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.
The invention relates to a flexible, heat-insulating cladding built up from several layers.
A wide range of materials has been used
Use as cladding and thermal insulation proposed and also applied, among the most diverse
Aspects including a more appealing appearance, weather protection and the attachment of the insulation to pipes. Individually or in various combinations, these materials include aluminum or other metal sheaths, linen or cotton fabrics, asbestos paper and coatings made from a variety of synthetic resin materials.
An example of this is a laminate which is composed of polyvinyl fluoride on a neoprene-impregnated asbestos felt. Another type of commercially available Iso lierabdeckmaterials contains grids of fiberglass yarns as
Reinforcement between a flame retardant hard paper and the side of an aluminum foil to which the hard paper is connected. The film sometimes has a pigmented one
Vinyl resin coating on its other surface. The
Grids of the reinforcing fiberglass yarns are usually clearly visible on both sides of the product. In addition, the pigmented coating reduces the heat reflection through the aluminum layer.
The pliable layered built up panels according to the invention make use of known sheet materials, but two of these have never been used as elements of a composite paneling material. In addition, the combinations and arrangements according to the invention result in unusual and improved combinations of desired and also unexpected properties.
The invention provides a flexible, heat-insulating cladding made up of several layers, which is characterized in that the cladding comprises layers lying one on top of the other in the order given: a) a vapor barrier layer made of synthetic resin b) a thin layer of heat-reflecting metal, c) a layer of waterproof and fibrous material reinforced with gauze fabric and d) a thin closed film of weatherproof synthetic resin of the type of polymeric halocarbon and acrylic films and wherein the metal layer is vapor-deposited on the vapor barrier layer and the metal layer, as well as the film, is bonded to the fibrous material. The lining according to the invention can be used for the thermal insulation of hot and cold pipes, containers, tanks and pipelines, etc.
These claddings offer protection against corrosion and short-term fire, which makes them particularly suitable for cladding walls, roofs, etc.
Further advantages and features of the invention can be found in subclaims 1-10.
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawing. It shows
1 shows an embodiment of the subject matter of the invention on a greatly enlarged scale, the relative thicknesses of the layers of the cladding material being somewhat distorted for reasons of clarity,
2 shows a broken longitudinal section of another embodiment of the subject matter of the invention,
3 shows a broken, greatly enlarged longitudinal section in the same plane through the same object as in FIG. 2, the relative thickness of the individual layers being shown somewhat distorted for reasons of clarity,
FIG. 4 shows a further embodiment in a sectional view similar to FIG. 2.
The cladding materials according to the invention are composite or layered products which comprise at least two, preferably three main layers of a flexible nature that are flexibly verbun into a one-piece structure that is suitable for covering flat or simply curved surfaces.
A composite cladding 8, as shown in Fig. 1, and with the additional layers 9 and 10 also shown in Fig. 3, is produced by making all of the adjacent layers
Surfaces of three preformed sheet materials are glued together to form a one-piece facing material which, compared to known facing, is an improved one
Has combination of properties. In the embodiment of FIG. 1, the inner cover layer is the cladding, that is to say the layer which, when used, is applied to the conventional thermal insulation, surrounded by a pipe, etc., or in some cases
Application forms on the bare pipe itself comes to lie, a combat barrier layer in the form of a polyester coating layer, which has an ultra-thin, vapor-deposited layer 2 of aluminum on its side facing the inside of the cladding.
The metal side or surface of this metallized synthetic resin is glued with an adhesive 3 to one side of a central layer 4 made of asbestos paper, in which a reinforcement layer 5 made of coarse-meshed glass fiber gauze is embedded. Another adhesive layer 6 is used to glue the other surface of the asbestos layer 4 to the inner surface of an outer cover layer 7, consisting of a thin coating layer of polyvinyl fluoride.
Although consideration may be given to eliminating the synthetic resin inner cover layer, the composite material so formed does not have some desirable properties. The tough coating layer 1 serves as protection against physical damage for the central layer 4 made of asbestos; it provides a convenient, economical, and commercially available carrier for the metal coating, thus providing a very light, flexible, and effective heat-reflecting form of insulation; it protects one side of the thin metal layer 2 against corrosion by preventing the synthetic resin side of the metal layer from being exposed to vapors, gases and liquids. Such corrosion would considerably impair the effectiveness of the layer 2 with regard to its reflective properties of thermal radiation.
