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Eisen zwischen 52 bis 78%, der Anteil von Chrom zwischen 12 bis 24% und der Anteil von Nickel zwischen 6 bis 19% vorgegeben ist.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Hochtemperaturkleber ein Dispersionskleber vorgesehen ist und/oder dass der Hochtemperaturkleber eine Temperaturbeständigkeit bis zu 500°C und darüber aufweist und/oder dass der Hochtemperaturkleber als ein nicht brennbarer und/oder wasserfester Dispersionskleber ausgebildet ist.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (2) als eine Fasernadelmatte ausgebildet ist und/oder dass die Fasermatte (2) ein Gemisch aus Glasfasern und Mineralfasern enthält und/oder dass die Fasermatte (2) sowohl Silikatfasern als auch Basaltfasern enthält.
Dämmelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Silikatfasern im Bereich zwischen 20 bis 40%, bevorzugt zumindest näherungsweise von 30% beträgt und/oder dass der Anteil der Basaltfasern im Bereich zwischen 80 bis 60%, bevorzugt zumindest näherungsweise von 70% vorgegeben ist.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Fasermatte (2), insbesondere deren Silikatfasern, eine Faserstärke im Mikrometerbereich aufweisen, vorteilhaft im Bereich zwischen 10 bis 17 um.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit der Fasern der Fasermatte bei einer Temperatur von 100°C zumindest näherungsweise bei 0,033 W/mK liegt, bei einer Temperatur von 300°C zumindest näherungsweise bei 0,056 W/mK, bei einer Temperatur von 500°C zumindest näherungsweise bei 0,0112 W/mK und bei einer Temperatur von 700°C bei 0,209 W/mK.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte und/oder deren Fasern eine hohe Temperaturbeständigkeit bis zumindest 750°C aufweisen und/oder dass die Fasermatte (2) hoch rüttelfest ausgebildet ist.
Dämmelement, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamthöhe bzw. der Abstand (14) zwischen Spitzen (18) und Tälern (10) der Mikrostrukturen und/oder Prägungen Edelstahlfolie (4), um einen vorgegebenen Faktor größer ist als die Materialdicke (12), vorteilhaft im Bereich zwischen 0,06 bis 0,15 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,07 bis 0,13 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,09 bis 0,12 mm.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Mikrostrukturen und/oder Prägungen im Bereich zwischen 0,7 bis 1,5 mm, vorteilhaft im Bereich zwischen 0,8 bis 1,3 mm und im wesentlichen mit 1 mm vorgegeben sind.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten Mikrostrukturen und/oder Prägungen im Bereich zwischen 0,15 mm bis 1,8 mm, vorteilhaft zwischen 0,2 bis 1,4 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,3 bis 1 mm vorgegeben ist.
Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Mikrostrukturen und/oder Prägungen mindestens 0,7 mm, vorteilhaft mindestens 0,8 mm und insbesondere mindestens 1 mm beträgt und/oder dass die Mikrostrukturen und/oder Prägungen maximale Längen aufweisen, welche um einen vorgegebenen Faktor größer als die Breite (16) der Mikrostrukturen und/oder Prägungen sind, wobei der Faktor bevorzugt zehnmal so groß wie die Mikrostruktur und/oder Prägung, insbesondere fünfmal so groß, insbesondere dreimal so groß wie die jeweilige Breite (16) der Mikrostrukturen und/oder Prägungen ist.