CZ110499A3 - Zrnitá kompozice a izolační tělesa mající nízkou tepelnou vodivost - Google Patents

Abstract

Zrnitá kompozice má při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku P v rozmezí 133,322 až 13 332,2 Pa, v dusíku hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m3, tepelnou vodivost /TC, Thermal Conductivity/při 133,322 až 1333,322 Pamenší nežnebo rovnou 0,260 lnP+4,53 mW/mKaTC při 1333,322 až 13 332,2 Pa menší než nebo rovnou /0,824 lnP+0,47/ mW/m.K Výhodná zrnitákompoziceje gelová kompozice. Izolační tělesa s nízkou tepelnou vodivostí, vytvořenáze zrnité kompozice, s výhodou gelové zrnité kompozice.

Description

Předložený vynález se týká kompozicí se zlepšenými tepelně vodivostními vlastnostmi. Předložený vynález se také týká izolačních těles tyto kompozice zahrnujících.

Dosavadní stav techniky

Izolační materiály se používají pro aplikace zahrnující okna, budovy, stroje jakož i další průmyslové a domácí zařízení. Jedním typem izolace je izolace typu prášek-ve-vakuu, kde je vakuový prostor izolační kompozicí, například práškem, prášek-ve-vakuu se může používat v izolačních panelech, v aplikacích zahrnujících domácí a průmyslové aplikace, včetně ledniček, ohřívačů vody a zařízení pro skladování a dopravu kapalin o vysoké a nízké teplotě.

vyplněn zrnitou Izolace typu

Termínu vakuový panel nebo vakuový izolační panel se používá pro popis izolace typu prášek-ve-vakuu, např. izolační struktury mající snížený vnitřní tlak. Vakuové izolační panely zpravidla zahrnují izolační kompozici a nádobu, tvořenou vpodstatě nepropustnou fólií obklopující výplňový materiál. Nádoba je zpravidla evakuována na vnitřní tlak menší než je atmosférický tlak a hermeticky utěsněna. Kromě izolační funkce zajišřuje izolační kompozice oporu pláště nádoby, aby se nádoba během evakuování nezhroutila.

• - · · ·· · · ··· • · · · · ···« • · · · ·· · ······ ······ · · ······ ·· · ·· · ·

Vakuové izolační panely se s výhodou používají pro izolační aplikace, včetně stěn chladicích zařízení. Je výhodné, když tyto panely zůstávají účinné po dobu životnosti zařízení, která může být delší než 20 let.

Izolační charakteristiky vakuového panelu jsou funkcí tepelné vodivosti zrnité kompozice a vytvořeného a udržovaného stupně vakua.

Použití izolačního systému, ve kterém je vakuový prostor naplněn izolačním materiálem, je spojeno alespoň s několika těžkostmi. Obecně se větší izolační hodnoty dosahují při úrovních vakua dále pod tlakem okolí, nebo jinak vyjádřeno, tepelná vodivost narůstá s nárůstem absolutního tlaku. V důsledku toho narůstají výrobní náklady s potřebou ustavit úroveň vakua dále pod tlakem okolí (nižší absolutní tlak) pro zajištění větší počáteční hodnoty (nižší tepelné vodivosti) a pro minimalizaci snížení izolační hodnoty následkem ztráty úrovně vakua prosakováním, nárůstem teploty a/nebo uvolňováním plynu z izolačního materiálu. Kromě toho zpracovací a výrobní náklady jsou zvýšeny potřebou vpodstatě pro plyn nepropustných bariérových materiálů (např. vakuových pytlů), které drží izolační materiál, a udržují nízké úrovně vakua.

Bylo by výhodné mít kompozice dosahující zlepšených tepelných vodivostí. Takovéto kompozice by byly výhodné pro použití v izolačních strukturách zahrnujících, aniž by na ně však byly omezeny, izolační panely mající snížené vnitřní tlaky nebo jiné formy izolace typu prášek-ve-vakuu.

Také by bylo výhodné mít kompozici dosahující hodnotu tepelné vodivosti dostatečnou pro použití v izolačních • · aplikacích při úrovni vakua bližší okolnímu tlaku, než dosud známé izolační materiály, pro snížení výrobních a zpracovacích nákladů spojených s ustavením úrovní vakua dále od okolních podmínek a pro omezení potřeby vysoce nepropustných bariérových materiálů pro udržování úrovní vakua. Takováto izolační kompozice může výhodně zvýšit dobu životnosti izolační struktury.

Podstata vynálezu

Předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa (15 psi), teplotě 20 °C a tlaku P v rozmezí 133,322-13 332,2 Pa (1-100 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/rrr, a tepelnou vodivost (TC, Thermal Conductivity) při

133.322- 1333,322 Pa menší než nebo rovnou mW/m.K (TC <; (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K)

1333.322- 13 332,2 Pa menší než nebo rovnou mW/m.K (TC s (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K).

0,260	lnP +	4,53
a	TC	při
0,824	lnP +	0,47

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 133,322 Pa (1 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m

TC menší než nebo rovnou 5,8 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě ·· ···· ·· ···· ·· ··

- φ » « · · 9 9 9 9

999 99 9 909999

9 9 9 9 9 9 9

9999 99 99 9 9 0 9 9 °C a tlaku 1333,22 Pa (10 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m , a

TC menší než nebo rovnou 6,4 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 13 332,2 Pa (100 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m , a

TC menší než nebo rovnou 9 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa (15 psi), teplotě 20 °C a při jakémkoli tlaku P v rozmezí

133,322-13 332,2 Pa (1-100 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m , a tepelnou vodivost (TC, Thermal Conductivity) při

133.322- 1333,322 Pa menší než nebo rovnou 0,260 lnP + 4,53 mW/m.K (TC £ (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K) a TC při

1333.322- 13 332,2 Pa menší než nebo rovnou (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K (TC s (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K).

Používá-li se zde ve vztahu ke kompozicím podle předloženého vynálezu nejednolitých struktur granule, vlákna a/nebo termínu zrnitý, týká se to obsahujících oddělené částice, jejich směsi. Výhodná kompozice předloženého vynálezu je gelová kompozice.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje gelovou kompozici vyrobenou bez nadkritického sušení mající poréznost větší než nebo rovnou 0,95 a hustotu sloupce menší než nebo rovnou 100 kg/m^.

Předložený vynález poskytuje také izolační těleso obsahující kompozici podle předloženého vynálezu.

Znaky a výhody kompozicí a izolace podle předloženého vynálezu budou objasněny následujícím detailnějším popisem.

Přehled obrázků na výkresech

Obrázek 1 poskytuje grafické znázornění vzorců použitých v popisu podle předloženého vynálezu.

Obrázek 2 znázorňuje vytvoření vakuového izolačního panelu izolačního tělesa podle předloženého vynálezu.

Obrázek 3 znázorňuje vytvoření zařízení použitého pro analyzování tepelné vodivosti.

Obrázek 4 znázorňuje vytvoření zařízení pro vystavení kompozice tlaku 103 421 Pa pro stanovení hustoty stěsnání a TC pod tlakem.

Obrázek 5 je schematické vysvětlení příkladu způsobu výroby gelových kompozicí popsaných zde v příkladech.

Obrázek 6 je grafické znázornění rozložení částic podle velikosti vyrobených použitím laboratorního vybavení popsaného zde v příkladech.

Obrázek 7 je grafické znázornění tepelné vodivosti tm (TC) různých materiálů, o čemž je řeč v příkladu 1 níže.

Obrázek 8 je další grafické znázornění tepelné vodivosti (TC) různých materiálů, o čemž je řeč v níže uvedeném příkladu 1.

Obrázek 9 je grafické znázornění tepelné vodivosti (TC) materiálů, které se liší v hustotě stěsnání, o čemž je řeč v níže uvedeném příkladu 1.

Obrázek 10 je grafické znázornění tepelné vodivosti (TC) materiálů, které se liší ve velikostech částic, o čemž je řeč v níže uvedeném příkladu 1.

Obrázek 11 je grafické znázornění tepelné vodivosti (TC) materiálů, které se liší v druhu a přítomnosti zakalovacího činidla, o čemž je řeč v níže uvedeném příkladu 4.

Obrázek 12 je grafické znázornění tepelné vodivosti (TC) materiálů, které se liší v druhu a přítomnosti sazného zakalovacího činidla, o čemž je řeč v níže uvedeném příkladu 5.

Podrobný popis vynálezu

Předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa (15 psi), teplotě 20 °C a tlaku P v rozmezí 133,322-13 332,2 Pa (1-100 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání nebo rovnou 160 kg/m³, výhodně menší než nebo rovnou 140 kg/m³, výhodněji 10-120 kg/m³ a tepelnou vodivost (TC,

133.322- 1333,322 Pa menší (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K (TC < s výhodou menši než nebo rovnou (TC £ (0,304 lnP + 3,91) mW/m.K)

1333.322- 13 332,2 Pa menší (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K (TC s s výhodou menší než nebo rovnou (TC <; (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K).

Thermal Conductivity) při než nebo rovnou (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K) (0,304 lnP + 3,91) mW/m.K a TC při než nebo rovnou (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K) (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K

Ve vzorcích zde použitých logaritmus (log_el=lnl=0).

In znamená přirozený

Obrázek 1 poskytuje grafické znázornění vzorců zde použitých pro popis kompozicí podle předloženého vynálezu.

Horní zakřivení na obrázku 1

TC = (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K při 133,322 a TC = (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K při

- 13 332,2 Pa. Dolní zakřivení na obrázku TC = (0,304 lnP + 3,91) mW/m.K při 133,322 a TC = (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K při 1333,322 představuj e

- 1333,322 Pa

1333,322 1 představuje

- 1333,322 Pa 13 332,2 Pa.

Předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 133,322 Pa (1 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, výhodně menší nebo rovnou 140 kg/m³, výhodněji 10-120 kg/m³ a

TC menší než nebo rovnou 5,8 mW/m.K, výhodně menší než nebo rovnou 5,4 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje • · zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 1333,22 Pa (10 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, výhodně menší nebo rovnou 140 kg/m³, výhodněji 10-120 kg/m³ a

TC menší než nebo rovnou 6,4 mW/m.K, výhodně menší než nebo rovnou 6,1 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 13 332,2 Pa (100 Torr), v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, výhodně menší nebo rovnou 140 kg/m³, výhodněji 10-120 kg/m³ a

TC menší než nebo rovnou 9 mW/m.K, výhodně menší než nebo rovnou 8 mW/m.K.

Podle dalšího provedení předložený vynález poskytuje zrnitou kompozici, která při tlaku 103 421 Pa (15 psi), teplotě 20 °C a při jakémkoli tlaku P v rozmezí

133,322-13 332,2 Pa (1-100 Torr), v dusíku má: · hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, výhodně menší nebo rovnou 140 kg/m³, výhodněji 10-120 kg/m³ a tepelnou vodivost (TC,

Thermal Conductivity) při

133.322- 1333,322 Pa menší (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K (TC <; s výhodou menší než nebo rovnou (TC s (0,304 lnP + 3,91) mW/m.K)

1333.322- 13 332,2 Pa menší (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K (TC z s výhodou menší než nebo rovnou než nebo rovnou (0,260 lnP + 4,53) mW/m.K) (0,304 lnP + 3,91) mW/m.K a TC při než nebo rovnou (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K) (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K (TC s (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K).

• · • · · ·

Předchozí popis kompozicí podle předloženého vynálezu byl proveden s ohledem na vybrané tlaky, zahrnující tlaky v rozmezí 133,322-13 332,2 Pa (1-100 Torr). Vybraný tlak odkazuje k tlaku ve vakuové komoře použité při určování TC kompozice.

Kompozice podle předloženého vynálezu mohou být s výhodou použity jako izolační materiál pro snížení přenosu tepla v izolačních aplikacích, které zahrnují panely (např. panely typu prášek-ve-vakuu), pláště, zdi, pouzdra a podobně, ale nejsou na ně omezeny.

Kompozice podle předloženého vynálezu se používají s výhodou zejména jako izolační materiál ve struktuře ve vakuu, například ve vakuovém pytli, jako jsou ty používané ve vakuových panelech.

