專利名稱：成形絕熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括模制和/或燒結(jié)的含火成二氧化硅、無機填料、遮光劑和纖維的絕熱材料的成形絕熱體。
背景技術(shù)：
此種成形絕熱體是公知的，如在EP618399B1中所述的。為了獲得良好的絕熱特性，這些成形絕熱體的絕熱材料具有非常高的表面系數(shù)，其在最小為120m2/g的范圍內(nèi)(根據(jù)BET方法檢測得到，如在ASTMSpecial Technical Publication No.51(專業(yè)技術(shù)出版物第51號)p1941頁及以下各頁所描述的)。
這些大的表面和所述成形絕熱體的絕熱材料的主要組分是火成二氧化硅的事實的結(jié)果是，此種材料的吸附能力相對于水來說是非常明顯的，此種二氧化硅在其表面攜帶硅烷醇基，從而具有高度的親水性。如果在實際使用中此種成形體短時間內(nèi)受到熱能的影響，水蒸氣就以極為迅速的方式形成并損壞了成形體的結(jié)構(gòu)。
例如，這種效果發(fā)生在絕熱成形體，該絕熱成形體用作陶瓷烹調(diào)區(qū)的輻射加熱器的絕熱，此輻射加熱器一般制成發(fā)熱1到5秒。為了增加水蒸氣從內(nèi)部擴散至成形體的表面，從而避免成形體內(nèi)部局部的會損壞所述成形體的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生過壓，于是目前所述的絕熱成形體具有槽孔。然而，這些槽孔具有明確的缺點，即它們會使絕熱特性退化。并且還降低了材料的機械穩(wěn)定性。另外，此種孔的形成涉及到額外的勞力和成本。
另一個問題是，由于加熱而出現(xiàn)的水蒸氣在較冷處凝結(jié)，尤其是在電子元件上冷凝會導(dǎo)致電子裝置的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的問題是提供成形絕熱體，其絕熱材料具有降低了的吸附水的能力，使得消除了水蒸氣問題。該絕熱特性保持在最佳狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1特點的成形絕熱體解決了該問題。根據(jù)本發(fā)明的成形絕熱體的優(yōu)選進展的特征在從屬權(quán)利要求中表述。通過明確的參考，將權(quán)利要求的主題寫成為說明書內(nèi)容的部分。
本發(fā)明獲得的優(yōu)點是，通過將絕熱材料的BET表面系數(shù)全部降低至大約10至100m2/g，可把吸水能力降低。即使在驟熱的情形下，根據(jù)本發(fā)明的成形絕熱體也會維持其結(jié)構(gòu)，而不需要槽孔和其它類似物等。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式使用的絕熱材料具有下述組分重量比為1至70％的火成二氧化硅，重量比為10至55％的遮光劑，以及重量比為1至10％的纖維材料。
最好，它還含有重量比為1至35％的無機填料。有利地，可含有重量比為0至15％的穩(wěn)定劑。
特別優(yōu)選的組分含有重量比為35至50％的火成二氧化硅，重量比為30至40％的遮光劑，重量比為5至25％的無機填料，重量比為5至10％的穩(wěn)定劑，以及重量比大約為3％的纖維材料。
有利地，火成二氧化硅具有50至200m2/g的BET表面系數(shù)。所用的火成二氧化硅量是BET表面系數(shù)的函數(shù)，該所用的二氧化硅量最好在重量比為35至50％之間。BET表面系數(shù)越高，其所用量越少。
在檢測溫度400℃下，導(dǎo)熱率小于0.035W/mK，特殊地為0.025W/mK。在1000℃下，其大約為0.08W/mK。
所用的遮光劑可以是鈦鐵礦、氧化鈦/金紅石、二價/三價混合氧化鐵、氧化鉻、氧化鋯、及上述物的混合物。有利地使用的是由硅酸鋯和金剛砂制成。
填料的例子是元素周期表中III和IV主族和/或IV副族的金屬氧化物和氫化物。最好使用硅、鋁、鋯和鈦的氧化物。例子有采用硅的電弧硅或沉淀二氧化硅氣凝膠、有用于鋁的AL2O3或AL(OH)3，以及用于鈦金紅石的。也可能用其混合物。有利地，采用電弧硅和氧化鋁。BET表面系數(shù)按照重量比10至30％在1.5至25m2/g之間。
為了增加穩(wěn)定性，該材料有利地含有穩(wěn)定劑。這些穩(wěn)定劑最好是鋁的氧化物或氫氧化物，如AL2O3，ALO(OH)和AL(OH)3。為了穩(wěn)定目的，也可能用磷酸鹽，如焦磷酸氫鈣。
纖維材料的例子是可溶性和不可溶性的硅酸鹽纖維，石英玻璃纖維、硅石纖維、帶有重量百分比至少為96％的SiO2的纖維以及如E-玻璃纖維和R-玻璃纖維的玻璃纖維，還有上述纖維類型的一種或多種混合物。它們最好具有大于6微米的直徑和1至25毫米的長度。
一方面，該材料可作為結(jié)實混合物被壓制為容納部件，如盤等。另一方面，其可被模制成無蓋的成形體，且隨后在400至1000℃下燒結(jié)。為此目的，可用燒結(jié)輔助辦法，EP29227公開了此種示例。優(yōu)先使用鋁、鋯、鈣和鈦的硼化物，特別是碳化硼。
下面是關(guān)于成形絕熱體的在傳統(tǒng)的對照混合物與兩種本發(fā)明的混合物之間的比較。
用直徑為180毫米的成形絕熱體(STIB)實施該檢測。在旋風混合器中以每分鐘3000轉(zhuǎn)的速度攪拌重量為1千克的混合物5分鐘。以大約25kg/cm2的壓力在水壓機上壓制該STIB。
1)對照混合物重量百分比為60的二氧化硅 BET表面系數(shù)200m2/g重量百分比為2.5的二氧化硅纖維重量百分比為37.2的硅酸鋯 BET表面系數(shù)13m2/g重量百分比為0.3的碳化硼總BET表面系數(shù)125m2/gSTIB重量135gSTIB密度0.35g/cm3外基部上的板溫度235℃在溫度為30℃、空氣相對濕度為93％的潮濕區(qū)域的STIB吸濕量24小時 11.5克48小時 13.3克168小時 14.6克2)帶有硅酸鋯的根據(jù)本發(fā)明的第一混合物重量百分比為40的二氧化硅 BET表面系數(shù)130m2/g重量百分比為2的二氧化硅纖維重量百分比為35的硅酸鋯 BET表面系數(shù)13m2/g重量百分比為18的電弧硅 BET表面系數(shù)30m2/g重量百分比為5的氫氧化鋁 BET表面系數(shù)8m2/g
總BET表面系數(shù)65m2/gSTIB重量135gSTIB密度0.35g/cm3外基部上的板溫度244℃在溫度為30℃、相對空氣濕度為93％的潮濕區(qū)域的STIB吸濕量24小時 4.2克48小時 5.0克168小時 6.1克與對照混合物相比較，吸濕性降低了58％。
3)帶有硅酸鋯的根據(jù)本發(fā)明第二混合物重量百分比為40的二氧化硅 BET表面系數(shù)130m2/g重量百分比為2的二氧化硅纖維重量百分比為35的硅酸鋯 BET表面系數(shù)13m2/g重量百分比為18的電弧硅 BET表面系數(shù)30m2/g重量百分比為5的氫氧化鋁 BET表面系數(shù)8m2/g總BET表面系數(shù)65m2/gSTIB重量135gSTIB密度0.35g/cm3外基部上的板溫度235℃在溫度為30℃、空氣相對濕度為93％的潮濕區(qū)域的STIB吸濕量24小時 4.1克48小時 4.7克168小時 5.1克與對照混合物相比較，吸濕性降低了65％。
在潮濕區(qū)域存儲168小時后，且在快速發(fā)熱的情況下(4秒鐘之內(nèi))，混合物2)和3)表現(xiàn)出沒有結(jié)構(gòu)變化，特別是沒有膨脹或爆裂。成形絕熱體的其它特性仍然保持?；旌衔?)的絕熱作用和比較混合物一樣好。
可從權(quán)利要求、說明書和附圖中得到這些和進一步的特點，并且單獨特點，無論是單一的還是子結(jié)合形式的，都可在本發(fā)明的實施例和其它領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，并且代表在此所要保護的可獲得專利的形式。本申請的單獨部分的子部分和子標題決不是限制其下面所作聲明的通用有效性。


參照附圖，下面描述本發(fā)明的實施例。
圖1是穿過帶有本發(fā)明的成形絕熱體的輻射加熱器的剖視圖，圖2是圖1的輻射加熱器的傾斜視圖。
具體實施例方式
圖1和圖2示出電輻射加熱器，其被壓制在玻璃陶瓷板8的下側(cè)上。輻射加熱器具有容納盤1，最好是板式金屬，其內(nèi)是燒結(jié)為基部2的成形絕熱體。基部2以已知方式在凹槽9中攜帶有加熱電阻5。
在中央?yún)^(qū)域，基部2具有截頭形的凸起4，其起對溫度控制器6的溫度傳感器7的支撐作用。這在現(xiàn)有技術(shù)中是充分地公知的。
在容納盤1之內(nèi)，一個外部的周向邊緣或邊界3安放在基部2的外區(qū)域上。上述邊緣3起一墊圈的作用，以使輻射加熱器與玻璃陶瓷板8保持有一預(yù)定距離。其也成為對側(cè)面的絕熱。
為了便于理解，在圖2中沒有示出加熱電阻5和相關(guān)凹槽9。
從圖中可清楚地看出對形式為基部2和形式為邊緣3的墊圈的絕熱要求是不同的?；?帶有加熱電阻5，從而其受到較高溫度的影響。其重要性還是在于改進的快速加熱兼容性。它還必須被構(gòu)制來用于加熱電阻5的緊固。
邊緣3需要一定的強度，特別是壓縮強度，以便能夠吸收接觸壓力。另外，還有絕熱要求。
權(quán)利要求
1.一種包括有模制和/或燒結(jié)絕熱材料的成形絕熱體，所述絕熱材料含有火成二氧化硅、無機填料、遮光劑和纖維，所述絕熱材料的BET表面系數(shù)低于100m2/g，最好在10和100m2/g之間。
2.如權(quán)利要求1所述的成形絕熱體，其中在潮濕空間內(nèi)存儲后，所述絕熱體基于其重量吸收重量百分比為3至7的水，最好大約是重量百分比為5的水。
3.如權(quán)利要求1或2所述的成形絕熱體，其中在400℃時的導(dǎo)熱率低于0.045W/mK，最好大約為0.025W/mK。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述火成二氧化硅的比例小于重量百分比70，最好約為30至50的重量百分比。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述火成二氧化硅的BET表面系數(shù)是50至150m2/g。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述遮光劑的比例是10至50的重量百分比，最好約為35的重量百分比。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述遮光劑是硅化合物，最好是SiC。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中纖維的比例是1至10的重量百分比，最好約為2的重量百分比。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述所述絕熱材料包括無機硬化劑，最好是碳化硼。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述絕熱材料包括穩(wěn)定劑，最好是鋁化合物，其中該穩(wěn)定劑的比例最好是1至10的重量百分比。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的成形絕熱體，其中所述所述絕熱材料包括元素周期表中的III和IV主族以及IV副族金屬氧化物，最好是電弧硅。
12.如權(quán)利要求11所述的成形絕熱體，其中所述電弧硅的BET表面系數(shù)為10至35m2/g。
13.如權(quán)利要求11或12所述的成形絕熱體，其中所述電弧硅含量最大為35的重量百分比。
14.在有玻璃陶瓷板的烹調(diào)區(qū)的輻射加熱器中使用的根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的成形絕熱體，所述成形絕熱體攜帶有所述輻射加熱器。
全文摘要
一種成形絕熱體包括模制和/或燒結(jié)絕熱材料,并含有火成二氧化硅、遮光劑和纖維。絕熱材料的BET表面系數(shù)低于100m
文檔編號F16L59/02GK1373104SQ02106570
公開日2002年10月9日 申請日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者R·基徹雷, B·米克施爾, E·約翰, M·曼格勒, G·克拉特 申請人:E.G.O.電氣設(shè)備制造股份有限公司