DE1946018A1 - Feuerfestes Verbundisoliermaterial und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHDNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH KDLN 1, DEICHMANNHAUS

Köln, den 9.9.1969 Ke/Ax

Societo Generale des Produits Refractaires 6o, rue Saint-Lazare, Paris 9e / Prankreich

Feuerfestes Verbundisoliermaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein feuerfestes Verbundisoliermaterial, das aus mehreren Arten von Mineralfasern besteht.

Die verschiedenen Arten von Mineralfasern für die Herstellung von feuerfesten Matten oder Filzen haben gewisse Nachteile j Asbest trocknet von einer Temperatur von 50O⁰O und höher aus und zerfällt,zu Staub. Gesteinswolle hat eine Gebrauchstemperatur, die 700⁰C nicht übersteigt, und die Edelfasern (z.B. aus Aluminiumoxyd und Zirkonoxyd), die eine wesentlich höhere Hitzebeständigkeit haben, sind verhältnismäßig teuer.

Die Erfindung betrifft zusammenhängende Verbundprodukte auf Basis von Mineralfasern, die aus mehreren (wenigstens zwei) aufeinanderliegenden Schichten bestehen, die in regelmäßiger Reihenfolge (in einer Richtung zunehmend und in der anderen Richtung abnehmend) in Bezug auf Hitzebeständigkeit angeordnet sind und eine Dicke haben, die in Abhängigkeit von der Temperatur der freiliegenden Fläche des Verbundmaterials und von der Leitfähigkeit jeder Schicht so berechnet ist, daß die weniger heiße Fläche

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jeder Schicht im stationären Zustand sioh bei einer Temperatur befindet, die höchstens der Grenztemperatur entspricht, bei der die Fasern der angrenzenden Schicht eingesetzt werden können.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist das Material gemäß der Erfindung durch eine Einlage mechanisch verstärkt.

Im Rahmen der Erfindung kann jede Schicht, die im Material an seiner Stelle in der Reihenfolge der Hitzebeständigkeit angeordnet ist, außerdem besondere Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann eine der Schichten steifer sein als die anderen. Eine Außenschicht kann eine harte oder gefärbte oder gerippte Oberfläche haben; eine Schicht kann katalytisch sein usw.

Bei einem besonders zweckmäßigen Verfahren zur Herstellung der Produkte gemäß der Erfindung wird eine Arbeitsweise angewendet, die aus der Papierindustrie entlehnt ist. Man stellt mechanisch Fasern einer ersten Art her, laugt sie, um sie von den in einer Vorstufe ihrer Herstellung verwendeten Appreturmitteln zu befreien, und suspendiert sie in einer Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser, bei starker Verdünnung in einer Vorrichtung, die ausgezeichnete Homogenisierung ohne mechanische heftige Einwirkung ermöglicht, wobei man Füllstoffe und Bindemittel entsprechend der ge— wünschten Zusammensetzung zusetzt. Man gießt diesen dünnflüssigen Brei über ein Rüttelsieb, das beispielsweise eine an diese neue Verwendung angepasste Papierherstellungsform der gewünschten Gestalt ist· Vor Beendigung des Rütteins gießt man erneut über die Form einen Brei, der in dergleichen Weise mit Fasern einer zweiten Art hergestellt worden ist. Auf diese Weise werden nacheinander alle Arten von Fasern aufgebracht, die zur Bildung des Verbundmaterials notwendig sind, das von der Form abgenommen wird, wenn es genügend eingerüttelt und die Flüssig-

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Ice it abgesaugt worden ist«

