DE112012005789T5

DE112012005789T5 - Baustoff mit mikroverkapseltem Phasenwechselmaterial und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112012005789T5
Application number: DE112012005789.9T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-10-23
Anticipated expiration: 2032-12-15
Also published as: DE112012005789B4; CN104169236B; CN104169236A; US20150017422A1; KR20120019497A; KR101192718B1; WO2013115480A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Baustoff, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, und auf das Verfahren zur Herstellung des Baustoffs. Insbesondere kann der gleichmäßig gemischte Zustand eines mikroverkapselten Phasenwechselmaterial in einem Kombinationsbaustoff zur Verwendung beim Bau von Gebäuden, Straßen, Brücken usw. durch Mischen von zwei oder mehr Arten von Baustoffen aufrecht erhalten werden, die einen Baustoff umfassen, an dem mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial anhaftet, bei dem das mikroverkapselte Phasenwechselmaterial an der Außenfläche eines ausgewählten Baustoffs fixiert wird und daran anhaftet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Baustoff, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial enthält, sowie auf ein Herstellungsverfahren für diesen Baustoff, und insbesondere auf einen Baustoff ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial enthält, sowie auf ein Herstellungsverfahren für diesen Baustoff, das das Aufrechterhalten eines Zustands ermöglicht, bei dem mikroverkapselte Phasenwechselmaterialien in kombinierten Baustoffen zur Verwendung beim Bau von Gebäuden, Straßen und Brücken einheitlich gemischt werden, indem mindestens zwei Arten von Baustoffen gemischt werden, von denen einer einen Baustoff enthält, bei dem ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial durch Anhaften und Fixieren des mikroverkapselten Phasenwechselmaterials an einer Außenfläche eines ausgewählten Baustoffs fixiert wird und daran anhaftet.
Stand der Technik
In der vorliegenden Erfindung wird als Baustoff ein einzelner Baustoffbestandteil bezeichnet, der für Bauarbeiten verwendet wird, wie etwa Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel zur Verbesserung verschiedener Funktionen, Gips, und verschiedene Putze, und als Kombinationsbaustoff wird ein Material bezeichnet, das für Bauarbeiten verwendet wird, wie etwa Trockenmörtel, Fertigbeton, Beton, Mörtel, Gips(karton)platten, Gipsmörtel, Faserplatten, Magnesiumplatten und Zementplatten, die mit einer Kombination der Baustoffe ausgebildet sind.
Zum Bauen eines Hauses, zum Herstellen eines Straßenbelags oder zum Bauen einer Brücke werden Trockenmörtel, Fertigbeton, Beton und Asphalt als tyischer Kombinationsbaustoff verwendet und hitzebeständige und isolierende Platten wie etwa Gips(karton)platten, Gipsmörtel, sowie Magnesiumplatten, Faserplatten oder Zementplatten finden häufig in der Herstellung von Kombinationsbaustoffen Verwendung.
Als solcher Kombinationsbaustoff werden Baustoffe wie Sand, Zement, Zuschläge, Zusätze, Gips und Putz einzeln verwendet oder es wird ein Kombinationsbaustoff aus mindestens zwei Arten von Baustoffen verwendet, die durch Mischen in einem geeigneten Verhältnis kombiniert werden.
Trockenmörtel, einer der typischen Kombinationsbaustoffe, wird beim Bau des unteren Teils eines Hauses oder Gebäudes verwendet und zur Verwendung für Putzarbeiten oder Konstruktionsarbeiten sind viele Baustoffe wie Zement, Sand und andere Zusatzmittel durch Mischen und Verpacken erhältlich, und auf einer Baustelle kann der Trockenmörtel nur durch Mischen mit Wasser in einem vorgegebenen Verhältnis ganz einfach verwendet werden, und Fertigbeton und Beton werden mit Wasser und einem Baustoff gemischt, der mit Zement, Sand, Kies und einem Zusatzmittel ausgebildet ist und an die gewünschte Stelle gegossen.
Beim Bauen unter Verwendung eines Kombinationsbaustoffs wie etwa Trockenmörtel, Fertigbeton oder Beton ergibt sich beim vergossenen Mörtel und Beton, wenn eine Vielzahl von Baustoffen, aus denen Mörtel und Beton bestehen, trocken gemischt werden und Wasser mit der Vielzahl von Baustoffen gemischt wird, und wenn der Mörtel und Beton in fließfähigem Zustand an die gewünschte Stelle gegossen und gleichmäßig verteilt wird, beim natürlichen Trocknen und Abbinden eine ausreichende Festigkeit ohne das Auftreten von Rissen.
Heute werden weltweit Anstrengungen unternommen, um die globale Erwärmung aufgrund der Emission von Treibhausgasen (THG) wie Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) infolge der Aktivitäten des Menschen zu verhindern.
Deshalb wurde die Klimarahmenkonvention (United Nation Framework Convention On Climate Change, UNFCCC) im Jahr 1992 verabschiedet, und seitdem hat jedes Land eigene Gegenmaßnahmen und Verfahrensweisen festgelegt und bis heute laufend am Klimaschutz gearbeitet. Nachdem das Kyoto-Protokoll von 1997, das als besonderer Umsetzungsplan der UNFCCC vorgeschlagen wurde, bekanntgeben wurde, stieg das internationale Interesse an der Reduktion von Treibhausgasen noch weiter und es ist insbesondere bekannt, dass die Auswirkung von CO2, einem der Treibhausgase, das mit 55% die Hauptursache der Klimaveränderung ist, viel stärker ist als die Auswirkungen anderen Elemente, und dass deshalb Technologien zur Reduzierung von Treibhausgasen, v. a. die Senkung der CO2-Emissionen, als sehr wichtig angesehen werden.
Deshalb wurde sogar im Bereich Baustoffe im Hinblick auf Verfahren zur Senkung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen auf der Basis von effizienten Gerätesystemen eine Menge unternommen, um einen Baustoff und ein Bauverfahren zu entwickeln und so gelangen viele neue Technologien zur praktischen Anwendung.
Von diesen Technologien sind Materialien und Technologien zur Wärmespeicherung sehr effektiv und könnten als Technologie Beachtung finden. Daher wurde im Bereich Materialforschung ab den späten 80er Jahren des 20. Jahrhunderts immer mehr nach Anwendungsmöglichkeiten für ein Phasenwechselmaterial (nachfolgend „PCM” genannt) geforscht; dabei handelt es sich um ein innovatives Material zur Temperaturangleichung, das eine Wärmespeicher- und Temperaturangleichungsfunktion erfüllt, jedoch ist in Südkorea diese Entwicklung noch nicht weit vorangeschritten.
Die meisten Technologien zur Senkung des Energieverbrauchs mittels PCM sind Technologien, die das äußere Element einer Konstruktion wie etwa das Außenmaterial eines Gebäudes betreffen. Bei den meisten dieser Technologien treten verschiedene Probleme beim Bau und bei der Instandhaltung auf, was wiederum bedeutet, dass sie hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit problematisch sind.
Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Trockenmörtels, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial enthält (nachfolgend PCM-Mikrokapseln), ist in dem koreanischen Patent Nr. 10-0602717 offengelegt.
In der herkömmlichen Technik werden die PCM-Mikrokapseln nach der Herstellung der pulverförmigen PCM-Mikrokapseln durch Trocknung mit Trockenmörtel gemischt und verwendet.
Wenn jedoch beim herkömmlichen Verfahren in Pulverform erzeugte PCM-Mikrokapseln mit Trockenmörtel oder Trockenbeton gemischt werden, steigen die mit Mörtel oder Beton gemischten PCM-Mikrokapseln während der Abbindezeit aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts in eine obere Schicht auf und verteilen sich dort intensiv, und dadurch zeigt sich in einem gegossenen Boden das Phänomen, dass eine Schicht abblättert, und dass die Druckfestigkeit, Haftfestigkeit und Zugfestigkeit beeinträchtigt wird, und dass durch dieses Ungleichgewicht schwerwiegende Probleme durch Risse und Abbindewärme auftreten. Insbesondere beim Ausbilden einer horizontalen Fläche mit dem Eigengewicht des Trockenmörtels und beim Ausbilden einer flachen Grundfläche mit ausgezeichneter Haltbarkeit hat bei Trockenmörtel, der mit einer sehr großen Wassermenge gemischt wird, ein Phänomen dieser Art schwerwiegende Folgen.
Das liegt daran, weil im Beton der Zement eine Dichte von ca. 3,15 aufweist und Sand eine Dichte von ca. 2,6 aufweist, aber das spezifische Gewicht der PCM-Mikrokapseln ca. 0,8 bis 1,0 beträgt, und somit die PCM-Mikrokapseln während des Abbindens nach dem Vergießen in eine obere Schicht schwimmen bzw. aufsteigen und die nach oben gestiegenen PCM-Mikrokapseln eine Schicht in einem oberen Abschnitt bilden und somit die vorgenannten Probleme verursachen.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Technische Aufhabe
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Probleme getätigt und stellt einen Baustoff, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung, mit dem Energie gespart, das Phänomen der Kondenswasserbildung reduziert, und die beim Abbinden von Beton auftretende Abbindewärme und das Aufsteigen der PCM-Mikrokapseln in eine obere Schicht des Mörtels oder Betons aufgrund seines spezifischen Gewichts nach dem Vergießen gesteuert werden können, so dass sie sich gleichmäßig verteilen, ohne eine Schicht zu bilden, und der Baustoff seinen gemischten Zustand beibehält, indem die PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand durch selektives Einspritzen und Umrühren von Zement, Putz oder einem Bindemittel in mindestens einen Baustoff eingespritzt wird, wobei so erreicht wird, dass sie vollständig miteinander in Kontakt gebracht und getrocknet werden, und dass die PCM-Mikrokapseln fest an einer Oberfläche des Baustoffs anhaften.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Baustoff ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung, mit dem Probleme gelöst werden können, die möglicherweise aufgrund seines spezifischen Gewichts bei der Herstellung von Bauplatten auftreten, indem die PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand in mindestens ein Rohmaterial einer existierenden Platte eingespritzt wird, und indem selektiv Gips, Zement, Putz oder ein Bindemittel eingespritzt und umgerührt wird, wobei so erreicht wird, dass sie vollständig miteinander in Kontakt gebracht und getrocknet werden, und dass die PCM-Mikrokapseln fest an einer Oberfläche des Baustoffs anhaften, und durch vorherige Beschaffung verschiedener Plattenrohmaterialien, die ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial enthalten, dessen spezifisches Gewicht dem des existierenden Rohmaterials ähnelt, in einem Herstellungsverfahren für einen Kombinationsbaustoff aus verschiedenen Platten verwendet werden, und dies sogar in einem Herstellungsverfahren für einen Kombinationsbaustoff aus verschiedenen Platten, wie etwa Gipsplatten, Gipsmörtel, Magnesiumplatten und Zementplatten.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Baustoff zur Verfügung gestellt, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, wobei die PCM-Mikrokapseln an einer Außenfläche von mindestens einem Baustoff fixiert werden und daran anhaften, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Baustoffs, der mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial enthält, folgende Schritte: Einspritzen von PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand in mindestens eine Baustoffart, die aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium enthalten; Mischen von Zement oder einem Bindemittel mit der mindestens einen Baustoffart und Umrühren und Trocknen des gemischten Zements oder Bindemittels und des mindestens einen Baustoffs; und Fixieren und Anhaften der PCR-Mikrokapseln an einer Außenfläche des Baustoffs.
Vorteilhafte Auswirkungen
Nach der vorliegenden Erfindung kann durch direktes Anhaften und Fixieren von PCM-Mikrokapseln an einer Außenfläche eines Baustoffs beim Gießen und Abbinden eines Kombinationsbaustoffs wie etwa Mörtel, Fertigbeton oder Beton, der durch Mischen einer Vielzahl von Baustoffen hergestellt wurde, verhindert werden, dass die aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts in eine obere Schicht aufgestiegenen und vom Baustoff abgetrennten PCM-Mikrokapseln eine Schicht bilden und somit die Druckfestigkeit, Haftfestigkeit und Zugfestigkeit beeinträchtigt wird oder die sich bildende PCM-Mikrokapsel-Schicht vom Untergrund ablöst, es kann verhindert werden, dass sich Risse bilden, und mit der gleichmäßigen Verteilung der PCM-Mikrokapseln kann eine thermische Wirkung verbessert werden.
Des Weiteren kann beim Herstellen eines Trockenmaterials mit geringem Gewicht, wie etwa Gipsplatten und Gipsmörtel, durch Anhaften und Fixieren von PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand an mindestens ein Material durch Einspritzen, Mischen und Trocknen ein Herstellungsproblem, das möglicherweise aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichts beim Herstellen eines solchen Trockenmaterials mit geringem Gewicht auftritt, gelöst werden.
Insbesondere ten sich bei einem Trockenverfahren zum Anhaften der PCM-Mikrokapseln an einen Baustoff durch Verwendung eines Tensids, das beim Herstellen der PCM-Mikrokapseln als Polymer-Bindemittel verwendet wird, die Herstellungskosten eines Baustoffs beträchtlich reduzieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine Querschnittsansicht und stellt einen Baustoff dar, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
Beste Ausführungsformen zur Umsetzung der Erfindung
Durch Einspritzen von PCM-Mikrokapseln 2 in fließfähigem Zustand in einen Baustoff 1 mit einem mikroverkapselten Phasenwechselmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der aus mindestens einem Stoff aus Sand, Zement, Zuschlag, Zusatzmittel zur Verwendung als charakteristisches Verbesserungsmittel, Gips und Putz ausgewählt ist und durch Mischen derselben, kann der Baustoff 1, an dem die PCM-Mikrokapseln 2 fest an der Oberfläche des ausgewählten Baustoffs 1 anhaften, durch Trocknen erzeugt werden.
In Falle, dass der ausgewählte Baustoff 1 nicht Zement ist, können die PCM-Mikrokapseln, wenn eine geeignete Menge Zement oder Gips, ein typischerweise in Hoch- und Tiefbau verwendetes Haft- bzw. Härtungsmittel damit vermischt werden, möglicherweise besser an die Oberfläche des Baustoffs 1 fixiert werden und daran anhaften. Bei Bedarf kann ferner ein Verfahren zum Einspritzen eines Bindemittels verwendet werden.
Nach der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform können durch Einspritzen von PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-% in Sand, der als der Baustoff 1 ausgewählt ist, und durch Mischen, und durch Trocknen der PCM-Mikrokapseln und des Sandes, Sand erzeugt werden, an deren Außenfläche PCM-Mikrokapseln anhaften.
In diesem Fall kann die geeignete Menge der eingespritzten PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand entsprechend an den Verwendungszweck angepasst werden.
Mit PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand ist eine fließfähige Mischung aus Feststoffen und Flüssigkeit gemeint, und in der vorliegenden Erfindung aufgrund der nachfolgenden beschriebenen Eigenschaften ist es zum Erhöhen der Haftkraft an einem Baustoff vorzuziehen, ein verwendetes Polymer-Tensid bei der Herstellung von PCM-Mikrokapseln nicht zu reduzieren, und um gleichmäßige Dispersionseigenschaften und die Haftkraft der einzelnen Mikrokapseln an einem Baustoff zu verbessern, sollten die PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand vorliegen. Um diesen fließfähigen Zustand zu erreichen, sollte der Feststoffgehalt der PCM-Mikrokapseln vorzugsweise bei 60% oder darunter liegen. Ein Verarbeitungsschritt zum Erhöhen des Feststoffgehalts nach dem Herstellen der Mikrokapseln, bei dem Wasser durch Verwendung einer Filterpresse entzogen wird, reduziert die meisten Polymer-Tenside und nimmt dem Gemisch die Fließfähigkeit, und entspricht somit nicht dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Des Weiteren kann in einem Trocknungsschritt, der nach dem Mischen von PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand mit dem Baustoff durchgeführt wird, durch Aufrechterhalten eines Temperaturbereichs von 30°C bis 500°C verhindert werden, dass die PCM-Mikrokapseln beschädigt werden.
Der Trocknungsvorgang findet bei hoher Temperatur unter Verwendung eines Trockenofens oder bei niedriger Temperatur unter Vakuum statt, dabei kann ein Trocknungsverfahren eines existierenden Herstellungsverfahrens wie etwa für Zement, Trockenmörtel, Fertigbeton oder Beton verwendet werden und dafür ein zusätzliches Gerät verwendet werden oder mit einer gewissen Deformierung die PCM-Mikrokapseln durch Trocknen ohne zusätzliche separate Kosten fixiert werden.
In diesem Fall bleibt sogar, nachdem der gemischte Baustoff und die PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand in einen Trockenofen eingespritzt werden, der in einem Temperaturbereich von 30°C bis 500°C betrieben wird, wobei der fließfähige Zustand ständig aufrechterhalten wird, der fließfähige Zustand des gemischte Baustoffs und der PCM-Mikrokapseln erhalten, und so kann ein ausgewähltes Bindemittel und die gemischten PCM-Mikrokapseln gleichmäßig fixiert werden und sie haften so an einer Außenfläche des Baustoffs ohne Verklumpen an.
In einem Trocknungsschritt kann ein Polymer-Tensid, das im Wesentlichen bei der Herstellung der PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand zur Stabilisierung der Emulsion als Polymer-Bindemittel während der Entwässerungs- und Trocknungsschritte verwendet wird, bewirken, dass die PCM-Mikrokapseln fest an der Außenfläche eines Bauteils fixiert werden und anhaften. Durch einen solchen Mechanismus kann ein herkömmlicher mikroverkapselter Emulgator als Bindemittel verwendet werden. Wie beim Stand der Technik werden die PCM-Mikrokapseln, wenn nur PCM-Mikrokapseln in fließähigem Zustand einzeln getrocknet werden, wenn die PCM-Mikrokapseln in pulverförmigem Zustand hergestellt werden, und wenn die PCM-Mikrokapseln in einen Baustoff eingespritzt werden, als Pulver mit seinem eigenen spezifischen Gewicht hergestellt und eingespritzt und somit tritt beim Mischen der PCM-Mikrokapseln mit den meisten Baustoffen ein schwerwiegendes Problem auf, nämlich dass ein Kombinationsbaustoff aufgrund eines großen spezifischen Gewichtunterschieds nicht hergestellt werden kann, und sogar beim Einspritzen der PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand anstatt des Anhaftens an einen der Baustoffe vor dem Abbinden oder in einem fließfähige Zustand in einem Herstellungsverfahren eines Kombinationsbaustoffs, wie etwa einer Platte, ein schwerwiegendes Problem aufgrund des großen spezifischen Gewichtsunterschieds bei den meisten Baustoffen auftritt, so dass nur die PCM-Mikrokapseln abgetrennt werden.
In der vorliegenden Erfindung erfüllt ein für die Herstellung von PCM-Mikrokapseln verwendetes Polymer-Tensid die Funktion eines Bindemittels oder fügt selektiv Zement, Putz oder ein Bindemittel als Bindemittel hinzu, und wenn das Polymer-Tensid bewirkt, dass die PCM-Mikrokapseln fest an einer Außenfläche eines aus Baustoffen ausgewählten Materials anhaften, das den Hauptbestandteil darstellt, indem das spezifische Gewicht der PCM-Mikrokapseln so gewählt wird, dass sich ihr Zustand so verändert, dass ihr spezifisches Gewicht beinahe dem existierenden spezifischen Gewicht eines Baustoffs entspricht, das den Hauptbestandteil darstellt, können bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kombinationsbaustoffs, in dem die PCM-Mikrokapseln wie etwa in Trockenmörtel, Fertigbeton, oder Gipsplatten gleichmäßig enthalten sind, und bei der Verwendung der PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand durch Durchführen eines Trocknungsschritts eines existierenden Baustoffs ohne separate Trocknung der PCM-Mikrokapseln die Herstellungskosten gesenkt werden.
Genauer gesagt kann bei der Herstellung der PCM-Mikrokapseln zum Bereitstellen einer stabilen Emulsion im Polymerisationsprozess für die PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand ein Polymer-Emulgator mit einem Molekulargewicht von ca. 10.000 bis 800.000 verwendet werden, wie etwa Ethylenacrylat-Copolymer, Styrenacryl-Copolymer, Styrenmaleinsäure-Copolymer, Ethylenmaleinsäure-Copolymer, Polyvinylalkohol und Ethylenacrylat-Copolymer, und die PCM-Mikrokapseln sind ein Polymer-Tensid, das sowohl einen hydrophilen Anteil als auch einen hydrophoben Anteil aufweist, und beim Herstellen der Mikrokapseln können sich die PCM-Mikrokapseln zusammenballen, was den Partikeln gleichzeitig Stabilität und eine Polymerisationsstelle verleiht, und so lässt sich gleichzeitig ein Schritt zur elektrostatischen Stabilisierung durchführen, wobei hierfür ein in Fachkreisen allgemein bekanntes oberflächenaktives Mittel gewählt und verwendet werden kann.
Ein solches Polymer-Tensid kann während des Entwässerns und Absorbierens oder des Aufpropfens auf eine Oberfläche von Sand, Zement, Zuschlag und Zusatzmittel, dem Baustoff während eines Trocknungsschritts der PCM-Mikrokapselpartikel starke Hafteigenschaften als Polymer-Bindemittel aufweisen.
Ferner kann, wie oben beschrieben, bei Bedarf ein allgemein bekanntes wasserlösliches oder fettlösliches Bindemittel hinzugefügt werden. Das Bindevermögen eines gebundenen Bindemittels als Eigenschaft des Polymers wird durch die Kohäsion des Bindemittels und eines Bindevermögens zwischen einem Molekül eines Bindemittels und einem Molekül eines chemischen Stoffs, der an einer Bindungsfläche aktiv ist, bestimmt, und wenn sich ein anhaftendes Molekül und ein Molekül eines Bindemittels in einem konvalent gebundenen Zustand befinden, wird ein starkes Bindevermögen erzielt und die Bindung kann durch eine zweite Haftung mittels Vander-Waals-Anziehungskräfte oder einer Wasserstoffbrücke eines Epoxidharz-Bindemittels gebildet werden.
Als solches Bindemittel kann ein allgemein bekanntes Bindemittel, wie etwa Epoxidharz, Phenolharz, Polyvinylacetat, Polyamide, Polyvinylalkohol, Silikonharz, Polyurethan, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyolefin und Gummi ausgewählt werden, und die Auswahl eines solchen Bindemittels ist nicht auf die genannten Stoffe beschränkt.
Durch Mischen von mindestens zwei Arten von Baustoffen, die ein nach diesem Verfahren hergestelltes mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, kann ein Kombinationsbaustoff wie etwa Trockenmörtel, Fertigbeton, Beton, Asphaltzuschlag, Gipsplatten, Magnesiumplatten, Faserplatten und Zementplatten hergestellt werden, und ein durch Mischen von Baustoffen hergestellter Kombinationsbaustoff ist nicht auf die genannten Stoffe beschränkt.
Ein Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, PCM) kann ein Material mit Wärmepotenzial oder ein Wärmespeichermaterial sein und ist ein Material, das viel Wärmeenergie aufnimmt oder abgibt (Wärmepotenzial) während es in einem vorgegebenen Temperaturbereich von einem festen Zustand in einen fließfähigen Zustand übergeht oder vom fließfähigen Zustand in einen festen Zustand, und es können mehrere Materialarten einschließlich Wasser verwendet werden, aber in der vorliegenden Erfindung kann ein beliebiges Material mit einer solchen Materialeigenschaft verwendet werden, und es können Materialien ausgewählt werden, deren Schmelztemperatur bei etwa –20 bis 90°C liegt, wie etwa Paraffinwachs und -ester, aber die Materialien sind nicht darauf beschränkt.
Phasenwechselmaterialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen verschiedene organische und anorganische Stoffe. Das Phasenwechselmaterial ist nicht auf diese Bestandteile beschränkt und kann beispielsweise Folgendes umfassen: Hydrocarbon (geradkettiges oder verzweigtkettiges Alkan oder Paraffinhydrocarbon), Salzhydrat (Calciumchlorid-6-hydrat, Kaliumfluorid-4-hydrat, Ammoniumalaun), Wachse, Öle, Fettsäuren, komplexe Fettsäureester, primäre Alkanole, Aromate, Anhydride (Stearinsäureanhydrid), mehrwertige Alkohole (Ethylenglykol, Propylenglykol, Tetramethylolpropan), Polymere (Polyethylen, Polyethylenglycol, Polypropylen, Polyester, Polyacrylat-Copolymer, Polyethylenglycol).
Als Wandmaterial der PCM-Microkapsel zur Ummantelung der Oberfläche des Phasenwechselmaterials kann im Allgemeinen ein beliebiges Polymer als Wandmaterial der Mikrokapsel verwendet werden, aber es kann eine Anzahl von Elementen verwendet werden und es kann mindestens ein Polymer verwendet werden, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Melaminharz, Harnstoffharz, Acrylharz, Polystyren, Polyurethan, Polyamid, Polymethylmethacrylat, Epoxidharz, Polyethylen, Polyester, Polyvinylalkohol und Gelatine umfasst.

Claims

Baustoff, der ein mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, wobei eine PCM-Mikrokapsel/die PCM-Mikrokapseln an einer Außenfläche von mindestens einem Baustoff fixiert wird bzw. werden und an diesem haftet bzw. haften, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst.
Baustoff nach Anspruch 1, wobei die PCM-Microkapseln in einem fließfähigen Zustand zur Verfügung gestellt werden, damit sie gleichmäßig verteilt und mit dem Baustoff gemischt werden können, und wobei sie zum Trocknen in einen Trockenofen eingespritzt werden, der in einem Temperaturbereich von 30°C bis 500°C betrieben wird.
Baustoff nach Anspruch 1, wobei die PCM-Microkapseln in einem fließfähigen Zustand zur Verfügung gestellt werden, damit sie gleichmäßig verteilt und mit dem Baustoff gemischt werden können, und wobei sie zum Trocknen in einen Trockenofen eingespritzt werden, der in einem Temperaturbereich von 30°C bis 500°C betrieben wird, und wobei sie an einer Außenfläche des Baustoffs anhaften, während durch Umrühren ein fließfähiger Zustand aufrechterhalten wird.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Baustoff, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, mindestens eine Art Sand, Kies, Zusatzmittel, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium ist.
Baustoff nach Anspruch 2 oder 3, wobei die PCM-Mikrokapseln einen Feststoffgehalt von 1 bis 55 Gew.-% aufweisen.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Trockenmörtel verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Zusatzmittel und Sand fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 4, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Trockenmörtel verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Zusatzmittel und Sand fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 5, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Trockenmörtel verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Zusatzmittel und Sand fixiert werden oder an daran anhaften.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Fertigbeton und Beton verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Sand, Kies, Zusatzmittel und Zuschlägen fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 4, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Fertigbeton und Beton verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Sand, Kies, Zusatzmittel und Zuschlägen fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 5, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung von Fertigbeton und Beton verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Zement, Sand, Kies, Zusatzmittel und Zuschlägen fixiert werden oder an diesem anhaften.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung einer Platte verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Gips, Magnesium, Zement, Kies, Zusatzmittel, Zuschlägen, Putz und Fasern fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 4, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung einer Platte verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Gips, Magnesium, Zement, Kies, Zusatzmittel, Zuschlägen, Putz und Fasern fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach Anspruch 5, wobei der Baustoff aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und zur Herstellung einer Platte verwendet wird, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche von mindestens einem von Gips, Magnesium, Zement, Kies, Zusatzmittel, Zuschlägen, Putz und Fasern fixiert werden oder daran anhaften.
Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche des Baustoffs fixiert werden und daran anhaften, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Zusätze, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und als Zuschlag zu Asphalt für Straßenbeläge gemischt werden.
Baustoff nach Anspruch 4, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche des Baustoffs fixiert werden oder daran anhaften, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Zusätze, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und als Zuschlag mit Asphalt für Straßenbeläge gemischt werden.
Baustoff nach Anspruch 5, wobei die PCM-Mikrokapseln an der Außenfläche des Baustoffs fixiert werden oder daran anhaften, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst und als Zuschlag mit Asphalt für Straßenbeläge gemischt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Baustoffs, der mikroverkapseltes Phasenwechselmaterial umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einspritzen von PCM-Mikrokapseln in fließfähigem Zustand in mindestens einen Baustoff, der aus einer Gruppe von Baustoffen ausgewählt ist, die Sand, Zement, Kies, Zusatzmittel, Gips, Zuschläge, Putz, Fasern und Magnesium umfasst; Mischen von Zement oder einem Bindemittel mit der mindestens einen Baustoffart und Rühren und Trocknen des gemischten Zements oder Bindemittels und der mindestens einen Baustoffart; und Fixieren und Anhaften der PCM-Mikrokapseln an einer Außenfläche des Baustoffs.