NO802128L

NO802128L - Varmeisoleringslegeme og fremgangsmaate til dets fremstilling

Info

Publication number: NO802128L
Application number: NO802128A
Authority: NO
Inventors: Hans Kummermehr; Guenther Mohr
Original assignee: Gruenzweig Hartmann Glasfaser
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-07-15
Publication date: 1981-01-19
Also published as: GR69191B; BR8004403A; DE2928695A1; EP0022581B1; ES8105459A1; CA1127369A; ES493407A0; JPS5617990A; ATE2557T1; DE2928695C2; DD152180A5; EP0022581A1; YU182080A; US4399175A; DK305280A

Description

Oppfinnelsen vedrører et varmeisolerende legeme av et partikkelformet isolasjonsmateriale og en omhylling av et flatmateriale, fremstilt ved fylling av omhyllingen med isolasjonsmaterialet og påfølgende tilforming av den med isolasjonsmaterialet fyllte omhylling under komprimering av isolasjonsmaterialet ved anvendelse av overtrykk på utsiden av omhyllingen .

Fra DE-PS 1954992 er det kjent varmeisolasjonsplater som består av en kjerne av en blanding av findispergerte stoffer, eksempelvis ekspandert kiseljord, blakningsmiddel og mineralfibre, og den ytre omhylling av glassilkevevnad eller liknende. Under fremstillingen blir som regel blandingen av de findispergerte stoffer fylt i en omhylling av glassilkevevnad eller liknende. Deretter sys omhyllingen sammen og presses til en plate hvis størrelse bestemmes av omhyllings-dimensjonene.

Ifølge DE-PS 2036124 gjennomføres pressingen slik at det skjer en mest mulig intim fortanning av de findispergerte stoffer innbyrdes og med overflaten, henholdsvis porene i det relativt ru sekkmateriale, slik at det ved slutten av pressingen foreligger et Sandwich-produkt. Dette Sandwich-produkt består av kjernen av findispergerte stoffer og av omhyllingen. Dersom omhyllingens overflate er meget ru eller porøs, så vil man imidlertid ikke uten spesielle tiltak, kunne unngå at kjernematerialet i det minste delvist trenger inn i porene og dermed forankrer kjernen til omhyllingens overflate. Dette ønsker:: man da også nettopp å oppnå med det som er angitt i DE-PS 2036124 . Slike plater har en relativt stor bøyestivhet og vil ved bøyepåkjenning gå til brudd praktisk talt uten nevneverdig deformering. Disse isolasjonsplatene er altså ikke i stand til å tilpasse seg ujevnheter i den gjenstand som skal isoleres, dvs. at det ikke uten videre vil være mulig å legge slike plater på endimensjonalt eller todimensjonalt krummede flater..

En ytterligere ulempe består i at pressingen under fremstillingen av slike isolasjonsplater må skje relativt lang-somt. Med en relativt hurtig gjennomført pressing vil kjernene til på denne måten fremstilte isolasjonsplater oppvise en skiferaktig, 'inhomogen struktur, slik at platenes varmelede-tall vil være dårligere enn ved en homogent presset plate, nettopp som følge av de oppstående, inhomogeniteter. I tillegg har de på denne måten fremstilte isolasjonsplater en tendens til etter pressingen, å fjære relativt sterkt tilbake, som følge av den skiferaktige struktur, slik at man får betydelige tykkelsesforskjeller fra plate til plate.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe et varmeisolerende legeme som til tross for benyttelsen av en relativt rask pressing, oppviser en homogen oppbygging, altså uten skiferliknende struktur, hvilket legeme heller ikke oppviser noen forbindelse mellom kjernematerialet og omhyllingen, dvs. at man ikke har en Sandwich-struktur og legemet således har en relativt høy bøyedeformerbarhet.

Dette oppnår man med et varmeisolerende legeme som angitt i krav 1, med det særpreg som fremgår av karakteristikken i krav 1.

Når man anbringer et skillemiddel mellom omhyllingsmaterialet og isolasjonsmaterialet og derved på en sikker måte hindrer en fasthefting av isolasjonsmaterialet til omhyllingen under pressingen, så oppnås det overraskende at det derved fremstilte legeme i tillegg til adskillelsen mellom omhylling og kjerne, heller ikke har en skiferaktig kjernestruktur, og har utmerkede bøyeegenskaper.

