DE2948778A1 - Inexpensive thermal insulation, esp. panels - made of self:supporting layer of foamed water glass with metal foil backing - Google Patents

Inexpensive thermal insulation, esp. panels - made of self:supporting layer of foamed water glass with metal foil backing

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DE2948778A1 DE19792948778 DE2948778A DE2948778A1 DE 2948778 A1 DE2948778 A1 DE 2948778A1 DE 19792948778 DE19792948778 DE 19792948778 DE 2948778 A DE2948778 A DE 2948778A DE 2948778 A1 DE2948778 A1 DE 2948778A1
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Abstract

The panel or other structure includes a layer of water glass expanded or foamed by heat, pref. on a metal foil to which the foamed water glass bonds naturally. The layer is pref. used in a sandwich structure with other thermal insulation materials, e.g. a panel made of a hard foam. The water glass pref. contains by wt.ca. 30%, esp. 30-33% water, forming the foam when the layer is heated to min.150 deg.C., esp. to ca.250 deg.C. Crushed, and esp. powdered water glass is pref. heated in a closable mould to form layer (2); and the water glass pref. contains one of more elements from gp.(II) of the periodic system (Ca, Sr) to increase its heat resistance. Used esp. for the walls of self-cleaning baking- or roasting ovens. Panels with specific thermal insulating properties can easily be made.

Description

Thermischer Isolierstoff mit einem selbsttragenden anorgani-Thermal insulation material with a self-supporting inorganic

schen Isolierschaumstoff Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Isolierstoff mit einem selbsttragenden anorganischen Isolierschaumstoif, insbesondere in Form von Platten, gebildet aus einem unter Einwirkung von Wärme aufgeschäumten anorganischen Grundstoff, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Isolierstoffes.cal insulating foam The invention relates to a thermal Insulating material with a self-supporting inorganic insulating foam, in particular in the form of plates, formed from a foamed under the action of heat inorganic base material, as well as a process for the production of such Insulating material.

