DE102016001029A1 - Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material - Google Patents
Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016001029A1 DE102016001029A1 DE102016001029.0A DE102016001029A DE102016001029A1 DE 102016001029 A1 DE102016001029 A1 DE 102016001029A1 DE 102016001029 A DE102016001029 A DE 102016001029A DE 102016001029 A1 DE102016001029 A1 DE 102016001029A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pcm
- flame
- retardant
- flame retardant
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K21/00—Fireproofing materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Fireproofing Substances (AREA)
Abstract
Organisches Phasen Wechsel Material (PCM) für schwer entflammbare PCM-Verbunde, PCM-Objekte und PCM-Systeme mit Micro verkapselten organischem PCM dadurch gekennzeichnet, dass ein schwerentflammbarer PCM-Verbund bestehend aus PCC Calciumcarbonat, Micro verkapselten organischem PCM, Kaliumwasserglas, Harnstoff und Nature Graphite, erdfeuchtem Lehm, hergestellt wurde.Organic phase change material (PCM) for flame retardant PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic PCM, characterized in that a flame retardant PCM composite consisting of PCC calcium carbonate, microencapsulated organic PCM, potassium water, urea and Nature Graphite, earth-moist clay, was produced.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für organische Phasen Wechsel Material (PCM), schwer entflammbare PCM-Verbund, PCM-Objekte und PCM-Systeme mit microverkapselten organischem PCM gekennzeichnet dadurch, dass der PCM-Verbund als nicht brennend abtropfend/abfallend eingestuft wird.The present invention relates to a production process for organic phase change material (PCM), flame retardant PCM composite, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic PCM characterized in that the PCM composite is classified as non-burning dripping / decaying.
Stand der Technik und Begriffsbestimmung im Sinne dieser ErfindungState of the art and definition in the context of this invention
Nach
PCM im Sinne dieser Erfindung sind Materialien die ihren Aggregatzustand von fest zu flüssig oder ihren Kristallisationszustand von fest zu fest in einem definierten Temperaturbereich verändern (Phasenübergang). Dieser Vorgang ist reversibel (reproduzierbarer Phasenübergang) und wärmetechnisch nutzbar.PCM in the context of this invention are materials that change their state of matter from solid to liquid or their state of crystallization from solid to firm in a defined temperature range (phase transition). This process is reversible (reproducible phase transition) and can be used thermally.
PCM-Verbunde im Sinne dieser Erfindung, bestehen aus Materialverbunden, die immer PCM-Bestandteile enthalten. Durch den Verbund aus PCM und mindestens einem weiteren Material wird dem PCM eine neue oder veränderte Eigenschaft hinzugefügt. Diese Eigenschaftsveränderungen können auch an kleinen Proben bestimmt werden.PCM composites in the context of this invention, consist of material composites that always contain PCM components. The combination of PCM and at least one other material adds a new or changed property to the PCM. These property changes can also be determined on small samples.
PCM-Objekte im Sinne dieser Erfindung besitzen spezifische Eigenschaften, d. h. Eigenschaften die nicht an Teile eines Objektes, sondern nur am gesamten Objekt bestimmt werden können wie dies beispielhaft für eine Makroverkapselung gilt.PCM objects according to this invention have specific properties, i. H. Properties that can not be determined on parts of an object but only on the entire object, as is the case for example for macroencapsulation.
PCM-Systeme im Sinne dieser Erfindung sind Produkte, die in einer wesentlichen Funktion positiv durch PCM beeinflusst werden wie Heiz- und Klimasysteme und Textilien.PCM systems in the context of this invention are products that are positively influenced by PCM in a significant function such as heating and air conditioning systems and textiles.
Eigenschaften von PCM und PCM-Verbunde (PCM-V) im Sinne dieser Erfindung sind solche Eigenschaften, die nur von der inneren Zusammensetzung abhängen. Beispiele hierfür sind die Wärmeleitfähigkeit und die Entflammbarkeit eines Materials. Diese Eigenschaften können auch an kleinen Probemengen bestimmt werden.Properties of PCM and PCM composites (PCM-V) for the purposes of this invention are those properties that depend only on the internal composition. Examples include the thermal conductivity and the flammability of a material. These properties can also be determined on small sample quantities.
Eigenschaften von PCM-Objekten (PCM-O) im Sinne dieser Erfindung sind solche Eigenschaften, die nicht alleine von der inneren Zusammensetzung abhängen, sondern durch die äußere Form und Umgebungsbedingungen mitbestimmt sind. Ein Beispiel ist die Wärmeabgabe einer Platte. Sie ist von Form und Größe der Platte sowie den Umgebungsbedingungen abhängig.Properties of PCM objects (PCM-O) in the sense of this invention are those properties which do not depend solely on the internal composition but are determined by the external shape and environmental conditions. An example is the heat dissipation of a plate. It depends on the shape and size of the plate and the environmental conditions.
Eigenschaften von PCM-Systemen (PCM-S) im Sinne dieser Erfindung sind solche Eigenschaften die sich erst bei der Nutzung zeigen.Properties of PCM systems (PCM-S) in the sense of this invention are those properties which only become apparent during use.
