DD218882A1 - Temperaturbestaendiges, asbestfreies textilmaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Christoph Riedel
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Textiltech Forsch Inst
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein temperaturbestaendiges, asbestfreies Textilmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung aus einer Mischung von anorganischen Faserstoffen und organischen Polymeren. Dieses Textilmaterial wird in Form von Faeden, Schnueren, Seilen, Vliesen, Matten, Schlaeuchen, Baendern, textilen Flaechengebilden od. dgl. verwendet. Ziel der Erfindung ist es, mit hoher Produktivitaet ein temperaturbestaendiges, asbestfreies Textilmaterial herzustellen, das auch nach Einwirkungen von Temperaturen ueber 300 C in flexibler Form vorliegt. Dies wird dadurch erreicht, dass die organischen Polymeren teilweise oder vollstaendig aus karbonisierbaren Faserstoffen, vorzugsweise Polyacrylnitril- und/oder Viskosefaserstoffen bestehen, wobei der Anteil der karbonisierbaren Faserstoffe 15 bis 85 % der Gesamtmasse betraegt. Ausserdem enthaelt die Mischung 0 bis 50 % der Gesamtmasse faserfoermige und/oder nicht faserfoermige, schwerbrennbare Polymere, die bei Temperaturen von 160 bis 270 C teilweise oder vollstaendig pyrolisiert werden.

Description

Titel der Erfindung
Temperaturbeständiges, asbestfreies Textilmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein temperaturbeständiges, asbestfreies Textilmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung aus einer Mischung von anorganischen Faserstoffen und organischen Polymeren. Dieses Textilmaterial wird in Form von Fäden, Schnüren, Seilen, Vliesen, Matten, Schläuchen, Bändern, textlien Flächengebilden od. dgl. verwendet.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Es sind bereits eine Vielzähl von temperaturbeständigen, asbestfreien Dicht- und Isoliermaterialien bekannt, die bei ihrer Anwendung, z. B. der Isolierung von Rohrleitungen oder Behältern, nicht flexibel oder verformbar sind. Bei derartigen temperaturbeständigen Dicht- und Isoliermaterialien handelt es sich um starre Formteile und nicht um temperaturbeständiges, asbest freies Textilmaterial. So wird beispielsweise in der DE-OS 3 009 182 ein Material zur Wärmedämmung bei hohen Temperaturen und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben. Dabei besteht, dieses Material aus isolierenden Mineralfasern, z. B„ hochreinen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder einem keramischen. Material, und einer die Mineralfasern umschließenden Matrix. Die Mineralfasern weisen
. .. -a'SEM982*O33ß5i-
einen über 1000 0C liegenden Schmelzpunkt auf, und die Matrix besteht wenigstens teilweise aus pyrolytischem Kohlenstoff,, " , · .
Aus der OE-OS 2 853 397 ist ein mehrschichtiges Wärraeisolierungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Dieses begrenzt biegsame Wärmeisolationsmaterial besteht aus einer oder mehreren Schichten einer gasdurchlässigen Filzbahn aus Kohlenstoffasern und einer oder mehreren oberflächendichten Graphitbahnen, Die Graphitbahn ist aus einem Bindemittel und eingelagerten Graphitpartikeln
Des weiteren sind auch andere textile Erzeugnisse vorbekannt, die aus Kohlenstoffasern oder -fäden bestehen.
Diese Erzeugnisse bzw« Verfahren zu deren Herstellung weisen den Nachteil auf, daß in einem vorangehenden Arbeitsprozeß die Kohlenstoffasern oder -fäden mit erheblichem Aufwand hergestellt und daraus erst in einem zweiten Arbeitsprozeß diese zu einem textiler} Erzeugnis verarbeitet werden. Außerdem ist die Verarbeitung von Kohlenstoffasern oder -fäden zu textlien Erzeugnissen wegen deren Steifheit und Sprödigkeit sehr schwierig und aufwendig. "*
Darüberhinaus sind für den Asbestersatz eine größere Anzahl von anorganischen und organischen Spezialfaserstoffen bekannt, Diese Spezialfaserstoffe sind teuer und verursachen bei der Verarbeitung-einen hohen Aufwand, das gilt besonders für die anorganischen Keramik- und Mineralfasern. Schließlich wurde •bereits ein .temperaturbeständiges Schutz- und Dichtmaterial vorgeschlagen, das mindestens zu 50 % aus anorganischen und bis zu 50 % aus organischen Fasern oder Fäden besteht. Die organischen Bestandteile spalten bei Hitzeeinwirkung Gas ab und blähen den entstanden Schmelzfluß porig auf.