There are a large number of plastics that can be used as the coating layer 1 because they are suitable as a substrate for vapor deposition and have a low water vapor permeability - for example, sufficiently low for the formation of a composite cladding with a permeability of less than approximately 2 perm , and preferably as low as possible. Linear polyesters, the polymerization reaction products of dihydroxy alcohols and dibasic organic acids, can be used.
Excellent results are obtained with a metallized polyethylene terephthalate layer which has an extremely low permeability for water vapor and high dimensional stability combined with good heat resistance. A synthetic resin that is transparent is preferred in order to obtain the full effect of the metal coating as a heat reflector.
Other synthetic resins, such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, other fluorocarbons, and even copolymers of vinyl chloride and vinylidene chloride in applications where shrinkage is not a problem, are also envisaged.
In the metal coating, any metal can be used which reflects heat and can be applied to the synthetic resin layer 1 as a mirror-like metal layer 2 using conventional vapor deposition technology. As metals, aluminum, chromium, copper, nickel, silver, gold etc. or alloys of these or other metals come into question. In general, aluminum is preferred for reasons of economy and because it gives good results.
Preformed polyethylene terephthalate film with a vapor deposition layer of aluminum on one side is available in sufficient quantities at a reasonable cost.
The thickness of the coating layer 1, the metallized vapor barrier layer, can vary widely, for example between about 0.06 mm and 1 mm (about 0.25 to 4 mils), but is typically between about 0.12 and 0.38 mm (0.5 and 1.5 mils). The thickness of the vapor deposited metal layer 2 is negligible and is typically less than 2.5 µm (0.01 mil). Although the metal layer 2 is so thin, it causes the metalized synthetic resin layer to have a water permeability which is far below that which a simple synthetic resin layer has.
The central layer 4 of fiber mass can be any water-resistant fiber mat, but preferably a glass fiber mat or asbestos paper is used, which is obtained from a slurry of individual asbestos fibers in water on a moving mesh screen similar to paper manufacture. The fiberglass mesh used as reinforcement is introduced at such a point in the manufacturing process that it is embedded in a medium depth while the asbestos fibers settle on the mesh screen. It is also advisable to add a binder material, for example rubber milk or polyvinyl chloride, to the slurry, which remains flexible and increases the strength of the paper. As a rule, a flexible polyvinyl chloride binder is preferred because it is self-extinguishing in terms of its burning properties.
He can be in an amount of approximately
10 to 30% (preferably about 15 to 20%) by dry weight of the asbestos layer must be present.
Layer 4 is the thickest in the composite and typically has a thickness between 3.8 and 7.6 mm (15 and 30 mils).
This thickness helps to prevent the pattern of the gauze from being pressed onto the surface of the panel.
However, the asbestos fiber layer can also be thick
10 mm (40 mils) or more or less than 2.5 mm (10 mils), depending largely on the desired thermal conductivity through the liner and the desired flexibility. Both properties depend essentially on the thickness of the asbestos layer.
In cases where the strength of the cladding at high temperatures is not essential, the gauze fabric 5 can be woven from polyethylene tetheraphthalate or nylon threads, but glass fibers are generally preferred. The fabric can have a thread count of 2 X 2 up to 12 X 12, with an 8 X 8 thread count being typical.
The outer cover layer 7 is a continuous flexible layer made of a solid synthetic resin, for example of polyvinyl chloride when used in closed spaces, and made of
Fluorocarbon resins or acrylic resins such as polymethyl methacrylate for general use. The fluorocarbons are preferred for most applications, but the expensive chlorotrifluoroethylene and tetrafluoroethylene polymers seldom, if ever, charge their higher cost than polyvinyl fluoride. The latter is made in the form of solid sheets between 0.127 and 1.016 mm (0.5 and 4 mils) thick with various built-in dyes. Polyvinyl film is an extremely durable top layer that is weatherproof and against conventional solvents, strong cleaning agents, corrosive liquids and
Resistant to gases.
It is advisable to push the polyvinyl fluoride film through on both sides
Surface activation for a perfect binding to make surfaces receptive. This can be done according to the
U.S. Patents 3,133,854, 3,228,823 and 3,369,959 occur. These patents describe surface activation and some of the adhesives suitable for activated polyvinyl fluoride surfaces.
In addition to the epoxy resins, vinyl addition polymers, polyalkylacrylates and other adhesives mentioned there, it is also possible to use adhesives based on synthetic rubber, as described in US Pat. No. 2,376,854. In general, it is preferred to use an elastomeric adhesive for forming flexible bonds between the flexible layers.
The adhesives mentioned can be used as adhesives for both sides of the central layer 4 made of asbestos felt, so they can form both adhesive layers 3 and 6.
With regard to the adhesive layer 6, even if the outer cover layer 7 is pigmented, with regard to maximum resistance to destruction as a result of prolonged exposure to sunlight, it is often desirable to incorporate an agent which can counteract such degradation in the adhesive.
Agents of this type are well known, an example of which is carbon black, which is mentioned in some of the patents cited above, or an ultraviolet absorber such as a compatible substituted benzophenone or substituted benzotriazole from those listed in the table on pages 1008 to 1009 of Modern Plastics Encyclopedia, 1969-1970, Breskin Publication, Inc., Bristol, Connecticut.
Fig. 2 shows a broken overall section through the thickness in the direction of manufacture or longitudinal plane of another embodiment of the invention. It shows a thin, comparatively dense composite cladding 8, on which a number of mutually abutting separate strips 9 made of a themed insulating mat made of inorganic fibers.
FIG. 3 is an enlarged cross-section in the same plane of the same embodiment as in FIG. 2. In it the adhesive layer 10 can be seen, which connects the strips 9 to the composite lining 8, which is made up of the with the reference numerals
1 to 7 occupied layers composed.
The insulating material in the layer formed from the strips 9 serves to minimize the heat transfer through thermal conduction. It is therefore a comparatively voluminous material which contains a substantial number of cavities or dead air spaces. Flexible polyurethane foams or other flexibly foamed resins with suitable temperature characteristics can be used for this. In many cases, however, insulation mats are preferred which essentially consist of inorganic fibers such as glass fibers or rock wool. These are non-flammable and can be used over a wide range of working temperatures. In some special cases, expensive ceramic felt insulation can also be used, for example in cases where exceptionally high temperature conditions justify the additional costs.
The strips 9 can be won from comparatively rigid conventional inorganic fiber boards or slats, which are impregnated with the conventional binders. For example, typical fiberglass panels with
Densities of about 8 to 32 mg / cm2 (0.5 to 2 pounds per cubic foot) or more and a thickness of about 12.7 to 50.8 mm (0.5 to 2 inches) or more in strips of about
12.7 to 50.8 mm (0.5 to 2 inches) wide can be cut with a uniform, rectangular cross-section and as the
Strips 9 of the composite product according to Fig. 2 and 3 are arranged. When adapting the products according to the invention to pipes or otherwise curved surfaces, there is usually considerable bending stress.
However, flat glass fiber plates do not have the necessary flexibility towards a connection in transverse or any other
Direction, because the individual fibers are arranged in chopped off form in a sequence of parallel, superimposed layers and are then made immobile with a binding agent. The orientation of the fiber material is random in each of the parallel layers, but only a comparatively few fibers are oriented in depth and extend through one or all layers; the orientation of the fibers can thus be described as essentially flat, with the fibers predominantly being arranged in a sequence of essentially parallel planes.
As a result, the insulating plate is comparatively stiff and its surfaces cannot be stretched or reduced in length or width, as is necessary when bending plate material of substantial thickness. However, such a plate can be compressed and thus its thickness, i.e. H. in a direction substantially perpendicular to the plane of fiber orientation. In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, the strips 9 are arranged in such a way that the planes of the fiber alignment are essentially perpendicular to the surface of the composite product and not parallel to it. Such an arrangement of the fiber planes can also be referred to as being essentially perpendicular to the layered composite cladding 8 and parallel to one another.
With such an alignment and connection of the strips 9 to a web of the flexible lining material 8, the overall structure can be bent, with the strips being compressed and thereby narrower if the side on which the strips are located is concave.
The adhesive of the adhesive layer 10, which is used for connecting the strip 9 forming the mass insulation to the surface of the layer covering, can also be a hot-melt adhesive or one of the adhesives mentioned below, namely epoxy resins and synthetic nitrile rubber modified with a phenol-formaldehyde resin like other known glue. Hot melt adhesives often contain a substance with a comparatively low molecular weight from the group consisting of ester or paraffin waxes, and rosin, alkyd, terpene and coumarone-indene resins, which have a limited proportion of higher molecular weight polymers such as polyvinyl acetate, polybutyl methacrylate, polyethylene, polyisobutylene and polystyrene, are blended together with a liquid plasticizer.
Mixtures of polyethylene, polyvinyl acetate and polyamide are reaction products of dimerized fatty acids and diamines among the approaches that are generally recommended for hot melt bonding
Another embodiment of the insulation provided with the lining according to the invention is shown in FIG. 4, a very thin aluminum foil 20 being inserted into the bulk insulation to reflect thermal radiation. In this particular embodiment, each of the fiber mat strips 9 consists of two sections 18 and 19 which are connected to the opposite surfaces of the foil 20 by means of a known adhesive which is effective on both aluminum and glass or rock wool fibers.
Sections 18 and 19 are cut from the same types of fiberboard as the unitary strips 9 of the embodiment of Figures 2 and 3, and also the orientation of the fibers with respect to and connection to the laminated composite panel 8 is similar to that therein. In general, the film 20 is used as a first heat reflector together with the metal layer 2, and there are indications that this structure results in a surprising reduction in the temperatures of the outer layer 7 compared to the temperatures that would be obtained under comparable conditions in a with the lining provided, which differs from the one in question here only in that the film 20 is omitted.
The following is intended to illustrate the method of making a particular composite facing material according to the invention. A layer of adhesive is applied to one of the two activated sides of a 38 µm (1.5 mil) thick sheet of suitable commercially available polyvinyl fluoride by coating the sheet through conventional coating equipment containing a solution of a synthetic rubber adhesive of the butadiene-acrylonitrile type a naphtha-based solvent, which is also commercially available.
The web then passes through an oven where the adhesive layer is dried; then the coated side of the plastic sheet is laminated to one side of a sheet of a 0.635 mm (25 mil) thick suitable asbestos paper product, which is preferably reinforced, for example, with an inner glass fiber gauze fabric containing a polyvinyl chloride binder resin with a thread count of 8 X 8. The joint is completed by passing the joined webs between nip rollers with an unheated rubber roller pressing against the exposed polyvinyl fluoride side and a heated steel roller pressing against the asbestos paper side.
Thereafter, in similar process steps, a suitably metallized sheet of 22.8 µm (0.9 mil) thick of polyethylene terephthalate is coated on its side metallized with vapor-deposited aluminum with the same synthetic rubber adhesive, dried in the oven and applied to the asbestos side of the asbestos-polyvinyl fluoride composite with the laminated on the same pinch rollers.
The special facing material produced by the process steps described has a total thickness of 0.635 mm (25 mils); this is the same value as the original thickness of the reinforced asbestos layer, which is a result of the compaction of the layer by the nip rollers. The facing material has a tensile strength typically well in excess of 8.9 kgf per cm (50 pounds per inch) width and a vapor permeability of 0.02 perm (water permeability in grams per hour per square foot [9.29 dm2] per millimeter of mercury pressure difference).
The composite material can be used with success in covering thermal insulation that has a surface temperature in the range of well below -17.8 # C (= 0 F) (for example minus 1280C [= -2000F]) up to 162.5 1900C (= 325 to 375 F), whereby the maximum temperature can still be pushed up to 204ob (= 400 F) or more if the synthetic resin layer 1, which serves as a vapor barrier, is omitted from the layer structure.
Furthermore, said laminate has a greater fire resistance than pure aluminum, which melts at around 660 ° C., and is the most common cladding for the insulation of pipes laid outside closed spaces.
The new composite material has successfully withstood furnace temperatures of 8150C (1500 F), whereby the glass reinforcement fibers, protected by the asbestos, remained intact; and there is evidence that it can withstand even higher temperatures and is fireproof up to temperatures of 1090 # C (2000 "F). Additional properties and advantages of such a facing material are set forth below.
The composite products just discussed can be used to cover practically any type of thermal insulation, such as calcium silicate, foamed glass and ceramic materials, plastic foams such as polyurethane and polystyrene foams, corrugated asbestos paper, glass and rock wool in panels and ceilings, etc. This type of cladding can be used to cover insulation on pipe systems, tanks, vessels, pipes and almost all types of insulated equipment. In certain cases it may be desirable to surround the bare pipes or other uninsulated surfaces with the cladding of the invention, for example as protection against corrosive liquids and gases such as occur in chemical plants.
To make the composite article of Figure 3, fiberglass sheets approximately 32 mg / cm3 (2 pounds per cubic foot) and a temperature class of 4556C (8500F) are cut transversely into strips 2.54 cm (1 inch) wide. An adhesive layer 10 made of a conventional hot-melt adhesive of the type mentioned above is applied in the molten state to the exposed surface of the polyester cover layer 1 of the sheet of facing material.
After the glass fiber strips have been reoriented, they are glued on in firm contact with the still liquid adhesive layer 10 in such a way that their longitudinal direction runs transversely (i.e. crosswise or opposite to the direction of manufacture) of the web. The reorientation involves rotating each strip 900 about its longitudinal axis so that the parallel planes in which the glass fibers are predominantly arranged are substantially perpendicular to the web surface of the fairing; also for a comfortable storage of the cladding in bales it is desirable that these planes run transversely to the direction of the web. The strips 9 are arranged parallel to one another and are preferably in contact with one another, but they are preferably separated, i.e. H. with no substantial adhesive bond between their adjoining pages.
After the adhesive has cooled, the resulting clad insulation can be bent to a significant extent about axes running transversely to the web without breaking, kinking or forming unsightly wrinkles.
The embodiment of FIG. 3 offers, in addition to the advantage that it can be applied as a complete insulation present in a single piece, also the possibility of completely or partially removing an adjacent or spaced-apart strip 9, so that difficult problems the adaptation of the insulation material to tight bends, pipes with small diameters and in tight places can be solved more easily.
The composite article according to the invention can be easily adapted and attached with the synthetic resin layer 7 on the outside and forming the exposed surface layer, and the layer 1 forming the vapor barrier being in direct contact with the insulation or the surface to be covered. Only simple hand tools such as scissors or knives, rulers, staplers and brushes are required. The connection points usually overlap one another and are glued to one another with the aid of a contact adhesive (for example of the synthetic rubber-phenolic resin type), whereby the overlapping, several inches wide edge of the inner cover layer 1 with the underlying edge area of the adhesive surface of the outer cover layer 7 ( For example, an activated fluorocarbon resin surface) of the cladding is connected.
Another solution is to fasten the overlapping edges with clips, preferably from
Monel metal or another corrosion-resistant alloy; however, there are also cases in which simultaneous stapling and gluing is useful. In applications where a vapor or liquid barrier is necessary or desirable, or where the appearance of the installation of
Meaning can be brackets or overlapping
The edges should be sealed or covered with a suitable tape.
A band of matching material and color to the outer cover layer 7 is generally preferred; For example, covering and sealing an Aussenüberzugsschicht made of polyvinyl fluoride with a polyvinyl fluoride tape of the same composition, color and thickness and activation on both sides, which also has one
Has coating made of a contact adhesive, which is covered by an easily removable protective paper. The foregoing treatment of the polyvinyl fluoride film with respect to
Surface absorbency ensures permanent adhesion of the adhesive surface of the tape to both the exposed
Surface of the outer cover layer of the cladding as well as the uncoated surface of the tape itself.
The unique combination of structural features in the composite siding of the invention provides an outstanding combination of desirable properties and a greater number of advantages than are present in conventional siding, including some unique advantages. In addition, certain features of the structure result in complementary or cooperative effects.
For example, the glass fibers embedded in the central layer 4 made of asbestos considerably increase the strength of the asbestos felt, but have a much lower melting point and a much lower fire resistance than asbestos; however, the asbestos covers the glass fibers and insulates them in this way so that the glass fibers can still reinforce the asbestos layer even if the surface temperatures on the outside of the asbestos are above the softening or melting temperature of the glass fibers. These complementary protective effects are particularly important if brief fires can occur in installations and it is important to shield the pipe or the surfaces from any other equipment from contact with the flames.
Without the reinforcing glass fibers, there is a risk that the asbestos paper will collapse or tear, as the synthetic resin binder could be decomposed by the heat of the flash of fire.
Similarly, through the internal arrangement of the metal layer 2, the overlying transparent inner cover layer 1 made of plastic protects the metal from corrosion by acids, alkalis, oxidizing or other corrosive substances (for example during careless storage or from the alkalis that are present in some insulating materials) and thus maintains the effectiveness of the metal layer in terms of its reflection of thermal radiation. Another joint effect lies in the fact that the metal coating increases the vapor barrier effect of the synthetic resin film considerably and thus enables extremely low perm values to be achieved with very thin and flexible metallized synthetic resin films.
For example, the water vapor permeability of an uncoated polyethylene terephthalate film is typically about 10 times that of the same film which is provided with an ultra-thin coating of vapor-deposited aluminum.
Inhaling dust particles or fine fibers from it
Asbestos in the air is considered an occupational disease risk for people who handle asbestos. In the connection product according to the invention, the cover layers 1 and 7 cover the surfaces of the asbestos layer 4 completely, which means that a risk for people who apply it to insulation or any other surface is reduced to a minimum or even eliminated. Likewise, in a preferred embodiment of the invention in which an asbestos paper impregnated with a substantial amount of a flexible binder is used, the exposure to asbestos to people who make or use the laminated composite panels of the invention is minimized or eliminated.
A pliable asbestos paper impregnated with a milk of either rubber or polyvinyl chloride can be soaked in water without the limitations that come with untreated asbestos paper. Polyvinyl chloride is preferred as a binder in view of its self-extinguishing properties. The asbestos fiber material serves as the main insulating component within the cladding to minimize heat conduction losses and also has excellent fire resistance.
The outer cover layer 7 offers resistance to weathering and contamination of various origins and, in the case of fluorocarbons, has excellent resistance to wind, rain, snow, sandstorms and microorganisms. For example, the preferred polyvinyl fluoride film is tough, abrasion resistant, and inert, and thus is essentially unaffected by even the most powerful conventional solvents and cleaning agents, acids and alkalis at room temperature and usually at elevated temperatures. Its pigmented varieties are generally unmatched in terms of their resistance to fading and their strength retention in open air conditions and when buried in the ground.
Furthermore, it has a low moisture absorption of only 0.5%, combined with high tensile, tear, impact and burst strength; it can also be used continuously at 107 ° C (225 "F) and its zero strength temperature is in the range between 260 and 300 ° C (500 and 570 F).
The composite cladding according to the invention has an exceptionally broad combination spectrum of properties, which creates an unusually wide field of application with regard to the cladding of hot or cold systems or with regard to their thermal insulation under any atmospheric or underground conditions, as well as most of the commonly encountered corrosion conditions. The linings of the invention are not only suitable for continuous operation at substantially elevated temperatures for periods of time expected to exceed 20 years, but also have an unusual degree of fire resistance in terms of maintaining their basic structure at very high temperatures and in terms of development from welcome little smoke.
The layered cladding is so tough and pliable that you can walk on it without breaking it or losing its vapor barrier properties; they withstand wear, abrasion and accidental punctures, as well as the pull of removal from storage. So you do not offer any maintenance problems like the conventional cladding, putty, etc. Furthermore, the cladding material according to the invention does not have to be painted or repainted, and surfaces that are dirty, greasy or contaminated with fungi or bacterial growth from external sources can easily be damaged cleaned and / or disinfected using powerful means including steam, hot water with soap, or strong detergents, any commercial organic solvent and disinfectant.
The insulation cladding according to the invention can also be removed from these for the repair of clad pipes and systems and subsequently replaced in a way that is similar to the original cladding in terms of effectiveness and attractive appearance.
In the preferred embodiment described here, the layer 4 is described as asbestos felt or paper that contains reinforcing fibers. Many other fiber mats would be suitable as long as they resist destruction when exposed to water or water vapor. These include, for example, fiber mats made of glass fibers, ceramic fibers including carbon fibers, and / or synthetic organic fibers such as polyester and nylon fibers.