PCM Inhaltsstoffe in PCM-S im Sinne dieser Erfindung dürfen nur PCM-V oder PCM-O enthalten. Sie müssen gekapselt oder auslaufsicher eingebracht sein.PCM ingredients in PCM-S for the purposes of this invention may only contain PCM-V or PCM-O. They must be encapsulated or leakproof.
Der Hersteller von PCM-S hat den PCM spezifischen Nutzwert für jede Produktgruppe von PCM-S anzugeben. Zusätzlich sind die Rand- und Betriebsbedingungen anzugeben, unter denen der spezifische Nutzwert des Systems erreicht wird.The manufacturer of PCM-S must specify the PCM specific utility value for each product group of PCM-S. In addition, indicate the boundary and operating conditions under which the specific utility of the system is achieved.
Das Verhalten eines PCM-S im Brandfall wird von der Baustoffklasse/Eurobrandklasse der verwendeten Materialien und der Bauart beeinflusst. Das Brandverhalten von PCM-S wird nach
In der Broschüre Micronal PCM Smartboard der BASF AG wird der Aufbau einer Glasfaservliesummantelten Gipsbauplatte mit Latentwärmespeichermaterial im Gipskern und einer 2-fachen Dicke von jeweils 12.5 mm und Flächengewicht von 23.0 Kg/m2 eine Einstufung in schwerentflammbare Baustoffe für Sonderbauten beschrieben. Die latente Wärmekapazität (delta H) des microverkapselten organischem PCM, im Folgenden als Micronal bezeichnet, wird in einem nicht näherbeschriebenen Temperatur-Schaltbereich sowie der dort vorhandenen Masse des eingesetzten Micronal, mit 330 kJ/m2 angeführt. In der
In einer weiteren Broschüre der Fa. Saint Gobain (Rigips AG, Schweiz) Produktfamilie Alba, wird eine Gipskartonplatte mit einer Beladung von 3 Kg Micronal PCM/m2 und einer Gesamtstärke 25.0 mm erwähnt. Dies erfolgt durch eine 2-fache Plattenstärke jeweils von 12.5 mm um eine Einstufung in schwerentflammbare Baustoffe zu erzielen.Another brochure from the Saint Gobain (Rigips AG, Switzerland) Alba product family mentions a gypsum plasterboard with a loading of 3 kg of Micronal PCM / m 2 and a total thickness of 25.0 mm. This is done by a 2-fold plate thickness of 12.5 mm in each case to achieve a classification in flame-retardant building materials.
Für das Knauf Comfortboard 23 Platte, eine mit 2 Kg organischem Micronal PCM/m2 gefüllte Standart-Gipskartonplatte mit einer Stärke von 12.5 mm, wird eine Einstufung für schwerentflammbare Baustoffe erzielt.For the Knauf Comfortboard 23 plate, a standard plasterboard with a thickness of 12.5 mm filled with 2 kg of organic Micronal PCM / m 2 , a classification for fire-resistant building materials is achieved.
Die Fa. EMCO setzt für ihr Produkt emcocool Smart Cooling 2 Kg Micro verkapseltes organisches PCM (Micronal) ein. Die latente Wärmespeicherfähigkeit wird mit 200 kJ/m2 der konventionellen Gipskartonplatte angegeben. Eine Einstufung für schwerentflammbare Baustoffe wird erzielt.The company EMCO uses emcocool Smart Cooling 2 Kg Micro encapsulated organic PCM (Micronal) for their product. The latent heat storage capacity is given as 200 kJ / m 2 of the conventional plasterboard. A classification for flame-retardant building materials is achieved.
In Anlehnung an die
Anorganische PCM wie z. Bsp. die Gruppe der Salzhydrate, sind wie dem Fachmann bekannt, als schwerentflammbare PCM-Baustoffe eingestuft, und auf dem Markt verfügbar. Weiterhin nach dem Stand der Technik bekannte Flammschutzmittel wie halogenierten Kohlenwasserstoffe, Decabromdiphenyloxid, Octabromdiphenyloxid, Antimonoxid, Antimontrioxid, u. a. m. die in der
Aufgabenstellungtask
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein verfahrenstechnisch vereinfachtes und günstig herstellbares Phase Change Verbundmaterial PCM-V zu entwickeln, welches einen hohen PCM Füllungsgrad von größer 5.4 Kg Micro verkapseltes organisches PCM beispielhaft Micronal der BASF EU aufweist. Micronal besitzt als Pulver eine Schüttdichte von 300 bis 400 g/m3 einen Feststoffgehalt von > 97% bei Partikelgrößen von ca. 50 bis 300 μm. Die Schmelzenthalpie des Paraffinwirkstoffes liegt bei ca. 96 bis 100 kJ/kg.The object of the present invention is to develop a procedurally simplified and inexpensive producible phase change composite material PCM-V, which has a high PCM degree of filling greater than 5.4 Kg micro-encapsulated organic PCM example Micronal BASF EU. Micronal has as powder a bulk density of 300 to 400 g / m 3 a solids content of> 97% with particle sizes of about 50 to 300 microns. The melting enthalpy of the paraffin active substance is about 96 to 100 kJ / kg.
