DE3149004A1

DE3149004A1 - Durch pressen verdichteter waermedaemmkoerper aus einem hochdispersen daemmaterial

Info

Publication number: DE3149004A1
Application number: DE19813149004
Authority: DE
Inventors: Hans 6700 Ludwigshafen Kummermehr
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann und Glasfaser AG
Current assignee: Micropore International Ltd
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1983-06-16

Description

Durch Pressen verdichteter Wärmedämmkörper aus einem
hochdispersen Dämmaterial Die Erfindung betrifft einen durch Pressen verdichteten Wärmedämmkörper aus einem hochdispersen Dämmaterial, nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 7 bzw. 9.
Derartige hochisperse Pämmaterialien werden durch iie Anmelderin unter der Bezeichnung MINILEIT (eingetr. Warenzeichen) hergestellt und vertrieben und bestehen aus einem aus der Plammenhydrolyse gewonnenen mikropcrösen Oxidaerogel, insbesondere Kieselsäureaerogel und/oder Aluminiumoxidaerogel.
Wie in diesem Zusammenhang etwa die D&-PS 19 54 992 ausführlich erläutert, besteht das wesentliche Problem, daß aus solchen feindispersen Stoffen hergestellte Preßkörper zwar ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften besitzen, mechanisch aber kaum belastbar sind. Bei der Handhabung solcher durch Pressen verdichteter Wärmedämmkörper bröselt bereits bei geringen mechanischen Beaufschlagungen das mikroporöse Material an der Oberfläche ab. Die mechanischen Eigenschaft derartiger Formkörper ähneln denjenigen von beispielsweise gebundenem feinem Sand od. dgl.
Nach der Lehre der genannten DE-PS 19 54 992 soll ein solcher Wärmedämmkörper dadurch eine bessere mechanische Belastbarkeit erhalten, daß er von einer flexiblen Umhüllung umgeben ist, die mit Druck am Preßstoff anliegt.
Gemäß der weiteren Lehre etwa der DE-PS 20 36 124 soll das Pressen des mikroporösen Stoffes in der Umhüllung so geführt werden, daß eine möglichst innige Verzahnung der feindispersen Stoffe untereinander und mit der Oberfläche bzw. den Poren der relativ rauhen Umhüllung beispielsweise aus Glasgewebe erfolgt. I-lierdurch so] eine Verwendung von beispielsweise harzartigen Rindenlilteln, welche die Wärmedämmfähigkeit vermindern, vermieden werden.
Mit derartigen umhüllungen lassen sich zwar die mechanischen Eigenschaften von Wärmedämmkörpern auf der Basis solcher mikroporöser Preßstoffe in gewissem Umfange verbessern, jedoch reicht diese Verbesserung nur für eine relativ geringe Anzahl von Anwendungsfällen aus und scheiden durch die notwendige Umhüllung aus Glasgewebe od. dgl., ganz abgesehen von dem erforderlichen Aufwand hierfür, sehr viele weitere Anwendungsfälle aus, bei denen eine solche Umhüllung stört oder überhaupt nicht verwendbar ist.
Beispielsweise aus der DE-OS 29 42 087 ist auch bekannt, derartiges hochdisperses Dämmmaterial mittels eines Bindemittels zu "härten". Danach liegt das Bindemittel, welches in einem Vorgemisch gleichförmig mit einem Dispergiermittel verteilt ist. feindispers vor, so daß die Aerogel- und Trübungsmittelteilchen an ihren Kanten und Ecken im Verbund homogen krouzvernetzt werden. Hierdurch entsteht ein Wärmedämmkörper höherer Biegefestigkeit, die sich durch die mittels des Bindemittels miteinander verbackenen Aerogel- und Trübungsmittelteilchen ergibt, welche einen resten, starren Verbund bilden.
Mittels eines solchen Härtungseffektes wird keine Ver-' minderung der Sprödigkeit, sondern nur eine Erhöhung der Festigkeit bis zum Eintritt des Sprödbruches erreicht, und nach wie vor führen relativ geringe mechanische Beaufschlagungen zu einem Abbröseln des mikroporösen Materials von der Oberfläche der Wärmedämmkörper.
Aus der DE-OS 31 08 816 ist es gemäß § 3 Abs.2 PatG bekannt, einen solchen hochdispersen Preßstoff mit einem Mineralfaserzuschlag derart zu versehen, daß zwischen 10 und 30 Gew.-% des Preßstoffes aus Mineralfasern mit einer größeren Länge als 10 mm bestehen. Bei Einhaltung weiterer kritischer Parameter ergibt sich hierdurch eine sprunghaft erhöhte Biegbarkeit eines solchen Wärmedämmkörpers in Folien- oder Plattenform. Zur Verbesserung der mechanischen Integrität bei einer Biegung kann dabei auch vorgesehen sein, eine oder beide Seiten eines solchen Wärmedämmkörpers mit einer Folie oder einem Blech zu kaschieren, so daß die Biegbarkeit weiter verbessert wird.
