DE202007013688U1 - Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous thermal insulation core - Google Patents

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Abstract

Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrophobierung des Kernmaterials mit Organosilanen während des Mischvorganges, vor der Verpressung zu Paneelen oder danach erfolgt und dass dieses Kernmaterial im Verbundsystem sowohl unter Normaldruck als auch unter Unterdruck gehalten wird.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Thermal insulation core, thereby characterized in that the hydrophobization of the core material with organosilanes while the mixing process, before pressing into panels or afterwards takes place and that this nuclear material in the composite system under both Normal pressure is maintained as well as under negative pressure.

Description

Die Wärmedämmung zur Einsparung von Energie hat im Rahmen des Bewusstwerdens für nachhaltige Entwicklung und der Verteuerung von Energien einen hohen Stellenwert erhalten. Der Wärmedämmung kommt vor dem Hintergrund steigender Energiepreise, bei knapper werdenden Ressourcen, dem Streben nach einer Reduzierung des CO2-Ausstoßes, der Notwendigkeit nachhaltiger Reduzierung des Energiebedarfs, sowie auch zukünftig noch steigender Anforderungen an den Wärme- und Kälteschutz, eine immer höhere Bedeutung zu.Thermal insulation to save energy has been given high priority in the context of awareness of sustainable development and increased energy prices. Thermal insulation is becoming increasingly important in view of rising energy prices, dwindling resources, the search for a reduction in CO 2 emissions, the need for sustained reduction of energy requirements, as well as increasing demands on heat and cold protection in the future ,

Stand der Technik:State of the art:

Die heute vornehmlich verwendeten Wärmedämm- bzw. Isolierstoffe sind Materialien mit geringer Wärmeleitung. Gebräuchlich sind:The today mainly used thermal insulation or Insulating materials are materials with low heat conduction. common are:

Organische WärmedämmstoffeOrganic thermal insulation materials

  • • Geschäumte Kunststoffe wie Polystyrol, Neopor, Polyurethan• Foamed plastics such as polystyrene, Neopor, polyurethane
  • • Holzfaserwerkstoff wie Holzwolle und Kork• wood fiber material like wood wool and cork
  • • pflanzliche oder tierische Fasern wie z.B. Hanf, Flachs, Wolle• herbal or animal fibers such as e.g. Hemp, flax, wool

Anorganische WärmedämmstoffeInorganic thermal insulation materials

  • • Mineral- und Glaswolle, Schaumglas in Plattenform• mineral and glass wool, foam glass in sheet form
  • • Kalzium-Silikat- und Gipsplatten• calcium silicate and gypsum boards
  • • mineralische Schäume wie Porenbeton, Bimsstein, Perlite und Vermiculite• mineral foams such as aerated concrete, pumice, perlite and vermiculite

Diese aufgeführten herkömmlichen Wärmedämmstoffe werden, vornehmlich in Form von geschäumten oder verpressten Platten, allein oder mit anderen eingesetzt. Sie zeigen allerdings folgende Schwächen im Detail:
Alle diese Stoffe haben für die heute geforderten hohen Ansprüche eine zu geringe Wärmedämmungseffektivität. Die Wärmeleitzahlen liegen durchgehend über 0,030 W/mK, haben daher einen hohen Raumbedarf und sind unter anderem in der Wärmedämmung nicht nachhaltig stabil.These listed conventional thermal insulation materials, primarily in the form of foamed or pressed plates, used alone or with others. However, they show the following weaknesses in detail:
All of these substances have too low thermal insulation effectiveness for today's high demands. The thermal conductivities are consistently above 0.030 W / mK, therefore have a high space requirement and are not sustainably stable, among other things in the thermal insulation.

Weitere Nachteile sind:

  • • bei organischen Isolierstoffen: Brennbarkeit
  • • zu hohe Feuchtigkeitsaufnahme und Empfindlichkeit gegenüber Wasser
Other disadvantages are:
  • • for organic insulating materials: flammability
  • • too high moisture absorption and sensitivity to water

Sehr gute Isolierwirkung zeichnen die Vakuumisolationspaneele, auch VIP genannt, aus. Mit einer Wärmleitfähigkeit von etwa 0,004 bis 0,008 W/mK (je nach Kernmaterial und Unterdruck), weisen die Vakuumisolationspaneele eine 8 bis 25 mal bessere Wärmdämmwirkung wie konventionelle Wärmedämmsysteme aus. Sie ermöglichen daher schlanke Konstruktionen mit optimaler Wärmdämmung die sowohl im Baubereich, als auch im Haushaltsgeräte-, Kühl- und Logistikbereich eingesetzt werden können.Very good insulation characterize the vacuum insulation panels, also VIP called out. With a thermal conductivity from about 0.004 to 0.008 W / mK (depending on the core material and negative pressure), the vacuum insulation panels have an 8 to 25 times better thermal insulation effect like conventional thermal insulation systems out. they allow therefore slim constructions with optimal thermal insulation, both in the construction sector, as well as in home appliances, refrigeration and Logistics area can be used.