Das erfindungsgemäße PCM-V besitzt eine latente Wärmekapazität von größer 540 kJ/m2, und ist als schwerentflammbar einzustufen.The PCM-V according to the invention has a latent heat capacity of greater than 540 kJ / m 2 , and is classified as flame-retardant.
Folgende Schwierigkeiten ergeben sich nach dem Stand der Technik für die bisher angeführten mit PCM-Micronal gefüllten Gips oder Lehmplatten dergestalt, dass diese Platten mit einem PCM-Füllungsgrad von größer 3 Kg/m2 keine ausreichende Festigkeit, verbunden mit einer hohen latenten Wärmekapazität, bei gleichzeitiger Schwerentflammbarkeit, aufweisen.The following difficulties arise according to the prior art for the previously cited with PCM Micronal filled gypsum or clay slabs in such a way that these plates with a PCM filling degree of greater than 3 Kg / m 2 not sufficient strength, combined with a high latent heat capacity at at the same time having low flammability.
Gips-Kalk- oder Lehmplatten mit einem microverkapselten organischem PCM-Gehalt von größer 5.4 Kg/m2 mit einer Plattendicke von 16.0 mm sind in dieser Form als schwerentflammbarer PCM Baustoff nicht bekannt.Gypsum-lime or clay slabs with a microencapsulated organic PCM content of greater than 5.4 kg / m 2 with a plate thickness of 16.0 mm are not known in this form as a flame-retardant PCM building material.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den geschilderten Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen und einen PCM-V zu schaffen, welcher mit einem hohen Füllungsgrad von über 5.4 Kg/m2 Micro verkapseltem organischem PCM eine latente Wärmekapazität von mindestens 540 KJ/m2 besitzt. Dies entspricht 150 Wh/m2 oder 0.150 KWh/m2 bei einer Plattendicken von 1.6 cm. Damit weiterhin verbunden, ist das Kriterium der festgelegten Prüfungen bezüglich der Entzündlichkeit, Flammweiterleitung, Temperaturentwicklung, Rauchgasdichte und brennendes Abtropfen des PCM-V, zu erfüllen.It is an object of the present invention to overcome the described disadvantage of the prior art and to provide a PCM-V, which with a high degree of filling of more than 5.4 Kg / m 2 micro-encapsulated organic PCM a latent heat capacity of at least 540 KJ / m 2 has. This corresponds to 150 Wh / m 2 or 0.150 KWh / m 2 with a plate thickness of 1.6 cm. To continue to be connected, the criterion of specified tests with regard to flammability, flame propagation, temperature development, flue gas density and burning dripping of the PCM-V must be met.
Aus dem Stand der Technik sind schwerentflammbare Beschichtungsmassen auf Basis von Alkalimetallsilikatlösungen bekannt die mindestens 30 Gew.% einer Natrium- und/oder Kaliumsilikat- oder Lithiumsilikatlösung mit einem Feststoffgehalt von 28 bis 45 Gew.% enthalten.The prior art discloses flame-retardant coating compositions based on alkali metal silicate solutions which contain at least 30% by weight of a sodium and / or potassium silicate or lithium silicate solution having a solids content of 28 to 45% by weight.
Neben Quarzmehl sind weitere Bestandteilen wie Gips, Zement, Kalk, Lehm und Wasserglas bekannt. Vorteilhaft kann für diese Beschichtungsmassen fein verteiltes kristallines Calciumcarbonat (CaCO3) in Form metamorphen Calcits mit Teilchengössen im Bereich von 1 bis über 500 μm sein.In addition to quartz flour other ingredients such as gypsum, cement, lime, clay and water glass are known. Advantageously, finely divided crystalline calcium carbonate (CaCO 3 ) in the form of metamorphic calcite with Teilchengössen be in the range of 1 to more than 500 microns for these coating compositions.
Als Alkalisilikatlösungen kann Kaliumwasserglas oder Natriumwasserglas verwendet werden. Hierbei wurde aber dem Kaliumwasserglas mit einem Feststoffgehalt von 42 Gew.% den Vorzug gegeben.As alkali silicate solutions, potassium water glass or sodium water glass can be used. Here, however, potassium potassium silicate with a solids content of 42% by weight was preferred.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Aufgabe für einen schwerentflammbaren PCM-V gelöst werden kann, wenn ein Verbund von PCC Calciumcarbonat (CaCO3), microverkapselten organischem PCM, Kaliumwasserglas, Harnstoff und Natur Graphit hergestellt wurde. Hierbei kann die PCM-V Masse zusätzlich in den Zellen eines AL-Honeycomb eingebettet sein.Surprisingly, it has been found that the object of a flame retardant PCM-V can be achieved by preparing a composite of PCC calcium carbonate (CaCO 3 ), microencapsulated organic PCM, potassium waterglass, urea and natural graphite. In this case, the PCM-V mass may additionally be embedded in the cells of an AL honeycomb.