Tepelná vodivost (TC, Thermal Conductivity) je mírou tepelně izolačních schopností materiálu. TC může být vyjádřena jako mW/m.K v SI jednotkách a jako (BTU) (palec) na (hodinu) (čtverečnou stopu) (°F) v anglických jednotkách. Větší číselné hodnoty TC odpovídají větší tepelné vodivosti a nižší izolační schopnosti. Nižší číselné hodnoty tepelné vodivosti odpovídají větší izolační schopnosti.

TC je opak tepelného měrného odporu. Tepelný měrný odpor může být vyjádřen jako (metr) (K)/miliwatt v SI jednotkách a jako (hodina) (čtverečná stopa) (°F) na (BTU) (palec) v anglických jednotkách, často obecně vztahován k R-hodnotě/palec. Větší číselné hodnoty tepelného měrného odporu odpovídají větší izolační schopnosti, a tedy nižší

TC.

• · · ··· • ft · · · · ···· · · ·· · ····

- 10 ·- ♦♦· ·· · ··· ·♦· • ftftftftft · · ···· ·· ·· · ·· ··

Zde popsané a vyjádřené TC hodnoty mohou být snadno převedeny na hodnoty tepelného měrného odporu použitím následujícího vzorce:

tepelný měrný odpor = l/TC.

Pro porézní zrnitou kompozici se může TC měnit jako funkce podmínek prostředí, jako je atmosféra, teplota a tlak, které obklopují a/nebo vyplňují póry. Například v izolaci, kde je izolační kompozice ve vakuu, TC bude ovlivněna stupněm ustaveného a udržovaného vakua.

Více detailů vztahujících se k TC je vyloženo v ASTM terminologickém standardu C-168. Zde vyjádřené hodnoty tepelné vodivosti (TC, Thermal Conductivity) byly určeny způsobem známým z oboru, za použití zkoušky ASTM C1114-92. Níže je vyloženo více detailů vztahujících se k postupu pro určování TC.

Měrná hmotnost znamená hmotnost nebo hmotu kompozice dělenou objemem. Hmotnost nebo hmota kompozice a její objem mohou být určeny pomocí běžných způsobů.

Použití izolační kompozice bude záviset částečně na její hustotě a požadované TC. Hustší kompozice by vyžadovaly aby bylo použito více materiálu pro dosažení požadovaného stupně izolace. Obecně použití většího množství materiálu bude mít za následek vyšší náklady.

Izolační vlastnosti kompozice podle předloženého vynálezu jsou popsány s odkazem ke kompozici pod vnějším tlakem 103 421 Pa (15 psi). Tlak 103 421 Pa (15 psi) může být získán stlačením kompozice použitím známých způsobů.

·· ···· ·· ···· ♦ · 9 9 9 9

9 9 9 9 _ Ί 1 ·_ 9 9 9 9 9

-^--¼ 9 9 9 9 9

9 9 9 9 99 9

Tyto způsoby zahrnují následující: přenesení kompozice do vaku, utěsnění vaku, umístění vaku mezi dvě kovové desky a jednoosé stlačení bez okrajového omezení na vnější tlak 103 402 Pa (15 psi). Stlačení se udržuje pro měření TC.

Teplota 20 °C, používaná v popisech kompozicí podle předloženého vynálezu, znamená teplotu, při které se provádí měření TC.

Jak se rozumí v popisu podle předloženého vynálezu, dusík znamená plynnou atmosféru, zahrnující dusík jako hlavní složku. Vlastnosti kompozice předloženého vynálezu jsou popsány s odkazem k dusíku jako plynu v pórech a obklopujícímu kompozici předloženého vynálezu. Odkaz k dusíku v popisu předloženého vynálezu poskytuje prostředky pro srovnání TC kompozice předloženého vynálezu a TC jiných kompozicí. Ve vytvořeních kompozice předloženého vynálezu nicméně může obklopující atmosféra zahrnovat vzduch, dusík, nebo plyn s rozdílnou tepelnou vodivostí, například argon, krypton nebo xenon, které mají nižší tepelné vodivosti.

Výhodná vytvoření kompozicí podle předloženého vynálezu mají BET povrchovou plochu větší než nebo rovnou 200 m²/g, výhodně větší než nebo rovnou 400 m²/g, výhodněji větší než nebo rovnou 500 m /g. BET povrchová plocha může být určena použitím zkoušky ASTM D1993.

Ve výhodných vytvořeních kompozicí podle předloženého vynálezu jsou velikost a rozložení velikostí mezigranulových prostorů mezi částicemi minimalizovány použitím kompozice zahrnující částice mající průměrnou velikost částic mezi 50-500 mikrony, s výhodou mezi 50-250 mikrony. Těchto velikostí částic lze dosáhnout běžnými způsoby, například • · · ·· · ·· ···· ·· *· > · · · ► · · · • · · · · · • · ♦ ♦ ·· třídění.

mletím a/nebo způsoby fyzikálního

Výhodná vytvoření kompozicí podle předloženého vynálezu jsou kompozice s porézností větší než nebo rovnou 0,90, výhodněji větší než nebo rovnou 0,93. Poréznost je definována jako převrácená hodnota objemu vzorku, který je mezi částicemi a uvnitř nich a může být určena následujícím vzorcem:

(měřená hustota sloupce materiálu v porézní podobě) poréznost = 1 - -----------------------------------------(hustota materiálu v pevné podobě)

Více detailů vztahujících se k měření je uvedeno níže.

Výhodná kompozice podle předloženého vynálezu je gelová kompozice zahrnující gelovou složku.

Gelovou kompozicí se zde rozumí kompozice zahrnující, aniž by na ně byla omezena, aerogely, xerogely a podobně, vyrobené s nebo bez nadkritického sušení.

Mezi gelovými složkami vhodnými pro použití v kompozici podle předloženého vynálezu jsou zahrnuty: oxidové gely, zahrnující gely oxidů kovů jako jsou silikagely, titanoxidové gely, hlinitooxidové gely a podobně, polymerní gely, rezorcínformaldehydové (R-F) gely, melaminformaldehydové (M-F) gely, fenolfuralové (P-F) gely a podobně. Výhodná gelová složka je gel oxidu kovu. Detailní popis gelů a gelových složek je vyložen v publikované PCT přihlášce 96/18456, na jejíž obsah se zde odkazuje. Gelová složka je výhodně aerogel oxidu • · 4 ► · · • · ·*· 4

- 13 ·· ···· ·» .···· ···· ·« křemičitého, výhodněji aerogel oxidu křemičitého vyrobený z prekursoru tvořeného křemičitanem sodným.

Gelová kompozice je také s výhodou taková gelová kompozice, která zahrnuje zakalovaci činidlo.

Vhodná minimalizuj £ aniž by na zakalovaci činidla zahrnují taková, která přenos IR zářeni skrz kompozici, a zahrnuji, ně byla omezena, uhlíkaté materiály, oxidy železa, A1₂O₂, FeTiO^, TiO₂, ZrO₂ a jiná zakalovaci činidla známá v technice. Výhodné zakalovaci činidlo zahrnuje uhlíkatý materiál. Uhlíkaté materiály zahrnují: saze, aktivní uhlí, grafit, kompozice zahrnující saze a oxid kovu (např. oxid křemičitý), a směsi zahrnující takové uhlíkaté plnící materiály. Zakalovaci činidlo jsou s výhodou saze. Výhodná saze mají povrchovou plochu na dusík (N₂SA) alespoň 10 m^/g, s výhodou 15-500 nA/g.

Ve výhodném vytvoření kompozice podle předloženého vynálezu kompozice zahrnuje více než nebo rovná 3 %, výhodně více než nebo rovných 5 % hmotnostních, výhodněji 5 až 30 %, zakalovacího činidla.

Zakalovaci činidlo může být kombinováno s gelovou složkou různými způsoby. Zakalovaci činidlo může být fyzikálně smíšeno v suché formě s gelovou složkou po vysušení. Zakalovaci činidlo je s výhodou zapouzdřeno v matrici gelové složky, například kombinováním gélového činidla s gelovou složkou před gelací gelové složky.

Pro zlepšeni manipulace s gelovou kompozicí se s výhodou připojuje zakalovaci činidlo ke gelové složce. Detaily vztahující se k významu termínu připojen jak se mu • ·

·· ···· ·» *· ♦ ·' * · · · · · • · » · · · · • · · · ··· · ·· « · · · · ·· · ·· ·· zde rozumí jsou vyloženy v uveřejněné PCT přihlášce WO96/18456, v elektronovém skenovacim mikroskopu (SEM, Scanning Electron Microscope) se obraz gelové kompozice zahrnující připojené zakalovací činidlo, zejména připojenou uhlíkatou složku, liší od SEM obrazu kompozice, kde gelová složka a zakalovací činidlo jsou fyzikálně smíšeny, nebo kompozice, ve které je zakalovací činidlo zapouzdřeno v gelové matrici gelové složky, ale ne připojeno. Otěrová hodnota gelové kompozice zahrnující připojené zakalovací činidlo, zejména připojenou uhlíkatou složku, bude obecně nižší než otěrová hodnota kompozice, kde gelová složka a zakalovací činidlo jsou fyzikálně smíšeny, nebo kompozice, kde je zakalovací činidlo zapouzdřeno v gelové matrici gelové složky, ale ne připojeno.

Je-li třeba, zakalovací činidlo může být upraveno, například chemickými upravovacími činidly, za účelem připojitelnosti zakalovacího činidla ke gelové je vysvětleno v PCT uveřejněné přihlášce uhlíkaté materiály, zejména saze, mohou být složce. Jak WO96/18456, zpracovány následujícím způsobem, za účelem připojitelnosti uhlíkatého materiálu ke gelové složce.

Připojitelná uhlíkatá složka může být připravena reagováním uhlíkaté složky s diazoniovou solí v kapalném reakčním prostředí pro připojení alespoň jedné organické skupiny k povrchu uhlíkaté složky. Výhodná reakční prostředí zahrnují vodu, jakékoli prostředí obsahující vodu a jakékoli prostředí obsahující alkohol. Voda je nejvýhodnější prostředí.

Modifikované uhlíkaté složky a různé metody na jejich přípravu jsou popsány v: uveřejněná PCT přihláška ·« *·« ·

- 3.5..WO96/18688 nazvaná Reaction of Carbon Black with Diazonium Salts, Resultant Carbon Black Products and Their Uses, uveřejněná PCT přihláška WO96/18690 nazvaná Reaction of Carbon Materials with Diazonium Salts and Resultant Carbon Products, publikovaná PCT přihláška WO96/18695 nazvaná Ink Jet Ink Formulations Containing Modified Carbon Products, publikovaná PCT přihláška WO96/18694 nazvaná Non-Aqueous Ings and Coatings Containing Carbon Products, publikovaná PCT přihláška WO96/18696 nazvaná Aqueous Inks and Coatings Containing Modified Carbon Products, publikovaná PCT přihláška WO96/18689 nazvaná Carbon Black Products for Coloring Minerál Binders a publikovaná PCT přihláška WO96/18456 zmíněná výše. Odkazuje se zde na obsah každé z těchto uveřejněných PCT přihlášek.

Metoda přípravy připojitelných uhlíkatých složek, pro použití v gelových kompozicích podle předloženého vynálezu, je popsána v následujícím odstavci s odkazem k sazím jako uhlíkaté složce. Podobné metody mohou být použity pro přípravu připojitelných uhlíkatých složek jiných než saze.

Pro přípravu připojitelných sazí diazoniová sůl pouze dostatečně stabilní, k reakci se sazemi. Reakce tedy může potřebuje být aby mohlo dojít být provedena s některými diazoniovými nestabilní a náchylnými procesy mohou konkurovat solemi jinak považovanými za k rozkladu. Některé rozkladné reakci mezi sazemi a diazoniovou solí a mohou snížit celkový počet organických skupin připojených k sazím. Reakce může být dále prováděna při zvýšených teplotách, kde mnohé diazoniové soli mohou být náchylné k rozkladu. Zvýšené teploty mohou také prospěšně zvýšit rozpustnost diazoniové soli v reakčním prostředí a zlepšit manipulaci s ní v průběhu procesu. Nicméně zvýšené *· ·»«· • · • ♦ • 9

• 9 ·

·· ··«· · · teploty mohou mít za následek nějaké ztráty diazoniové soli díky jiným rozkladným procesům.