Eine solche Kaschierung ist jedoch im Rahmen der DE-OS 31 08 816 ausschließlich auf den Fall der hohen Zuschlagmenge an langen Mineralfasern beschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmedämmkörper der gattungsgemäßen Art, der ohne Umhüllung aus Glasgewebe od. dgl. gepreßt ist, derart zu schaffen, daß Beschädigungsgefahren bei der Handhabung deutlich vermindert sind.
Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Damit wird erreicht, daß die Herstellung des Wärmedämmkörpers in einer hierzu bekannten Weise ohne Umhüllung durch Pressen erfolgen kann, wonach dann die Kaschierungsbahn aufgebracht wird. Die Kaschierungsbahn dient zunächst zum Schutz der empfindlichen Oberfläche des Wärmedämmkörpers insbesondere im Sinne einer Erhöhung der Abrieb- festigkeit. Infolge der Verbindung zwischen der Oberfläche des Wärmedämn'körpers und der Kaschierungsbahn ergibt sich weiterhin ein mehr oder weniger ausgeprägter Verbundeffekt, der darüber hinaus auchldie Bruchfestigkeit des Wärmedämmkörpers verbessert.
Eine besondere Problematik liegt in der Befestigung der Kaschierungsbahn an der Oberfläche des Wärmedämmkörpers, da dieser auch nach Erzielung eines Härtungseffektes durch ein Bindemittel die Teilchen mit nur relativ geringer Haftung untereinander enthält. Die vergleichsweise geringe Abriebfestigkeit der Oberfläche führt somit zu entsprechenden Problemen bei der Befestigung der Kaschierungsbahn. Es stand nicht zu erwarten, daß überhaupt an der Oberfläche eines solchen Wärmedämmkörpers eine Kaschierungsbahn flächig dauerhaft befestigt werden kann, wenn auf eine vollständig geschlossene Umhüllung verzichtet wird, in welche das Material eingepreßt is.
Mechanische Befestigungen kommen im Hinblick auf die bereits erfolgte Pressung des Materia]s jedenfalls zur ausschließlichen Erzeugung der Haltekraft kaum in Frage; denn die gepreßte Materialoberfläche ist nicht in ausreichendem Maße verformbar und reagiert auf einen lokalen Verformungsversuch schnell mit Auflösung des Preßverbundes. Hierdurch entfällt die Haltekraft gerade an dieser Stelle nahezu vollständig Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Befestigung der Kaschierungsbahn mittels eines insbesondere anorganischen und bei der Verarbeitung dünnflüssigen Klebers überraschend möglich ist. Ein zähfiüssiger Kleber, der nicht in die Oberfläche des Wärmedämmkörpers eindringt, kann nur an der äußersten Schicht der feinen Teilchen verankern, so daß diese äußerste Schacht bohne S»-hwierigkeiten zusammen mit der Kaschierungsbahrl und dem Kleber vom restlichen Preßstoff separiert werden kann. Ein dünnflüssiger Kleber hingegen dringt in die Oberfläche des Preßstoffs ein. Da die Teilchengröße des feindispersen Dämmaterials äußerst gering ist, genügt schon ein geringfügiges Eindringen des Klebers, um eine Vielzahl von Teilchenschichten zu-Wrgnifen und zu verbacken, und so eine saubere Verankerung herbeizuführen. Da der Wärmedurchlaßwiderstand des hochwirksamen Wärmedämmaterials durch den Kleberzusatz abnimmt, sollte andererseits ein zu tiefes Eindringen des Klebers wiederum vermieden werden. Bevorzugt wird auf diese Weise in der Oberfläche des Wärmedämmkörpers eine Kleberschicht erzeugt, die eine geringere Dicke als 1 mm, vorzugçeise eine geringere Dicke als 0,5 mm besitzt, zumal bei größeren Kleberschichtdicken eine merkliche Verbesserung der Festigkeit nicht mehr zu beobachten ist.
Während als Kleber grundsätzlich auch organische Kleber in Frage kommen, jedoch häufig im Hinblick auf die Temperaturbelastunq des Wärmedämmkörpers im Einsatz ungeeignet sind, eignen sich insbesondere anorganische Kleber.