Bei dem erfindungsgemäßen PCM-V Produkt enthält der PCM-V folgende Bestandteile: BASF Micronal 5040 X; Woellner Betol K 42; Imerys Timrex PP 44; Plascore Al-Honeycomb, Zellengröße 25.4 mm; CaCO3 beispielhaft ein PCC (Precipicated Calcium Carbonat) der Fa. sh minerals Heidenheim, Harnstoff der Fa SKW.In the case of the PCM-V product according to the invention, the PCM-V contains the following constituents: BASF Micronal 5040 X; Woellner Betol K 42; Imerys Timrex PP 44; Plascore Al-Honeycomb, cell size 25.4 mm; CaCO 3, by way of example, a PCC (Precipicated Calcium Carbonate) from sh minerals Heidenheim, urea from SKW.
Um Verarbeitungseigenschaften und Produkteigenschaften insgesamt in weiten Bereichen zu steuern enthält die erfindungsgemäße Produktmasse vorteilhaft folgende Gewichtprozentanteile auf eine Gesamtmenge von 100 Gew.% bei einem Volumen von 5.200 cm3 und Gesamtmasse von 4.95 Kg bezogen, die folgende Anteile: Micronal 5040; 1.8 Kg entspricht 36.4 Gew.%; Betol K 42; 1.5 Kg entspricht 30.4 Gew.% auf Trockenmasse berechnet; Timrex PP 44; 0.5 Kg entspricht 10.2 Gew.%; PCC-CaCO3; 1.2 Kg entspricht 24.2 Gew.%. Der so hergestellte PCM-V besitzt mit einer Micronal 5040-Masse von 1.8 Kg und einem Volumen von 5.200 cm3, (Abmessungen: Länge 57 cm × Breite 57 cm × Höhe 1.6 cm) eine latente Schmelzenthalpie von 145 Wh/m2. Bei einer Micronal 5040-Masse von 2.5 Kg, eingebracht in eine PCM-V Platte mit den Abmessungen: 57 cm × 57 cm × 1.6 cm, Volumen von 5.200 cm3 wird eine sensible und latente Schmelzenthalpie von 200 Wh/m2 oder 0.200 KWh/m2 erzielt. Die Al-Honeycombmasse beträgt bei dieser Plattenabmessung 0.045 Kg.In order to control processing properties and product properties overall within wide limits, the product composition according to the invention advantageously comprises the following weight percentages to a total amount of 100% by weight with a volume of 5,200 cm 3 and total mass of 4.95 kg, the following proportions: Micronal 5040; 1.8 kg equals 36.4% by weight; Betol K 42; Corresponds to 1.5 kg 30.4% by weight calculated on dry matter; Timrex PP 44; 0.5 kg corresponds to 10.2% by weight; PCC-CaCO 3 ; 1.2 kg equals 24.2% by weight. The PCM-V produced in this way has a latent enthalpy of melting of 145 Wh / m 2 with a Micronal 5040 mass of 1.8 kg and a volume of 5,200 cm 3 (dimensions: length 57 cm × width 57 cm × height 1.6 cm). With a Micronal 5040 mass of 2.5 kg, introduced into a PCM-V plate with the dimensions: 57 cm × 57 cm × 1.6 cm, volume of 5,200 cm 3 becomes a sensitive and latent enthalpy of fusion of 200 Wh / m 2 or 0.200 KWh / m 2 achieved. The Al honeycomb mass is 0.045 kg with this plate dimension.
Die angeführten Gewichts % können, falls erforderlich, variiert werden um neuen Anforderungen bezüglich Produktpreis- und Materialeigenschaften zu entsprechen.The listed weight percentages may be varied as necessary to meet new product price and material properties requirements.
Überraschenderweise zeigte sich nun, dass bei einer Erhöhung der mikroverkapselten organischem PCM-V Masse auf 5.5 Kg/m2, Plattendicke 1.6 cm und bei einer weiteren Erhöhung dieser Masse auf 7.7 Kg/m2 bei einer Plattendicke von 1.8 cm, dieser PCM-V als schwerentflammbar eingestuft werden kann.Surprisingly, it has now been found that with an increase in the microencapsulated organic PCM-V mass to 5.5 Kg / m 2 , plate thickness 1.6 cm and a further increase of this mass to 7.7 Kg / m 2 at a plate thickness of 1.8 cm, this PCM-V can be classified as flame retardant.
Die latente Wärmespeicherung von PCM-V ist bekannt. Führt man nun einem festen PCM-V Wärme z. Bsp. durch eine Beflammung zu, ändert das PCM bei Erreichen seiner Schmelztemperatur seinen Aggregatzustand. Das Phasenwechselmaterial (PCM) absorbiert dabei eine bestimmte Wärmemenge, die sogenannte Schmelzwärme. Da sich die Temperatur des PCMs trotz Wärmezufuhr nicht ändert, spricht man auch von latenter (versteckter) Wärme. Bei einem umgekehrten Phasenwechsel, von gasförmig nach flüssig und von flüssig nach fest, wird die gespeicherte Latent wärme wieder bei konstanten Temperaturen abgeben.The latent heat storage of PCM-V is known. If you now perform a solid PCM-V heat z. Ex. By a flame, the PCM changes its state of aggregation when it reaches its melting temperature. The phase change material (PCM) absorbs a certain amount of heat, the so-called heat of fusion. Since the temperature of the PCM does not change despite heat input, one also speaks of latent (hidden) heat. In a reverse phase change, from gaseous to liquid and from liquid to solid, the stored latent heat is again at constant temperatures.