In Fig.1 ist diese Methode des Absaugens für den besonderen Fall dargestellt, in dem eine konische Oberfläohe gewünscht wird. Pie Zuführung erfolgt durch einen hohlen Metallkegel (1), in dessen dicker Wand Löcher von etwa 5 mm Durchmesser vorgesehen sind, die das Gemisch (2) durchlassen, das auf ein konisches Sieb (3) aufgebracht wird, das aus einem geeigneten Drahtgewebe besteht, das durch eine Metallstütze, die Deformierungen vermeidet, verstärkt ist. Die Absaugung der Flüssigkeit erfolgt duroh die öffnung (4)· Wenn die aufgebrachte Materialmenge genügt, wird der Hohlkegel um einige Millimeter nach unten bewegt, um einen leichten Druck auf die Faserschicht auszuüben. Anschließend wird er wieder so weit nach oben bewegt, daß auf die erste Schicht eine Schicht aus anderen Fasern in der gleichen Weise aufgebracht werden kann·

Es ist auch möglich, den Brei duroh Zentrifugierung auf eine rotierende Form aufzubringen· Diese Arbeitsweise, die sich von der Aufbringung durch Absaugung unterscheidet, hat zwei Hauptparameter: Die Geschwindigkeit der Zentrifugierung, die von der gewünschten Dichte abhängt, und die Zuführungsweise·

In Fig.2 ist diese Aufbringung durch Zentrifugierung schematisch dargestellt· Die Zuführung erfolgt duroh das zentrale Rohr 10, das koaxial zum Aufnahmesieb 11 angeordnet ist, unter einem Druck von etwa 5 bis 4 kg/c« , so daß der Zylinder während der Formgebung mit der mit Fasern beladenen Flüssigkeit praktisch gefüllt ist. Das Sieb wird vom Zylinder 13 gehalten, der mit Ablauflöchern 12 versehen ist· Wenn die Vorrichtung rotiert, wird die Flüssigkeit durch diese Löcher herausgeschleudert und die Faserschicht auf die Innenfläche des Siebes abgelegt« Dieser Arbeitsgang wird beliebig oft wiederholt, wobei jeweils Schichten verschiedener Fasern aufgebracht werden.

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Im Falle von langen Stücken wird das Zuführungsrohr mit seitlichen löchern versehen oder dieses Rohr einer axialen Bewegung unterworfen«

Durch die Tatsaohe, daß jeder Brei auf den vorhergehenden gegossen wird, "bevor der letztere stabilisiert ist und jeder Brei unter gleichen Bedingungen in die Schicht umgewandelt wird, erhält man eine innige Vereinigung der Fasern von zwei benachbarten Sehiohten an ihrer Berührungsfläche« Bas abschließend erhaltene Produkt ist somit vollkommen zusammenhängend und kann nicht mit einfach übereinandergelegten verschiedenen unabhängigen Schichten verglichen werden.

Gewisse Eigenschaften der Produkte gemäß der Erfindung können durch eine mechanische, chemische oder thermische Nachbehandlung, duroh die ihr eigentlicher Aufbau nicht , verändert wird, verbessert werden.

Die Produkte gemäß der Erfindung haben in den Verschiedensten Formen, z.B. als Platten, Zylinder, Kegel usw. zahlreiche Anwendungen, z.B. als Auskleidung in hitzeerzeugenden Apparaten, als Auflage für elektrische Widerstand·, als Katalysatorträger und Filtermittel· Sie ermöglichen die Verwirklichung von wirtschaftlichen technischen Lösungen«

Beispiel 4

Durch Absaugung wurde eine zweischichtige feuerfeste Platte einer Gesamtdicke von 50 mm (Fig.3) hergestellt. Die 20 mm dicke Schicht A an der heißen Seite bestand aus einen 'Gemisch von 5 Gew.-* verschiedener Bindemittel und 95 Gew.-?6 keramischen Fasern der folgenden Zusaeatnsetzung (in Gew.-*):

(A) Al₂O₃ 45*

SiO₂ 51,7*

₂ 1,7*

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CaO O

Alkalioxyde 0

Diese Pasern hatten einen Durchmesser von etwa 2 - 4 M und eine Länge von 100 "bis 250 mm* Die Schioht hatte ein Raumgewicht von 200 g/dnr ·