Da der Wärmedämmkörper selbst formsteif ist, ist es auch nicht erforderlich, daß der Kleber gute elastische Eigenschaften besitzt, so daß auch von daher ein organischer Kleber wie insbesondere ein Kleber auf der Basis von Wasserglas verwendet werden kann. Wegen weiterer Einzelheiten eines solchen Klebers wird auf die DE-AS 24 60 543 verwiesen und ausdrücklich Bezug genommen.
Die Haftwirkung mittels eines solchen Klebers kann bei Redarl' mechanisch etwa durch Strukturierung einer folien-Förmigen Kaschierungsbahn mittels Prägewalzen od. dgl.
unterstiitzt werden.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich schließlich dadurch, daß im Falle einer Verwendung einer Metallfolie wie einer Aluminiumfo.lie oder einer Edelstahlfolie zugleich eine dampfdifflls,ionsdichte Abdeckung des Wärmedämmkörpers erzielt wird. Dies ermöglicht einen Einsatz eines solchen kaschierten Materials auch dort, wo eine Dampfsperre er- forderlich ist.
Die gestellte Aufgabe wird jedoch auch bei einem Wärmedämmkörper der Gattung gemäß Anspruch 7 dadurch gelöst, daß die Kaschierungsbahn aus einem sich bei Wärmeeinwirkung verflüchtigenden Werkstoff wie Papier besteht.
Dadurch wird zwar der entsprechende Oberflächenschutz bei der Handhabung im Anschluß an die Herstellung, beim Transport und bei der Lagerung erzielt, ebenso wie bei der Montage, nach Inbetriebnahme des Gerätes od. dgl und Entwicklung entsprechender Wärme verflüchtigt sich jedoch die Kaschierungsbahn, so daß der Wärmedämmkörper im Einsatz im wesentlichen wieder so vorliegt, wie er nach dem Pressen entstanden ist. Abgesehen davon, daß dies für einige Einsatzfälle zu bevorzugen ist, kann hier eine Kaschierungsbahn aus einem billigen, einfachen Material verwendet werden. Insbesondere ist hier auchdic Verwendung eines billigeren organischen Klebers möglich, der so gewählt werden kann, daß er sich bei der Wärmeeinwirkung ebenfalls verflüchtigt. Sowohl das Material für die Kaschierungsbahn als auch für den Kleber wird natürlich zweckmäßig so gewählt, daß die Verflüchtigung möglichst rückstandsfrei erfolgt.
Bei einem Zusatz von in der Wärme aushärtendem Dindcmittel ergeben sich lokal unterschiedliche, vom jeweiligen Raumgewicht und der jeweiligen lokalen Zusammensetzung abhängige Schrumpfungen und sonstige Formänderungen des Wärmedämmkörpers. Dadurch liegt der Wärmedämmkörper bei der Entnahme aus dem Härtungsofen mit unregelmäßiger Oberfläche vor, die nicht plan ist.
Um hier abzuhelfen, ist es bei einem derartigen gehärteten Wärmedämmkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 erfindungsgemä,3 vorgesehen, daß eine wenigstens einseitig durch einen Tauchvorgang, Spritzvorgang od. dgl. aufgebrachte Deckschicht mit einer die Oberflächenunebenheiten des Wärmedämmkörpers ausgleichenden Schichtdicke vorgesehen ist. Hierdurch können Unebenheiten ausgeglichen werden. Bei Bedarf kann eine Egalisierung der Oberfläche der noch zumindest plastischen Deckschicht durch Rakeln od. dgl. erfolgen, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.
Eine solche Deckschicht löst zugleich die gestellte Aufgabe eines Oberflächenschutzes im Sinne einer Erhöhung der Abriebfestigkeit.
Als Material für die Deckschicht kommt ein Kleber wie etwa ein Wasserglaskleber bevorzugt in Frage. Bei Bedarf kann zunächst eine solche Deckschicht aus beispielsweise Wasserglaskleber aufgebracht und sodann noch eine Kaschierungsbahn zusätzlich aufgebracht werden, wobei der Kaschierungsbahn dann der Egalisierungseffekt der K.1eberchicht zugute kommt.
Alternativ kann jedoch auch eine Deckschicht aus einem keramischen Bindemittel verwendet werden, das bei Temperaturen zwischen etwa 500-°'C und 10000C durch keramische Bindung verfestigt. Bezüglich der Einzelheiten einer solchen Beschichtung wird auf die DE-OS 31 02 935 verwiesen, die gemäß § 4 Abs. 3 PatG Stand der Technik ist, und wegen weiterer Einzelheiten ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen. Durch die Faserverstärkung eines snlchen keramischen Bindemittels zur Verwendung als Deckschicht ergibt sich zugleich eine mechanische Verbesserung der Festigkeit'des Wärmedämmkörpers gegen Bruch.