Dersom man underkaster et slikt legeme, som vanligvis foreligger i form av en plate, en bøyebehandling, så lar legemets seg bøye omtrehtfemten ganger bedre enn en plate fremstilt ifølge DE-PS 2036124, før det kommer til platebrudd.

Som følge av den med oppfinnelsen oppnådde struktur i det varmeisolerende legeme vil det være mulig å bøye en slik plate om et rundt legeme med et forhold R/D = 15 og å bøye platen tilbake, uten at kjernen etter en slik bøyepåkjenning oppviser riss eller andre oppløsningssymptomer. R er i dette tilfellet radiusen til det av platen omhyllede sirkellegeme og D er platetykkelsen eller tykkelsen til legemet. I samsvar med den oppnådde bøyeevne,henholdsvis deformeringsevne,kan man betegne det nye legeme som et omhyllet, plastisk deformerbart legeme.

Den usedvanlig gode bøyeevne og kjernedelens homogeni-tet kan føre tilbake til at det som følge av den mellom omhyllingen og kjernematerialet anordnede skillemiddel oppnås en helt fri bevegelsesmulighet for kjerneisolasjonsmaterialet under pressingen. Skillemidlet hindrer særlig at isolasjonsmaterialet trenger inn i fibrene, henholdsvis inn i de mellom fibrene dannede hulrom i omhyllingen og hindrer således en fasthefting av isolasjonsmateriålgrensesj.iktét til omhyllingen. Under pressingen blir den mellom isolasjonsmaterialgrense-flaten og omhyllingen tilveiebrakte friksjon så godt som opp-hevet av skillemidlet, slik at det ikke kan bygge seg opp noen skyvespenninger i kjernematerialet. Kjernematerialet kan altså under pressingen fritt bygge seg opp inne i omhyllingen til en homogen kjerne uten skiferliknende struktur og uten som følge av skyvespenninger,tilveiebrakte inhomogeniteter.

Omhyllingen kan være fremstilt av ulike materialer, eksempelvis glassfibre, kvartsfibre, kunststofffibre, naturlige fibre, såsom bomull eller silke, eller av flatmaterialer, såsom papir eller perforert kunststoffolie, eller av vevnader eller stoffer, hvorved gjennomslippingsevnen opprettholdes tilsvarende. Slike materialer velges i samsvar med det trykk som skal anvendes, driftstemperaturen og den ønskede fleksi-bilitet.

Som partikkelformet isolasjonsmateriale kan benyttes pulver- eller fiberpartikler og/eller blandinger derav, idet det her skal nevnes at det anvendte grunnmateriale i seg selv ikke nødvendigvis behøver å være en god varmeisolator. Fordel-aktig kan det benyttes aluminiumsilikatfirbre, kvarts- eller glassfibre, såvel som ytterligere keramiske fibre, pulverformet aluminium eller blandinger av flyveaske med ekspandert kiseljord, findelt aluminium- eller kromoksyd og silika-aerogel, som eventuelt inneholder et blakningsmiddel, såsom titandi-oksyd (Ilmenit). Størrelsen av disse partiklene kan variere innenfor et bredt område, men vanligvis vil det dreie som om et område på mellom 10 Å og 2 mm.

Som skillemiddel kan det benyttes materialer som redu-serer adhesjonskreftene, henholdsvis friksjonen mellom to til hverandre grensende overflater på en slik måte at en fasthefting hindres. Skillemidlene skal være kjemisk indifferente overfor de anvendte materialer, bare være i liten grad løs-lige i disse, og i det hele tatt ha en liten flyktighet. Vanligvis anvendes slike skillemidler i form av dispersjoner (emulsjoner eller suspensjoner), pastaer eller pulvere. Skillemidlene kan påføres ved påpudring, påsprøytning, påstrykning eller dypping.

Som skillemiddel kan anvendes organiske eller anorganiske substanser og/eller blandinger derav.

