Verfahren zur Herstellung einer Isolierschale f r Rohre aus einem
Mineralwolle-Fasermaterial
Wenn man Schalen zur Wärmeisolierung von Rohren aus einem Mineralwollefasermaterial, wie beispielsweise Stein-oder Schlackenwolle oder Glaswolle, herstellt, findet man gewöhnlich, dass das Fasermaterial f r sich zu weich und nachgiebig ist, selbst wenn Fasermatten als Ausgangsmaterial gebraucht werden, in denen die Lage der Fasern dadurch festgelegt ist, dass sie durch Hinzufügen eines Bindemittels und darauffolgendes HÏrten des Bindemittels untereinander verbunden werden. Eine aus solchem Material hergestellte Rohr-Isolier- schale ist deshalb verhältnismässig empfindlich gegen Druck und Stoss in radialer Richtung.
Dadurch verursachte BeschÏdigungen durch Zusammendrücken des Isoliermaterials auf dem Rohr bleiben als unerwünschte Wärmeteitbrücken. setbst wenn ein äusserer Schutz beispielsweise durch Umwickeln des isolierenden Faserstoffes mit Pappe und Gewebe vorgesehen ist, da ein solcher Schutzüberzug sich nach der Zusammendrük- kung wieder glÏttet, womit der Schaden mehr oder weniger unsichtbar wird. Man kann den Faserstoff starrer und widerstandsfähiger machen, indem man den Binder in grösserem Anteil dem Fasermaterial beigibt, oder dadurch, dass man Binder verwendet, die das Fasermaterial versteinern. Solche Bindemittel bestehen beispielsweise aus Wasserglas.
Die Verwendung solcher Bindemittel setzt jedoch die Feinheit der Poren des Fasermaterials und damit seine Isolier-Eigenschaft herab.
Die angestrebte erhöhte Steifigkeit kann man dadurch erreichen, dass man die Isolierkörper aus Fasern aufbaut, die hauptsächlich in Ebenen rechtwinklig zur Achse des Rohrs gelagert sind. Eine solche Lagerung der Fasern lässt sich dadurch erreichen, dass man die rohrförmige Isolierung aus ringförmigen Körpern aufbaut, die von einer gehärteten, einen Binder enthaltenden Mineralwolle-Matte oder-Schicht geschnitten sind, wobei der Schnitt rechtwinklig zur Oberfläche einer solchen Matte oder Schicht verliuft.
Ein rohrförmiger Körper wird dadurch aufgebaut, dass man solche Ringe in axialer Folge anordnct und sic auf ihrer äusseren zylin- drischen Oberfläche mit einem gewöhntichen ¯berzug oder Deckblatt versieht, das gegen die Aussenftäche der Ringe geklebt ist und sie zu einem Ganzen verbindet.
Dadurch erhalt man einen viel grösseren Widerstand gegen Druck von der Aussenseite, als man sonst mit dem gleichen Verbrauch an Bindemittel erreichen kann.
Rohrtormige Rohr-Isolierkorper dieser Art sind in gewissem Umfang angewendet worden; aber im Fall von Rohren gr¯¯erer Abmessungen sind sie verhÏltnismϯig kostspielig infolge der Materialverluste, die mit dem Schneiden der Ringe verbunden sind. Die Aufgabe der Rohrisolierung k¯nnte in diesem Falle dadurch gel¯st werden, da¯ man eine Fasermatte um das Rohr wickelt und sie durch Verklammern. Bandagieren usw. befestigt. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich und mühsam. Die besten Ergebnisse erreicht man. indem man für das Bandagieren eine Matte verwendet, die dadurch hergestellt ist. da¯ man Streifen einer Mineral wolle-Matte aus gebundenen Fasern auf eine Unterlagc klebt.
Die Bandagiermatte wird dadurch hergestellt. dass man eine gewöhnliche Matte aus gebundenen Mine ralfasern nach dem Härten des Bindemittels in Streifen schneidet. dann jeden Streifen um eine Vierteldrehung dreht und die SchnittflÏche gegen die Unterlage anlegt und sie dann mit ihr verklebt. In einer solchen Matte sind die Fasern hauptsächlich in Ebenen rechtwinklig zur Unterlage gerichtet, ebenso wie in den vorher ge- nannten ringförmigen K¯rpern, und die Steifigkeit gegen Eindrücken in radialer Richtung ist entsprechend gut.
Beim Verfahren zur Herstellung von Isolier chalen f r Rohre aus Mineralwolle-Fasermaterial, das den Ge genstand der vorliegenden Erfindung bildet, besteht das Ausgangsmaterial aus einem Isoliermittel solcher Art. die im folgenden als querorientierte Fasermatten > oder im Falle entsprechencler Streifen als querorientierte Faserstreifen' > bezeichnet werden. Diese können endios sein, es können dabei querorientierte Matten oder querorientierte Streifen von einer Fasermatte aus nieder geschlaeenen, untereinander gebundenen Fasern mit der Schnittfläche gegen eine Trägerschicht wie beispielsweise Papier geklebt sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Isoliermittel aus einem auf einer Trägerschicht so befestigten Mineralwolle-Fasermaterial, dass ein Anteil der Fasern annähernd noch senkrecht zur Trägerschicht stehenden Ebenen verläuft, so gebogen wird, dass die Trägerschicht aussen liegt, und dass die Fasern auf der Innenseite mit einem Bindemittel fest verbunden werden. Wenn das Klebemittel hart geworden ist, behält die Isolierschale ihre Rohr-oder Trogform. Diese Art der Herstellung von Isolierschalen i : t ausserordentlich einfach und gibt keinen Materialverlust. Ebenso wie Isolierschalen, die aus ringförmigen Körpern hergestellt sind, haben die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Isolierschalen eine grosse Widerstandsfähigkeit gegen radiale Kräfte.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. I zeigt schematisch die Richtung der Fasern und die Lage der Trägerschicht der ursprünglichen Fasermatte und des Ausgangsmaterials des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei das Ausgangsmaterial aus einer querorientierten Fasermatte bzw. einem querorien- tierten Faserstreifen besteht.
Fig. 2 zeigt eine Ausführung einer halbzylindrischen Isolierschale nach der Erfindung in einem Querschnitt.
Fig. 3 zeigt dieselbe Schale in Schrägansicht.
In Fig. 4 ist eine zylindrische, aus einer einzigen Schicht hergestellte Isolierschale nach der Erfindung schematisch wiedergegeben.
Fig. 5 zeigt eine aus mehreren Lagen hergestellte zylindrische Isolierschale nach der Erfindung in Schrägansicht.
In Fig. 6 ist die Bildung einer Einschicht-Isolierschale nach der Erfindung über einem Dorn wiedergegeben.
Fig. 7 zeigt in derselben Weise die Bildung einer zvlindrischen Wehrschicht-Isolierschale durch Wickeln um einen Dorn.
In Fig. I zeilTt das Bezugszeichen Af eine Mineral woll-. Matte von obcn gesehen und mit dem Bezugszeichcn A. ist dieselbe Matte bezeichnet, von der Seite gesehen. Die Fasern sind in Ebenen parallel zur Niederschlagsfläche gelagert. Die Orientierung der Fasern ist in der Abb. A, symbolisch angedeutet durch ein Krcuz mit zwei Achsen, d. h. der X-Achse in Längs- richtung der Matte und der Y-Achse in Richtung quer dazu.
Selbstverständlich sollen die Kreuze zum Ausdruck bringen, dass die Fasern in jeder beliebigen Richtung in der Zeichenebene getagert sein können, während das Fehlen einer dritten Koordinaten-Achse andeuten soll, dass praktisch keine Möglichkeit fiir eine Orientierung der Fasern in Richtungen ausserhalb der X-Y Ebenen besteht. Diese Symbolisierung spiegelt die Tatsache wieder, dass eine solche Fasermatte eine betonte Spaitbarkeit längs Ebenen parallel zur Niederschlags ebenc aufweist, d. h. der Ebene der durchbrochenen Unterlae auf der die Fasern niedergeschlagen wurden, während die Matte gebildet wurde.
In der mit dem Be zugszeichcn A. bezeichneten Ansicht ist dieselbe Orientierung dadurch wiedergegeben, dass die Y-Achse als Punkt und die X-Achse als Linie in Längsrichtung der Matte dargestellt sind.
Das Bezugszeichen B bedeutet einen von der Matte geschnittenen Streifen, wobei der Schnitt rechtwinklig zur Längsrichtung und zur Niederschlags-Ebene ausgeführt wurde. Dieser Streifen ist in der mit dem Bezugs- zeichen C versehenen Ansicht in einer Stellung gezeigt, die sich durch Drehen des Streifens um eine Kante ergibt. In der Ansicht C ist demnach eine Schnittfläche nach oben gerichtet. Dementsprechend ist die X-Achse durch einen Punkt und die Y-Achse durch eine Linie parallel zur Längsrichtung des Streifens dargestellt. Streifen nach C können nun zusammengesetzt werden, und ihre nach unten gerichteten Schnittflächen können mit einer Unterlagenfläche verbunden werden, um entweder eine querorientierte Fasermatte oder einen querorientierten Faserstreifen zu bilden.
Im ersten Falle werden die Streifen C in ihren Querrichtungen vorwärts geschoben, d. h. in der Längsrichtung der Matte A,, so dass sie auf einem tragenden Belag zusammengesetzt werden, der sich in Richtung des Pfeils P, bewegt, so dass ihre Seiten aneinanderstossen und, wenn gewünscht, miteinander verklebt werden, wobei die nach unten gerichtete Schnittfläche an dem tragenden Belag haftet oder auf andere Weise mit ihm verbunden wird.
Die querorientierte Fasermatte ist in der mit dem Bezugszeichen D, versehenen Abbildung von der Oberseite her gesehen, in der Abbildung D. vom Ende her und in der Abbildung DJ von der Seite her gesehen. Die Orientierung der Fasern ist in jeder einzelnen Abbildung in derselben Weise dargestellt wie in den schon behandelten Abbildungen. Wic gezeigt, liegt die X-Achse rechtwinklig zur tragenden Schicht, die als dicke Linie Li in den Abbildungen D., und D : ; wiedergegeben ist. Die querorientierte Fasermatte kann durch einen Schnitt S in Bänder zerschnitten sein. Die mit dem Zeichen Da versehene Abbildung zeigt ein solches Band, vom Ende her gesehen.
Im zweiten Fall werden die Streifen C in ihrer Längsrichtung weggeschoben, d. h. rechtwinklig zur Längsrichtung der Matte A, und werden mit ihren Enden auf ein Band eines tragenden Materials gelegt, das rechtwinklig zur Längsrichtung der Matte A fortschreitet, wobei sie an diesem tragenden Streifen angeklebt oder mit dem sie verbunden werden, mit ihren Schnittflächen nach unten gerichtet. Der so gebildete Streifen ist von oben gesehen in der mit Et bezeichneten Abbildung wiedergegeben, von der Seite gesehen in der Abbildung E, und vom Ende her gesehen in der Abbildung E : j. In allen diesen Ansichten sind die Faser Orientierung und die tragende Schicht L, in derselbcn Weise dargestellt, wie oben beschrieben.
Die X-Achse liegt noch rechtwinklig zur tragenden Flanche, aus welchem Grund der Streifen ebenfalls als querorientiert bezeichnet wird. Die Y-Achse lient hier im Gegensatz zur Y-Achse des Streifens D in der Llinesrichtunë des Streifens. Streifen, wie in EX gezeigt, können beim Ver- fahren nach der Erfindung benutzt werden. Diese Streifen sind gegen Zusammendrücken von oben widerstands- fähig. Dies gilt natürlich auch fiir die Matten D,-D.
In Fig. 2 und 3 ist gezeigt, wie eine halbzyhndrische Schale erzeugt wird durch Biegen einer queroricntierten Fasermatte 3 in solcher Weise, dass ihre tragende Schicht in der Biegung nach aussen gerichtet ist. Berücksichtigt man, dass die tragende Schicht sich im wesentlichen wie ein unelastischer Belag verhält, so ergibt sich. dass die Fasern dadurch auf der Innenseite der Biegung zusam mengedruckt werden, wo ihre gegenscitige Lage dann dadurch festgelegt wird, dass die Fasern auf die Bindeschicht 6 aufgeklebt werden. Die Bindeschicht kann aus einer mehr oder weniger dicken Schicht des Fasermaterials längs der Oberfläche 6 bestehen, innerhalb der die Zwischenräume der Fasern mehr oder weniger mit Klebstoff angefiillt werden.
In diesem Fall wird die Bindeschicht dadurch hergestellt, dass man einen Klebstoff, wie Leim, bituminöses Material oder ein tempe raturhärtendes oder temperaturbindendes Plastikmaterial auf die Oberfläche aufbringt. Diese Arten der Fixierung sind im Prinzip gleich und unterscheiden sich nur darin, dass es mit der Verwendung eines Belages mög- lich ist, weniger Klebemittel zu benutzen. Die Fasern sind dabei durch Fixieren mittels eines Klebstoffes auf der Oberfläche des genannten Materials zusammengehalten.
Fig. 4 stellt ein Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Isolierschale dar, bei dem eine abgemessene Fläche einer querorientierten Fasermatte um einen nicht gezeigten Dorn gebogen ist, oder bei dem man eine soiche abgemessene Fläche einer querorientierten Fasermatte mittels einer Form presst, wobei der tragende Belag 4 nach aussen gerichtet ist, und indem man die Fasern bindet, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 erwähnt. Nachdem die Bindeschicht fest geworden ist, kann die zylindrische Schale längs einer Fläche 7-7 geschnitten werden, um halbzylindrische Schalen zu bilden, die geeignet sind, ihre Form zu halten.
Die Linien 8 deuten die Grenzlinicn zwischen den Streifen C der Fig. 1 an, vorausgesetzt, dass die querorientierte Fasermatte um die 7'-Achse in Fig. 1 herumgebogen ist.
Die abgemessene Grösse der verwendeten Fasermatte El kann jedoch auch in der Weise zugeschnitten sein, dass sie dem Dorn oder der Form angepasst ist, wenn sie um eine Achse rechtwinklig zu den Achsen X und Y herumgebogen ist. In diesem Fall verlaufen die Grenzlinien zwischen den Seitenkanten der Streifen P, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. In Fig. 4 wird die Bindeschicht von der Innenschicht 6 der zylindrischen Schale gebildet.
Fig. 5 zeigt in derselben Weise wie Fig. 4 eine zwei schichtige Schale. bei der die Bindeschicht von der tragenden Schicht 4 der innersten Fasermatte gebildet wird, gegen die die Innenfläche der äussersten Fasermatte geklebt ist. Auch in diesem Fall kann die Innenschicht der rohrförmigçn Isolierschale eine Bindeschale sein, wobei die Fasern in dieser Schale dann zusammengeklebt sind, wie in Verbindung mit Fig. 2 und 3 beschrieben, oder gegen ein besonderes Fixierblatt geklebt sein. Die Isolierschale nach Fig. 5 ist auf eine der in Fig. 4 gezeigten analogen Weise hergestellt, indem zuerst die Innenlage der Fasermatten um den Dorn herum gebildet wird und anschliessend die Kanten zusammengeklebt werden.
Dann wird die Aussenfläche der tragenden Schicht 4 mit einer Bindemittelschicht überzogen, und eine weitere Matte wird mit der tragenden Schicht 4 nach aussen gerichtet angebracht. Um die zuletzt genannte Matte während der Aushärtezeit des Klebemittels festzuhalten, kann man einen Klebstreifen um sie herumlegen, oder der rohrförmige Körper kann in eine Form geklemmt werden, die falls gewünscht, beheizt ist, um das Aushärten des Klebmittels zu beschleunigen.
Das Aushärten des Klebmittels hat zur Folge, dass die Form des zylindrischen Körpers festgelegt ist, und der Dorn herausgezooen werden kann. Der rohrförmige Körper kann darauf längs einer oder mehrerer Diametral Ebenen aufgeschnitten werden, ohne dass die Teile dadurch ihre teilzylindrische Gestalt verlieren. Auf ähn- liche Weise können Schalen mit mehr als zwei Schichten hergestellt werden.
Fig. 6 zeigt eine andere Art der Bildung einer einschichtigen Rohr-Isolierschale. Um den Dorn wird eine innere Lage 11 eines Bandes nach einer Schraubenlinie aufgewickelt, wobei darauf zu achten ist, dass eine geeignete tXberlappung 12 zwischen den Windungen gebildet wird. Um die Schicht 11 wird ein Streifen 13 von geeigneter Breite gelegt, der entweder aus einem Streifen einer querorientierten Fasermatte besteht, der durch einen Schnitt S in D, in Fig. I geschnitten wurde, oder aus einem querorientierten Faserstreifen, wie in den Bildern E,, E. und E : ; der Fig. 1 gezeigt.
Das Band 11 ist mit einem Klebstoff versehen, oder ein Klebstoff wird unmittelbar vor dem Aufbringen des Streifens 13 angebracht.
Vorzugsweise fällt der Stoss zwischen den Windungen des Streifens 13 nicht zusammen mit dem Stoss 12, so dass die Festigkeit der Schale in ihrer Längsrich- tung nicht davon abhängt, ob die Windungen des Bandes 11 zusammengeklebt sind oder nicht. Um die Windungen des Streifens 13 kann ein weiteres Band 15 gewickelt werden, das dazu dient, den Stoss 14 zu über- decken.
Der Dorn 10 kann glatt sein, in welchem Fall die geformte Schale in Achsrichtung darüber verschoben werden kann ; zur Herabsetzung der Reibung gegen eine solche Bewegung kann der Dorn mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden, die von der Geschwindigkeit abweicht, mit der das Band 11 darum gewickelt wird. Dies bedeutet, dass das Aufwickeln des Bandes I l und der anderen, die Schale bildenden Materialschichten, wie der Bander 13 und 15, nicht durch Reibung vom Dorn her bewirkt wird, der gegebenenfalls entgegengesetzt zu der Richtung umlaufen kann, in der die Schichten aufgewickelt werden. Das Umwickeln der Bänder 11,13 und 15 muss in diesem Fall dadurch bewirkt werden, dass dem bereits gebildeten Zylinder durch bekannte, nicht dargestellte Mittel eine Drehung erteilt wird.
Solche Mittel können in Reibrollen bestehen, deren Achse im Winkel zu der Achse des Dorns gelagert sein kann, um der Richtung der Windung und dem Steigungswinkel in den äussersten Schichten der Schale zu entsprechen. Diese Mittel können auch in einem Reibband bestehen, das um die gebildete Schale gewunden ist und die Schale längs einer Schraubenlinie zieht, womit sie zugleich in Achsrichtung verschoben wird, um für nachfolgende Windungen Platz zu schaffen, und zur gleichen Zeit verdreht wird.
Fig. 7 zeigt ein ähnliches Verfahren wie Fig. 6 zur Herstellung einer zylindrischen Zweischicht-Isolierschale. Dasselbe Verfahren kann auch zur Herstellung von Schalen mit mehr als zwei Schichten benutzt werden.