DE202024100516U1 - Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers - Google Patents
Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers Download PDFInfo
- Publication number
- DE202024100516U1 DE202024100516U1 DE202024100516.3U DE202024100516U DE202024100516U1 DE 202024100516 U1 DE202024100516 U1 DE 202024100516U1 DE 202024100516 U DE202024100516 U DE 202024100516U DE 202024100516 U1 DE202024100516 U1 DE 202024100516U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gas
- thermal insulation
- fibers
- product
- permeable
- 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.)
- Active
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims description 12
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 title description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 3
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
- F16L59/028—Composition or method of fixing a thermally insulating material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
- F16L59/021—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials comprising a single piece or sleeve, e.g. split sleeve, two half sleeves
- F16L59/024—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials comprising a single piece or sleeve, e.g. split sleeve, two half sleeves composed of two half sleeves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
- F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
- F16L59/22—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for bends
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2204/00—Structure or properties of graphene
- C01B2204/04—Specific amount of layers or specific thickness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Ein gasdurchlässiges, wärmeisolierendes 3D-Produkt, das hauptsächlich aus Basalt-Stapelfasern hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass Flocken aus niedrigschichtigem Graphen als Schicht mit einer Dicke von 15 bis 30 nm auf die Fasern angeordnet sind. A gas-permeable 3D thermal insulating product made primarily from basalt staple fibers, characterized in that flakes of low-layer graphene are arranged on the fibers as a layer with a thickness of 15 to 30 nm.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein gasdurchlässiges, wärmeisolierendes 3D-Produkt nach Anspruch 1 das durch Vakuumformen aus Mineralfasern herstellbar ist, die insbesondere durch Schneiden von Endlosfasern in Stücke mit einer gemessenen Länge von 6, 12, 18, 24 mm, überwiegend aus Basaltzusammensetzung, erhalten werden.The present invention relates to a gas-permeable, heat-insulating 3D product according to
Während des Faserbildungsprozesses können Endlosfasern mit niedrigschichtigem Graphen beschichtet werden, die in Form einer wässrigen Dispersion dem Schlichtemittel zugesetzt werden können, was zur Bildung einer 5-10 nm dicken Schutzschicht aus Graphenflocken auf der Oberfläche führt die Fasern, die die Hochtemperaturzerstörung des Basalts sowohl in saurer als auch in alkalischer Umgebung verhindern und außerdem die Bildung schmelzbarer Verbindungen an den Kontaktstellen der Mineralfasern reduzieren.During the fiber formation process, continuous fibers can be coated with low-layer graphene, which can be added to the sizing agent in the form of an aqueous dispersion, resulting in the formation of a 5-10 nm thick protective layer of graphene flakes on the surface of the fibers, which prevents the high-temperature destruction of the basalt in both acidic as well as in an alkaline environment and also reduce the formation of fusible compounds at the contact points of the mineral fibers.
Als Bindemittel können mineralische Bindemittel in Form einer Lösung aus Kieselsäure oder siliciumorganischen Bindemitteln eingesetzt werden. Diese Bindemittel dürfen keine phenolischen Verbindungen oder Oxide von Alkali- oder Erdalkalimetallen enthalten.Mineral binders in the form of a solution of silica or organosilicon binders can be used as binders. These binders must not contain phenolic compounds or oxides of alkali or alkaline earth metals.
Technisches Ergebnis: Herstellung gasdurchlässiger Produkte aus Mineralfasern, hauptsächlich aus Basaltzusammensetzung (Carbobasalt), mit einer Resistenz gegenüber aggressiven Umgebungen und Wasserdampf bei Temperaturen bis zu 1100°C.Technical result: Production of gas-permeable products from mineral fibers, mainly from basalt composition (carbobasalt), with resistance to aggressive environments and water vapor at temperatures up to 1100°C.
Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf die Bereiche industrielle Hochtemperatur-Gasreinigung, Hochtemperatur-Gasneutralisation, Industrietiefbau, Schiffbau und kann auch für die Herstellung von Feuerlöschelementen von Gebäuden oder architektonischen Bauwerken mit einer Feuerwiderstandsgrenze verwendet werden von bis zu 120 Minuten.The utility model relates to the areas of industrial high-temperature gas purification, high-temperature gas neutralization, industrial civil engineering, shipbuilding, and can also be used for the production of fire extinguishing elements of buildings or architectural structures with a fire resistance limit of up to 120 minutes.