Diese VIP-Technologie weist aber folgende gravierende Nachteile auf:

  • • Wenn diese evakuierten Paneele durch Beschädigungen belüftet werden, so bedeutet dies das Ende der sehr guten Wärmedämmung.
  • • Die Lebensdauer ist durch die Diffusionsmöglichkeit von Gasen, durch die Barriere in die Vakuumpaneele, zeitlich begrenzt.
  • • Bei kleinen Einheiten werden, durch Bildung von Wärmebrücken, die guten Dämmeigenschaften weitgehend wieder aufgehoben.
However, this VIP technology has the following serious disadvantages:
  • • If these evacuated panels are vented due to damage, this means the end of the very good thermal insulation.
  • • The lifetime is limited by the diffusion of gases through the barrier into the vacuum panels.
  • • In small units, the formation of thermal bridges largely removes the good insulating properties.

Für den Bausektor gelten speziell noch folgende Nachteile:

  • • Durch die notwendigen, gasundurchlässigen Barrieren sind die Paneelen nicht atmungsaktiv.
  • • Handling und Verarbeitbarkeit vor Ort sind schwierig, bzw. nicht möglich.
For the construction sector, the following disadvantages apply:
  • • Due to the necessary, gas-impermeable barriers, the panels are not breathable.
  • • Handling and processability on site are difficult or not possible.

Niedrige Wärmeleitzahlen weisen mikroporöse Wärmedämmstoffe auf Basis von pyrogener Kieselsäure auf (0,020–0,024 W/mK). Pyrogene Kieselsäuren werden durch Flammenhydrolyse von flüchtigen Siliciumverbindungen wie z.B organischen und anorganischen Chlorsilanen hergestellt. Diese so hergestellten pyrogenen Kieselsäuren weisen eine hohe poröse Struktur aus und sind hydrophil.Low Thermal conductivities exhibit microporous thermal insulation based on fumed silica on (0.020-0.024 W / mK). Pyrogenic silicas are obtained by flame hydrolysis of volatile silicon compounds such as organic and inorganic chlorosilanes. These pyrogenic silicas produced in this way have a high porous structure and are hydrophilic.

Die Nachteile dieser mikroporösen Wärmedämmstoffe, auf Basis pyrogener Kieselsäuren, sind daher:

  • • Hohe Feuchtigkeitsaufnahme, damit steigende Wärmeleitzahlen und somit gravierendes Nachlassen der Wärmedämmeigenschaften.
  • • Im Bausektor kann dies zusätzlich zu Schimmelbildung führen
  • • Bei Verwendung in Vakuumpaneelen kann durch die Feuchtigkeitsaufnahme ein Energietransport über Wassermoleküle stattfinden, wobei auf der warmen Seite Wassermoleküle verdampfen und auf der kalten Seite kondensieren. Dadurch werden große Energiemengen transportiert und somit die Wärmeleitfähigkeit des Systems angehoben.
The disadvantages of these microporous thermal insulation materials, based on pyrogenic silicas, are therefore:
  • • High moisture absorption, thus increasing thermal conductivity and thus serious decrease in thermal insulation properties.
  • • In the construction sector this can additionally lead to mold growth
  • • When used in vacuum panels, the absorption of moisture can transport energy through water molecules, with water molecules evaporating on the warm side and condensing on the cold side. As a result, large amounts of energy are transported, thus increasing the thermal conductivity of the system.

Es wurde nun gefunden, dass durch hydrophobe, mikroporöse Platten – deren Herstellung in der Patentanmeldung 10 2007 020 716.8 beschrieben wird – als Kernmaterial in Wärmedämmstoffverbundsystemen, sowohl unter Normal- als auch unter Unterdruck, die oben beschriebenen Nachteile weitestgehend elimeniert werden.It has now been found that by hydrophobic, microporous plates - whose Production described in the patent application 10 2007 020 716.8 is - as Core material in thermal insulation composite systems, under both normal and negative pressures, those described above Disadvantages are largely elimi- nated.