Die Wärmeleitfähigkeit von microverkapselten organischen PCM-V liegt im Bereich 0.23 bis 0.27 W/mK. Die Widerstände an den thermischen Schnittstellen zwischen Paraffin-Polymerschale, Polymerschale-Matrixwerkstoff in welchem das kugelförmige Micro verkapselte PCM eingelagert ist, gilt es , an den miteinander anliegenden Kugelkontaktflächen die thermische Kontaktleitfähigkeit zu erhöhen, um dort die Effizienz der Wärmeübertragung auf die kugelförmige Micro verkapselte PCM zu steigern.The thermal conductivity of microencapsulated organic PCM-V ranges from 0.23 to 0.27 W / mK. The resistors at the thermal interfaces between paraffin polymer shell, polymer shell matrix material in which the spherical microencapsulated PCM is embedded, it is necessary to increase the thermal contact conductivity at the abutting ball contact surfaces, there to the efficiency of heat transfer to the spherical microencapsulated PCM to increase.
Das microverkapselten PCM, welcher als vorgesehener zeitlicher Temperaturspeicher dient, erfährt erst einen weiteren Temperaturanstieg wenn das Paraffin des microverkapselten organischem PCM geschmolzen ist. Der Temperaturanstieg kann erst nach überschreiten der Schmelzwärme erfolgen. Ein TIM (Thermal Interface Material) wird als Wärmeleitpfad platziert um die Widerstände an den thermischen Schnittstellen zu reduzieren. TIMs sind thermisch leitfähige Stoffe die die Kontaktleitfähigkeit der miteinander verbundenen Oberflächen erhöhen und die Effizienz der Wärmeübertragung steigern.The microencapsulated PCM, which serves as the intended temporal temperature storage, only experiences a further increase in temperature when the paraffin of the microencapsulated organic PCM has melted. The temperature rise can only take place after exceeding the heat of fusion. A TIM (Thermal Interface Material) is placed as a heat conduction path to reduce the resistances at the thermal interfaces. TIMs are thermally conductive materials that increase the contact conductivity of interconnected surfaces and increase the efficiency of heat transfer.
Bei einer Beflammungstemperatur von ca. 1.100°C (Propan/Butan-Gemisch) wurden zusätzlich Kühlmechanismen oder Wärmeleitpfade zur Entwärmung in das PCM-V integriert. Die effiziente Wärmeableitung durch die Wärmeleitpfade geschieht durch Einmischen von Natur Graphit in den PCM-V und ein weiteres Einfüllen in hexagonalen Al-Honeycomb-Zellen, welche zusätzlich die Funktion weiterer Wärmeleitpfade übernehmen.At a firing temperature of about 1,100 ° C (propane / butane mixture) cooling mechanisms or Wärmeleitpfade were additionally integrated for cooling in the PCM-V. The efficient heat dissipation through the heat conduction paths is done by mixing natural graphite in the PCM-V and another filling in hexagonal Al-honeycomb cells, which also take over the function of other heat conduction paths.
Damit wird während der Beflammungsdauer eine Temperaturglättung im PCM-V durch die latente Schmelzwärme erreicht. Bekannter weise steigt trotz Wärmezufuhr nicht die Innentemperatur des mikroverkapselten organischen Paraffins bis zum Erreichen seiner Schmelztemperatur.Thus, a temperature smoothing in the PCM-V is achieved by the latent heat of fusion during the flame duration. As is well known, despite heat input, the internal temperature of the microencapsulated organic paraffin does not increase until it reaches its melting temperature.
Eine zeitliche Verzögerung einer schnellen Temperaturerhöhung an der Umgebungsfläche der Wärmeeinleitung durch die Beflammung am PCM-V, ist nicht nur ausschließlich auf einen thermischen Isolation-Effekt des PCM-V, sondern auch auf die Schmelzenthalpie des Wirkstoffes von Cn2Hn+2 Verbindungen (organisches PCM) und Integration von Wärmeleitpfaden zur Kühlung mit Hilfe von PCMs zum Abfangen von Wärmespitzen zurückzuführen. Das Abfangen von Wärmespitzen mit Hilfe von organischem PCM im Sinne dieser Erfindung ist nicht nur auf die Gruppe der Cn2Hn+2 Paraffine bezogen.A time delay of a rapid increase in temperature at the surrounding area of the heat input by the flame treatment on the PCM-V, is not only due to a thermal isolation effect of the PCM-V, but also on the enthalpy of fusion of the active ingredient of C n 2H n + 2 compounds ( organic PCM) and integration of heat conduction paths for cooling by means of PCMs for trapping heat spikes. The interception of heat peaks by means of organic PCM in the context of this invention is not related only to the group of C n 2H n + 2 paraffins.