Spesielle eksempler på skillemidler på organisk basis

er silikoner, som kan benyttes i såvel fast form (pulverform) eller i form av blandinger med vann, olje, fett og liknende. Andre eksempler er parafinkullvannstoffer, såsom voks, hår-voks, parafinvoks, bivoks, Candeliavoks, idet parafinkull-vannstoffene kan være naturlige eller syntetiske og eventuelt kan være substituert med funksjonelle grupper. Andre eksempler er fettsyrer, såsom stearinsyre eller palmitinsyre, samt deres metallsalter, eksempelvis kalsium-, bly-, magnesium-, aluminium- eller sinksalter, dyrefett og plahtefett, såsom talg, ullfett, palmefett; polymerisater, eksempelvis polyvinylalko-hol, polyamid og polyetylen, polymerisater av fluorkullvannstoffer, såsom polytetrafluoretylen; mineraloljer, såsom fett-oljer, syntetiske oljer samt disses blandinger med fettsyrer og/eller kjemisk virkende stoffer, såsom såper.

Spesielle eksempler for anorganiske glidemidler er pulverformet talkum, glimmer, hydrofobibéEté^pyrogene kiselsyrer, sot, grafitt, slemmet" kritt, kalk, leire, molybdensulfid og sinksulfid. De kan eventuelt benyttes i suspensjoner i vann eller mineralolje.

Ved valg av løsningsmiddel må man imidlertid passe på

at man ikke får en uønsket påvirkning av strukturen i kjernen.

Det foretrekkes hydrofobierte hydrogene kiselsyrer i pulverform, særlig når kjernen består av en blanding av pyrogen kiselsyre, blakningsmiddel og fibre.

For å oppnå en tilstrekkelig skillevirkning påføres vanligvis 0,1-10 g skillemiddel i pulverform på inneroverflaten av omhyllingen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom et varmeisolerende legeme i form av en plate,

fig. 2 viser bøyeevnen i et diagram, og

fig. 3 viser anvendelsen av det nye isolasjonslegeme

i forbindelse med isolering av en kjele.

Det i fig. 1 viste legeme har en omhylling 1 som ved sidekantene er begrenset ved hjelp av sømmer 2. Før sammen-syingen blir det på innersiden av omhyllingen 1, for hvilken det vanligvis anvendes en glassvevnad, påført et sjikt 3 av et skillemiddel. Da det som kjerneblanding benyttes pyrogen kiselsyre, et blakningsmiddel og glassfiberbestanddeler, så pudres glassilkevevnaden med 0,2 g hydrofobiert, pyrogen kiselsyre pr. m 2 vevnadsflate. Deretter sys omhyllingen 1 sammen langs tre kanter. I den derved tilveiebrakte omhyl-lingssekk ifylles materialet 4 som skal komprimeres. Deretter sys den siste kanten av omhyllingen 1 sammen. Det partikkel-formede materiale 4 i omhyllingen 1 utsettes for en mekanisk trykkbelastning, idet det utøvede trykk kan varieres innenfor vide grenser. Vanligvissvil imidlertid trykket ligge mellom 0,07 og 21 kg/cm 2 eller også mer, idet man må ta hensyn til vevnadens fasthet.

En etter en slik behandling, med anvendelse av skillemiddel fremstilt plate har en kjerne som er helt adskilt fra omhyllingsmaterialet, idet begge komponenter har kunnet de-formere seg uavhengig av hverandre under pressetrykket. Plate-kjernen har en uavhengig av pressehastigheten oppnådd homogen struktur som er fri for skiferliknende inhomogeniteter.

Ved sammenlikningsforsøk ble to plater underkastet bøyefasthetsprøving. Den ene platen var fremstilt etter opp-finnelsens idé, mens den andre platen ble fremstilt under anvendelse av den kjente teknikk.

Prøvene hadde dimensjonene 680 x 440 mm og ble lagt på to understøttelsessteder, med en understøttelsesbredde på

600 mm. Deretter ble det midt på satt et stempel som ga en kontinuerlig støtfri belastning av prøven. Nedbøyningen økte under dette pr. minutt kontinuerlig mer enn en tiendedel av platetykkelsen. Prøveresultatene ble inntegnet i et diagram, som er vist forenklet i fig. 2. I diagrammet i fig. 2 er ned-bøyningen opptegnet mot det utøvede trykk. Av diagrammet kan man utlese:" nedbøyningen og den! maksimale bruddlast i avhengig-het av tverrsnittet.