Saze mohou reagovat s diazoniovou solí přítomné jako zředěná snadno míchatelná vodná kaše, nebo v přítomnosti vhodného množství vody pro vytvoření pelety ze sazí. Je-li třeba, pelety ze sazí mohou být vytvořeny použitím běžných peletizačních technologií.

Souborem organických skupin, které mohou být připojeny k sazím, jsou organické skupiny substituované iontovou nebo ionizovatelnou skupinou jako funkční skupinou. Ionizovatelná skupina je taková, která je schopná vytvoření iontové skupiny v používaném prostředí. Iontová skupina může být aniontová skupina nebo kationtová skupina a ionizovatelná skupina může tvořit anion nebo kation.

Ionizovatelná funkční skupiny tvořící anionty zahrnují například kyselé skupiny nebo soli kyselých skupin. Organické skupiny proto zahrnují skupiny odvozené od organických kyselin. Taková organická skupina, když obsahuje ionizovatelnou skupinu tvořící anion, má s výhodou a) aromatickou skupinu nebo ^Cl-^C12 alkylovou skupinu a b) alespoň jednu kyselou skupinu mající pKa méně než 11, nebo alespoň jednu sůl kyselé skupiny mající pKa méně než 11, nebo směs alespoň jedné kyselé skupiny mající pKa méně než 11 a alespoň jedné soli kyselé skupiny mající pKa méně než 11. pKa kyselé skupiny znamená pKa organické skupiny jako celku, nikoli pouze kyselého substituentu. Výhodněji je pKa menší než 10 a nejvýhodněji menší než 9. S výhodou je aromatická skupina nebo ^Cl-^C12 alkylová skupina organické skupiny přímo připojena k sazím. Aromatická skupina může být dále substituována nebo nesubstituována, například

4444

•4 44*4

44

4 4 4 4

4 4 4 4 « 4 44* 444

4 4

4 4 4 4 alkylovými skupinami. U₁-C₁₂ alkylová skupina rozvětvena nebo nerozvětvená a je s výhodou etyl organická skupina fenylová nebo naftylová může být

Výhodněj i skupina a kyselá skupina je skupina kyseliny sulfonové, skupina kyseliny sulfinové, skupina kyseliny fosfoniové nebo skupina kyseliny a -PO₃H₂, -coo-nr₄+, alkylová karboxylové. a jejich

Příklady zahrnují -COOH, soli, například -COONa, -COOK, so₃h

-SO₃Na, -HPO₃Na, -SO₃-NR₄+ a PO₃Na₂, kde R je '3 imiv₄t _a nebo fenylová skupina. Zejména výhodné ionizovatelné substituenty jsou -COOH a -SO₃H a jejich sodné a draselné soli.

Organická skupina je nejvýhodněji substituovaná nebo nesubstituovaná sulfofenylová skupina nebo její sůl, substituovaná nebo nesubstituovaná (polysulfo) fenylová skupina nebo její sůl, substituovaná nebo nesubstituovaná sulfonaftylová skupina nebo její sůl, nebo substituovaná nebo nesubstituovaná (polysulfo) naftylová skupina nebo její sůl. Výhodná substituovaná sulfofenylová skupina je hydroxysulfofenylová skupina nebo její sůl.

Typické organické skupiny mající ionizovatelnou funkční skupinu tvořící anion jsou p-sulfofenyl, 4-hydroxy-3-sulfofenyl a 2-sulfoetyl.

Aminy reprezentují příklady ioniozovatelných funkčních skupin, které tvoří kationtové skupiny, a mohou být připojeny ke stejným organickým skupinám jako výše uvedené ionizovatelné skupiny, které tvoří anionty. Například aminy mohou být protonovány ze účelem tvorby amoniových skupin v kyselém prostředí. Organická skupina mající aminový substituent má s výhodou pKb méně než 5. Kvartérní amonné skupiny (-NR₃+) a kvartérní fosfoniové skupiny (-PR₃+) také

AA AAAA

·· AAAA ·· reprezentují příklady kationtových skupin a mohou být připojeny ke stejným organickým skupinám jako výše uvedené ionizovatelné skupiny, které tvoří anionty. Organická skupina s výhodou obsahuje aromatickou skupinu jako je fenylová nebo naftylová skupina a kvartérní amonná nebo kvartérní fosfoniová skupina. Aromatická skupina je s výhodou přímo připojena k sazím. Kvarterizované cyklické aminy a kvarterizované aromatické aminy mohou být použity také jako organická skupina. N-substituované pyridiniové složky jako je N-metyl-pyridyl mohou být tedy použity v tomto ohledu.

Je také možné vytvořit zakalený gel použitím gelového prekurzoru s inherentním zakalením, nebo chemickou modifikací povrchu gelu nebo gelového prekursoru. Chemické modifikace může být dosaženo například připojením organické kompozice k povrchu gelu a pyrolizací neuhlíkových složek organické kompozice pro zakalení gelu.

Výhodná kompozice podle předloženého vynálezu může být vyrobena běžnými procesy pro výrobu gelových kompozicí, například běžným zpracováním sol-gel. Gelové kompozice mohou být vyráběny zejména procesy popsanými zde v příkladech a příkladech v odkazovaných přihláškách a jejich mikrostruktura může být přizpůsobena pro optimalizováni vlastností požadovaných pro specifické přihlášky. Různé prekursory zahrnující alkoxidy kovu, koloidní suspenze a jejich kombinace mohou být použity s různými mechanismy gelace pro syntetizování kompozicí předloženého vynálezu. Obměňováním podmínek zpracování, jako je čas, teplota, pH a pórová tekutina, může být ovlivněna mikrostruktura kompozice.

• 9 • · · ·

Jak je podrobně vysvětleno v příkladech vyložených níže, gelové kompozice podle předloženého vynálezu mohou být vyrobeny z roztoku zahrnujícího pevné látky gelového prekursoru. Gelová kompozice předloženého vynálezu s TC a hustotou stěsnání při tlaku klesajícím v předložených nárocích může být vyrobena z roztoku s dostatečně nízkým hmotnostním procentem pevných látek pro dosažení požadované hustoty stěsnání a zpracováním roztoku, používajícím zpracovávací techniky sol-gel, způsobem, kdy je udržena v konečné gelové kompozici nízká koncentrace pevných látek.

Gelová kompozice podle předloženého vynálezu může být vyrobena zejména následující metodou:

1) počáteční gelace, například za použití katalyzátoru, v roztoku zahrnujícím pevné látky gelového prekursoru, nebo gelový prekursor a zakalovací činidlo, při takové počáteční koncentraci pevných látek, aby bylo dosaženo požadované koncentrace pevných látek v konečné gelové kompozici,

2) ponechání gelace proběhnout do předem určeného stupně dokončení,

3) je-li třeba, stárnutí gelu při teplotě a po časový úsek postačující k dosažení mechanických vlastností požadovaných v konečné gelové kompozici,

4) je-li třeba, propírání gelu,

5) je-li třeba, výměna pórové tekutiny,

6) je-li třeba, chemické zpracování gelu, a

7) odstranění kapaliny z výsledné gelové kompozice, například sušením.

Jednotlivé kroky procesu 3, 4, 5 a/nebo 6, pokud se používají, mohou být provedeny v jakémkoli pořadí a mohou být opakovány pro dosažení gelové kompozice s vhodnými vlastnostmi.

Výhodnou metodou může být kompozice podle předloženého vynálezu vyrobena z gelového prekursoru procesem zahrnuj ícím:

počáteční gelaci v roztoku gelového prekursoru a umožněním, k předem určenému stupni dokončení, zahrnuj ícím aby gelace pevné látky postupovala uvedení počátečního modifikujícím činidlem a gelu ve styk s povrch odstranění kapaliny z výsledného gelu pro vytvoření gelové kompozice.

Proces výroby povrchově modifikované gelové kompozice z gelového prekursoru může dále zahrnovat jeden nebo více následujících kroků:

stárnutí počátečního gelu při teplotě a po časový úsek postačující k dosažení mechanických vlastností požadovaných v konečné gelové kompozici před kontaktem s povrch modifikujícím činidlem, propírání počátečního gelu před kontaktem s povrch • ·

4 · 4 4 · · · · · ·· 4 4 4 4 4 4 4 • »·· 4 4 4 444444 • · 4 ♦ · 4 4 4 ••••44 44 4 <· 44 modifikujícím činidlem, stárnutí výsledného gelu při teplotě a po časový úsek postačující k dosažení mechanických vlastností požadovaných v konečné gelové kompozici po kontaktu s povrch modifikujícím činidlem, výměna pórové tekutiny ve výsledném gelu před kontaktem s povrch modifikujícím Činidlem, výměna pórové tekutiny ve výsledném gelu po kontaktu s povrch modifikujícím činidlem, a/nebo propírání gelu po kontaktu s povrch modifikujícím činidlem.

Dále, pokud jsou požadovány v konečné gelové kompozici jiné příměsi, jako jsou zakalovací činidla a podobně, mohou být tyto příměsi přidány k roztoku před započetím gelace.

Jak je známo průměrnému odborníkovi v oboru, koncentrace pevných látek v roztoku, který může zahrnovat například pevné látky gelové složky a pevné látky zakalovacího činidla, je dostatečná pro dosažaní hustot požadovaných v konečné kompozici. Ve výhodné metodě výroby kompozicí podle předloženého vynálezu je koncentrace pevných látek v roztoku menší než nebo rovná 8 %, výhodně menší než nebo rovná 7 %, pro dosažení měrných hmotností požadovaných pro kompozice předloženého vynálezu.

Jeden příklad výhodné metody výroby gelových kompozicí, který může být použit k výrobě kompozicí podle předloženého vynálezu, je popsán v uveřejněné PCT přihlášce • · · · 0 0 0 0 0 • · · · · · · ··· ··· ·«···· · · ·····« ·· · ·· · ·

WO94/25149, podané University of New Mexico, na jejíž obsah se zde odkazuje. V metodě popsané v WO94/25149 vnitřní povrch pórů vlhkého gelu, například silikagelu odvozeného od alkoxidu, reaguje před vysušením s organickým povrch modifikujícím činidlem zahrnujícím vzorec R_xMXy, kde R je organická skupina, M je Si nebo Al a X je halogen, např. trimetylchlorosilan ((CH3)3S1CI), takže jsou získány významné změny v následném sušení gelů a ne-nadkritické tlaky, které vedou k významě redukovanému srážení za sušení.

Gelové prekursory zahrnují, aniž by na ně byly omezeny, oxid, polymerní a zrnité gelové prekursory známé v technice, jako jsou:

gel oxidu kovu	forma(-y) gelového prekursoru
SiO2	alkoxidové, křemičitanové kompozice, koloidní, pyrogenní
tío2	alkoxidové, koloidní, pyrogenní, titaničité kompozice, titanové halogenidy
Al2°3	alkoxidové, koloidní, hlinitanové kompozice, soli, pyrogenní, hliníkové halogenidy
ZrO2	alkoxidové, koloidní, zirkoničité kompozice, soli, pyrogenní, zirkoniové halogenidy

polymerní gel	forma(-y) gelového prekursoru
rezorcín-formaldehyd (R-F)	polyhydroxybenzeny (např. rezorcín) a formaldehyd
melamin-formaldehyd (M-F)	melamin a formaldehyd, funkční melamin- formaldehydové pryskyřice
fenol-fural (P-F)	fenol a fural

• · · · • 9

9999 9 9 9 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 · 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

999999 9 9 9 9 9 99

Výběr určitého prekursoru je založen na druhu požadované kompozice. Gelová složka kompozice podle předloženého vynálezu je s výhodou vyrobena z prekursoru křemičitanu sodného.

Zakalovací činidlo použité v kompozici podle předloženého vynálezu je s výhodou přidáno v průběhu přípravy gelu. Zejména může být zakalovací činidlo předem rozptýleno v sol prekursoru do gelu při stálém pH a pak pH přizpůsobeno pro podporu gelace. Výhodný výsledek je kompozice, kde je připojeno zakalovací činidlo ke gelové složce, nebo zapouzdřeno v gelové matrici. Jak bylo řečeno výše, použití připojitelného zakalovaciho činidla je výhodné pro dosaženi gelové kompozice, kde je zakalovací činidlo připojeno ke gelové složce.

Další detaily vztahující se k výrobě kompozicí podle předloženého vynálezu jsou poskytnuty v příkladech zde popsaných.

Ve shodě s dalším aspektem podle předloženého vynálezu je poskytnuto izolační těleso zahrnující zrnitou kompozici předloženého vynálezu. Izolační těleso může dále zahrnovat bariéru, fólii, strukturu, membránu, nebo jiné prostředky pro udržování a/nebo krytí zrnité kompozice předloženého vynálezu. Zrnitá kompozice předloženého vynálezu může být dále přidána jako složka kompozice, která je pěněná, vytlačovaná, formovaná nebo jinak tvarovaná do vymezitelného obj emu.

• · · « · · · · · · • · · · · · · · * • · · · · · · ······ ···«·· » · ······ · · 9 ·« ♦»

Možná vytvoření izolačního tělesa podle podle předloženého vynálezu zahrnují, aniž by na ně byla omezena, izolační struktury. Termín struktura je použit jako odkaz k jakýmkoli krytým prostorům, které mohou nebo nemusí být evakuovány (na vakuum), které mohou být naplněny, nebo částečně naplněny, zrnitou kompozicí předloženého vynálezu. Takové kompozice zahrnují, aniž by na ně byly omezeny, panely, pláště, zdi, pouzdra a podobně. Izolační těleso předloženého vynálezu může být použito v jakémkoli strukturálním tvaru navrženém pro izolování soustavy.

Výhodné vytvoření izolačního tělesa podle předloženého vynálezu je vakuový izolační panel. Vakuový izolační panel zahrnuje zrnitou kompozici předloženého vynálezu ve vakuu a v podstatě pro plyn nepropustnou bariéru obklopující kompozici. Vytvoření izolační struktury předloženého vynálezu mohou dále zahrnovat přídavné strukturální prvky a/nebo povrchy zpracované pro dosažení velmi nízké emisní schopnosti, sálací štíty a/nebo podobné.

Vytvoření izolačního tělesa podle předloženého vynálezu je znázorněno na obrázku 2, který zobrazuje zrnitou kompozici předloženého vynálezu 2, krytou ve vakuovém pytli 4, který je vpodstatě pro plyn nepropustný. Vpodstatě pro plyn mepropustné bariéry vhodné pro použití v předloženém vynálezu zahrnují: kryt, jako jsou obaly nebo vaky, zahrnující kovové bariéry, bariérové fólie zahrnující jednu nebo více vrstev polymerních, pokovených polymerních, nebo kovových fóliových vrstvených materiálů, které jsou vpodstatě nepropustné pro plyn.

V nevakuových aplikacích, kde zrnitá kompozice podle předloženého vynálezu není obsažena v evakuovaném krytu, • · • · · · • · · · • · ·· · ···· • · ··· ···· • · · · · · » ······ mohou být použity jiné prostředky pro vytvoření určitého objemu uvedené zrnité kompozice předloženého vynálezu. Všeobecně řečeno, v nevakuových aplikacích, zrnitá kompozice předloženého vynálezu může být uzevřena v, nebo obklopena bariérou, postačující pro zadržení vpodstatě celé zrnité kompozice předloženého vynálezu v požadovaném prostoru. Vhodné bariérové materiály pro nevakuové aplikace zahrnují, aniž by na ně byly omezeny, umělé hmoty, celulózové materiály, dřevo, cement, asfalt a/nebo kov.

Zrnitá kompozice podle předloženého vynálezu může být eeventuelně přidána jako složka ke kompozici, která je pěněná, vytlačovaná, formovaná nebo jinak tvarovaná do vymezítelného objemu. Zrnitá kompozice předloženého vynálezu může být například přidána jako složka ke styropěnové kompozici, která je pak tvarována do cihel. Kompozice zahrnující zrnitou kompozici předloženého vynálezu může být také dále uzavřená, je-li třeba.

Izolační těleso podle předloženého vynálezu může být vyrobeno běžnými způsoby známými v oboru, jako jsou níže popsané s odkazem k vytvoření vakuového izolačního panelu předloženého vynálezu. Jiná vytvoření předloženého vynálezu mohou být vyrobena podobně použitím běžných způsobů dobře známých v technice.

Vytvoření vakuového izolačního panelu podle předloženého vynálezu může být vyrobeno umístěním zrnité kompozice předloženého vynálezu do vpodstatě pro plyn nepropustného bariérového krytu a pak evakuováním a utěsněním krytu. Zrnitá kompozice předloženého vynálezu může být také vysušena před umístěním do bariérového krytu.

AAAA

AAAA

A · AAAA

AAAA A A

Je-li třeba, zrnitá kompozice podle předloženého vynálezu může být umístěna do porézního vaku a stlačena do požadovaného tvaru nepropustného a membránového krytu.

před umístěním do vpodstatě pro plyn vpodstatě pro vodu nepropustného Zrnitá kompozice předloženého vynálezu může být také umístěna do porézního vaku před sušením, je-li sušící krok použit, pro napomáhání držení zrnité kompozice předloženého vynálezu po dobu sušení a/nebo stlačovací operace. Vhodné porézní vaky zahrnují ty, které jsou vyrobené z nějakého materiálu, který dovoluje průchod vzduchu a vlhkosti, ale drží zrnitou kompozici předloženého vynálezu, která může být nakonec dělená zrnitá směs. Příklady vhodných porézních vaků zahrnují porézní vaky zahrnující a vytvořené z polypropylenu, například TYVEK^R polypropylen vyráběný a prodávaný Ε. I. DuPont de Nemours Company, Wilmington, Delaware a CELGARD polypropylen vyráběný a prodávaný Celanese Corporation a porézní vaky vytvořené z druhu papíru používaného jako filtrační papír.

Ve volitelné vysušovací operaci, je-li či není-li použit porézní vak, vysušovací teplota by měla být dostačující pro odvedení jakékoli povrchové vody ze zrnité kompozice podle předloženého vynálezu. Vysušovací teplota bude obvykle alespoň 100 °C, přičemž horní limit je teplota, při které nebude degradována ani zrnitá kompozice předloženého vynálezu, ani porézní vak, je-li použit.

Vysušená, stlačená kompozice podle předloženého vynálezu může být pak umístěna do vpodstatě pro plyn nepropustného bariérového krytu, vytvořeného způsobem zabraňujícím prosakování plynu. Pokud byla vysušena zrnitá kompozice předloženého vynálezu v porézním vaku, porézní vak je pouze umístěn do membránového krytu. Bariérový kryt je • Β

0 · · · • · · · 9

0 0 0 9 9

0 9 9 9 9

9 0 9 0 0 9 9 • ·· · obvykle plněn dostatečným množstvím zrnité kompozice předloženého vynálezu, jež má za následek zcela naplněný kryt po evakuaci. Jak bude známo průměrnému odborníkovi v oboru, proces evakuace obvykle způsobí sražení bariérového krytu, aby dosedal kolem zrnité kompozice předloženého vynálezu.

Mělo by být zaznamanáno, že TC struktury vakuového panelu zahrnující kompozici podle předloženého vynálezu může být odlišná od TC kompozice předloženého vynálezu samotné, měřené způsoby zde popsanými, například díky vodivosti umělohmotné fólie použité ve vakuovém panelu.

Vakuová izolační struktura podle předloženého vynálezu může mít jakékoli rozměry, závisející na požadavcích a použití. Nicméně obvykle struktura vakuového izolačního panelu předloženého vynálezu bude mít délku, šířku a tloušťku postačující vpodstatě pro naplnění prostoru, kde bude použita. Pro strojové aplikace, např. ledničky nebo mrazáky, se bude délka, šířka a tloušťka měnit v závislosti na velikosti stroje, nicméně tloušťka struktury vakuového izolačního panelu bude obvykle 3 až 50 milimetrů.

Celkové vlastnosti vpodstatě pro plyn nepropustného bariérového krytu by měly s výhodou dovolit, aby přetrvalo její držení, bez propíchnutí nebo jiného poškození. Obecně, celková tloušťka krytů vhodných pro vytvoření omezitelného objemu zrnité kompozice podle předloženého vynálezu se bude pohybovat od přibližně 50 do 1000 mikronů. Zatímco tenčí materiály poskytují postačující pevnost pro držení zrnité kompozice předloženého vynálezu a dovolují následné nezbytné zpracování, očekávaná životnost zařízení, do kterého jsou umístěny, může být snížena.

• · · ·

Obvykle vpodstatě pro plyn nepropustný bariérový kryt, který je použit ve vytvoření vakuové izolační struktury podle předloženého vynálezu, má jeden nebo více otvorů umožňujících evakuaci krytu, a je-li třeba, znovunaplnění krytu izolačními plyny. Pytel je nejprve evakuován na tak nízký tlak, jaký je třeba, například 133,322 - 1333,22 Pa (1-10 Torr) . Evakuační cyklus může být opakován tak, aby zajistil nízký parciální tlak vzduchu zůstávající v panelu. Výrobní proces je pak ukončen tepelným utěsněním krytu pro uzavření evakuační cesty.

Izolační těleso podle předloženého vynálezu může být s výhodou použito jako tepelný izolační prostředek v chladicím stroji, jako je lednička, mrazák, chladič a podobně.

Efektivnost a výhody různých aspektů a vytvoření podle předloženého vynálezu budou dále vysvětleny následujícími příklady. Experimentální výsledky vyložené níže vysvětlují, že TC poskytuje prostředky pro rozlišení fyzikálních vlastností různých kompozicí. Fyzikální vlastnosti, jako jsou velikost pórů, rozložení velikosti pórů, povrchová plocha a struktura kompozicí jako jsou gely, je obtížné měřit díky křehkosti kompozice.

vlastnosti jako je velikost výsledky, jestli vůbec nějaké, gelu. Naproti tomu, TC může

Tradiční testy na fyzikální pórů mohou získat nepřesné díky deformaci a/nebo lámání být přesně určena s menším rizikem deformace nebo lámání gelu. Jak je vysvětleno v příkladech níže, TC kompozice bude záviset na fyzikálních vlastnostech kompozice, zahrnujících například velikost částic, hustotu, zakalení, druh a přítomnost zakalovacího činidla (činidel) a poréznost.

» · ·· Φ Φ · ···· • φ · Φ ΦΦ Φ ΦΦΦΦΦΦ

ΦΦΦ ΦΦΦ * *

ΦΦΦΦΦΦ ΦΦ Φ Φ· Φ ·

Jak je vysvětleno v příkladech, vlastnosti podle předloženého vynálezu mohou být modifikovány pro vytvoření výhodné TC a hustoty stěsnání při tlaku. Například hustota stěsnání při tlaku může být nodifikována modifikací velikosti částic na danou hustotu částic, například mletím pro redukování a s výhodou minimalizování přispění plynové fáze k přenosu tepla díky pohybu plynu kolem částic.

Poréznost a pevnost kompozice, projevující se v TC kompozice a hustoty stěsnání při tlaku, mohou být modifikovány, například výběrem vhodné gelové složky, např. oxidu křemičitého, a/nebo modifikací koncentrace pevných látek v roztoku použitých k přípravě gelu. Tyto modifikace mohou být použity k modifikování, s výhodou minimalizování, příspěvku pevné fáze k tepelné vodivosti při přenosu tepla.

Sálající složka může být redukována a s výhodou minimalizována použitím zakalovacího činidla.

V příkladech byly použity následující zkoušky:

Tepelná vodivost (TC, Thermal Conductivity) a hustota stěsnání.

Tepelná vodivost (TC, Thermal Conductivity) kompozicí při tlaku je měřena podle zkoušky ASTM C1114-92 používající postupy a vybavení popsané níže a vysvětlené na obrázcích 3 a 4. Měrná hmotnost kompozicí je měřena způsobem vyloženým níže.

1. Přibližně 200-300 kubických centimetrů (objem po setřesení) vzorku kompozice je sušeno v peci při 120 °C • · w · • *

9 · ·

9 9 9

9 9 9

999 999 ·

• 9 00 •999 99

9 * ♦ 99

9 9 • 99

9 9 minimálně po dobu dvou hodin až do vpodstatě úplné suchosti. Množství použité kompozice je postačující pro úplné naplnění dvou 4 palce (102 mm) na 6 palců (152 mm) na 0,25 palce (6 mm) TYVEK^r vaků, jak je popsáno v následujících krocích. TYVEkR je registrovaná obchodní značka pro vlákna E. I. DuPont de Nemours Company, Wilmington, Delaware”. Skutečný objem prášku může být různý, ale bude započítán při měření TC při tlaku.

2. Vzorek kompozice je rozdělen na dva rovné díly podle hmotnosti a hmotnost každého dílu je zaznamenána.

3. Každý (102 mm) na 6 vaku.

díl vzorku kompozice je umístěn do 4 palce palců (152 mm) na 0,25 palce (6 mm) TYVEK^R

4. Každý vak je utěsněn lepidlem pro vytvoření dvou vpodstatě podobných vaků. Vaky jsou uskladněny v sušiči, zatímco lepidlo schne.

5. Poté, co lepidlo uschne, vaky jsou umístěny mezi desky tenkofóliového ohřívacího zařízení 12., vysvětleném na obrázku 3. Jak je znázorněno na obrázku 3, tenkofóliové ohřívací zařízení 12 zahrnuje ohřívač a termočlánkovou desku 14, a termočlánkové desky 16 a 18.. Desky jsou spojeny flexibilními spojkami 15 a 17, které zahrnují pásku. Elektrické dráty 24., 26 a 28 vedou z desek 14, 16 a 18 podle uvedeného pořadí a zahrnují konektory na koncích pro připojení tenkofóliového ohřívacího zařízení k vytápění a měřícího zařízení.

6. Tenkofóliové ohřívací zařízení s vaky je pak sestaveno v tlakovém zařízení znázorněném na obrázku 4.

9® 9999

9 9 · · · 9 9 9 9

9 99 9 9999

999 ·· · 999999

999999 9 9

999999 99 9 ·9 9®

Tenkofóliové ohřívací zařízení 12 s vaky 32 a 34 je umístěno mezi hliníkové bloky 42 a 44, které jsou v povrchové ploše větší než vaky a dostatečně tlusté, aby odolaly deformaci při tlaku. Kolem hliníkových bloků 42 a 44 jsou umístěné přídavné hliníkové kusy 52 a 54 . které mají vpodstatě rovinné povrchy 53 a 55 podle uvedeného pořadí dostatečně vzdálené od hliníkových bloků 42 a 44, aby poskytly prostor pro sevření prostředků jako jsou C-svorky.

7. Sestavené tlakové zařízení z kroku 6 (obrázek 4) je umístěno v řezačce Carver Model C stiskový zahrnující pevnou desku 62 a pohyblivou desku 64 znázorněné na obrázku 4.

8. Pohyblivá deska 64 je posunuta k pevné desce 62 se sestaveným tlakovým zařízením mezi nimi až do 1601,28 newtonů (360 liber) síly působící na vaky, což je 103 421 Pa (15 liber na čtverečný palec pro vak 4 palce na 2 palce).

9. C-svorky jsou umístěny kolem hliníkových desek 42 a 44 . přičemž jsou dostatečně utěsněny pro udržení tlaku použitého stiskem. Stisk je pak uvolněn.

10. Vzdálenost mezi termočlánkovými tabulemi 14 a 16. a vzdálenost mezi termočlánkovými tabulemi 16 a 18 je měřena ve všech čtyřech rozích pro určení tloušťky každého vaku pod tlakem 103 421 Pa (15 psi). Měrná hmotnost vzorku kompozice je vypočítána z tloušťky vzorku určené v kroku 10, hmotnosti (hmoty) vzorku určené v kroku 2 a plochy vzorku, která je určena 155 04 čtverečných mm (102 mm x 152 mm) (24 čtverečných palců (4 palce x 6 palců)) podle vzorce: hustota stěsnání = hmotnost / (tloušťka x plocha).

9·99

9 • 999

9 9 9 9 9 ·

9 β 9 9 9 9

9 9 9 · · 9 999

9 9 · ·

9 99 ··

11. Tlakové zařízení se vzorky kompozice pod tlakem jsou pak umístěny do tlakové nádoby, která byla evakuována, a pak znovunaplněny dusíkem pro získání TC měření při vybraných tlacích 133,322-133 32,2 Pa (1-100 Torr).

12. TC měření jsou získána zapojením elektrických vodičů z tenkofóliového ohřívacího zařízení do energetického zdroje a nanovoltmetru, který se používá k výpočtu teplotního rozdílu. TC se vypočítá z teplotního rozdílu a použité energie.

Ve výše uvedeném postupu je TC kompozic určeno v dusíkové atmosféře a za teploty 20 °C. TC kompozic podle předloženého vynálezu bude vpodstatě ekvivalentní pokud bude měřeno v atmosférickém vzduchu nebo jiných směsích (nebo roztocích) plynů majících teplotní vodivosti podobné teplotní vodivosti dusíku. TC kompozice předloženého vynálezu může být určena s odkazem k atmosférickému vzduchu, nebo plynu s podobnou vodivostí, jako je plyn, který obklopuje a vyplňuje póry kompozicí a prostory v objemu analyzované kompozice. TC kompozice předloženého vynálezu bude obvykle snížena v atmosféře plynu, který má nižší vodivost než dusík.

Zatímco měření byla získávána za teploty 20 °C, žádné podstatné změny TC by nebyly očekávány v rozmezí 17 °C - 25 °C.

Měření TC pod tlakem poskytuje informace o chování kompozice v izolačních aplikacích, kde bude kompozice pod vnějším tlakem, například v izolačních panelech majících redukované vnitřní tlaky.

»444 *4 4 9 9 4 • · 4 4 · • · · · · ··· · 4 4 4 4 ·· 44 » 4 4 · » · · 4 • 9 · · 4 4 • 4

44

Velikost částic

Velikost částic kompozicí je určena fyzikálními třídícími způsoby používajícími filtry 1 mm (18 mesh), 500 μνα (35 mesh) , 250 μτα (60 mesh) a 90 μτη (170 mesh) . K třídění je používán CSC Scientific Sieve Shaker, model 184 80.

Poréznost

Poréznost gelových kompozicí může být určena určením hustoty sloupce kompozice a vypočítáním poréznosti následující metodou.

Pro určení hustoty sloupce byly gely lity a tvarovány ve válcovitých formách. Celkový objem gelu byl určen fyzikálním měřením rozměrů suchého gelu. Sypná hmotnost byla určena vážením suchého gelu a dělením geometrickým objemem. V případech, kde geometrický sloupec nebyl udržen, nebo jako ověření výše uvedené metody, bylo použito odstranění rtuti.

Hustota sloupce gelových kompozicí měřená odstraněním rtuti se zjistí následovně. Čistá prázdná skleněná kyveta se naplní rtutí do určité výšky a kyveta se zváží. Rtuť. se pak odstraní a kyveta se opět vyčistí. Poté se umístí suchý gelový vzorek známé hmotnosti do skleněné kyvety a rtuť se přidá do kyvety do stejné určité výšky jako předtím. Změří se hmotnost kyvety obsahující rtuť a vzorek. Hmotnost rtuti v obou případech se pak převede na objem založený na hustotě rtuti. Rozdíl mezi objemem rtuti, která vyplňuje prázdnou kyvetu a objemem rtuti, která vyplňuje kyvetu obsahující vzorek je znám jako odstraněný objem. Pokud rtuť nesmočí vzorek, tento objem je rovný celkovému objemu vzorku.

• · ··*· ·· ··«A ·· ·· • · · » · · · · · · • · ··· · · · · • · · · · · · ······ «····· · · ·«···· · · · ·· ··

Hustota se pak určí dělením hmotnosti vzorku odstraněným obj emem.

Poréznost je definována jako převrácená hodnota objemu vzorku, který je mezi částicemi a uvnitř nich a může být určena následujícím vzorcem:

(měřená hustota sloupce materiálu v porézní podobě) poréznost = 1 - -----------------------------------------(hustota materiálu v pevné podobě)

Hustota pevné hmoty materiálu je určena s odkazem ke kompozici materiálu. V případě silikagelové kompozice, bez zakalovacích činidel, se předpokládá, že hustota pevné hmoty materiálu je hustota pevné hmoty oxidu křemičitého, která je

2,2 g/cc (220 kg/m³). V případě gelové kompozice, která zahrnuje zakalovací činidla, se předpokládá, že hustota pevné hmoty materiálu je vážený hmotnostní průměr hustot každé složky. Například v případě gelové kompozice zahrnující silikagelový prekursor a sazné zakalovací činidlo, se předpokládá, že hustota pevné hmoty materiálu je hmotnostní průměr hustoty pevné hmoty oxidu křemičitého (2,2 g/cc) a hustoty pevné hmoty sazí (1,8 g/cc).

Analytika sazí

Povrchová plocha na dusík (N₂SA, surface area) sazí použitých v příkladech, vyjádřená ve čtverečných metrech na gram (m²/g) byla určena podle zkoušky ASTM D3037 metoda A.

Dibutylftalanová adsorpční hodnota (DBP) sazí použitých v příkladech, vyjádřená jako mililitry na 100 g ·· ····

4» ·· « · « · · · · · 9 ·

9 19 9 9 111

19 1 * * · 11 · ·*· ····«· 1 1

919 9 99 99 « ·· ·· sazí (ml/lOOg), byla určena podle postupu vyloženého v ASTM D2414.

Příprava roztoku

Gelové kompozice vyložené v příkladech jsou připraveny ve shodě se základními sol-gelovými metodami zde popsanými použitím kroků vysvětlených schematicky na obrázku 5 a detailněji popsanými v příkladech.

Tři roztoky různých koncentrací křemičitanu sodného jsou vyžadovány pro přípravu následujícího příkladu aerogelů. Křemičitan sodný pochází z komerčně dosažitelného roztoku, N kremicitanu, vyrobeného PQ corp., Valley Forge, PA. N^R křemičitan má složení 8,9 % (W/W) Na₂O, 28,7 % (W/W) SiO₂, a 62,4 % (W/W) vody. Hustota při 20 °C N^R křemičitanu je 1,38 g/ml.

1) 5% roztok se připraví přidáním 72,5 ml N^R křemičitanu do 410 ml deionizovaná vody. Tento roztok se použije s 2M H₂SO₄ v příkladech na výrobu gelových kompozic majících koncentraci pevných látek přibližně 5 % hmotnostních.

2) 8% roztok křemičitanu do 197 ml se připraví přidáním 72,5 ml N deionozované vody. Tento roztok se použije s 2M H₂SO₄ v příkladu na výrobu gelové kompozice mající koncentraci pevných látek přibližně 8 % hmotnostních.

3) 5% verze roztoku se připraví přidáním 72,5 ml N^R křemičitanu do 330 ml deionozované vody. Tento roztok se použije v přípravě kompozice P. Tento roztok se použije s 98% H₂SO₄ v příkladu na výrobu gelové kompozice mající ·· ···· »··· • · · • · • · • * · •••· ·* • · • · • · · • * »· • 4 ·« · 4 · · · ·

444 444 • 4 • 4 «4 koncentraci pevných látek přibližně 5 % hmotnostních.

Vlastnosti sazí

Saze CB-A používaná v následujících příkladech jsou saze vyrobená Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, která mají N₂SA 24 m²/g a DBP 132 ml/lOOg.

Modifikovaná CB-A saze jsou vyrobena za účelem připojitelnosti sazí ke gelové složce použitím následujícího postupu.

Dvěstě gramů CB-A bylo přidáno do roztoku 10,1 g kyseliny sulfanilové a 6,23 g koncentrované kyseliny dusičné v 21 g vody. Roztok 4,87 g NaN0₂ v 10 g vody byl přidán do rychle míchané směsi. 4-sulfobenzendiazonium hydroxid vnitřní sůl je vytvořena in šitu, načež reaguje se sazemi. Po 15 minutách byla disperze vysušena v peci při 125 °C.

Výsledný sazný produkt byl označen Modifikovaná CB-A a jsou to saze mající připojené 4-C_gH₄SO₃-skupiny.

Saze CB-B jsou MONARCH⁵ 120 saze, produkt s obchodní známkou Cabot Corporation, Boston, Massachusetts, který má N₂SA 25 m²/g a DBP 64 ml/lOOg.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Tento příklad vysvětluje proces výroby kompozice podle předloženého vynálezu. Navíc tento příklad srovnává tepelnou vodivost (TC, Thermal Conductivity) kompozice předloženého vynálezu s jinými kompozicemi.

Gelová kompozice D podle předloženého vynálezu je vyrobena použitím kroků procesu znázorněných na obrázku 5.

Další detaily jsou následující.

V kroku gelace je použit výše popsaný 5% roztok.

Pro přibližně 300 ml gelu je připraveno do opláštěné kádinky udržované při 20 °C 42 ml 2M H₂SO₄. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 20 °C. Rychlost přidávání roztoku je 1 ml/min. Je-li dosaženo pH 3, je přidána kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody a roztok je míchán po několik sekund.

Kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody je připravena kombinací 2,79 g modifikovaného uhlíku Modified CB-A a 53 g vody a za působení zvuku po 2 minuty. Množství přidaných sazí a vody jsou vypočítána tak, že součet obsahu pevných látek gelu zůstává stejný. V tomto příkladu 15 % hmotnostních gelové kompozice zahrnuje modifikovaná CB-A saze.

Po přidání kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody pak pokračuje titrace až se pH vyrovná 5. K měření pH jsou použity Corning pH měřič, model 320, a Corning 3 in 1 pH Combination Electrode s automatickým vyrovnáváním teploty (Corning, lne., Corning, NY).

Sol je pak nalit do odlévacích nádob, přibližně 90 ml Teflon nádob. Jakmile sol geluje, nádoby jsou umístěny do

• · · • 0 0 · · 0 pece při 50 °C po dobu 15 minut. Po úpravě v peci při 50 °C je gel extrudován skrz lisovadlo na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule.

V kroku propírajícím sůl jsou granule nahrazena deionizovanou vodou teploty prostředí šestkrát po dobu 5 hodin v poměru objemu 6:1 (voda:gel).

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a je ponechána pouze tekutina v pórech. Granule pak stárnou 45 minut při 80 °C.

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule pětkrát vyměněny s acetonem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou pětkrát vyměněny s heptanem pro odstranění acetonu. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,1 g TMCS/g vlhkého gelu přes noc. Po úpravě jsou gely dvakrát promyty v heptanu pro odstranění jakéhokoli TMCS, který nereagoval.

V kroku odstranění rozpouštědla jsou granule umístěny v 50 °C peci po dobu 4 hodin. Granule jsou dále umístěny do 80 °C peci přes noc a konečný krok odstranění rozpouštědla pro granule jsou 2 hodiny v 120 °C peci.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Výsledný prášek je proset pro oddělení 90-250 /xm rozmezí velikosti částic (CSC Scientific Sieve Shaker, model 184 80, nastavení 2,5 na 15 minut).

90-250 μ gelový vzorek je pak připraven pro TC měření podle postupů vyložených výše.

Tepelná vodivost (TC, Thermal Conductivity) a hustota stěsnání pod tlakem 103 421 Pa (15 psi) kompozice podle předloženého vynálezu, D, a TC a hustota stěsnání při tlaku 103 421 Pa (15 psi) čtyř kontrolních kompozicí A, B, C a E, jsou určeny použitím postupů vyložených výše. Kontrolní kompozice A je BASF Basogel vzorek aerogelu oxidu křemičitého, vyráběného a prodávaného Basf, Ludwigshafen, Germany, který má rozmezí velikosti částic se všemi částicemi menšími než 500 gm a střední velikost mezi 50μτη a 150 μπι. Kontrolní kompozice B oxidu křemičitého vyráběný a Frankfort, Germany, který má je Degussa KF500LS^R aerogel prodávaný Degussa Akgt., průměrnou velikost částic kompozice kompozice gm. Kontrolní kompozice C je Cabot Cab-o-Sil^R EH5, vyráběná a prodávaná Cabot Corporation, Tuscola, Illinois, která má průměrnou velikost částic 0,2-0,3 μιη. Kontrolní E byla vzorek aerogelové granule. Kontrolní E je připravena stejným způsobem jako kompozice

D předloženého vynálezu z gelace při odstranění rozpouštědla. Nicméně kontrolní kompozice E zůstává v extrudované formě, přibližně 3000 μ x 3000 μ v průřezu, granule.

Hustota kpod tlakem 103 421 Pa (15 psi) a tepelná • · · · • · · · vodivost (TC, Thermal Conductivity) každé kompozice A, B, C, D a E, měřené způsobem výše popsaným, jsou následující a jsou také znázorněny graficky na obrázcích 7 a 8.

kompozice	hustota stěsnání, tlak 103 421 Pa (kg/m3)	TC při 133,322 Pa (mW/m.K)	TC při 1333,22 Pa (mW/m. K)	TC při 13 332,2 Pa (mW/m.K)
A	123	6,89	8,24	12,02
B	180	8,29	11,01	18,03
C	130	6,14	6,77	9,81
D	97	4,61	5,13	7,21
E	111	6,65	7,28	8,58

Tyto výsledky vysvětlují výhodnou TC dosaženou kompozicí podle předloženého vynálezu D na vakuových úrovních 133,322 Pa, 1333,22 Pa a 13 332,2 Pa. Gelová kompozice E také spadá do rozsahu jistých aspektů předloženého vynálezu při 13 332,2 Pa.

Jak je vysvětleno gelovou kompozicí D, vytvoření kompozice podle předloženého vynálezu dosahuje výhodné TC při tlaku naznačující snížený přenos tepla v kompozici. Při absenci proudění se vyskytuje přenos tepla přes plynnou fázi vedení, pevnou fázi vedení a sálání. Poréznost a velikost částic zrnité kompozice ovlivní příspěvek plynné fáze při přenosu tepla. Nízká hustota stěsnání gelové kompozice D, ve srovnání s ostatními kompozicemi, svědčí o vyšší poréznosti kompozice D. Vyšší poréznost ve spojení s velikostí částic kompozice D minimalizuje plynnou fázi přenosu tepla. Nízká hustota stěsnání také vysvětluje, že kompozice D má dostačující pevnost aby odolala deformaci pod tlakem do nežádoucí míry.

Výběr oxidu křemičitého jako gelové složky v kompozici D, a nízká hustota stěsnání kompozice D slouží k minimalizování přispění pevné fáze při přenosu tepla.

Použití zakalovacího činidla v kompozici D slouží k minimalizování složky sálání v přenosu tepla.

Příklad 2

Tento příklad vysvětluje účinek hustoty stěsnání při tlaku 103 421 Pa na TC. Kompozice Fa G byly připraveny použitím kroků gelového procesu znázorněných na obrázku 5. Další detaily jsou následující.

Kompozice F

Saze použitá v kompozici F jsou saze CB-A popsaná výše. V kompozici F saze CB-A nejsou modifikována.

V kroku gelace je použit 5% roztok.

Pro přibližně 300 ml gelu je připraveno do opláštěné kádinky udržované při 20 °C 42 ml 2M H₂SO₄. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 20 °C. Rychlost přidávání roztoku je 1 ml/min. Je-li dosaženo pH 3, je přidána kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody a roztok je míchán po několik sekund.

Kaše ze sazí CB-A/vody je připravena kombinací 2,79 g • · • ·

za působení zvuku po sazí a vody jsou obsahu pevných látek gelu zůstává % hmotnostních gelové kompozice nemodifikovaného uhlíku a dobu 10 minut. Množství vypočítána tak, že součet stejný. V tomto příkladu zahrnuje saze CB-A.

g vody a přidaných

Po přidání kaše ze sazí CB-A/vody pak pokračuje titrace až se pH vyrovná 5. Corning pH měřič, model 320, a Corning 3 in 1 pH Combination Electrode s automatickým vyrovnáváním teploty (Corning, lne., Corning, NY) jsou použity k měření pH.

Sol je pak nalit do odlévacích nádob, přibližně 90 ml Teflon^ nádob. Jakmile sol geluje, nádoby jsou umístěny do pece při 50 °C po dobu 15 minut. Po 50 °C úpravě v peci je gel extrudován na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule.

V kroku propírajícím sůl jsou granule nahrazeny deionizovanou vodou teploty prostředí šestkrát po dobu 5 hodin v poměru objemu 6:1 (voda:gel).

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a je ponechána pouze tekutina v pórech. Granule pak stárnou 45 minut při 80 °C.

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule čtyřikrát vyměněny s acetonem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou čtyřikrát vyměněny s heptanem pro odstranění acetonu.

• φ · · φφ • · « β • · · · • φ · · • · φ · · » * φ • · φ ·

Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,15 g TMCS/g vlhkého gelu na dobu 3 1/2 hodiny.

V kroku odstranění rozpouštědla jsou granule umístěny do 80 °C peci přes noc. Pak jsou granule umístěny do 120 °C pece na dobu dvou hodin pro konečné odstaranění rozpouštědla.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Kompozice G

Saze použitá v kompozici G jsou saze CB-B. V kompozici G saze CB-A nejsou modifikována.

V kroku gelace je použit 8% roztok.

Pro přibližně 680 ml gelu je připraveno do opláštěné kádinky udržované při 20 °C 145 ml 2M H₂SO₄. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 20 °C. Rychlost přidávání roztoku je 1 ml/min. Je-li dosaženo pH 3, je přidána kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody a roztok je míchán po několik sekund.

Kaše ze sazí CB-A/vody je 10,06 g sazí CB-A a 118 g vody a za 10 minut. Množství přidaných sazí a připravena kombinací působení zvuku po dobu vody jsou vypočítána tak, že součet obsahu pevných látek gelu zůstává stejný. V tomto příkladu 15 % hmotnostních gelové kompozice zahrnuje saze CB-B.

Po přidání kaše ze sazí/vody pak pokračuje titrace až do pH = 5. Corning pH měřič, model 320, a Corning 3 in 1 pH Combination Electrode s automatickým vyrovnáváním teploty (Corning, lne., Corning, NY) jsou použity k měření pH.

Sol je pak nalit do odlévacích nádob, přibližně 90 ml p

Teflon nádob. Jakmile sol geluje, nádoby jsou umístěny do pece při 50 °C po dobu 15 minut. Po 50 °C úpravě v peci je gel extrudován na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule.

Ve zbývajících krocích bylo 5 gelových dávek (o velikosti přibl. 680 ml) kombinováno pro zpracování.

V kroku propírajícím sůl jsou granule nahrazeny deionizovanou vodou teploty prostředí šestkrát po dobu 90 minut na každou výměnu v póměru objemu 1:1 (voda:gel).

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a je ponechána pouze tekutina v pórech. Granule pak stárnou 12-14 hodin @ při 50 °C.

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule osmkrát vyměněny neobvyklým způsobem s acetonem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 1:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

• · · · • · · ·

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou dvakrát vyměněny neobvyklým způsobem s heptanem pro odstranění acetonu. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 1:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,1 g TMCS/g vlhkého gelu na dobu 3 hodin.

V kroku odstranění rozpouštědla jsou granule umístěny do 160 °C peci přes noc.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Tepelné vodivosti (TC, Thermal Conductivities) a hustota stěsnání pod tlakem 103 421 Pa kompozicí F a G jsou určeny použití postupů vyložených výše. Výsledky jsou zaznamenány níže a také zaznamenány graficky na obrázku .

kompozice	hustota stěsnání, tlak 103 421 Pa (kg/m3)	TC při 133,322 Pa (mW/m.K)	TC při 1333,22 Pa (mW/m.K)	TC při 13 332,2 Pa (mW/m. K)
G	116	5,77	6,44	7,59
F	151	8,48	11,18	13,73

Tyto výsledky vysvětlují účinky hustoty stěsnání pod tlake na TC.

·· ··· ·

Měrná hmotnost při tlaku poskytuje údaj o pevnosti a poréznosti zrnité kompozice. Měrná hmotnost kompozice F podle předloženého vynálezu poskytuje údaj, že kompozice má dostačující pevnost pro udržení své poréznosti a pro minimalizování své deformace pod tlakem, stejně jako minimalizování přispění pevné fáze při přenosu tepla, který by nežádoucně zvýšil její TC.

Příklad 3

Tento příklad vzsvětluje účinek velikosti částic na TC a hustotu stěsnání při tlaku 103 421 Pa (15 psi).

Kompozice Η, I a J jsou připraveny použitím kroků gelového procesu znázorněných na obrázku 5. Další detaily jsou následující.

Kompozice H

Kompozice H je připravena stejným způsobem jako kompozice D výše uvedená z gelace při odstraňování rozpouštědla.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Výsledný prášek je proset pro oddělení menšího než 90 /xm rozmezí velikosti částic použitím CSC Scientific Sieve Shaker, model 184 80, nastavení 2,5 na 15 minut.

·♦ ··

kompozi - ce	velikost částic (μπι)	hustota stěsnání, tlak 103 421 Pa (kg/m3)	TC při 133,322 Pa (mW/m.K)	TC při 1333,22 Pa (mW/m.K)	TC při 13 332,2 Pa (mW/m.K)
H	menší než 90	113	4,49	5,01	7,75
I	90-250	103	4,71	5,24	6,87
J	250-500	105	5,34	6,08	7,75

Tyto výsledky vysvětlují vliv velikosti částic na TC a hustotu stěsnání při tlaku 103 421 Pa. Kompozice H,

I a J jsou všechny kompozice podle předloženého vynálezu, ale mají rozdílné hustoty stěsnání a TC.

Jak je vysvětleno srovnáním kompozicí Hal, pokles velikosti částic vede k poklesu hustoty stěsnání, nicméně pokles ve velikosti částic také vede k poklesu TC při tlacích 133,322 Pa a 1333,22 Pa. Ve větším rozmezí velikosti částic, reprezentovaném příklady I a J, pokles velikosti částic při stejné hustoty stěsnání vede k poklesu TC.

Příklad 4

Tento příklad vysvětluje účinek druhu a přítomnosti zakalovacího činidla na TC a hustotu stěsnání při tlaku 103 421 Pa.

Kompozice K, kontrolní kompozice, je připravena bez zakalovacího činidla. Kompozice L je připravena použitím fyzikální směsi nemodifikovaných sazí CB-A. Kompozice N je ♦ ··· ···· *“ · · · ·· · · 0 » · ·· ··· · · « · • · · · · * * ·««·«· «····· · · ······ ·· · ·· ·· také připravena použitím nemodifikovaných sazí CB-A. Kompozice M je připravena použitím modifikovaných sazí CB-A. Saze CB-A a Modifikovaná saze CB-A jsou popsána výše.

Kompozice K, L, M a N jsou připraveny použitím kroků gelového procesu znázorněného na obrázku 5. Další detaily jsou následující.

Kompozice K

V kroku gelace je použit 5% roztok.

Pro přibližně 800 ml gelu je připraveno do opláštěné kádinky udržované při 20 °C 110 ml 2M H₂SO₄. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 20 °C. Rychlost přidávání roztoku je 5 ml/min. Titrace pokračuje až je pH 5. Corning pH měřič, model 320, a Corning 3 in 1 pH Combination Electrode s automatickým vyrovnáváním teploty (Corning, lne., Corning, NY) jsou použity k měření pH.

Sol je pak nalit do odlévacích nádob, přibližně 90 ml Teflon^ nádob. Jakmile sol geluje, nádoby jsou umístěny do pece při 50 °C po dobu 15 minut. Po 50 °C úpravě v peci je gel extrudován na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule.

Po prvním proprání soli 4 dávky (přibl. 800 ml) jsou kombinovány pro zbytek zpracování.

V kroku propírajícím sůl jsou granule nahrazeny deionizovanou vodou teploty prostředí pětkrát, první proprání vodou je přes noc, druhé až páté proprání je 4 5 minut. Poměry objemů všech proprání jsou 1,5:1 (voda:gel).

• · ··· · ··

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a je ponechána pouze tekutina v pórech. Granule pak stárnou 15 hodin při 50 °C.

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule jedenáctkrát vyměněny s acetonem neobvyklým způsobem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 1:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 45 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou dvakrát vyměněny s heptanem pro odstranění acetonu. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 1:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 45 minut na každou výměnu při teplotě prostředí. Zrna jsou pak umístěna do 2000 ml čerstvého heptanu před zpracováním přísadou trimrtylchlorsilanu.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,1 g TMCS/g vlhkého gelu na dobu 3 1/2 hodiny.

V kroku odstranění rozpouštědla jsou granule umístěny do 160 °C peci přes noc.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Kompozice L

Kompozice L je připravena stejným způsobem jako kompozice K výše uvedená z gelace při odstraňování rozpouštědla.

··♦·

4 ····

4 4

- 5Q - .· ·,

4 4

4444 44

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Základní aerogelový vzorek je kombinován s nemodifikovanými Sazemi CB-A pro získání 15 % hmotnostních směsi sazí v aerogelu a uhlíkové směsi. Tato směs je míchána, až je dosaženo jednolitého vzhledu.

Kompozice M

V kroku gelace je použit výše popsaný 5% roztok.

Pro přibližně 300 ml gelu je připraveno do opláštěné kádinky udržované při 20 °C 42 ml 2M H₂SO₄. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 20 °C. Rychlost přidávání roztoku je 1 ml/min. Je-li dosaženo pH 3, je přidána kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody a roztok je míchán po několik sekund.

Kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody je připravena kombinací 2,79 g Modifikovaného CB-A modifikovaného uhlíku a 53 g vody a za působení zvuku po 2 minuty. Množství přidaných sazí a vody jsou vypočítána tak, že součet obsahu pevných látek gelu zůstává stejný. V tomto příkladu 15 % hmotnostních gelové kompozice zahrnuje modifikovaná CB-A saze.

Po přidání kaše z modifikovaných CB-A sazí/vody pak pokračuje titrace až do pH 5. Corning pH měřič, model 320, a Corning 3 in 1 pH Combination Electrode s automatickým vyrovnáváním teploty (Corning, lne., Corning, NY) jsou použity k měření pH.

- 5' ·«··

Sol je pak nalit do odlévacich nádob, přibližně 90 ml Teflon^R nádob. Jakmile sol geluje, nádoby jsou umístěny do pece při 50 °C po dobu 15 minut. Po 50 °C úpravě v peci je gel extrudován na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule.

V kroku propírajícím sůl jsou granule nahrazeny deionizovanou vodou teploty prostředí šestkrát po dobu 5 hodin v poměru objemu 6:1 (voda:gel).

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a je ponechána pouze tekutina v pórech. Granule pak stárnou 60 minut při 80 °C.

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule pětkrát vyměněny s acetonem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou pětkrát vyměněny s heptanem pro odstranění acetonu. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 6:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 90 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,1 g TMCS/g vlhkého gelu přes noc. Po úpravě jsou gely dvakrát promyty v heptanu pro odstranění jakéhokoli TMCS, který nereagoval.

V kroku odstranění rozpouštědla jsou granule umístěny v 50 °C peci po dobu 4 hodin. Granule jsou dále umístěny do 80 °C peci přes noc a konečný krok odstranění rozpouštědla

9 ® ► 9 · 9

9 9

999 999 pro granule jsou 2 hodiny v 120 °C peci.

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Kompozice N

Kompozice N je připravena stejným způsobem jako výše uvedená kompozice F.

Hustota pod tlakem 103 421 Pa a tepelné vodivosti každé kompozice K, L, M a N, měřené způsobem popsaným výše, jsou následující a jsou také zaznamenány graficky na obrázku 11.

kompozi - ce	zakalo- vací činidlo	hustota stěsnání, tlak 103 421 Pa (kg/m3)	TC při 133,322 Pa (mW/m.K)	TC při 1333,22 Pa (mW/m.K)	TC při 13 332,2 Pa (mW/m.K)
K	žádné	116	7,59	8,43	9,61
L	CB-A	134	5,91	6,80	8,10
M	modifi- kované CB-A	116	5,01	5,59	6,61
N	CB-A	116	5,77	6,44	7,59

Tyto výsledky vysvětlují vliv druhu a přítomnosti zakalovacího činidla na TC a hustotu stěsnání při tlaku 103 421 Pa.

• · ·

9 9

9 999 9

9999 99

Pro dané množství vztahu mezi zakalovačem zakalovače, zejména sazí, povaha a zbývajícími složkami kompozice ovlivní pevnou fázi, část přenosu tepla.

Srovnání TC kompozic L, M a N s TC kompozice K vysvětlí, že přítomnost zakalonacího činidla snižuje TC. Nejnižší TC v tomto příkladu jsou dosaženy kompozicí M použitím zakalovacího činidla, které je připojeno ke gelovému prekursoru.

Příklad 5

Tento příklad vysvětluje účinek sazného zakalovacího činidla na TC.

Kompozice O je připravena bez zakalovacího činidla. Kompozice P je připravena použitím modifikovaných sazí CB-A. Kompozice Q je připravena také použitím modifikovaných sazí CB-A. Modifikovaná saze CB-A jsou popsána ve výše uvedeném příkladu 1.

Kompozice 0, P a Q jsou připraveny požitím kroků gelového procesu, znázorněných na obrázku 5. Další detaily jsou následující.

Kompozice O

Kompozice N je připravena stejným způsobem a je to stejná kompozice jako výše uvedená kompozice K.

Kompozice P ·* ·· « * · « · « •·· *·· • A «.·«« ·· «4·« • * · · · • · ♦ · · • « · A · · • · * · · · • * · · ·· ·· ·

V kroku gelace je použita 5% varianta roztoku.

Přibližně 5000 ml gelu se sloučí s 1235 ml deionizované vody a 65 ml koncentrované kyseliny sírové (98%, JT Baker) v opláštěné reakční baňce při 23 °C. Roztok je titrován do míchané a opláštěné nádoby při 23 °C. Rychlost přidávání roztoku je 40 ml/min, až do pH 3. Je-li dosaženo pH 3, je přidána kaše ze sazi/vody a roztok je míchán po několik sekund.

Kaše z modifikovaných CB-A sazi/vody je připravena kombinací 25,43 g modifikovaného uhlíku a 492 g vody a za působení zvuku po 2 minuty. Množství přidaných sazi a vody jsou vypočítána tak, že součet obsahu pevných látek gelu zůstává stejný. V tomto příkladu 10 % hmotnostních gelové kompozice zahrnuje modifikovaná CB-A saze.

Po přidání kaše z modifikovaných CB-A sazi/vody pak pokračuje titrace až do pH 5 při rychlosti přidávání 12 ml/min. Hanna pH měřič, model HI8510E, a Cole-Parmer pH Electrode, model 5662-31, byly použity k měření pH.

Sol je míchán v reakční baňce po dobu 25 min, poté, co je dosaženo pH 5. Sol je pak nalit do dvou 29,21 cm x 17,78 cm x 7,62 polypropylenových odlévacích nádob (11,5 palce x 7 palců x 3 palce polypropylenové nádoby). Nádoby jsou umístěny do 65 °C pece na dobu 25 minut. Po 65 °C úpravě v peci je gel extrudován na 3000 μ x 3000 μ v průřezu, čtvercové granule. Gel je extrudován do 4 litrů vody přes noc.

V kroku stárnutí je odstraněna přebytečná voda a granule jsou nahrazeny 1,6 1 65 °C vody. Granule jsou pak

4» ···*

	•2·^ · · * · · · « «t· ···«·« » ·«··» «· r ··	• · · * • *
umístěny do 79	°C pece na dobu 5 1/2 hodiny.
V kroku	propírajícím sůl jsou granule	nahrazeny
deionizovanou	vodou teploty prostředí dvakrát	po dobu

minut v poměru objemu 3:1 (voda:gel).