Die Wärmeleitpfade weisen eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das organische PCM auf. Der Transport des effektiven Wärmestroms innerhalb des PCM-V kann durch Anordnung der Wärmeleitpfade beeinflusst werden.The heat conduction paths have a higher thermal conductivity than the organic PCM. The transport of the effective heat flow within the PCM-V can be influenced by the arrangement of the heat conduction paths.
Die Kapselwand des organischen PCM, ein hochvernetztes Methacrylsäureesterpolymer, schmilzt nicht bei einer Beflammung. Die Kapselwand bleibt als ausgebrannte leere Hülle überwiegend im PCM-V stehen.The capsule wall of organic PCM, a highly cross-linked methacrylic acid ester polymer, does not melt on flame. The capsule wall remains as a burnt-out empty shell predominantly in the PCM-V.
Bei der hohen Beladungsmasse des erfindungsgemäßen PCM-V mit Micronal 5040 von größer 5.4 Kg/m2 bei einer Plattendicke von 1.6 cm, befinden sich prozessbedingt auch Micro verkapselte organische PCM Partikel an der Oberfläche des PCM-V. Wenn dieser PCM-V Körper einer Beflammung ausgesetzt wird, muss auch dort, ein selbstverlöschendes Verhalten vorhanden sein.At the high load mass of the PCM-V according to the invention with Micronal 5040 of greater than 5.4 Kg / m 2 at a plate thickness of 1.6 cm, are also process-related and microencapsulated organic PCM particles on the surface of the PCM-V. If this PCM-V body is exposed to flame, there must also be a self-extinguishing behavior there.
Ein schwerentflammbares und selbstverlöschendes Verhalten des PCM-V wird zusätzlich noch verstärkt, wenn der PCM-V in eine Mix von flüssigen Harnstoff oder Harnstofflösung und Kaliumwasserglas eingetaucht, und anschließend die aufgetragene Harnstoff-Kaliumschicht bei 135°C getrocknet wird.A flame retardant and self-extinguishing behavior of the PCM-V is further enhanced when the PCM-V is mixed in a liquid urea or urea solution and Immersed potassium water glass, and then the applied urea potassium layer is dried at 135 ° C.
Als besonders geeignet zeigt sich, wenn zusätzlich eine flüssige Harnstofflösung mit Kaliumwasserglas gemischt in ein PCC-CaCO3 Micronal Substrat durch Mischen eingebracht wird.It is particularly suitable if, in addition, a liquid urea solution mixed with potassium water glass is introduced into a PCC-CaCO 3 micronal substrate by mixing.
Erfindungsgemäß kann der Micronal Gew.% Anteil, Kaliumwasserglas Gew.% Anteil, Nat. Graphit Gew.% Anteil, PCC-CaCO3 Gew.% Anteil, flüssiger Harnstoff Gew.% Anteil nach den Anforderungen für ein schwerentflammbarer PCM-V bezüglich seiner Gew.% Anteile eingestellt werden.According to the invention, the Micronal wt.% Proportion, potassium water glass wt.% Proportion, Nat. Graphite wt.% Fraction, PCC-CaCO 3 wt.% Fraction, liquid urea wt.% Fraction according to the requirements for a flame retardant PCM-V with respect to its wt.% Fractions.
Dieser PCM-V kann zu Platten mit dem aus der Gipskartonplatten Herstellung bekannten Prozessschritten hergestellt und dimensioniert werden. Derartige Prozessschritte sind beispielweise aus der
Ausführungsbeispieleembodiments
Die erfindungsgemäßen PCM-V Materialien wurden in folgender Zusammensetzung hergestellt:The PCM-V materials according to the invention were produced in the following composition:
Mix (I)Mix (I)
- 1) 1.8 Kg Micronal 50401) 1.8 Kg Micronal 5040
- 2) 1.8 Kg Kaliumwasserglas Betol K 422) 1.8 Kg potassium waterglass Betol K 42
- 3) 1.2 Kg CaCO3 (Precipitated PCC)3) 1.2 Kg CaCO 3 (Precipitated PCC)
- 4) 1.2 Kg Kaliumwasserglas Betol K 424) 1.2 Kg potassium waterglass Betol K 42
Mix (II)Mix (II)
- 1) 1.8 Kg Micronal 50401) 1.8 Kg Micronal 5040
- 2) 0.9 Kg Kaliumwasserglas Betol K422) 0.9 Kg potassium water glass Betol K42
- 3) 0.9 Kg Harnstoff gelöst in Wasser3) 0.9 Kg urea dissolved in water
- 4) 1.2 Kg CaCO3 (Precipicated PCC)4) 1.2 Kg CaCO 3 (Precipicated PCC)
- 5) 0.6 Kg Kaliumwasserglas Betol K 426)5) 0.6 Kg potassium waterglass Betol K 426)
- 6) 0.6 Kg Harnstoff gelöst in Wasser6) 0.6 Kg urea dissolved in water
Mix (III)Mix (III)
- 1) 1.8 Kg Micronal 50401) 1.8 Kg Micronal 5040
- 2) 1.2 Kg Kaliumwasserglas Betol K422) 1.2 Kg potassium waterglass Betol K42
- 3) 0.6 Kg Harnstoff gelöst in Wasser3) 0.6 Kg urea dissolved in water
- 4) 1.2 Kg CaCO3 (Precipicated PCC)4) 1.2 Kg CaCO 3 (Precipicated PCC)
- 5) 1.2 Kg Kaliumwasserglas Betol K 425) 1.2 Kg potassium waterglass Betol K 42
- 6) 0.04 Kg Timrex PP 44 Natural Graphite6) 0.04 Kg Timrex PP 44 Natural Graphite
Mix (IV)Mix (IV)
- 1) 1.8 Kg Micronal 50401) 1.8 Kg Micronal 5040