Der Nachteil dieses Materials besteht darin, daß nach Temperatureinwirkung eine Versteifung erfolgt und somit keine Flexibilität rashr vorhanden ist.
'- -" -3-Ziel der Erfindung .
Ziel der Erfindung ist es, unter Beseitigung der vorgenannten Nachteile auf einfache Art und Weise sowie mit hoher Produktivität ein temperaturbeständiges, asbestfreies Textilmaterial herzustellen·
Darlegung des Wesens der Erfindung *· .'.'
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein temperaturbeständiges, asbestfreies Textilmaterial aus einer Mischung von anorganischen Faserstoffen und organischen Polymeren zu schaffen, das auch nach Einwirkungen von Temperaturen über 300 0C in flexibler Form vorliegt. Neben der Biegsamkeit soll ein möglichst großes Volumen pro Masseeinheit erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die organischen Polymeren teilweise oder vollständig aus karbonisierbaren Faserstoffen, vorzugsweise Polyacrylnitril- und/ oder Viskosefaserstoffen bestehen, wobei der Anteil der karbonisierbaren Faserstoffe 15 bis 85 % der Gesamtmasse beträgt. Außerdem enthält die Mischung O bis 50 % der Gesamtmasse faserförmige und/oder nichtfaserförmige, schwerbrennbare Polymere, z. B. Polyvinylchlorid, Pplyvinylidenchlorid, Polyvinylbromid, Polytetrafluorethylen, die bei Temperaturen von 160 bis 270°C teilweise oder vollständig pyrolisiert werden.
Bei der Herstellung des temperaturbeständigen, asbest freien Textilmaterials wird derart verfahren, daß die vollständige oder teilweise Karbonisierung der im Textilmaterial enthaltenen karbonisierbaren Faserstoffe erst nach Herstellung des Textilmaterials bei Temperaturen von 2l 270 ^C in einem umgebenden Gas oder Gasgemisch erfolgt» das insbesondere aus Stickstoff und/oder Kohlendioxid besteht und dessen Sauerstoffanteil£ 18 % beträgt. Erfindungsgemäß erfolgt die Pyrolyse der schwerbrennbaren Polymeren und die teilweise oder vollständige Karbonisierung der karbonisierbaren Faserstoffe ein- oder mehrstufig in einer Heizeinrichtung, in die Schutz-
gase, ζ. B. Stickstoff und/oder Kohlendioxid, zugegeben werden» Des weiteren kann die Pyrolyse und die teilweise oder vollständige Karbonisierung am jeweiligen Anwendungsort selbsttätig durch Erreichung von Betriebstemperaturen von mindestens 160 0C bzw. mindestens 270 0C und unter Ent= wicklung von Pyrolysegasen, z. B„ Kohlendioxid, erfolgen.
Nach einem Merkmal der Erfindung werden die nicht faserförmigen» schwerbrennbaren Polymeren als Dispersion, Lösung, pastenförmige Beschichtung, Folie und/oder Sinterpulver auf das Textilmaterial aufgebracht. Es ist vorteilhaft, daß das Textilmaterial vor dem karbonisieren teilweise oder vollständig mit Chemikalien, insbesondere Flammschutzmitteln, die bei Teraperatureinwirkung nicht brennbare Gase oder Gasgemische abgeben, behandelt wird. Schließlich kann das Textilmaterial nach dem Karbonisieren mit schwerbrennbaren Polymeren behandeltund/oder ein- oder beidseitig mit Metall oder Polymerfolie beschichtet werden.
Bei der vollständigen oder teilweisen Karbonisierung des fertigen Textilmaterials entsteht eine Mischstruktur, bei der dxe anorganischen Faserstoffe die Hauptkräfte aufnehmen. Damit bleibt während der Karbonisierung die längsorientierte Molekülstruktur dar organischen Faserstoffe weitgehend erhalten, da die Steifigkeit der anorganischen Faserstoffe ein stärkeres Schrumpfen und damit eine Umorientierung der Molekülstruktur der organischen Faserstoffe verhindert.