Die 30 mm dicke Schicht B an der kalten Seite bestand aus einem Gemisoh von 5 Gew.-56 Bindemitteln und 95 Gew. Mineralfasern der folgenden Zusammensetzung:

(B) Al₂O₃ 1296

1-0 SiO₂ 4296

OaO 4096

MgO
Verschiedene Oxyde

Diese Pasern hatten einen Durohmesser von etwa 5 his 10 a. und eine Länge von 10 bis 100 mm. Das Raumgewicht dieser Schicht betrug 150 g/dm ·

Die beiden Schichten waren ebenso wie in einem homogenen Gemisch sehr gut miteinander verzahnt. Diese Platte kann an der Außenseite der Schicht A» die der Hitze ausgesetzt ist, eine Temperatur von 1000⁰C aushalten. Die Temperatur an der Berührungsfläche beträgt etwa 60O⁰C und ist für die Schioht B zulässig, deren kalte Seite an der umgebenden Luf

überschreitet.

umgebenden Luft von 20⁰C eine Temperatur von 120⁰C nicht

Durch diese Platte wird somit unter Verwendung nur einer stark beschränkten Menge der teureren Fasern eine aus einem Blook bestehende Wärmeisolierung erhalten, die nicht allein aus Pasern der Schioht B hergestellt werden könnte.

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Beispiel 2

Nach dem Zentrifugierverfahren wurde ein dreischichtiger Hohlzylinder (Fig.4) hergestellt. Die 15 mm dicke Innenschicht C an der heißen Seite bestand aus Fasern mit hohem Gehalt an Aluminiumoxyd der folgenden Zusammensetzung:

Al₂O₃ 85*

SiO₂ 159*

Diese Fasern hatten einen Durchmesser von 3 bis 6 u. und eine Länge von 10 bis 100 mm. Das Raumgewicht dieser Schicht betrug 90 g/dm .

Die Zwischenschicht A war identisch mit der Schicht an der heißen Seite der Wärmeisolierung gemäß Beispiel 1· Sie hatte eine Dicke von 25 mm·

Die 50 mm dicke Außenschicht B war identisch mit der in Beispiel 1 beschriebenen Schicht an der kalten Seite.

Die drei Schichten waren sehr gut ineinander verzahnt.

Bei einer Innentemperatur von 1400⁰C und einer Temperatur der umgebenden Luft von 20⁰C wurde an der Grenzfläche C-A eine Temperatur von 1200⁰C, an der Grenzfläche A-B eine Temperatur von 640⁰C und an der kalten Seite der Schicht B eine-Temperatur von 115⁰C gemessen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   x) Feuerfestes Verbundisoliermaterial auf Mineralfaserbasis« dadurch gekennzeichnet, daß es aus mindestens zwei oder mehr Schichten besteht, die in regelmäßiger Reihenfolge in Bezug auf die Hitzebeständigkeit in einer Richtung zu- und in der anderen Richtung abnehmend angeordnet sind und eine derart in Abhängigkeit von der Temperatur der freiliegenden Fläche des Verbundmaterials und der Leitfähigkeit jeder Schicht berechnete Dicke haben, daß die weniger heiße Fläche jeder Schicht im stationären Zustand sich auf höchstens der Orenztemperatur, bei der die Fasern der angrenzenden Schicht eingesetzt werden können, befindet.
2. 2) Verbundisoliermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Schichten unterschiedlicher Steifigkeit und/oder Außenschichten unterschiedlicher Oberflächenbesohaffenheit aufweist·

   j5) Verfahren zur Herstellung eines Verbundisaliermaterials nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man jeweils für eine der aufeinander folgenden Schichten die 2p Fasern unter Zusatz von gegebenenfalls Füllstoffen und Bindemitteln, in einer Flüssigkeit suspendiert und in eine Form gießt und elnrUttelt und die Flüssigkeit absaugt und entsprechend für die anderen Schichten verfährt.

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