Für eine bahnförmige kontinuierliche oder quasi-kontinuieriche Fertigung des Wärmedämmkörpers in einer Fertiqungsstraße kann die Kaschierung in der Weise erfolgten, daß eine folienförmige Kaschierungsbahn von einer Vorratsrolle abgewickelt, einseitig mi;L Kleber versehen und an die zu kaschierende Seite des Wärmedämmkörpers nach dessen Pressung angelegt wird. Auf diese Weise ist auch eine vollständig oder abschnittsweise kontinuierliche Fertigung eines erfindungsgemäßen kaschierten Wärmedämm- körpers möglich. Im Falle einer Pressung des Preßstoffs für den Wärmedämmkörper in einer sackförmigen Umhüllung aus beispielsweise Glasgewebe ist eine solche kontinuierliche Herstellung nicht oder nur sehr schwierig möglich.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aurführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt Fig. 1 einen Ausbruch aus einem erfindungsgemäßen WärmedAmmkörper in perspektivischer Ansicht, Fig. 2 die Einzelheit aus Kreis A in Fig. 1 in stark vergrößerter Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 3 die Einzelheit aus Kreis A gemäß Fi. 1 in stark vergrößerter Darstellung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wärmedämmkörper bezeichnet, der mit einer Kaschierungsbahn 2 an einer seiner Oberflächen versehen ist.
Wie hierzu aus der Einzelheit gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, kann die Kaschierungsbahn 2 in Beispielsfal)e aus einer Aluminiumfolie bestehen, die silber einen Kleber 3 gegenüber dem Wärmedämmkörper 1 befestigt ist, der etn' Kleberschicht 3 bildet. Es kann beispielsweise ein anorganischer Kleber wie ein Wasserglaskleher in flüssir oder dünnflüssiger Verarbeitungskonsistenz, nn jedem Falle mit einer solchen Verarbeitungskonsistenz gewahlt werden, die beim Auftragen ein Eindringen deO Klebers in die Oberfläche des mit 4 bezeichneten Preßstoffes des Wärmedämmkörpers 1 ermöglicht. Die Dicke d der eingedrungenen Kleberschicht liegt im Beispielsfalle bei 0,3 mm und gewährleistet eine sichere Verankerung des Klebers in dem oberflächennahen Materialbereich des Preßstoffes 4.
Durch die Kleberschicht 3 wird die Kaschierungsbahn 2 sicher gehalten.
Alternativ kann zur Bildung der Kleberschicht 3 auch ein organischer, insbesondere bei Wärmeeinwirkung leicht verflüchtigender Kleber verwendet werden1 und als Material für die Kasc-hierungsbahn 2 ein ebenfalls bei. Wärmeeinwirkung verflüchtigendes Material wie-Papier, Kunststoff od. dgl. so daß im praktischen Einsatz des Wärmedämmkörpers 1 in der Nachbarschaft einer entsprechend starken Wärmequelle eine Verflüchtigung insbesondere der Kaschierungsbahn 2 und gegebenenfalls auch zumindest der oberflächennahen Bereiche des Klebers in der Klebeschicht 3 erfolgt. Dann liegt im Einsatz der Wärmedämmkörper 1 in der Form vor1 wie er noch ohne Kaschierung den Preßvorgang verlassen hat. Die Dicke der Kaschierungsbahn 2 sowie der Kleberschicht 3 bzw. die dafür eingesetzten Materialmengen können so gering gehalten werden1 daß eine Verflüchtigung mit nur sehr geringen Rückständen und auch geringer Umgebungsbeiastung erfolgt.
Gemäß Fig. 3 ist an der Oberfläche des Preßstoffes 4 des Wärmedämmkörpers 1 eine Deckschicht 2a vorgesehen,, die beispielsweise aus einem keramischen Bindemittel gegebenenfalls mit .Mineralfaserver-s'tärkung bestehen kann. Die mit 4a bezeichnete Oberfläche des Preßstoffes-4 ist unregelmäßig ausgebildet, wie dies der Fall ist, wenn der Preßstoff 4- -mit- einem in der Wärme aushärtenden Bindemittel versehen ist, welches lokal unterschiedliche Schrumpfungen und sonstige Verformungen bei der aushärtenden Wärmebehandlung verursacht. Die Deckschicht 2a, deren Oberfläche durch Rakeln od. dgl. zusätzlich egalisiert sein kann, weist eine Schichthöhe d auf, welche die Unebenheiten der Oberfläche 4a überdeckt.