Zur Herstellung von thermischen Isolierstoffen, z.B. zur Isolation von bis z.B. um 500°C thermisch hochbelasteten Bauteilen oder Behältnissen, sind bisher vor allem faserförmige Stoffe auf der Basis Glas, Basalt, Hüttenschlacke, Tonerde und dergleichen verwendet worden. Die Herstellung läuft in allen Fällen über einen Schmelz- und Zerfaserungsprozess bei hohen Temperaturen, was aufwendige Einrichtungen und hohe Energiekosten erfordert. Weiterhin sind Isolierstoffe bekannt, die aus geschäumten anorganischen Materialien bestehen. Das Auf schäumen läuft hier entweder ebenfalls über einen aufwendigen Sciimelzprozess oder über eine chemische Umsetzung, z.B. die Reaktion von Alumini'um mit basischen oder sauren anorganischen Stoffen. Von Nachteil ist hierbei die geforderte hohe Mahlfeinheit der pulverförmigen Rohstoffe, eine sehr exakte Dosierung derselben, eine relativ hohe Nachschwindung des fertigen Isolierstoffes, wenn die Reaktion bei Zimmertemperatur erfolgt und der Wassergehalt nicht völligausgedampft ist, relativ lange Aushärtungszeiten und nicht zuletzt der Umstand, daß der Schaum während der Aushärtung in Schwebe gehalten werden muß, was im allgemeinen nur unvollkommen gelingt, d.h. es entstehen große Poren und große Wanddichten, woraus eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit resultiert.For the production of thermal insulation materials, e.g. for insulation of components or containers that are thermally highly stressed by up to 500 ° C, for example so far mainly fibrous materials based on glass, basalt, slag, Alumina and the like have been used. Production is ongoing in all cases via a melting and fiberizing process at high temperatures, which is expensive Requires facilities and high energy costs. Furthermore, insulating materials are known which consist of foamed inorganic materials. The foaming is going on here either via a complex melting process or via a chemical one Implementation, e.g. the reaction of aluminum with basic or acidic inorganic Fabrics. A disadvantage here is the required high fineness of the powdery grind Raw materials, a very precise dosage of the same, a relatively high post-shrinkage of the finished insulating material, if the Reaction at room temperature takes place and the water content has not completely evaporated, relatively long curing times and last but not least, the fact that the foam is in suspension during curing must be held, which in general only succeeds imperfectly, i.e. it arises large pores and large wall densities, which results in a relatively high thermal conductivity.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermischen Isolierstoff der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Isolierstoffes zu schaffen, für den preiswerte Rohrstoffe verwendbar sind und dessen Wärmedämmeigenschaften sehr genau einstellbar sind.The present invention is based on the object of a thermal Insulating material of the type mentioned and a method for producing one to create such insulating material for which inexpensive pipe materials can be used and its thermal insulation properties can be adjusted very precisely.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Schaumgerüst des Isolierschaumstoffes im wesentlichen aus unter Wärmeeinwirkung aufgeschäumten Wasserglas besteht. Im Gegensatz zu den üblicherweise für derartige Isolierstoffe verwendeten Grundstoffen, wie Asbest und dergleichen, ist Wasserglas, d.h. Kalium- oder Natrium-Silikat aus Quarz und Kochsalz bzw. Kalisatz praktisch unbegrenzt vorhanden und problemlos herstellbar. Insbesondere ist dieCJer Grundstoff preiswert in konstanter Qualität weltweit erhältlich. Durch die onstanz der Qualität dieses Grundstoffes erhält man bei entsprechender gleichbleibender Durchführung des Herstellungsverfahrens einen ebenfalls qualitativ sehr konstanten Isolierstoff, dessen Wärmedämmeigenschaften sehr genau vorbestimmbar unrl einstellbar sind.This object is achieved according to the invention in that the foam structure of the insulating foam essentially from foamed under the action of heat Water glass is made. In contrast to the usual for such insulating materials basic materials used, such as asbestos and the like, is water glass, i.e. potassium or sodium silicate from quartz and common salt or potash is available in practically unlimited quantities and easy to manufacture. In particular, the basic material is inexpensive in constant Quality available worldwide. Due to the constancy of the quality of this raw material is obtained when the manufacturing process is carried out consistently an insulating material of very constant quality, its thermal insulation properties very precisely predeterminable and adjustable.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist das Schaumgerüst des Isolicrschaumstoffes auf eine Kaschierung, vorzugsweise auf Metallfolien selbsthaftend aufgeschäumt, bzw. ist dieses Schaumgerüst sandwichartig mit anderen Isoliermaterialien z.B. Hartschaumplatten verbunden. So kann ein thermischer Isolierstoff sandwichartig aufgebaut sein, aus dem aus aufgeschäumten Wasserglas bestehenden, in seiner Isolationsdicke in bezug auf die geforderte Wärmedämmung minimierten Isoliersehaumstotf un: aus billigeres Isoliermaterial mit geringeren Wärmedämmeigenschaften.According to further refinements of the invention, the foam structure is of the insulating foam on a lamination, preferably self-adhesive on metal foils foamed or is this foam structure is sandwiched with others Insulating materials, e.g. rigid foam panels, are connected. So can a thermal insulating material be constructed like a sandwich, consisting of foamed water glass, Isoliersehaumstotf minimized in its insulation thickness in relation to the required thermal insulation un: made of cheaper insulating material with lower thermal insulation properties.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des vorgenannten Isolicrstoffes ist dadurch gekennzeichnet, daP Wasserglas mit einem Wassergehalt um 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 70 bis 37 Gewichtsprozent bei erhöhter, eine rasche Austreibung des Wassers bewirkender Temperatur aufgescllaumt wird.The process according to the invention for producing the aforementioned insulating material is characterized by daP water glass with a water content of around 30 percent by weight, preferably between 70 to 37 percent by weight with increased, rapid expulsion the temperature causing the water to be opened.

