NO331414B1 - Mikroporost varmeisolerende legeme - Google Patents

Abstract

Et mikroporøst varmeisolerende legeme består av et komprimert varmeisolerende materiale inneholdende 30 til 90 vekt% fine partikler av metalloksyd, O til 30 vekt% av et opacifiseringsmiddel, O til 10 vekt% av et uorganisk fibermateriale og O til 15 vekt% av et uorganisk bindemiddel, samt i tillegg 2 til 45 vekt%, fortrinnsvis 5 ti!15 vekt%, xonotlitt.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et mikroporøst varmeisolerende legeme som består av tørr-komprimert varmeisolerende materiale inneholdende fra 30 til 90 vekt% av et findelt metalloksid, fra 0 til 30 vekt% av et opacifiseringsmiddel, fra 0 til 10 vekt% av et fibermateriale og fra 0 til 15 vekt% av et uorganisk bindemiddel.

Et slikt varmeisolerende legeme er blitt beskrevet f.eks. i EP-A-0 618 399, hvor det imidlertid kreves at minst én overflate av det dannede stykket har kanalporer med porebasearealer på fra 0,01 til 8 mm<2>og penetreringsdybder på fra 5 til 100%, basert på tykkelsen av det dannede stykket, og hvor det dannede stykkes overflate inneholder fra 0,004 til 10 kanalporer pr. 1 cm<2>.

Nevnte varmeisolerende legemer fremstilles ved tørrkomprimering og på-følgende sintring ved temperaturer på fra 500 til 900°C, idet kanalporene er dan-net ved boring, stansing eller fresing og fortrinnsvis ved hjelp av pregestempel. På grunn av disse tiltakene er det mulig å avlede vanndampen som på eksplosiv måte unnslipper under den hurtige oppvarmingen, slik at nedbryting av det varmeisolerende legemet kan unngås.

Ulempene ved nevnte varmeisolerende legeme er den kompliserte frem-stillingsprosessen og forringelsen av de varmeisolerende egenskapene på grunn av stømming av gasser inne i porene.

En annen prosess for fremstilling av et mikroporøst legeme er blitt beskrevet i EP-A-0 623 567, hvor oksider, hydroksider og karbonater av metallene fra den andre hovedgruppen i elementenes periodiske system presses sammen med hverandre med pyrogent fremstilt Si02og eventuelt Al203og et opacifiseringsmiddel og en organisk fiber og deretter sintres ved temperaturer som overstiger 700°C. Denne prosessen er ikke bare komplisert, men har i tillegg den ulempen at det å avkjøle dette godt isolerende materialet på nytt tar lang tid.

Varmeisolerende legemer fremstilt med svært varmemotstandsdyktige ad-hesiver og en oppslemming, en silikasol og en leire er blitt beskrevet i DE-C-40 20 771. Her beskrives også ytterligere tidligere teknikk vedrørende fremstilling og sammensetning av varmeisolerende legemer. Ulempen med alle varmeisolerende legemer som består av organiske komponenter og spesielt organisk fibermateriale er at nevnte organiske komponenter brenner ved svært høye temperaturer og oppviser en uønsket gassutvikling.

DE 41 06 727 beskriver varmeisolerende legemer med et plastfoliedekke, hvor det skal anvendes spesielle krympbare plastfolier. I tillegg inneholder disse varmeisolerende legemene fremdeles organisk materiale og taper sin dimensjons-stabilitet dersom de utsettes for kraftig oppvarming.

DE-C-42 02 569 beskriver formverktøy for å presse varmeisolerende legemer, spesielt for elektriske strålevarmeinnretninger så som kokeplater.

EP-A-686 732 beskriver tørrpressede varmeisolerende plater bestående av forskjellige indre og ytre materialer, idet nevnte materialer har stabiliserende åp-ninger som helt igjennom består av det ytre materialet. Også disse platene er van-skelige å fremstille, og oppviser verken når det gjelder den mekaniske stabiliteten eller de varmeisolerende egenskapene optimale egenskaper.

Nevnte varmeisolerende plater har en annen ulempe i det at de er vanske-lige å skjære og bearbeide uten å skade de ytre lagene, dersom det ikke anvendes svært kostbart verktøy så som laserskjærere ettersom nevnte skjærere er i stand til å omdanne de nydannede skjærkantene til glass.

Et annet forsøk på å løse problemene med fremstilling av varmeisolerende plater for å oppnå optimale egenskaper er blitt beskrevet i EP 0 829 346, hvor vanskelighetene og ulempene med dagens teknikk nok en gang er opplistet.