Die Vorteile sind:

  • • sehr niedrige Wärmeleitzahlen im Bereich von 0,018–0,024 W/mK unter Normaldruck, bzw. 0,004–0,008 W/mK – je nach Unterdruck im Kernmaterial
  • • keine Feuchtigkeitsaufnahme und somit keine nachhaltige Veränderung der Wärmedämmwirkung, da der Energietransport durch Wassermoleküle zur kalten Dämmseite durch die Hydrophobierung nicht stattfindet
The advantages are:
  • • Very low thermal conductivities in the range of 0.018-0.024 W / mK under normal pressure, or 0.004-0.008 W / mK - depending on the negative pressure in the core material
  • • No moisture absorption and thus no lasting change in the thermal insulation effect, since the energy transport through water molecules to the cold side of the insulation does not take place due to the hydrophobic treatment

Mikroporöse Wärmedämmmaterialien beinhalten als Basismaterial hochdisperse Substanzen als Konvektionsblocker, deren Teilchengröße im Nano-Bereich liegt, sowie Trübungsmittel zur Adsorbtion und Reflektion von Wärmestrahlung. Hinzu kommen Fasern, zur Verstärkung des Systems. Bevorzugt als Basismaterialien sind pyrogene Kieselsäuren. Erfindungsgemäß werden diese hydrophilen Dämmmstoffe mit Organosilanen umgesetzt und dadurch hydrophob gestaltet. Die Hydrophobierung des Kernmaterials erfolgt durch Umsetzung mit Organosilanen während des Mischvorganges, vor der Verpressung zu Paneelen oder danach.Microporous thermal insulation materials contain as base material highly dispersed substances as convection blockers, their particle size in the nano range lies, as well as opacifiers for adsorption and reflection of heat radiation. Add to that Fibers, for reinforcement of the system. Preferred base materials are fumed silicas. According to the invention these hydrophilic insulating materials reacted with organosilanes and thereby made hydrophobic. The Hydrophobization of the core material takes place by reaction with organosilanes while the mixing process, before pressing into panels or afterwards.

Pyrogene Kieselsäuren werden durch Flammenhydrolyse von flüchtigen Siliciumverbindungen wie z.B. organischen und anorganischen Chlorsilanen hergestellt. Diese pyrogenen Kieselsäuren weisen sich durch eine hohe poröse Struktur aus.fumed silicas are obtained by flame hydrolysis of volatile silicon compounds such as e.g. produced organic and inorganic chlorosilanes. These fumed silicas are characterized by a high porous Structure off.

Weitere Komponenten dieser Basismaterial-Mischung sind Verbindungen, die Wärmestrahlen im Infrarotbereich adsorbieren, streuen und reflektieren können. Sie werden allgemein als Trübungsmittel bezeichnet. Vorzugsweise weisen diese Trübungsmittel im Infrarot-Spektralbereich ein Maximum zwischen 1,5 und 10 μm auf. Die Partikelgröße dieser Teilchen liegt vor zugsweise zwischen 0,5–15 μm. Beispiele für derartige Substanzen sind Titanoxide, Zirkonoxide, Ilmenit, Eisentitanat, Eisenoxid, Zirkonsilikat, Siliciumcarbid, Manganoxid und Ruß.Further Components of this base material blend are compounds that Heat rays in Adsorb, scatter and reflect infrared range. she are commonly referred to as opacifiers. Preferably, these opacifiers in the infrared spectral range a maximum between 1.5 and 10 microns. The Particle size of these particles is preferably between 0.5-15 microns. Examples for such Substances are titanium oxides, zirconium oxides, ilmenite, iron titanate, Iron oxide, zirconium silicate, silicon carbide, manganese oxide and carbon black.

Zur Armierung, also zur mechanischen Verstärkung, werden Fasern mit eingesetzt. Diese Fasern können anorganischen oder organischen Ursprungs sein.to Reinforcement, ie for mechanical reinforcement, fibers are used with. These fibers can of inorganic or organic origin.

Beispiele für anorganische Fasern sind: Glaswolle, Steinwolle, Basalt-Fasern, Schlacken-Wolle und keramische Fasern, die aus Schmelzen von Aluminium und/oder Siliciumdioxid, sowie weiteren anorganischen Metalloxiden bestehen. Reine Siliciumdioxidfasern sind z.B. Silica-Fasern.Examples for inorganic Fibers are: glass wool, rock wool, basalt fibers, slag wool and ceramic fibers consisting of melting aluminum and / or Silica, and other inorganic metal oxides exist. Pure silica fibers are e.g. Silica fibers.

Organische Fasern sind z.B.: Cellulosefasern, Textilfasern oder Kunststofffasern.organic Fibers are, for example: cellulose fibers, textile fibers or synthetic fibers.

Zum Einsatz kommen folgende Dimensionen:
Durchmesser 1–12 μm, bevorzugt 6–9 μm; Länge 1–25 mm, bevorzugt 3–10 mm.The following dimensions are used:
Diameter 1-12 μm, preferably 6-9 μm; Length 1-25 mm, preferably 3-10 mm.

Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen können der Mischung anorganische Füllmaterialien zugesetzt werden. Zum Einsatz kommen verschiedene, synthetisch hergestellte Modifikationen von Siliciumdioxid wie z.B. hydrophile Kieselsäureaerogele, gefällte Kieselsäuren, Lichtbogenkieselsäuren, SiO2-haltige Flugstäube, die durch Oxidationen von flüchtigem Siliciummonoxid, bei der elektrochemischen Herstellung von Silicium oder Ferrosilicium entstehen. Ebenso Kieselsäuren, die durch Auslaugen von Silkaten wie Calziumsilicat, Magnesiumsilicat und Mischsilicaten wie z.B. Olivin (Magnesium-Eisensilicat) mit Säuren hergestellt werden. Ferner kommen zum Einsatz natürlich vorkommende SiO2-haltige Verbindungen wie Diatomenerden und Kieselgure.For technical and economic reasons, inorganic filler materials can be added to the mixture. Various synthetically produced modifications of silicon dioxide are used, such as, for example, hydrophilic silica aerogels, precipitated silicas, arc silicas, SiO 2 -containing flue dusts which are formed by oxidations of volatile silicon monoxide, in the electrochemical production of silicon or ferrosilicon. Likewise, silicas which are prepared by leaching of silicates such as calcium silicate, magnesium silicate and mixed silicates such as olivine (magnesium iron silicate) with acids. Furthermore, naturally occurring SiO 2 -containing compounds such as diatomaceous earths and kieselguhr are used.

Ebenfalls können zur Anwendung kommen: thermisch aufgeblähte Mineralien wie Perlite und Vermiculite. Je nach Bedarf können feinteilige Metalloxide wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Eisenoxid zugesetzt werden.Also can used are: thermally inflated minerals such as perlite and vermiculite. Depending on requirements, finely divided metal oxides such as alumina, titania, iron oxide.

Außerdem können leichte organische Füllstoffe wie Fasern, oder Sägeabfälle, die bei der Verarbeitung organischer Schäume wie Polyurethan oder Polystyrol anfallen zugesetzt werden. Diese Materialien verfügen über niedrige Dichten (<100 kg/m3) und führen somit nicht zu einer Erhöhung der Dichte des mikroporösen Dämmstoffkerns.In addition, light organic fillers such as fibers or sawing waste resulting from the processing of organic foams such as polyurethane or polystyrene may be added. These materials have low densities (<100 kg / m 3 ) and thus do not increase the density of the microporous insulation core.

Das Kernmaterial muss nicht nur Wasser abstoßen, sondern auch die Anlagerung und Aufnahme von Feuchtigkeit verhindern. Verursacher dieser Feuchtigkeitsaufnahme, sind die auf der Kieselsäure platzierten Silanolgruppen, an denen sich das Wasser anlagert. Es ist bekannt ( DE 30 374 09 A1 ), Kernmaterialien, die aus geschäumten Perliten bestehen, mit Alkali- und/oder Erdalkalistearaten, Silikonaten, Wachsen und Fetten wasserabstoßend zu gestalten. Mit diesen Substanzen findet vor allem eine Oberflächenbelegung, die unter dem Namen „coating" geläufig ist, statt. Da diese Substanzen nicht oder äußerst schwierig zu verdampfen sind, ist die Oberflächenbelegung nicht vollständig. Die so behandelten Kernmaterialien sind zwar für flüssiges Wasser abstoßend, Adsorbieren aber Wasserdampf, in Form von Luftfeuchtigkeit, und führen damit zu einer Verschlechterung der Dämmeigenschaften.The core material not only has to repel water, but also prevent the accumulation and absorption of moisture. The cause of this moisture absorption are the silanol groups placed on the silica, where the water accumulates. It is known ( DE 30 374 09 A1 ), Core materials consisting of foamed perlites to make water repellent with alkali and / or alkaline earth metal stearates, siliconates, waxes and fats. These substances are mainly used for surface coverage, known as "coating." Since these substances are not or are extremely difficult to evaporate, the surface coverage is not complete, and the core materials thus treated are repellent to liquid water but water vapor, in the form of humidity, and thus lead to a deterioration of the insulation properties.

Aus der DE 4221716 A1 zum Beispiel ist es bekannt, pyrogene Kieselsäuren mit Organosilanen umzusetzen und damit hydrophob, d.h. Wasser abweisend zu machen. Derartige hydrophobe Kieselsäuren lassen sich aber nicht ausreichend verdichten und sind nicht verpressbar, da eine Verzahnung der Kieselsäureteilchen der Silanolgruppen durch die Absättigung mit organischen Gruppen nicht mehr gegeben ist. Ebenfalls ist eine Verpressung einer mit hydrophober Kieselsäure versehenen Mischung nicht möglich.From the DE 4221716 A1 For example, it is known to react fumed silicas with organosilanes and thus make them hydrophobic, ie water-repellent. However, such hydrophobic silicic acids can not be sufficiently densified and are not compressible, since interleaving of the silicic acid particles of the silanol groups by saturation with organic groups is no longer possible. Likewise, a compression of a mixture provided with hydrophobic silica is not possible.