Av diagrammet i fig. 2 går det frem at den uten skillemiddel fremstilte prøve (kurve 5) allerede ble brutt i stykker ved en nedbøyning på 2 mm under en belastning på 40 N. Den med skillemiddel fremstilte prøve (kurve 6) motsto brudd selv etter en nedbøying på 37 mm og et anvendt trykk på 35 N. Mens altså den med kjent metodikk fremstilte plate brakk nesten med en gang under belastningen kunne den ifølge oppfinnelsen fremstilte plate belastes uten brudd innenfor et bredt belastnings-område.

Liknende resultater kan oppnås dersom man i stedet for hydrofobiert, pyrogen kiselsyre benytter 5-10 g talkum eller 1-2 g magnesiumstearat pr. m 2 vevnadsf late. Likeledes ble det oppnådd tilfredsstillende resultater ved påsprøyting av vevnadsoverflaten med en polytetrafluoretylendusj.

I fig. 3 er det vist et snitt gjennom en kjele i en kjelevogn. Kjelen er isolert med et varmeisolerende legeme ifølge oppfinnelsen. Kjelen 7 er omgitt av flere isolasjonsplater 8 som uten vanskeligheter tilpasser seg kjelens runde form. Dette av. platene 8 tilveiebrakte isolasjonslag omgis av en mantel og . en: ringspant. Mantel og ringspant er som hel-het betegnet med 9, og disse elementer tjener til fastholding av isolasjonslaget. De ifølge oppfinnelsen fremstilte varmeisolasjonsplater er også anordnet ved kjelens avrundede hode-ende, og kan tilpasse seg kjelens . arruncfeae?. form også her uten at det kommer til brudd i isolasjonsplatene. Kjelen hviler på et fundament 10.

Claims

1. Varmeisolerende legeme av et partikkelformet isolasjonsmateriale og en omhylling av et flatmateriale, fremstilt ved fylling av omhyllingen med isolasjonsmaterialet og påfølgende tilforming av den med isolasjonsmateriale fyllte omhylling under komprimering av isolasjonsmaterialet med anvendelse av overtrykk på utsiden av omhylningen, karakterisert v e d at det er anordnet et skillemiddel mellom omhyllingen og isolasjonsmaterialet.

2. Legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det som skillemiddel er benyttet organiske og/eller anorganiske substanser.

3. Legeme ifølge krav 2, karakterisert ved at det som organiske skillemidler er benyttet silikon, fett, harpiks, parafinkullvannstoffer, eventuelt modifisert med funksjonelle grupper, fettsyrer, metallsalter av fettsyrer, polymerisater av fluorkullvannstoffer, mineralolje samt blandinger av disse.

4. Legeme ifølge krav 2, karakterisert ved at det som anorganiske skillemidler er benyttet pulverformet talkum, glimmer, slemmet kritt, kalk, leire, hydrofobiert pyrogen kiselsyre, sot, grafitt, molybdensulfid, sinksulfitt, eventuelt som suspensjon i vann eller mineralolje, og blandinger derav.

5. Legeme ifølge ett eller flere av de foregående krav.

1-4, karakterisert ved at skillemidlet er på-ført omhyllingens indre overflate.

6. Legeme ifølge ett eller flere av de foregående krav.1-5, karakterisert ved at skillemidlet er påført 2 i pulverform i en mengde av 0,1-10 g/m plateoverflate.

7. Legeme ifølge ett eller flere av de foregående krav 1-6, karakterisert ved at det er påført 0,2 g/m <2> hydrofobiert pyrogen kiselsyre i pulverform på den indre overflaten av en glassilkevevnad.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av varmeisolasjons-legemet ifølge krav 1, karakterisert ved at man på inneroverflaten til en omhylling påfører skillemiddel, deretter fyller i partikkelformet isolasjonsmateriale, lukker omhyllingen og komprimerer og tetter det i omhyllingen inne-lukkede isolasjonsmateriale til en homogen kjerne ved hjelp av en trykkbéhandling.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert v e d at det som skillemiddel benyttes organiske og/eller anorganiske substanser.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at det som skillemiddel benyttes hydrofobierte pyrogene kiselsysrer.

11. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav 8-10, karakterisert ved at det på omhyllingens inneroverflate påføres 0,1-10 g skillemiddel/m <2> i pulverform.