Vorzursweise beträgt hierbei (iie Aufschäumtemperatur mindestens 150°C, vorzugsweise um 2500C, womit ein sehr gleichmäßiger Schäumvorgang erfolgen n. Unter sehr intensiver, jedoch in der Höhe mit einfachen Einrichtungen realisierbarer, schockartiger Tcraperatureinwirkun-g wird in dem Wasserglas durch die dabei entstehenden Wasserdampf-Bläseiien eine Schaumstruktur erzeugt, wobei Größe und Verteilung der Schaumstruktur sehr feinftihlig durch die zeitliche Führung des Erwärmungsprozesses und durch die richtige Wahl des Wassergehaltes des Grundstoffes einstellbar ist. Parallel zudem physikalischen Vorgang der Schaumbildung durch Austreiben des Wassers erfolgen durch Erwärmung des Kalium- Natriumsilikates auch chemische Reaktionen, die zur Verfestigung und zum Erreichen einer relativ hohen Wasserbeständigkeit des entstehenden Sehaumgerüstet führen. Es sei hervorgehoben, daß bei nach dein erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isolierstoffen, auch bei einem verbleibenden Rest-Wassergehalt von etwa 5 %, eine Nachschwindung des Isolierstoffes bei späterer Erhitzung desselben nicht erfolgt. Das Aufbringen der Aufschäumtemperatur kann entweder durch normale thermische Erwärmung z.B. im Umluftofen oder aber besonders wirtschaftlicher und effektiver Weise durch das an sich bekannte Erwärmen in Hochfrequenzfeld erfolgen, wobei im letzteren Falle durch die Erwärmung "von innen heraus" sehr günstige und gleichmäßige Schäumergebnisse erzielt werden können. Insbesondere lassen sien auf diese Weise sehr kurze Schaumzeiten erwirchlichen.For the time being, the foaming temperature is at least 150 ° C, preferably around 2500C, with which a very even foaming process takes place n. Unter very intensive, but feasible at high altitudes with simple facilities, shock-like stress relief is caused in the water glass by the resulting Water vapor bubbles create a foam structure, with the size and distribution of the Very delicate foam structure due to the timing of the heating process and can be adjusted through the correct choice of the water content of the base material. In parallel with the physical process of foam formation by expelling the water chemical reactions also take place by heating the potassium-sodium silicate, those for solidification and for achieving a relatively high water resistance of the lead the resulting visual space armor. It should be emphasized that after your invention Insulating materials produced by the process, even if there is a residual water content of about 5%, a post-shrinkage of the insulating material when it is heated later not happened. The application of the foaming temperature can either by normal thermal heating e.g. in a convection oven or particularly more economical and effective way through the known heating in high frequency field take place, in the latter case very favorable due to the heating "from the inside out" and uniform foaming results can be achieved. In particular, let them in this way very short foam times can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausaestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zerkleinerte, vorzugsweise pulverisierte Wasserglas in einer verschließbaren Schäumform der eriiöhten Temperatur ausgesetzt. Eine sehr leicht durchführbare Zerkleinerung oder Pulverisierung es !asserglases ist bei einem Wassergehalt von 30 bis 53 Gewichtsprozent ohne Schwierigkei ten möglich. Es läßt sich damit ein sehr gieichmäßiÜer Auftrag des zerkleinerten Wasserglases in der Schäumform erreichen.According to a further embodiment of the method according to the invention the crushed, preferably pulverized water glass is in a closable Foam mold exposed to the increased temperature. A very easy shredding or pulverization of the water glass is at a water content of 30 to 53 percent by weight possible without difficulty. It can be a very uniform job of the crushed water glass in the foam mold.

Hiernei kann die Dichte des Isolierstoffes exakt eingestellt werden, durch die Menge des in die verschließbare Schäumform eingebrachten Wasserglases.Here, the density of the insulating material can be set exactly, by the amount of water glass placed in the closable foam mold.