An alle Wärmedämmstoffe werden hohe Anforderungen gestellt. Zunächst müssen sie über hohe Wärmedämm- und Festigkeitseigenschaften verfügen. Darüber hinaus müssen diese Materialien über hohe Brandbekämpfungseigenschaften verfügen, bei einem Brand keine gesundheitsschädlichen Stoffe abgeben, der Einwirkung von Niederschlägen standhalten und beim Einsatz im Schiffbau meerwasserbeständig und leicht zu entsorgen sein. Zusätzlich zu all diesen Bedingungen müssen Produkte umweltfreundlich und gesundheitlich unbedenklich sein.High demands are placed on all thermal insulation materials. First of all, they must have high thermal insulation and strength properties. In addition, these materials must have high fire-fighting properties, do not release substances harmful to health in the event of a fire, withstand the effects of precipitation and, when used in shipbuilding, be seawater-resistant and easy to dispose of. In addition to all these conditions, products must be environmentally friendly and harmless to health.
Die Reinigung von Industriegasemissionen, die giftige Stoffe enthalten, ist heute in allen Industriezweigen eine unverzichtbare Anforderung. Neben mechanischen, physikalisch-chemischen und chemischen Methoden der Gasreinigung werden häufig thermische Methoden eingesetzt.Purification of industrial gas emissions containing toxic substances is now an essential requirement in all industries. In addition to mechanical, physical-chemical and chemical methods of gas purification, thermal methods are often used.
Mit dem Aufkommen neuer technologischer Verfahren und einer Steigerung des Produktionsvolumens stimuliert der Anstieg der Stromkosten die Schaffung energiesparender Systeme, die auf der Nutzung heißer Abgase mit einer Temperatur von 250-1000°C aus Industrieanlagen basieren Wärme- und Energiequellen. Gleichzeitig ist für die Wärmenutzung eine Vorreinigung heißer Gase sowohl von Staubpartikeln als auch von Säuredämpfen und anderen giftigen und schädlichen Substanzen erforderlich.With the emergence of new technological processes and an increase in production volumes, the increase in the cost of electricity stimulates the creation of energy-saving systems based on the use of hot exhaust gases with a temperature of 250-1000°C from industrial facilities as heat and energy sources. At the same time, for the use of heat, pre-cleaning of hot gases from both dust particles and acid vapors and other toxic and harmful substances is required.
Für einen stabilen Betrieb von Filterelementen ist eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen und insbesondere bei hohen Temperaturen erforderlich. Das beanspruchte Produkt weist aufgrund der Ablagerung von Graphenschichten auf der Oberfläche der Basaltfaser eine hohe chemische Beständigkeit auf.For stable operation of filter elements, high resistance to aggressive environments and especially at high temperatures is required. The claimed product has high chemical resistance due to the deposition of graphene layers on the surface of the basalt fiber.
Die so gewonnene Carbobasalt Faser kann auch in Verbundwerkstoffen als Verstärkungskomponente verwendet werden.The carbobasalt fiber obtained in this way can also be used in composite materials as a reinforcing component.
Die Hochtemperatur-Gasfiltration wird insbesondere in folgenden technologischen Prozessen eingesetzt:
- - in der Metallurgie-, Zement- und Glasindustrie (direkte Reinigung von Abgasen bei Temperaturen von 800-1100 °C, insbesondere ohne Zwangskühlung, um Energiekosten und Energieressourcen zu reduzieren);
- - in der Petrochemie und Ölraffination (Sammeln feiner Katalysatorpartikel wie Platin, Iridium, Gold zum Zweck ihrer anschließenden Regeneration sowie toxischer Produkte der katalytischen Synthese zum Zweck der anschließenden Entsorgung);
- - Vergasung von Holzkohle und Torf (Sammlung fester Partikel, 650-870°C);
- - Siliziumproduktion (Sammeln von Quarzstaub, 250-400°C); und in vielen anderen Prozessen.
