DE102016125876A1 - Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials und thermisch isolierendes Material - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, wobei in einem ersten Schritt ein Schaumgrundstoff bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Schritt einem festen Treibmittel derart Energie zugeführt wird, dass sich in einer Zersetzungsreaktion ein gasförmiges Treibmittel bildet, wobei in einem dritten Schritt das gasförmige Treibmittel dem Schaumgrundstoff zur Bildung des thermisch isolierenden Materials zugeführt wird wobei das feste Treibmittel und das gasförmige Treibmittel in Bezug auf den Schaumgrundstoff inert sind.

Description

• Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, wobei ein Schaumgrundstoff bereitgestellt wird und ein gasförmiges Treibmittel dem Schaumgrundstoff zur Bildung des thermisch isolierenden Materials zugeführt wird. Auf diese Weise lassen sich thermisch isolierende Schaumstoffe herstellen, deren Eigenschaften stark von dem gewählten Schäumverfahren, den verwendeten Ausgangsstoffen des Schaumgrundstoffes, den Prozessparametern und dem Treibmittel abhängen.
• Bei derartigen bekannten Verfahren kann grundsätzlich zwischen physikalischen, chemischen und mechanischen Schäumverfahren unterschieden werden. Während bei mechanischen Schäumverfahren Luft derart in einen Schaumgrundstoff eingerührt wird, dass es zu einer Volumenzunahme kommt, wird bei physikalischen Schäumverfahren dem Schaumgrundstoff ein gasförmiges Fluid, jedoch nicht Luft, beigemischt. Wird die Mischung extrudiert, expandiert das Gas auf Grund des Druckabfalls und es kommt zu einem Aufschäumen. Chemische Schäumverfahren basieren wiederum darauf, dass Ausgangsstoffe zusammen unter Bildung eines Schaumgrundstoffes reagieren. Dabei wird entweder als ein Nebenprodukt der Reaktion ein gasförmiges Treibmittel gebildet, oder es wird ein Treibmittel aus der flüssigen Phase entspannt wodurch ein gasförmiges Treibmittel erzeugt wird, wobei das gasförmige Treibmittels jeweils dann die erwünschte Volumenzunahme bewirkt.
• Dabei ist bisher vor allem die Wahl des Treibmittels schwierig, da einerseits die Eigenschaften des thermisch isolierenden Materials durch das Treibmittel beeinflusst werden, d.h. bereits die Wärmeleitfähigkeit des Treibmittels ist entscheidend für die Wärmeleitfähigkeit des Materials, andererseits aber auch Faktoren wie Lagerung, Kosten, Toxizität und Umweltverträglichkeit des Treibmittels eine erhebliche Rolle spielen.
• Beispielsweise wurden früher halogenierte Kohlenwasserstoffe verwendet, die auf Grund ihres Treibhauspotentials mittlerweile ebenso wie eine Reihe weiterer Stoffe verboten sind. Ferner werden leicht fluorierte Kältemittel, insbesondere Olefine, verwendet, die zwar ein geringes Treibhauspotential aufweisen, dafür aber brennbar sind und daher aus Sicherheitsgründen ausscheiden. Alternativ sind Sicherheitskältemittel bekannt, die jedoch aufwendig in der Herstellung und dementsprechend teuer sind. Auch hochfluorierte oder chlorierte Gase sind als Treibmittel bekannt, werden jedoch ebenfalls als nachteilig angesehen, da sie als umweltschädlich gelten. Ein weiteres klassisches Treibmittel ist Kohlenstoffdioxid, welches jedoch in Gasform schwierig zu lagern ist auf Grund der benötigten hohen Lagerdrücke. Weitere, insbesondere natürliche, Treibmittel sind zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials auf Grund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und/oder ihres niedrigen Dampfdruckes nicht geeignet.
• Offenbarung der Erfindung
• Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines thermisch isolierenden Materials zu ermöglichen, welches eine möglichst niedrige integrale Wärmeleitfähigkeit aufweist, insbesondere unter Verwendung eines Treibmittels welches einfach zu lagern, kostengünstig in der Herstellung und weder giftig noch umweltschädlich ist sowie ein niedriges Treibhauspotential aufweist.
• Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, wobei in einem ersten Schritt ein Schaumgrundstoff bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Schritt einem festen Treibmittel derart Energie zugeführt wird, dass sich in einer Zersetzungsreaktion ein gasförmiges Treibmittel bildet, wobei in einem dritten Schritt das gasförmige Treibmittel dem Schaumgrundstoff zur Bildung des thermisch isolierenden Materials zugeführt wird wobei das feste Treibmittel und das gasförmige Treibmittel in Bezug auf den Schaumgrundstoff inert sind. Ein Schaumgrundstoff ist dabei insbesondere jedes Material, aus welchem durch eine induzierte Volumenvergrößerung ein Schaumstoff erzeugbar ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Schaumgrundstoff um eine Kunststoffschmelze, Phenolharze, Polystyrol und/oder Polyurethane. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schaumgrundstoff dabei, z.B. im Falle eines Polyurethans, in Form einer Schaummatrix ausgebildet ist. Der Fachmann versteht, dass das gasförmige Treibmittel ein Produkt der Zersetzungsreaktion des festen Treibmittels ist, oder anders ausgedrückt, dass aus der Zersetzungsreaktion des festen Treibmittels als Edukt unter anderem das gasförmige Treibmittel als Produkt hervorgeht. Im Zuge der Zersetzungsreaktion können dabei auch weitere Produkte entstehen, die jedoch vorzugsweise ebenfalls inert sind bezüglich des Schaumgrundstoffes und daher bei der Herstellung des thermisch isolierenden Materials keine signifikante Rolle spielen. Beispiele für solche Nebenprodukte sind Wasser und Ammoniak. Vorzugsweise weist das feste Treibmittel eine hohe molare Masse auf, besonders bevorzugt wenigstens 70 g/mol, ganz besonders bevorzugt wenigstens 80 g/mol, noch mehr bevorzugt wenigstens 85 g/mol.
• Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren ergibt sich der Vorteil, dass ein festes Treibmittel verwendet wird, welches einfach zu lagern ist. Ferner ist dadurch, dass das Treibmittel gegenüber dem Schaumgrundstoff inert ist, d.h. keine chemische Reaktion mit dem Schaumgrundstoff erfolgt, insbesondere auch unter dynamischen (Reaktions-)Bedingungen wie erhöhten Temperaturen, der Herstellungsprozess präzise steuerbar, da durch die Energiezufuhr die Gasentwicklung des Treibmittels steuerbar ist und somit die Volumenzunahme des Materials, die u.a. die Wärmeleitfähigkeit bestimmt, gezielt beeinflusst werden kann. Auch ist es vorteilhaft, dass im Vergleich zu aus der Flüssigphase entspannten Treibmitteln eine gleiche Volumenzunahme mit volumen- und/oder gewichtstechnisch wenig festem Treibmittel bewirkt werden kann, da die Volumenzunahme von der festen zu der gasförmigen Phase in der Regel um mehrere Größenordnungen höher ist als bei dem Phasenübergang von flüssig zu gasförmig. Schließlich sind die in Frage kommenden festen Treibmittel deutlich kostengünstiger als die bekannten flüssigen bzw. gasförmigen Treibmittel. Im Rahmen dieser Anmeldung genannte Werte sind, soweit nicht anders angegeben, stets unter Standardbedingungen gemessen, d.h. bei ca. 298K, entsprechend etwa 20°C, und 1bar Umgebungsluftdruck. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte thermisch isolierende Material weist unter Standardbedingungen vorzugsweise eine integrale Wärmeleitfähigkeit von weniger als $\mathrm{0,}\text{03}\frac{W}{m\ast K}\text{,}$

  

  besonders bevorzugt weniger als 0,02 $\mathrm{0,}\text{02}\frac{W}{m\ast K}\text{,}$

  

  ganz besonders bevorzugt weniger als $\mathrm{0,}\text{01}\frac{W}{m\ast K}$

  

  und/oder eine Brennbarkeit gemäß DIN EN 13501-1 von besser als A2, B, C - s3 d2 auf. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren entstehende Gas weist vorzugsweise eine integrale Wärmeleitfähigkeit von weniger als $\mathrm{0,}\text{03}\frac{W}{m\ast K}$