2ine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß das einen 53 Gewichtsprozent übersteigenden Wassergehalt aufweisende gieß- oder auswalzfähige Wasserglas in eine Schäumform eingebracht wird, daß dann durch Zwischenerwärmung der Wassergehalt auf 30 bis 33 Gewichtsprozent reduziert wird, wonach der Aufschäumvorgang bei erhöhter Temperatur erfolgt. Auf diese Weise lassen sich z.B. sehr kompliziert geformte Isolierstoffe durch Ausgießen der Aufschäumform sehr leicht herstellen.This is another embodiment of the method according to the invention given that the water content exceeding 53 percent by weight pourable or rollable water glass is introduced into a foaming mold that then the water content is reduced to 30 to 33 percent by weight by intermediate heating is, after which the foaming process takes place at an elevated temperature. In this way For example, very complexly shaped insulating materials can be removed by pouring out the foam mold very easy to manufacture.

Die Figur zeigt einen thermischen Isolierstoff i, bestehend aus einem aus aufgeschäumten Wasserglas gebildeten Isolierschaumstoff 2, der auf eine Metallfolie 3 selbsthaftend aufgeschäumt ist. Dieser sandwichartig aufgebaute Isolierstoff kann noch eine weitere, z.B. mit-angeschäumte Isolierschicht 4 z.B. aus einem handelsüblichen Hartschaum besitzen. So kann die eine Kaschierung des Isolierschaumstoffes darstellende Metallfolie 3 in die nicht weiter dargestellte, verschließbare Schäumform vor dem Einbringen des homogenen oder vorzugsweise pulverisierten Wasserglas-Grundstoffes eingelegt werden. Mit der Einwirkung von Wärme von einer Temperatur in der Größenordnung von vorzugsweise 250°C wird das in dem einen Wassergehalt von -0 bis 53 Gewichtsprozent aufweisenden Wasserglas-Grundstoff das Wasser schockartig ausgetrieben, wobei durch die Wasserdampf-Bläschen ein Schaumgerüst gebildet wird, das eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und das praktisch nicht mit deln Naciitcil einer späteren Nachschwindung beilaftet ist. Hierbei läßt sich dic Größe und Verteilung der Schaumstruktur sehr feinfühlig durch entsprechende zeitliche Führung des Erwärmungsprozesses und durch die richtige Wahl des Wassergehaltes des Ausgangswerkstoffes einstellen. Der entstehenden Isolierschaumstoff ist physiologisch in bezug auf dessen Handhabung, z.B.The figure shows a thermal insulating material i, consisting of a from foamed water glass formed insulating foam 2, which is on a metal foil 3 is self-adhesive foamed. This sandwich-like insulating material can yet another, e.g. foamed-on insulating layer 4 e.g. off have a commercially available rigid foam. This can be a lamination of the insulating foam Representing metal foil 3 in the closable foam form, not shown before introducing the homogeneous or preferably pulverized waterglass base material be inserted. With the action of heat of a temperature of the order of magnitude of preferably 250 ° C, this will have a water content of -0 to 53 percent by weight having water glass base material expelled the water in a shock, whereby through The water vapor bubbles form a foam structure that has a very low level Has thermal conductivity and that practically not with deln Naciitcil a later Post-shrinkage is accompanied. Here, the size and distribution of the foam structure can be determined very sensitive through appropriate timing of the heating process and set by the correct choice of the water content of the starting material. Of the resulting insulating foam is physiological in terms of its handling, e.g.

bei der Umhüllung von Back- undBratrohren mit diesem Wärmedämm-Material völlig unbedenklich und erfordert keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen. Insbesondere ist der erläuterte Isolierstoff anwendbar bei sehr hohen Temperaturen, wie sie beispielsweise andenMuffelwänden von pyrolytisch selbstreinigenden Dack- und Bratöfen auftreten. when wrapping baking and roasting tubes with this thermal insulation material completely harmless and does not require any special precautionary measures. In particular the insulating material explained can be used at very high temperatures, such as those for example occur on the muffle walls of pyrolytic self-cleaning roasting ovens.