- - in the metallurgy, cement and glass industries (direct purification of exhaust gases at temperatures of 800-1100 ° C, especially without forced cooling, to reduce energy costs and energy resources);
- - in petrochemistry and oil refining (collection of fine catalyst particles such as platinum, iridium, gold for the purpose of their subsequent regeneration, as well as toxic products of catalytic synthesis for the purpose of subsequent disposal);
- - Gasification of charcoal and peat (collection of solid particles, 650-870°C);
- - Silicon production (collection of silica dust, 250-400°C); and in many other processes.
Durch den Einsatz der Direktfiltration von Abgasen und staubigen Verbrennungsprodukten mit dem erfindungsgemäßen 3D-Produkt werden die Energiekosten um bis zu 15 % gesenkt, der Energieverbrauch um bis zu 10 % gesenkt und das Umweltproblem großer Industriesiedlungen gelöst.By using direct filtration of exhaust gases and dusty combustion products with the 3D product according to the invention, energy costs are reduced by up to 15%, energy consumption is reduced by up to 10% and the environmental problem of large industrial settlements is solved.
Zusätzlich zu den oben genannten Bereichen kann dieses Produkt als Katalysatorträger für die Nachverbrennung schädlicher und gefährlicher staubförmiger Materialien, die Arsen, Phosphor, Fluor und Zyanide enthalten, dienen.In addition to the above areas, this product can be more harmful and dangerous as a catalyst support for afterburning dusty materials containing arsenic, phosphorus, fluorine and cyanide.
Die Probleme der Hochtemperatur-Gasreinigung in modernen technologischen Prozessen werden in der Arbeit „Sauerstofftrennung aus Luft mithilfe keramikbasierter Membrantechnologie für nachhaltige Kraftstoffproduktion und Stromerzeugung“ von S.S. ausführlich beschrieben. Hashim, S. Bhatia, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011.The problems of high-temperature gas purification in modern technological processes are discussed in the work “Oxygen separation from air using ceramic-based membrane technology for sustainable fuel production and power generation” by S.S. described in detail. Hashim, S. Bhatia, in Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011.
Chemische Reaktionen zwischen den Inhaltsstoffen von Gasemissionen, die unter normalen Bedingungen praktisch nicht nachweisbar sind, beschleunigen sich mit steigender Temperatur erheblich. Ein System, das giftige Stoffe enthält, kann durch Wärmebehandlung unschädlich gemacht werden, wenn die darin ablaufenden Reaktionen zur Bildung weniger toxischer Bestandteile führen.Chemical reactions between the ingredients of gas emissions, which are virtually undetectable under normal conditions, accelerate significantly as the temperature increases. A system containing toxic substances can be rendered harmless by heat treatment if the reactions taking place in it lead to the formation of less toxic components.
Für die thermische Neutralisierung von Gasemissionen gibt es drei Schemata: direkte Verbrennung in einer Flamme, thermische Oxidation (Nachverbrennung) und katalytische Nachverbrennung. Direkte Verbrennung in einer Flamme und thermische Oxidation (Nachverbrennung) erfolgen bei Temperaturen von 600 - 800°C, katalytische Oxidation - bei 250 - 450°C.There are three schemes for thermal neutralization of gas emissions: direct combustion in a flame, thermal oxidation (afterburning) and catalytic afterburning. Direct combustion in a flame and thermal oxidation (afterburning) occur at temperatures of 600 - 800°C, catalytic oxidation - at 250 - 450°C.
Der Gasphasenprozess der thermischen Oxidation erfolgt durch direkte Brandbehandlung (Verbrennung in einer Flamme) von Gasemissionen bei Temperaturen, die über der Zündtemperatur der brennbaren Bestandteile der Emissionen liegen.The gas phase process of thermal oxidation occurs by direct fire treatment (burning in a flame) of gas emissions at temperatures above the ignition temperature of the combustible components of the emissions.
Der Einsatz von Produkten mit erhöhter Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, einschließlich flüssiger und gasförmiger Medien, sowie der Einsatz von Produkten mit hohen Wärmedämmeigenschaften, geringer Dichte und hoher mechanischer Festigkeit in diesen Bereichen sind Aufgaben, die durch den Einsatz des erfindungsgemäßen 3D-Produkts / Carbobasalts gelöst werden können.The use of products with increased resistance to aggressive media, including liquid and gaseous media, as well as the use of products with high thermal insulation properties, low density and high mechanical strength in these areas are tasks that are solved by using the 3D product / carbobasalt according to the invention can be.
