DE4106727C2

DE4106727C2 - Verfahren zur Herstellung von umhüllten mikroporösen Wärmedämmformkörpern

Info

Publication number: DE4106727C2
Application number: DE19914106727
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing Reisacher; Richard L Panescu
Original assignee: POROTHERM DAEMMSTOFFE GmbH
Current assignee: POROTHERM DAEMMSTOFFE GmbH
Priority date: 1991-03-02
Filing date: 1991-03-02
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2011-03-03
Also published as: DE4106727A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von umhüllten mikroporösen verpreßten Wärmedämmformkörpern auf der Basis von Grundkörpern aus feinporigem Kieselsäureaerogel mit Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel sowie gegebenenfalls Härter und einer Umhüllung aus Kunststoff-Folie.

Durch die Umhüllung der Wärmedämmformkörper sollen die an sich eine geringe Festigkeit gegen Beanspruchungen - wie sie hauptsächlich bei einer Formanpassung an Oberflächen von thermisch beanspruchten Teilen wie Heizanlagen, Abgasleitungen, Katalysatoren, Reaktoren sowie des Motorraums von Kraftfahrzeugen und dergleichen Verwendungen auftreten, wie auch gegen Schwingungen, Stöße und dergleichen Einwirkungen bei der Handhabung - aufweisenden Wärmedämmformkörper geschützt werden.

Wärmedämmformkörper auf der Basis von verpreßtem mikroporösen Wärmedämmstoff sind beispielsweise aus den Druckschriften DE-A 30 33 515, DE-A 30 49 871 und DE-A 36 38 579 bekannt. Aus der DE-A 30 33 515 ist es bekannt, derartige Grundkörper teilweise oder völlig z. B. mit metallischen Umhüllungen zu versehen. Bekannt ist aus den EP-A 0 164 006 und der 0 315 169, Wärmedämmformkörper bei gleichzeitiger Druckverminderung innerhalb der Umhüllung in diese einzuschließen. Dabei dienen als Umhüllung Verbundfolien aus thermoplastischem Material/Metallfolie/thermoplastischem Material wie Polyproplylen/Aluminiumfolie/Polyester.

Die bekannten Wärmedämmformkörper mit metallischen Überzügen und dgl. lassen sich jedoch nicht so stark ausbilden, daß ein Schutz der Wärmedämmformkörper gewährleistet ist. Auch schmiegen sie sich nicht allseitig so eng an diese an, so daß sich Hohlräume bilden, welche bei Lagerung und Handhabung ebenso wie Dickenabnahmen durch Materialtrennung bei der Anpassung an zu dämmende Körper zu einer Rissebildung an den Oberflächen der Wärmedämmformkörper führen, was zu deren Zerstörung führen kann.

Das bekannte, diese Nachteile vermeidende Umhüllungsverfahren unter Evakuierung der Luft dagegen ist umständlich und zeitaufwendig durchzuführen, so daß eine Serienfertigung auf Schwierigkeiten stößt. Auch ist die Herstellung der dazu erforderlichen Verbundfolien kostspielig, was die Anwendungsmöglichkeiten begrenzt.

Aus der DE-OS 27 12 625 ist des weiteren ein Verfahren bekannt, bei welchem ein Gemisch aus pyrogener Kieselsäure und Trübungsmittel in Säcke aus Glasgewebe eingebracht wird und diese zugenäht und sodann zwischen zwei Preßplatten, von denen mindestens eine auf 70 bis 350°C beheizt ist, verpreßt werden. Durch die anschließende Abkühlung der Glasgewebeumhüllung soll durch die dabei entstehende Schrumpfung derselben das Kernmaterial unter Spannung eingeschlossen werden. Bei der weiter vorgesehenen Verwendung von Schrumpffolien soll die Verpressung in einem geringeren Temperaturbereich erfolgen. Dabei wird, während die Schrumpffolie schrumpft, das feindisperse Material in der Dicke zusammengepreßt.

Aus der DE-OS 27 29 609 ist ein identisches Verfahren bekannt, bei welchem in Abänderung zu dem vorbeschriebenen das gleiche Material in eine aus Flachmaterial bestehende Umhüllung, wie einen Schlauch, kontinuierlich eingefüllt und der gefüllte Schlauch ohne Durchtrennung quer zur Schlauchlängsrichtung abgeteilt und unter Wärmeeinwirkung auf die Hülle zu einem Plattenstrang verpreßt wird. Der Schlauch soll nach einer Durchführungsart des Verfahrens aus zwei im Bereich der Füllung zusammenlaufenden Einzelbahnen des Flachmaterials durch Verbinden an den Seitenrändern gebildet werden.