  

  auf, besonders bevorzugt weniger als $\mathrm{0,}\text{017}\frac{W}{m\ast K}\text{,}$

  

  ganz besonders bevorzugt weniger als $\mathrm{0,}\text{01}\frac{W}{m\ast K}\text{.}$

  

  In besonders vorteilhafter Weise wird somit durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit und geringen Brennbarkeit bereitgestellt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem ersten Schritt wenigstens zwei Ausgangsstoffe bereitgestellt werden und eine Reaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion, zur Bildung des Schaumgrundstoffes aus den Ausgangsstoffen eingeleitet wird, wobei das feste Treibmittel und das gasförmige Treibmittel in Bezug auf die Ausgangsstoffe inert sind. Im Rahmen dieser Anmeldung ist insbesondere Ausgangsstoff gleichbedeutend mit Edukt. Hierdurch wird gleichfalls der Vorteil erzielt, dass das Verfahren präziser steuerbar ist, da das Treibmittel auch mit den Ausgangsstoffen keine chemische Reaktion eingeht. Anders ausgedrückt beschränkt sich die Wechselwirkung des Treibmittels sowohl in seinem festen als auch in seinem gasförmigen Aggregatszustand auf die Volumenvergrößerung des Schaumgrundstoffes, d.h. ein „Aufblasen“ einer zelligen Struktur. Insbesondere werden die Ausgangsstoffe derart gewählt, dass sie eine geschlossenzellige, insbesondere matrixartige Struktur bilden. Dies ist von Vorteil, da geschlossenzellige Schäume diffusionshemmend sind und daher eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
• Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zweite Schritt vor, während oder nach dem ersten Schritt erfolgt und/oder dass der dritte Schritt während oder nach dem ersten Schritt erfolgt. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Bildung des gasförmigen Treibmittels aus dem festen Treibmittel unabhängig von der Bildung des Schaumgrundstoffes erfolgen kann und das gasförmige Treibmittel nach vollständiger Bildung des Schaumgrundstoffes, oder bereits während der Bildung des Schaumgrundstoffes, diesem zugeleitet werden kann. Dabei ist dem Fachmann klar, dass der dritte Schritt erst nach dem zweiten Schritt erfolgen kann, da zunächst das gasförmige Treibmittel gebildet werden muss, bevor es dem Schaumgrundstoff zugeführt werden kann. Da das Treibmittel sowohl bezüglich der Ausgangsstoffe als auch bezüglich des Schaumgrundstoffes inert ist, finden vorteilhafterweise keine unerwünschten Reaktionen statt, wenn das gasförmige Treibmittel bereits während der Bildung des Schaumgrundstoffes anwesend ist. Die Herstellung des thermisch isolierenden Materials erfolgt somit in vorteilhafter Weise schneller, da die Ausgangsstoffe und das feste Treibmittel bereits zusammen vorliegen können. Eine erst nachträgliche Einleitung des gasförmigen Treibmittels erhöht die Kontrolle über das Verfahren. Das benötigte Volumen des gasförmigen Treibmittels kann somit exakt kontrolliert werden.
• Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn als festes Treibmittel ein Reaktionsprodukt eines Alkohols verwendet wird, insbesondere ein Alken, ein Aldehyd, ein Keton und/oder ein Ester. Alternativ oder zusätzlich wird als festes Treibmittel ein Salz verwendet, vorzugsweise ein Carbonat, ein Fluorid, ein Alkoholat und/oder ein Hydroxid, insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat. Es hat sich überaus überraschend und für den Fachmann unerwartet herausgestellt, dass die aus dem Lebensmittelsektor bekannten Triebmittel Ammoniumhydrogencarbonat und Natriumhydrogencarbonat (auch als Hirschhornsalz und Natron bekannt) sich als Treibmittel in der Herstellung eines thermisch isolierenden Materials eignen. Beide Stoffe sind nicht toxisch, umweltverträglich, kostengünstig herzustellen bzw. zu beziehen und ihre Produkte sind, zumindest in Kombination den übrigen Reaktionsprodukten (u.a. z.B. Wasser), nicht brennbar.
• Beide Stoffe dissoziieren bei Erwärmung und bilden als gasförmiges Treibmittel Kohlenstoffdioxid. Ammoniumhydrogencarbonat zerfällt unter Standardbedingungen ab ca. 20°C unter Bildung von Kohlenstoffdioxid, Ammoniak und Wasser, während Natriumhydrogencarbonat in signifikantem Maße ab ca. 60°C unter anderem in Kohlenstoffdioxid und Wasser zerfällt. Kohlenstoffdioxid hat dabei ein Treibhauspotential (engl. global warming potential, GWP) gemäß IPCC AR5, bezogen auf 100 Jahre, d.h. ein GWP₁₀₀ von 1, Wasser und Ammoniak haben jeweils ein GWP₁₀₀ von (nahe) 0. Fluorchlorkohlenwasserstoffe haben beispielsweise ein GWP₁₀₀ von 13.900 und die Kältemittel R1234yf und R-134a haben ein GWP₁₀₀ von 4,4 bzw. 1.300. Die Wärmeleitfähigkeit von Kohlenstoffdioxid beträgt unter Standardbedingungen etwa $\mathrm{0,}\text{0168}\frac{W}{m\ast K}\text{,}$