Eine chemische Nachbehandlung des Dämmstoffes mit Organosilanen nach der Verpressung ist sehr aufwändig, da eine Durchdringung des Kernmaterials nur sehr langsam, mit hohem Druck (Autoklaven) erfolgen kann. Außerdem wird bei diesem Verfahren die Struktur des Kernmaterials zum Teil zerstört.A chemical aftertreatment of the insulating material with organosilanes after compression is very complicated because a penetration of the core material only very slowly, with high Pressure (autoclave) can be done. Also, in this process the structure of the nuclear material partially destroyed.

In der Patentanmeldung 10 2007 020 716.8 wird beschrieben, dass eine Verdichtung und Verpressung des mikroporösen Dämmmaterials möglich ist, wenn Organosilanen während des Mischvorganges, unmittelbar vor der Verpressung zu Paneelen zugegeben wird. Die Reaktion der Organosilane mit den Silanolgruppen der Kieselsäure findet dabei während des Pressvorganges oder unmittelbar danach statt. Sie kann, je nach Bedarf, durch Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr (Kühlung) beschleunigt oder verzögert werden.In of the patent application 10 2007 020 716.8 is described that a Compression and compression of the microporous insulating material is possible when organosilanes during of the mixing process, added immediately before pressing into panels becomes. The reaction of the organosilanes with the silanol groups of the silica finds while the pressing process or immediately afterwards. It can, depending on Need, by heat or heat dissipation (Cooling) accelerated or delayed become.

Diese Organosilane haben gegenüber den herkömmlichen Hydropho-biermitteln wie Stearaten, Siliconaten Wachsen und Fetten, usw., den entscheidenden Vorteil, dass sie leicht verdampfbar sind, daher ist eine optimale Verteilung auf der Kieselsäureoberfläche und eine chemische Reaktion mit den vorhandenen Silanolgruppen der Kieselsäure eingehen. Somit werden die hydrophilen Silanolgruppen durch organophile hydrophobe Gruppen vollständig und andauernd ersetzt. Die Dampfdrücke der eingesetzten Organosilane liegen zwischen 20 und 250 hPa bei 20°C. Die Siedepunkte der einsetzbaren Organosilane liegen zwischen 40 und 130°C.These Organosilanes have opposite the conventional one Hydrophobicizers such as stearates, siliconates waxes and fats, etc., the decisive advantage that they are easily vaporized, Therefore, optimal distribution on the silica surface and undergo a chemical reaction with the existing silanol groups of the silica. Consequently The hydrophilic silanol groups are characterized by organophilic hydrophobic groups Groups completely and constantly replaced. The vapor pressures of the organosilanes used are between 20 and 250 hPa at 20 ° C. The boiling points of usable Organosilanes are between 40 and 130 ° C.

Durch Zugabe von geringen Mengen polarer Substanzen wie Wasser und Alkohol, kann die Reaktionsgeschwindigkeit ebenfalls gesteuert werden.By Adding small amounts of polar substances such as water and alcohol, the reaction rate can also be controlled.

Zum Einsatz kommen Verbindungen der Formeln Rn-Si-X4-n wobei
n = 1, 2 oder 3 sein kann
oder
R3Si-Y-SiR3 wobei Y NH oder O sein kann
R = –CH3 und/oder H
-C2H5
X = Cl oder Br
-OCH3
-OC2H5
-OC3H5 Compounds of the formulas R n -Si-X 4-n are used
n = 1, 2 or 3 can be
or
R 3 Si-Y-SiR 3 where Y may be NH or O.
R = -CH 3 and / or H
-C 2 H 5
X = Cl or Br
-OCH 3
-OC 2 H 5
-OC 3 H 5

Derartige Verbindungen sind z.B.
(CH3)3SiCl [Trimethylchlorsilan];
(CH3)2SiCl2 [Dimethyldichlorsilan];
CH3SiCl3 [Monomethyltrichlorsilan] oder
(CH3)3SiOC2H5 [Trimethylethoxisilan];
(CH3)2Si(OC2H5)2 [Dimethyldiethoxisilan];
CH3Si(OC2H5)3 [Methyltriethoxisilan] sowie
(CH3)3SiNHSi(CH3)3 [Hexamethyldisilazan];
(CH3)3SiOSi(CH3)3 [Hexamethyldisiloxan].Such compounds are, for example
(CH 3 ) 3 SiCl [trimethylchlorosilane];
(CH 3 ) 2 SiCl 2 [dimethyldichlorosilane];
CH 3 SiCl 3 [monomethyltrichlorosilane] or
(CH 3 ) 3 SiOC 2 H 5 [trimethylethoxysilane];
(CH 3 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 [dimethyldiethoxysilane];
CH 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 [methyltriethoxysilane] and
(CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 [hexamethyldisilazane];
(CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 [hexamethyldisiloxane].

Bevorzugt werden erfindungsgemäß Trimethylethoxisilan, Dimethyldiethoxisilan, Methyltriethoxisilan, HexamethyldisilazanPrefers According to the invention, trimethylethoxysilane, Dimethyldiethoxysilane, methyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane

Die Zusatzmengen der Silane hängt von der spezifischen Oberfläche (BET-Oberfläche) der Kieselsäuren, deren Anteil an der Mischung, sowie der Art der Silane ab. Die Zugabemenge liegt zwischen 0,5–10 Gew.%, vorzugsweise zwischen 1 und 6 Gew.%. Die Zugabe der Silane erfolgt während der Mischungsherstellung in flüssiger Form, dabei ist es notwendig, dass eine innige Durchmischung der einzelnen Komponenten stattfindet.The Addition of silanes hangs from the specific surface (BET surface area) of silicas, their share of the mixture, as well as the type of silanes. The addition amount is between 0.5-10 % By weight, preferably between 1 and 6% by weight. The addition of silanes takes place during Mixing in liquid Form, it is necessary that an intimate mixing of individual components takes place.

Die Herstellung der hydrophoben, mikroporösen Dämmstoffmischung kann generell in diversen Mischaggregaten stattfinden. Bevorzugt kommen jedoch Planetenmischer zur Anwendung. Hierbei ist es vorteilhaft, die Fasern zuerst mit einem Teil der zweiten Mischkomponenten als eine Art Masterbatch vorzumischen, um damit ein vollständiges Aufschließen der Fasern zu gewährleisten. Nach dem Faseraufschluss erfolgt die Zugabe des größten Teils der Mischkomponenten. Als letztes in der Mischabfolge geschieht die Zugabe der flüssigen Silane.The Preparation of the hydrophobic, microporous insulation compound can generally take place in various mixing units. However, preference is given Planetary mixer for use. It is advantageous, the fibers first with a part of the second mixing components as one kind Masterbatch to complete a complete unlocking of the Ensuring fibers. After fiber pulping, most of the addition is made of the mixed components. Last happens in the mixing sequence the addition of the liquid Silanes.

Durch Zugabe von polaren Substanzen wie z.B. Spuren von Wasser kann der Vorgang ebenfalls noch beschleunigt werden. Hierbei sind Mengen von 0,2–1,5 Gew.%, vorzugsweise 0,35–0,5 Gew.% ausreichend.By Addition of polar substances, e.g. Traces of water can be Process also be accelerated. Here are quantities from 0.2-1.5 % By weight, preferably 0.35-0.5 % By weight is sufficient.

Unmittelbar nach Beendigung des Mischprozesses wird das Mischgut zu maßgenauen Platten verpresst.immediate after completion of the mixing process, the mix is to dimensionally accurate Pressed plates.

Im Allgemeinen ist das Kernmaterial bei Raumtemperatur, bereits nach dem Pressvorgang zum Teil, nach kurzer Dauer (2–12 Stunden) total wasserabstoßend.in the Generally, the core material is already at room temperature the pressing process partly, after a short time (2-12 hours) totally water repellent.

Die Rohdichte des Kernmaterials kann, je nach Wahl der Komponenten, zwischen 100–450 g/l, vorzugsweise 150–300 g/l betragen.The The density of the core material may, depending on the choice of components, between 100-450 g / l, preferably 150-300 g / l.

Zur Stabilisierung der Paneele werden dieselben mit Umhüllungen versehen, die aus einem Press-, Walz, Extrusions-Schaum- oder Faserwerkstoff bestehen, wobei der Kern sowohl unter Normaldruck als auch unter Unterdruck gehalten werden kann. Die Umhüllung kann für Normaldruckbedingungen ein- oder zweiflächig sein oder alle Flächen des Paneels umhüllen, kann aber auch mehrschichtig gestaltet werden und kann an den verschiedenen Paneelseiten aus gleichem oder aus unterschiedlichem Umhüllungsmaterial bestehen. Bei Unterdruckbedingungen umfasst naturgemäß die Umhüllung alle Flächen des Paneels.to Stabilization of the panels become the same with claddings provided consisting of a pressed, rolled, extruded foam or fiber material, the core being under both normal pressure and under reduced pressure can be held. The serving can for Normal pressure conditions one or two surfaces or all surfaces of the panel envelop But it can also be designed multi-layered and can be adapted to the different Panel sides made of the same or different wrapping material consist. Under vacuum conditions, of course, the enclosure includes all surfaces of the panel.

Umhüllung unter Normaldruckwrapping under normal pressure

Die verstärkende Umhüllung kann bestehen aus:
Karton, Holz, Gipskarton, Schrumpffolien die nach dem Schrumpfprozess perforiert werden, diversen Kunststoffen, Vliesgeweben, Glasfaser verstärkten Kunststoffen (GFK) vorzugsweise auf Basis von Polyesterharz, Epoxidharz oder PolyamidThe reinforcing cladding may consist of:
Cardboard, wood, plasterboard, shrink films which are perforated after the shrinking process, various plastics, nonwoven fabrics, glass fiber reinforced plastics (GRP) preferably based on polyester resin, epoxy resin or polyamide

Umhüllungen unter Unterdruckwrappings under negative pressure

Vakuumisolationspaneele auf Basis von Folien (Aluminium-Verbundfolien bzw. sog. metallisierte Folien) sind allgemein bekannt und hinlänglich beschrieben (vgl. hierzu VIP-Bau.de)Vacuum insulation panels based on foils (aluminum composite foils or so-called metallized films) are well known and described adequately (See VIP-Bau.de)

Die nach dem Mischprozess eingevliesten oder rohen mikroporösen Dämmplatten werden, nach Austreibung der flüchtigen Bestandteile wie Feuchtigkeit und entstehenden Reaktions-Spaltprodukten, gegebenenfalls mit Feuchtigkeit adsorbierenden Substanzen, den so genannten „Gettern", in eine vakuumdichte Umhüllung gebracht. Diese Getter können zum Beispiel Zeolithe sein.The after the mixing process, tiled or raw microporous insulation boards become, after expulsion of the volatile Components such as moisture and resulting reaction fission products, optionally with moisture adsorbing substances, the like called "getter", in a vacuum-tight wrapping brought. These getters can for example zeolites.

Die vakuumdichte Umhüllungen können sogenannte Aluminiumverbundfolien (Hersteller Gruber-Folien, Straubing), metallisierte Folien (Wipak, Hersteller Beutel: Gruber Folien-Straubing) sein oder vorzugsweise und erfindungsgemäß eine metallische Umhüllung auf Basis von Edelstahl oder Weißblech haben. Diese weisen, eine coextrudierte Beschichtung auf Basis eines Polyolefinterpolymers mit einer hervorragenden Haftung zum Metall und guten Barriereeigenschaften gegenüber Luft und Wasserdampf.The vacuum-tight cladding can so-called aluminum composite films (manufacturer Gruber-Folien, Straubing), metallized films (Wipak, manufacturer bag: Gruber Folien Straubing) or preferably and according to the invention a metallic enclosure Base of stainless steel or tinplate have. These show a coextruded coating based on a polyolefin polymer with excellent adhesion to the metal and good barrier properties across from Air and water vapor.

Zur kraftschlüssigen Verbindung der Umhüllungen, vornehmlich bei Verbünden von mehreren Schichten, werden Kleber eingesetzt. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus anorganischen Komponenten, wie Wassergläsern, Kieselsolen und Phosphaten, sowie aus organischen Verbindungen wie Reaktionsharzen, Kunststoffdispersionen oder Thermoplasten.to frictional Connection of the sheaths, especially in alliances of several layers, adhesives are used. These are preferably selected of inorganic components, such as water glasses, silica sols and phosphates, and from organic compounds such as reaction resins, plastic dispersions or thermoplastics.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren resultierenden Kernmaterialien, weisen bei einer Rohdichte von 120–300 g/l einen λ-Wert von nur 0,018–0,024 W/mK auf. Im Vergleich, Perlite mit einer Rohdichte von 120 g/l, je nach Abbindemittel 0,045–0,060 W/mK.The according to the inventive method resulting core materials have a bulk density of 120-300 g / l a λ value from only 0.018-0.024 W / mK on. In comparison, perlite with a bulk density of 120 g / l, depending on the setting agent 0.045-0.060 W / mK.

Die Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Wärmedämmstoffverbundsysteme sind vielfältiger Art, sie werden unter anderem im Bau-, Haushalts-, Kühl- und Logistikbereich eingesetzt.The Areas of application of the thermal insulation composite systems according to the invention are diverse Kind, they are among other things in the building, household, cooling and Logistics area used.

Im Baubereich sind dies vornehmlich: Fassadendämmung, Dachdämmung, Spezialdämmungen wie z. B. hinter Heiz- und Wärmeaggregaten, Rollädenkästen;
im Haushaltsbereich sind dies bevorzugt: Kühl- und Gefrieraggregate, Warmwasserspeicher;
im Kühlbereiche vornehmlich: Kühl- und Gefrierhäuser und im Logistikbereich: Kühltransporter, Kühlboxen und Kühlcontainer, Warmhaltecontainer und -transporter.In the construction sector, these are primarily: facade insulation, roof insulation, special insulation such. B. behind heating and heat units, blind boxes;
in the household sector, these are preferred: refrigeration and freezing units, hot water storage;
in the cooling areas mainly: refrigerated and freezer units and in the logistics sector: refrigerated transporters, coolers and refrigerated containers, holding containers and transporters.

Claims (12)

Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrophobierung des Kernmaterials mit Organosilanen während des Mischvorganges, vor der Verpressung zu Paneelen oder danach erfolgt und dass dieses Kernmaterial im Verbundsystem sowohl unter Normaldruck als auch unter Unterdruck gehalten wird.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous thermal insulation core, characterized in that the hydrophobization of the core material with organosilanes during the mixing process, before pressing into panels or after that takes place and that this core material is held in the composite system under both normal pressure and under negative pressure. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus einem Press-, Walz-, Extrusions-Schaum- oder Faserwerkstoff besteht.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1, characterized in that the envelope from a press, rolled, extrusion foam or fiber material. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 2. dadurch gekennzeichnet, dass die mikroporösen Wärmedämmstoffe folgende Zusammensetzung haben: pyrogene Kieselsäure:5–95 Gew.%, vorzugsweise 20–75 Gew.%; Trübungsmittel: 5–50 Gew.%, vorzugsweise 10–35 Gew.%; Fasern: 0–20 Gew.%, vorzugsweise 1–8 Gew.%; Feinteilige anorganische Zusatzstoffe: 5–65 Gew.%, vorzugsweise 10–40 Gew.%Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 2, characterized in that the microporous thermal insulation materials have the following composition: fumed silica: 5-95% by weight, preferably 20-75% by weight; Opacifiers: 5-50% by weight, preferably 10-35 Wt.%; Fibers: 0-20 % By weight, preferably 1-8 Wt.%; Finely divided inorganic additives: 5-65% by weight, preferably 10-40% by weight. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass folgende Trübungsmittel zum Einsatz kommen: Titanoxide, Zirkonoxide, Ilmenit, Eisentitanat, Eisenoxid, Zirkonsilikat, Siliciumcarbid, Manganoxid und Ruß, vorzugsweise Ilmenit, Titandioxid, Zirconsilicat, Siliciumcarbid.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 3, characterized in that the following opacifiers titanium oxides, zirconium oxides, ilmenite, iron titanate, Iron oxide, zirconium silicate, silicon carbide, manganese oxide and carbon black, preferably Ilmenite, titanium dioxide, zirconium silicate, silicon carbide. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass Fasern, vorzugsweise aus anorganischen Fasern zum Einsatz kommen.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 4, characterized in that fibers, preferably made of inorganic fibers are used. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 5. dadurch gekennzeichnet, dass im Kernmaterial folgende Zusatzstoffe zum Einsatz kommen: synthetisch hergestellte Modifikationen von Siliciumdioxid wie z.B. hydrophile Aerogele, gefällte Kieselsäuren, Lichtbogenkieselsäuren, SiO2-haltige Flugstäube aus der elektrochemischen Siliciumherstellung, sowie natürlich vorkommende SiO2-haltige Verbindungen wie Diatomenerde und Kieselgur, thermisch aufgeblähte Mineralien wie Perlite und Vermiculite, ferner feinteilige Metalloxide wie z.B. Aluminiumoxid.Heat insulation composite systems with hydrophobic, microporous thermal insulation core, according to claim 1 to 5, characterized in that the following materials are used in the core material: synthetically prepared modifications of silica such as hydrophilic aerogels, precipitated silicas, arc silicas, SiO 2 -containing flue dusts from the electrochemical Siliciumher position, as well as naturally occurring SiO 2 -containing compounds such as diatomaceous earth and diatomaceous earth, thermally inflated minerals such as perlite and vermiculite, and finely divided metal oxides such as alumina. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 6. dadurch gekennzeichnet, dass dem Kernmaterial ein Feuchtigkeit adsorbierender Getter zugegeben wird.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 6, characterized in that the core material a moisture adsorbing getter is added. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzten Umhüllungen Aluminium-Verbundfolien bzw. sog. metallisierte Folie sind oder eine metallische Umhüllung auf Basis Edelstahl oder Weißblech haben.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 7, characterized in that the used wrappings Aluminum composite films or so-called metallized film are or a metallic cladding based on stainless steel or tinplate. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungen u. a. aus Holz, Karton, Gipskarton, Schrumpffolien, diversen Kunststoffen besteht.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 7, characterized in that the sheaths u. a. made of wood, cardboard, plasterboard, shrink films, various plastics consists. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungen aus Vliesgeweben bestehen können.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 7, characterized in that the sheaths may consist of nonwoven fabrics. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungen aus Glasfaser verstärkten Kunsstoffen, vorzugsweise auf Basis von Polyesterharz, Epoxidharz oder Polyamid bestehen können.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 7, characterized in that the sheaths made of fiberglass reinforced Plastics, preferably based on polyester resin, epoxy resin or polyamide can exist. Wärmedämmstoffverbundsysteme mit hydrophobem, mikroporösem Wärmedämmstoffkern, nach Anspruch 1. bis 11. dadurch gekennzeichnet, dass diese Systeme im Baubereich, Haushaltsgerätesektor, im Bereich Kühlsysteme und im Logistikbereich zur Anwendung kommen.Thermal insulation composite systems with hydrophobic, microporous Heat insulation core, according to claim 1 to 11, characterized in that these systems in the construction sector, household appliance sector, in the field of cooling systems and in logistics.
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