Wärmedämmstoffe mit hohen Anwendungstemperaturen aus Basaltfasern oder mikroporösen Calciumsilikat- oder keramischen Alumosilikatfasern sind beispielsweise aus folgenden Patenten bekannt:
Alle aufgeführten Produkte aus dem Stand der Technik weisen entweder eine unzureichende mechanische Festigkeit oder eine geringe Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen auf oder weisen eine geringe Gasdurchlässigkeit und eine niedrige Betriebstemperatur auf die 600°C nicht überschreitet.All listed prior art products either have insufficient mechanical strength or low resistance to aggressive environments or have low gas permeability and a low operating temperature that does not exceed 600 ° C.
Aus der
Der größte Nachteil dieses Keramikfaser-Isolierprodukts besteht darin, dass es im Vergleich zum erfindungsgemäßen 3D-Produkt/Carbobasalt bei relativ niedrigen Temperaturen im Bereich von 250°C bis 450°C keinen ausreichenden Wärmeschutz bietet, was seine weit verbreitete Verwendung einschränkt.The main disadvantage of this ceramic fiber insulation product is that it does not provide sufficient thermal protection at relatively low temperatures in the range of 250°C to 450°C compared to the 3D product/carbobasalt of the invention, which limits its widespread use.
Aus der
Das beanspruchte Gebrauchsmuster zielt darauf ab, die gasdurchlässigen Eigenschaften und die chemische Beständigkeit bei der Hochtemperaturreinigung und - desinfektion von Gasen sowie die Umweltfreundlichkeit des Herstellungsprozesses von Produkten für diese Zwecke, ihres anschließenden Betriebs und ihrer Entsorgung zu erhöhen.The claimed utility model is aimed at increasing the gas-permeable properties and chemical resistance in high-temperature cleaning and disinfection of gases, as well as the environmental friendliness of the manufacturing process of products for these purposes, their subsequent operation and disposal.
Das technische Ergebnis basiert auf der Tatsache, dass dieses vorzugsweise durch Vakuumformen hergestellte Produkt aus Keramikfasern (hauptsächlich Basalt) Basaltfasern besteht, die mit niedrigschichtigem Graphen vorbeschichtet sind. Die Dicke dieser Beschichtung sollte insgesamt im Bereich von 15 bis 30 nm liegen. Diese Beschichtung wird vorzugsweise während des Faserbildungsprozesses zusammen mit einem Schlichtemittel aufgetragen und ist eine wässrige Dispersion von Graphen.The technical result is based on the fact that this product, preferably manufactured by vacuum forming, consists of ceramic fibers (mainly basalt) basalt fibers pre-coated with low-layer graphene. The overall thickness of this coating should be in the range of 15 to 30 nm. This coating is preferably applied during the fiber formation process along with a sizing agent and is an aqueous dispersion of graphene.
Statt der Basaltfaser können auch andere Keramikfasern für das erfindungsgemäße Produkt eingesetzt werden.Instead of the basalt fiber, other ceramic fibers can also be used for the product according to the invention.
Beim Vakuumformen von 3D-Produkten ist das Bindemittel eine wässrige Lösung von Kieselsäure- oder Organosilicium-Bindemitteln oder eine Kombination dieser Bindemittel bevorzugt. Diese Bindemittel sollten vorzugsweise keine phenolischen Verbindungen, Oxide von Alkali- und Erdalkalimetallen enthalten.When vacuum forming 3D products, the binder is an aqueous solution of silica or organosilicon binders or a combination of these binders is preferred. These binders should preferably not contain phenolic compounds, oxides of alkali and alkaline earth metals.
Die Struktur der auf diese Weise erhaltenen Produkte schafft einen starken gasdurchlässigen Rahmen, verhindert die Bildung schmelzbarer Verbindungen beim Kontakt der Fasern und erhöht sich.The structure of the products obtained in this way creates a strong gas-permeable Frame, prevents the formation of fusible bonds when the fibers come into contact and increases.