  

  und ist damit geringer als die Wärmeleitfähigkeit von Luft (etwa $\mathrm{0,}\text{0262}\frac{W}{m\ast K}$

  

  ). Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das gasförmige Treibmittel unter Standardbedingungen ein GWP₁₀₀ von kleiner gleich 1 aufweist und/oder eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als $\mathrm{0,}\text{0262}\frac{W}{m\ast K}$

  

  aufweist.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem zweiten Schritt die Energie durch Erwärmen zugeführt wird, wobei die Temperatur vorzugsweise zwischen 20°C und 150°C, besonders bevorzugt zwischen 40°C und 100°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 50°C und 70°C beträgt. Für Ammoniumhydrogencarbonat beträgt die Zerfallstemperatur wenigstens 55°C, für Natriumhydrogencarbonat ca. 60°C. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, durch einfaches Erwärmen und bei moderaten Temperaturen unter 100°C die Zerfallsreaktion zu aktivieren. Vorzugsweise erfolgt das Erwärmen bei Umgebungsluftdruck. Hierdurch werden vorteilhafterweise besonders einfache Reaktionsbedingungen ermöglicht.
• Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass in einem vierten Schritt das thermisch isolierende Material ausgehärtet wird, wobei insbesondere der vierte Schritt während oder nach dem dritten Schritt erfolgt. Besonders bevorzugt erfolgt das Aushärten über eine Ruhephase, d.h. das Material härtet in einer gewissen Zeitspanne von selber aus. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, ein stabiles Material bereitzustellen, welches trotz der guten Isolationswirkung eine hohe mechanische Stabilität aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist auch ein aktives Aushärten möglich, z.B. durch eine Temperaturänderung und/oder durch ein Durchleiten eines, insbesondere inerten, Gases, beispielsweise Luft.
• Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem fünften Schritt dem thermisch isolierenden Material derart Energie entzogen wird, insbesondere durch Absenken der Temperatur, dass das gasförmige Treibmittel wenigstens teilweise zu dem festen Treibmittel zurückreagiert, wobei insbesondere der fünfte Schritt während oder nach dem vierten Schritt oder nach dem dritten Schritt erfolgt. Durch das Absenken der Temperatur, d.h. das Kühlen, wird das Reaktionsgleichgewicht verschoben und Teile der Produkte reagieren zu dem festen Treibmittel zurück. Durch die damit einhergehende Volumenabnahme entsteht in dem Material ein Unterdruck, d.h. ein wenigstens partielles Vakuum. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise die Wärmeleitfähigkeit und die Brennbarkeit des Materials weiter gesenkt. Vorzugsweise erfolgt der Energieentzug bei Umgebungsluftdruck.
• Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn in dem ersten, zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Schritt wenigstens ein Katalysator eingesetzt wird. Der Fachmann versteht, dass abhängig von den Ausgangsstoffen und dem Treibmittel verschiedene Katalysatoren zum Einsatz kommen können. Durch den Einsatz eines Katalysators ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Reaktionen hinsichtlich der benötigten Aktivierungsenergien und der Kinetik und damit auch der Geschwindigkeit an die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen.
• Ferner wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines festen Treibmittels zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das feste Treibmittel
• - ein Reaktionsprodukt eines Alkohols ist, insbesondere ein Alken, ein Aldehyd, ein Keton und/oder ein Ester, und/oder
• - ein Salz ist, vorzugsweise ein Carbonat, ein Fluorid, ein Alkoholat und/oder ein Hydroxid, insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat.
• Dabei ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erörtert wurden.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränkt.
• Figurenliste
• Die 1 zeigt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht.
• Die 2 zeigt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht.
