Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Schichten aufge baute biegsame, wärmeisolierende Verkleidung.
Es wurde bereits ein breites Spektrum von Materialien zur
Verwendung als Verkleidung und Wärmeisolation vorgeschla gen und auch angewandt, und zwar unter den verschiedensten
Gesichtspunkten einschliesslich einem ansprechenderen Anse hen, dem Witterungsschutz und der Befestigung der Isolation an Rohren. Einzeln oder in verschiedenen Kombinationen gehören zu diesen Materialien Aluminium oder andere Metall ummantelungen, Leinen- bzw. Baumwollgewebe, Asbestpapier sowie Überzüge aus einer Vielzahl von Kunstharzmaterialien.
Ein Beispiel hierfür ist ein Laminat, welches aus Polyvinylfluo rid auf einem neoprenimprägnierten Asbestfilz zusammenge setzt ist. Ein anderer Typ eines kommerziell verfügbaren Iso lierabdeckmaterials enthält Raster aus Glasfasergarnen als
Bewehrung zwischen einem flammverzögerten Hartpapier und der Seite einer Aluminiumfolie, mit der das Hartpapier verbunden ist. Die Folie weist bisweilen eine pigmentierte
Vinylharzbeschichtung auf ihrer anderen Oberfläche auf. Die
Raster der verstärkenden Glasfasergarne sind gewöhlich auf beiden Seiten des Produkts deutlich sichtbar. Ausserdem vermindert die pigmentierte Beschichtung die Wärmereflexion durch die Aluminiumschicht.
Die biegsam geschichtet aufge bauten Verkleidungen nach der Erfindung machen von bekannten Flächenmaterialien Gebrauch, jedoch sind zwei von diesen bisher nie als Elemente eines Verbundverkleidungsma terials verwendet worden. Darüber ergeben die erfindungsge mässen Kombinationen und Anordnungen ungewöhnliche und verbesserte Kombinationen von erwünschten und auch unerwarteten Eigenschaften..
Die Erfindung schafft eine aus mehreren Schichten aufgebaute biegsame, wärmeisolierende Verkleidung, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verkleidung in der angegebenen Reihenfolge übereinanderliegende Schichten umfasst: a) eine Dampfsperrschicht aus Kunstharz b) eine dünne Schicht aus wärmereflektierendem Metall, c) eine Schicht aus wasserfestem und mit Mullgewebe verstärktem Faserstoff und d) einen dünnen geschlossenen Film aus wetterbeständigem Kunstharz der Art von polymeren Halocarbon-und Acryfilmen und wobei die Metallschicht auf die Dampfsperrschicht aufgedampft und die Metallschicht, wie auch der Film, mit dem Faserstoff verbunden ist. Die erfindungsgemässe Verkleidung kann zur Wärmeisolierung von heissen und kalten Rohren, Behältern, Tanks und Rohleitungen usw. verwendet werden.
Diese Verkleidungen bieten dabei einen Schutz gegen Korrosion und kurzzeitige Feuer, insbesondere eignen sie sich deswegen für eine Verkleidung von Wänden, Dächern usw.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen 1 - 10 zu entnehmen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstands in stark vergrössertem Massstab, wobei die relativen Dicken der Schichten des Verkleidungsmaterials aus Gründen klarerer Darstellung etwa verzerrt sind,
Fig. 2 einen abgebrochen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstands,
Fig. 3 einen abgebrochenen, stark vergrösserten Längsschnitt in der gleichen Ebene durch den gleichen Gegenstand wie in Fig. 2, wobei aus Gründen klarerer Darstellung die relative Dicke der einzelnen Schichten etwa verzerrt dargestellt ist,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform in einer Schnittansicht ähnlich Fig. 2.
Bei den Verkleidungsmaterialien nach der Erfindung handelt es sich um Verbund- bzw. Schichtprodukte, welche wenig stens zwei, vorzugsweise drei Hauptschichten flexibler Natur umfassen, die flexibel zu einem einstückigen Gebilde verbun den sind, das sich zur Abdeckung von ebenen oder einfach gekrümmten Oberflächen eignet.
Eine Verbundverkleidung 8, wie sie in Fig. 1, und mit den zusätzlichen Schichten 9 und 10 auch in Fig. 3 gezeigt ist, wird hergestellt, indem man die gesamten aneinander angrenzenden
Flächen von drei vorgeformten Schichtmaterialien zu einem einstückigen Verkleidungsmaterial zusammenklebt, welches, verglichen mit bekannten Verkleidungen, eine verbesserte
Kombination von Eigenschaften aufweist. In der Ausführungs- form der Fig. 1 ist die innere Deckschicht der Verkleidung, die Schicht also, welche im Anwendungsfall auf die herkömmliche, ein Rohr usw. umgebene thermische Isolation oder in einigen
Anwendungsformen auf das nackte Rohr selbst, zu liegen kommt, eine Kampfsperrschicht in Form einer Polyesterüberzugsschicht, welche eine ultradünne, aufgedämpfte Schicht 2 aus Aluminium auf ihrer dem Inneren der Verkleidung zugekehrten Seite aufweist.
Die Metallseite bzw. -fläche dieses metallisierten Kunstharzes wird mit einem Kleber 3 auf die eine Seite einer zentralen Schicht 4 aus Asbestpapier geklebt, in welche eine Bewehrungsschicht 5 aus grobmaschigem Glasfaser-Mullgewebe eingebettet ist. Eine weitere Klebeschicht 6 dient dazu, die andere Oberfläche der Asbestschicht 4 mit der Innenfläche einer äusseren Deckschicht 7, bestehend aus einer dünnen Überzugsschicht aus Polyvinylfluorid, zu verkleben.
Man kann zwar in Erwägung ziehen, die innere Deckschicht aus Kunstharz wegzulassen, jedoch weist der so ausgebildete Verbundwerkstoff einige wünschenswerte Eigenschaften nicht auf. Die zähe Überzugsschicht 1 dient als Schutz vor physischer Beschädigung für die zentrale Schicht 4 aus Asbest; sie bildet einen bequemen, wirtschaftlichen und kommerziell verfügbaren Träger für die Metallbeschichtung, und bildet so eine sehr leichte, biegsame und eine wirksame Wärmereflek tierende Form der Isolation; sie schützt eine Seite der dünnen Metallschicht 2 gegen Korrosion, indem sie verhindert, dass die Kunstharzseite der Metallschicht Dämpfen, Gasen und Flüssigkeiten ausgesetzt ist. Eine derartige Korrosion würde die Wirksamkeit der Schicht 2 hinsichtlich ihrer Reflektionseigenschaften von Wärmestrahlung erheblich beeinträchtigen.
Es gibt eine grosse Anzahl von Kunststoffen, die als Überzugsschicht 1 verwendet werden können, weil sie sich als Substrat für eine Aufdampfmetallisation eignen und eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen - beispielsweise genü- gend niedrig für die Bildung einer Verbundverkleidung mit einer Durchlässigkeit von weniger als ungefähr 2 perm, und vorzugsweise so niedrig wie möglich. Lineare Polyester, die Polymerisationsrealctionsprodukte von Dihydroxyalkoholen und zweibasischen organischen Säuren, lassen sich verwenden.
Ausgezeichnete Ergebnisse erhält man mit einer metallisierten Polyäthylenterephthalatschicht, welche eine äusserst geringe Permeabilität für Wasserdampf und hohe Formstabilität verbunden mit guter Wärmebeständicgkeit aufweist. Ein Kunstharz, welches transparent ist, ist vorzuziehen, um die volle Wirkung der Metallbeschichtung als Wärmereflektor zu erhalten.
Auch andere Kunstharze, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, andere Fluorkohlenstoffe und sogar Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid in Anwendungen, wo Schrumpfung kein Problem darstellt, lassen sich ins Auge fassen.
Bei der Metallbeschichtung kann jedes Metall verwendet werden, welches Wärme reflektiert und in herkömmlicher Aufdampftechnik als spiegelartige Metallschicht 2 auf die Kunstharzschicht 1 aufgebracht werden kann. Als Metalle kommen also in Frage Aluminium, Chrom, Kupfer, Nickel, Silber, Gold usw. oder Legierungen dieser oder anderer Metalle. Allgemein wird Aluminium aus Gründen der Wirt schaftlichkeit und da es gute Ergebnisse liefert, bevorzugt.
Vorgeformte Polyäthlenterephthalatfolie mit einer Aufdampfschicht aus Aluminium auf einer Seite ist in ausreichender Menge zu vernünftigen Kosten verfügbar.
Die Dicke der Überzugsschicht 1, der metallisierten Dampfsperrschicht, kann sich in weiten Bereichen bewegen, beispielsweise zwischen etwa 0,06 mm und 1 mm (ungefähr 0,25 bis 4 mil), liegt jedoch typischerweise zwischen ungefähr 0,12 und 0,38 mm (0,5 und 1,5 mil). Die Dicke der aufgedampften Metallschicht 2 ist vernachlässigbar und liegt in der Regel unter 2,5 um (0,01 mil). Obwohl die Metallschicht 2 so dünn ist, bewirkt sie eine Wasserdurchlässigkeit der metallisierten Kunstharzschicht, die weit unter derjenigen liegt, die eine einfache Kunstharzschicht aufweist.
Die zentrale Schicht 4 aus Fasermasse kann irgendeine wasserfeste Faserstoffmatte sein, bevorzugt wird jedoch eine Glasfasermatte oder Asbestpapier verwendet, welches aus einem Brei einzelner Asbestfasern in Wasser auf einem wandernden Maschensieb ähnlich wie bei der Papierherstllung gewonnen wird. Das als Bewehrung dienende Glasfasermullgewebe wird zu einem solchen Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens eingeführt, dass es in einer mittleren Tiefe eingebettet wird, während sich die Asbestfasern auf dem Maschensieb absetzen. Es empfiehlt sich ferner, dem Brei ein Bindermaterial, beispielsweise Kautschukmilch oder Polyvinylchlorid, beizufügen, welches biegsam bleibt und die Festigkeit des Papiers erhöht. In der Regel ist ein flexibler Polyvinylchloridbinder vorzuziehen, da er hinsichtlich seiner Brenneigenschaften selbstverlöschend ist.
Er kann in einer Menge von ungefähr
10 bis 30% (vorzugsweise ungefähr 15 bis 20%) des Trockengewichts der Asbestschicht anwesend sein.
Die Schicht 4 ist die dickste im Verbund und hat typischerweise eine Dicke zwischen 3,8 und 7,6 mm (15 und 30 mil).
Diese Dicke trägt dazu bei, dass sich das Muster des Mullgewebes nicht auf die Oberfläche der Verkleidung durchdrückt.
Die Asbestfaserschicht kann in ihrer Dicke jedoch auch
10 mm (40 mil) oder mehr oder weniger als 2,5 mm (10 mil) betragen, wobei dies wesentlich von dem gewünschten Wärmeleitvermögen durch die Verkleidung und der gewünschten Flexibilität abhängt. Beide Eigenschaften hängen wesentlich von der Dicke der Asbestschicht ab.
In Fällen, wo die Festigkeit der Verkleidung bei hohen Temperaturen nicht wesentlich ist, kann das Mullgewebe 5 aus Polyäthylentheraphthalat oder Nylonfäden gewebt sein, in der Regel sind jedoch Glasfasern vorzuziehen. Das Gewebe kann eine Fadenzahl von 2 X 2 bis hinauf zu 12 X 12 aufweisen, wobei eine 8 X 8 -Fadenzahl typisch ist.
Die äussere Deckschicht 7 ist eine durchgehende flexible Schicht aus einem festen Kunstharz, beispielsweise aus Polyvinylchlorid bei Verwendung in geschlossenen Räumen, und aus
Fluorkohlenstoffharzen oder Acrylharzen, wie Polymethylmethacrylat, für den allgemeinen Gebrauch. Für die meisten Anwendungszwecke sind die Fluorkohlenstoffe vorzuziehen, jedoch rechrferigen die teuren Chlortrifluoräthylen- und Tetrafluoräthylenpolymere selten, wenn überhaupt, ihre Mehr kosten gegenüber Polyvinylfluorid. Letzteres wird in Form fester Folien in einer Dicke zwischen 0,127 und 1,016 mm (0,5 und 4 mil) mit verschiedenen eingebauten Farbstoffen herge stellt. Polyvinylfolie stellt eine extrem dauerhafte Deckschicht dar, die wetterfest und gegenüber herkömmlichen Lösungsmit teln, starken Reinigungsmitteln, korrosiven Flüssigkeiten und
Gasen resistent ist.
Es empfiehlt sich, die Polyvinylfluoridfolie beidseitig durch
Oberflächenaktivierung für eine Klebebindung oberflächen aufnahmefähig zu machen. Dies kann entsprechend den in den
US-Patentschriften 3 133 854, 3 228 823 und 3 369 959 offenbarten Verfahren geschehen. Diese Patentschriften be schreiben die Oberflächenaktivierung und einige der für aktivierte Polyvinylfluoridoberflächen geeigneten Kleber.
Neben den dort genannten Epoxyharzen, Vinyladditionspolymeren, Polyalkylacrylaten und anderen Klebern lassen sich auch Kleber auf der Basis synthetischen Kautschuks verwenden, wie in der US-Patentschrift 2 376854 beschrieben ist. Im allgemeinen bevorzugt man einen elastomeren Kleber zur Bildung flexibler Klebungen zwischen den flexiblen Schichten.
Die genannten Kleber lassen sich als Klebemittel für beide Seiten der zentralen Schicht 4 aus Asbestfilz verwenden, können also beide Kleberlagen 3 und 6 bilden.
In Bezug auf die Kleberlage 6 ist es, auch wenn die äussere Deckschicht 7 pigmentiert ist, hinsichtlich maximaler Widerstandsfähigkeit gegen Zerstörung als Folge längerer Sonneneinstrahlung oft wünschenswert, ein Mittel einzubauen, welches einen derartigen Abbau im Kleber entgegenwirken kann.
Mittel dieser Art sind bestens bekannt, ein Beispiel hierfür ist Carbon Black, welches in einigen der oben genannten Patente erwähnt ist, oder ein Ultraviolettabsorber, wie ein kompatibles substituiertes Benzophenon oder substituiertes Benzotriazol von denjenigen, die in der Tabelle auf den Seiten 1008 bis 1009 der Modern Plastics Encyclopedia, 1969-1970, Breskin Publication, Inc., Bristol, Connecticut aufgelistet sind.
Fig. 2 zeigt einen abgebrochenen Gesamtschnitt durch die Dicke in der Herstellungsrichtung oder Längsebene einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Sie zeigt eine dünne, vergleichsweise dichte Verbundverkleidung 8, auf welche eine Reihe von aneinanderanstossenden getrennten Streifen 9 aus einer themischen Isoliermatte aus anorganischen Fasern.
Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt in der gleichen Ebene der gleichen Ausführungsform wie in Fig. 2. In ihr ist die Kleberschicht 10 zu sehen, die die Streifen 9 mit der Verbundverkleidung 8 verbindet, welche sich aus den mit den Bezugszeichen
1 bis 7 belegten Schichten zusammensetzt.
Das Isoliermaterial in der aus den Streifen 9 gebildeten Schicht dient dazu, den Wärmeübergang durch Wärmeleitung zu minimalisieren. Es ist daher ein vergleichsweise voluminöses Material, welches eine wesentliche Anzahl von Hohlräumen bzw. toten Lufträumen enthält. Flexible Polyurethanschäume oder andere flexibel geschäumte Harze mit geeigne- ter Temperaturcharakteristik können hierfür verwendet werden. Vielfach werden jedoch Isolationsmatten bevorzugt, die im wesentlichen aus anorganischen Fasern, wie Glasfasern oder Steinwolle, bestehen. Diese sind nicht brennbar und lassen sich über einen weiten Bereich von Arbeitstemperaturen verwenden. In einigen Spezialfällen können auch teure Keramikfilzisolationen verwendet werden, so beispielsweise in Fällen, wo aussergewöhnlich hohe Temperaturbedingungen die Mehrkosten rechtfertigen.
Die Streifen 9 lassen sich aus vergleichsweise starren herkömmlichen anorganischen Faserplatten oder -latten gewin nen, welche mit den herkömmlichen Bindemitteln imprägniert sind. So können beispielsweise typische Glasfaserplatten mit
Dichten von ungefähr 8 bis 32 mg/cm2 (0,5 bis 2 pounds per cubic foot) oder mehr und einer Dicke von ungefähr 12,7 bis 50,8 mm (0,5 bis 2 inch) oder mehr in Streifen von ungefähr
12,7 bis 50,8 mm (0,5 bis 2 inch) Breite mit gleichförmigem, rechteckigem Querschnitt geschnitten werden und als die
Streifen 9 des Verbundprodukts nach Fig. 2 bzw. 3 angeordnet werden. Beim Anpassen der Produkte nach der Erfindung an Rohre oder anders gekrümmte Oberflächen kommt es gewöhnlich zu einer erheblichen Biegebeanspruchung.
Ebene Glasfa serplatten besitzen jedoch nicht die nötige Biegsamkeit hin sichtlich einer Verbindung in Quer- oder irgendeiner anderen
Richtung, weil die einzelnen Fasern in abgehackter Form in einer Folge von parallelen, übereinanderliegenden Schichten angeordnet und dann mit einem Bindemittel bewegungsunfä hig gemacht sind. Die Orientierung des Fasermaterials ist in jeder der parallelen Schichten regellos, nur vergleichsweise wenig Fasern sind jedoch in die Tiefe orientiert und erstrecken sich durch eine oder alle Schichten; die Orientierung der Fasern lässt sich also im wesentlichen als eben beschreiben, wobei die Fasern vorherrschend in einer Aufeinanderfolge von im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind.
Als Folge davon ist die Isolierplatte vergleichsweise steif und ihre Oberflächen lassen sich nicht dehnen oder in ihrer Länge oder ihrer Breite reduzieren, wie es beim Biegen von Plattenmaterial wesentlicher Dicke notwendig ist. Allerdings lässt sich eine derartige Platte zusammendrücken und damit in ihrer Dicke, d. h. in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Faserausrichtung, vermindern. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bzw. 3 sind die Streifen 9 so angeordnet, dass die Ebenen der Faserausrichtung im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Verbundprodukts und nicht parallel dazu liegen. Eine derartige Anordnung der Faserebenen kann auch als im wesentlichen senkrecht auf die geschichtete Verbundverkleidung 8 und parallel zueinander bezeichnet werden.
Bei einer sochen Ausrichtung und Verbindung der Streifen 9 mit einer Bahn des flexiblen Verkleidungmaterials 8 lässt sich das Gesamtgebilde biegen, wobei bei konkaver Verbiegung der Seite, auf der sich die Streifen befinden, die Streifen zusammengedrückt und dabei enger werden.
Die Kleber der Kleberschicht 10, der für die Verbindung der Massenisolation bildenden Streifen 9 mit der Oberfläche der Schichtverkleidung verwendet wird, kann ein Schmelzkleber oder einer der Kleber sein, wie sie im folgenden genannt sind, nämlich Epoxyharze und mit einem Phenolformaldehydharz modifizierter synthetischer Nitrilkautschuk, ebenso wie andere bekannte Kleber. Schmelzkleber enthalten oft eine Substanz mit vergleichsweise niedrigem Molekulargewicht aus der Gruppe, bestehend aus Ester- oder Paraffinwachsen, und Kolophonium, Alkyd, Terpen und Coumaron-Inden-Harze, die mit einem begrenzten Anteil höhermolekulargewichtiger Polymere, wie Polyvinylacetat, Polybutylmethacrylate, Poly äthylen, Polyisobutylen und Polystyrol, zusammen mit einem flüssigen Weichmacher vermengt sind.
Unter den Ansätzen, die sich allgemein für eine Schmelzklebung empfehlen, sind Mischungen aus Polyäthylen, Polyvinylacetat und Polyamid Reaktionsprodukte von dimerisierten Fettsäuren und Diamine
Eine weitere Ausführungsform der mit der Verkleidung versehenen Isolation nach der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt, wobei eine sehr dünne Aluminiumfolie 20 zur Reflexion von Wärmestrahlung in die Massenisolation eingelegt ist. In dieser speziellen Ausführungsform besteht jeder der Fasermattenstreifen 9 aus zwei Abschnitten 18 und 19, die mit den gegenüberliegenden Flächen der Folie 20 mit Hilfe eines bekannten Klebers verbunden sind, der sowohl auf Aluminium als auch auf Glas- oder Steinwollefasern wirksam ist.
Die Abschnitte 18 und 19 sind aus den gleichen Arten von Faserplatten geschnitten wie die einheitlichen Streifen 9 der Ausführungsform der Figuren 2 und 3, und ebenso sind die Orientierung der Fasern bezüglich der geschichteten Verbundverkleidung 8 und die Verbindung mit dieser ähnlich wie dort. Im allgemeinen wird die Folie 20 als ein erster Wärmereflektor zusammen mit der Metallschicht 2 verwendet, und es gibt Hinweise darauf, dass dieser Aufbau eine überraschende Verminderung der Temperaturen der Aussenschicht 7 zur Folge hat, verglichen mit den Temperaturen, die man unter vergleichbaren Bedingungen bei einer mit der Verkleidung versehenen Isolation erhält, die sich von der hier in Rede stehenden nur durch Weglassung der Folie 20 unterscheidet.
Das Folgende soll das Verfahren zur Herstellung eines bestimmten zusammengesetzten Verkleidungsmaterials nach der Erfindung illustrieren. Eine Kleberschicht wird auf die eine der zwei aktivierten Seiten einer 38,um (1,5 mil) dicken Bahn aus einem geeigneten, kommerziell verfügbaren Polyvinylfluorid aufgebracht, indem die Bahn durch eine herkömmliche Beschichtungsvorrichtung, welche eine Lösung eines synthetischen Kautschukklebers des Butadien-Acrylonitriltyps in einem Lösungsmittel auf Naphtha-Basis, welches auch kommerziell verfügbar ist, enthält.
Danach durchläuft die Bahn einen Ofen, wobei die Kleberschicht getrocknet wird; hierauf wird die beschichtete Seite der Kunststoffbahn auf eine Seite einer Bahn eines 0,635 mm (25 mil) dicken geeigneten Asbestpapier-Produkts, das vorzugsweise beispielsweise mit einem inneren, ein Polyvinylchlorid-Binderharz enthaltenden Glasfasermullgewebe einer Fadenzahl von 8 X 8 bewehrt ist, auflaminiert. Die Verbindung wird vollendet, indem die zusammengefügten Bahnen zwischen Quetschrollen durchgeführt werden, wobei eine ungeheizte Gummirolle gegen die freiliegende Polyvinylfluoridseite und eine geheizte Stahlrolle gegen die Asbestpapierseite drückt.
Danach wird in ähnlichen Verfahrensschritten eine geeignet metallisierte Bahn von 22,8 Fm (0,9 mil) Dicke aus Polyäthylenterephthalat auf ihrer mit aufgedampftem Aluminium metallisierten Seite mit dem gleichen synthetischen Kautschukkleber beschichtet, im Ofen getrocknet und auf die Asbestseite des Asbest-Polyvinylfluoridverbunds mit den gleichen Quetschrollen auflaminiert.
Das nach den beschriebenen Verfahrensschritten hergestellte spezielle Verkleidungsmaterial hat eine Gesamtdicke von 0,635 mm (25 mil); das ist der gleiche Wert wie die ursprüngliche Dicke der bewehrten Asbestschicht, was eine Folge der Kompaktierung der Schicht durch die Quetschrollen ist. Das Verkleidungsmaterial besitzt eine Zugfestigkeit, die in der Regel weit oberhalb von 8,9 kp pro cm Breite (50 pounds pro inch Breite) liegt, und eine Dampfdurchlässigkeit von 0,02 Perm (Wasserdurchlässigkeit in Gramm pro Stunde pro square foot [ 9,29 dm2] pro Millimeter Quecksilbersäule Druckdifferenz).
Das Verbundmaterial lässt sich mit Erfolg einsetzen bei der Abdeckung von thermischen Isolationen, die eine Oberflächentemperatur im Bereich von weit unter -17,8#C (=0 F) (beispielsweise minus 1280C [ = -2000F ] ) bis hinauf zu 162,5 bis 1900C (=325 bis 375 F), wobei sich die Maximaltemperatur noch bis 204ob (=400 F) oder mehr hinausschieben lässt, wenn man die als Dampfsperre dienende Kunstharzschicht 1 aus dem Schichtaufbau weglässt.
Ferner hat das genannte Laminat eine grössere Feuerbeständigkeit als reines Aluminium, welches ungefähr bei 660#C schmilzt, und ist die gebräuchlichste Verkleidung für die Isolation von ausserhalb geschlossener Räume verlegten Rohren.
Der neue Werkstoffverbund hat erfolgreich Ofentemperaturen von 8150C (1500 F) überstanden, wobei die Bewehrungsfasem aus Glas, geschützt durch das Asbest, intakt blieben; und es gibt Anzeichen, dass er auch noch höhere Temperaturen aushält und feuerfest bis hinauf zu Temperaturen von 1090#C (2000"F) ist. Weitere Eigenschaften und Vorteile eines solchen Verkleidungsmaterials werden im folgenden dargelegt.
Die gerade besprochenen Verbundprodukte lassen sich zur Abdeckung praktisch jeder Art thermischer Isolation, wie Calciumsilikat, geschäumte Glas- und Keramikmaterialien, Kunststoffschäume, wie Polyurethan- und Polystyrolschäume, gewelltes Asbestpapier, Glas- und Steinwolle in Platten und Decken usw. verwenden. Diese Art Verkleidungen können zur Abdeckung von Isolationen auf Rohrsystemen, Tanks, Behältern, Leitungen und nahezu allen Arten isolierter Einrichtungen verwendet werden. In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, die blanken Rohre oder andere nicht isolierte Flächen mit der Verkleidung der Erfindung zu umgeben, beispielsweise als Schutz gegen korrosive Flüssigkeiten und Gase, wie sie in Chemie-Anlagen usw. auftreten.
Zur Herstellung des Verbundgegenstandes gemäss Fig. 3 werden Glasfaserplatten mit einer Dickte von ungefähr 32 mg/ cm3 (2 pounds pro cubic foot) und einer Temperaturklasse von 4556C (8500F) quer in Streifen von 2,54 cm (1 inch) Breite geschnitten. Eine Kleberschicht 10 aus einem herkömmlichen Schmelzkleber der oben genannten Art wird in geschmolzenem Zustand auf die freiliegende Fläche der Polyesterdeckschicht 1 der Bahn des Verkleidungsmaterials aufgebracht.
Nach Umorientierung der Glasfaserstreifen werden die in festem Kontakt mit der noch flüssigen Kleberschicht 10 so aufgeklebt, dass ihre Längsrichtung quer (d. h. kreuzweise oder entgegengesetzt zur Herstellungsrichtung) der Bahn verläuft. Die Umorientierung beinhaltet ein Drehen jedes Streifens um 900 um seine Längsachse, so dass die parallelen Ebenen, in denen die Glasfasern überwiegend angeordnet sind, im wesentlichen senkrecht zur Bahnoberfläche der Verkleidung verlaufen; auch für eine angenehme Lagerung der Verkleidung in Ballen ist es wünschenswert, dass diese Ebenen quer zur Bahnrichtung verlaufen. Die Streifen 9 sind parallel zueinander angeordnet und stehen bevorzugt miteinander in Berührung, jedoch sind sie bevorzugt getrennt, d. h. ohne wesentliche Klebebindung zwischen ihren aneinanderangrenzenden Seiten.
Nach dem Abkühlen des Klebers kann die entstandene verkleidete Isolation in wesentlichem Masse um quer zur Bahn verlaufende Achsen gekrümmt werden, ohne zu brechen, zu knicken oder unansehnliche Runzeln zu bilden.
Die Ausführungsform der Fig. 3 bietet neben dem Vorteil, dass sie als vollständige, in einem einzigen Stück vorliegende Isolation angebracht werden kann, auch noch die Möglichkeit, einen aneinandergrenzenden oder im Abstand voneinander angeordneten Streifen 9 ganz oder teilweise zu entfernen, so dass schwierige Probleme der Anpassung des Isolationsmaterials an enge Krümmungen, Rohre mit kleinen Durchmessern und an enge Stellen leichter gelöst werden können.
Der Verbundgegenstand nach der Erfindung kann leicht angepasst und befestigt werden, wobei die Kunstharzschicht 7 aussen liegt und die exponierte Oberflächenschicht bildet, und die die Dampfbarriere bildende Schicht 1 in direkter Berührung mit der Isolation oder der abzudeckenden Oberfläche steht. Es werden nur einfache Handwerkzeuge, wie Schere oder Messer, Lineal, Hefter und Pinsel, benötigt. Die Verbindungsstellen überlappen einander in der Regel und sind miteinander mit Hilfe eines Kontaktklebers (beispielsweise vom Typ Synthetik- kautschuk-Phenolharz) verklebt, wobei der überlappende, mehrere Zoll breite Rand der inneren Deckschicht 1 mit dem darunterliegenden Randgebiet der klebbaren Oberfläche der äusseren Deckschicht 7 (beispielsweise einer aktivierten Fluor kohlenstoffharzoberfläche) der Verkleidung verbunden wird.
Eine weitere Lösung besteht darin, die einander überlappen den Ränder mit Klammern zu befestigen, vorzugsweise aus
Monelmetall oder einer anderen korrosionsbeständigen Legie rung; es gibt jedoch auch Fälle, bei denen gleichzeitiges Klammern und Kleben zweckmässig ist. Bei Anwendungsfällen, wo eine Dampf- oder Flüssigkeitssperre notwendig oder wün schenswert ist, oder wo das Aussehen der Installation von
Bedeutung ist, können die Klammern oder überlappenden
Ränder mit einem geeigneten Band abgedichtet bzw. abge deckt werden.
Ein zur äusseren Deckschicht 7 material- und farbmässig passendes Band wird im allgemeinen bevorzugt; beispielsweise Abdecken und Abdichten einer Aussenüber zugsschicht aus Polyvinylfluorid mit einem Polyvinylfluorid band derselben Zusammensetzung, Farbe und Dicke und beiseitigen Aktivierung, das darüberhinaus noch eine
Beschichtung aus einem Kontaktkleber aufweist, welche durch ein leicht ablösbares Schutzpapier abgedeckt ist. Die vorange gangene Behandlung des Polyvinylfluoridfilms bezüglich der
Oberflächanaufnahmefähigkeit stellt eine dauerhafte Haftung der Klebefläche des Bandes sowohl auf der freiliegenden
Oberfläche der äusseren Deckschicht der Verkleidung als auch der unbeschichteten Oberfläche des Bandes selbst sicher.
Die einzigartige Kombination von Aufbaumerkmalen bei den Verbundverkleidungen nach der Erfindung liefert eine herausragende Kombination von wünschenswerten Eigenschaften und eine grössere Anzahl von Vorteilen, als sie bei herkömmlichen Verkleidungen gegeben sind, einschliesslich einiger einzigartiger Vorteile. Darüberhinaus ergeben gewisse Merkmale des Aufbaus komplementäre oder cooperative Effekte.
So verstärken beispielsweise die in die zentrale Schicht 4 aus Asbest eingebetteten Glasfasern die Festigkeit des Asbestfilzes erheblich, haben aber einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt und eine wesentlich niedrigere Feuerfestigkeit als der Asbest; jedoch deckt der Asbest die Glasfasern ab und isoliert sie auf diese Weise, so dass die Glasfasern selbst dann noch die Asbestschicht verstärken können, wenn die Oberflächentemperaturen an der Aussenseite des Asbests oberhalb der Erweichungs- oder Schmelztemperatur der Glasfasern liegen. Diese komplementären Schutzwirkungen sind insbesondere dann von Bedeutung, wenn bei Installationen kurzzeitige Feuer auftreten können und es wichtig ist, das Rohr oder die Oberflächen von irgendwelchen anderen Einrichtungen vor der Berührung mit den Flammen abzuschirmen.
Ohne die bewehrenden Glasfasern besteht die Gefahr, dass das Asbestpapier zusammenfällt oder reisst, da der Kunstharzbinder durch die Hitze des Feuerblitzes zersetzt werden könnte.
Ähnlich schützt durch die innen gelegene Anordnung der Metallschicht 2 die darüberliegende transparente innere Deckschicht 1 aus Kunststoff das Metall vor Korrosion durch Säure, Alkalien, oxidierende oder andere korrosive Substanzen (beispielsweise während unachtsamer Lagerung oder vor den Alkalien, die in einigen Isoliermaterialien vorhanden sind) und erhält so die Wirksamkeit der Metallschicht hinsichtlich ihrer Reflexion von Wärmestrahlung. Eine andere Gemeinschaftswirkung liegt in der Tatsache, dass die Metallbeschichtung die Dampfsperrwirkung des Kunstharzfilms erheblich steigert und so die Erzielung äusserst geringer perm-Werte mit sehr dünnen und biegsamen metallisierten Kunstharzfilmen gestattet.
So ist beispielsweise die Wasserdampfdurchlässigkeit eines unbeschichteten Polyäthylenterephthalatfilms typischerweise etwa 10 mal so gross wie diejenige des gleichen Films, der mit einer ultradünnen Beschichtung aus aufgedampften Aluminium versehen ist.
Das Einatmen von Staubteilchen oder feinen Fasern aus
Asbest, die sich in der Luft befinden, gilt als ein Berufskrank heitsrisiko für Leute, die mit Asbest umgehen. Bei dem Ver bindungsprodukt nach der Erfindung decken die Deckschich ten 1 und 7 die Oberflächen der Asbestschicht 4 vollkommen ab, wodurch eine Gefahr für Leute, die es auf eine Isolation oder irgendeine andere Oberfläche aufbringen, auf ein Mini mum reduziert bzw. überhaupt eliminiert ist. Ebenso ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein mit einer erheblichen Menge eines flexiblen Bindemittels imprägniertes Asbestpapier verwendet wird, die Gefährdung durch Asbest für Leute, welche die geschichteten Verbundver- kleidungen nach der Erfindung herstellen oder verwenden, minimalisiert oder ganz eliminiert.
Ein biegsames Asbestpapier, welches mit einer Milch aus entweder Gummi oder Polyvinylchlorid imprägniert ist, kann ohne die Beschränkungen in Wasser eingeweicht werden, die bei unbehandeltem Asbestpapier auftreten. Polyvinylchlorid wird im Hinblick auf seine selbstlöschenden Eigenschaften als Binder bevorzugt. Das Asbestfasermaterial dient als Hauptisolierkomponente innerhalb der Verkleidung zur Minimalisierung von Wärmeleitungsverlusten und weist ausserdem herausragende Feuerbeständigkeit auf.
Die äussere Deckschicht 7 bietet Beständigkeit gegen Witterung und Verschmutzung verschiedener Herkunft und weist im Falle von Fluorkohlenstoffen hervorragende Beständigkeit gegen Wind, Regen, Schnee, Sandstürme und Mikroorganismen auf. So ist beispielsweise der bevorzugte Polyvinylfluoridfilm zäh, abriebsfest sowie inert, und wird somit selbst im wesentlichen von allen den stärksten herkömmlichen Lösungs- und Reinigungsmitteln, Säuren und Alkalien bei Zimmertemperatur und gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen nicht angegriffen. Seine pigmentierten Abarten sind im allgemeinen unerreicht hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber Verblassen und ihrer Festigkeitsbeibehaltung unter Freiluftbedingungen und im im Erdreich eingegrabenen Zustand.
Ferne weist er eine niedrige Feuchtigkeitsabsorption von nur 0,5 %, verbunden mit hoher Zug-, Reiss-, Schlag- und Platzfestigkeit auf; er lässt sich auch im Dauerbetrieb bei 107'C (225"F) verwenden, und seine Null-Festigkeitstemperatur liegt im Bereich zwischen 260 und 300#C (500 und 570 F).
Die Verbundenverkleidungen nach der Erfindung weisen ein ausnehmend breites Kombinationsspektrum von Eigenschaften auf, das ein ungewöhnlich breites Anwendungsgebiet hinsichtlich der Verkleidung von Heiss- oder Kaltanlagen oder hinsichtlich ihrer thermischen Isolation unter irgendwelchen atmosphärischen oder unterirdischen Bedingungen, sowie den meisten der üblicherweise angetroffenen Korrosionsbedingungen schafft. Die erfindungsgemässen Verkleidungen sind nicht nur geeignet für kontinuierlichen Betrieb bei wesentlich erhöhten Temperaturen über Zeiträume von denen man erwartet, dass sie 20 Jahre übersteigen, sondern weisen auch ein ungewöhnliches Mass von Feuerfestigkeit hinsichtlich der Beibehal- tung ihres Grundaufbaus bei sehr hohen Temperaturen und hinsichtlich der Entwicklung von begrüssenswert wenig Rauch auf.
Die Schichtverkleidungen sind so zäh und biegsam, dass man auf ihnen herumgehen kann, ohne dass es zu Brüchen oder einem Verlust an ihren Dampfsperreigenschaften kommt; sie widerstehen Abnutzung, Abrieb und zufälligen Einstichen sowie dem Zug beim Herausnehmen aus dem Lager. Sie bieten also keine Wartungsprobleme wie die herkömmlichen Verkleidungen, Kitte usw. Ferner muss das Verkleidungsmaterial nach der Erfindung nicht gestrichen oder wieder gestrichen werden, und Oberflächen, die verschmutzt, fettig oder mit Pilzen oder von äusseren Quellen herrührenden Bakterienwachstum kontaminiert sind, können ohne Beschädigung leicht gereinigt und/ oder desinfiziert werden, wobei kräftige Mittel einschliesslich Dampf, heissem Wasser mit Seife, oder starke Reinigungsmittel, alle kommerziellen organischen Lösungsmittel und Desinfektionsmittel verwendet werden können.
Die Isolationsverkleidungen nach der Erfindung lassen sich ausserdem zur Instandsetzung verkleideter Rohre und Anlagen von diesen entfernen und nachfolgend in einer Weise ersetzen, die der ursprünglichen Verkleidung hinsichtlich Wirksamkeit und ansprechendem Aussehen gleicht.
In der hier beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht 4 als Asbestfilz oder -papier beschrieben, das Bewehrungsfasern enthält. Viele andere Fasermatten wären ebenso geeignet, solange sie einer Zerstörung wiederstehen, wenn sie Wasser oder Wasserdampf ausgesetzt werden. Hierzu gehören beispielsweise Fasermatten aus Glasfasern, Keramikfasern einschliesslich Kohlefasern, und/oder synthetischen organischen Fasern wie Polyester und Nylonfasern.