DE4020771C2 - Hochtemperaturbeständiger Klebstoff aus Kieselsol, einem Ton und einem Bindemittel und dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen Klebstoff auf der Basis einer Trübe von Kieselsol und einem Ton sowie einem Bindemittel und dessen Verwendung.

Die Herstellung strahlungsbeheizter Kochplatten ist beispielsweise sehr aufwendig, weil eine Klebeverbindung der Heizwendel mit der Isolierplatte bisher problematisch war. Wie z. B. aus den DE OS 30 36 036 422 und 30 20 326 ersichtlich, sind dabei die Klebstellen nicht abnutzungsbeständig und kreiden z. B. schon bei geringer mechanischer Belastung ab. Gemäß der letztgenannten Druckschrift muß man daher zur Lagesicherung der Heizwendel auf der vorgepreßten Dämmplatte in aufwendiger Weise eine Lagerschicht unter nochmaliger Pressung und unter Anwendung höheren Druckes aufbringen, die zudem schlechtere Wärmedämmeigenschaften als diejenige der Dämmplatte aufweist und bei der im Bereich der Grenzflächen zum mindestens die Dämmeigenschaften vermindernde Abspaltungsphänomene auftreten können. Außerdem vermindert die Lagerschicht die Dämmwirkung der Kochplatte erheblich. Die nun durch die Lagerschicht zum einen ermöglichte Befestigung der Heizwendel mittels Drahtklammern erfordert zeitraubende Bearbeitungsschritte und besitzt den Nachteil, daß die aufgeheizte Heizwendel nach Erreichen des Curie-Punktes ein die Qualität der Heizeinheit verminderndes Brummen aufweist. Außerdem ist beim Hineinschießen der Klammern größerer Ausschuß durch Abbröckeln des Dämmaterials zu verzeichnen. Um die zum anderen vorgesehene Verklebung der Heizwendel mit der Lagerschicht mittels handelsüblicher Klebstoffe auf der Basis von Wasserglas zu gewährleisten, muß eine die Heizwendel etwa zur Hälfte aufnehmende Nut in derselben vorgesehen werden, wodurch die freie Abstrahlung wesentlich behindert und ein hoher Anteil der Energie in der Lagerschicht absorbiert wird. Aber selbst auch hierbei ist der Klebstoff nicht abnutzungsbeständig und neigt infolge seiner Sprödigkeit zur Rissebildung und zum Abbröckeln.

Ein Klebstoff der eingangs genannten Art ist aus der E 25 41 555 B2 bekannt. Dieser besteht vorwiegend aus einer 90%igen Alkalisilikatlösung und einem Ton als Mineralkomponente und verschiedenen mineralischen Zuschlägen sowie Carboxymethylzellulose und Stärkeester u. dgl. in 30-70%iger Lösung als organische Komponenten. Dieser Klebstoff ist zwar nicht entzünd- bzw. unbrennbar, jedoch nicht temperaturbeständig. Eine Haftfähigkeitsprüfung mußte sich z. B. auf eine Temperatur von 40° beschränken. Bei der Verwendung für Überzüge auf verschiedenen Stützen, bei welcher die Mineralkomponente aus einer 20-50%igen Silikatlösung und 7-20% Ton besteht, soll das Mittel durch Zusatz eines Quellmittels wie DNPT, Harnstofformol oder Phenol-Formal oder Melamin-Harz höhere Temperaturen aushalten, indem sich die Überzüge 2-3 cm von den Stützen abheben und isolierende Taschen bilden. Zum Kleben ist eine derartige Masse natürlich nicht geeignet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demzufolge darin, einen hochtemperaturbeständigen Klebstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der insbesondere zum Verbinden von hohen Temperaturen ausgesetzten Konstruktionsteilen, insbesondere von verpreßten mikroporösen Wärmedämmkörpern, miteinander zu einem Verbundteil oder mit aufgebrachten Teilen wie elektrischen Leitungen wie z. B. Heizwendeln geeignet ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Klebstoff gelöst, der eine Trübe aus Kieselsol und einem Ton sowie ein Bindemittel enthält, wobei das Bindemittel aus Methylcellulose, Melasse, Sulfitablauge oder Alusilikat und einem Glykol besteht und der Klebstoff zusätzlich ein Netzmittel, einen Schäumer und gegebenenfalls keramische Fasern enthält.