• Die 3 zeigt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Ablaufdiagramm.
• Die 4 zeigt ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Ablaufdiagramm.
• Ausführungsformen der Erfindung
• In der 1 ist ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht dargestellt. Um ein thermisch isolierendes Material 5 herzustellen, welches gleichzeitig eine möglichst geringe integrale Wärmeleitfähigkeit aufweist als auch eine geringe Brennbarkeit, beispielsweise eine Brennbarkeit gemäß DIN EN 13501-1 von besser als A2, B, C - s3 d2, werden zunächst Ausgangsstoffe 1, 1', also Edukte bereitgestellt, die zusammen unter Bildung eines Schaumgrundstoffes 2 reagieren. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Polymerisationsreaktion handeln. In diesem Fall weist der Schaumgrundstoff 2 die Form einer Schaummatrix auf, das thermisch isolierende Material 5 ist vorzugsweise ein Polyurethanschaum und das Verfahren damit im Wesentlichen ein Schäumverfahren. Allerdings sind auch andere Reaktionen und/oder andere Materialien 5 denkbar. Die Ausgangsstoffe 1, 1' sind hier beispielhaft als zwei Ausgangsstoffe 1, 1' gezeigt, allerdings soll dies nicht beschränkend verstanden werden. Entscheidend ist allein, dass Ausgangsstoffe 1, 1' gewählt werden, die, ggf. unter Einsatz eines Katalysators 6 und/oder bei Überschreiten einer Aktivierungsschwelle, zusammen unter Bildung eines Schaumgrundstoffes 2 reagieren.
• Um aus dem Schaumgrundstoff 2 das thermisch isolierende Material 5 zu erzeugen, wird ein festes Treibmittel 3 unter Einsatz von Energie dazu gebracht zu dissoziieren, d.h. eine Zersetzungsreaktion zu vollziehen. Dabei entsteht unter anderem als Produkt ein gasförmiges Treibmittel 4, welches dem Schaumgrundstoff 2 zugesetzt wird und damit für eine Volumenvergrößerung sorgt, wodurch das Material 5 erzeugt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem festen Treibmittel 3 um ein Reaktionsprodukt eines Alkohols und/oder um ein Salz.
• Es hat sich für den Fachmann unerwartet und überraschend herausgestellt, dass insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat und Natriumhydrogencarbonat gut als festes Treibmittel 3 für die Herstellung eines thermisch isolierenden Materials verwendet werden können. Beide Stoffe reagieren bei Erwärmung auf ca. 60°C unter Bildung von Kohlenstoffdioxid als gasförmigem Treibmittel 4, welches umweltverträglich und nicht brennbar ist und ein GWP₁₀₀, also ein Treibhauspotential bezogen auf 100 Jahre gemäß IPCC AR5 oder gemäß dem Kyoto-Protokoll, von lediglich 1 aufweist.
• Hier wird das feste Treibmittel 3 separat von den Ausgangsstoffen 1, 1' bzw. dem Schaumgrundstoff 2 in das gasförmige Treibmittel 4 umgewandelt und nur das gasförmige Treibmittel 4 wird in den Schaumgrundstoff 2 eingeleitet.
• In der 2 ist ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Ansicht dargestellt. Im Wesentlichen entspricht die hier dargestellte Ausführungsform dem im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Ausführungsbeispiel, weswegen grundsätzlich auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Hier ist der Fall dargestellt, dass das feste Treibmittel 3 direkt den Ausgangsstoffen 1, 1' und/oder dem Schaumgrundstoff 2 zugegeben wird. Dies soll durch den äußeren Rahmen symbolisiert werden, der beispielsweise ein Reaktionsgefäß bzw. einen Reaktionsraum darstellt. Entscheidend ist, dass sowohl das feste Treibmittel 3 als auch das gasförmige Treibmittel 4 nicht mit den Ausgangsstoffen 1, 1' oder dem Schaumgrundstoff 2 reagieren, also diesbezüglich inert sind.
• Es kann vorteilhaft sein, wenn das feste Treibmittel 3 wie hier dargestellt direkt den Ausgangsstoffen 1, 1' zugegeben wird, denn wenn zur Bildung des Schaumgrundstoffes 2 eine Erwärmung nötig ist oder zumindest unterstützend wirkt, oder bei der Reaktion zur Bildung des Schaumgrundstoffes 2 Wärme freigesetzt wird, kann diese Wärme zugleich als Aktivierungsenergie zur Auslösung der Zersetzungsreaktion dienen.
• Ferner ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein Katalysator 6 vorgesehen, der wenigstens eine der Reaktionen unterstützt. Der Fachmann versteht dabei, dass die Art des Katalysators 6 von den gewählten Edukten sowie den gewünschten Reaktionen sowie deren Parametern abhängt. Insbesondere können für die unterschiedlichen Verfahrensschritte auch unterschiedliche Katalysatoren vorgesehen sein. Als Katalysator soll dabei insbesondere jeder Stoff gelten, der eine Änderung der Reaktionsbedingungen bewirkt ohne selber aktiv an der Reaktion teilzunehmen. Als Katalysator sind für das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere Aluminiumverbindungen und/oder Platin geeignet.
• In der 3 ist ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Im Wesentlichen entspricht die hier dargestellte Ausführungsform dem im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläuterten Ausführungsbeispielen, weswegen grundsätzlich auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Hier sind die einzelnen Verfahrensschritte dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Schaumgrundstoff 2 bereitgestellt. Dieser kann beispielsweise wie zuvor beschrieben in einem vorgelagerten Schritt durch die Reaktion von wenigstens zwei Ausgangsstoffen 1, 1' hergestellt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird ein festes Treibmittel 3, z.B. Ammoniumhydrogencarbonat, durch Einsatz von Energie, vorzugsweise durch Erwärmen, wenigstens teilweise in ein gasförmiges Treibmittel 4, im Falle von Ammoniumhydrogencarbonat Kohlenstoffdioxid, umgewandelt, d.h. insbesondere, dass das feste Treibmittel 3 wenigstens teilweise in das gasförmige Treibmittel 4 zerfällt. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird nun das gasförmige Treibmittel 4 in den Schaumgrundstoff 2 eingeleitet, bzw. diesem zugeführt. Das gasförmige Treibmittel 4 sorgt für eine Volumenzunahme, wodurch ein thermisch isolierendes Material 5 entsteht.
• Gegebenenfalls umfasst das Verfahren noch einen vierten Schritt 400, in dem das Material 6 ausgehärtet wird. Dies kann sowohl passiv, d.h. durch Abwarten bzw. eine Ruhephase, oder aktiv, z.B. durch Kühlen, Lufttrocknen oder Durchleiten eines anderen, insbesondere inerten, Gases, geschehen. Hier umfasst das Verfahren ferner noch einen optionalen fünften Schritt 500, in dem das Material 5 abgekühlt wird, wodurch sich das Reaktionsgleichgewicht der Zersetzungsreaktion des festen Treibmittels 3 verschiebt und das gasförmige Treibmittel 4 wenigstens teilweise wieder zu dem festen Treibmittel 3 zurückreagiert. Durch die damit einhergehende Volumenabnahme entsteht in dem thermisch isolierenden Material 5 ein Unterdruck, d.h. ein wenigstens partielles Vakuum. Dies sorgt in besonders vorteilhafter Weise für eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Der Fachmann versteht, dass dazu das thermisch isolierende Material insbesondere geschlossenzellig ausgebildet ist.
• In der 4 ist ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Im Wesentlichen entspricht die hier dargestellte Ausführungsform dem im Zusammenhang mit der 3 erläuterten Ausführungsbeispiel, weswegen grundsätzlich auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Hier ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 eine zeitliche Variation der Verfahrensschritte dargestellt. Dabei handelt es sich um eine von mehreren möglichen Varianten. In diesem Fall wird zunächst in dem zweiten Verfahrensschritt 200 das feste Treibmittel 3 zu dem gasförmigen Treibmittel 4 zersetzt. Parallel oder danach wird aus den Ausgangsstoffen 1, 1' der Schaumgrundstoff 2 bereitgestellt, entsprechend dem ersten Verfahrensschritt 100. Bereits während dieses ersten Verfahrensschrittes 100 oder danach wird das gasförmige Treibmittel 4 in dem dritten Verfahrensschritt 300 dem Schaumgrundstoff 2 zur Bildung des thermisch isolierenden Materials 5 zugeführt. Anschließend wird das Material 5 in dem vierten Verfahrensschritt 400 ausgehärtet. Auch diese Variante kann den oben beschriebenen fünften Verfahrensschritt 500 vorsehen.
• Bezugszeichenliste

1, 1'

Ausgangsstoffe

2

Schaumgrundstoff

3

Treibmittel (fest)

4

Treibmittel (gasförmig)

5

thermisch isolierendes Material

6

Katalysator

100

erster Schritt

200

zweiter Schritt

300

dritter Schritt

400

vierter Schritt

500

fünfter Schritt

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• 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.
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN EN 13501-1 [0019]

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, - wobei in einem ersten Schritt ein Schaumgrundstoff bereitgestellt wird, - wobei in einem zweiten Schritt einem festen Treibmittel derart Energie zugeführt wird, dass sich in einer Zersetzungsreaktion ein gasförmiges Treibmittel bildet, - wobei in einem dritten Schritt das gasförmige Treibmittel dem Schaumgrundstoff zur Bildung des thermisch isolierenden Materials zugeführt wird, wobei das feste Treibmittel und das gasförmige Treibmittel in Bezug auf den Schaumgrundstoff inert sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem ersten Schritt wenigstens zwei Ausgangsstoffe bereitgestellt werden und eine Reaktion, insbesondere eine Polymerisationsreaktion, zur Bildung des Schaumgrundstoffes aus den Ausgangsstoffen eingeleitet wird, wobei das feste Treibmittel und das gasförmige Treibmittel in Bezug auf die Ausgangsstoffe inert sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schritt vor, während oder nach dem ersten Schritt erfolgt und/oder wobei der dritte Schritt während oder nach dem ersten Schritt erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als festes Treibmittel ein Reaktionsprodukt eines Alkohols verwendet wird, insbesondere ein Alken, ein Aldehyd, ein Keton und/oder ein Ester.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als festes Treibmittel ein Salz verwendet wird, vorzugsweise ein Carbonat, ein Fluorid, ein Alkoholat und/oder ein Hydroxid, insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem zweiten Schritt die Energie durch Erwärmen zugeführt wird, wobei die Temperatur vorzugsweise zwischen 20°C und 150°C, besonders bevorzugt zwischen 40°C und 100°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 50°C und 70°C beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem vierten Schritt das thermisch isolierende Material ausgehärtet wird, wobei insbesondere der vierte Schritt während oder nach dem dritten Schritt erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem fünften Schritt dem thermisch isolierenden Material derart Energie entzogen wird, insbesondere durch Absenken der Temperatur, dass das gasförmige Treibmittel wenigstens teilweise zu dem festen Treibmittel zurückreagiert, wobei insbesondere der fünfte Schritt während oder nach dem vierten Schritt oder nach dem dritten Schritt erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem ersten, zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Schritt wenigstens ein Katalysator eingesetzt wird.
10. Verwendung eines festen Treibmittels zur Herstellung eines thermisch isolierenden Materials, insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das feste Treibmittel - ein Reaktionsprodukt eines Alkohols ist, insbesondere ein Alken, ein Aldehyd, ein Keton und/oder ein Ester, und/oder - ein Salz ist, vorzugsweise ein Carbonat, ein Fluorid, ein Alkoholat und/oder ein Hydroxid, insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat.

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