Die Beständigkeit gegen gasförmige aggressive Umgebungen wurde durch den Gewichtsverlust des Produkts bei Wechselwirkung mit gasförmigen Substanzen sowohl alkalischer als auch saurer Basen bestimmt. Die Messungen wurden durchgeführt, nachdem das Produkt 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 800 °C mit aggressiven Gasen interagiert hatte.Resistance to gaseous aggressive environments was determined by the weight loss of the product when interacting with gaseous substances of both alkaline and acidic bases. The measurements were carried out after the product had interacted with aggressive gases for 24 hours at a temperature of 800 °C.
Zusätzlich zum Gewichtsverlust wurden die Produkte auf mechanische Restfestigkeit getestet.In addition to weight loss, the products were tested for residual mechanical strength.
Unter diesen Bedingungen wies die erfindungsgemäße Faser einen Gewichtsverlust im Bereich von 0,5 - 0,8 % in alkalischer Umgebung und 0,4 - 0,6 % in saurer Umgebung auf. Die Leistung des Prototyps war mehr als zehnmal schlechter als die des angemeldeten Gebrauchsmusters.Under these conditions, the fiber according to the invention had a weight loss in the range of 0.5 - 0.8% in an alkaline environment and 0.4 - 0.6% in an acidic environment. The performance of the prototype was more than ten times worse than that of the registered utility model.
Die mechanische Restfestigkeit des beanspruchten Produkts nach 24-stündiger Einwirkung bei einer Temperatur von 800°C übertraf den Prototyp um durchschnittlich 22 %.The mechanical residual strength of the claimed product after 24 hours of exposure to a temperature of 800°C exceeded the prototype by an average of 22%.
Das Praxishandbuch „Feuerfeste Werkstoffe“, Vulkan-Verlag, beschreibt auf den Seiten 224, 235, 326-333 einige wärmedämmende Eigenschaften von Werkstoffen, die je nach Temperaturbereich variieren.The practical manual “Fireproof Materials”, Vulkan-Verlag, describes on pages 224, 235, 326-333 some heat-insulating properties of materials that vary depending on the temperature range.
Auch bei Temperaturen über 800 °C dominiert demnach in feuerfesten und wärmedämmenden Materialien die Wärmeübertragung durch Strahlung. Strahlungswärmeübertragungsdämpfer sind im Stand der Technik fein verteilte, überwiegend nanodisperse Additive, die Fasern verstärken und einen hohen Wärmeschutz bei Temperaturen über 1200 °C bieten.Even at temperatures above 800 °C, heat transfer through radiation dominates in fireproof and heat-insulating materials. In the state of the art, radiant heat transfer dampers are finely dispersed, predominantly nanodisperse additives that reinforce fibers and offer high thermal protection at temperatures above 1200 °C.
Bei Temperaturen unter 800 °C, also bei den maximalen Betriebstemperaturen von Gasfiltern, überwiegt die Wärmeübertragung durch Konvektion. Um in diesem Temperaturbereich hohe Wärmedämmeigenschaften zu erreichen, ist es daher notwendig, Bedingungen zu schaffen, die die konvektive Wärmeübertragung reduzieren, was in der beanspruchten technischen Lösung vorgeschlagen wird.At temperatures below 800 °C, i.e. at the maximum operating temperatures of gas filters, heat transfer through convection predominates. Therefore, in order to achieve high thermal insulation properties in this temperature range, it is necessary to create conditions that reduce convective heat transfer, which is proposed in the claimed technical solution.
Um Basaltfasern eine zusätzliche Beständigkeit gegenüber gasförmigen, aggressiven Umgebungen zu verleihen, sollten die Bindemittel vorzugsweise keine Oxide von Alkali- und Erdalkalimetallen enthalten und/oder vorzugsweise selbst chemisch inert sein.In order to give basalt fibers additional resistance to gaseous, aggressive environments, the binders should preferably not contain oxides of alkali and alkaline earth metals and/or should preferably themselves be chemically inert.
Dieser Zustand kann beispielsweise durch Einbringen einer wässrigen Lösung von Kieselsäure in das Bindemittel oder einer Kombination dieser Lösung mit Organosiliciumverbindungen erreicht werden.This condition can be achieved, for example, by introducing an aqueous solution of silica into the binder or a combination of this solution with organosilicon compounds.
Eine Kieselsäurelösung in der Beschichtung kann zur Bildung von Siliziumoxidfilmen auf der Oberfläche der Fasern führen, was für zusätzliche Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen sorgt und die Festigkeitseigenschaften von 3D-Produkten erhöht.A silica solution in the coating can lead to the formation of silicon oxide films on the surface of the fibers, which provides additional resistance to aggressive environments and increases the strength properties of 3D products.
Die Beschichtung von Basaltfasern mit einer dünnen Graphenschicht mit einer Dicke von weniger als 15 nm kann zu gering sein um einen zuverlässigen Schutz vor Wechselwirkungen mit aggressiven Gas-Luft-Umgebungen zu bieten.Coating basalt fibers with a thin layer of graphene with a thickness of less than 15 nm may be too thin to provide reliable protection against interactions with aggressive gas-air environments.
Eine Graphenbeschichtungsdicke von mehr als 30 nm hat praktisch keinen zusätzlichen Einfluss auf die beschriebenen chemischen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen 3D-Produkts, kann jedoch die mechanische Restfestigkeit dieser Produkte erheblich verringern.A graphene coating thickness of more than 30 nm has practically no additional influence on the described chemical properties of a 3D product according to the invention, but can significantly reduce the residual mechanical strength of these products.
Die Kombination der oben genannten Merkmale ermöglicht es, ein gasdurchlässiges, hitzebeständiges 3D-Produkt aus Keramikfasern, hauptsächlich Basalt (Carbobasalt), mit hoher Beständigkeit gegenüber den oben bezeichneten und weiteren aggressiven Umgebungen zu erhalten, das Wärmedämmeigenschaften in einem weiten Temperaturbereich bis zu 1100°C bietet.The combination of the above features makes it possible to obtain a gas-permeable, heat-resistant 3D product made of ceramic fibers, mainly basalt (carbobasalt), with high resistance to the above-mentioned and other aggressive environments, which has thermal insulation properties in a wide temperature range up to 1100°C offers.
Vorzugsweise werden Graphenflocken in Form einer wässrigen Dispersion von mehrschichtigem Graphen, bestehend aus elementaren zweidimensionalen Schichten, in das Schlichtemittel eingebracht.Graphene flakes are preferably introduced into the sizing agent in the form of an aqueous dispersion of multilayer graphene, consisting of elementary two-dimensional layers.
Die technische Lösung ist in den
-
1 . Gesamtansicht des beanspruchten Gebrauchsmusters am Beispiel eines 3D-Filterabdeckungsprodukts. -
2 . Querschnitt einer mit niedrigschichtigem Graphen beschichteten Mineralfaser (Basaltfaser), wobei:- 1 - Mineral (Basaltfaser)
- 2 - Graphenflocken
-
3 a bis c Beispiele für gasdurchlässige thermische Isolierung 3D-Produkte.
-
1 . Overall view of the claimed utility model using the example of a 3D filter cover product. -
2 . Cross section of a mineral fiber (basalt fiber) coated with low-layer graphene, where:- 1 - mineral (basalt fiber)
- 2 - Graphene flakes
-
3 a to c Examples of gas-permeable thermal insulation 3D products.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4302683 A1 [0019]DE 4302683 A1 [0019]
- DE 19528130 B4 [0019]DE 19528130 B4 [0019]
- DE 000003915170 [0019]DE 000003915170 [0019]
- RU 0002651718 [0019]RU 0002651718 [0019]
- EP 2257503 A1 [0019]EP 2257503 A1 [0019]
- DE 202021105451 [0021]DE 202021105451 [0021]
- DE 202022102705 U1 [0023]DE 202022102705 U1 [0023]
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202024100516.3U DE202024100516U1 (en) | 2024-02-02 | 2024-02-02 | Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202024100516.3U DE202024100516U1 (en) | 2024-02-02 | 2024-02-02 | Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202024100516U1 true DE202024100516U1 (en) | 2024-02-14 |
Family
ID=90062724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202024100516.3U Active DE202024100516U1 (en) | 2024-02-02 | 2024-02-02 | Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202024100516U1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3915170A1 (en) | 1989-05-10 | 1990-11-15 | Degussa | FORMKOERPER FOR HEAT INSULATION |