Anstelle eines keramischen Bindemittels für die Deckschicht 2a kann auch eine Kleberschicht zur Anwendung gelangen.
Die Kleberschicht kann dann im Sinne der Deckschicht 2a die Außenoberfläche des Wärmedämmkörpers 1 bilden, oder wiederum mit einer Kaschierungsbahn 2 versehen sein, die vor dem Abbinden des Klebers aufgebracht ist und wiederum von diesem in entsprechender Weise gehalten ist. In diesem Falle kann wiederum vorgesehen sein, daß der Kleber für die Deckschicht 2a in einer ein Eindringen in die Oberfläche des Preßstoffes 4 ermöglichenden Konsistenz aufgetragen oder mit einem weiteren Kleber einer entsprechenden Konsistenz unterlegt ist, so daß die anhand von Fig. 2 erläuterte Verankerung des Klebers im Preßstoff 4 herbeigeführt werden kann.
Zur Verbesserung der Haftung der Kaschierungsbahn 2 an der Oberfläche des Wärmedämmkörpers 1 kann die Kaschierungsbahn 2 von der Außenseite-her beispielsweise mittels Prägewalzen od. dgl strukturiert werden, wobei Beeinträchtigungen des Preßverbundes im Bereich solcher verformender Einwirkungen auf die Oberfläche 4a des Preßstoffes 4 dadurch kompensiert werden können, daß die so vereinzelten Teilchen durch die Kleberschicht 3 wieder miteinander verbacken werden. Eine solche Strukturierung ist in Fig. 1 im Kreis B angedeutet.
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Claims

Patentansprüche 1. Durch Pressen verdichteter, formsteifer Wärmedämmkörper aus einem hochdispersen Wärmedämmaterial, dem Mineralfasern und gegebenenFalls Trübungsmittel zugesetzt sind, wobei der Anteil von 10 mm langen und längeren Mineralfasern unter 10 Gew.-S des Preßstoffes liegt, gekennzeichnet durch eine nach dem Pressen wenigstens einseitig aufgebrachte Kaschierungsbahn (2).
2. Wärmedämmkörper nach Anspruch 1j dadurch gekennzeichnet, daß die Kaschierungsbahn (2) mittels eines Klebers an der Oberfläche (4a) des Wärmedämmkörpers (1) befestigt ist.
3. Wärmedammkörper, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber bei der Verarbeitung eine fließfähige, ein Eindringen in den Preßstoff (4) ermöglichende Konsistenz besitzt.
4. Wärmedämmkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) der durch den eingedrungenen leber gebildeten Kleberschicht (3) geringer als lamm, vorzugsweise geringer als 0,5 mm ist.
5. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen Kleber auf der Basis von Wasserglas.
6. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaschierungsbahn (2) eine Metallfolie wie eine Aluminiumfolie oder eine Edelstahlfolie ist.
7. Durch Pressen verdichteter Wärmedämmkörper aus einem hochdispersen Wärmedämmmaterial, dem Mineralfasern und gegebenenfalls Trübungsmittel zugemischt sind, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine nach dem Pressen wenigstens einseitig aufgebrachte Kaschierungsbahn (2) aus einem sich bei Wärmeeinwirkung verflüchtigenden Werkstoff wie Papier.
8. Wärmedämmkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaschierungsbahn (2) mittels eines sich bei Wärmeeinwirkung verflüchtigenden Klebers wie eines organischen Klebers an der Oberfläche (4a) des Wärmedämmkörpers (1) befestigt ist.
9. Durch Pressen verdichteter, formsteifer Wärmedämmkörper aus einem hochdispersen Dämmaterial, dem Mineralfasern und gegebenenfalls Trübungsmittel zugesetzt sind und der durch ein in der Wärme aushärtendes Bindemitte7 gehärtet ist, insbesondere nach einem der AnsprUche 1 bis G, gekennzeichnet durch eine wenigstens einseitig durch einen Tauchvorgang, Spritzvorgang od.

dgl. aufgebrachte Deckschicht (2a) mit einer 'nebenheiten der Oberfläche (4des Wärmedämmkörpers (1) ausgleichenden Schichtdicke (d').
10. Wärmedämmkörper nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, daß die Oberfläche der Deckschicht (2a) durch Rakeln od. dgl. egalisiert ist.
11. Wärmedämmkörper nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2a) aus einem Kleber, insbesondere einem anorganischen Kleber wie einem Wasserglaskleber besteht.
12. Wärmedämmkörper nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2a) aus einem Material auf der Basis eines keramischen Bindemittels besteht.