V kroku výměny rozpouštědla jsou granule pětkrát vyměněny s acetonem neobvyklým způsobem pro odstranění vody. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 3:1 (aceton:gel) po dobu minimálně 60 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

Je použit druhý krok vyměňující rozpouštědlo. Granule jsou dvakrát vyměněny s heptanem neobvyklým způsobem pro odstranění acetonu. Výměny jsou prováděny v poměru objemu 3:1 (heptan:gel) po dobu minimálně 60 minut na každou výměnu při teplotě prostředí.

V kroku TMCS úpravy je přidán trimetylchlorsilan (TMCS) do směsi gelu/heptanu na úrovni 0,1 g TMCS/g vlhkého gelu na dobu minimálně 3 promyty v heptanu pro nereagoval.

V kroku odstranění do 150 °C peci přes noc.

hodin. Po úpravě jsou gely dvakrát odstranění jakéhokoli TMCS, který rozpouštědla jsou granule umístěny

Poté, co je chemické zpracování dokončeno, granule jsou mlety v kávovém mlýnu (Bunn, GL1). Obrázek 6 ukazuje typické rozložení velikostí částic po mletí.

Kompozice Q

Kompozice Q je připravena stejným způsobem jako výše

- 5$ ·· ···· • · · • · • · f • · · ·· ···· ·· »· • · · ♦ · · · • · · ftft·· • · · · ··· ··· • · · · · ·· · 94 99 uvedená kompozice M.

Hustota pod tlakem 103 421 Pa a tepelné vodivosti každé kompozice O, Pa Q, měřené způsobem popsaným výše, jsou následující a jsou také zaznamenány graficky na obrázku 12.

kom- po- zi- ce	modifi- kovaná CB-A, % hmotnosti	hustota stěsnání, tlak 103 421 Pa (kg/m3)	TC při 133,322 Pa (mW/m.K)	TC při 1333,22 Pa (mW/m.K)	TC při 13 332,2 Pa (mW/m. K)
0	0	116	7,59	8,43	9,61
P	10	128	5,42	6,06	7,14
Q	15	111	4,89	5,50	6,61

Tyto výsledky vysvětlují vliv druhu a přítomnosti zakalovacího činidla na TC. Kompozice P a Q, které zahrnují zakalovací činidla, mají nižší hodnoty TC než kompozice O, která nezahrnuje zakalovací činidlo. Kompozice Q, s větším množstvím zakalovacího činidla, má nižší TC než kompozice P.

Mělo by být jasně zřejmé, že formy podle předloženého vynálezu zde popsané jsou pouze vysvětlující a nejsou zamýšleny jako omezení rozsahu vynálezu.

Claims (49)

1. Zrnitá kompozice, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku P v rozmezí 133,322 až 13 332,2 Pa, v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou

160 kg/m³, tepelnou vodivost (TC, 133,322 až 1333,322 Pa menší

0,260 lnP +4,53 mW/m.K a TC menší než nebo rovnou (0,824 lnP

Thermal Conductivity) při než nebo rovnou při 1333,322 až 13 332,2 Pa + 0,47) mW/m.K.

2. Zrnitá vyznačuj ící gelová kompozice.

kompozice se tím, podle nároku 1, ž e kompozice je

3. Kompozice podle nároku 2, vyznačuj ící se tím, že gelová kompozice zahrnuje gelovou složku a zakalovací činidlo.

4. Kompozice podle nároku 3, vyznačuj ící se tím, že zakalovací činidlo zahrnuje saze, aktivní uhlí, grafit, složeniny zahrnující saze a oxid kovu nebo jejich směsi.

5.

se t činidla

Kompozice podle í m, že gelová alespoň nároku 4, vyznačující kompozice zahrnuje zakalovacího 3 % hmotnostní.

Kompozice podle nároku 4, vyznačuj ící se tím ž e zakalovací činidlo jsou saze.

• Ml

7. Kompozice podle nároku 2, vyznačuj ící se tím, že hustota stěsnání je menší než nebo rovná 140 kg/m³.

8. Kompozice podle nároku 2, v y z n a č u j ící s e tím, že TC při 133,322 až 1333, 322 Pa je menší než nebo rovná (0,304 lnP + 3,91) mW/m .K a TC při 1333, 322 až 13 332,2 Pa je menší než nebo rovná (0,825 lnP + 0,16) mW/m.K. 9. Kompozice podle nároku 2, v y z n a č u j ící s e tím, že kompozice má průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony. 10. Kompozice podle nároku 2, v y z n a č u j ící

z e kompozice má poréznost větší než nebo se tím, rovnou 0,90.

11. Zrnitá gelová kompozice zhrnující gelovou složku a zakalující činidlo, gelová kompozice mající při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku P v rozmezí 133,322 až 13 332,2 Pa, v dusíku:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, a

TC při 133,322 až 1333,322 Pa menší než nebo rovnou 0,260 lnP + 4,53 mW/m.K a TC při 1333,322 až 13 332,2 Pa menší než nebo rovnou (0,824 lnP + 0,47) mW/m.K, průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony, a poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

• · · · • · · ·

12. Zrnitá gelová kompozice podle nároku 11, vyznačující se tím, že zakalovaci činidlo zahrnuje saze.

13. Zrnitá kompozice, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 1333,22 Pa, v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, a

TC menší než nebo rovnou 6,4 mW/m.K.

14. Zrnitá kompozice podle nároku 13, vyznačující se tím, že kompozice je gelová kompozice.

15. Kompozice podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že gelová kompozice zahrnuje gelovou složku a zakalovaci činidlo.

16. Kompozice podle nároku 15, vyznačuj ící se tím, že zakalovaci činidlo zahrnuje saze, aktivní uhlí, grafit, složeniny zahrnující saze a oxid kovu nebo jejich směsi.

17. Kompozice podle nároku 16, vyznačuj ící se tím, že gelová kompozice zahrnuje zakalovacího činidla cdespoň 3 % hmotnostní.

18. Kompozice podle nároku 16, vyznačuj ící se tím, že zakalovaci činidlo jsou saze.

19. Kompozice podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že hustota stěsnání je menší než nebo rovná • · · · · · · · · · · · <····· · · ·· ·· · ·· ··

140 kg/m³.

20. Kompozice podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že TCje menší než nebo rovná 6,1 mW/m.K

21. Kompozice podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že kompozice má průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony.

22. Kompozice podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že kompozice má poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

23. Zrnitá gelová kompozice zhrnující gelovou složku a zakalující činidlo, gelová kompozice mající při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 1333,22 Pa, v dusíku:

hustotu stěsnání menší než nebo rovnou 160 kg/m ,

TC menší než nebo rovnou 6,4 mW/m.K, průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony, a poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

24. Zrnitá gelová kompozice podle nároku 23, vyznačující se tím, že zakalovaci činidlo zahrnuje saze.

25. Zrnitá kompozice, která při tlaku 103 421 Pa, teplotě 20 °C a tlaku 133,322 Pa, v dusíku má:

o hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m , a • 4 • · · 4 • · • · 4 ·

TC menší než nebo rovnou 5,8 mW/m.K. nároku 25, 26. Zrnitá kompozice podle vyznačuj ící se tím. ž e kompozice je gelová kompozice. 27. Kompozice podle nároku 26, v y z n a č u j í c í

se tím, že gelová kompozice zahrnuje gelovou složku a zakalovací činidlo.

28. Kompozice podle nároku 27, vyznačuj ící se tím, že zakalovací činidlo zahrnuje saze, aktivní uhlí, grafit, složeniny zahrnující saze a oxid kovu nebo jejich směsi.

29. Kompozice podle nároku 28, vyznačuj ící se tím, že gelová kompozice zahrnuje zakalovacího činidla více než nebo rovná 3 % hmotnostní.

30. Kompozice podle nároku 28, vyznačuj ící se tím, že zakalovací činidlo jsou saze.

31. Kompozice podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že hustota stěsnání je menší než nebo rovná 140 kg/m³.

32. Kompozice podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že TCje menši než nebo rovná 5,4 mW/m.K

33. Kompozice podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že kompozice má průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony.

• · * • · « · • · ·*···· »

34. Kompozice podle nároku 26, vyznačuj ící se tím, že kompozice má poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

35. Zrnitá gelová kompozice zhrnujíci gelovou složku a zakalující činidlo, gelová kompozice mající při tlaku 103 421 Pa, okolní teplotě, a tlaku 133,322 Pa, v dusíku:

hustotu stěsnání menší než nebo rovnou 160 kg/m³,

TC menší než nebo rovnou 5,8 mW/m.K, průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony, a poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

36. Zrnitá gelová kompozice podle nároku 35, vyznačující se tím, že zakalovací činidlo zahrnuje saze.

37. Zrnitá kompozice, která při tlaku 103 421 Pa, okolní teplotě, a tlaku 13 332,2 Pa, v dusíku má:

hustotu stěsnání menší nebo rovnou 160 kg/m³, a

TC menší než nebo rovnou 9 mW/m.K. 38 . Zrnitá kompozice podle nároku 37, v y z n a č u j ící se tím, ž e kompozice je

gelová kompozice.

39. Kompozice podle nároku 38, vyznačuj ící • · « · • Λ se tím, že gelová kompozice zahrnuje gelovou složku a zakalovaci činidlo.

40. Kompozice podle nároku 39, vyznačuj ící se tím, že zakalovaci činidlo zahrnuje saze, aktivní uhlí, grafit, složeniny zahrnující saze a oxid kovu nebo jejich směsi.

41. Kompozice podle nároku 40, vyznačuj ící se tím, že gelová kompozice zahrnuje zakalovacího činidla oJe-Spč>n 3 % hmotnostní.

42. Kompozice podle nároku 40, vyznačuj ící e tím, že zakalovaci činidlo jsou saze.

43. Kompozice podle nároku 38, vyznačuj ící se tím, že hustota stěsnání je menší než nebo rovná 140 kg/m³.

44. Kompozice podle nároku 38, vyznačuj ící se tím, že TCje menší než nebo rovná 8 mW/m.K.

45. Kompozice podle nároku 38, vyznačuj ící se tím, že kompozice má průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony.

46. Kompozice podle nároku 38, vyznačuj ící se tím, že kompozice má poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

47. Zrnitá gelová kompozice zhrnující gelovou složku a zakalující činidlo, gelová kompozice mající při tlaku 103 421 Pa, okolní teplotě, a tlaku 13 332,2 Pa, v dusíku:

- 6$ • · hustotu stěsnání menší než nebo rovnou 160 kg/m³,

TC menší než nebo rovnou 9 mW/m.K, průměrnou velikost částic mezi 50 až 500 mikrony, a poréznost větší než nebo rovnou 0,90.

48. Zrnitá gelová kompozice podle nároku 47, vyznačující se tím, že zakalovací činidlo zahrnuje saze.

49. Gelová kompozice vyrobená bez nadkritického sušení mající poréznost větší než nebo rovnou 0,95 a hustotu sloupce menší než nebo rovnou 100 kg/m³.

50 . Gelová kompozice podle nároku 49, vyzná č u j ící se t í m, ž e kompozice zahrnuj e: gelovou složku a zakalovací činidlo • 51. Gelová kompozice podle nároku 50, vyzná č u j ící se t í m, ž e zakalovací činidlo jsou saze. 52 . Izolační těleso zahrnuj ící zrnitou kompozici podle nároku 1. 53 . Izolační těleso podle nároku 52, vyzná č u j ící se t í m, ž e zrnitá kompozice je gelová kompozice.

54. Izolační těleso zahrnující zrnitou kompozici podle ··· · ·· • · φ nároku 14

55 .

vyzná kompozice

56 .

nároku 25

57 .

vyzná kompozice

58 .

Izolační těleso podle nároku 54, čující se je gelová kompozice. t í m, ž e zrnitá Izolační těleso zahrnuj ící zrnitou kompozici podle Izolační těleso podle nároku 56, čující se je gelová kompozice. t í m. ž e zrnitá Izolační těleso zahrnující zrnitou kompozici podle

nároku 37.

59.

Izolační vyznačuj ici těleso s e podle tím, nároku ž e

58, zrnitá kompozice je gelová kompozice.

60. Použití izolačního tělesa podle nároku 52 jako tepelně izolačního prostředku v chladicím zařízení.