DE4302683A1 (en) | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Schoeck Bauteile Gmbh | Component for thermal insulation in buildings |
DE19528130B4 (en) | 1995-06-24 | 2005-07-21 | Schöck Bauteile GmbH | Component for thermal insulation |
EP2257503A1 (en) | 2008-02-28 | 2010-12-08 | Saint-Gobain Isover | Product based on mineral fibres and method of obtaining same |
RU2651718C1 (en) | 2017-04-12 | 2018-04-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Mineral binder-based heat-insulating item |
DE202021105451U1 (en) | 2021-10-08 | 2021-11-12 | Cbg Composites Gmbh | Thermal insulation product made of ceramic fiber |
DE202022102705U1 (en) | 2022-05-17 | 2022-05-31 | Cbg Composites Gmbh | Thermally insulating 3D product made of basalt fiber |
-
2024
- 2024-02-02 DE DE202024100516.3U patent/DE202024100516U1/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3915170A1 (en) | 1989-05-10 | 1990-11-15 | Degussa | FORMKOERPER FOR HEAT INSULATION |
DE4302683A1 (en) | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Schoeck Bauteile Gmbh | Component for thermal insulation in buildings |
DE19528130B4 (en) | 1995-06-24 | 2005-07-21 | Schöck Bauteile GmbH | Component for thermal insulation |
EP2257503A1 (en) | 2008-02-28 | 2010-12-08 | Saint-Gobain Isover | Product based on mineral fibres and method of obtaining same |
RU2651718C1 (en) | 2017-04-12 | 2018-04-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Mineral binder-based heat-insulating item |
DE202021105451U1 (en) | 2021-10-08 | 2021-11-12 | Cbg Composites Gmbh | Thermal insulation product made of ceramic fiber |
DE202022102705U1 (en) | 2022-05-17 | 2022-05-31 | Cbg Composites Gmbh | Thermally insulating 3D product made of basalt fiber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2625152B1 (en) | Use of thermally insulating fire-protection moulding and process for producing same | |
DE60320611T2 (en) | Support material for a catalytic converter and process for its preparation | |
DE60101868T2 (en) | Object comprising a silicon-containing substrate and a barrier layer, which serves as a protective or thermal insulation layer | |
DE3004712A1 (en) | UNBURNED FIREPROOF CARBON STONE | |
DE2820873C2 (en) | ||
Beh et al. | Fire resistance and mechanical properties of intumescent coating using novel bioash for steel | |
DE102006055469A1 (en) | A method of making an article at least partially with silicon carbide fill from a blank of carbonaceous material | |
DE202024100516U1 (en) | Gas-permeable 3D thermal insulation product made from basalt fibers | |
DE102007027653A1 (en) | Ceramic fire protection board and method for its production | |
WO2012048860A1 (en) | Intumescent heat-insulating fire-proof moulded part | |
EP1618336B1 (en) | Porous burner comprising a silicon-carbide porous body | |
EP4015480A2 (en) | Residual material-based composition for the preparation of a geopolymer light stone; geopolymer light stone, method for its preparation and its use | |
DE202022102705U1 (en) | Thermally insulating 3D product made of basalt fiber | |
DE112021001696T5 (en) | Method for predicting and evaluating incineration ash adhesion in a mixed-fired coal boiler | |
EP1373154B1 (en) | Production of mineral wool | |
EP0004634A1 (en) | Incombustible insulating material | |
DE102008016412A1 (en) | Reactive hardened fiber composite | |
DE102004006824B4 (en) | Pore burner with silicon carbide pore body | |
EP3511306B1 (en) | Thermally stable and cyclically stressable ultra-high strength concrete component | |
EP3292907B1 (en) | Insulating material | |
DE69033101T2 (en) | Material for thermal and electrical insulation with selective absorption capacity for the spectrum of electromagnetic radiation and for vibrations, process for its production and its application | |
AT516407B1 (en) | Process for the use of hydrated sorbents in thermal process plants | |
DE102009039893B4 (en) | Use of a fuel in a self-sustaining pulsating oxygen-fuel combustion process | |
EP1771393A2 (en) | Rock wool and mineral wool insulating material with inhibiting additives | |
EP1646593B9 (en) | Hardened concrete and fresh concrete for producing hardened concrete and use of a concrete for producing a structural component with a high temperature resistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |