SE466299B - Vaermeisolerande kropp och saett att framstaella den, innefattande en armerande bikakestruktur och ett vaermeisolationsmaterial - Google Patents

Description

466 299 2 Uttrycket "bikaka" är här avsett att definiera en cellstruktur, i vilken varandra närbelägna celler är skilda från varandra av ett tunt membran. I allmänhet kan cellerna ha hexagonal form, men detta är inte nödvändigt, varför termen "bikaka" som här använd även avser triangulära eller andra mångsidiga celler med raka eller krökta väggar. I allmänhet kan cellerna vara likformade, men detta är inte väsentligt.

Uppfinningen och sättet att genomföra den framgår närmare av följande beskrivning av exempel i anslutning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. 1-3 visar tre olika utföranden av vid tillämpning av uppfinningen användbara utföranden av armerande bikakestrukturer, fig. ll illustrerar ett sätt på vilket värmeisolerande artiklar enligt uppfinningen kan tillverkas, fig. och 6 visar två olika utföranden av ett värmeisoleringsmaterial enligt uppfinningen, fig. 7 illustrerar ett annat sätt på vilket värmeisolerande artiklar enligt uppfinningen kan tillverkas, fig. 8 illustrerar ett sätt att forma krökta artiklar av värmeisolering enligt föreliggande uppfinning, fig. 9 visar en panel med ett enda dike inarbetat däri från ena sidan och fig. 10 visar samma panel vikt kring botten i diket, samt fig. ll visar en panel med ett flertal diken inarbetade däri från ena sidan och fig. 12 samma panel ihopvikt kring bottenlinjerna i dikena.

Bikakestrukturen enligt fig. l är baserad på en hexagonal, enligt fig. 2 på en triangelformad och enligt fig. 3 på en cirkulär cell.

Materialet i bikakestrukturen kan väljas bland ett stort antal material som blandannat exempelvis innefattar metaller, såsom aluminium- folie, oorganška material exempelvis keramiska, eller organiska material, såsom plaster, vävda tyger eller papper, och kan också bestå av en kombina- _. tion av olika material. Om använt material har låg inherent stadighet, kan man använda förstyvande tillsatser. Så exempelvis kan papper förstyvas med fenolharts. Materialet i bikakestrukturen kan vara brännbart, men det bikake- strukturen innehållande värmeisoleringsmaterialet kommer att vara för- hållandevis obrännbart, som framgår av det följande.

I de fall då isolationsmaterialet behöver ha varierande styrka, kan cellstorleken i bikakestrukturen eller tjockleken hos det material som bildar bikakestrukturen varieras inom valda områden.

Fig. l!- illustrerar ett sätt på vilket paneler av värmeisolationsma- g terial enligt uppfinningen kan tillverkas.

Bikakestrukturen 10 läggs på en plan yta ll omgiven av väggar 12 som bildar en form. Isolationsmaterialet 13 i en mängd som motsvarar ungefär fem gånger den volym som upptas av bikakestrukturen hälls därefter /\ 466 299 3 i formen och fördelas jämnt över bikakestrukturen. Isolationsmaterialet pressas in i bikakecellerna med en ramm 14 som passar in mellan formens väggar 12.

Rammen 14 är porös eller är försedd med genomgående hål 15 för utsläppning av luft i isolationsmaterialet när det pressas ihop. Om rammen emellertid täcker blott en förhållandevis liten yta räcker det att man låter luften avgå genom springan 16 mellan rammen och formväggarna.

Mängden isolationsmaterial väljs så att rammen vid ihoppress- ningen av isolationsmaterialet rör sig fram till eller till i närheten av bikakestrukturens yta, varefter den framställda produkten, bestående av bikakestrukturen innehållande ihoppressat isolationsmaterial, tas ut ur for- men.

Isolationsmaterialet kan sålunda eventuellt skjuta ut ovanför bikakestrukturens nivå. Om så önskas kan överskott av isolationsmaterial avlägsnas genom borstning eller skrapning, så att översidan av isolations- materialet kommer att ligga i samma nivå som bikakestrukturens. Det finfördelade isolationsmaterialet kan vara ett mikroporöst isolationsmaterial eller kan vara valt bland andra lämpliga pulver inom ett stort område, exempelvis kiseloxidgel, volatiserad kiseloxid, kalciumsilikat, vermikulit och perlit samt finfördelade metalloxider, exempelvis aluminium-och titanoxid.

Mikroporösa material är material med nätstruktur, i vilka genom- snittliga öppningsdimensionen är mindre än den genomsnittligafria väg- sträckan hos molekylerna i luft eller annan gas, i vilken det mikroporösa materialet befinner sig. Detta medför en värmeledningsförmåga, som är mindre än den molekylära ledningsförmågan hos luften respektive den andra gas, i vilken materialet används. Nätstrukturen åstadkoms inom ett finförde- lat material genom att man använder ett pulver med mycket fina partiklar, vilka häftar vid varandra i kedjeliknande form. Ett lämpligt pulver för att åstadkomma sådan struktur är en finfördelad kiseldioxid i en form som allmänt kallas silika-aerogel eller pyrogen silika. Ett annat dylikt pulver år finfördelat kolsvart.

För högtemperaturändamål kan infraröd opakificering vara önsk- värd eller nödvändig och detta kan åstadkommas genom att man till det finfördelade materialet sätter lämpligt opakificeringsmaterial, exempelvis reflektiva metallpulver eller metalloxider med högt refraktivt index, exem- pelvis Imanganoxid, kromoxid, titandioxid, järnoxid och zirkonoxid. Infraröd- absorberande material, exempelvis kolsvart, kan också användas. 466 299 4 Det kan också vara önskvärt att ett armerande fibermateríal ingår i det finfördelade värmeisolationsmaterialet, speciellt när cellstorleken hos bikakestrukturen är större än omkring 5 mm tvärs över. Sådant fiber- material kan utgöras av keramisk fiber, glasfiber, bomull, rayon eller annan syntetisk fiber, kolfiber eller andra fiber som vanligen används för armering.

Alla material som sätts till det finfördelade materialet bör vara intimt blandade med detta innan det hälls i formen.

När det finfördelade isolationsmaterialet innehåller mikroporöst material kan det vara önskvärt att modifiera det ovan beskrivna sättet.

När man till exempel pressar ihop mikroporös kiseldioxid och därefter lättar på hoppressningstrycket kan dess volym öka med så mycket som 20%. Trots att isolationsmaterialet kan ha pressats ihop till bikakestruk- turens nivå kan det när man lättar på trycket utvidga sig så att det stiger över denna nivå och nödvändiggör en ytbehandling när det krävs att isola- tionsmaterialet skall ligga i nivå med bikakestrukturen.

Det har visat sig att detta kan åstadkommas genom att man på rammens yta anordnar ett fjädrande material 17, vilket när isolationsmate- rialet utsätts för det högsta kompakteringstrycket deformeras där det kommer i kontakt med bikakestrukturen, men trycker isolationsmaterialet ned under nivån på bikakestrukturens yta. När trycket lättas kommer isolationsmaterialet att expandera så att dess yta kommer att ligga vid eller under nivån hos bikakestrukturens yta.

Ett annat sätt att trycka ihop isolationsmaterialet till under bikakestrukturens ytnivå är att anordna ett fjädrande membran mellan isolationsmaterialets yta och rammen och att vidta åtgärder för att utsätta membranet för tryck av en fluid. När isolationsmaterialet trycks ihop så att rammen ligger vid eller tätt intill bikakestrukturens ytnivå, utsätts membra- net för fluidtryck som medför ytterligare hoptryckning av isolationsmateria- let till en nivå under bikakestrukturens ytnivå. Ett sådant membran kan bestå av gummi eller plastmaterial, som utsätts för inverkan av komprimerad luft som tillförs genom öppningar i rammen eller genom i rammens yta utformade spår. Alternativt kan en fluid vara permanent innesluten i ett rum mellan membranet och rammen.

Om så önskas kan ett andra membran vara anordnat mellan bikakestrukturen och ytan. på den form på vilken bikakestrukturen vilar.

Genom att man utsätter det andra membranet för fluidtryck är det möjligt att styra hoptryckningen av isolationsmaterialet från båda sidorna av bikake- strukturen. \\ 466 299 Det är klart att det också är möjligt att använda två rammar som arbetar från motsatta sidor av bikakestrukturen. Det är också möjligt att anordna ett skikt på ena sidan av bikakestrukturen innan isolationsmaterialet trycks in i den.

Det kan också vara lämpligt att bikakestrukturen bärs av en yta som är, perforerad, så att luft som skall avgå ur isolationsmaterialet vid dess hoptryckning kan avgå eller att åstadkomma en evakuering av isolationsmate- rialet för att underlätta hoptryckningsprocessen.

Isolationsmaterialet kan tryckas in i bikakestrukturen vid densite- ter av från 80 till 800 kg/m3 i mån av behov. Den erhållna produkten är mycket stadig att hantera och kan maskinbehandlas så att den får varierande tjocklekar i längdled, för att ge den form efter behov och anordna öppningar.

Maskinbehandlingen kan genomföras med mekaniska eller laserskäranord- ningar.

För att man skall fâ förhållandevis mjuka kanter när man gör öppningar eller fräser profiler kan det vara önskvärt att anordna ett skikt 18 på endera eller båda ytorna av bikakestrukturen 10 som visat i fig. 5 och 6, så att sådant skikt är bundet vid bikakestrukturen och/eller vid isolationsmate- rialet 13. Sådana skikt kan vara av metall, plast, vävd eller icke-vävd duk, papper eller annat lämpligt arkmaterial. Andra ytbehandlingar kan också företas på produkterna för att förbättra deras hanteringsegenskaper, exem- pelvis ytbeläggning med färg eller plast.

Om skiktet är en stadig skiva, kan produkterna exempelvis använ- das som isolerande väggar eller som eldfasta dörrar helt enkelt genom att man limmar fast förstärkande skikt vid produkterna. Mikroporös kiseldioxid blir normalt allvarligt skadad vid beröring med vatten i form av vätska, ehuru det ibland är möjligt att behandla den så att den får viss resistens mot vatten. En hög nivå på vattenresistensen uppnås emellertid när produkten förses med ogenomträngliga skikt och när materialet i bikakestrukturen är ogenomträngligt för vatten.

Produkter enligt föreliggande uppfinning är speciellt användbara när man har behov av ett värmeisolationsmaterial med lätt vikt, hög styrka och mycket låg värmeledningsförmåga. Värme leds genom produkterna i både det sammanpackade värmeisolationsmaterialet och bikakestrukturens väggar.

Det är överraskande att väggarna i bikakestrukturen kan vara extremt tunna och att trots detta den erhållna produkten har hög styrka och stadighet. Det har visat sig att detta beror på att väggarna i bikakestrukturen hålls stadigt i läge av det hoppressade värmeisolationsmaterialet, så att den styrka produk- ten uppnått härrör från både bikakestrukturen och värmeisolationsmaterialet. 466 299 6 Man skulle kunna vänta sig att väggarna i bikakestrukturen skulle kunna kollapsa vid inpressningen av värmeisolationsmaterialet i bikakestruk- turen. Emellertid har det visat sig att allteftersom isolationsmaterialet pressas ihop håller det och stöder upp väggarna i bikakestrukturen och skyddar dem mot buckling, så att mycket höga formningstryck kan användas.

. Eftersom tunnväggig bikakestruktur kan användas, blir värme- ledningen genom densamma låg och den totala värmeledningsförmågan hos produkten blir ungefär densamma som värmeledningsförmågan hos isolations- materialet, speciellt när material med låg värmeledningsförmåga används i bikakestrukturen.

Det har visat sig att produkten kommer att vara väsentligen obrännbar även om materialet i bikakestrukturen är brännbart. Detta är särskilt fallet när isolationsmaterialet innehåller mikroporös kiseldioxid. När en flamma riktas mot en yta av produkten, hindrar värmeisolationsmaterialet fri tillgång för syre, vilket medför att organiska material i bikakestrukturen förkolas och oxideras långsamt från produktens heta yta. Den låga värmeled- ningsförmågan hos produkten medför normalt att produktens kalla yta kom- mer att ligga kvar under förkolnings- och oxidationstemperaturerna, så att, trots att en del av bikakestrukture kan blir förstörd, resten av denna struktur håller värmeisolationsmaterialet i läge, så att produkten bibehåller sina egenskaper och motstår eldgenombrott. Om bikakestrukturen förstörs på produktens heta yta, medför kvarvarande tryck i värmeisolationsmaterialet att det vidgar sig och sluter de öppningar som bildas när delar av bikakestruk- turen försvinner, så att kvarvarande partier av bikakestrukturen närmare den kalla ytan skyddas.

Fig. 7 illustrerar ett annat sätt på vilket paneler av värmeisola- tionsmaterial enligt föreliggande uppfinning kan tillverkas. Den visar en bikakestruktur 20 som ligger på ett böjligt transportband 21, vilket bärs av ett antal rullar 22. Isolationsmaterial 23 i en mängd motsvarande omkring fem gånger den volym som upptas av bikakestrukturen hälls ut på bikake- strukturen, vilken frammatas av transportbandet 21 under det att isolations- materialet pressas in i bikakestrukturen medelst ett andra band 24, vilket bärs av rullar 25, varvid bandet 24 lutar på sådant sätt mot bandet 21 att isolationsmaterialet utsätts för progressiv ihoppressning. Om så önskas kan banden 21 och 24 utelämnas, ehuru några anordningar för att till att börja med stöda isolationsmaterialet i bikakestrukturen måste finnas. Dessutom är det möjligt att packa isolationsmaterialet mellan valsarna i ett enda valspar i stället för med multipelvalsar som visat i fig. 7. .,'\ ,\ 466 299 7 En möjlighet är också att packa isolationsmaterialet i bikake- strukturen genom vibrering.

Cirkulära, halvcirkulära eller bågformade hanterbara former kan tillverkas genom formning av en panel över en vals som illustrerat av fig. 8.

Där visas en panel 30 som formas till krökt form med rullar 3l och 32 som pressar panelen mot en formningsvals 33. Panelen fixeras i sin krökta form genom att man applicerar ett skikt, eller ett ytterligare skikt, på dess radiellt inre yta. Detta skikt bör, åtminstone efter det att det applicerats på den krökta panelens yta, vara väsentligen otöjbart, så att krökningen hos panelen bibehâlles. Dylika krökta former kan också framställas genom att man formar bikakestrukturen mellan rullarna 31 och 32 och valsen 33 och därefter packar in isolationsmaterial i cellerna och applicerar ett skikt på den radiellt inre ytan av den krökta formkroppen. Detta skikt kan appliceras efter det att eller innan isolationsmaterialet inpressats i bikakestrukturen.

Som alternativ till formningen av en panel mellan rullar och valsar kan former som approximerar bågformer framställas som illustrerat av flgurerna9 och 10 genom att man förser åtminstone den undre ytan av en panel 40 med ett böjligt skikt, exempelvis av glasfibermaterial. Den övre ytan kan också förses med ett sådant skikt. Därefter inarbetas ett V-format spår, ett dike 41, vid panelens övre yta, vilket sträcker sig väsentligen fram till den undre ytan. Fig. l0 visar panelen 40 böjd kring bottenlinjen i diket 41, så att panelen får formen av ett V och exempelvis kan användas för isolation av rör med liten diameter. Om så önskas kan dikesväggarna förses med lim och dessutom eller som alternativ kan den vikta panelen förses med ett skikt som håller den i vikt form.

Panelen 42, som visas i fig. ll och 12, liknar den i figurerna 9 och visade panelen så när som på att ett flertal (tre i det visade utförandet) diken 43 är upptagna på panelens uppsida. När den enligt fig. ll utförda panelen viks utmed bottenlinjerna i dikena 43 som visat i fig. 12 får den bildade vikta panelen en form som mera ansluter till bågform i tvärsektion. I övrigt kan panelen enligt fig. ll och 12 behandlas på samma sätt som den enligt fig. 9 och 10.

Claims (11)

466 299 PATENTKRAV
1. l. Värmeisolerande kropp vilken innefattar en armerande bikake- struktur (10) och ett värmeisolationsmaterial (13), k ä n n e t e c k n a d av att isolationsmaterialet innefattar ett mikroporöst värmeisolationsmaterial (13) såsom pyrogen kiseldioxid eller kiseldioxidaerogel, finfördelad aluminiumoxid, vilket sammanpressats i cellerna i bikakestrukturen (10) på sådant sätt att det kvarblivande trycket i isolationsmaterialet verkar på bikakestrukturens väggar, så att dessa väggar hålles stadigt på plats.
2. 2. Värmeisolerande kropp enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen innefattar ett företrädesvis av metall, plast, vävt eller icke-vävt tyg eller papper bestående skikt (18), som är bondat till endera eller båda dess sidor.
3. 3. Värmeisolerande kropp enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av att bikakestrukturen (10) består av metall, oorganiskt eller organiskt material, särskilt papper, eventuellt förstyvat med fenolharts.
4. 4. Värmeisolerande kropp enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det finfördelade värmeisolationsmaterialet (13) innefattar ett infrarödopakificerande material.
5. 5. Värmeisolerande kropp enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av att det finfördelade värmeisolationsmaterialet (13) innefat- tar ett armerande fibermaterial.
6. 6. Sätt att framställa en värmeisolerande kropp innefattande en armeraqlk bikakestruktur och ett värmeisolationsmaterial enligt något av föregående krav, k äTTn e t e c k n a t av sammanpressning av ett finför- delat mikroporöst värmeisolationsmaterial (13) såsom pyrogen kiseldioxid, kiseldioxidaerogel, eller finfördelad aluminiumoxid i cellerna i bikake- strukturen (10) på sådant sätt att det kvarblivande trycket i isolations- materialet verkar på bikakestrukturens väggar så' att' bikakestrukturens väggar hålles stadigt på plats.
7. 7. Sätt att framställa en Värmeisolerande kropp enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att ett materialskikt bondas till kroppens radiellt inre sidor. ;\ 466 299
8. 8. Sätt enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att kroppen formas till cirkulär, halvcirkulär eller bâgformad formkropp och att ett materialskikt bondas till kroppens radiellt inre sidoyta.
9. 9. Sätt enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t av att bikake- strukturen (lO) formas till cirkel- halvcirkel- eller bâgform innan isolations- materialet (13) packas in i bikakestrukturens celler och att ett materialskikt efter ipackningen bondas till kroppens radiellt inre sidoyta.
10. 10. Sätt enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att minst ett vinkel- format dike (41) utformas vid kroppens ena sidoyta så att det sträcker sig väsentligen till det skikt (18) som är bondat till kroppens andra sidoyta.
11. ll. Sätt enligt något av kraven 6 till 10, k ä n n e t e c k n a t av att sammanpressningen av isolationsmaterialet âstadkoms medelst en eller flera valsar.