10 Patentansprüche 1 Figur L e e r s e i t e10 claims 1 figure L e r s e i t e

Claims (10)

Pa tentanspriiche Thermischer Isolierstoff mit einem selbsttragenden, anorganischen Isolierschaumstoff, insbesondere in Form von Platten, gebildet aus einem unter Einwirkung von Wärmer aufgeschäumten anorganischen Grundstoff, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schaumgerüst im wesentliehen aus unter Wärmeeinwirkung aufgeschäumtem Wasserglas besteht. Patented thermal insulation material with a self-supporting, inorganic insulating foam, in particular in the form of panels, formed from an inorganic base material foamed under the action of heat, d a -d It is noted that the foam structure is essentially made up of under There is heat exposure to foamed water glass. 2. Isolierstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeictlnet, daß das Schaumgerüst auf eine Kaschierung, vorzugsweise auf Me-tall-Folien (,) selbsthaftend aufgeschäumt ist. 2. Insulating material according to claim 1, characterized gekennzeictlnet that the Foam framework on a lamination, preferably on metal foils (,) self-adhesive is foamed. 3. Isolierstoff nach Anspruch i und /oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumgerüst sandwichartig mit anderen Isoliermaterialien (4), z.B. Hartschaumplatten verbunden ist. 3. Insulating material according to claim i and / or 2, characterized in that that the foam structure is sandwiched with other insulating materials (4), e.g. rigid foam panels connected is. 4. Verfahren zur herstellung des Isolierstoffes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglas mit einem Wassergehalt um 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 30 bis 33 Gewichtsprozent bei erhöhter eine rasche Austreibung des Wassers bewirkender Temperatur aufgeschäumt wird. 4. Process for the production of the insulating material according to one or more of the preceding claims, characterized in that water glass with a water content by 30 percent by weight, preferably between 30 to 33 percent by weight at increased a rapid expulsion of the water causing temperature is foamed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die AufschäumterJperatur mindestens 1500C, vorzugsweise um 2500C beträgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the foaming temperature is at least 1500C, preferably around 2500C. 6. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zerkleinerte, vorzugsweise pulverisierte Wasserglas in einer verschließbaren Schäumform der erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.6. The method according to claim 4 and / or 5, characterized in that the crushed, preferably pulverized, water glass in a closable Foam mold is exposed to the elevated temperature. 7. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeictlnet, daß das einen 33 Gewichtsprozent übersteigenden Wassergehalt aufweisende gieß- oder auswalzfähige Wasserglas in eine Schäumform eingebracht wird, daß dann durch Zwischenerwärmung der Wassergehalt auf 30 bis 33 Gewichtsprozent reduziert wird, wonach der Aufschäumvorgang bei erhöhter Temperatur erfolgt.7. The method according to claim 4 and / or 5, characterized in that that the water content exceeding 33 percent by weight is poured or rollable water glass is introduced into a foaming mold, that then by intermediate heating the water content is reduced to 30 to 33 percent by weight, after which the foaming process takes place at elevated temperature. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit des Isolierschaumstoffes ein Zusatz von einem oder mellreren Elementen der 2.Reihe des periodischen Systems (Calcium, Strontium) insbesondere in Form von Wasserglas vorgesehen ist. 8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that to increase the temperature resistance of the insulating foam an addition of one or more elements of the 2nd row of the periodic table (Calcium, strontium) is provided in particular in the form of water glass. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Minderung der Alkalität ein Zusatz von Borsäure verwendet wird.9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that boric acid is added to reduce the alkalinity is used. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hydrophobierung des Isolierschaumstoffes ein Zusatz von Organo-Silikaten verwendet wird.10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that one for the hydrophobization of the insulating foam Addition of organosilicates is used.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533490A (en) * 1982-12-02 1985-08-06 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien Process for producing water glass foams from aerosol containers
WO2002102734A3 (en) * 2001-06-18 2003-02-20 Bsh Bosch Siemens Hausgeraete Coating with inorganic foams for thermally insulating devices and components
WO2013056287A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Horst Wustinger Ceramic composition

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