Da feindisperses Pulver, wie das Gemisch aus pyrogener Kieselsäure und Trübungsmittel, nicht fließfähig ist, läßt es sich nach einer Erkenntnis der Erfindung beim Pressen in Umhüllungen nicht bis in die Randzonen gleichmäßig verpressen, so daß bei den nach diesen Verfahren hergestellten Wärmedämmformkörpern eine gleichmäßige Verdichtung nicht gewährleistet ist und besonders die Ränder ausbröseln können und von rissigen Rändern ausgehend auch der gesamte Wärmedämmkörper leicht auseinanderbrechen kann. Auch kann sich infolge einer ungleichen Verdichtung und damit verbundener Dickungen die Umhüllung nicht überall anschmiegen, so daß eine Rißbildung begünstigende Hohlräume entstehen. Die Herstellung von umhüllten profilierte Formen aufweisenden Wärmedämmformkörpern dürfte daher auch im Wege der bekannten Verfahren nicht möglich sein. Auch lassen sich eine ungleiche Verdichtung aufweisende Wärmedämmformkörper kaum durch Verbiegen an zu isolierende Vorrichtungen wie Rohre anpassen und zu diesem Zweck z. B. mit Einlagen versehen.

In der Regel wird in Durchführung der bekannten Verfahren - wie auch vorgesehen - wohl auch eine zeitraubende und komplizierte Verfahrensstufe zur Evakuierung der in dem einfließenden Pulver enthaltenen Luft und ggf. Feuchtigkeit erforderlich sein, so daß die Verwendung homogener Schrumpffolien aufwendig wäre. Daher sind schließlich auch poröse Materialien wie Glasfasergewebe als Umhüllung vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein einfacher durchführbares Herstellungsverfahren sowohl für plattenförmige als auch profilierte Formen aufweisende, umhüllte Wärmedämmkörper der eingangs genannten Art mit einer gleichmäßigen Dichte zu ermöglichen, die somit haltbarer und ohne weiteres auch an zu isolierende, unregelmäßige Oberflächen aufweisende Vorrichtungen anpaßbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise können in Durchführung der Verfahren bei Einsatz vorgepreßter Wärmedämmformkörper allein schon durch eine Sichtprüfung etwa für eine Umhüllung ungeeignete Grundkörper ausgeschieden werden, was Ausschuß spart.

Als Umhüllungen kommen Schrumpffolien aus thermisch oder strahlenchemisch vernetzbaren Kunststoffen, vorzugsweise aus Polyäthylen und dgl., in Frage. Diese werden erfindungsgemäß in Form von Folien, Beuteln oder Schläuchen verwendet.

Überraschend eng schmiegen sich die aufgeschrumpften Umhüllungen an die Oberflächen der Grundkörper an, und es treten keine zur Rissebildung neigende Hohlräume auf. Vorteilhafterweise brauchen die erfindungsgemäßen Umhüllungen die Grundkörper auch nicht vollständig zu umschließen. Man kann z. B. eine Bodenfläche zur Entlüftung freihalten. Bei der Montage der erfindungsgemäßen Wärmedämmformkörper an den zu dämmenden Gegenständen lassen sich diese infolge ihrer durch ihre gleichmäßige Dichte gegebene Schmiegsamkeit ohne auseinander zu brechen an Vorrichtungen mit unregelmäßigen geometrischen Formen anpassen, und auch bei der Zerstörung der an dem zu dämmenden Körper anliegenden Umhüllungsfläche hält die äußere Umhüllung stand.

Die zur Verwendung kommenden Grundkörper können regelmäßige, wie z. B. plattenartige, oder unregelmäßige, wie z. B. an die zu dämmenden Körper angepaßte profilierte Formen aufweisen. Die zur Umhüllung gelangenden Grundkörper auf Basis von mikroporösem, verpreßtem Wärmedämmstoff können auch sie teilweise oder vollkommen umhüllende Kaschierungen wie Vliese oder Gewebe aus Aluminiumsilikat, Glasfasern, Steinwolle oder dergleichen oder Schichten aus Metallfolien, Wasserglas oder dergleichen aufweisen.

Vorteilhafterweise können insbesondere bei plattenförmigen Grundkörpern etwa mittig Metallfolien miteingepreßt sein, die vorzugsweise eine Riffelung oder Lochung aufweisen, wodurch Belastungen beim Biegen vermindert werden.

Bei stark unregelmäßigen Formen der Grundkörper sieht das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise an- bzw. aufgesetzte Klemmen oder sonstige Haltemittel vor, welche die Folien in der überzogenen Lage halten. Natürlich kann auch eine teilweise Evakuierung der Luft erfolgen, wenn hierbei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Klemmen nicht angesetzt werden können.

Zur Herstellung der erfindungsgemäß umhüllten Wärmedämmformkörper werden die eingangs beschriebenen Grundkörper, die z. B. in Form von Platten vorliegen, einzeln in Kunststoffbeutel eingegeben oder in Kunststoffschläuche unter Belassung eines zum folgenden Vereinzeln notwendigen Abstands aufgereiht und sodann die Schläuche an den Plattenenden verschweißt und dabei ggf. abgetrennt, was beides eine überraschend einfache rationelle Fertigung ermöglicht. Desweiteren ist auch an ein Einschweißen der am laufenden Güterstrom auf eine Unterfolie aufgelegten und mit einer Oberfolie abgedeckten Grundkörper gedacht. Alle diese Verfahren ermöglichen eine rationelle Fertigung am laufenden Güterstrom.

In den Zeichnungen sind drei Verfahrensbeispiele schematisch dargestellt. Mit 1 sind zu umhüllende Wärmedämmformkörper, mit 2 Umhüllungen und zwar 2a Beutel, 2b Schläuche, 2c Folien, mit 3 ein gitterförmiges Förderband einer Fördervorrichtung, mit 4 ein dieser vorgeschalteter Arbeitstisch mit Schweißvorrichtung und mit 5 ein Schrumpftunnel bezeichnet, in dem eine thermische Vernetzung z. B. mittels Heißgas oder eine Strahlenvernetzung z. B. mittels ionisierender Strahlen der Umhüllung und damit deren Deformierung erfolgt.

Beispiel 1

8 mm dicke, vorher verpreßte, mikroporöse Grundkörperplatte der Zusammensetzung

63 Gew.-% pyrogen erzeugtes Aluminiumoxyd
32 Gew.-% Ilmenit
5 Gew.-% Aluminiumsilikatfaser

werden in ihren Abmessungen angepaßte, sie leicht aufnehmende Beutel aus einer 7 µm starken Polyäthylenfolie eingeführt und diese sodann an ihren offenen Breitseiten verschweißt. Die auf das Förderband aufgelegten umhüllten Wärmedämmkörper werden laufend durch den Schrumpftunnel hindurchgefördert. Die Gitter des Förderbandes lassen eine allseitige Einwirkung des Heißgases in dem Schrumpftunnel zu (Fig. 1).

Beispiel 2

30 mm dicke, vorher verpreßte mikroporöse Grundkörperplatte der Zusammensetzung

63,7 Gew.-% feinteiliges Metalloxid
30,1 Gew.-% Trübungsmittel
6,0 Gew.-% Fasermaterial
0,2 Gew.-% Härter

werden auf dem Schweißtisch hintereinander in einen 9 µm dicken Polyäthylenschlauch eingeschoben und zwischen den einzelnen Platten ein Abstand belassen, an dem das Schweißwerkzeug eingesetzt wird. Sodann werden die umhüllten Grundkörper auf das Förderband aufgeschoben und im Schrumpftunnel dem Typ des Polyäthylens entsprechend, der von der Art und Menge des zugesetzten Stabilisators abhängt, bei 5 . . . 20 Mrad die Vernetzungsreaktion herbeigeführt. Danach gelangt der Schlauch z. B. auf einen nicht dargestellten Scherentisch und die einzelnen umhüllten Wärmedämmformkörper werden voneinander getrennt. In Abweichung hiervon ist beim Ausführungsbeispiel eine Trennung der umhüllten Wärmedämmformkörper beim Schweißvorgang ausgeführt (Fig. 2).

Beispiel 3

3 mm dicke, vorher verpreßte, mikroporöse Grundkörperplatte der Zusammensetzung

62,5 Gew.-% pyrogen erzeugte Kieselsäure
31,8 Gew.-% Zirkonsilikat
5,0 Gew.-% Aluminiumsilikatfaser
0,7 Gew.-% Borcarbid

werden nebeneinander auf eine von einer Vorratsrolle über den Schweißtisch gezogene Unterfolie unter Einhaltung eines Schweißabstandes aufgelegt und diese oben mit einer von einer Vorratsrolle abgezogenen Oberfolie abgedeckt. Sodann erfolgt das Zusammenschweißen der Folien an den in Förderrichtung liegenden Seiten. Gleichzeitig mit der Querschweißung zwischen den Wärmedämmformkörpern erfolgt das Abtrennen der dieser umhüllenden Folienbanderolen.

In den Zeichnungen sind des weiteren einige Ausführungsbeispiele von mit Schrumpffolien umhüllten Wärmedämmstoffkörpern ersichtlich.

Gemäß Fig. 4 ist der Grundkörper 10, wie zu sehen, von oben bis unter die seitlichen Ränder mit einer Schrumpffolie 11 überzogen; in Fig. 5 ist eine gleiche Ausführung dargestellt, bei welcher unterhalb des Grundkörpers 10 eine eine Lochung aufweisende Metallfolie 12 eingelegt ist und von der Schrumpffolie gehalten ist.

Bei der Ausführungsform in Fig. 6 ist der Grundkörper 10 allseitig von einer Metallfolie 13 eingehüllt und auf diese eine Folie aufgeschrumpft.

In Fig. 7 ist mit dem Grundkörper 10 mit einer mittig angeordneten geriffelten Metallfolie verpreßt worden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von umhüllten mikroporösen verpreßten Wärmedämmformkörpern auf der Basis von Grundkörpern aus feinporigem Kieselsäureaerogel mit Mineralfaserverstärkung und/oder Trübungsmittel sowie gegebenenfalls Härter und einer Umhüllung aus Kunststoff-Folie, dadurch gekennzeichnet, daß auf den vorher ohne Zuhilfenahme einer Umhüllung verpreßten Grundkörper (1, 10) eine teilweise oder vollkommene Umhüllung (2, 11) aus einer schrumpffähigen Kunststoff-Folie aufgeschrumpft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2, 11) aus Polyäthylen besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (2, 11) eine Dicke von 4 bis 15 µm aufweist.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 10) teilweise oder vollständig mit einem Glasfasergewebe als Zwischenschicht kaschiert ist.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 10) ganz oder teilweise von einer Metallfolie (13) als Zwischenschicht umhüllt ist.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper mit einer etwa mittigen Metallfolie (14), die eine Riffelung oder Lochung aufweisen kann, verpreßt ist.

7. Verfahren zur Herstellung von umhüllten Wärmedämmkörpern nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorher verpreßte Grundkörper (10) in Beutel (2a) aus schrumpffähigem Kunststoff verpackt und nach Schließen bzw. Verkleben der offenen Seite in einen Schrumpftunnel gefördert und unter Einwirkung einer Strahlung auf den Grundkörper aufgeschrumpft wird.

8. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorher verpreßte Grundkörper (10) in einen Schlauch (12b) aus schrumpffähigem Kunststoff in einem für eine Verschweißung erforderlichen Abstand voneinander eingeführt wird und sodann der Schlauch zwischen den Grundkörpern verschweißt wird und dabei gleichzeitig die umhüllten Wärmedämmformkörper voneinander getrennt werden, wonach in einem Schrumpftunnel (5) die Folie auf den Grundkörper unter Einwirkung einer Strahlung aufgeschrumpft wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorher verpreßte Grundkörper (10) auf eine von einer Vorratsrolle abgezogene Unterfolie (2c) aufgelegt und sodann von einer weiteren Vorratsrolle eine Oberfolie (2c) über den Grundkörpern (10) aufgelegt wird, die Folien mittels Längs- und Querschweißelementen an allen Breit- und Längsseiten miteinander verschweißt und dabei die einzelnen umhüllten Wärmedämmformkörper abgetrennt werden und in einem Schrumpftunnel (5) die Umhüllung auf die Grundkörper aufgeschrumpft wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestrahlung der umhüllten Grundkörper mit einer ionisierenden Strahlung erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufschrumpfen in dem Schrumpftunnel (5) Heißgase einwirken.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei unregelmäßigen Formen des oder der Grundkörper Klemmen zum Festhalten der Umhüllung eingesetzt werden.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei unregelmäßigen Formen der Grundkörper Andrückrollen eingesetzt werden.

14. Wärmedämmkörper, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach Anspruch 1 oder 1 und mindestens einem der nachfolgenden Ansprüche hergestellt sind.