Bekannt sind zwar aus der DE-PS 27 28 776 und der DE-OS 22 26 762 hochtemperaturbeständige Klebstoffe, die jedoch lediglich mineralische Komponenten enthalten und zwar vorwiegend eine Alkalisilikatlösung bzw. Kieselsäure. Für diese gilt das hierzu Obengesagte.

Der aufgeschäumte, auf kaltem Weg hergestellte Klebstoff erhält durch den Schäumer eine poröse, an die Korngrenzdichte der Dämmstoffkörper anpassungsfähige und sich daher innig mit diesen verbindende und die Dehnungen und Schwindungen derselben ausgleichende Beschaffenheit, wobei sich das viskoelastische Verhalten des Klebstoffs mit den vorgesehenen Bindemitteln und Zuschlagstoffen den verschiedenen Anwendungen und Beanspruchungen leicht anpassen läßt. Bei der Einwirkung höherer Temperaturen verkracken die organischen Inhaltsstoffe. Es verbleibt das anorganische gute Bindekräfte aufweisende poröse biegefähige Gerüst von großer mechanischer Wiederstandsfähigkeit. Insbesondere kann man mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff nun auch die Klebstellen an sich stark beanspruchende Heizelemente direkt auf Wärmedämmstofformkörper aufkleben und benötigt zu deren Lagesicherung, wenn überhaupt notwendig, keine so tiefen, die Abstrahlung stark behindernde Nuten mehr.

Im folgenden wird ein Beispiel der Herstellung und Anwendung des erfindungsgemäßen Klebstoffes erläutert:

Eine Mischung aus vorzugsweise 50 Gew.-% Kieselsol, 28 Gew.-% Al₂O₃, 20 Gew.-% Aluminium-Silikatfaser, mit Zusätzen von 1 Gew.-% Monoethylenglycol, 1 Gew.-% Methylcellulose 0,5 Gew.-% Netzmittel und 0,5 Gew.-% Schäumer sowie gegebenenfalls je nach gewünschter Verdünnung Wasser werden in einem Mischer gründlich vermischt. Als Mischer kann ein handelsüblicher Gegenstrommischer mit rotierendem Mischteller verwendet werden.

Der Klebstoff wird so dann nach an sich bekannten Verfahren auf die Dämmstofformteile durch Aufstreichen, Tauchen oder Spritzen aufgetragen. Die Verklebung z. B. einer Heizwendel darauf läßt sich dabei punktförmig, strahlenförmig in Streifen, vollflächig oder spiralig ausbilden. Das Abbinden des Klebstoffes kann durch Heißluft, Ausglühen bei eingeschalteter Heizwendel oder durch Lufttrocknung erfolgen. Eine schnelle und vorteilhafte Härtung erfährt der Klebstoff bei allen diesen Anwendungsarten an den Berührungspunkten mit dem Heizelement.

Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Klebstoffes verwendeten Metalloxide können neben Kieselsol Kieselsäuren, einschließlich Lichtbogenkieselsäuren, alkaliarme Fällungskieselsäure, analog hergestelltes Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkonoxid, sowie deren Mischungen sein. Die feinteiligen Metalloxide weisen insbesondere Oberflächen von 50-700 m²/g, vorzugsweise 70-400 m²/g auf. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "feinverteilt" im Zusammenhang mit den Metalloxiden ist zu verstehen, daß diese Bestandteile gemahlen oder auch im kolloidalen Zustand vorliegen.

Die zur Herstellung verwendeten keramischen Fasern sind Glawolle, Steinwolle, Basaltwolle, Schlackenwolle, keramische Fasern, wie sie aus Schmelzen von Aluminium- und/oder Siliciumoxid gewonnen werden, und Asbestfasern sowie deren Mischungen wie auch gemahlene Faser, z. B. aufgemahlener Glassand. Vorzugsweise werden Fasern, gewonnen aus der Schmelze von Aluminium und/oder Siliciumoxid oder Aluminiumsilikatfasern verwendet. Z. B. Steinwolle oder Fasern auf Basis von Aluminiumsilikat sollen insbesondere hohe Al₂O₃-Gehalte im Bereich von 45 bis 95 Gew.-% aufweisen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Klebstoffes werden bei dessen Herstellung die keramischen Fasern als aufgeschlossene Fasern verwendet.

Die im erfindungsgemäßen Klebstoff verwendeten Phosphate können sich zugleich als Binde- und als Netzmittel eignen. Die angegebenen Mengen in Gewichtsteilen beziehen sich auf P₂O₃. Beispiele für solche Phosphate sind Natriumpolyphosphat mit dem Polymerisationsgrad von n 4 und vorzugsweise mit einem Polymerisationsgrad von 6-10. Ein weiteres Phosphat mit guten Bindeeigenschaften ist Monoaluminiumphosphat, das sowohl in fester, gemahlener Form als auch als wäßrige Lösung ein handelsübliches Produkt ist.

Als Plastifizierungsmittel kann Methylcellulose wirken.

Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Klebstoffs verwendete Ton kann ein üblicher Ton oder ein spezieller Bindeton, in vorteilhafter Weise Bentonit sein.

Claims (12)

1. Hochtemperaturbeständiger Klebstoff enthaltend eine Trübe an Kieselsol und einen Ton sowie ein Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Methylcellulose, Melasse, Sulfitablauge oder Al-Silikat und einem Glykol besteht und der Klebstoff zusätzlich ein Netzmittel, einen Schäumer und gegebenenfalls keramische Fasern enthält.

2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Tonbestandteil Tonerde enthält.

3. Klebstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mischung bestehend aus 20-80 Gew.-% Kieselsol, 1-70 Gew.-% Tonerde, 1-80 Gew.-% Keramikfaser, 0,1-8 Gew.-% Glykol, 0,1-8 Gew.-% Methylcellulose, 0,1-7 Gew.-% Netzmittel und 0,1-7% Schäumer.

4. Klebstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine bevorzugte Mischung aus 40-60 Gew.-% Kieselsol, 20-50 Gew.-% Tonerde, 10-35 Gew.-% Keramikfaser, 0,5-3 Gew.-% Glykol, 0,5-3 Gew.-% Methylcellulose, 0,1-1 Gew.-% Netzmittel und 0,1-1 Gew.-% Schäumer.

5. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Al-Silikat in einer Menge von 0-20 bevorzugt 0,2-15 Gew.-% und besonders bevorzugt 1-8 Gew.-% enthält.

6. Klebstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er Wasser als Verdünnungsmittel enthält.

7. Klebstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Tonbestandteil Bentonit enthält.

8. Klebstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er als Netzmittel Natriumpolyphosphat oder Monoaluminiumphosphat enthält.

9. Klebstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er als keramische Fasern aufgeschlossene keramische Fasern enthält.

10. Verwendung des Klebstoffs nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 bei Gebrauchsgeräten sowie elektrischen Widerständen und Bogenlampen.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebrauchsgeräte Kochplatten, Haartrockner, Heizöfen, Tauchsieder, Bügeleisen, Waffeleisen oder Raumstrahler sind.

12. Verwendung des Klebstoffs nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Verbinden von verpreßten, überwiegend aus feinteiligen Metalloxiden bestehenden Wärmedämmstofformteilen zu Verbundteilen.