DE102017003215A1 - Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability - Google Patents

Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability Download PDF

Info

Publication number
DE102017003215A1
DE102017003215A1 DE102017003215.7A DE102017003215A DE102017003215A1 DE 102017003215 A1 DE102017003215 A1 DE 102017003215A1 DE 102017003215 A DE102017003215 A DE 102017003215A DE 102017003215 A1 DE102017003215 A1 DE 102017003215A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pcm
component
previous
tpe
particles
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.)
Ceased
Application number
DE102017003215.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Rainer Busch
Ian Biggin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102017003215.7A priority Critical patent/DE102017003215A1/en
Publication of DE102017003215A1 publication Critical patent/DE102017003215A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L53/00Compositions of block copolymers containing at least one sequence of a polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/12Adsorbed ingredients, e.g. ingredients on carriers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/01Hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05Alcohols; Metal alcoholates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10Esters; Ether-esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17Amines; Quaternary ammonium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-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
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Abstract

Die Vorliegende Erfindung betrifft einen PCM Verbundmaterialformkörper (PCM - V) der aus einer Komponente A und B besteht, und darin befindliche Formgedächtnispolymere (shape memory polymer) SMP aufweist, welche bei einer geeigneten thermischen Stimulierung einen Formübergang von einer temporären Form, in eine Form ihrer entsprechenden vorherigen Stoffstrukturierung, aufweisen. SMP sind häufig Multiblockcopolymere, wie auch Di- oder Triblockcopolymere. Daneben beinhalten die unterschiedlichen Blockcopoymere eine weitere Eigenschaft durch ihre lipophile Eigenschaft auch ein PCM durch Adhäsionsenergie an drei - dimensionalen Polymerketten und Einhausungen auch oberhalb der vorgegebenen Schmelztemperatur des PCM formstabil und auslaufsicher anzuhaften. Die Formgedächtniseigenschaft ist reversibel und thermisch stimuliert. Eine überwiegend aus Temperatur und Phasenwechsel bedingte Volumenänderungen der Komponente B (PCM) wird durch Komponente A im festen als auch im flüssigen Zustand beeinflusst.

Figure DE102017003215A1_0000
The present invention relates to a PCM composite molding (PCM - V) which consists of a component A and B and has therein shape memory polymer (SMP) which, with a suitable thermal stimulation, a shape transition from a temporary shape, in a form of their corresponding prior fabric structuring. SMP are often multiblock copolymers as well as di- or triblock copolymers. In addition, the different block copolymers contain a further property due to their lipophilic property also a PCM by adhesion energy to three - dimensional polymer chains and housings also above the predetermined melting temperature of the PCM dimensionally stable and leakproof adherent. The shape memory property is reversible and thermally stimulated. A volume change of component B (PCM), which mainly results from temperature and phase changes, is influenced by component A in the solid state as well as in the liquid state.
Figure DE102017003215A1_0000

Description

In der RAL - GZ 896:2013-11, PCM Phasenwechselmaterialien - Gütesicherung sowie PCM - Energiespeichersysteme in der Gebäudetechnik, VDI 2164, Dez. 2016, (VDI - Richtlinien) werden umfassend Phasenwechselmaterialien (PCM) und PCM-V, PCM - O und PCM - S in ihren Klassifizierungen, Anforderungen, Einsatzmöglichkeiten und Prüfbedingungen beschrieben.In the RAL - GZ 896: 2013-11, PCM Phase Change Materials - Quality Assurance and PCM - Energy Storage Systems in Building Services, VDI 2164, Dec. 2016, (VDI - Guidelines) are comprehensively phase change materials (PCM) and PCM-V, PCM-O and PCM - S are described in their classifications, requirements, applications and test conditions.

Die aus dem Stand der Technik bekannten thermoplastischen Elastomere und Copolymere sowie Blockcopolymere sind vielfältig beschrieben, sie sind kommerziell erhältlich, und können in folgende Gruppen eingeteilt werden:

  • > TPE - A oder TPA (Thermoplastische Copolyamide, z.B. PEBAX, Fa. Arkema)
  • > TPE - E oder TPC (Thermoplastischer Polyesterelastomere/Thermoplastische Copolyester, z.B. Keyflex, Fa. LG Chemie)
  • > TPE - O oder TPO (Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis wie PP/EPDM
  • > TPE - S oder TPS {Styrol - Blockcopolymere (SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS wie z.B. Kraton, Fa.Kraton Polymers, Septon Fa.Kuraray, Styroflex Fa. BASF, Thermoplast Fa. Kraiburg, Saxomer Fa. PCW)}
  • >TPE - U oder TPU (Thermoplastischer Elastomer auf Urethanbasis wie Elastollan, Fa. BASF, Desmopan, Texin, Utechllan Fa. Bayer)
  • > TPE - V oder TPV (Thermoplastische Vulkanisate oder vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis wie PP/EPDM wie z.B. Sarlink, Fa. DSM.
The known from the prior art thermoplastic elastomers and copolymers and block copolymers are widely described, they are commercially available, and can be divided into the following groups:
  • > TPE - A or TPA (thermoplastic copolyamides, eg PEBAX, Arkema)
  • > TPE - E or TPC (thermoplastic polyester elastomers / thermoplastic copolyesters, eg Keyflex, LG Chemie)
  • > TPE - O or TPO (thermoplastic elastomers based on olefins such as PP / EPDM
  • > TPE-S or TPS {styrene block copolymers (SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS such as Kraton, Kraton Polymers, Septon Fa.Kuraray, Styroflex Fa. BASF, Thermoplast Fa. Kraiburg, Saxomer Fa PCW)}
  • > TPE-U or TPU (urethane-based thermoplastic elastomer such as Elastollan, BASF, Desmopan, Texin, Utechllan Fa. Bayer)
  • > TPE-V or TPV (Thermoplastic vulcanizates or crosslinked thermoplastic elastomers based on olefins such as PP / EPDM such as, for example, Sarlink, DSM.

Aufgrund ihre guten mechanischen Eigenschaften, der einfachen Verarbeitung, der hydrophoben Eigenschaft, hohen Aufnahmefähigkeit von lipophile Substanzen und guter Haftung gegenüber einem weiten Bereich von Substraten sind Di - oder Triblock - Copolymere in realen Anwendungen als Struktur - Beschichtung - und Haftungsmaterial einsetzbar.Because of their good mechanical properties, ease of processing, hydrophobic property, high lipophilic substance receptivity, and good adhesion to a wide range of substrates, di- or triblock copolymers can be used as structural-coating and adhesion materials in real applications.

Im Rahmen dieser Weiterentwicklung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein formstabiles und auslaufsicheren Phasen Wechsel Material - Verbundsystem (PCM - V) mit Formgedächtnispolymere bereitzustellen. Diese sind in der Regel Polymernetzwerke bei denen chemisch (kovalente) oder physikalische (nicht kovalente) Vernetzungsstellen die permanente Form bestimmen.Within the scope of this further development, the object of the invention is to provide a dimensionally stable and leak-proof phase change material composite system (PCM-V) with shape memory polymers. These are usually polymer networks where chemical (covalent) or physical (non-covalent) crosslinks determine the permanent shape.

Die temporäre Form des erfindungsgemäßen PCM - V Material ist insbesondere die Form, welche unterhalb der Schalttemperatur, d.h. der Schmelztemperatur der Weichphase vorliegt, und durch Erwärmen des PCM -V auf eine Temperatur in einem Bereich größer oder gleich Schmelztemperatur der Weichphase und kleiner Schmelztemperatur der Hartphase, von der temporären Form in eine permanente Form überführt werden kann.The temporary shape of the PCM-V material according to the invention is in particular the shape which is below the switching temperature, i. is the melting temperature of the soft phase, and can be converted from the temporary shape to a permanent shape by heating the PCM -V to a temperature in a range greater than or equal to the melting point of the soft phase and the lower melting temperature of the hard phase.

Übergang von einer temporären Form in die permanente Form durch Erwärmen des Polymers sowie ihre Beschreibung wird durch A. Landlein und S. Kelch umfassend in: Formgedächtnispolymer, Angewandte Chemie, 2002, 114, 2138-2162 , Wiley-VCH, Weinheim, erläutert.Transition from a temporary form to the permanent form by heating the polymer as well as its description is by A. Landlein and S. Kelch comprehensively in: shape memory polymer, Angewandte Chemie, 2002, 114, 2138-2162 , Wiley-VCH, Weinheim, explains.

Dort werden die Begriffe „temporäre Form“, „permanente Form“, „Schalttemperatur“, TTrans sowie Tperm, Glasüberergangstemperatur „Tg“, Schmelztemperatur „Tm“, Dehnungsfixierungsverhältnis „Rf“ Dehnungsrückstellungsverhältnis „Rt“erklärt.There, the terms "temporary shape", "permanent shape", "switching temperature", T trans and T perm , glass transition temperature "T g ", melting temperature "T m ", expansion fixation ratio "R f " stretch recovery ratio "R t " explained.

Die in der Komponente A befindlichen SMP sind Polymernetzwerke, bei denen chemische (kovalente) oder physikalische (nicht kovalente) Vernetzungsstellen, die permanente Form bestimmen. Erfinderisch neu ist es, durch ein Agglomerationsverfahren die zugeführten trockenen Anteile der Komponente A, diese auch trocken Einzurühren und zu vermischen. Dabei ist eine offenporige Struktur weiterhin zu gewährleisten. An diese werden durch Rühren weiter Formgedächtnispolymere (SMP) angebracht. Bei dieser Trocken - Agglomeration erfolgt die Haftung des SMP an die offenporigen Partikel durch van der Waals und Coulomb Kräfte.The SMPs present in component A are polymer networks in which chemical (covalent) or physical (noncovalent) crosslinks determine the permanent shape. It is novel from an innovative point of view, by means of an agglomeration process, to add the dry components of component A, which are also dry, to them and to mix them dry. In this case, an open-pored structure must continue to be ensured. To these are further attached by stirring shape memory polymers (SMP). In this dry agglomeration, the adhesion of the SMP to the open - pored particles is effected by van der Waals and Coulomb forces.

Komponente B, ein handelsübliches Phasen Wechsel Material (PCM) wird nach seiner Verflüssigung in Komponente A eingerührt und erwärmt. Eine Formfixierung der Komponente A und B erfolgt in der oberhalb der Übergangstemperatur einer von den Schaltsegmenten gebildeten Phase (Schaltphase). Die durch Adhäsion an die Komponente A angeheftete Komponente B wird verflüssigt, und unter Aufrechterhaltung der Deformationskräfte unter die Schalttemperatur abgekühlt, kristallisiert, um dann in Kombination mit dem Blockcopolymer die temporäre Form zu fixieren.Component B, a commercial phase change material (PCM) is stirred into component A after its liquefaction and heated. A shape fixation of component A and B takes place in the above the transition temperature of a phase formed by the switching segments (switching phase). The component B adhered by adhesion to the component A is liquefied and cooled while maintaining the deformation forces below the switching temperature, crystallized, to then fix the temporary form in combination with the block copolymer.

Erneute Erwärmung oberhalb einer Schalttemperatur führt zu Phasenübergängen und Wiederherstellung der ursprünglichen Form.Reheating above a switching temperature results in phase transitions and restoration of the original shape.

Da die Schalttemperatur im Gegensatz zur Übergangstemperatur von der mechanischen Bewegung abhängt, welche die makroskopische Formänderung definiert, können beide Temperaturen voneinander abweichen.Since the switching temperature, in contrast to the transition temperature, depends on the mechanical movement, which defines the macroscopic shape change, both temperatures can differ.

Im Folgenden werden einige bevorzugte Tri - Blockcopolymere beschrieben, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung der Komponente A besonders geeignet sind:

  • SEP : Polystyrene - b - Polyethylene/Propylene
  • SEPS : Polystyrene - b - Poly(Ethylene/Propylene) - b - Polystyrene
  • SEBS : Polystyrene - b - Poly(Ethylene/Butylene) - b - Polysterene
  • SEEPS : Polystyrene - b - Poly(Ethylene/Ethylene/Propylene) - b - Polystyrene
In the following, some preferred tri - block copolymers are described which are suitable for the preparation the mixture of component A according to the invention are particularly suitable:
  • SEP: Polystyrene - b - Polyethylene / Propylene
  • SEPS: polystyrene - b - poly (ethylene / propylene) - b - polystyrene
  • SEBS: polystyrene - b - poly (ethylene / butylene) - b - polysterene
  • SEEPS: Polystyrene - b - Poly (Ethylene / Ethylene / Propylene) - b - Polystyrene

Dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte und geeignete lipophile Substanzen zum Einmischen in Komponente A sind die, die im Folgenden als Komponente B bezeichneten, wie:

  • >aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen
  • >cyclische Kohlenwasserstoffverbindungen
  • >aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen
  • >gesättigte oder ungesättigte C6 - C30 Fettsäuren
  • >Fettalkohole
  • >C6 - C30 Fettamine
  • >Ester wie C1 - C10 Alkylester von Fettsäuren
  • >natürliche und synthetische Wachse
  • >halogenierte Kohlenwasserstoffe
Known to those skilled in the art and suitable lipophilic substances for incorporation into component A are those which hereinafter referred to as component B, such as:
  • > aliphatic hydrocarbon compounds
  • > cyclic hydrocarbon compounds
  • > aromatic hydrocarbon compounds
  • > saturated or unsaturated C 6 - C 30 fatty acids
  • > Fatty alcohols
  • > C 6 - C 30 fatty amines
  • > Esters such as C 1 - C 10 alkyl esters of fatty acids
  • > natural and synthetic waxes
  • > halogenated hydrocarbons

In einem kalzinierten, offenporigen Material, in seiner Zusammensetzung bestehend aus: >Siliziumdioxid (SiO2) >Eisen(III) - Oxid (Fe2 O3) >Aluminiumoxid (Al2O3) >Titandioxid (TiO2) >Calciumoxid (CaO) >Kaliumoxid + Natriumoxid (K2O + Na2O) >Magnesiumoxid (MgO) werden die Kapillare dieser kalzinierten, offenporigen und feingemahlenen Partikel später mit einer hohen Aufnahmefähigkeit für eine lipophilen Substanz bei Raumtemperatur oder bevorzugt bei 70°C gefüllt. Der Transport der lipophilen Substanz in die Kapillare erfolgt aus dem Stand der Technik bekannten Kapillar - und Oberflächenspannungen in den Kapillaren.In a calcined, porous material, in its composition consisting of: > silica (SiO 2 ) > Iron (III) oxide (Fe 2 O 3 ) > alumina (Al 2 O 3 ) > titanium dioxide (TiO 2 ) > calcium (CaO) > Potassium oxide + sodium oxide (K 2 O + Na 2 O) > magnesium (MgO) For example, the capillaries of these calcined, open-pore and finely-milled particles are later filled with a high lipophilic substance receptivity at room temperature or preferably at 70 ° C. The transport of the lipophilic substance into the capillary takes place from capillary and surface tensions known in the art in the capillaries.

Durch Zugabe des bevorzugten SEEPS Tri - Blockcopolymer werden die Adhäsionskräfte zum Zusammenhalt der Partikel mit daran befindlichen SEEPS Tri - Blockcopolymer durch van der Waals Kräfte gebildet.By adding the preferred SEEPS tri - block copolymer, the adhesion forces for cohesion of the particles with SEEPS tri - block copolymer attached thereto are formed by van der Waals forces.

Weitere, zusätzlich eingerührte Natur Graphit Partikel verbessern den Agglomerationsvorgang dadurch, dass einerseits die Reibungskräfte zwischen den Partikeln reduziert werden, andererseits durch das Anhaften der Natur Graphit Partikel an dem gebildeten Agglomerat der Komponente A, diese bezüglich ihrer Wärmeleitfähigkeit, bedeutend verbessert wird. Eine äußerst hohe Anhaftung der lipophilen Substanzen an Natur Graphit Partikel wird zusätzlich erreicht.Further, additionally stirred in natural graphite particles improve the agglomeration process by reducing the frictional forces between the particles on the one hand, and significantly improving the adhesion of the natural graphite particles to the formed agglomerate of the component A, with respect to its thermal conductivity. An extremely high adhesion of the lipophilic substances to natural graphite particles is additionally achieved.

Durch Einrühren der Komponente B in Komponente A bilden sich an den Grenzflächen elektrische Doppelbildungen aus. Diese sind sowohl an den Grenzflächen flüssig/flüssig als auch flüssig fest vorhanden. Die Komponente A, ursprünglich elektrisch leitend verliert dabei ihre vorhandene elektrische Leitfähigkeit.By stirring the component B in component A form at the interfaces of electrical double formations. These are firmly present both at the interfaces liquid / liquid and liquid. The component A, originally electrically conductive loses its existing electrical conductivity.

Im Gegensatz zu Aufladungsvorgänge bei Feststoffen. ist für den Aufladungsvorgang von Flüssigkeiten, zusätzlich die Anwesenheit von Ionen als Ladungsträger notwendig. An Phasengrenzen flüssig/fest bei einem Phasenwechsel an einer vorhandenen Einhausung ändert sich diese Situation. Es werden dort die unterschiedlichen Elektronenaustrittenergien entsprechend, die Ionen der einen Polarität absorbiert und bilden eine z.B. negative Ladungsschicht an der Einhausungswand. War die Flüssigkeit anfangs elektrisch neutral so weist sie jetzt durch den Verlust negativer Ionen eine entsprechend hohe positive Ladung auf.Unlike charging processes with solids. is necessary for the charging process of liquids, in addition the presence of ions as charge carriers. At phase boundaries liquid / solid at a phase change at an existing enclosure this situation changes. There, the different electron emission energies are correspondingly absorbed, the ions of the one polarity and form, e.g. negative charge layer on the housing wall. If the liquid was initially electrically neutral, it now has a correspondingly high positive charge due to the loss of negative ions.

Infolge der Brownschen Molekularbewegung werden die Ionen über den gesamten Flüssigkeitsbereich statistisch verteilt. Die diffuse Ladungsschicht wird bestimmt durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Bei den Kohlenwasserstoffen als auch bei den Di - oder Triblockcopolymeren verbunden mit ihrer geringen Leitfähigkeit, werden Werte dieser Ladungsschicht im Millimeterbereich gefunden.As a result of Brownian motion, the ions are randomized over the entire liquid range. The diffuse charge layer is determined by the conductivity of the liquid. For the hydrocarbons as well as for the di - or triblock copolymers combined with their low conductivity, values of this charge layer are found in the millimeter range.

Durch das Einrühren der Komponente B in Komponente A kommt es zu dem gewünschten Transport der Ionen in der diffusen positiven Ladungsschicht, damit wird die Aufladung nach außen wirksam. Dabei kommt es zu einer Ladungstrennung vorausgesetzt der elektrische Widerstand der Komponente A und B ist hoch genug, um einen Ladungsrückfluss zu verhindern. Entscheidend für die Aufladung ist die Wechselbeziehung zwischen Widerstand und der für den Trennvorgang maßgebliche Rühr- bzw. Fließbewegung an der Ladungsschicht.The stirring of the component B in component A leads to the desired transport of the ions in the diffuse positive charge layer, so that charging to the outside takes effect. In this case, it comes to a charge separation provided that the electrical resistance of component A and B is high enough to prevent a backflow of charge. Decisive for the charge is the correlation between resistance and the decisive for the separation process stirring or flow movement at the charge layer.

An der Phasengrenze flüssig/flüssig zeigte es sich, dass dort ebenfalls die Bildung einer Doppelschicht erfolgt. Dies betrifft vorzugsweise die inneren Oberflächen von Dispersionen oder Emulsionen. Bei dem Einrühren der Komponente A in Komponente B können entsprechend große Ladungsmengen freigesetzt werden.At the liquid / liquid phase boundary it was found that the formation of a double layer also takes place there. This preferably relates to the internal surfaces of dispersions or emulsions. When stirring the component A in component B correspondingly large amounts of charge can be released.

Es zeigte sich, dass solange der PCM - V in Ruhe befindet, d.h. unterhalb bzw. oberhalb der Schmelztemperatur der lipophilen Substanz, keine zusätzliche Aufladung in Erscheinung tritt. Sobald die lipophile Substanz fließt werden die in sie hinein diffundierten Ladungen mitgeschleppt, und es kommt zu einem Ladungstransport ähnlich wie bei festen Stoffen. Für Flüssigkeiten gilt wie für Feststoffe, dass hohe Widerstände und /oder hohe Trenngeschwindigkeiten zu hohen Aufladungen führen.It was found that as long as the PCM - V is at rest, i. below or above the melting temperature of the lipophilic substance, no additional charge appears. As soon as the lipophilic substance flows, the charges diffused into it are carried along, and the charge transport is similar to solid substances. For liquids, as for solids, high resistances and / or high separation speeds lead to high charges.

Überraschenderweise zeigte sich nun, dass die erfindungsgemäße Komponente A durch Einrühren in die Komponente B es zu der gewünschten Ladungstrennung in der Ladungsschicht, und es zum Entstehen der Haftkräfte an der Einhausungswand, kommt.Surprisingly, it has now been found that component A according to the invention, by stirring into component B, leads to the desired charge separation in the charge layer and to the formation of adhesive forces on the housing wall.

Diese Haftkräfte, resultierend aus Oberflächen - und Feldkräfte mit direktem Partikelkontakt, werden an der Einhausungswand durch:

  • > van der Waals Kräfte (Wirken der Anziehungskräfte zwischen Atomen/Molekülen, Ursache elektrische Dipolmomente wobei die Haftkraft abhängig ist von Abstand Adhäsionspartner, Partikelform, Oberflächenrauigkeit und der Absorptionsschichtdicke)
  • > Oberflächen - und Feldkräfte durch direkten Partikelkontakt elektrostatische Kräfte (Partikel unterschiedlicher Ladung ziehen sich an, Ursache Coulomb Kräfte wobei das Entstehen der Haftkräfte und Bildung ihrer unterschiedlichen Ladung beim Partikelkontakt und Übertreten von Ladungen, Kontakt und Reibung der Partikel, Polarisierung von leitender Partikel und Kontaktpotential der Partikel bei diesem Leiter bzw. Nichtleiter entstehen).
  • > Haftkräfte aus Flüssigkeitsbrückenbildung, Bindung durch Flüssigkeiten niedriger und hoher Viskosität.
  • > Kapillarkraftmodell, hierbei ist der Flüssigkeitsgehalt ausschlaggebend für die Ursache der Haftkraft, Haftkraft sinkt mit steigendem Kontaktabstand, diese Haftkräfte sind durch Flüssigkeitsbrücken am intensivsten und unempfindlicher gegen Oberflächenrauhigkeit.
These adhesive forces, resulting from surface and field forces with direct particle contact, are applied to the housing wall by:
  • > van der Waals forces (effects of the attraction between atoms / molecules, cause electrical dipole moments whereby the adhesion force depends on the distance between adhesion partner, particle shape, surface roughness and the absorption layer thickness)
  • > Surface and field forces through direct particle contact electrostatic forces (particles of different charge attract, cause coulomb forces whereby the adhesion forces and formation of their different charge during particle contact and transgressing of charges, contact and friction of the particles, polarization of conductive particles and contact potential the particles are formed at this conductor or non-conductor).
  • > Bonding forces from liquid bridge formation, bonding by liquids of low and high viscosity.
  • > Capillary force model, where the liquid content determines the cause of the adhesive force, adhesive force decreases with increasing contact distance, these adhesive forces are most intense due to liquid bridges and less susceptible to surface roughness.

Schritte zur Bildung der Komponente A sind in der DE 102016013415.1 in einer sogenannten Nass - Agglomeration, beispielhaft beschrieben.Steps for the formation of the component A are in the DE 102016013415.1 in a so-called wet agglomeration, described by way of example.

Es zeigte sich überraschenderweise in dieser Weiterentwicklung, dass die bevorzugten Tri - Blockcopolymere, also thermoplastische Elastomere, die, obwohl sie selbst keine Formgedächtnis Eigenschaften aufweisen, in Mischungen miteinander überraschenderweise Formgedächtnis Eigenschaften zeigen.It has surprisingly been found in this further development that the preferred tri-block copolymers, ie thermoplastic elastomers which, although they themselves have no shape memory properties, surprisingly exhibit shape memory properties in mixtures with one another.

Der Formgedächtniseffekt ist somit keine spezifische Stoffeigenschaft einzelner Polymere, er resultiert vielmehr aus der Kombination von Polymerstruktur und Morphologie verbunden mit seiner Verarbeitungstechnik. Formgedächtniseffekte treten bei zahlreichen Polymeren auf, die sich aber in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden können. Als besonders geeignet sind Di - oder Tri-Blockcopolymere zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung welche Formgedächtniseffekte aufweist.The shape memory effect is thus not a specific material property of individual polymers, but rather results from the combination of polymer structure and morphology combined with its processing technology. Shape memory effects occur in many polymers, but they can differ in their chemical composition. Particularly suitable are di- or tri-block copolymers for the preparation of the mixture according to the invention which has shape memory effects.

Diese erfindungsgemäßen Mischungen umfassen Blockcopolymere die Hartsegmente und Weichsegmente sowie die beschriebenen lipophilen Substanzen aufweisen. (Bild 1)These mixtures according to the invention comprise block copolymers which have hard segments and soft segments as well as the lipophilic substances described. (Image 1)

Bei einem bevorzugten SEEPS Polymer sind die Verbindung (S - E - EP - S) mit ihren verschiedenen Segmenten bei einer Exposition mit Wasser (Luftfeuchtigkeit) bezüglich ihrer Verbindung von „soft“ Segment mit „hard“ Segment stabil. Ein Lösen der Verbindung ist nicht zu erwarten, da ihre Verbindungen kovalente Bindung sind.In a preferred SEEPS polymer, the compounds (S-E-EP-S) with their various segments are stable upon exposure to water (humidity) with respect to their combination of "soft" segment with "hard" segment. Dissolution of the compound is not expected since its compounds are covalent bond.

Das in der Komponente A befindliche Blockcopolymer wird mit einer lipophilen Substanz, bevorzugt ein PCM aus der Reihe der handelsüblichen sogenannten „Bio PCM“ beispielhaft das Fettsäure Esther der Fa. Croda, England, Crodatherm 21, der sogenannten Komponente B, welche zuvor verflüssigt wurde, durch Rühren vermischt.The block copolymer present in component A is admixed with a lipophilic substance, preferably a PCM from the series of commercially available so-called "Bio PCM", for example the fatty acid ester from Croda, England, Crodatherm 21, the so-called component B, which was previously liquefied, mixed by stirring.

Die Komponente A und B kann durch konventionelle Verarbeitungsmethoden wie Gießen, Spritzgießen, Extrudieren und Tauchen in seine permanente Form gebracht werden. Anschließend kann die Komponente A und B in der gewünschten temporären Form fixiert werden.Component A and B can be brought into its permanent form by conventional processing techniques such as casting, injection molding, extrusion and dipping. Subsequently, the component A and B can be fixed in the desired temporary shape.

Diese wird durch eine Erwärmung des PCM - V, einer Deformation und einem Abkühlvorgang, oder einer Deformation bei niedriger Temperatur ein sogenanntes kaltes Verstrecken, erzeugt. Die permanente Form ist gespeichert, während die temporäre Form aktuell vorliegt.This is generated by a heating of the PCM-V, a deformation and a cooling process, or a deformation at low temperature, a so-called cold drawing. The permanent form is stored while the temporary shape is currently available.

Formgedächtnispolymere müssen über zwei separate Phasen mit unterschiedlichen Temperaturübergänge verfügen. Dabei bestimmt die Phase mit dem höchsten Temperaturübergang TPerm die permanente Form und die Phase mit dem niedrigeren Temperaturübergang die sogenannte Schalttemperatur den Formgedächtnis Effekt, TTrans.Shape memory polymers must have two separate phases with different temperature transitions. The phase with the highest temperature transition T Perm determines the permanent shape and the phase with the lower temperature transition the so-called switching temperature the shape memory effect, T Trans .

Die bevorzugten Tri - Blockcopolymere, die üblicherweise elastisch sind, verfügen somit über eine Phase mit hoher Übergangstemperatur TPerm, die Hartsegment bildende Phase, welche als physikalischer Vernetzer wirkt, und die permanente Form bestimmt.The preferred tri-block copolymers, which are usually elastic, thus have a high transition temperature phase T Perm , the hard segment-forming phase, which acts as a physical crosslinker, and determines the permanent shape.

Die physikalische Vernetzung erfolgt üblicherweise durch Kristallisation einzelner Polymersegmente oder durch Erstarrung amorpher Bereiche. Diese physikalische Vernetzung ist thermisch reversibel, sie sind oberhalb von TPerm thermoplastisch verarbeitbar. Es ist somit ein thermoplastisches Elastomer.The physical crosslinking is usually carried out by crystallization of individual polymer segments or by solidification of amorphous regions. This physical crosslinking is thermally reversible, they are thermoplastically processable above T Perm . It is thus a thermoplastic elastomer.

Als Schaltsegment dient eine zweite Phase die über eine niedrigere Übergangstemperatur verfügt. Dieser Übergang kann sowohl eine Glasübergangstemperatur Tg oder aber auch ein Schmelzübergang Tm sein. Im Fall der Blockcopolymere sind beide verschiedenen Phasen bildenden Segmente chemisch kovalent miteinander verknüpft.The switching segment is a second phase which has a lower transition temperature. This transition can be both a glass transition temperature T g or a melt transition T m . In the case of block copolymers, both different phase-forming segments are chemically covalently linked together.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein PCM-V aus einer Mischung aus lipophilen und Blockpolymer Materialien mit Formgedächtnis Effekt anzugeben. Hierbei muss der lipophile Anteil selbst keinen Formgedächtnis Effekt besitzen.It is the object of the present invention to provide a PCM-V of a mixture of lipophilic and block polymer materials with shape memory effect. In this case, the lipophilic portion itself does not have a shape memory effect.

Blockcopolymere sind bevorzugt so auszuwählen, das bei Vorliegen unterschiedlicher Weichsegmente eine gute Mischbarkeit erreicht wird. Dies ist insbesondere von Interesse damit die Mischbarkeit der in der Mischung vorliegenden Blockcopolymere die auch verschieden voneinander sein können, zusätzliche mechanische Eigenschaften zu erreichen.Block copolymers are preferably to be selected so that good miscibility is achieved in the presence of different soft segments. This is of particular interest so that the miscibility of the block copolymers present in the mixture, which may also be different from one another, can achieve additional mechanical properties.

Erfindungsgemäß wird ein bevorzugtes kristallines Hartsegment und das Weichsegment unter amorphen Segmenten ausgewählt wie es bei einem SEEPS gewährleistet ist.According to the invention, a preferred crystalline hard segment and the soft segment are selected from amorphous segments, as is ensured in a SEEPS.

Die erfindungsgemäßen Mischungen sollen neben den erfindungswesentlichen Blockcopolymere weitere Bestandteile aufweisen welche aber nicht die Eigenschaften der Mischung nachteilig beeinflussen die für den Einsatz als PCM - V erstrebenswert sind. Die weiteren Bestandteile der Mischung sind die bereits angeführten offenporigen Materialien, und Natur Graphit, diese bilden die sogenannte Komponente A.In addition to the block copolymers essential to the invention, the mixtures according to the invention should contain further constituents which, however, do not adversely affect the properties of the mixture which are desirable for use as PCM-V. The other components of the mixture are the already mentioned porous materials, and natural graphite, these form the so-called component A.

Die sogenannte Komponente B, eine lipophile Substanz, trägt zur Entropie-Elastizität der Mischung bei. Die Dehnung des Mischungsmaterials gebildet aus Komponente A und B wird oberhalb Ttrans durch das Einmischen dieser Substanz zusätzlich erhöht. Die Weichsegmente liegen amorph vor und sind beweglich. Bei der Dehnung werden sie orientiert und bei Abkühlen unter Ttrans kristallisieren diese Segmente mit den angehafteten lipophilen Substanzen, ihre temporäre Form wird fixiert. (Bild 2)The so-called component B, a lipophilic substance, contributes to the entropy elasticity of the mixture. The elongation of the mixture material formed from component A and B is additionally increased above T trans by the incorporation of this substance. The soft segments are amorphous and are mobile. When stretched, they are oriented and upon cooling under Ttrans these segments crystallize with the attached lipophilic substances, their temporary shape is fixed. (Picture 2)

Bei einer erneuten Temperaturerhöhung werden die Kristallite der lipophilen Substanz wieder aufgeschmolzen, die Molekülketten knäulen sich auf, die Komponente A und B kehrt in ihre ursprüngliche Form zurück. (Bild 3)When the temperature is raised again, the crystallites of the lipophilic substance are remelted, the molecular chains are curled up, components A and B return to their original shape. (Picture 3)

Es zeigte sich überraschenderweise weiterhin, dass durch die Erhöhung der Entropieelastizität, existierende Adhäsionskraft der Komponente A und B an einer Einhausung bestehen bleiben. Das Dehnungsrückstellungsverhältnis Rt resultierend aus der Entropieelastizität der Komponente A und B ist kleiner als das Dehnungsfixierungsverhältnis Rf.Surprisingly, it has further been found that by increasing the entropy elasticity, the existing adhesion force of components A and B remains on an enclosure. The strain recovery ratio Rt resulting from the entropy elasticity of the components A and B is smaller than the strain fixing ratio Rf.

Die Volumenänderung der lipophilen Materialen von flüssig/kristallin bzw. kristallin/flüssig wird durch die Entropieelastizität des SEEPS reduziert. Dies ist abhängig von dem Dehnungsrückstellungverhältnis RT und der Haftung des PCM - V an der Wandung der Einhausung sowie dem prozentualen anteilmäßigen Mischungsverhältnis der Einzelbestandteile der Komponente A. Diese Haftkräfte resultieren aus den gebildeten van der Waals und Coulomb Kräfte sowie Flüssig - und Festkörperbrücken an den Wandungen.The volume change of the lipophilic materials from liquid / crystalline or crystalline / liquid is reduced by the entropy elasticity of the SEEPS. This depends on the strain recovery ratio R T and the adhesion of the PCM - V to the wall of the casing and the percentage proportionate mixing ratio of the constituent components of component A. These adhesive forces result from the van der Waals and Coulomb forces formed as well as liquid and solid bridges at the walls.

Ausführungsbeispielembodiment

Der erfindungsgemäß mit Entropieelastizität und Formgedächtnis eingestellte PCM - V wird mit folgenden Herstellungsschritten zur Herstellung von 1.000 g (1.0 Kg) der Komponente A beispielhaft beschrieben:The PCM-V adjusted according to the invention with entropy elasticity and shape memory is described by way of example with the following production steps for the preparation of 1,000 g (1.0 kg) of component A:

Komponente A bestehend aus folgender Einzelbestandteile:

  • 400 g kalziniertem offenporigen Material (Primärpartikel) mit seiner Zusammensetzung:
> Siliziumdioxid 75 Gew.-% > Eisen(III) - Oxid 7 Gew.-% > Aluminiumoxid 10 Gew.-% > Titandioxid 1 Gew.-% > Calciumoxid 1 Gew.-% > Kaliumoxid + Natriumoxid 2 Gew.-% Magnesiumoxid 1 Gew.-%
  • 400 g Polystyrene - b - Poly(Ethylene/Ethylene/Propylene) - b - Polystyrene (SEEPS) Tri - Blockcopolymer (A - B - A) Type. Fa. Kuraray, Deutschland.
  • 200 g Natur Graphit. Fa. Imerys, Deutschland
wird in einem Mix-Prozess mit folgendem Schritt auf ein Trockengewicht von 1.000 g (1.0 Kg) gebracht. Component A consisting of the following individual components:
  • 400 g of calcined porous material (primary particles) with its composition:
> Silicon dioxide 75% by weight > Iron (III) oxide 7% by weight > Alumina 10% by weight > Titanium dioxide 1% by weight > Calcium oxide 1% by weight > Potassium oxide + sodium oxide 2% by weight magnesia 1% by weight
  • 400 g of polystyrene-b-poly (ethylene / ethylene / propylene) -b-polystyrene (SEEPS) tri-block copolymer (A-B-A) type. Fa. Kuraray, Germany.
  • 200 g of natural graphite. Fa. Imerys, Germany
is brought in a mix process with the following step to a dry weight of 1,000 g (1.0 kg).

I) Es werden 400 g gemahlene Primärpartikel mit folgender Partikelgrößenverteilung: > 800 µm 02.0 % 700 - 800 µm 10.8 % 500 - 700 µm 37.5 % 300 - 500 µm 40.1 % 200 - 300 µm 09.0 % 63 - 200 µm 02.3 % < 63 µm 00.1 % erneut feingemahlen und auf eine bevorzugte Partikelgröße gebracht: < 005 µm 01.88 % 005 - 065 µm 15.24 % 065 - 100 µm 02.50 % 100 -150 µm 03.65 % 150 - 300 µm 17.28 % 300 - 500 µm 19.29 % 500 - 700 µm 14.24 % 700 - 800 µm 07.75 % 800 - 1000 µm 12.42 % >1000 µm 05.75 % I) 400 g of ground primary particles with the following particle size distribution: > 800 μm 02.0% 700 - 800 μm 10.8% 500 - 700 μm 37.5% 300 - 500 μm 40.1% 200-300 μm 09.0% 63-200 μm 02.3% <63 μm 00.1% finely ground again and brought to a preferred particle size: <005 μm 01.88% 005-065 μm 15.24% 065-100 μm 02.50% 100-150 μm 03.65% 150-300 μm 17.28% 300 - 500 μm 19.29% 500 - 700 μm 14.24% 700 - 800 μm 07.75% 800-1000 μm 12.42% > 1000 μm 05.75%

II) 400 g SEEPS einbringen und ca.15 min bei RT RührenII) Add 400 g of SEEPS and stir at RT for 15 min

III) 200 g Natur Graphit in II) einbringen und für ca. 15 min bei RT RührenIII) 200 g of natural graphite in II) and stir for about 15 min at RT

IV) den nach III) hergestellten Mix auf die unter I) beschriebene bevorzugten Partikelgrößenverhältnisse erneut feingemahlen um zu einem eine Trennung von Material Agglomerationen der Komponente A herbeizuführen, zum anderen eine Verbesserung der Distribution der erneut feingemahlenen Komponente A Partikel in einem nachgeschalteten Mix - Prozess zu erreichen. Die Komponente A ist getrennt von Komponente B lagerfähig.IV) finely ground again the mixture prepared according to III) to the preferred particle size ratios described under I) in order to effect a separation of material agglomerations of component A, and secondly to improve the distribution of the finely ground component A particles in a subsequent mixing process to reach. Component A is storable separately from component B.

Die Herstellung der Komponente A und B erfolgt durch Eintragen und Mischen des flüssigen PCM, hier als Komponente B bezeichnet, in die Komponente A. Das Mischen kann durch Rührwerke, Magnetrührer, Taylor Couette Mischer, Ultra-Schallmischer oder Extrusion erfolgen.Component A and B are prepared by introducing and mixing the liquid PCM, referred to herein as component B, into component A. The mixing may be accomplished by stirrers, magnetic stirrers, Taylor Couette mixers, ultra sonic mixers or extrusion.

Mix - Prozess zu Herstellung eines Phasen Wechsel Material - Verbundköper (PCM - V) bestehend aus Komponente A und B mit Entropieelastizität - und Formgedächtnisverhalten:

  • V) 100 g der Komponente A entnehmen und auf 70°C erwärmen
  • VI) 1000 g der Komponente B entnehmen und auf 70°C erwärmen
  • (VII) Komponente A und B zusammen in einem auf 70°C erwärmten Behältnis zwischen 5 bis 30 min. Rühren, bevorzugt 10 min. Rührzeit.
  • VIII) Die flüssige Komponente A und B in eine Einhausung durch Gießen, Tauchen, Extrusion oder Spritzgießen einbringen und anschließend bei 70°C für 30 min, oder wahlweise bei 50°C für >> 24 h halten.
  • IX) Anschließend die Komponente A und B in ihrer Einhausung oberhalb der Kristallisationstemperatur der Komponente B abkühlen, und ggf. entformen. Die Entformung der Komponente A und B innerhalb der Entropieelastizität durch Schälkraft zwischen PCM - V und Einhausungswand ist gegeben. Hierbei muss die Schälkraft oberhalb der Haftkräfte liegen. Das Einlegen und Entformen in eine Einhausung ist reversibel solange das PCM - V weiterhin seine Entropieelastizität innerhalb des vorgegebenen Temperaturschaltbereich besitzt.
Mixing process for producing a phase change material composite (PCM - V) consisting of components A and B with entropy elasticity and shape memory behavior:
  • V) 100 g of component A and heat to 70 ° C.
  • VI) take 1000 g of component B and heat to 70 ° C.
  • (VII) components A and B together in a heated to 70 ° C container for 5 to 30 min. Stir, preferably 10 min. Stirring time.
  • VIII) Introduce the liquid component A and B into a housing by casting, dipping, extrusion or injection molding and then keep at 70 ° C for 30 min, or optionally at 50 ° C for >> 24 h.
  • IX) Then cool the component A and B in their housing above the crystallization temperature of the component B, and if necessary demold. The demoulding of component A and B within the entropy elasticity by peeling force between PCM-V and housing wall is given. Here, the peel force must be above the adhesive forces. The insertion and removal in an enclosure is reversible as long as the PCM - V still has its entropy elasticity within the given temperature switching range.

Als geeignete Partikel der Komponente A können die beschriebenen feingemahlenen Primär Partikel verwendet werden sind aber nicht zwingend auf ihre Größe und Anteile beschränkt. Ebenso können thermoplastischer Elastomer aus den benannten Gruppen der Copolymere und Blockcopolymere ausgewählt werden.As suitable particles of component A, the finely ground primary particles described can be used but are not necessarily limited to their size and proportions. Likewise, thermoplastic elastomer can be selected from the named groups of copolymers and block copolymers.

Komponente A kann in den folgenden Gewichtsprozentanteilen von 5 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% Anteilen mit der Komponente B vermischt werden, die Komponente B mit 95 bis 20 Gew.-% Anteilen in Komponente A, vermischt werden. Einmischungsproportionen der Gewichtsprozentanteile von Komponente A in Komponente B zeigen ein bevorzugtes Verhalten der Entropieelastizität, des Formgedächtnisverhalten und der Adhäsionsenergien im Bereich von 10 bis 20 Gewichtsprozent der Komponente A in Komponente B zur Bildung des PCM - V Material.Component A can be mixed with the component B in the following percentages by weight of from 5 to 80% by weight, preferably 10 to 25% by weight, of component B, with component B mixed with 95 to 20% by weight of components in component A. , Blend proportions of the weight percent of component A in component B exhibit preferred entropy, shape memory, and adhesion energies in the range of 10 to 20 weight percent of component A in component B to form the PCM-V material.

Der sensible und latente Schmelzenthalpie Wert des beispielhaft angeführten PCM - V Material mit einem 10 Gew.-% Anteil der Komponente A und 90 Gew.-% Anteil der Komponente B bestehend, weist einen Schmelzenthalpie Wert von 200 KJ/kg (+/- 5 %) auf.The sensible and latent enthalpy of fusion value of the exemplified PCM-V material with a 10% by weight proportion of component A and 90% by weight proportion of component B has a melting enthalpy value of 200 KJ / kg (+/- 5 %) on.

Geringe Volumenänderungen im Schalttemperaturbereich zwischen 15°C und 28°C wurden für ein PCM - V beispielhaft ermittelt: Temperaturbereich (T°C) 15°C bis 28°C Komponente A (Gew.-%) 15 % Komponente B (Gew.-%) 85 % Volumenänderung (%) 0.5 % Temperaturbereich (T°C) 15°C bis 28°C Komponente A (Gew.-%) ------ Komponente B (Gew.-%) 100 % Volumenänderung (%) > 5 % Small volume changes in the switching temperature range between 15 ° C and 28 ° C were determined for a PCM - V by way of example: Temperature range (T ° C) 15 ° C to 28 ° C Component A (wt.%) 15% Component B (wt.%) 85% Volume change (%) 0.5% Temperature range (T ° C) 15 ° C to 28 ° C Component A (wt.%) ------ Component B (wt.%) 100% Volume change (%) > 5%

Wie dem Fachmann ersichtlich ist, können aus den unterschiedlichen Mischungsanteilen der Komponente A und B entsprechende Schmelzenthalpie und Volumenänderungen generiert werden. Die Variationsbreite unterliegt nicht nur der beispielhaft beschriebenen Mischungen, sondern kann auf erwähnte lipophile Substanzen der Komponente B mit ihren spezifischen Schmelztemperaturen und Schmelzenthalpie, weiterhin durch die Wahl eines höheren Molekulargewichtes des SEEPS, erweitert werden.As is apparent to those skilled in the art, from the different mixing proportions of components A and B, corresponding enthalpy of fusion and volume changes can be generated. The range of variation is not only subject to the mixtures described by way of example, but can be extended to mentioned lipophilic substances of component B with their specific melting temperatures and enthalpy of fusion, further by the choice of a higher molecular weight of the SEEPS.

Messungen der elektrischen Leitfähigkeit (Oberflächenwiderstand) der Komponente A und B bei einem Füllungsgrad von beispielhaften 20 Gew.-% (Imerys PP 44 Natural Graphite) liegen im Bereich von >> 1012 Ohm. Sie sind somit als nicht elektrisch leitfähig (Isolator) einzustufen.Measurements of the electrical conductivity (surface resistance) of components A and B at a filling level of exemplarily 20% by weight (Imerys PP 44 Natural Graphite) are in the range of >> 10 12 ohms. They are therefore classified as non-electrically conductive (insulator).

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Wärmeleitung in einem elektrischen Isolator überwiegend durch Phononen erfolgt.It is known from the prior art that the heat conduction in an electrical insulator is predominantly by phonons.

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 102016013415 [0025]DE 102016013415 [0025]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • A. Landlein und S. Kelch umfassend in: Formgedächtnispolymer, Angewandte Chemie, 2002, 114, 2138-2162 [0006]A. Landlein and S. Kelch encompassing: shape memory polymer, Angewandte Chemie, 2002, 114, 2138-2162 [0006]

Claims (15)

Material bestehend aus Phase Change Material - Verbund (PCM - V), Phase Change Material - Objekten (PCM - O), Phase Change Material - Systemen (PCM-S) welche in ihrer erfindungsgemäßen Zusammensetzung aus einer Komponente A und B bestehen, wobei die Komponente A einen darin befindlichen Formgedächtnispolymer (shape memory polymer) SMP aufweist, darüber hinaus eine durch Temperatur und Phasenwechsel bedingte Volumenänderung der Komponente B reduziert, und bei einer geeigneten thermischen Stimulierung einen Formübergang von einer temporären Form in eine Form ihrer entsprechenden vorherigen Stoffstrukturierung aufweist, und der thermoplastische Elastomer aus der Gruppe der Multiblockcopolymere, und dort bevorzugt ein Di - oder Triblockcoplymer mit einem hohen Aufnahmevermögen für lipophile Substanzen ausgewählt ist.Material consisting of phase change material composite (PCM - V), phase change material objects (PCM - O), phase change material systems (PCM - S) which consist in their inventive composition of a component A and B, wherein the Component A has a shape memory polymer (SMP) therein, moreover, reduces a volume change of component B due to temperature and phase change, and, upon suitable thermal stimulation, has a shape transition from a temporary shape to a shape of its corresponding prior fabric structure; the thermoplastic elastomer from the group of multiblock copolymers, and there preferably a di- or Triblockcoplymer is selected with a high capacity for lipophilic substances. Ein PCM - V nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente A kalzinierte Primärpartikel mit einer offenporigen Struktur aus der Zusammensetzung von Siliziumdioxid, Eisen(III)-Oxid, Aluminiumdioxid, Titandioxid, Calciumoxid, Kaliumoxid + Natriumoxid und Magnesiumoxid feingemahlen ist, und unterschiedliche Gewichts - und Partikeldurchmesser Verteilung aufweist.A PCM - V after Claim 1 ) characterized in that the component A finely ground calcined primary particles having an open-pore structure of the composition of silica, ferric oxide, alumina, titania, calcium oxide, potassium oxide + sodium oxide and magnesium oxide, and having different weight and particle diameter distribution. Ein PCM - V nach Anspruch 1) und 2) dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare und Poren der offenporigen Materialen eine lipophile Substanz aufnehmen.A PCM - V after Claim 1 ) and 2) characterized in that the capillaries and pores of the open-celled materials absorb a lipophilic substance. Ein PCM -V nach Anspruch 1) bis 3) dadurch gekennzeichnet, dass ein Copolymer, Blockcopolymer oder Tri - Blockcopolymer aus einer der folgenden Gruppen von TPE - A, TPE - E, TPE - O, TPE - S, TPE - U oder TPE - V ausgewählt wird. Hierbei sind die Tri - Blockcopolymere wie SEP, SEPS, SEBS und bevorzugt SEEPS mit eigenem hohen Aufnahmevermögen für lipophile Substanzen einsetzbar.A PCM-V after Claim 1 ) to 3), characterized in that a copolymer, block copolymer or tri - block copolymer is selected from one of the following groups of TPE - A, TPE - E, TPE - O, TPE - S, TPE - U or TPE - V. Here, the tri - block copolymers such as SEP, SEPS, SEBS and preferably SEEPS with their own high absorption capacity for lipophilic substances can be used. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass lipophile Substanzen wie aliphatische Kohlenwasserstoffverbindungen, cyclische Kohlenwasserstoffverbindungen, aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen, gesättigte oder ungesättigte C6 - C30 Fettsäuren, Fettalkohole, C6 - C30 Fettamine, Ester wie C1 - C10 Alkylester von Fettsäuren, natürliche und synthetische Wachse, halogenierte Kohlenwasserstoffe als eine der Komponente B, oder ihrer Mischung untereinander, auswählbar ist.A PCM - V according to previous claims, characterized in that lipophilic substances such as aliphatic hydrocarbon compounds, cyclic hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds, saturated or unsaturated C 6 - C 30 fatty acids, fatty alcohols, C 6 - C 30 fatty amines, esters such as C 1 - C 10 alkyl esters of fatty acids, natural and synthetic waxes, halogenated hydrocarbons as one of component B, or their mixture with each other, is selectable. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Natur - Graphit Partikel eingerührt sind bei welchen die gewünschte Wärmeleitung im PCM - Verbund überwiegend durch Phononen (intrinsische Wärmeleitung) erfolgt, darüber hinaus ein hohes Anhaftungsvermögen für lipophilen Substanzen aufweist.A PCM - V according to previous claims, characterized in that in addition natural graphite particles are stirred in which the desired heat conduction in the PCM composite predominantly by phonons (intrinsic heat conduction), moreover, has a high adhesion to lipophilic substances. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise mit lipophiler Substanz gefüllten Kapillare und benetzte Partikeloberfläche der Primärpartikel in Verbindung mit den genannten weiteren Anteilen zur Bildung der Komponente A, einem trocken Aufbauagglomeration - Prozess unterzogen ist.A PCM-V according to previous claims, characterized in that the partially filled with lipophilic substance capillary and wetted particle surface of the primary particles in conjunction with the said further proportions to form the component A, a dry buildup agglomeration - process is subjected. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel der Komponente A erneut feingemahlen werden um Agglomerationen aufzubrechen, und sich mit ihrem Partikeldurchmesser in dem beschriebenen Bereich befindet, um anschließend die freien Kapillar und Porenzugänge, als auch den an den Partikel befindlichen bevorzugten SEEPS, flüssige lipophile Substanzen anzubinden, und darüber hinaus offene Kapillare und Poren zu füllen. Lufteinschlüsse nach dem Verrühren der beiden Komponenten kann durch Rütteln, Temperaturerhöhung oder Vakuum beseitigt werden.A PCM - V according to previous claims, characterized in that the particles of the component A are again finely ground to break up agglomerations, and is with their particle diameter in the described range, to subsequently the free capillary and Porenzugänge, as well as the particles located on the preferred SEEPS to bind liquid lipophilic substances, and also to fill open capillaries and pores. Air bubbles after stirring the two components can be eliminated by shaking, raising the temperature or vacuum. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass durch Einrühren der Komponenten B in A oder A in B, es zu einer gewünschten Ladungstrennung in der Ladungsschicht und es zum Entstehen der Haftkräfte an einer Einhausungswand kommt.A PCM - V according to previous claims, characterized in that by stirring the components B in A or A in B, there is a desired charge separation in the charge layer and it comes to the formation of adhesive forces on a Einhausungswand. Ein PCM - V nach einem dem vorherigen Anspruch 9) gekennzeichnet, dass diese Haftkräfte resultierend aus Oberflächen - und Feldkräfte mit direktem Kontakt der Partikel untereinander aber auch von Komponente A und B an den Einhausungswänden durch van der Waals - Kräfte, Oberflächen - und Feldkräfte, Haftkräfte aus Flüssigkeitsbrücken - und Festbrücken und Kapillarkraftmodell gebildet werden.A PCM - V after a previous one Claim 9 ) characterized in that these adhesion forces are formed as a result of surface and field forces with direct contact of the particles with each other but also of components A and B on the enclosure walls by van der Waals forces, surface and field forces, adhesion forces from liquid bridges and fixed bridges and capillary force model , Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass der in dieser Weiterentwicklung bevorzugte Tri - Blockcopolymer SEEPS, also thermoplastischer Elastomer, selbst keine Formgedächtniseigenschaft aufweist, in der Mischung zur Bildung der Komponente A mit B, überraschenderweise Formgedächtniseigenschaften zeigt.A PCM - V according to previous claims, characterized in that in this development preferred tri - block copolymer SEEPS, ie thermoplastic elastomer, itself has no shape memory property, in the mixture for forming the component A with B, surprisingly shows shape memory properties. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schalttemperaturbereich von 12°C bis 70°C die Volumenänderung des lipophilen Materiales von flüssig/kristallin bzw. kristallin/flüssig durch die in diesem Temperaturbereich vorhandene Entropieelastizität des bevorzugten SEEPS kompensiert wird, und von seinem Dehnungsrückstellungsverhältnis RT, sowie Haftung des PCM - V an den umhüllenden Wandungen der Einhausung gebildet wird. A PCM - V according to previous claims, characterized in that within the switching temperature range of 12 ° C to 70 ° C, the volume change of the lipophilic material of liquid / crystalline or crystalline / liquid is compensated by the present in this temperature range entropy elasticity of the preferred SEEPS, and of its stretch recovery ratio R T , as well as PCM - V adhesion to the housing enveloping walls. Ein PCM - V nach vorherigen Ansprüchen aus Komponente A und B gebildet und gekennzeichnet, dass das PCM - V Material mit seiner Einhausung derart luftdicht miteinander abschließt, dass destabilisierende Ionen oder Wassermoleküle aus der Umgebung nicht zu einer Trennung führen.A PCM - V according to previous claims formed from component A and B and characterized in that the PCM - V material with its enclosure so airtight concludes with each other that destabilizing ions or water molecules from the environment does not lead to a separation. PCM - V, PCM - O und PCM -S nach wenigstens einem durch Anspruch 1) bis 13) beschrieben, dieser Verbundmaterialformkörper reversible, thermisch stimulierte Formgedächtniseigenschaft besitzt, und darüber hinaus eine thermisch bedingte Volumenänderung der Komponente B beeinflusst.PCM-V, PCM-O and PCM-S after at least one of Claim 1 13), this composite molding possesses reversible, thermally stimulated shape memory property, and moreover influences a thermally induced volume change of the component B. Die genannten Bestandteile (Partikel) der Komponente A (Primärpartikel, Tri-Blockcopolymer und Natur Graphit) jeweils sein eigenes hohes Aufnahmevermögen für eine lipophile Substanz besitzt.The constituents (particles) of component A (primary particles, tri-block copolymer and natural graphite) each have their own high absorption capacity for a lipophilic substance.
DE102017003215.7A 2017-04-01 2017-04-01 Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability Ceased DE102017003215A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017003215.7A DE102017003215A1 (en) 2017-04-01 2017-04-01 Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017003215.7A DE102017003215A1 (en) 2017-04-01 2017-04-01 Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017003215A1 true DE102017003215A1 (en) 2018-10-04

Family

ID=63525695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017003215.7A Ceased DE102017003215A1 (en) 2017-04-01 2017-04-01 Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017003215A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020002843A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Rainer Busch Process for the production of a dimensionally stable and leak-proof energy storage medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030220432A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-27 James Miller Thermoplastic thermally-conductive interface articles
US20120261607A1 (en) * 2009-12-25 2012-10-18 Jsr Corporation Thermal storage medium composition and thermal storage medium
DE102015107860A1 (en) * 2014-05-19 2015-12-03 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Flexible PCM fabrics
DE102016013415A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Rainer Busch Method for producing a dimensionally stable, leak-proof phase Change Material System (PCM-S)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030220432A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-27 James Miller Thermoplastic thermally-conductive interface articles
US20120261607A1 (en) * 2009-12-25 2012-10-18 Jsr Corporation Thermal storage medium composition and thermal storage medium
DE102015107860A1 (en) * 2014-05-19 2015-12-03 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Flexible PCM fabrics
DE102016013415A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Rainer Busch Method for producing a dimensionally stable, leak-proof phase Change Material System (PCM-S)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Landlein und S. Kelch umfassend in: Formgedächtnispolymer, Angewandte Chemie, 2002, 114, 2138-2162

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020002843A1 (en) 2020-05-12 2021-11-18 Rainer Busch Process for the production of a dimensionally stable and leak-proof energy storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016221915B4 (en) METHOD OF FORMING A CONDUCTIVE POLYMER COMPOSITE
EP3475958B1 (en) Electrically conductive shaped body with a positive temperature coefficient
EP2775483B1 (en) Electrically conductive material and its use as an electrode in a dielectric elastomer composite or electrically conductive, elastic fibre
WO2010037676A1 (en) Thermally conductive adhesive mass
DE102005030613A1 (en) Magnetorheological fluid
DE2530694A1 (en) FLUID COMPOSITION RESPONSIVE TO ELECTRIC FIELDS
DE69921718T2 (en) Compatible blends of polyvinylidene fluoride and aromatic polyimide
DE112017006358T5 (en) Shape memory polymer composite material for the 3D printing of medical articles
DE1948483A1 (en) Electrically superior polyester film
DE102013215255A1 (en) Electronic or electrical component with PCM-containing cooling
Salaeh et al. Design and fabrication of thermoplastic elastomer with ionic network: A strategy for good performance and shape memory capability
US5028663A (en) Solid state processing of polymer blends
DE2435418B2 (en) Molding composition based on a mixture of polyolefins, a further thermoplastic polymer and carbon black and its use for the production of moldings
DE102017003215A1 (en) Process for producing a phase change material composite molding (PCM - V) with improved dimensional stability
JP2020055918A (en) Conductive composition and conductor using the same and laminate structure
WO1993009208A1 (en) Filler
DE102016013415A1 (en) Method for producing a dimensionally stable, leak-proof phase Change Material System (PCM-S)
EP0478598B1 (en) Dispersions of spherical inorganic particles
JP2847829B2 (en) Expanded graphite dispersed composite resin molding
EP0538185B1 (en) Ski-sole coating and filler for a coating
DE10259618A1 (en) Adhesive tape for protecting, labeling, isolating and wrapping
DE69825862T2 (en) polyurethane resin
DE102008044388A1 (en) Electrically or magnetically stimulatable material useful in medicine technology, which changes its mechanical properties during applying electric current and electric/magnetic field within very short time, comprises first and second layer
DE102010028192A1 (en) A method of recovering an article comprising a shape memory composite material
DE102019108968B4 (en) Method for producing a granulate, granulate, 3D printing method and method for producing a ceramic component and ceramic component

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C08L0101120000

Ipc: C09K0005060000

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final