Et viktig problem ved fremstillingen av varmeisolerende legemer ved hjelp av tørrpressing av komponentene er at disse materialene tenderer til å fjære til-bake og å ekspandere på nytt etter pressingen, slik at det i det minste må anvendes høye trykk for å oppnå noenlunde brukbare resultater.

Selv om bøyestyrken til nevnte varmeisolerende plater kan forbedres ved å tilsette fibermateriale, så fører imidlertid høyere fibermengder til delaminering av og svekker kohesjonskraften for den komprimerte blandingen under det kritiske avformingstrinnet.

I alle tilfeller bør de varmeisolerende platene ikke inneholde organiske eller brennbare komponenter som ved oppvarming til høye temperaturer kan resultere i utvikling av gasser som til dels også er toksiske. Til slutt må det være mulig å bearbeide de ferdige varmeisolerende legemene lett og uten noen problemer, f.eks. bør det være mulig å sage, skjære eller bore nevnte legemer uten problemer og uten at det danner seg uønsket støv.

Til slutt ønskes det i mange tilfeller at de varmeisolerende legemene er gode elektriske isolatorer. Det finnes imidlertid anvendelsesområder hvor det er ønsket at minst én av overflatene har elektrisk ledningsevne for å kunne avlede elektrostatiske ladninger.

Nå har alle disse problemene blitt løst ved hjelp av mikroporøse varmeisolerende legemer bestående av et tør-komprimert varmeisolerende materiale inneholdende fra 30 til 90 vekt% findelt metalloksid, fra 0 til 30 vekt% av et opacifiseringsmiddel, fra 0 til 10 vekt% av et uorganisk fibermateriale og fra 0 til 15 vekt% av et uorganisk bindemiddel, idet legemet i tillegg inneholder fra 2 til 45 vekt%, fortrinnsvis fra 5 til 15 vekt%, xonotlitt.

Fortrinnsvis har nevnte mikroporøse varmeisolerende legeme et dekke av et varmemotstandsdyktig materiale på den ene av eller begge overflatene derav. Spesielt foretrukket er tildekninger som er like eller forskjellige og består av forpresset xonotlitt, glimmer eller grafitt. Når det anvendes xonotlitt og/eller glimmer, dannes det dekker som er gode elektriske isolatorer. Når det anvendes grafitt, dannes det et dekke som har en ledningsevne som minst muliggjør avledning av elektriske ladninger. For enkelte anvendelser kan det således være fordelaktig å fremstille den ene siden av dekket av xonotlitt og/eller glimmer og det andre dekket av grafitt.

De varmeisolerende legemene fremstilles ved tørrpressing, hvor den mekaniske styrken forbedres ved at det tilsettes xonotlitt uten at det er nødvendig med sintring ved høyere temperaturer. Videre resulterer tilsetningen av xonotlitt i en lavere fleksibilitet etter pressingen. Videre forbedrer tilsetningen av relativt små mengder fibermateriale i betydelig grad bøyestyrken for de ferdige varmeisolerende legemene dersom xonotlitt er en komponent derav.

Endelig resulterer anvendelse av xonotlitt i kjernen i en forbedring av ho-mogeniteten av den tørre blandingen både under fremstillingen og i sluttproduktet.

De øvrige komponentene i det varmeisolerende legemet i henhold til oppfinnelsen kan velges fra materialene som allerede er kjent for dette formålet. Som findelte metalloksider anvendes f.eks. pyrogent fremstilte kiselsyrer inkludert lys-bue-kiselsyrer, utfelte kiselsyrer med lavt alkali-innhold, silisiumdioksid-aerogeler, analogt fremstilte aluminiumoksider og blandinger derav. Pyrogent fremstilte kiselsyrer er spesielt foretrukket.

Som opacifiseringsmidler kan titandioksid, ilmenitt, silisiumkarbid, jern(ll)-jern(lll)-blaningsoksider, kromdioksid, zirkoniumoksid, mangandioksid, jernoksid, silisiumdioksid, aluminiumoksid og zirkoniumsilikat samt blandinger derav anvendes. Fremfor alt anvendes nevnte opacifiseringsmidler for å absorbere og spre infrarød stråling og således tilveiebringe god isolering mot varmestråling i det høyere temperaturområdet.

Som fibermaterialer er glassfibrer, mineralull, basalfibrer, slaggull, kera-miske fibrer og whiskers, og fiberreip fremstilt av f.eks. smeltemasse av aluminium- og/eller silisiumoksider og blandinger derav egnet.

Om ønsket kan tilsetning av uorganiske bindemidler så som vannglass, aluminiumfosfater, borider av aluminium, titan, zirkonium, kalsium; silicider så som kalsiumsilicid og kalsiumaluminiumsilicid, borkarbid og basiske oksider så som magnesiumoksid, kalsiumoksid, og bariumoksid anvendes.

Generelt er slike bindemidler ikke nødvendige dersom det anvendes xonotlitt. Enkelte av disse bindemidlene kan også anvendes som en tørr forblanding med xonotlitt ettersom de på spesiell enkel måte lar seg inkorporere homogent i denne tilstanden.

Som xonotlitt anvendes syntetisk fremstilt xonotlitt ettersom naturlig xonotlitt ikke er tilgjengelig i tilstrekkelige kvantiteter og til akseptable kostnader. Fremstillingen av syntetisk xonotlitt er blitt beskrevet, f.eks. i GB-1193172 og EP 0 231 460.

Nevnte syntetisk fremstilte xonotlitt oppnås generelt i form av kuler bestående av sammenfiltrede nåler. I henhold til oppfinnelsen kan imidlertid også ikke-sammenfiltrede nåler eller knapt sammenfiltrede nåler anvendes, og som ved fremstilling, anvendelse og bearbeiding av xonotlitt oppstår for andre formål, og som kan være blandet med andre komponenter i slike produkter.

Dersom det er ønsket å dekke den ene av eller begge overflatene av de varmeisolerende legemene i henhold til oppfinnelsen med et varmemotstandsdyktig materiale, kan det anvendes kommersielle folier av glimmer og grafitt. Videre er det mulig å fremstille et sjiktmateriale fra forpresset xonotlitt som inn-føres i bunnen og toppen av presseformen for resten av den tørre blandingen og presses sammen med nevnte tørre blanding.

Egenskapene til de mikroporøse varmeisolerende legemene i henhold til oppfinnelsen kan varieres avhengig av de ønskede anvendelsesformålene. De fysiske egenskapene til sluttproduktet kan også tilpasses det respektive formålet ved å tilpasse sammensetningen av de varmeisolerende legemene.

Oppfinnelsen skal nå illustreres mer detaljert i de følgende eksemplene og sammenligningseksemplene.

Eksempel 1

En blanding av 68 vekt% pyrogen kiselsyre, 30 vekt% rutil som fungerer som et opacifiseringsmiddel, og 2 vekt% silikatfibrer (6 mm lengde) ble grundig tørrblandet i en tvangsblander og deretter tørrpresset i en rektangulær metallform ved et pressetrykk på 0,9 MPa, hvorved det ble oppnådd en plate med en densitet på 320 kg/m<2>. Etter opphør av pressetrykket og etter at platen var tatt ut av for-men, øket tykkelsen av en 15 mm tykk plate med 3 til 4% på grunn av fleksibiliteten og tilbakefjæringen. Det varmeisolerende legemet oppviser bare lav mekanisk stabilitet.

Eksempel 2

Forskjellige mengder av en syntetisk xonotlitt (Promaxon<®>, et handelspro-dukt fra firmaet Promat, Belgia) settes til blandingen ifølge eksempel 1, og nevnte blandinger presses som i eksempel 1. Fleksibiliteten og re-ekspansjonen avtar klart med økende mengder xonotlitt. Dataene er oppsummert under og illustrert på fig. 1:

I henhold til dataene som er oppsummert i følgende tabell og illustrert på fig. 2 resulterer tilsetningen av xonotlitt i en økning av bøyestyrken.

Fra disse dataene og fig. 2 kan det sees at en tilsetning av xonotlitt på inntil 20 vekt% også øker bøyestyrken.

Claims (4)

1. Mikroporøst varmeisolerende legeme som består av et tørr-komprimert varmeisolerende materiale inneholdende fra 30 til 90 vekt% findelt metalloksid, fra 0 til 30 vekt% opacifiseringsmiddel, fra 0 till 0 vekt% uorganisk fibermateriale og fra 0 til 15 vekt% uorganisk bindemiddel, karakterisert vedat legemet i tillegg inneholder fra 2 til 45 vekt%, fortrinnsvis fra 5 til 15 vekt%, xonotlitt.

2. Mikroporøst varmeisolerende legeme ifølge krav 1, karakterisert vedat den ene av eller begge overflatene har et dekke av et varmemotstandsdyktig materiale.

3. Mikroporøst varmeisolerende legeme ifølge krav 2, karakterisert vedat dekkene er like eller forskjellige og består av forpresset xonotlitt, glimmer eller grafitt.

4. Mikroporøst varmeisolerende legeme ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat dekket består av en prefabrikert glimmerfilm på begge sider.