- 2) 0.9 Kg Kaliumwasserglas Betol K 422) 0.9 Kg potassium waterglass Betol K 42
- 3) 0.9 Kg Harnstoff gelöst in Wasser3) 0.9 Kg urea dissolved in water
- 4) 1.2 Kg erdfeuchter feinkörniger Lehmputzmörtel Körnung < 1 mm4) 1.2 kg of earth-moist, fine-grained loam plaster grain size <1 mm
Mix (V)Mix (V)
Die nach Mix (I), Mix (II), Mix (III) und Mix (IV) hergestellten PCM-Einfüllmasse wurde nach Trocknen im Umluft Ofen bei 200°C und 20 min Verweilzeit getrocknet und entnommen. Anschließend werden die Platten für weitere 15 min Verweilzeit in ein Kaliumwasserglas/Harnstofflösung eingetaucht und anschließend bei 135°C getrocknet.The PCM filling compound prepared according to Mix (I), Mix (II), Mix (III) and Mix (IV) was dried after drying in a circulating air oven at 200 ° C and 20 min dwell time and removed. Subsequently, the plates are immersed for a further 15 min residence time in a potassium water glass / urea solution and then dried at 135 ° C.
Die nach Mix (I); Mix (II) und Mix (III) hergestellte PCM-Einfüllmasse reicht beispielhaft aus um eine Metallkassette mit den Abmessungen 60 cm × 60 cm × 1.6 cm, Einfüllvolumen 5.160 cm3, auszufüllen.The according to Mix (I); Mix (II) and Mix (III) prepared PCM filling material is sufficient, for example, to a metal cassette with the dimensions 60 cm × 60 cm × 1.6 cm, filling volume 5160 cm 3 , to fill.
Die so hergestellten PCM-V Materialien können weiteren Anforderungen bezüglich Festigkeit, Gewicht, Brennbarkeit und erforderlicher Schmelzenthalpie durch Variation ihrer Gewichts-% neuen Anforderungen angepasst werden.The PCM-V materials thus produced can be adapted to further requirements in terms of strength, weight, combustibility and required enthalpy of fusion by varying their weight% of new requirements.
Die erfindungsgemäßen Kontrollproben, hergestellt nach Mix (I) bis Mix (V) wurden hinsichtlich der Entzündlichkeit, Flammenweiterleitung, Temperaturentwicklung, Rauchgasdichte und brennendes Abtropfen und Verlöschungszeit beobachtet. Sie werden in Anlehnung an
Eine Einfügen der Kontrollprobe als Einleger, beispielhaft in einen offenen metallischen Kastenrahmen, bei welchem die Beflammung auf die metallische Fläche des Kastenrahmen erfolgt, erlaubt eine Einstufung als schwerentflammbarer Baustoff nach
Das Einfügen dieser nach Mix (I) bis Mix (5) hergestellten Einleger in einen geschlossenen oder einseitig offenen metallischen oder nichtmetallischen Kastenrahmen stellen bevorzugte Varianten dar. Der Einleger wird als endloses Plattenmaterial, oder bevorzugt als Einleger in einen metallischen Kastenrahmen gegossen und glattgestrichen. Nach einer Verfestigungszeit von 15 min bei RT wird der Einleger in einem Umluft-Trockenschrank bei 200°C für 20 min getrocknet. Ein offenes Glasgewebe kann beidseitig zur Stabilisierung und einem einfacheren Glattstreichen, aufgelegt werden.The insertion of these inserts made according to Mix (I) to Mix (5) in a closed or unilaterally open metallic or non-metallic box frame are preferred variants. The insert is cast as an endless plate material, or preferably as a depositors in a metallic box frame and smoothed. After a solidification time of 15 min at RT, the insert is dried in a circulating air drying cabinet at 200 ° C. for 20 min. An open glass fabric can be applied on both sides for stabilization and a smoother smoothing.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10139171 A1 [0013, 0044] DE 10139171 A1 [0013, 0044]
- US 4797160 A1 [0018] US 4797160 A1 [0018]
- US 4810569 [0044] US 4810569 [0044]
- US 4195110 [0044] US 4195110 [0044]
- US 4394411 [0044] US 4394411 [0044]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- RAL-GZ 896 Ausgabe September 2009 [0002] RAL-GZ 896 Edition September 2009 [0002]
- Phasenwechselmaterial, Gütesicherung, RAL-GZ 896 Ausgabe September 2009, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V [0002] Phase change material, quality assurance, RAL-GZ 896 Edition September 2009, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V [0002]
- europäischer Norm DIN EN 13501 [0012] European standard DIN EN 13501 [0012]
- deutschen Normen DIN 4102 [0012] German standards DIN 4102 [0012]
- DIN EN 13501 [0017] DIN EN 13501 [0017]
- EN 13501 [0049] EN 13501 [0049]
- DIN EN 13501 [0050] DIN EN 13501 [0050]
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016001029.0A DE102016001029A1 (en) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016001029.0A DE102016001029A1 (en) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016001029A1 true DE102016001029A1 (en) | 2017-08-03 |
Family