In gleicher Weise nehmen die anorganischen Faserstoffe bein Einsatz das Textilmaterials in hohem Maße die Zug- und Biegebeanspruchungen auf. Die Reißkraft der teilweise oder vollständig karbonisierten, organischen Faserstoffe reicht damit für dieses Material aus. Die im Textilmaterial enthaltenen anorganischen Faserstoffe sind Glasfasern, Glasseide, Mineralfasern, , Keramikfasern, Metallfasern, Metalldrähte und/ oder Mischungen daraus.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen temperaturbeständigen, asbestfreien Textilmaterials besteht darin, daß auch bei hohen Temperaturen eine ausreichende Biegsamkeit oder Verformbar-
. . -5-
keit vorhanden ist. Außerdem wird eine hohe mechanische Belastberkeit erreicht. Die karbonisierten Faserstoffe wirken als feste Schmierstoffe und ermöglichen damit die Biegsamkeit und mechanische Belastbarkeit des Textilmaterial. Darüberhinaus werden durch den Einsatz der voluminösen Pyrolyseprodukten aus faserförmigen und/oder nichtfaserförmigen, schwerbrennbaren Polymeren die Zwischenräume des Textilmaterials ausgefüllt und damit die Isolier- und Dichtwirkung bedeutend verbessert.
Ausführunqsbeispiele
Die Erfindung soll nachstehend in Form von Ausführungsbei- ι spielen näher erläutert werden, ohne die Allgemeingültigkeitί einzuschränken.
Beispiel 1
Eine erfindungsgemäße, geflochtene Dicht- und Isolierschnur ist durch folgende Parameter charakterisiert: ,
Der Mantel (Umflechtung) besteht aus 16 Fadengruppen (Klöppel) wobei jede Fadengruppe zu 50 % aus Glasseide und zu 50 % aus Polyacrylnitrilfasergarn besteht. Der Kern ist aus parallel liegenden Fäden aufgebaut, wovon 50 Gew.% der Fäden aus« GlasV-seidenroving, 35 Gew.% aus Polyacrylnitrilfasergarn und 15 Gew.% aus Polyvinylchloridfasergarn bestehen. Der Durch·*
messer der Isolierschnur beträgt 8 mm, '
ί . ·.- >
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Die Dichtschnur wird vor dem Karbonisieren mit einem Flammschutzmittel auf phosphororganischer Basis getränkt. Anschließend wird diese Dichtschnur im Rohzustand, d. h. nicht pyrolysiert und nicht karbonisiert, am Einsatzort eingesetzt. Durch Erreichung einer Betriebstemperatur von mindestens 160 °c erfolgt hier selbsttätig die Pyrolyse der schwerbrennbaren Polymeren, also des Polyvinylchloridfasergarnes· und bei Erreichung der Temperatur von 270 0C beginnt selbsttätig die Karbonisierung des Polyacrylnitrilfasergarnee.
Der Vorteil dieser Dicht- und Isolierschnur besteht darin, daß sie einfach herstellbar ist und im Rohzustand, also im nicht karbonisierten Zustand, infolge ihrer sehr guten Ver vormbarkeit einfach und dicht auf den zu isolierenden Körper aufzubringen ist. Die Hohlräume werden sehr gut ausgefüllt und damit eine hohe Isolierwirkung erzielt.
Ein erfindüngsgemäßes Filtergewebe weist folgende Parameter auf; ' . .. ' .
In Kettrichtung werden Fäden aus Glasseide (30 Ge>Ma%) und aus Viskosekordseide (70 Gew.%) verarbeitet. Xn Schußrichtung werden Fäden aus Glasseide (30 Gew.%), Viskosekordseide (55 G@w„%) und Polyvinylchloridgarn (15 Gew„%) eingesetzt.
Das Filt®rgewebe wird auf ein perforiertes Stahlrohr aufgewickelt und in diesem Zustand bei 290 0C in einer Heiseinrichtung karbonisierte Anschließend wird dieses Filtergewebe in bekannter Weise nachbehandelt, um die Gasabsorption zu verbessern^
Der Vorteil dieses Filtergewebes besteht vor allem darin, daß es bei Einsatztemperaturen voni 300 0C verwendbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Filtergewebe ist durch folgende Parameter charakterisiert:
Die Kettfäden bestehen zu 100 % aus Glasseide. In Schußrichtung werden Fäden aus Glasseide (20 Gew.%), Viskosekordseide (60 G@\Ne%) und aus Polyvinylchloridgarn (20 Gew.%) eingesetzte Dieses Filtergewebe wird zweistufig in einer Heiaeinrichtung in Gegenwart von Kohlendioxid bei 270 0C und 430 QC karbonisiert,, .
0©r Vorteil dieses Filtergewebes ist ebenfalls die Verwendbar-
" -7- . keit bei Einsatztemperaturen von ~ 300 °C. Beispiel 4
Ein erfindungsgemäßes Bandgewebe'weist folgende Kennwerte auf:
In Kett- und Schußrichtung werden Fäden aus Glaseeide (25 Gew.%) und aus Polyacrylnitrilfasergarn (75 Gew.%) ein· gesetzt. Das Bandgewebe ist doppellagig. Es besitzt eine Stärke von 2 mm und eine Breite von 80 mm. Nach der Karbo« nisierung in einer Heizeinrichtung bei 290 0C erfolgt eine Nachbehandlung mit Polytetrafluorethylen.
Der Vorteil dieses Bandgewebes besteht darin, daß auch bei hohen Temperaturen und z. B. bei Mehrschichtisolierungen eine gute Dichtheit gegenüber Gasen und Dämpfen erreicht wird.

Claims (7)

  1. le Temperaturbeständiges, asbest freies Textilmaterial in Form von Fäden, Schnüren, Seilen, Vliesen, Matten, Schläuchen, Bändern, textlien Flächengebilden od. dgl. aus einer Miaschung von anorganischen Faserstoffen und organischen PoIynieren, gekennzeichnet dadurch, daß die organischen Polymeren teilweise oder vollständig aus karbonisierbaren Faserstoffen, vorzugsweise Polyacrylnitril- und/oder Viskosefaserstoffen bestehen, wobei der Anteil der karbonisierbaren Faserstoffe 15 bis 85 % der Gesamtmasse beträgt, und außerdem die Mischung O bis 50 % derGesamtmasse faserförraige und/oder nicht faserförmige, schwerbrennbare Polymere, ζ„ B. Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylbromid, Polytetraflorethylen od. dgl« enthält, die bei Temperaturen von 160 bis 270 0C teilweise oder vollständig pyrolisiert werden,
  2. 2. Verfahren zur Herstellung des temperaturbeständigen, asbestfreien Textilmaterial nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die vollständige oder teilweise Karbonisier rung der im Textilmaterial enthaltenen karbonisierbaren Faserstoffe erst nach Herstellung des Textilmaterials bei Temperaturen von- 270 0C in einem umgebenden Gas, oder Gasgemisch erfolgt, das insbesondere aus Stickstoff una/öa®r Kohlendioxid besteht und dessen Sauerstoffanteil £ 18 % beträgt.
  3. 3„ Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Pyrolyse aer schwerbrennbaren Polymeren und die teilweise oder vollständige Karbonisierung der karbonisier» baren Faserstoffe ein- oder mehrstufig in einer Heizeinrichtung erfolgt, in die Schutzgase, z. B. Stickstoff und/oder Kohlendioxid, zugegeben werden.
  4. 4. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch· daß die Pyrolyse der schwerbrennbaren Polymere und die teilweise oder vollständige Karbonisierung der karbonisierbaren Faserstoffe am jeweiligen Anwendungsort selbsttätig durch Erreichung von Betriebstemperaturen von mindestens 160 0C bzw. mindestens 270 0C und unter Entwicklur von Pyrolysegasen, z. B. Kohlendioxid, erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die nicht faserförmigen, schwerbrennbaren Polymeren als Dispersion, Lösung, pastenförmige Beschichtung, Folie und/ oder Sinterpulver auf das Textilmaterial aufgebracht werden,
  6. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Textilmaterial vor dem Karbonisieren teilweise oder vollständig mit Chemikalien, insbesondere Flammschutzmitteln, die bei Temperatureinwirkung nicht brennbare Gase oder Gasgemische abgeben, behandelt wird.
  7. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Textilmaterial nach dem Karbonisieren mit schwerbrennbaren Polymeren behandelt und/oder ein- oder beidseitig mit Metall oder Polymerfolie beschichtet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4133895A1 (de) * 1991-10-10 1993-04-15 Maerkische Faser Ag Mehrkomponentensystem aus natuerlichen polymeren und pan-formkoerpern mit asbestspezifischen eigenschaften fuer den einsatz in hydraulischen bindern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4133895A1 (de) * 1991-10-10 1993-04-15 Maerkische Faser Ag Mehrkomponentensystem aus natuerlichen polymeren und pan-formkoerpern mit asbestspezifischen eigenschaften fuer den einsatz in hydraulischen bindern

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