ID=59327703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016001029.0A Withdrawn DE102016001029A1 (en) | 2016-01-29 | 2016-01-29 | Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016001029A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4195110A (en) | 1973-11-12 | 1980-03-25 | United States Gypsum Company | Glass-reinforced composite gypsum board |
US4394411A (en) | 1981-04-04 | 1983-07-19 | Firma Carl Freudenberg | Structural panel of gypsum with textile casing and method for producing same |
US4797160A (en) | 1984-08-31 | 1989-01-10 | University Of Dayton | Phase change compositions |
US4810569A (en) | 1984-02-27 | 1989-03-07 | Georgia-Pacific Corporation | Fibrous mat-faced gypsum board |
DE10139171A1 (en) | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Basf Ag | Use of microcapsules in plasterboard |
-
2016
- 2016-01-29 DE DE102016001029.0A patent/DE102016001029A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4195110A (en) | 1973-11-12 | 1980-03-25 | United States Gypsum Company | Glass-reinforced composite gypsum board |
US4394411A (en) | 1981-04-04 | 1983-07-19 | Firma Carl Freudenberg | Structural panel of gypsum with textile casing and method for producing same |
US4810569A (en) | 1984-02-27 | 1989-03-07 | Georgia-Pacific Corporation | Fibrous mat-faced gypsum board |
US4797160A (en) | 1984-08-31 | 1989-01-10 | University Of Dayton | Phase change compositions |
DE10139171A1 (en) | 2001-08-16 | 2003-02-27 | Basf Ag | Use of microcapsules in plasterboard |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
deutschen Normen DIN 4102 |
DIN EN 13501 |
EN 13501 |
europäischer Norm DIN EN 13501 |
Phasenwechselmaterial, Gütesicherung, RAL-GZ 896 Ausgabe September 2009, Deutsches Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e. V |
RAL-GZ 896 Ausgabe September 2009 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110108758A1 (en) | Method for Making Phase Change Aggregates From a Microencapsulated Phase Change Material Liquid Emulsion | |
EP0157143B1 (en) | Fire-retarding sealing materials | |
EP1362900B1 (en) | Fire-retardant equipment for articles containing organic latent heat storage material | |
DE10231844A1 (en) | Means for storing heat | |
EP3132003B1 (en) | Fire protection sealing mass and use of the same | |
EP3132002B1 (en) | Flame retardant compound and use of same | |
EP3184494B1 (en) | Chemical composition for production of hollow spherical glass particles with high compressive strength | |
DE102016013415A1 (en) | Method for producing a dimensionally stable, leak-proof phase Change Material System (PCM-S) | |
DE202010009459U1 (en) | Fire protection ventilation grille | |
DE69730997T2 (en) | HEAT CONTROL DEVICE | |
DE2318298A1 (en) | FIRE-RESISTANT FLUX CEMENT | |
DE3824598A1 (en) | INSERT FOR FIRE PROTECTION DOORS WITH PEBBLE SOL | |
EP2576473A2 (en) | Fire-retarding materials mixture | |
DE102014113434A1 (en) | Component with fire protection properties and method for its production | |
DE3510935A1 (en) | Fire-resistant wall element which reduces the passage of heat and is intended in particular as an insert for a fire-retardant door, process for the production thereof and fire-retardant door equipped therewith | |
DE102016001029A1 (en) | Manufacturing Process for Flame Retardant Phase Change Materials (PCM) including PCM composites, PCM objects and PCM systems with microencapsulated organic latent heat storage material | |
DE10322363B4 (en) | Fire protection composition | |
DE102020002843A1 (en) | Process for the production of a dimensionally stable and leak-proof energy storage medium | |
DE60031458T2 (en) | LIGHT, THERMAL INSULATED MOLDED PRODUCT OF HIGH MECHANICAL STRENGTH AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
WO2009087111A1 (en) | Additive for forming a corrosion-protection layer on a refractory cladding of a melt furnace containing an aluminium alloy melt | |
US20230416544A1 (en) | Polymer/phase change material composite ink for three-dimensional printing by direct ink writing | |
DE102018000673A1 (en) | Method and construction for producing a flame-retardant phase Change Material Composite molding (PCM-V) | |
EP3107878A1 (en) | Inorganic binding agent system for composite materials | |
DE102013102301A1 (en) | Coating system based on a combination of monoaluminum phosphate with magnesium oxide | |
AT413211B (en) | Heat storage composition containing magnetite, silica as alkali earth silicate, hematite and mineral fibers useful, especially in powder form, as storage blocks for night storage heaters for domestic houses and other buildings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |