DE2950447A1 - Method and apparatus for producing hollow microspheres - Google Patents

Method and apparatus for producing hollow microspheres

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DE2950447A1
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Description

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30325
LEONABD B. TOROBIN
Bellevue, Washington (V. St. A.)
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Mikrohohlperlen
Die Erfindung betrifft Mikrohohlperlen, die aus filmbildenden anorganischen Stoffen und Stoffzusammensetzungen hergestellt sind, insbesondere Mikrohohlperlen aus Glas, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen der Mikrohohlperlen.
Speziell betrifft die Erfindung Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas, auf deren Innenwandung ein dünner, durchsichtiger Metallüberzug vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft ferner Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas, auf deren Innenwandung ein dünner reflektierender Metallüberzug vorhanden ist.
Außerdem betrifft die Erfindung aus Glas bestehende Mikrohohlperlen für die Verwendung als Füllstoff in Kunststoffen, einschließlich von Schaumkunststoffen, sowie in Beton und Asphaltmassen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung, in dem bzw. der eine Koaxial-uiasdüse zum Blasformen von Mikroperlen aus einer Glasschmelze verwendet
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wird, wobei jede Mikroperle während ihrer Bildung einem periodisch schwingenden, pulsierenden oder schwankenden, externen Druckfeld ausgesetzt wird, dessen Einwirkung auf die Mikroperle deren Bildung und deren Ablösung von der Blasdüse unterstützt.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Blasen von Mikrohohlperlen aus Glas durch Verblasen einer Glasschmelze mit Hilfe einer Koaxialblasdüse und eines Blasgases, das gegebenenfalls dispergierte Metallteilchen und/oder eine metallorganische Verbindung enthält. Durch die Ablagerung der Metallteilchen bzw. der sich zersetzenden metallorganischen Verbindung wird auf der Innenwandung der Mikroperle ein dünner, durchsichtiger oder reflektierender Metallüberzug gebildet.
Ein von einer Querstrahldüse abgegebener Strom eines indifferenten Treibmittels umströmt die Blasdüse unter einem Winkel zu deren Achse und wirkt auf die Glasschmelze während ihres Blasens im Sinne der Bildung der Mikroperle und deren Ablösung von der Koaxialblasdüse ein. Knapp unterhalb der Blasdüse ist eine Abschreckeinrichtung vorgesehen, die ein Abschreckmittel auf die Mikroperlen richtet, so daß diese schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht werden.
Speziell betrifft die Erfindung auch die Verwendung der Mikrohohlperlen bzw. Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmstoffen für die Verwendung in Wohn-, Fabrik- und Bürogebäuden und die Verwendung der Mikrohohlperlen in Produkten, in denen Wärmesperren erwünscht oder erforderlich sind, insbesondere in mit sehr hohem Wirkungsgrad arbeitenden Sonnenkollektoren.
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Insbesondere betrifft die Erfindung auch die Verwendung von Mikrohohlperlen aus Glas als Füllstoffe in syntaktischen Schaumstoffen.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Mikroglasperlensträngen, in denen einander benachbarte Mikroperlen aus Glas durch dünne Glasfaden miteinander verbunden sind, sowie die aus Glas bestehenden Mikroperlenstränge selbst.
In Abhängigkeit von ihrem Durchmesser, ihrer Wandstärke und ihrer Glaszusammensetzung sind die Mikrohohlperlen aus Glas gemäß der Erfindung relativ hohen Außendrücken und relativ hohen Gewichtsbelastungen gewachsen. Man kann Mikrohohlperlen aus Glas herstellen, die hohen Temperaturen gewachsen und gegenüber zahlreichen chemisch wirkenden Substanzen und Witterungsbedingungen beständig sind. Infolge dieser Eigenschaften können die Mikroperlen für die verschiedenartigsten Zwecke verwendet werden.
In den letzten Jahren haben die beträchtliche Erhöhung der Kosten der zum Heizen und Kühlen verwendeten Energie die Entwicklung von neuen, höherwertigen Dämmstoffen begünstigt und zur Entwicklung von zahlreichen neuen Dämmstoffen geführt. Diese Erhöhung der Energiekosten hat auch zu Überlegungen geführt, wie die Sonnenenergie für Heiz- und Kühlzwecke verwendet werden könnte. Diese Verwendung könnte durch die Entwicklung von neuen, höherwertigen Dämmstoffen begünstigt werden.
In den letzten Jahren sind auch die Kosten verschiedener Grundmaterialien, wie Kunststoffe, Zement, Asphalt und dergleichen, beträchtlich gestiegen.
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Diese Erhöhung hat die Entwicklung und Verwendung von Füllstoffen begünstigt, mit dem Ziel, die Menge und das Gewicht der verwendeten Grundmaterialien und das Gewicht der Fertigprodukte herabzusetzen. Zu den neu vorgeschlagenen Füllstoffen gehören auch Mikrohohlperlen aus Glas. Mit den bekannten Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas können jedoch keine Mikroperlen von einheitlicher Größe oder einheitlicher, geringer Wandstärke hergestellt werden, so daß es sehr schwierig ist, auf diese Weise Füll- und Dämmstoffe mit vorherbestimmten, reproduzierbaren physikalischen und chemischen Eigenschaften zu erzeugen.
In einem neuentwickelten Dämmstoff werden gepackte Mikroglasperlen verwendet, die auf ihrer -Außenfläche einen Überzug aus einem reflektierenden Metall besitzen und in deren Zwischenräumen ein Vakuum aufrechterhalten wird. Durch den außen vorgesehenen Metallüberzug wird die Wärmestrahlung und durch das in den Zwischenräumen zwischen den Mikroperlen aufrechterhaltene Vakuum wird die Wärmekonvektion herabgesetzt. Die aus derartigen Mikroperlen hergestellten Dämmstoffe haben jedoch verschiedene Nachteile. In zahlreichen Fällen hat es sich als schwierig oder sogar als unmöglich erwiesen, in den Zwischenräumen zwischen den gepackten Mikroperlen ein Vakuum aufrechtzuerhalten; der Verlust dieses Vakuums erhöht die Wärmekonvektion. Ferner hat es sich als sehr schwierig und aufwendig erwiesen, auf der Außenfläche der Mikroperlen einen einheitlichen dünnen reflektierenden Metallüberzug aufzubringen. Selbst bei Mikroperlen, die auf ihrer Außenfläche mit einem geeigneten dünnen reflektierenden Metallüberzug versehen sind, hat es sich gezeigt, daß infolge des Abriebes des Überzuges die zunächst punktförmigen Berührungsflächen zwischen den
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Mikroperlen größer werden, so daß die Wärmeleitung zwischen den Mikroperlen zunimmt. Ferner wird durch den Abrieb des reflektierenden Metallüberzuges dessen Reflexionsvermögen herabgesetzt und daher die Wärmestrahlung erhöht.
Bekannte Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas für die Verwendung in Dämmstoffen sind beispielsweise in der US-PS 2 797 201 (Veatch und Mitarb.) und in der US-PS 3 365 315 (Beck und Mitarb.) angegeben. In diesen Verfahren wird in der zur Bildung der Mikroperlen zu verblasenden Glasschmelze ein flüssiges und/oder festes Treibmittel dispergiert. Dann wird die treibmittelhaltige Glasschmelze derart erhitzt, daß das Treibmittel ein Gas bildet, und wird die Glasschmelze weiter erhitzt, so daß das Gas expandiert und die das expandierte Gas enthaltenden Mikrohohlperlen aus Glas gebildet werden. Natürlich kann dieses Verfahren nur schwer gesteuert werden und führt es notwendigerweise zur Bildung von Mikroglasperlen von unregelmäßiger Größe und Wandstärke, ferner zur Bildung von Mikroperlen mit relativ dünnen Wandteilen oder mit Löchern oder eingeschlossenen Gasbläschen oder gelösten Gasen in den Wänden, so daß zahlreiche Mikroperlen stark geschwächt sind und ausgeschieden oder zur erneuten Verarbeitung zurückgeführt werden müssen, weil sie für die beabsichtigte Verwendung nicht geeignet sind.
Die Verwendung der üblichen Dämmstoffe aus Faserglas ist durch die kürzlich erkannte Gefahr in Frage gestellt worden, daß Faserglas in einer bestimmten Korngröße ebenso oder ähnlich karzinogen wirkt wie Asbest. Die Verwendung von Schaumstoffen aus Polyurethan, Harnstoff-Formaldehyd und Polystyrol als Dämmstoffe ist kürzlich wegen ihrer geringen Maßhaltigkeit und geringen
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chemischen Beständigkeit beanstandet worden. Beispielsweise neigen diese Schaumstoffe zum Schrumpfen und zur Abgabe der Blasgase, wie Pr eon, und von nicht umgesetzten Grasen, wie Formaldehyd.
Bei maichen Verwendungen von Mikroperlen geringer Dichte tritt das Problem auf, daß sie nur schwer manipuliert werden können, weil sie schon von schwachen Luftströmen leicht fortgetragen werden können. In derartigen Fällen können die Mikroperlen gemäß der Erfindung in Strangform bequem und zuverlässig manipuliert werden.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in Dämmstoffen Vakuum-Hohlperlen aus Glas zu verwenden, die auf ihrer Innenwandung mit einem Überzug aus reflektierendem Metall versehen sind. Für die Erzeugung derartiger Vakuum-Mikrohohlperlen sind bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, jedoch keins, von dem bekannt ist, daß es sich durchgesetzt hat.
Schließlich werden in den bekannten Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas gewöhnlich Glasschmelzen mit hohem Sodagehalt verwendet, weil sie relativ niedrige Schmelzpunkte haben. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Gläser keine befriedigende Langzeit-Witterungsbeständigkeit haben.
Aus den genannten Gründen können mit den bekannten Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas keine Mikroperlen erzeugt werden, die eine einheitliche Größe und Wandstärke und reproduzierbare physikalische und chemische, insbesondere Festigkeits- und Güteeigenschaften besitzen.
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Bei seinen Versuchen zum Verblasen einer dünnen Schicht aus schmelzflüssigem Glas zu einer Mikrohohlperle aus Glas mit Hilfe eines inerten Blasgases hat der Anmelder zunächst festgestellt, daß die Bildung der Mikroglasperle ein sehr empfindlicher Vorgang ist und daß unbeständige dünne Schichten gebildet werden, die zu winzigen Tröpfchen zerplatzen, ehe eine dünne Schicht aus schmelzflüssigem Glas zu einer Mikroperle verblasen und diese von der Blasdüse abgelöst werden kann. Ferner neigte das schmelzflüssige Glas unter der Einwirkung von Benetzungskräften zum Hinaufkriechen in der Blasdüse. Aus diesen Gründen waren die Versuche zum Verblasen von dünnen Schichten aus schmelzflüssigem Glas zu Mikrohohlperlen aus Glas zunächst erfolglos.
Die bisherigen Versuche zur Verwendung von Sonnenenergie zum Heizen und/oder Kühlen wurden dadurch beeinträchtigt, daß ein sehr starker Wärmeverlust an die Umgebungsatmosphäre auftritt, wenn die Außentemperatur unter 0 0C liegt oder wenn sich die Betriebstemperatur des Sonnenkollektors, d. h. die Austrittstemperatur des Wärmeaustauschmediums, dem Wert von 71 0C nähert. Der Wärmeverlust des Sonnenkollektors wird ums© größer und sein Wirkungsgrad umso kleiner, je niedriger die Außentemperatur und je höher die Betriebstemperatur des Kollektors ist. Es hat sich gezeigt, daß bei der Anwendung einer wirtschaftlich interessanten Dämmtechnik zu tragbaren Preisen erhältliche Sonnenkollektoren bei Außentemperaturen über O 0C und bei Betriebstemperaturen unter 71 0C mit genügendem Wirkungsgrad arbeiten. Diese Bedingungen genügen für die Erzeugung von Warmwasser zum Baden und Waschen und für die Wärmeerzeugung für Haushaltszwecke, aber nicht zum Heizen bei Außentemperaturen unter 0 0C oder zum Klimatisieren.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffurg eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas.
Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in der Erzeugung von verbesserten Dämmstoffen und Dämmsystemen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Erzeugung von Mikrohohlperlen aus Glas für die Verwendung als Füllstoffe oder in Füllstoffen.
Außerdem besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Erzeugung von Mikrohohlperlen aus Glas, die einheitlich starke Wände besitzen, die im wesentlichen frei sind von Gaseinschlussen oder gelösten Gasen oder von gelösten Lösungsmitteln, die Bläschen bilden und/oder entweichen könnten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Mikrohohlperlen aus Glas, die gegenüber Wärme, chemisch wirkenden Substanzen und Alkalien im wesentlichen beständig sind.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Verwendung der Mikrohohlperlen aus Glas in syntaktischen Schäumen und/oder Formkörpern.
Außerdem besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Erzeugung von dünnwandigen Mikrohohlperlen aus einem Glas von geringer Wärmeleitfähigkeit.
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Weiter besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung von aus Glas bestehenden Mikrohohlperlen, die ein Gras von geringer Wärmeleitfähigkeit enthalten.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung von Vakuum-Mikrohohlperle η aus Glas, auf deren Innenwandung ein dünner durchsichtiger Metallüberzug vorhanden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas, auf deren Innenwandung ein reflektierender Metallüberzug von geringem Emissionsvermögen vorhanden ist.
Außerdem besteht eine Aufgabe der Erfindung in der wirtschaftlichen, einfachen Erzeugung von Mikrohohlperlen aus Glas, die im wesentlichen kugelförmig sind und eine im wesentlichen einheitliche Grpße und Wandstärke und im wesentlichen einheitliche Festigkeits- und Wärmedämmeigenschaften besitzen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmstoffen und/oder Wandplatten.
Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmstoffen zu verwenden, die für die Verwendung bei hohen Temperaturen und zum Hemmen von Bränden geeignet sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Erzeugung von Mikrohohlperlensträngen aus Glas, in denen einander benachbarte Mikroperlen aus Glas durch einen dünnen Glasfaden miteinander verbunden sind.
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Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmstoffen für die Verwendung in Sonnenkollektoren mit hohem Wirkungsgrad.
Die Erfindung betrifft Mikrohohlperlen aus Glas und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen der Mikroperlen, insbesondere die Verwendung der Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmstoffen und Dämmkonstruktionen und verbesserten Füllstoffen.
Die Mikroperlen werden aus einer Glasmasse, insbesondere einer Glasmasse mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, erzeugt und können ein Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit enthalten. Man kann die Mikroperlen auch derart erzeugen, daß in ihrem Innern ein Hochvakuum und auf ihrer Innenwandung ein dünner Metallüberzug vorhanden ist.
Man kann die Mikroperlen ferner derart erzeugen, daß sie ein Gas unter einem Druck enthalten, der über oder unter oder etwa auf dem Umgebungsdruck liegt, und daß auf der Innenwandung der Mikroperlen ein dünner Metallüberzug vorhanden ist.
Je nach seiner Dicke kann der Metallüberzug durchsichtig oder stark reflektierend sein. Durch die Verwendung eines Hochvakuums und eines reflektierenden Metallüberzuges werden die Dämmeigenschaften der Mikroperlen stark verbessert.
Die Wärmedämmeigenschaften der Mikroperlen können aber durch die Verwendung eines reflektierenden Metallüberzuges auch verbessert werden, wenn in den Mikroperlen kein Hoch vakuum vorhanden ist.
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Man kann die Mikreglasperlen gemäß der Erfindung als Wärmesperre verwenden, wenn man mit ihnen leere Räume zwischen vorhandenen Wänden oder andere fiäume ausfüllt oder wenn man aus ihnen Flächengebilde oder Formkörper herstellt, die dann als Wärmesperren verwendet werden. Bei der Verwendung der Mikroperlen als Wärmesperren kann man die Zwischenräume zwischen den Mikroperlen mit einem Gras oder Schaum oder einem anderen Material von niedriger Wärmeleitfähigkeit ausfüllen, um die Dämmeigenschaften der aus den Mikroperlen hergestellten Materialien zu erhöhen.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung der Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas ist die Erzeugung von durchsichtigen und reflektierenden Dämmstoffen für die Herstellung von verbesserten Sonnenkollektoren.
Zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Mikrohohlper— len aus Glas wird vor einer Koaxialblasdüse ein Film aus schmelzflüssigem Glas gebildet und ein Inertgas oder Metalldampf unter einem Überdruck gegen die Innenfläche des Glasfilms geblasen, so daß dieser zu einem aus schmelzflüssigem Glas bestehenden, langgestreckten und an seinem äußeren Ende geschlossenen, zylindrischen Gebilde verformt wird.
Man kann zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas auch ein Gas bzw. ein dispergierte Metallteilchen enthaltendes Gas und/oder eine gasförmige metallorganische Verbindung unter einem Überdruck gegen die Innenfläche des Glasfilms blasen, so daß dieser zu einem aus schmelzflüssigem Glas bestehenden, langgestreckten und an seinem äußeren Ende geschlossenen, zylindrischen Gebilde verformt wird, wobei in jenem der Blasdüse benachbarten Bereich, in dem das aus schmelzflüssigem Glas bestehende, langgestreckte zylindrische
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Gebilde hergestellt wird, ein Gegendruck aufrechterhalten wird, der etwas niedriger ist als der Blasdruck.
Ein von einer Querstrahldüse abgegebener Treibmittelstrom wird unter einem Winkel zur Achse der Blasdüse quer über diese geführt. Bas die Blasdüse und das langgestreckte zylindrische Gebilde über- und umstreichende Treibmittel erzeugt auf der Windschattenseite der Blasdüse ein pulsierendes Druckfeld mit regelmäßigen periodischen Seitwärtsschwingungen, die denen einer im Wind flatternden Fahne ähneln.
Zur Unterstützung der Steuerung der Größe der Mikroperlen und des Abstandes zwischen ihnen sowie zur Unterstützung ihres Ablösens von der Blasdüse kann der Querstrahl des Treibmittels durch in regelmäßigen Zeitabständen abgegebene Impulse gesteuert werden.
Das Treibmittel umhüllt das langgestreckte zylindrische Gebilde und wirkt unsymmetrisch auf dieses Gebilde ein und veranlaßt es zu flattern, sich zu falten und sich an seinem der Koaxialblasdüse benachbarten, inneren Ende einzuschnüren und zu schließen. Infolge der Reibungskräfte, die zwischen dem langgestreckten zylindrischen Gebilde und dem es umstreichenden Treibmittel auftreten, wird das langgestreckte zylindrische Gebilde von der Koaxialblasdüse abgelöst, so daß es von dieser frei herunterfällt. Das von dem Treibmittel umstrichene, langgestreckte zylindrische Gebilde trachtet unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte des schmelzflüssigen Glases, die Form einer Kugel anzunehmen, in der es die kleinste Oberfläche hat.
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Unterhalb und auf beiden Seiten der Blasdüse sind Abschreckdüsen vorgesehen, die ein Kühlmittel gegen die aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikroperlen richten. Dadurch wird das schmelzflüssige Glas schnell abgekühlt und zum Erstarren gebracht, so daß es eine harte, glatte Mi— krohohlperle aus Glas bildet. Wenn das zum Blasen der Mikroperlen verwendete Gas aus einem Metalldampf besteht, bewirkt das Kühlmittel, daß der Metalldampf abgekühlt wird und kondensiert und sich auf der Innenwandung der Mikroperle in Form eines durchsichtigen oder eines reflek tierenden dünnen Metallüberzuges ablagert.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Mikroperlen mit einem Klebstoff oder einem Schaumfüllstoff überzogen und durch Flachdrücken zu einem abgeflachten Rotationsellipsoid oder einem zellenartigen Körper verformt. Danach werden die Mikroperlen in dem flachgedrückten Zustand gehalten, bis der Klebstoff erhärtet, so daß die Mikroperlen danach ihre flachgedrückte Form beibehalten. Da zwischen den flachgedrückten Mikroperlen ein viel kleineres Zwischenraumvolumen vorhanden ist, haben sie viel bessere Wärmedämmeigenschaften.
Man kann die zum Erzeugen der Mikroperlen verwendeten Glasmassen im Hinblick auf gewünschte optische und chemische Eigenschaften und die Verträglichkeit mit dem in den Mikroperlen enthaltenen Gas auswählen.
Wenn das zum Blasen der Mikroperlen verwendete Gas dispergierte Metallteilchen enthält, wird auf der Innenwandung der Mikroperle ein dünner Metallüberzug gebildet. Wenn der Metallüberzug aus einer gasförmigen
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metallorganiBchen Verbindung gebildet werden soll, kann man ztuii Blasen der Mikroperlen ein Gas verwenden, das eine gasförmige metallorganische Verbindung enthält oder aus ihr besteht. Knapp vor dem Blasen der Mikroperlen oder nach dem Erzeugen derselben kann man die metallorganische Verbindung zersetzen, beispielsweise indem man das Blasgas oder die Mikroperlen einer Wärmeeinwirkung und/oder einer elektrischen Entladung aussetzt.
In den Mikroperlensträngen sind einander benachbarte Mikroperlen durch einen dünnen Glasfaden verbunden. Man kann auch die Mikroperlen der Stränge zu abgeflachten Rotationsellipsoiden flachdrücken. Durch die Verbindungsfäden wird die Berührungsfläche zwischen einander benachbarten Mikroperlen verkleinert oder beseitigt und die Wärmeleitung zwischen den Mikroperlen vermindert. In Strangform vorliegende Mikroperlen können auch leichter manipuliert werden und werden weniger leicht verstreut, was besonders bei Mikroperlen von sehr kleinem Durchmesser oder sehr niedriger Dichte wichtig ist. Gegenüber dem bloßen Hinzufügen von Fäden haben die in Strangform vorliegenden Mikroperlen den Vorteil, daß sich die endlosen Fäden in dem System, in dem sie verwendet werden, nicht abzusetzen trachten.
Durch die Erfindung werden zahlreiche der Probleme gelöst, die bei den bisherigen Versuchen zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas sowie zum Erzeugen von Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas mit einem auf ihrer Innenwandung vorhandenen Metallüberzug aufgetreten sind. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können Mikrohohlperlen aus Glas mit vorherbestimmten Eigenschaften erzeugt werden, so daß es möglich
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wird, hochwertige Dämmstoffe und Dämmkonstruktionen und verbesserte Füllstoffe für ganz bestimmte Zwecke zu entwickeln und herzustellen. Durch sorgfältige Auswahl der Bestandteile der Glasmasse und sorgfältige Steuerung des Inertgas- oder Metalldampfdruckes und der Temperatur, Viskosität, Oberflächenspannung und Dicke des schmelzflüssigen Glasfilms, aus dem die Mikroperlen hergestellt werden, kann man den Durchmesser der Mikroperlen, sowie deren Einheitlichkeit, Wärmeverhalten, Festigkeitseigenschaften und chemische Beständigkeit vorherbestimmen. Die Mikroperlen können in ihrem Innern ein Inertgas enthalten, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und zum Blasen der Mikroperle verwendet wurde, oder es kann im Innern der Mikroperle ein Hochvakuum vorhanden sein, das durch die Kondensation eines Metalldampfes erzeugt worden ist, der zum Blasen der Mikroperle verwendet wurde. Auf der Innenwandung der Mikrohohlperlen bzw. Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas kann ein durchsichtiger Metallüberzug vorhanden sein, der einen Durchtritt von Sonnenlicht durch die Mikroperlen gestattet, aber Infrarotstrahlung reflektiert. Auf der Innenwandung der Mikrohohlperlen bzw. Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas kann ferner ein stark reflektierender Metallüberzug vorhanden sein, der ein geringes Emissionsvermögen hat, Licht und Wärmestrahlung wirksam reflektiert und nicht dem Verschleiß und der Schädigung ausgesetzt ist, die ein außen auf den Mikroperlen vorgesehener reflektierender Metallüberzug infolge der punktförmigen Berührung zwischen einander benachbarten Mikroperlen bzw. die chemischen Einwirkungen der Umgebungsatmosphäre erfährt.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen die wirtschaftliche Verwendung von aus Glas bestehenden Mikrohohlperlen mit guter Dämmwirkung zur
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Herstellung eines preisgünstigen, wirksamen Dämmstoffes.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen erstmalig die Ausnutzung der stark wärmedämmenden Wirkung eines Vakuums in einem bei niedrigem Preis sehr wirksamen Dämmstoff. Die Erfindung ermöglicht ferner die wirtschaftliche Erzeugung von Mikrohohlperlen aus Glas, die eine Strahlungssperre enthalten und als Dämmstoff verwendet werden können, aus einer niedrig- oder hochschmelzenden Glasmasse. Mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der Erfindung können Mikrohohlperlen bzw. Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas in großen Mengen wirtschaftlich erzeugt werden.
Im Vergleich mit den bekannten Verfahren, in denen ein zunächst flüssiges oder festes Treibmittel verwendet wird, kann man in dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung höhere Temperaturen verwenden, weil kein expandierbares und/oder zersetzbares Treibmittel verwendet wird. Bestimmte Glasmassen haben bei den dadurch ermöglichten, höheren Glastemperaturen eine niedrigere Viskosität, die bewirkt, daß die erzeugten Mikrohohlperlen infolge der Wirkung der Ober— flächenspannungskräfte in ihrer Wandstärke, in ihrer Kugelform und in ihrem Durchmesser viel einheitlicher sind.
In dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die verschiedenartigsten Blasga— se und Blasgasbestandteile und darin enthaltene und in den Mikroperlen einzuschließende Substanzen verwendet werden.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Blasen von Mikrohohlperlen aus Glas mit Hilfe eines aus einem Metalldampf bestehenden oder ihn enthaltenden Blasgases, so daß in der erzeugten Mikroperle ein Hochvakuum vorhanden ist. Im Rahmen der Erfindung können dem aus Metalldampf bestehenden oder ihn enthaltenden Blasgas kleine Mengen von ausgewählten Metalldämpfen hinzugefügt werden, beispielsweise Alkalimetalldämpfe, die als Getter wirken, d. h., daß sie mit gasförmigen Spurenelementen reagieren, die bei der Bildung der Mikroperle aus dem Film aus schmelzflüssigem Glas entweichen können. Diese ausgewählten Metalldämpfe gettern etwa entwickelte Gase und gewährleisten die Aufrechterhaltung des Hochvakuums im Innern der Mikroperle.
Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können für Dämm- und/oder Füllstoffe geeignete Mikrohohlperlen aus Glas erzeugt werden, die hinsichtlich ihres Durchmessers, ihrer Wandstärke, ihrer Festigkeit, ihrer chemischen und Witterungsbeständigkeit und ihrer Gasdurchlässigkeit vorherbestimmte Eigenschaften haben, so daß für bestimmte Zwecke geeignete, hochwertige Systeme entwickelt und hergestellt werden können. Dabei werden die Mikrohohlperlen aus Glas derart hergestellt, daß sie frei sind von Schließvorsprüngen.
Man kann die erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen bzw. Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas in hochwertigen Dämmkonstruktionen für Sonnenkollektoren verwenden, so daß diese auch bei Außentemperaturen unter 0 0C und bei über 71 C liegenden Austrittstemperaturen des Wärmeaustauschmediums mit hohem Wirkungsgrad arbeiten können, d. h. sowohl im Winter als Wärmequelle als auch im Sommer zum Klimatisieren.
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Nachstehend werden dae Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Erzeugen von Mikroperlen für die Verwendung als Dämm- und/oder Füllstoffe oder in denselben anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung mit mehreren Koaxialblasdüsen zur Abgabe des Blasgases zum Blasen von Mikrohohlperlen aus Glas, ferner eine Querstrahldüse zur Abgabe eines Treibmittels, das die Bildung der Mikroperlen und deren Ablösung von den Blasdüsen unterstützt, und eine Einrichtung zur Abgabe eines Abschreckmediums zum Abkühlen der Mikroperlen.
Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab im Querschnitt ein Detail der Düsenanordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 ebenfalls im Querschnitt als Detail eine gegenüber der Fig. 2 abgeänderte Blasdüse mit verjüngtem unterem Ende.
Fig. 3a zeigt im Querschnitt ein Detail einer abgeänderten Querstrahldüse mit einer abgeflachten Düsenöffnung, sowie die Blasdüse gemäß Fig. 3,
Fig. 3b in einer Draufsicht die abgeänderte Querstrahldüse und die Blasdüse gemäß Fig. 3a,
Fig. 3c die Verwendung der Einrichtung gemäß Fig. 3b zum Erzeugen von Strängen von Mikrohohlperlen aus Glas,
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Pig. 4 im Querschnitt eine gegenüber der Pig. 2 abgeänderte Blasdüse mit erweitertem unterem Teil,
Pig. 5 im Querschnitt einen Sonnen-Flachkollektor, in dem die erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas verwendet werden,
Pig. 6 im Querschnitt einen Sonnen-Rohrkollektor mit den erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas,
Pig. 7 im Querschnitt eine Dämmplatte aus kugelförmigen Mikrohohlperlen aus Glas,
Fig. 7a im Querschnitt eine Dämmplatte aus Mikrohohlperlen aus Glas, welche die Form eines abgeflachten Rotationsellipsoids haben und
Fig. 7b im Querschnitt eine Dämmplatte aus Mikrohohlperlen aus Glas, welche die Form eines abgeflachten Rotationsellipsoids haben und in Form von Strängen vorliegen, deren Fäden eine Berührung zwischen den Mikrohohlperlen verhindern.
Fig. 8 ist ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke des auf der Innenwandung der Mikrohohlperle vorhandenen, dünnen Metallüberzuges, dem Blasdruck des Metalldampf-Blasgases und dem Durchmesser der Mikroper-Ie.
In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist eine Wanne 1 gezeigt, die eine Glasschmelze 2 enthält und aus einem feuerfesten Werkstoff hergestellt ist und auf nicht gezeigte Weise geheizt wird. Im Boden 3 der Wanne 1 sind
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mehrere Öffnungen 4 vorgesehen, durch welche die Glasschmelze 2 zu Koaxialblasdüsen 5 gelangt. Die Koaxialblasdüse 5 kann getrennt hergestellt werden oder aus einem abwärtsgerichteten Portsatz des Bodens 3 der Wanne 1 bestehen. Die Koaxialblasdüse 5 besteht aus einem inneren Düsenrohr 6, dessen Mündung mit 6a bezeichnet ist und das zur Abgabe von Blasgas, z. B. eines inerten oder Metalldampf—Blasgases dient, und aus einem äußeren Düsenrohr 7» dessen Mündung mit 7 a bezeichnet ist und das zur Abgabe von schmelzflüssigem Glas dient. Das innere Düsenrohr 6 ist koaxial in dem äußeren Düsenrohr 7 angeordnet, so daß zwischen den Düsenrohren 6 und 7 ein Ringkanal 8 für das schmelzflüssige Glas 2 vorhanden ist. Die Mündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 ist knapp oberhalb der Ebene der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 angeordnet.
Das in dem Ringspalt 8 unter annähernd atmosphärischem Druck oder unter einem höheren Druck abwärtsströmende schmelzflüssige Glas 2 füllt den Raum zwischen den Düsenmündungen 6a und 7a aus, und bildet dort unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte des schmelzflüssigen Glases 2 einen au s schmelzflüssigem Glas bestehenden, dünnen Film 9» der sich über den Düsenmündungen 6a und 7a erstreckt.
Über den Verteiler 11 und das innere Düsenrohr wird mit der Innenfläche des schmelzflüssigen Glasfilms ein Blasgas 10 in Berührung gebracht, das aus einem Inertgas oder einem Metalldampf bestehen und/oder dispergierte Metallteilchen enthalten kann und das auf nicht dargestellte Weise annähernd auf die Temperatur des schmelzflüssigen Glases erhitzt wird und dessen Druck höher ist als der Druck
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des schmelzflüssigen Glases an der Blasdüse. Unter der Einwirkung des Überdruckes des Blasgases bzw. Metalldampfes wird der Film aus schmelzflüssigem Glas zu einem aus schmelzflüssigem Glas bestehenden, langgestreckten zylindrischen Gebilde 12 verformt, das mit dem Blasgas bzw. dem Metalldampf 10 gefüllt ist und das an seinem äußeren Ende geschlossen ist und an seinem inneren Ende an den Umf angsran d der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 anschließt. In dem das langgestreckte zylindrische Gebilde aus dem schmelzflüssigen Glas aufnehmenden Raum im Bereich der Blasdüse wird ein Gas- bzw. Inertgasdruck aufrechterhalten, der etwas niedriger ist als der Druck des Blasgases. Mit Hilfe der dargestellten Koaxialdüse kann man Mikroperlen herstellen, deren Durchmesser das Drei- bis Fünffache des Innendurchmessers der Düsenmündung 7a beträgt. Diese Koaxialdüse ist besonders zum Blasen von niedrigviskosen Glasschmelzen geeignet.
Eine Querstrahldüse 13 gibt ein inertes Treibmittel 14 ab, das auf nicht gezeigte Weise auf die Temperatur des schmelzflüssigen Glases 2 oder eine etwas höhere oder niedrigere Temperatur erhitzt worden ist. Das Treibmittel 14 wird der Querstrahldüse 13 über eine Verteilerleitung 15 zugeführt und strömt von der Düsenmündung 13a der Querstrahldüse 13 zu der Koaxialblasdüse 5. Dabei ist die Querstrahldüse 13 so orientiert, daß das Treibmittel in dem Bereich der Düsenmündung 7a und in dem anschließenden Bereich, in dem die Mikroperlen gebildet werden, die Blasdüse 5 umstreicht. Infolgedessen erzeugt das Treibmittel auf der Windschattenseite der Blasdüse 5 ein pulsierendes oder schwankendes Druckfeld.
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Das das langgestreckte zylindrische Gebilde 12 umstreichende Treibmittel 14 bewirkt, daß das zylindrische Gebilde 12 flattert und sich faltet und sich an seinem inneren Ende, an einer der Mündung 7 a des äußeren Düsenrohrs 7 umgebenden Stelle 16, einschnürt und schließt. Unter der Einwirkung der zwischen dem Treibmittel 14 und dem langgestreckten zylindrischen Gebilde 12 auftretenden Reibungskräfte wird das zylindrische Gebilde 12 von der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 abgelöst, so daß das zylindrische Gebilde abfallen kann und von der Düse 5 wegtransportiert wird. Unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte des schmelzflüssigen Glases auf das von der Blasdüse 5 abgelöste zylindrische Gebilde 12 trachtet dieses, die Form anzunehmen, in der es die kleinste Oberfläche hat, und verformt es sich infolgedessen zu einer kugeligen Mikrohohlperle 17 aus schmelzflüssigem Glas.
Unter der Koaxialblasdüse 5 und auf beiden Seiten derselben sind Abschreckdüsen 18 angeordnet, die aus ihren Mündungen I8a an die Mikroperlen 17 aus schmelzflüssigem Glas ein Kühlmittel 19 abgeben, so daß das schmelzflüssige Glas schnell abkühlt und erstarrt und eine harte, glatte Mikrohohlperle aus Glas erhalten wird. Das Kühlmittel dient auch zum Transport der Mikrohohlperle aus Glas von der Koaxialblasdüse 5 weg. Wenn als Blasgas zum Blasen der Mikroperlen ein Metalldampf verwendet wird, bewirkt das Kühlmittel, daß dieser Metalldampf abgekühlt wird und kondensiert und auf der Innenwandung der Mikroperle einen durchsichtigen oder reflektierenden, dünnen Metallüberzug 20 bildet. Man kann erforderlichenfalls die Kühlzeit verlängern, indem man die Mikrohohlperlen aus Glas mittels einer Wirbelschicht, einer Trägerflüssigkeit oder eines Förderbandes transportiert und dabei abkühlt, so daß sie erhärten,
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dabei aber nur minimalen oder keinen Wirkungen ausgesetzt werden, welche die Mikrohohlperlen zu verformen oder ihre Größe oder Form zu verändern trachten. Die abgekühlten und erstarrten Mikrohohlperlen aus Glas werden auf geeignete, nicht gezeigte Weise gesammelt.
In der Pig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher der untere Teil 21 des äußeren Düsenrohrs 7 abwärts verjüngt ist. Die Koaxialblasdüse 5 besteht wieder aus einem inneren Düsenrohr 6 mit der Düsenmündung 6a und einem äußeren Düsenrohr 7 mit der Düsenmündung 7a·. Man erkennt in Fig. 3 ferner das aus schmelzflüssigem Glas bestehende, langgestreckte zylindrische Gebilde 12 und dessen eingeschnürten Teil 16.
Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung des verjüngten Düsenteils 21 die Bildung eines dünnen Films 9* aus schmelzflüssigem Glas in dem Bereich zwischen der Mündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 und der Mündung 7a* des äußeren Düsenrohrs 7 merklich unterstützt werden kann. Unter der Einwirkung des Druckes der Glasschmelze 2 drückt die Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 des äußeren Düsenrohrs 7 die Glasschmelze durch den engen Spalt, der zwischen dem Außenrand der Dueenmündung 6a und der Innenwandung 22 vorhanden ist. Auf diese Weise wird der aus schmelzflüssigem Glas bestehende, dünne Film 9* gebildet, der sich über die Düsenmündungen 6a und 7af erstreckt. In dieser Ausführungsform beruht die Bildung des Films 9* aus schmelzflüssigem Glas somit nicht nur auf der Wirkung der Oberflächenspannung des schmelzflüssigen Glases. Mit Hilfe der in Fig. 3 gezeigten Koaxic*Idüse kann man Mikroperlen erzeugen, deren Durchmesser das Drei- bis
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Fünffache des Durchmessers der Düsenöffnung 7a der Koaxialdüse 7 beträgt, und kann man insbesondere Mikroperlen von kleinerem Durchmesser erzeugen als mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2. Diese Düse eignet sich besonders zum Verblasen von hochviskosen Glasschmelzen.
Der Durchmesser der Düsenöffnung 7a* bestimmt den Durchmesser der Mikroperle. In der Vorrichtung gemäß Fig. kann man ein äußeres Düsenrohr 7 und ein inneres Düsenrohr mit größerem Innendurchmesser verwenden, so daß die Gefahr eines Verlegene der Koaxialdüse im Betrieb geringer ist. Diese Merkmale sind besonders vorteilhaft, wenn das Glasgas dispergierte Metallteilchen enthält und/oder die Glasmasse zusätzliche Materialteilchen enthält.
In den Figuren 3a und 3b ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der die Querstrahldüse 13 einen abgeflachten äußeren Teil besitzt, der eine allgemein rechteckige oder ovale Düsenmündung 13a bildet. Die Düsenmündung 13a kann unter einem Winkel zu einer Linie angeordnet sein, die durch die Mittellinie der Koaxialdüse 5 gezogen ist. Bevorzugt wird der in der Zeichnung dargestellte Winkel von etwa 90 ° zu der Mittellinie der Koaxialdüse 5.
Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung des abgeflachten Querstrahls des Treibmittels bei einer gegebenen Geschwindigkeit bewirkt, daß die Wirkung des pulsierenden Druckfeldes konzentriert und die Amplitude der Druckschwankungen vergrößert wird, die in dem Bereich, in dem die hohlen Mikroperlen erzeugt werden, auf der Windschattenseite der Blasdüse 5 auftreten. Wenn man den abgeflachten Querstrahl verwendet und dadurch die Amplitude der Druckschwankuhgen erhöht, wird die auf
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zylindrische Gebilde 12 ausgeübte Einschnürwirkung verstärkt. Dadurch wird das Schließen des zylindrischen Gebildes 12 an seinem eingeschnürten inneren Ende 16 und das Ablösen des zylindrischen Gebildes 12 von der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 erleichtert.
In der in Fig. 3c gezeigten Ausführungsform werden Mikrohohlperlen in Strangform durch Verblasen einer hochviskosen Glasschmelze erzeugt. Das langgestreckte zylindrische Gebilde 12 und die Mikroperlen 17a, 17b und 17c aus Glas sind durch dünne Glasfäden 17d miteinander verbunden. Man erkennt in der Zeichnung, daß während der von der Blasdüse 5 fortschreitenden Bewegung der Mikroperlen 17a, 17b und 17c das langgestreckte zylindrische Gebilde 12 Oberflächenspannungskräften unterworfen und dadurch allmählich zu dem allgemein kugeligen Gebilde 17a, dem der Kugelform stärker angenäherten Gebilde 17b und schließlich der kugelförmigen Mikroperle 17c verformt wird. Mit zunehmendem Abstand zwischen den Mikroperlen und Fäden einerseits und der Blasdüse 5 andererseits bewirken diese Oberflächenspannungskräfte auch eine allmähliche Herabsetzung des Durchmessers der Verbindungsfäden 17d. Die so erhaltenen Mikrohohlperlen 17a, 17b und 17c aus Glas sind miteinander durch dünne Fadenstücke 17d verbunden, die im wesentlichen gleich lang und mit den Mikroperlen aus Glas einstückig sind.
Die in den Figuren 3i 3a und 3b dargestellten Vorrichtungen haben eine Wirkungsweise, die der vorstehend anhand der Figuren 1 und 2 erläuterten ähnelt.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungbform der Erfindung ist die Koaxialdüse 7 in ihrem unteren Teil mit einer Verdickung 23 versehen, die dem äußeren Düsenrohr 7
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eine kugelförmige Gestalt verleiht. In dieser Ausführungsform ist wie in den vorherigen Ausführungsformen eine Koaxial-Bl as düse 5 vorgesehen, die aus dem inneren Düsenrohr mit der Mündung 6a und dem äußeren Düsenrohr 7 mit der Mündung 7a besteht. In Fig. 4 erkennt man ebenfalls den zu einem langgestreckten zylindrischen Gebilde verformten, schmelzflüssigen Film 12 mit dem eingeschnürten Teil 16.
Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung der kugeligen Verdickung 23 bei einer gegebenen Geschwindigkeit des Treibmittels 14 (Fig. 2) bewirkt, daß die Amplitude der Druckschwankungen vergrößert wird, die in dem Bereich, in dem die hohlen Mikroperlen erzeugt werden, auf der Windschattenseite der Blasdüse 5 auftreten. Wenn man die Verdickung 23 verwendet und dadurch die Amplitude der Druckschwankungen erhöht, wird die auf das zylindrische Gebilde 12 ausgeübte Einschnürwirkung verstärkt. Dadurch wird das Schließen des zylindrischen Gebildes 12 an seinem eingeschnürten inneren Ende 16 und das Ablösen des zylindrischen Gebildes 12 von der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 erleichtert.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann das Ablösen des zylindrischen Gebildes 12 von der Düsenmündung 7a auch durch einen Schlagarm 24 unterstützt werden, der an einer nicht gezeigten Spindel befestigt ist. Wenn diese rotiert, greift der Schlagarm 24 an dem eingeschnürten Teil 16 des langgestreckten zylindrischen Gebildes 12 an und unterstützt auf diese Weise das Verschließen des zylindrischen Gebildes 12 an seinem eingeschnürten inneren Ende 16 und das Ablösen des zylindrischen Gebildes 12 von der Mündung 7a des äußeren Düsen— rohrs 7·
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Im übrigen ähnelt die Wirkungsweise der in Fig. gezeigten Vorrichtung der vorstehend anhand der Figuren 1, 2 und 3 beschriebenen.
Man kann die in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausgestaltungen der Erfindung je nach den Erfordernissen einzeln oder in verschiedenen Kombinationen verwenden. Die ganze Vorrichtung kann in einem nicht gezeigten Hochdruckbehälter eingeschlossen sein, so daß das Verfahren unter einem Überdruck durchgeführt werden kann.
In Fig. 5 ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in einem Sonnen-Flachkollektor 29 erläutert. Dieser ist im Querschnitt von einer Schmalseite aus gesehen gezeigt. Der Sonnenkollektor ist durch eine äußere Abdeckung 30 vor den Witterungseinflüssen geschützt. Diese äußere Abdeckung 30 kann aus durchsichtigem Glas oder Kunststoff bestehen oder aus mehreren Lagen von erfindungsgemäßen durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas, die mit einem durchsichtigen Harz aus Polyester, Polyolefin, Polyacrylat oder Polymethylacrylat zu einer durchsichtigen Abdeckung gebunden sind. Unterhalb der äußeren Abdeckung befindet sich eine zu ihr parallele, ebene Absorberplatte 31 aus Metall, mit deren Unterseite mehrere in gleichen Abständen voneinander angeordnete Rohre 33 verbunden sind, die ein Wärmeaustauschmedium 32, beispielsweise Wasser, enthalten. Die Rohre 33 sind auf übliche Weise derart miteinander verbunden, daß das Wärmeaustauschmedium 32 durch die Rohre 33 strömen kann. Um die Wärmeverluste des Sonnenkollektors möglichst niedrig zu halten und seinen Wirkungsgrad zu erhöhen, kann man den Zwischenraum zwischen der äußeren Abdeckung 30 und der Absorberplatte 31 mit einer Lage aus erfindungsgemäßen Vakuum-
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Mikrohohlperlen 34 aus Glas füllen. Der Sonnenkollektor hat ferner eine innere Abdeckung 35» mit welcher der Sonnenkollektor an dem Dach 36 eines Wohnhauses angebracht werden kann. Um die Wärmeverluste des Sonnenkollektors weiter herabzusetzen und seinen Wirkungsgrad weiter zu erhöhen, kann man den Zwischenraum zwischen der Unterseite der Absorberplatte 31 und der inneren Abdeckung 35 mit reflektierenden Vakuum-Mikrohohlperlen 39 aus Glas ausfüllen, die auf ihrer Innenwandung einen stark reflektierenden Metallüberzug besitzen. Der Sonnenkollektor 29 ist an seinem oberen und unteren Rand durch je eine Randleiste 37 bzw. 38 abgeschlossen.
Der Sonnen-Flachkollektor entspricht im übrigen in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise im wesentlichen den bekannten Sonnen-Flachkollekteren.
In Fig. 6 ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in einem Sonnen-Rohrkollektor 43 erläutert, der im Querschnitt von einem Ende aus gesehen gezeigt ist. Die äußere Abdeckung 44 kann aus durchsichtigem Glas oder Kunststoff bestehen. Die äußere Abdeckung 44 kann auch aus mehreren Lagen von erfindungsgemäßen durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas bestehen, die mit Hilfe eines durchsichtigen Harzes aus Polyester oder Polyolefin zu einer durchsichtigen Abdeckung gebunden sind. Unter der äußeren Abdeckung 30 befindet sich ein zu ihr paralleles Doppelrohr 45, das aus einem inneren oder Vorlaufrohr 46 und einem äußeren oder Rücklaufrohr 47 besteht. Das beispielsweise aus Wasser bestehende Wärmeaustauschmedium 48 wird durch das Vorlaufrohr 46 zugeführt und an einem Ende des Doppelrohrs auf nicht gezeigte Weise in das Rücklaufrohr
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umgelenkt, in dem das erhitzte Wärmetauschmedium 49 zurückströmt. Das Vorlaufrohr 46 ist zu dem Rücklaufrohr 47 koaxial. Das Rücklaufrohr 47 besitzt auf seiner Außenseite einen wärmeabsorbierenden schwarzen Überzug. Beim Durchströmen des Vorlaufrohre 46 und des Rücklaufrohrs 47 erwärmt sich das Wärmeaustauschmedium.
Der Rohrkollektor 43 hat außen parallele Seitenabdeckungen 50 und unten eine gekrümmte untere Abdeckung 51» die mit dem Vorlaufrohr 46 und dem Rücklaufrohr 47 konzentrisch ist. Die Innenwandung der unteren Abdeckung 51 ist mit einem reflektierenden Überzug 52 versehen, der die Sonnenstrahlen zu dem wärmeabsorbierenden schwarzen Überzug des Rücklaufrohrs 47 hin reflektiert und bündelt. Um die Wärmeverluste des Sonnenkollektors möglichst niedrig zu halten und seinen Wirkungsgrad zu erhöhen, kann der ganze Raum zwischen den Abdeckungen 44, 50 und 51 und dem Rücklaufrohr 47 mit einer Lage aus erfindungsgemäßen durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen 54 aus Glas ausgefüllt sein,
Normalerweise werden Sonnen-Rohrkollektoren in Gruppen derart angeordnet, daß sie die Strahlen der ^ über den Himmel wandernden Sonne auffangen. Dabei treten die Sonnenstrahlen durch die durchsichtigen Mikroperlen 54 und fallen die Sonnenstrahlen direkt auf die auswärtsgekehrte Seite des Rücklaufrohrs 47, wo sie von dem reflektierenden Überzug 52 auf die einwärtsgekehrte Seite der Außenwandung des Rücklaufrohrs 47 reflektiert werden.
Im übrigen entsprechen die Sonnen-Rohrkollektoren in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise den bekannten Sonnen-Rohrkollektoren.
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In Fig. 7 ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in einer Platte 61 erläutert, die mehrere Lagen aus gleich großen Mikroperlen 62 aus Glas enthält, die auf ihrer Innenwandung einen dünnen reflektierenden Metallüberzug 63 haben können. Im Innenraum der Mikroperlen kann ein Hochvakuum vorhanden oder dieser Innenraum kann mit einem Gas 64 von niedriger Wärmeleitfähigkeit gefüllt sein. Die Zwischenräume 65 zwischen den Mikroperlen können mit demselben Gas oder mit einem Schaum gefüllt sein, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat und ein Gas von niedriger Wärmeleitfähigkeit enthält. Die Vorderfläche 66 kann mit einer dünnen Putzschicht überzogen sein, die später abgeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Die hintere Fläche 67 kann ebenfalls mit einer dünnen Putzschicht überzogen sein, die später abgeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Man kann die hintere Fläche 67 mit demselben oder einem anderen Kunststoff zur Bildung einer Dampfsperre und/oder mit Putz überziehen.
In Fig. 7a ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas in einer Platte 71 erläutert. Diese enthält mehrere Lagen von gleich großen Mikrohohlperlen 72, welche die Form von abgeflachten Rotationsellipsoiden haben und auf ihrer Innenwandung einen dünnen reflektierenden Metallüberzug 73 besitzen. Im Innenraum der Mikroper-Ie kann ein Hochvakuum vorhanden oder er kann mit einem Gas 74 von niedriger Wärmeleitfähigkeit gefüllt sein. Infolge der abgeflachten Form der Mikroperlen haben die Zwischenräume zwischen den Mikrohohlperlen ein viel kleineres Volumen. Diese Zwischenräume können mit einem Schaum 75 gefüllt sein, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und ein Gas von niedriger Wärmeleitfähigkeit enthält. Man kann die Vorderseite 76 mit einer
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dünnen Putzschicht überziehen, die später abgeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Die Rückseite 77 kann mit einem geeigneten Kunststoff zur Bildung einer Dampfsperre und/oder mit Putz überzogen werden.
Fig. 7b zeigt eine gegenüber der Fig. 7a abgeänderte Wandplatte, in der Stränge von Mikrohohlperlen aus Glas und sie verbindende, sehr dünne Glasfaden 78 verwendet werden. Die dünnen Glasfäden 78 zwischen einander benachbarten Mikrohohlperlen werden beim Blasen derselben gebildet und sind mit den durch die Fäden verbundenen Mikroperlen einstückig. In der Wandplatte verhindern die Verbindungsfäden 78 die direkte Berührung zwischen den Mikroperlen, so daß die Wärmeleitung zwischen einander benachbarten Mikroperlen beträchtlich herabgesetzt wird. Die Verwendung von Abstandhaltern in Form von die Mikroperlen verbindenden Fäden hat den Vorteil, daß die Fäden notwendigerweise gleichmäßig verteilt sind, sich nicht absetzen können, in der gewünschten Menge vorhanden sind und in der Wandplatte eine diese bewehrende Anordnung von ineinandergreifenden Teilen bilden. Die Vorderseite 76 kann wieder mit einer dünnen Putzschicht überzogen werden, die später abgeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Die Rückseite 77 kann mit einem geeigneten Kunststoff zur Bildung einer Dampfsperre und/oder mit Putz überzogen werden.
Fig. 8 zeigt in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Dicke des dünnen Metallüberzuges auf der Innenwandung der Mikrohohlperle, dem Blasdruck des Metalldampfgases und dem Innendurchmesser der Mikroperlen. Ein als Blasgas bevorzugter Metalldampf ist Zink— dampf.
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FILMBILDENDES ANORGANISCHES MATERIAL UND GLASMASSEN
Die Zusammensetzung des anorganischen Materials, aus dem die erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas hergestellt werden, insbesondere die Zusammensetzung der Glasmasse, kann in einem weiten Bereich so ausgewählt werden, daß die gewünschten physikalischen Eigenschaften zum Erhitzen des Ausgangsmaterials, zum Verblasen der Schmelze und zum Formen, Abkühlen und Härten der Mikroperlen erhalten werden, sowie die gewünschten Eigenschaften der erzeugten Mikrohohlperlen aus Glas hinsichtlich ihrer Wärmedämmung, Festigkeit, Gasdurchlässigkeit und Lichtdurchlässigkeit.
Man kann Glasmassen wählen, die nach ihrer Abkühlung und Erstarrung eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und eine solche Festigkeit haben, daß die ein Hochvakuum enthaltenden Mikroperlen dein atmosphärischen Druck gewachsen sind. Aus der Glasschmelze können harte Mikroperlen erzeugt werden, die bei der Berührung mit benachbarten Mikroperlen an den Berührungsstellen im wesentlichen keinem Abrieb und keiner sonstigen Schädigung ausgesetzt sind und die auch durch die Einwirkung von Feuchtigkeit, Wärme und/oder Witterungseinflussen nicht geschädigt werden.
In den Glasmassen können je nach dem Verwendungszweck der Mikroperlen die verschiedenartigsten Bestandteile verwendet werden, zu denen sowohl natürlich vorkommende als auch synthetisch erzeugte Glasrohstoffe gehören können.
Man kann die Bestandteile der Glasmassen so auswählen, und vermengen, daß die erhaltenen Glasperlen eine hohe Beständigkeit gegenüber chemisch wirkenden Gasen und
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Alkalien und gegenüber Witterungseinflüssen besitzen und dem Ein- und Ausdiffundieren von Gasen einen hohen Widerstand entgegensetzen, daß ihre Wände im wesentlichen frei sind von Graseinschlüssen oder gelösten Grasen, die Gasblasen bilden könnten, und daß sie im erhärteten bzw. erstarrten Zustand eine solche Festigkeit haben, daß sie einer beträchtlichen Gewichts- und/oder Druckbelastung gewachsen sind.
Die Mikroperlen gemäß der Erfindung sind bei der Berührung mit benachbarten Mikroperlen an den Berührungsstellen im wesentlichen keinem Abrieb und keiner sonstigen Schädigung ausgesetzt und werden auch durch die Einwirkung von Feuchtigkeit, Wärme und/oder Witterungseinflüssen nicht geschädigt.
Die Glasmassen enthalten vorzugsweise relativ große Mengen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Lithium, Zirkoniumdioxid und Kalk und relativ kleine Mengen Soda. Man kann Calcium hinzufügen, um das Schmelzen des Glases zu unterstützen, und Boroxid, um die Witterungsbeständigkeit des Glases zu verbessern. Die Zusammensetzung der Glasmasse wird so gewählt, daß ihr Schmelz- bzw. Fließpunkt relativ hoch ist und nur wenig über dem Erhärtungspunkt liegt. Ferner soll die Viskosität der Glasmassen bei abnehmender Temperatur relativ schnell zunehmen, damit die Wände der Mikroperlen erstarren, erhärten und sich verfestigen, ehe das Volumen und der Druck des im Innern der Perle vorhandenen Blasgases so stark abgenommen haben, daß die Mikroperle zusammengedrückt werden würde. Wenn im Innenraum der Mikrosphäre ein Überdruck oder ein Hochvakuum erwünscht ist, muß die Durchlässigkeit für Gase, wie Helium, durch Verminderung des Gehalts an
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Netzwerkbildnern, wie Siliciumdioxid, und durch Hinzufügen von Netzwerkmodifikatoren, wie Aluminiumoxid, vermindert werden. Nachstehend sind weitere Mittel zur Herabsetzung der Gasdurchlässigkeit der Mikrohohlperlen aus Glas angegeben.
Die Eigenschaften von Glasmassen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind in den Kolonnen A, B und C der Tabelle 1 in Gewichtsprozent angegeben.
A TABELLE 1 B C
Lithium-
reiche
Glasmasse		 Zirkonium
dioxidreiche
"-Glasmasse
Aluminium-
oxidreiche
Glasmasse		 58 - 85 40 - 58
SiO2 46 0-25 6-12
Al2O3 10 8-25 —
Li2O - — 8-20
Zirkondioxid — 0-2 1 - 3
CaO 5 - 0-2 0-4
MgO 0 - 2-6 0-6
B2O3 4 - 0 - 1,0 0 - 2,5
Na2O 0 - 0 - 2,0 0 - 2,0
BaO 0 - 0 - 2,0 0 - 2,0
CaP2 0 - 0 - 0,7 0,5 - 1,5
K2O 0 -
- 64
- 22
18
12
12
1
2,0
2,0
0,7
Die in den Kolonnen A und B angegebenen Glasmassen enthalten kein Zirkondioxid, das in der Glasmasse der Kolonne C in einem relativ hohen Anteil vorhanden ist.
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Es hat sich gezeigt, daß man mit Glasmassen mit relativ hohem Aluminiumoxidgehalt und relativ niedrigem Sodagehalt schnellhärtende Mikroperlen aus Glas erzeugen kann. Auf diese Weise kann man Mikroperlen und insbesondere Hochvakuum—Mikroperlen aus Glas leichter erzeugen.
In der Tabelle 2 ist in der Kolonne I eine erfindungsgemäß verwendbare Glasmasse mit hohem Aluminiumoxidgehalt angegeben und in der Kolonne II eine früher zum Herstellen voη Mikroperlen aus Glas verwendete Glasmasse mit hohem Sodagehalt.
Gemäß der Erfindung werden aus den Glasmassen gemäß den Kolonnen I und II Mikroperlen aus Glas hergestellt, indem die Glasmasse mit einem Inertgas verblasen wird.
TABELLE 2
SiO 2
Al2 °3
CaO
MgO
B2O 3
Na2 0
I II
Aluminiumoxid
reiche Glasmasse		 Sodareiche
Glasmasse
57,0 72,2
20,5 1,2
5,5 8,8
12 3,3
4 -
1,0 14,2
In der Tabelle 3 sind die aluminiumoxidreiche Glasmasse (I) und die sodareiche Glasmasse (II) aer Tabelle 2 hinsichtlich der bei ihrer Abkühlung auftretenden Viskositätszunähme verglichen.
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- si
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Temperatur
Η8θ C 1000 0C 800 0C
TABELLE 3 Viskosität (Poi3e)
Aluminiumoxidreiche Glasmasse (I)
Sodareiche Glasmasse (II)
30 10 10
10-
10
10
100 10 .
10 .
10-
Aus der Tabelle 3 geht hervor, daß das aluminiumoxidreiche Glas viel schneller erhärtet als das sodareiche Glas, so daß nach der Abkühlung um 720 0C die Viskosität des
aluminiumoxidreichen Glases um 10 des sodareichen Glases.
10 höher ist als die
Für bestimmte Zwecke kann man relativ niedrigschmelzende Glasmassen verwenden, die relativ bleireich
sind. Man kann auch natürlich vorkommende Glasrohstoffe, wie basaltische Massen, verwenden und auf diese Weise in manchen Fällen die Rohmaterialkosten beträchtlich herabsetzen.
In der Tabelle 4 sind geeignete bleihaltige
Glasmassen und basaltische Massen angegeben.
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TABELLE 4 E
D (Basaltische
Masse+)
(Bleihaltige
Glasmasse)		 40 - 55
30 - 70 13 - 17
0-2 -
10 - 60 2-16
- 1 - 12
- 7-14
0-5 4-12
0-3 2-4
•
0-9 1 - 2
0-9 0,5 - 4
- 0,5 - 4
' Siehe G. L. Sheldon, Forming Fibres from Basalt Rock, Platinum Metals Review, S. 18 - 34, 1978
Die hier gemachten Ausführungen über Glasmassen gelten für alle genannten Glasmassen, einschließlich der natürlich vorkommenden basaltischen Massen.
Man kann den Glasmassen chemische Mittel hinzufügen, welche die Viskosität der Glasmassen beeinflussen, und auf diese Weise die für das Blasen der Mikroperlen gewünschte Viskosität erzielen.
Zur Unterstützung des Blasens und der Bildung der Mikroperlen und Vakuum-Mikroperlen aus Glas und zur Beeinflussung der Oberflächenspannung und der Viskosität der Perlen kann man der Blasmasse geeignete Tenside zusetzen, beispielsweise kolloidale Teilchen aus unlöslichen Substanzen und Viskositätsstabilisatoren.
Ein wichtiger durch die Anwendung der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß zunächst feste oder flüssige Treibmittel nicht verwendet oder benötigt werden und die erhaltenen Mikroperlen daher frei sind von Resten derartiger fester oder flüssiger Treibmittel oder daraus entwickelten Gasen.
Je nach der Zusammensetzung der Glasmasse, aus der die Mikroperlen erzeugt worden sind, können diese eine gewisse Durchlässigkeit für das zum Blasen der Mikroperlen verwendete Gas und/oder die in der Umgebung der Mikroperlen vorhandenen Gase haben. Man kann die Gasdurchlässigkeit der Mikroperlen beeinflussen, verändern und/oder vermindern oder im wesentlichen beseitigen, indem man der Glasmasse vor dem Blasen der Mikroperlen eine sehr feinflockige Substanz zusetzt, deren Teilchen in einer Ebene orientiert werden können. Wenn man der Glasmasse vor dem Blasen und Ausbilden der Mikroperlen der Glasmasse eine oder mehrere dieser feinflockigen Substanzen zusetzt, die in einer Ebene orientiert werden können, werden beim Strecken des durch die konische Blasdüse gepreßten Glasfilms die Flocken so ausgerichtet, daß sie dieselbe Orientierung haben wie die Wände der Mikrohohlperle aus Glas bzw. normal zu der Gasdiffusionsrichtung orientiert sind. Durch die in den Wänden der Mikroperle vorhandenen Flocken wird die Gasdurchlässigkeit
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des Glases stark herabgesetzt. Die Korngröße der Flocken ist vorzugsweise kleiner als die halbe Wandstärke der Mikroperlen.
BLASGAS
Man kann Mikrohohlperlen, insbesondere Mikrohohlperlen aus Glas, durch Blasen mit einem Gas, einem Inertgas, einem inerten Metalldampf oder einem dispergierte Metallteilchen enthaltenden Gas oder einem Gemisch derselben herstellen. Man kann die Mikroperlen zum Herstellen von Dämm- und/ oder Füllstoffen verwenden.
Zum Blasen von Mikroperlen verwendete Inertgase müssen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit haben und im allgemeinen ein hohes Molekulargewicht, so daß sie Wärme nicht gut übertragen. Geeignete Blasgase sind Argon, Xenon, Kohlendioxid, Stickstoff, Stickstoffdioxid, Schwefel und Schwefeldioxid. Man kann auch metallorganische Verbindungen als Blasgas verwenden. Es wird ein Blasgas gewählt, das nach seiner Abkühlung auf die Umgebungstemperatur den gewünschten Innendruck besitzt. Beispielsweise kondensiert als Blasgas verwendeter Schwefel in der Mikroperle, so daß in dieser ein Teilvakuum erzeugt werden kann.
Man kann ferner Blasgase verwenden, die mit dem filmbildenden anorganischen Material bzw. der Glasmasse, z. B. mit den Mikroperlen aus Glas reagieren und dadurch das Erhärten der Mikroperlen unterstützen oder deren Durchlässigkeit für das darin enthaltene Blasgas vermindern können. Ferner kann man ein Blasgas verwenden, das mit dem gebildeten Metallüberzug reagieren und dadurch diesem gewünschte Eigenschaften verleihen, beispielsweise seine Wärmeleitfähigkeit herabsetzen kann. In bestimmten Fällen
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kann man Sauerstoff oder Luft als Blasgas verwenden oder ihm zusetzen.
Wenn man als Blasgas einen Metalldampf verwendet, kann man im Innern der Mikroperle ein beträchtliches Vakuum erzeugen und auf der Innenwandung der Mikrohohlperle aus Glas einen dünnen Metallüberzug bilden. Je nach der Wahl des Metalls und der Dicke und der Beschaffenheit des Metallüberzuges ist dieser für sichtbares Licht durchlässig oder reflektierend.
Ein zum Blasen der Mikrohohlperlen aus Glas verwendeter Metalldampf soll die erwünschte Verdampfungstemperatur und bei der Blastemperatur die gewünschte latente Wärmekapazität und den gewünschten Blasdruck haben und soll bei der Erstarrungstemperatur und der Umgebungstemperatur den gewünschten Dampfdruck haben. Durch die Kondensation und Ablagerung des Metalldampfes in der Mikrohohlperle aus Glas wird ein Dampfdruck erzeugt, der dem Dampfdruck des Metalls bei Zimmertemperatur entspricht, d. h. ein Dampfdruck von ungefähr Null. Die Dicke des gebildeten Metallüberzuges ist u. a. von dem zum Blasen der Mikroperle verwendeten Metalldampfdruck, von der Größe der Mikroperle und von der Temperatur des schmelzflüssigen Glases abhängig.
Man kann dem als Blasgas verwendeten Metalldampf kleine Mengen von Metalldämpfen, z. B. von Alkalimetallen, hinzufügen, die als Getter wirken, die mit Gasen reagieren, die sich bei der Bildung der Mikroperlen aus dem schmelzflüssigen Glasfilm entwickelt haben; dadurch wird die Aufrechterhaltung des Vakuums unterstützt.
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Zu den als Blasgas verwendbaren Metalldämpfen gehören Zink, Barium, Cadmium, Cäsium, Wismut, Selen, Lithium, Magnesium und Kalium. Bevorzugt werden Zink und Selen, insbesondere Zink.
Das Blasgas kann außer einem Metalldampf vorteilhafterweise ein Hilfsblasgas enthalten, beispielsweise ein Inertgas, das die Steuerung der Abkühlung und des Erstarrens der Mikrohohlperle aus schmelzflüssigem Glas unterstützt. Zu diesem Zweck wird in der Mikroper-Ie der Teildruck des Hilfsblasgases aufrechterhalten, bis die Mikroperle aus dem schmelzflüssigen Glas erstarrt, erhärtet und verfestigt und der Metalldampf kondensiert und der Metalldampfdruck beträchtlich herabgesetzt worden ist. Auf diese Weise wird der Druckabfall des Blasgases verlangsamt und in der Mikrosphä— re ein etwas niedrigeres Vakuum erzeugt.
Durch die Verwendung eines Blasgases, das dispergierte Metallteilchen enthält, kann man auf der Innenwandung der Mikrohohlperle aus Glas einen dünnen Metallüberzug erzeugen, der je nach seiner Dicke für sichtbares Licht durchlässig oder reflektierend ist.
Für den Überzug auf der Innenwandung der Mikrohohlperlen aus Glas wird ein Metall ausgewählt, welches das gewünschte Emissionsvermögen und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und an der Innenwandung der Mikroperle aus Glas haftet. Die Dicke des Metallüberzuges wird durch die Wahl des Metalls, dessen Korngröße, die Größe der Mikroperlen und die Menge der dispergierten Metallteilchen beeinflußt.
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Die Korngröße der dispergierten Metallteilchen kann im Bereich von 2,5 bis 1000 nm, vorzugsweise von 5 bis 500 nm und insbesondere von 10 bis 100 nm liegen. In dem Blasgas wird so viel Metall dispergiert, daß ein Metallüberzug in der gewünschten Dicke erhalten wird. Die dispergierten Metallteilchen können vorteilhafterweise eine elektrostatische Ladung besitzen, welche die Ablagerung der Teilchen auf der Innenwandung der Mikroperlen unterstützt.
Man kann Metallteilchen beispielsweise aus Aluminium, Silber, Nickel, Zink, Antimon, Barium, Cadmium, Cäsium, Wismut, Selen, Lithium, Magnesium, Kalium und Gold verwenden, wobei Aluminium, Zink und Nickel bevorzugt werden. Ähnliche Effekte wie mit Metallen kann man mit dispergierten Metalloxidteilchen erzielen, die auch zur Bildung eines Überzuges von niedrigerer Wärmeleitfähigkeit herangezogen werden können.
Zur Bildung eines dünnen Metallüberzuges auf der Innenwandung der Mikroperle kann man als Blasgas oder in ihm auch metallorganische Verbindungen verwenden, die bei der Blastemperatur gasförmig sind. Von den erhältlichen metallorganischen Verbindungen werden metallorganische Carbonylverbindungen bevorzugt, die Nickel oder Eisen enthalten können.
Man kann knapp vor dem Blasen der Mikroperlen die metallorganischen Verbindungen durch Erhitzen zersetzen und auf diese Weise feindispergierte Metallteilchen und ein Zersetzungsgas erhalten. Dieses kann das Blasen der Mikroperlen unterstützen. Die durch die Zersetzung der metallorganischen Verbindung erhaltenen,
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dispergierten Metallteilchen bilden wieder den dünnen Metallüberzug. Man kann die gebildete Mikroperle, die das aus der gasförmigen metallorganischen Verbindung bestehende oder sie enthaltende Blasgas enthält, auch einer elektrischen Entladung aussetzen, die bewirkt, daß sich die metallorganische Verbindung zersetzt, so daß die feindispergierten Metallteilchen und das Zersetzungsgas gebildet werden.
Die Dicke des Metallüberzuges hängt vor allem von dem Partialdruck der das Blasgas bildenden oder in ihm enthaltenen, gasförmigen metallorganischen Verbindung und von dem Innendurchmesser der Mikroperle ab.
Man kann in dem Blasgas die gasförmige metallorganische Verbindung mit einem Hilfsblasgas verdünnen und auf diese Weise die Dicke des Metallüberzuges beeinflussen. Als Hilfsblasgas kann man auch ein Gas verwenden, das als Katalysator für die Zersetzung der metallorganischen Verbindung oder als Härter für die Glasmasse wirkt. Durch den Zusatz eines Katalysators oder Härters zu dem Blasgas wird gewährleistet, daß der Katalysator die metallor^pnische Verbindung oder der Härter die Glasmasse erst knapp vor der Bildung der Mikroperle berühren kann.
Das Treibmittel kann ein auf einer hohen oder niedrigen Temperatur befindliches Gas sein und kann mit der Glasmasse reagieren oder ihr gegenüber inert sein. Das Treibmittel, beispielsweise ein inertes Treibmittel, kann ein hocherhitztes Gas sein. Geeignete Treibmittel sind Stickstoff, Luft, Wasserdampf und Argon.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Verwendung der Querstrahldüse zur Abgabe des inerten
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Treibmittels, das die Koaxialblasdüse umstreicht. Das Treibmittel unterstützt die Bildung der Mikrohohlper-Ie aus schmelzflüssigem Glas und deren Ablösung von der Koaxialblasdüse.
Das Abschreckmittel kann eine Flüssigkeit, eine Flüssigkeitsdispersion oder ein Gas sein. Geeignete Abschreckmittel sind Wasserdampf, feinversprühtes Wasser, Luft, Stickstoff oder ein Gemisch derselben.
Das inerte Abschreckmittel kann dampfförmiges oder flüssiges Äthylenglykol, Wasserdampf, feinversprühtes Wasser oder ein Gemisch derselben sein. Unmittelbar nach ihrer Bildung werden die Mikrohohlperlen aus schmelzflüssigem Glas schnell abgeschreckt und gekühlt, so daß sie erstarren und erhärten und verfestigt werden, ehe der Innengasdruck so stark vermindert wird, daß die Mikroperle zusammengedrückt werden würde. Die Auswahl des Abschreckmittels und der Temperatur desselben ist von der Glasmasse abhängig, aus der die Mikroperle erzeugt wird sowie von dem zum Blasen der Mikroperle verwendeten Metalldampf oder sonstigen Blasgas und von dem den gewünschten Überzug bildenden Metall und der gewünschten Beschaffenheit des Überzuges.
VERFAHRENSBEDINGUNGEN
Die filmbildenden anorganischen Materialien und/ oder Massen gemäß der Erfindung werden auf eine Temperatur von etwa 982 bis 1704 0C erhitzt und werden während des Blasvorganges in Form einer frei fließenden Flüssigkeit auf der gewünschten Blastemperatur gehalten. Die Glasmasse wird je nach ihrer Zusammensetzung auf eine Temperatur von 1093 bis 1538 0C, vorzugsweise 1260 bis 1510 0C
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und insbesondere 1316 bis 1482 0C erhitzt. Bleihaltige Glasmassen können beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 982 bis 1593 0C erhitzt werden. Basaltische Glasmassen können auf 1149 bis 1704 0G erhitzt werden.
Bei diesen Blastemperaturen sind die Glasmassen dünnflüssig. Knapp vor dem Blasen hat die Glasschmelze eine Viskosität von 10 bis 600 Poise, vorzugsweise von 20 bis 350 Poise und insbesondere von 30 bis 200 Poise. Die bleihaltigen Glasschmelzen haben knapp vor dem Blasen eine Viskosität von beispielsweise 10 bis 500 Poise. Die basaltischen Glasschmelzen können knapp vor dem Blasen eine Viskosität von beispielsweise 15 bis 400 Poise haben.
Bei der Erzeugung von nicht in Strangform vorliegenden Mikroperlen kann die Glasschmelze knapp vor dem Blasen eine Viskosität von 10 bis 200 Poise, vorzugsweise von 20 bis 100 Poise und insbesondere von 25 bis 75 Poise haben.
Bei der Herstellung von Mikroperlen in Strangform kann die Glasschmelze knapp vor dem Blasen eine Viskosität von 50 bis 600 Poise, vorzugsweise von 100 bis 400 Poise und insbesondere von 150 bis 300 Poise haben.
Ein durch die Anwendung der Erfindung erzielbarer, wichtiger Vorteil besteht darin, daß die Bildung der Mikrohohlperlen aus Glas bei niedrigeren Viskositäten erfolgen kann als in den bekannten Verfahren, in denen zunächst flüssige oder feste Treibmittel verwendet wurden, die in der Glasmasse enthalten oder dispergiert waren, aus der die Mikroperlen erzeugt wurden. Das Arbeiten bei relativ niedrigen Viskositäten in dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht die Bildung von aus
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Glas bestehenden Mikrohohlperlen, deren Wände frei sind von Gaseinschlüssen oder -blasen oder von gelösten Gasen. Bei den in dem Verfahren gemäß der Erfindung angewendeten, niedrigen Viskositäten diffundieren eingeschlossene oder gelöste Gase während der Bildung der Mikroperle aus dieser heraus. Dagegen werden bei den hohen Viskositäten, die in den bekannten Verfahren erforderlich sind, gelöste Gase bei der Bildung der Mikroperle bei deren Bildung eingeschlossen.
Während des Blasvorganges hat das Glas eine Oberflächenspannung von 150 bis 400 dyn/cm, vorzugsweise von 200 bis 350 dyn/cm und insbesondere von 250 bis 325 dyn/cm.
Die Glasschmelze kann der Koaxialblasdüse unter ungefähr dem Umgebungsdruck oder einem Überdruck zugeführt werden, und zwar unter einem Druck von 1,07 bis 1400 bar, gewöhnlich 1,2 bis 690 bar und insbesondere 1,3 bis 340 bar. Beim Arbeiten unter niedrigem Druck kann die Glasschmelze unter einem Druck von 1,07 bis 70 bar, vorzugsweise von 1,2 bis 35 bar und insbesondere von 1,3 bis 8 bar zugeführt werden.
Bei der Erzeugung von Mikroperlen, die als Dämmstoffe oder in Dämmkonstruktionen oder in syntaktischen Schäumen oder als Füllstoffe im allgemeinen verwendet werden sollen, kann die Glasschmelze der Koaxialblasdüse ebenfalls unter einem Druck von 1,07 bis 70 bar, vorzugsweise von 1,2 bis 8 bar und insbesondere von 1,3 bis 4»4 bar zugeführt werden.
Während des Blasvorganges wird die Koaxial— blasdüse kontinuierlich mit der Glasschmelze gespeist, damit das aus schmelzflüssigem Glas bestehende, lang-
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gestreckte zylindrische Gebilde nicht vorzeitig reißt oder sich vorzeitig ablöst, während es durch das Blasgas geformt wird.
Das Blasgas, inerte Blasgas, aus gasförmigem Material bestehende Blasgas oder der Metalldampf befindet sich ungefähr auf derselben Temperatur wie die zu verblasende GrI as schmelze. Das Blasgas kann jedoch auch heißer sein als die Glasschmelze, so daß es die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit des die Mikrohohlperle bildenden, schmelzflüssigen Glases während des Blasvorganges unterstützt, oder es kann kälter sein als die Glasschmelze, so daß es bei der Bildung der aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikrohohlperle deren Erstarrung und Erhärten unterstützt. Der Blasgasdruck muß zum Blasen der Mikroperle genügen und ist etwas höher als der Druck der Glasschmelze in der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7· Der Blasgasdruck soll etwas höher sein als der Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse.
Die Wahl der Temperatur des Blasgases ist von dem jeweils verwendeten Blasgas abhängig sowie von der Viskositäts-Temperatur-Scherungs- Beziehung der zum Erzeugen der Mikroperlen verwendeten Glasmasse.
Die Temperatur des als Blasgas verwendeten Metalldampfes muß zum Verdampfen des Metalls genügen und ist ungefähr ebensohoch wie die Temperatur der Glasschmelze beim Blasen. Das aus Metalldampf bestehende Blasgas kann jedoch auch heißer sein als die Glasschmelze, so daß es die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit des die Mikrohohlperle bildenden, schmelzflüssigen Glases während des Blasvorganges unterstützt, oder es kann
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kälter sein als die Glasschmelze, so daß es bei der Bildung der aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikrohohlperle deren Erstarrung und Erhärtet unterstützt. Der Druck des aus Metalldampf bestehenden Blasgases muß zum Blasen der Mikroperle genügen und ist etwas höher als der Druck der Glasschmelze in der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7· Der Druck des aus Metalldampf bestehenden Blasgases soll etwas höher sein als der Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse.
Der Druck des Blasgases bzw. des als Blasgas verwendeten, gasförmigen Materials, einschließlich des als Blasgas verwendeten Metalldampfes, muß zum Blasen der Mikroperle genügend hoch sein und ist etwas höher als der Druck der Glasschmelze an der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7· Je nachdem, welches gasförmige Material in den Mikrohohlperlen aus Glas eingeschlossen werden soll, kann das Blasgas oder das gasförmige Material unter einem Druck von 1,07 bis 1400 bar, gewöhnlich von 1,2 bis 690 bar und insbesondere von 1,3 bis 340 bar stehen.
Das Blasgas oder das als Blasgas verwendete, gasförmige Material kann auch unter einem Druck von 1,07 bis 70 bar, vorzugsweise von 1,2 bis 35 bar und insbesondere von 1,3 bis 8 bar stehen.
Bei der Erzeugung von Mikroperlen, die als Dämmstoffe oder in Dämmkonstruktionen oder in syntaktischen Schäumen oder als Füllstoffe im allgemeinen verwendet werden sollen, kann der Druck des Blasgases oder des als Blasgas verwendeten gasförmigen Materials 1,07 bis 70 bar betragen, vorzugsweise 1,2 bis 8 bar und insbesondere 1,3 bis 4,4 bar.
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Der Druck des dispergierte Metallteilchen enthaltenden Blasgases allein und/oder in Kombination mit dem Hauptblasgas muß zum Blasen der Mikroperle genügen. Der kombinierte Gasdruck ist etwas höher als der Druck der Glasschmelze in der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7· Der Druck des Blasgasgemisches liegt etwas über dem Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse.
Der Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse kann annähernd dem atmosphärischen Druck entsprechen oder niedriger oder höher sein als dieser. Wenn die Mikroperle ein Gas unter relativ hohem Druck enthalten oder in einer Vakuum-Mikroperle ein relativ dicker Metallüberzug vorhanden sein soll, liegt der Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse über dem atmosphärischen Druck. In jedem Pail liegt der Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse etwas unter dem Blasgasdruck.
Das von der Querstrahldüse abgegebene Treibmittel, das die Koaxialblasdüse umströmt und die Bildung der Mikro-Hohlperle aus schmelzflüssigem Glas und deren Ablösung von der Koaxialblasdüse unterstützt, kann sich annähernd auf derselben Temperatur befinden wie die verblasene Glasschmelze. Das Treibmittel kann jedoch auch heißer sein als die Glasschmelze, so daß es die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit des die Mikrohohlperle bildenden, schmelzflüssigen Glases während des Blasvorganges unterstützt, oder es kann kalter sein als die Glasschmelze, so daß es bei der Bildung der aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikrohohlperle deren Erstarrung und Erhärten unterstützt.
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In dem Bereich, in dem die Mikroperle gebildet wird, kann das von der Querstrahldüse abgegebene Treibmittel, das die Koaxialblasdüse umströmt und die Bildung der Mikro-Hohlperle aus schmelzflüssigem Glas und deren Ablösung von der Koaxialblasdüse unterstützt, eine Lineargeschwindigkeit von 0,3 bis 37 m/sek, gewöhnlich von 1,5 bis 24,4 m/sek und insbesondere von 3 bis 18,3 m/sek haben.
Bei der Erzeugung von nicht in Strangform vorliegenden Mikroperlen kann die Lineargeschwindigkeit des von der Querstrahldüse abgegebenen Treibmittels im Bereich der Mikroperlenbildung 9 bis 37 m/sek betragen, vorzugsweise 12 bis 30,4 m/sek und insbesondere 15 bis 24,4 m/sek.
Bei der Erzeugung von Mikroperlen in Strangform kann die Lineargeschwindigkeit des von der Querstrahldüse abgegebenen Treibmittels 0,3 bis 15,2 m/sek betragen, vorzugsweise 1,5 bis 12,2 m/sek und insbesondere 3 bis 9,1 m/s ek.
Aus den Figuren 2 und 4 erkennt man, daß man durch die Tastung des von der QuerStrahldüse abgegebenen Treibmittels mit einer Frequenz von 2 bis 1500 Impulsen/sek, vorzugsweise von 50 bis 1000 Impulsen/sek und insbesondere von 100 bis 500 Impulsen/sek die Beeinflussung des Durchmessers der Mikroperlen und der Länge des die in Strangform vorliegenden Mikroperlen verbindenden Fadenstückes sowie die Ablösung der Mikroperlen von der Koaxialblasdüse unterstützen kann.
Der Abstand zwischen den in einem Strang angeordneten Mikroperlen wird von der Viskosität des Glases und der Lineargeschwindigkeit des von der Querstrahldüse abgegebenen Treibmittels beeinflußt.
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Das Treibmittel kann sich auf derselben Temperatur befinden wie die verblasene Glasschmelze. Das Treibmittel kann jedoch auch heißer sein als die Glasschmelze, so daß es die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit des die Mikrohohlperle bildenden, schmelzflüssigen Glases während des Blasvorganges unterstützt, oder es kann kalter sein als die Glasschmelze, so daß es bei der Bildung der aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikrohohlperle deren Erstarrung und Erhärten unterstützt.
Die Temperatur des Abschreckmittels wird so gewählt, daß es die Mikrohohlperle aus schmelzflüssigem Glas schnell abkühlt, so daß diese erstarrt und erhärtet und verfestigt wird, ehe der in ihrem Innern vorhandene Gas- oder Metalldampfdruck so niedrig wird, daß die Mikroperle aus Glas zusammengedrückt werden würde. Die Temperatur des Abschreckmittels kann - 18 bis + 93 0C betragen, vorzugsweise 4 bis 93 0C und insbesondere 10 bis 38 0C. Die Wahl dieser Temperatur ist auch von der Beschaffenheit der Glasmasse abhängig.
Das Abschreckmittel bewirkt, daß die von ihm direkt berührte Oberfläche der aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikroperle sehr schnell und das im Innern der Mikroperle eingeschlossene Blasgas bzw. der dieses bildende Metalldampf wegen seiner niedrigeren Wärmeleitfähigkeit langsamer abgekühlt wird. Infolge dieses Abkühlungsvorganges ist genügend Zeit für die Verfestigung der Glaswände der Mikroperlen vorhanden, ehe das Gas abgekühlt oder der Metalldampf abgekühlt und kondensiert und im Innern der Mikrohohlperle aus Glas ein Hochvakuum erzeugt worden ist.
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Zur Optimierung der Kristallgröße des abgeschiedenen Metalls derart, daß die Kristalle so groß sind, daß ein diskontinuierlicher Metallüberzug erhalten wird, kann man die Abkühlung des Metalldampfes und dessen Kondensation auf der Innenwandung der Mikroperle entsprechend beeinflussen. Durch die Unterbrechungen des Metallüberzuges wird dessen Wärmeleitfähigkeit herabgesetzt, wobei er aber seine Fähigkeit zur Reflexion von Strahlungswärme behält.
Die Zeit, die vom Beginn des Blasens der Mikrosphären aus Glas bis zu deren Abkühlung und Erhärtung verstreicht, kann 0,0001 bis 1,0 sek betragen, vorzugsweise 0,0010 bis 0,50 sek und insbesondere 0,010 bis 0,10 sek.
Wenn di e Mikro perlen gemäß der Erfindung in Strangform vorliegen, können sie in hängendem Zustand erhärten und verfestigt werden, ohne mit irgendeiner Fläche in Berührung zu gelangen. Dazu werden die in Strangform vorliegenden Mikroperlen einfach auf eine Decke oder Trommel gezogen und zwischen der Blasdüse und der Decke oder Trommel in einem hängenden Zustand gehalten, bis sie erhärtet und verfestigt sind.
VORRICHTUNG
In den Figuren 1 und 2 ist ein feuerfestes Gefäß 1 gezeigt, das so ausgebildet ist, daß die Glasschmelze darin auf den gewünschten Arbeitstemperaturen gehalten werden kann. Die Glasschmelze 2 wird der Koaxialblasdüse 5 zugeführt, deren inneres Düsenrohr 6 einen Außendurchmesser von 0,25 bis 8,1 mm, vorzugsweise 0,38 bis 5,1 mm und insbesondere 0,51 bis 2,5 mm und deren äußeres Düsenrohr einen Innendurchmesser von 0,51 bis 11 mm, vorzugsweise 0,63 bis 6,6 mm und insbesondere 0,76 bis 3»3 mm hat. Das innere Düsenrohr 6
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und das äußere Düsenrohr 7 begrenzen einen ringförmigen Strömungskanal 8, durch den die Glasschmelze 2 extrudiert wird. Der Abstand zwischen dem inneren Düsenrohr 6 und dem äußeren Düsenrohr 7 kann 0,1 bis 1,3 mm betragen und beträgt vorzugsweise 0,13 bis 0,76 mm und insbesondere 0,2 bis 0,38 mm.
Die Mündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 ist etwas oberhalb der Mündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 angeordnet und kann 0,025 bis 3,2 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 mm und insbesondere 0,07 bis 0,64 mm oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a angeordnet sein. Die durch den ringförmigen Strömungskanal 8 abwärtsgedrückte Glasschmelze 2 füllt den Bereich zwischen den Düsenmündungen 6a und 7a aus und bildet unter der Einwirkung ihrer Oberflächenspannungskräfte über den Düsenmündungen 6a und 7a einen dünnen Film 9, der aus schmelzflüssigem Glas besteht und dessen Dicke ungefähr ebensogroß oder kleiner ist als der Abstand der Düsenmündung 6a von der Ebene der Düsenmündung 7a. Die Düsenmündungen 6a und 7a bestehen vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl, können aber auch aus einer Platinlegierung oder Glas oder Elektrokorund bestehen. Die Dicke des Films 9 aus schmelzflüssigem Glas kann 25 bis 3175 um betragen und beträgt vorzugsweise 50 bis 1270 pm, insbesondere 76 bis 635 um.
Mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten Blasdüse kann man Glasschmelzen von relativ niedriger Viskosität, beispielsweise von 10 zu 60 Poise, zu Mikrohohlperlen aus Glas verblasen, die eine relativ große Wandstärke von beispielsweise 20 bis 100 um oder mehr haben.
Durch das innere Düsenrohr 6 der Koaxialblas— düse wird ein Blasgas geblasen, das aus einem Inertgas
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oder einem gasförmigen Material;'oder einem Metalldampf bestehen kann und niit der? Irüaenflache des schmelzflüssigen Glasfilms 9 in·Berührung gebracht wird. Unter der Einwirkung desÜberdruckes des inerten Blasgases dehnt sich der Film auswärts und abwärts und bildet er ein langgestrecktes zylinderförmiges Gebilde 12, das aus schmelzflüssigem Glas besteht und mit dem Blasgas 10 gefüllt ist. Das langgestreckte zylinderförmige Gebilde 12 ist an seinem äußeren Ende geschlossen und an dem Umfangsrand der Düsenmüriduhg'7a?;mit dem äußeren Düsenrohr 7 verbunden. 'V- :-'=-ir'J"'■t^i't-h'X -.··-:.
Die QuerstrahldüBe 13 richtet einen aus ihrer Mündung 13a austretenden Strahl eines inerten Treibmittels 14 gegen die Koaxlälblasdüse 5, deren Außendurch— messer 0,76 bisJ 13V2 mm, Vö rzugsweise 0,89 bis 9»1 nun und insbesondere 1,02vb^s'vBV6 onm beträgt.
Es hat sich gezeigt, daß in dem Verfahren gemäß der Erfindung der Abstand der Querstrahldüse 13 von der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 von großer Bedeutung ist, ferner der Winkel zwischen der Querstrahldüse und der Kοaxialblasdüse 5 und der Schnittpunkt der Mittelachse der Qüerstrahldüse 13.und der Mittelachse der Koaxial blasdüse 5t Die"Qüerstrahldüse 13 ist so angeordnet, daß das von ihr abgegebene Treibmittel 14 das äußere Düs enrohr 7 in dem der Düsenmündung 7& benachbarten Bereich umströmt/ in dem die Mikroperlen gebildet werden. Der Abstand des Seiinittpunktes der.Mittelachse der Querstrahldüse 13 und der Mittelachse'; der Koaxialblasdüse 5 Von der Düsenmühdürig 1;3a eier iQuerstrahldüse 13 beträgt das 0,5- "bis ί'4-fache,' vorzugsweise das 1— bis 10-fache , insbesondere das 11,5- ibis JJ-f aehe und beispielsweise das 1,5- bis 4-fache des Außendurchmessers der
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Koaxialblasdüse 5. Der Winkel zwischen der Mittelachse der Querstrahldüse 13 und der Mittelachse der Koaxialblasdüse beträgt 15 bis 85 Grad, vorzugsweise 25 bis 75 Grad und insbesondere 35 bis 55 Grad. Die Düsenmündung 13a kann kreisförmig sein, und ihr Innendurchmesser kann 0,25 bis 8,1 mm, vorzugsweise 0,38 bis 5,1 nun und insbesondere 0,51 bis 2,5 mm betragen.
Der Schnittpunkt der Mittelachse der Querstrahldüse 13 und der Mittelachse der Koaxialblasdüse 5 liegt oberhalb der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 in einem Abstand von dieser Ebene, der das 0,5- bis 4-fache, vorzugsweise das 1,0- bis 3 »5-fache und insbesondere das 2- bis 3-fache des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 beträgt. Das von der Querstrahldüse abgegebene Treibmittel wirkt auf das langgestreckte zylinderförmige Gebilde 12 ein und bewirkt, daß es flattert und bis zum Schließen eingeschnürt wird und sich von der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 löst, so daß das zylinderförmige Gebilde dann frei herunterfallen kann und von dem Treibmittel von dem äußeren Düsenrohr 7 wegtransportiert wird.
Das die Blasdüse umstreichende Treibmittel bewirkt, daß auf der Windschattenseite der Koaxialblasdüse ein periodisch pulsierendes Druckfeld erzeugt wird. Man kann ein derartig pulsierendes Druckfeld auch erzeugen, indem man ein pulsierendes Schalldruckfeld auf die Koaxialblasdüse zur Einwirkung bringt. Das Treibmittel unterstützt die Bildung der Mikrohohlperle aus Glas und deren Ablösung von der Koaxialblasdüse. Durch die Verwendung der Querstrahldüse und des Treibmittels in der beschriebenen Weise wird ferner das Benetzen der
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Außenwandung der Kοaxialblasdüse 5 durch die verblasene Glasschmelze verhindert. Durch eine derartige Benetzung der Außenwandung der Düse würde das Blasen der Mikroperlen gestört werden.
Der Abstand zwischen den unterhalb der Koaxialblasdüse 5 auf beiden Seiten angeordneten Abschreckdüsen 18 ist so groß, daß die Mikroperlen 17 zwischen den Abschreckdüsen 18 herunterfallen können. Der Innendurchmesser der Düsenmündung i8a jeder Abschreckdüse 18 kann 2,5 bis 19»1 mm betragen und beträgt vorzugsweise 5,1 bis 15»2 mm, insbesondere 7,6 bis 12,7 mm. Von den Abschreckdüsen 18 wird ein Kühlmittel abgegeben, das mit einer Geschwindigkeit von 60 bis 427 cm/sek, vorzugsweise von 91 bis 305 cm/sek und insbesondere von 122 bis 244 cm/sek strömt und die Mikroperlen 17 berührt und das diese bildende, schmelzflüssige Glas schnell abkühlt und erstarren läßt, so daß harte, glatte Mikrohohlperlen aus Glas erhalten werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 3 gezeigt. Es hat sich gezeigt, daß es beim Verblasen von Glasschmelzen von hoher Viskosität vorteilhaft ist, wenn man durch das Extrudieren einen sehr dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas bildet, der dann zu dem langgestreckten zylinderförmigen Gebilde 12 aus schmelzflüssigem Glas verblasen wird. Den dünnen Film 9* aus schmelzflüssigem Glas kann man erhalten, wenn der untere Teil 21 des äußeren Düsenrohrs 7 abwärts verjüngt ist. Dabei kann der Winkel zwischen der Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 und der Mittelachse der Koaxialblasdüse 5 15 bis 75 Grad, vorzugsweise 30 bis 60 Grad und insbesondere etwa 45 Grad betragen. Der Innendurchmesser der Düsenmündung 7a1 kann das 0,10- bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,20- bis 1,1-fache und insbesondere das 0,25- bis 0,8-fache des Innen-
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durchmesserS der Düsenmündung 6a der Innendüse 6 betragen.
Zur Veränderung der Dicke des schmelzflüssigen Glasfilms 9' kann man den Abstand der Düsenmündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 und damit den Abstand zwischen dem Umfangsrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 verändern. Wenn man dort einen sehr en— gen Spalt einstellt und die durch den Ringkanal 8 tretende Glasschmelze mit einem geeigneten Druck beaufschlagt, kann die Glasschmelze derart durch den sehr engen Spalt extrudiert werden, daß sie einen relativ dünnen Film 9' aus schmelzflüssigem Glas bildet.
Zum Einstellen des Spalts geht man am besten so vor, daß das innere Düsenrohr 6 mit einem solchen Druck abwärtsgeschoben wird, daß der Glasstrom vollständig unterbrochen wird, worauf das innere Düsenrohr 6 dann sehr langsam aufwärtsbewegt wird, bis ein stationärer Zustand eintritt, in dem die Mikroperlen gebildet werden.
Es wurde vorstehend erwähnt, daß die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform mit der verjüngten Düse bevorzugt wird. Man kann mit dieser Ausführungsform sowohl Glasschmelzen von relativ hoher Viskosität verblasen als auch Glasschmelzen mit den anhand der Fig. 2 erwähnten, relativ niedrigen Viskositäten. Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Erfindung ist besonders vorteilhaft beim Blasen von dünnwandigen Mikroperlen, die als oder in Dämmstoffen verwendet werden.
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Beim Verblasen von Glasschmelzen von hoher oder niedriger Viskosität hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das schmelzflüssige langgestreckte zylinderförmige Gebilde aus ei rem sehr dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas zu bilden und auch während des Blasvorgangs mit schmelzflüssigem Glas zu beschicken. Wenn die Glasschmelze unter hohem Druck durch den sehr engen Spalt extrudiert wird, ist der Druck des aus einem Inertgas oder Metalldampf bestehenden Blasgases gewöhnlich niedriger als der Druck auf die der Koaxialblasdüse zuzuführende Glasschmelze, aber etwas höher als der Druck der Glasschmelze an der Koaxialblasdüse.
Die in Pig. 3 gezeigte, verjüngte Düse unterstützt auch das Ausrichten der in einer Ebene orientierbaren, flockenförmigen Glaszusätze. Diese erhalten beim Durchgang der Glasschmelze durch den engen Spalt dieselbe Orientierung wie die Wände der sich bildenden Mikroperlen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 3a und 3b gezeigt. Hier ist die Querstrahldüse 13 zu einem allgemein rechteckigen oder ovalen Querschnitt abgeflacht und kann auch die Düsenmündung 13a zu einem allgemein ovalen oder rechteckigen Querschnitt abgeflacht sein. Dabei kann die Breite der Düsenmündung 0,76 bis 24»4 mm, vorzugsweise 1,1 bis 15»2 mm und insbesondere 1,5 bis 7»6 mm und ihre Höhe 0,25 bis 8,1 mm, vorzugsweise 0,38 bis 5,1 mm und insbesondere 0,51 bis 2,5 mm betragen.
In der Fig. 3c ist eine Ausführungsform dargestellt, in der Mikrohohlperlen aus Glas in Strangform durch Verblasen einer Glasschmelze von hoher Viskosität
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erzeugt werden. Man erkennt die Bildung der durchmessergleichen Mikrohohlperlen, deren Abstände voneinander annähernd gleich sind. In dieser Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Teile wie in den Figuren 1, 2, 3, 3a und 3b.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Beim Verblasen der Glasschmelze zu dem schmelzflüssigen langgestreckten zylinderförmigen Gebilde 12 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der untere Teil der Koaxialblasdüse 5 einen größeren Durchmesser hat. Zu diesem Zweck kann man den unteren Teil des äußeren Düsenrohrs 7 mit einer knollenartigen Verdickung 23 versehen, so daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs 7 kugelförmig ist. Es hat sich gezeigt, daß bei einer gegebenen Strömungsgeschwindigkeit des Treibmittels (Fig. 2) die knollenförmige Verdickung 23 beträchtlich die Amplitude der Druckschwankungen erhöht, die in dem Bereich erzeugt werden, in dem die Mikrohohlperlen gebildet werden. Dabei kann der Durchmesser der knollenförmigen Verdickung 23 das 1,25- bis 4-fache, vorzugsweise das 1,5- bis 3-fache und insbesondere das 1,75- bis 2,75-fache des Durchmessers des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 betragen. Bei Verwendung einer knollenförmigen Verdickung 23 wird die Querstrahldüse 13 so angeordnet, daß ihre Mittelachse durch den Mittelpunkt der knollenförmigen Verdickung 23 geht.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird ferner das Ablösen des schmelzflüssigen langgestreckten zylinderförmigen Gebildes 12 von der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 durch eine Schlagstange 24. unterstützt, die an einer nicht gezeigten Spindel befestigt ist. Bei sich drehender Spindel greift die Schlagstange 24 an dem eingeschnürten Teil 16 des langgestreckten zylinderförmigen
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- (öl
Gebildes 12 an. Dabei entspricht die Drehzahl der Schlagstange der Frequenz der Bildung der Mikroperlen. Diese Drehzahl kann 2 bis 1500 U^sek, vorzugsweise 10 bis 800 U/sek und insbesondere 20 bis 400 U/sek betragen. Die Schlagstange 24 unterstützt das Schließen des zylinderförmigen Gebildes 12 an seinem eingeschnürten inneren Ende 16 und das Ablösen des zylinderförmigen Gebildes 12 von der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7·
In der Fig. 8 ist die Beziehung zwischen der Dicke des gebildeten Überzuges aus Zinkmetall, dem Druck des aus Zinkmetalldampf bestehenden Blasgases und dem Innendurchmesser der Mikroperlen graphisch dargestellt. Dabei ist angenommen, daß der Innen- und der Außendurchmesser der Mikroperlen annähernd gleich sind. In der nachstehenden Tabelle ist für bestimmte Größenbereiche von Mikroperlen angegeben, welcher Druck des aus Metalldampf bestehenden Blasgases erforderlich ist, damit Metallüberzüge von bestimmter Dicke erhalten werden.
Dicke des Metall
überzuges		 Durchmesser der
Mikroperle		 Druck des aus
Metalldampf
bestehenden
Blasgases
nm p* bar
2,5 bis 10 600 - 1000 1,07
10 bis 27,5 1000 - 2600 1,07
27,5 bis 60 1250 - 2750 2»1
60 bis 100 1250 - 2250,.... 4,05
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- 63 _ 295QU7
MIKROPERLEN
Man kann Mikrohohlperlen gemäß der Erfindung aus den verschiedenartigsten filmbildenden anorganischen Materialien und Massen erzeugen, insbesondere aus Glasmassen.
Für die Erzeugung von Mikrohohlperlen gemäß der Erfindung verwendete filmbildende anorganische Massen sind je nach dem Verwendungszweck der Mikrohohlperlen hitze-, korrosions-, alkali- und witterungsbeständig und dem Angriff von Chemikalien gewachsen.
Die verwendeten Massen müssen beim Verblasen die zur Bildung von stabilen Filmen erforderlichen Viskositäten haben, die vorstehend erwähnt wurden, und in einem relativ kleinen, definierten Temperaturbereich schnell aus dem schmelzflüssigen in den festen oder harten Zustand übergehen.
Die Mikrohohlperlen gemäß der Erfindung werden vorzugsweise aus einer Glasmasse mit relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit erzeugt und sind vorzugsweise in ihrem Durchmesser und ihrer Wandstärke im wesentlichen einheitlich. Vorzugsweise haben sie eine harte, glatte Oberfläche und sind hitze- und witterungsbeständig und gegenüber dem Angriff von Chemikalien beständig. Die Mikrohohlperlen aus Glas sind je nach ihrer Zusammensetzung und den Blasbedingungen durchsichtig, durchscheinend oder lichtundurchlässig, weich oder hart, glatt oder rauh. Die Wände der Mikroperlen sind frei oder im ,wesentlichen frei von Löchern, dünnen Stellen, SchließvorSprüngen, eingeschlossenen Gasblasen und von gelösten Gasen in für eine Blasenbildung ausreichenden Mengen. Ferner sind die Mikroperlen
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frei von festen oder flüssigen oder gasförmigen Treibmitteln. Bevorzugt werden Glasmassen, die hitze- und witterungsbeständig und gegenüber dem Angriff von Chemikalien beständig sind und keine Diffusion von Gasen in die und/oder aus den Mikroperlen zulassen. Bei Verwendung von Blasgasen, die sich bei erhöhten Temperaturen zersetzen, kann man Glasmassen verwenden, die unterhalb der Zersetzungstemperatur des Blasgases flüssig sind.
Da die Wände der Mikroperlen im wesentlichen frei sind von Löchern, dünnen Stellen, eingeschlossenen Gasblasen und/oder für die Bildung von eingeschlossenen Gasblasen ausreichenden Mengen von gelösten Gasen, sind die Mikroperlen gemäß der Erfindung wesentlich fester als die bisher erzeugten Mikroperlen. Zu der Festigkeit der Mikroperlen trägt auch bei, daß sie frei sind von SchließvorSprüngen.
Man kann die Mikroperlen nach ihrer Bildung wieder erhitzen, um das Glas zu erweichen und die Mikroperlen zu vergrößern und/oder die Glätte ihrer Oberfläche zu verbessern. Beim Wiedererhitzen steigt der Innengasdruck an, so daß die Mikroperle größer wird. Nachdem die Mikroperlen durch Erhitzung beispielsweise in einem "shot tower" auf die gewünschte Größe gebracht worden sind, werden sie schnell abgekühlt, damit sie die erzielte Größe beibehalten.
Auf diese Weise kann man in manchen Fällen auch die Größe der Kristalle des gebildeten Metallüberzuges optimieren. Durch sorgfältige Steuerung des Wachsens der Kristalle bis zur Bildung von Unstetigkeiten in dem gebildeten Überzug kann man die Wärmeleitfähigkeit
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des Metallüberzuges herabsetzen, ohne daß sein Reflexionsvermögen für Strahlungswärme beeinträchtigt wird.
Je nach ihrem Verwendungszweck kann man die Mikroperlen aus Glas in verschiedenen Durchmessern und Wandstärken erzeugen. Die Mikroperlen können einen Außendurchmesser von 200 bis 10 000 um, vorzugsweise von 500 bis 6000 um und insbesondere von 1000 bis 4000 jum und eine Wandstärke von 0,1 bis 1000 um, vorzugsweise von 0,5 bis 400 tun und insbesondere von 1 bis 100 um haben.
Die Mikroperlen können in dem eingeschlossenen Volumen ein Inertgas enthalten, das unter einem Überdruck oder annähernd unter Normaldruck oder unter einem Unterdruck steht. Zum Erzeugen eines Unterdruckes kann man ein Blasgas verwenden, das in der Mikroperle teilweise oder vollständig kondensiert.
Wenn man als Blasgas einen Metalldampf verwendet und dieser bis zur Kondensation abgekühlt wird und auf der Innenwandung der Mikrohohlperle einen dünnen Metallüberzug bildet, kann man eine Mikroperle erzeugen, die in dem eingeschlossenen Volumen ein Hochvakuum enthält. Dabei entspricht der Druck in der Mikroperle dem Dampfdruck des Überzugsmetalls bei der Umgebungstemperatur.
Die Dicke des auf der Innenwandung der Mikroperle gebildeten, dünnen Metallüberzuges ist von dem zum Blasen der Mikro perle verwendeten Metalldampf abhängig, sowie von dessen Druck und von der Größe der Mikroperle und kann 2,5 bis 100 nm, vorzugsweise 5 bis 60 um und insbesondere 10 bis 40 nm betragen.
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Oo:
Wenn der gebildete Metallüberzug durchsichtig, beispielsweise für Sonnenlicht durchlässig sein soll, darf seine Dicke höchstens 10 mn, vorzugsweise höchstens 8 mn betragen. In Mikroperlen mit einem durchsichtigen Metallüberzug kann dieser eine Dicke von 2,5 bis 9,5 nm, vorzugsweise von 5 bis 8 nm haben.
Wenn der gebildete Metallüberzug reflektierend sein soll, beispielsweise für Sonnenlicht, muß er eine Dicke von mindestens 10 nm und vorzugsweise mindestens 15 nm haben. In Mikroperlen mit einem reflektierenden Metallüberzug kann dieser eine Dicke von 10,5 bis 60 nm, vorzugsweise von 15 bis 40 nm und insbesondere von 15 bis 25 nm haben.
Die durchschnittliche Schüttdichte der Mikrohohlperlen wird natürlich von deren Durchmesser und Wandstärke beeinflußt. Die Schüttdichte der gemäß der Erfindung erzeugten Mikroperlen und Vakuum-Mikroperlen aus Glas beträgt 1,6 bis 24 g/l» vorzugsweise 2,4 bis 19 g/l und insbesondere 3»2 bis 14,4 g/l. In einer bevorzugten Ausführungsform für die Herstellung von Dämmstoffen geringer Dichte kann die durchschnittliche Schüttdichte der Mikrohohlperlen aus Glas auch nur 0,8 bis 2,4 g/l betragen, beispielsweise 1,6 g/l.
Wenn bei der Erzeugung der Mikroperlen so vorgegangen wird, daß sie in Strängen vorliegen und durch kontinuierliche dünne Glasfäden miteinander verbunden sind, beträgt die Länge der Verbindungsfäden das 1— bis 40-fache, gewöhnlich das 2- bis 20-fache und insbesondere das 3- bis 15-fache des Durchmessers der Mikroperlen und beträgt der Durchmesser bzw. die Dicke der Verbindungsfäden 1/5000 bis 1/10, gewöhnlich 1/2500 bis
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1/20 und insbesondere I/IOOO bis I/30 des Durchmessers der Mikroperlen.
Die Mikroperlen können ein Gas unter einem Überdruck oder ungefähr dem Umgebungsdruck oder einem Unterdruck oder ein Vakuum enthalten.
Wenn die Mikroperlen gemäß der Erfindung in Dämmstoffen oder Dämmkonstruktionen oder in syntaktischen Schäumen oder allgemein als Füllstoffe verwendet werden sollen, beträgt der Außendurchmesser der Mikroperlen 200 bis 5000 um, vorzugsweise 500 bis 3000 um und insbesondere 750 bis 2000 um und beträgt die Wandstärke der Mikroperlen 0,1 bis 500 um, vorzugsweise 0,5 bis 200 um und insbesondere 1 bis 50 pn. Die durchschnittliche Schüttdichte derartiger Mikroperlen beträgt 4»8 bis 24 g/l» vorzugsweise 8,0 bis 160 g/l und insbesondere 1,2 bis 80 g/l. Als Dämmstoffe verwendete Mikroperlen können ein Hochvakuum enthalten. Als Füllstoffe verwendete Mikroperlen können ein Gas unter einem Druck von 0,34 bis 6,9 bar, vorzugsweise 3»4 bis 5»2 bar und insbesondere 3,4 bis 8,3 bar, enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis des Durchmessers der Mikroperle zu ihrer Wandstärke so gewählt, daß die Mikroperlen flexibel sind, d. h., daß sie sich unter Druck verformen können, ohne zu brechen.
Man kann Mikroperlen mit einem dünnen Metallüberzug auf der Innenwandung erhalten, wenn man ein Blasgas verwendet, das dispergierte Metallteilchen eathält.
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Die Dicke des dünnen Metallüberzuges auf der Innenwandung der Mikroperle ist von der Menge und Korngröße der dispergierten Metallteilchen oder von dem Partialdruck eines verwendeten metallorganischen Blasgases abhängig und von dem Durchmesser der Mikroperle. Dabei kann die Dicke des dünnen Metallüberzuges 2,5 bis 1000 nm, vorzugsweise 5 bis 500 nm und insbesondere 10 bis 100 nm betragen.
Die Dicke eines durchsichtigen Metallüberzuges soll höchstens 10 nm und vorzugsweise höchstens 8 nm betragen. Die Dicke eines durchsichtigen Metallüberzuges beträgt 2,5 bis 9,5 nm, vorzugsweise 5 bis 8 nm. Derartige Mikroperlen sind für sichtbares Licht durchlässig, aber für Infrarotstrahlung im wesentlichen reflektierend.
Die Dicke eines lichtreflektierenden Metallüberzuges soll mindestens 10 nm, vorzugsweise mindestens 15 nm betragen. Die Dicke eines reflektierenden Metallüberzuges beträgt 10,5 bis 60 nm, vorzugsweise 15 bis 40 nm und insbesondere 15 bis 25 nm.
Ein wichtiger Vorteil, der durch die Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß die Dicke des aus einem Metalldampf gebildeten Metallüberzuges so gewählt werden kann, daß die Wärmeleitfähigkeit des Überzuges nur ungefähr ein Viertel der Wärmeleitfähigkeit des massiven Metalls beträgt. Dieses Ergebnis wird jedoch von der Art der Bildung des Metallüberzuges beeinflußt.
Man kann die herabgesetzte Wärmeleitfähigkeit erzielen, wenn der Metallüberzug eine Dicke von 2,5 bis 25 nm, vorzugsweise 5 bis 20 nm und insbesondere 75 bis 150 nm hat.
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Man kann die Wärmeleitfähigkeit des Metallüberzuges noch weiter herabsetzen, wenn man die Temperatur bei der Bildung des Metallüberzuges derart steuert, daß das Wachsen der Metallkristalle zur Bildung von Unstetigkeiten in dem gebildeten Metallüberzug führt.
Man kann die Wärmeleitfähigkeit von aus den Mikroperlen gebildeten Wärmesperren auch dadurch verbessern, daß die Mikroperlen die Form eines abgeplatteten Rotationsellipsoids erhalten. Die Wärmeleitfähigkeit derartiger abgeplatteter Rotationsellipsoide kann weiter herabgesetzt werden, wenn man sie mit dünnen Glasfaden vermengt. Diese bestehen vorzugsweise aus den Glasfaden, welche die in Strangform vorliegenden Mikroperlen verbinden.
Die in Strangform vorliegenden Mikroperlen können unmittelbar nach ihrer Bildung angesaugt und auf ein Förderband oder eine Trommel gelegt werden. Die beim Ansaugen auf die in Strangform vorliegenden Mikroperlen ausgeübte Zugkraft soll so stark sein, daß die Mikroperle gestreckt und dadurch in die Form eines abgeplatteten Rotationsellipsoids überführt werden. In dieser Form werden die in Strangform vorliegenden Mikroperlen gehalten, bis sie erhärtet sind. Nach dem Erhärten können die in Strangform vorliegenden Mikroperlen, welche die Form von abgeplatteten Rotationsellipsoiden haben, in einen Trog gelegt werden, in den dann ein Klebstoff und/oder Schaum eingebracht wird, worauf aus den in Strangform vorliegenden Mikroperlen Platten von 122 mal 244 cm hergestellt werden können, deren Dicke 6,3 bis 76 mm betragen kann, beispielsweise 12,7, 25,4, 38,1 oder 50,8 mm.
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Man kann die Mikrohohlperlen aus Glas gemäß der Erfindung für den Aufbau von Systemen mit verbesserten Dämmeigenschaften verwenden. Wenn man nur Mikrohohlperlen verwendet, die in ihrem eingeschlossenen Volumen ein Inertgas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit enthalten, kann man Systeme aufbauen, deren Wärmeleitfähigkeit nur R11 pro Zoll, beispielsweise R3 bis R11 pro Zoll, beträgt.
Wenn man nur Mikrohohlperlen aus Glas verwendet, die ein Gas von geringer Wärmeleitfähigkeit enthalten und auf ihrer Innenwandung einen reflektierenden Metallüberzug mit niedrigem Emissionsvermögen besitzen, kann man Systeme aufbauen, deren Wärmeleitfähigkeit nur R15 pro Zoll beträgt, beispielsweise R5 bis R15 pro Zoll.
Wenn man Vakuum-Mikrohohlperlen verwendet, die auf ihrer Innenwandung einen stark reflektierenden Metallüberzug mit niedrigem Emissionsvermögen besitzen, kann man Systeme aufbauen, deren Wärmeleitfähigkeit nur R35 pro Zoll beträgt, beispielsweise R25 bis R35 pro Zoll«
Man kann Dämmkonstruktionen aufbauen, die im wesentlichen aus Glas-Mikrohohlperlen und aus Schaumstoff bestehen, wobei die Mikrohohlperlen auf ihrer Innenwandung einen stark reflektierenden Metallüberzug mit niedrigem Emissionsvermögen besitzen und der Schaumstoff in seinen Zellen ein Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit enthält. Auf diese Weise kann man Systeme erhalten, deren Wärmeleitfähigkeit nur R50 pro Zoll beträgt, beispielsweise R30 bis R50 pro Zoll.
Ferner kann man Dämmkonstruktionen aufbauen, die im wesentlichen aus in Strangform vorliegenden Glas-Mikrohohlperlen in Form von abgeplatteten Rotations-
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ellipsoiden und aus einem Schaumstoff bestehen, wobei die Mikrohohlperlen auf ihrer Innenwandung einen stark reflektierenden Metallüberzug mit niedrigem Emissionsvermögen besitzen und der Schaumstoff in seinen Zellen ein Gas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit enthält. Auf diese Weise kann man Systeme erhalten, deren Wärmeleitfähigkeit nur R70 pro Zoll beträgt, beispielsweise R40 bis R70 pro Zoll.
Man kann die Mikroperlen auch für den Aufbau von Wärmesperren verwenden, die Zwischenräume zwischen vorhandenen Wänden oder andere Hohlräume ausfüllen, oder die Mikroperlen zu Platten oder anderen Formkörpern verarbeiten, indem man die Mikroperlen mit einem geeigneten Harz- oder anderen Klebstoff miteinander verklebt oder sie durch Sintern miteinander verbindet. Die Mikroperlen können auch in Neubauten verwendet werden.
In einer aus den dichtgepackten Mikrohohlperlen aus Glas aufgebauten Wärmesperre wird im wesentlichen keine Wärme durch Pestkörperleitung übertragen, weil die einander benachbarten Mikroperlen einander nur punktförmig berühren und aus einem Glas mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bestehen. Auch durch Konvektion wird nur wenig Wärme übertragen, weil die Poren zwischen den dichtgepackten Mikroperlen kleiner sind als für eine Konvektion erforderlich ist. Wenn im Innern der Mikroperlen ein Hochvakuum eingeschlossen ist, wird auch durch Gasleitung im wesentlichen keine Wärme übertragen, weil der Durchmesser der Perle kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der noch vorhandenen Gasmoleküle. Die Wärmeübertragung durch Gasleitung kann auch dadurch herabgesetzt werden, daß man in den Poren zwischen den Mikroperlen ein G&ö und/ oder einen Schaumstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit
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verwendet. Wenn sich auf der Innenwandung der Mikroperlen ein stark reflektierender Metallüberzug mit niedrigem Emissionsvermögen befindet, wird im wesentlichen keine Wärme durch Strahlung übertragen, weil der Metallüberzug stark reflektierend ist. In einer derartigen Wärmesperre wird Wärme daher in erster Linie durch Gasleitung in den Poren zwischen den Mikroperlen übertragen. Die Gesamt-Wärmeleitfähigkeit einer derartigen Wärmesperre ist aber niedriger als die Wärmeleitfähigkeit des Gases oder Schaumstoffes in den Poren, weil das Gas oder der Schaumstoff in den Poren nur einen Bruchteil des Volumens der ganzen Wärmesperre ausmacht und die nichtwärmeleitenden Mikroperlen die Wärmeleitung durch das Gas oder den Schaumstoff in den Poren behindern.
Man kann die Wärmeleitfähigkeit von aus den Mikroperlen aufgebauten Wärmesperren weiter herabsetzen, indem man die Poren zwischen den Mikroperlen mit kleineren Mikroperlen gemäß der Erfindung ausfüllt oder mit einem Gas von niedriger Wärmeleitfähigkeit oder feinverteilten inerten Teilchen, z. B. aus einem Schaumstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, wie einem Polyurethan-, Polyester oder Polyolefinharz, oder indem man die Mikroperlen in einen Behälter einschließt und in diesem in den Poren zwischen den Mikroperlen einen Unterdruck erzeugt.
Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Mikrohohlperlen aus Glas besteht darin, daß sie sehr fest und einer beträchtlichen Gewichtsbelastung gewachsen sind. Daher ermöglichen sie erstmalig die Schaffung eines einfachen und billigen Vakuumsystems in Form eines selbsttragenden oder tragfähigen Bauelements.
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Mit besonderem Vorteil können die Mikrohohlperlen aus Glas für den Aufbau von Dämmkonstruktionen für Solarkollektoren verwendet werden.
Beispiel 1
Zum Erzeugen von Mikrolxohlperlen aus Glas wurde eine Glasmasse verwendet, die in Gewichtsprozenten wie folgt zusammengesetzt war:
Al2O3 CaO MgO B3O3 55-57 18-22 5-7 10-12 4-5 1-2
Durch Erhitzen der Glasmasse auf eine Temperatur von 1454 bis 1510 0C wurde eine Glasschmelze mit einer Viskosität von 35 bis 60 Poise und einer Oberflächenspannung von 275 bis 325 dyn/cm erzeugt.
Die Glasschmelze wurde der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung zugeführt und bildete nach dem Durchtritt durch den Ringkanal 8 der Blasdüse 5 über den Düsenöffnungen 6a und 7a einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas. Die Blasdüse 5 hatte einen Außendurchmesser von 1,2 mm und die Düsenmündung 7a einen Innendurchmesser von 0,8 mm. Der dünne Film aus schmelzflüssigem Glas hatte einen Durchmesser von 0,8 mm und eine Dicke von 0,13 mm. Auf die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas wurde ein inertes Blasgas zur Einwirkung gebracht, das aus Xenon oder Stickstoff bestand und ein= Temperatur von 1454 0C hatte. Unter der Einwirkung des auf seine Innenfläche ausgeübten Überdrucks dehnte sich der aus schmelzflüssigem Glas bestehende Film abwärts aus und bildete ei* ein langgestrecktes z,y— linderförmiges Gebilde, das an seinem äußeren Ende geschlossen war und mit seinem inneren Ende am Außenrand der
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Düsenmündung 7 a haftete.
Die Querstrahldüse gab ein inertes Treibmittel ab, das aus Stickstoffgas von 1427 0C bestand und die Blasdüse umstrich. Dieses Treibmittel unterstützte die Bildung und das Schließen des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes und dessen Ablösung von der Blasdüse, so daß das zylinderförmige Gebilde von der Blasdüse frei herunterfiel. Der Winkel zwischen der Querstrahldüse und der Blasdüse betrug 35 bis 50 Grad. Die Mittelachse der Querstrahldüse schnitt die Mittelachse der Blasdüse 5 an einer Stelle, deren Abstand oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a das Zwei- bis Dreifache des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 betrug.
Die frei herunterfallenden und von dem Treibmittel mitgeführten, langgestreckten zylindrischen Gebilde nahmen schnell Kugelform an. Zu ihrer schnellen Abkühlung auf annähernd Umgebungstemperatur diente eine Abschreckflüssigkeit, die aus feinversprühtem Wasser von 32 bis 66 0C bestand. Auf diese Weise wurden die Mikroperlen aus Glas schnell abgekühlt, zum Erstarren gebracht und erhärtet.
Es wurden klare, glatte Mikrohohlperlen aus Glas erhalten, die einen Durchmesser von 2000 bis 3000 um und eine Wandstärke von 20 bis 40 um hatten und mit Xenonoder Nitrongas unter einem Innendruck von 0,2 bar gefüllt waren. Die genaue Kontrolle der Mikroperlen ergab, daß sie frei waren von eingeschlossenen Blasen und/oder Löchern und als Füllstoff sehr gut geeignet waren.
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Beispiel 2
Zum Erzeugen von durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas wurde eine Glasmasse verwendet, die in Gewichtsprozenten wie folgt zusammengesetzt war:
SiO2 Al2O3 GaO MgO B3O3 Na3O 55-57 18-22 5-7 10-12 4-5 1-2
Durch Erhitzen der Glasmasse auf eine Temperatur von 1454 bis 1510 0C wurde eine Glasschmelze mit einer Viskosität von 35 bis 60 Poise und einer Oberflächenspannung von 275 bis 325 dyn/cm erzeugt.
Die Glasschmelze wurde der in den Pig. 1 und 3 gezeigten Vorrichtung zugeführt und gelangte durch den Ringkanal 8 der Blasdüse 5 in den verjüngten Teil 21 des äußeren Düsenrohrs 7· Die unter Druck stehende Glasschmelze wurde durch einen feinen Spalt zwischen dem Außenrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 des äußeren Düsenrohrs 7 gepreßt und bildete über den Düsenmündungen 6a und 7a1 einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas. Der Außendurchmesser der Blasdüse 5 betrug 1,0 mm und der Innendurchmesser der Düsenmündung 7a1 0,25 mm. Der dünne Film aus schraelzflüssigem Glas hatte einen Durchmesser von 0,25 mm und eine Dicke von 0,08 mm. Ein aus Zinkdampf bestehendes, inertes Blasgas von 1482 0G wurde gegen die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas geblasen, der sich unter der Einwirkung des Überdruckes des Gases zu einem langgestreckten zylinderförmigen Gebilde ausdehnte, das an seinem äußeren Ende geschlossen war und mit seinem inneren Ende an dem Außenrand der Düsenmündung 7a1 haftete.
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Die Querstrahldüse gab ein inertes Treibmittel ab, das aus Stickstoffgas von 1427 0O bestand und die Blasdüse umstrich. Dieses Treibmittel unterstützte die Bildung und das Schließen des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes und dessen Ablösung von der Blasdüse, so daß das zylinderförmige Gebilde von der Blasdüse frei herunterfiel. Der Winkel zwischen der Querstrahldüse und der Blasdüse betrug 35 bis 50 Grad. Die Mittelachse der Querstrahldüse schnitt die Mittelachse der Blasdüse 5 an einer Stelle, deren Abstand oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a' das Zwei- bis Dreifache des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 betrug.
Die frei herunterfallenden, langgestreckten zylinderförmigen Gebilde, die mit dem Zinkdampf gefüllt waren, nahmen rasch Kugelform an. Die Mikroperlen wurden mit einem Abschreckmittel in Berührung gebracht, das aus feinversprühtem Wasser von 32 bis 66 0C bestand und bewirkte, daß das schmelzflüssige Glas schnell abkühlte, erstarrte und erhärtete, bevor der Zinkdampf abkühlte und kondensierte. Die Kondensation des Zinkdampfes beginnt bei einer Temperatur von etwa 905 bis 910 C, bei der die Glasmasse, aus der die Mikroperlen bestehen, bereits angehärtet und so fest ist, daß sie bei der beginnenden Kondensation des Zinkdampfes auf der Innenwandung der Mikroperle nicht zusammenfällt (siehe Tabellen 2 und 3). Die fortgesetzte Abkühlung der Mikroperle bewirkt, daß der Zinkdampf kondensiert und auf der Innenwandung der Mikroperle einen dünnen Überzug aus Zinkmetall bildet.
Es wurden klare und glatte Mikrohohlperlen aus Glas erhalten, die einen Durchmesser von 800 bis 900 pn und eine Wandstärke von 8 bis 20 um hatten und auf ihrer
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Innenwandung einen durchsichtigen dünnen Überzug aus Zinkmetall in einer Dicke von 8,5 bis 9,5 μ besaßen. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10 Torr.
Beispiel 3
Zum Erzeugen von reflektierenden Vakuum-Mikrohohlperlen, die aus Glas bestanden und ein niedriges Emissionsvermögen besaßen, wurde eine Glasmasse verwendet, die in Gewichtsprozenten wie folgt zusammengesetzt war:
SiO2 Al2O3 CaO MgO B3O3 Na3O 55-57 18-22 5-7 10-12 4-5 1-2
Durch Erhitzen der Glasmasse auf eine Temperatur von 1454 bis 1510 0C wurde eine Glasschmelze mit einer Viskosität von 35 bis 60 Poise und einer Oberflächenspannung von 275 bis 325 dyn/cm erzeugt.
Die Glasschmelze wurde der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Vorrichtung zugeführt und gelangte durch den Ringkanal 8 der Blasdüse 5 in den verjüngten Teil 21 des äußeren Düsenrohrs 7. Die unter Druck stehende Glasschmelze wurde durch einen feinen Spalt zwischen dem Außenrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 des äußeren Düsenrohrs 7 gepreßt und bildete über den Düsenmündungen 6a und 7a' einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas. Der Außendurchmesser der Blasdüse 5 betrug 1,3 mm und der Innendurchmesser der Düsenöffnung 7a1 0,8 mm. Der dünne Film aus schmelzflüssigem Glas hatte einen Durchmesser von 0,8 mm und eine Dicke von 0,25 mm. Ein aus Zinkdampf bestehendes, inertes Blasgas
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von 1482 0C wurde gegen die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas geblasen, der sich unter der Einwirkung des Überdruckes des Gases zu einem langgestreckten zylinderförmigen Gebilde ausdehnte, das an seinem äußeren Ende geschlossen war und mit seinem inneren Ende an dem Außenrand der Düsenmündung 7a1 haftete.
Mit einer Lineargeschwindigkeit von 12,2 bis 30,5 m/sek gab die Querstrahldüse ein inertes Treibmittel ab, das aus Stickstoffgas von 1371 0C bestand und die Blasdüse 5 umstrich. Dieses Treibmittel unterstützte die Bildung und das Schließen des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes und dessen Ablösung von der Blasdüse, so daß das zylinderförmige Gebilde von der Blasdüse frei herunterfiel. Der Winkel zwischen der Querstrahldüse und der Blasdüse betrug 35 bis 50 Grad. Die Mittelachse der Querstrahldüse schnitt die Mittelachse der Blasdüse 5 an einer Stelle, deren Abstand oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a1 das Zwei- bis Dreifache des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 betrug.
Die frei herunterfallenden, langgestreckten zylinderförmigen Gebilde, die mit dem Zinkdampf gefüllt waren, nahmen rasch Kugelform an. Die Mikroperlen wurden mit einem Abschreckmittel in Berührung gebracht, das aus versprühtem Äthylenglykol von - 18 bis - 9 0C bestand und bewirkte, daß das schmelzflüssige Glas schnell abkühlte, erstarrte und erhärtete, bevor der Zinkdampf abkühlte und kondensierte. Die Kondensation des Zinkdampfes beginnt bei einer Temperatur von etwa 905 bis 910 0G, bei der die Glasmasse, aus der die Mikroperlen bestehen, bereits angehärtet und so fest ist, daß sie bei der beginnenden Kondensation des Zinkdampfes auf der Innenwandung der Mikroperle nicht
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zusammenfällt (siehe Tabellen 2 und 3). Die fortgesetzte Abkühlung der Mikroperle bewirkt, daß der Zinkdampf kondensiert und auf der Innenwandung der Mikroperle einen dünnen Überzug aus Zinkmetall bildet.
Es wurden klare und glatte Mikrohohlperlen aus Glas erhalten, die einen Durchmesser von etwa 3000 bis 4000 um und eine Wandstärke von 30 bis 40 um hatten und auf ihrer Innenwandung einen reflektierenden Überzug besaßen, der aus Zinkmetall bestand und eine Dicke von 32,5 bis 45 nm und ein geringes Emissionsvermögen hatte. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10 Torr.
Beispiel 4
Zum Erzeugen von reflektierenden Vakuum-Mikrohohlperlen in Strangform, die aus Glas bestanden und ein niedriges Emissionsvermögen besaßen, wurde eine Glasmasse verwendet, die in Gewichtsprozenten wie folgt zusammengesetzt war:
SiO2 A1203 Ga0 Mg0 B2°3 Na2°
55-57 18-22 5-7 10-12 4-5 1-2
Durch Erhitzen der Glasmasse auf eine Temperatur Dis 1399 0C wurde eine Glassc] kosität von 100 bis 200 Poise erzeugt.
von 1371 bis 1399 0C wurde eine Glasschmelze mit einer Vis-
Diese Glasschmelze wurde unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel 3 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 3 zugeführt .
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Ein aus Zinkdampf bestehendes, inertes Blasgas von 1316 0G wurde gegen die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas geblasen, der sich unter der Einwirkung des Überdruckes des Gases zu einem langgestreckten zylinderförmigen Gebilde ausdehnte, das an seinem äußeren Ende geschlossen war und mit seinem inneren Ende an dem Außenrand der Düsenmündung 7a1 haftete.
Mit einer Lineargeschwindigkeit von 1,5 "bis 12,1 m/sek gab die Querstrahldüse ein inertes Treibmittel ab, das aus Stickstoffgas von 13I6 0C bestand und die Blasdüse 5 umstrich. Dieses Treibmittel unterstützte die Bildung und das Schließen des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes und dessen Ablösung von der Blasdüse, wobei das zylinderförmige Gebilde durch einen daran anschließenden, dünnen Glasfaden mit der nächsten an der Blasdüse gebildeten Mikroperle verbunden war. Im übrigen wurden die Mikroperlen in Strang— form in der anhand der Fig. 3c erläuterten und dort dargestellten Weise gebildet. Der Winkel zwischen der Querstrahldüse und der Blasdüse betrug 35 bis 50 Grad. Die Mittelachse der Querstrahldüse schnitt die Mittelachse der Blasdüse 5 an einer Stelle, deren Abstand oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a1 das Zwei- bis Dreifache des Außendurchmessers der Koaxialblasdüse 5 betrug.
Jedes der von dem Treibmittel mitgenommenen, in Strangform vorliegenden, langgestreckten zylinderförmigen Gebilde, die mit dem Zinkdampf gefüllt waren, nahm Kugelform an. Die in Strangform vorliegenden Mikroperlen wurden mit einem Abschreckmittel in Berührung gebracht, das aus feinversprühtem Wasser von 15
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bis 38 0G bestand und bewirkte, daß das schmelzflüssige Glas schnell abkühlte, erstarrte und erhärtete, bevor der Zinkdampf abkühlte und kondensierte. Danach kondensierte der Zinkdarapf auf der Innenwandung der Mikroperle.
Es wurden klare Mikrohohlperlen aus Glas erhalten, die in Strangform vorlagen und einen Durchmesser von 1500 bis 2500 um und eine Wandstärke von 1,5 bis 5,0 pn hatten und auf ihrer Innenwandung einen 18 bis 27»5 mm dicken, reflektierenden Überzug aus Zinkmetall mit niedrigem Emissionsvermögen besaßen. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10 Torr. Bei den in Strangform vorliegenden Mikroperlen betrug die Länge der Fadenstrecken das 10- bis 20-fache des Durchmessers der Mikroperlen. Die genaue Kontrolle ergab, daß die Mikroperlen frei waren von eingeschlossenen Blasen und/oder von Löchern.
Beispiel 5
Zum Erzeugen von reflektierenden Mikrohohlperlen, die aus Glas bestanden und ein niedriges Emissionsvermögen hatten und auf ihrer Innenwandung eine dünne Metallschicht besaßen, die aus dispergierten Metallteilchen gebildet worden war, wurde eine Glasmasse verwendet, die in Gewichtsprozenten wie folgt zusammengesetzt war:
SiO2 Al2O3 CaO MgO B2O3 Na3O
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Durch Erhitzen der Glasmasse auf eine Temperatur von 1454 bis 1510 0C wurde eine Glasschmelze mit einer Viskosität von 35 bis 60 Poise erzeugt.
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Diese Glasschmelze wurde unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel 3 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 3 zugeführt .
Auf die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas wurde ein Blasgas von 1482 0C zur Einwirkung gebracht, das aus Argon bestand und feindispergierte Aluminiumteilchen mit einer Korngröße von 0,03 bis 0,05 um enthielt. Infolgedessen dehnte sich der aus schmelzflüssigem Glas bestehende Film abwärts aus und bildete er ein langgestrecktes zylinderförmiges Gebilde, das an seinem äußeren Ende geschlossen war und mit seinem inneren Ende am Außenrand der Düsenmün— dung 7a1 haftete.
Die Querstrahldüse wurde wieder zur Abgabe eines Is verwendet, das aus Stic] bestand und die Blasdüse 5 umstrich.
Treibmittels verwendet, das aus Stickstoffgas von 1371 0C
Die von dem Treibmittel mitgenommenen, langgestreckten zylinderförmigen Gebilde, die mit dem die dispergierten Aluminiumteilchen enthaltenden Argongas gefüllt waren, nahmen rasch Kugelform an. Die Mikroperlen wurden mit einem Abschreckmittel in Berührung gebracht, das aus versprühtem Äthylenglykol von - 18 bis - 9 0C bestand und bewirkte, daß das schmelzflüssige Glas schnell abkühlte, erstarrte und erhärtete. Beim weiteren Abkühlen und Erhärten der Mikroperlen lagerten sich die Aluminiumteilchen auf der Innenwandung der Mikroperlen unter Bildung eines dünnen Überzuges aus Aluminiummetall ab.
Es wurden klare, glatte Mikro—Hohlperlen aus Glas erhalten, die einen Durchmesser von etwa 1500 bis 2500 pm und eine Wandstärke von 5 bis 15 pm hatten und auf ihrer Innenwandung einen reflektierenden Überzug aus
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Aluminiummetall besaßen, der eine Dicke von etwa 60 bis 100 nm hatte und ein geringes Emissionsvermögen besaß. Der Innendruck der Mikroperlen betrug etwa 0,32 bar. Die Mikroperlen waren wieder frei von eingeschlossenen Gasblasen und/oder von Löchern.
Beispiel 6
Der in Pig. 5 gezeigte Sonnen-Flachkollektor hat einen hohen Wirkungsgrad und wurde unter Verwendung von Vakuum-Mikroperlen gemäß der Erfindung aus Glas als Dämmstoff aufgebaut. Es wurde eine Sonnenkollektorplatte mit einer Länge von 182 cm, einer Breite von 91 cm und einer Dicke von etwa 89 mm hergestellt. Die äußere Abdeckung bestand aus durchsichtigem Glas oder witterungsbeständigem Kunststoff in einer Dicke von 3»2 mm. Die beiden Seitenwände und die obere und die untere Endwand der Kollektorplatte bestanden aus Metall- oder Kunststoffplatten mit reflektierender Innenfläche. In der Kollektorplatte befand sich etwa in der Mitte zwischen ihrer Ober- und Unterseite eine etwa 3»2 mm dicke, schwarzüberzogene Absorberplatte, die aus Metall bestand und ein Absorptionsvermögen von 0,90 und ein Emissionsvermögen von 0,3 hatte und an deren unterer Fläche mehrere in gleichen Abständen voneinander angeordnete Rohre angebracht waren, die Wasser als Wärmeaustauschmedium enthielten. Diese Rohre waren sehr dünnwandig; ihr Außendurchmesser betrug beispielsweise 25,4 mm. Die Rohre können ebenfalls schwarz überzogen sein. Es wurden geeignete Ein- und Auslässe für das Wärmeaustauschmedium vorgesehen.
Die Kollektorplatte hatte eine etwa 3»2 bis 6,4 mm dicke, innere Abdeckung, mit der die Kollektorplatte am Dach eines Hauses befestigt werden kann. Diese
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innere Abdeckung kann aus Metall oder Kunststoff bestehen und eine reflektierende Innenfläche haben.
Erfindungsgemäß wurde der Raum zwischen der äußeren Abdeckung und der oberen Fläche der schwarzüberzogenen Absorberplatte aus Metall bis zu einer Tiefe von etwa 25,4 mm mit durchsichtigen Vakuum-Mikroperlen aus Glas ausgefüllt, die gemäß Beispiel 2 erzeugt worden waren und einen Durchmesser von etwa 800 pn und eine Wandstärke von 10 um hatten und auf ihrer Innenwandung einen etwa 8,5 nm dicken, durchsichtigen Überzug aus Zinkmetall besaßen. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10 Torr.
Der Raum zwischen der unteren Fläche der schwarzüberzogenen Absorberplatte aus Metall und der inneren Abdeckung wurde bis zu einer Tiefe von etwa 38 mm mit den reflektierenden Vakuum-Mikroperlen aus Glas gefüllt, die gemäß Beispiel 3 erzeugt worden waren und einen Durchmesser von etwa 3000 um und eine Wandstärke von 30 um hatten und auf ihrer Innenwandung einen 32,5 nm dicken, reflektierenden Überzug aus Zinkmetall mit geringem Emissionsvermögen besaßen. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10~6 Torr.
Die Kollektorplatte wurde mit einem geeigneten Einlaß und Auslaß für das als Wärmeaustauschmedium verwendete Wasser versehen. An einem heiteren, sonnigen Tag mit einer Außentemperatur von 32 0C erwärmte sich Wasser von einer Eintrittstemperatur von 27 0C auf eine Austrittstemperatur von 138 0C. Eine Austrittstemperatur von 138 0C ist für die Klimatisierung im Sommer mehr als ausreichend. Bei den üblichen Sonnenkollektoren beträgt die Austrittstemperatur des Wassers nur etwa 76 0C.
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Bei einem heiteren, sonnigen Tag mit einer Außentemperatur von O 0C erwärmte sich das Wasser in demselben Sonnenkollektor von einer Eintrittstemperatur von 27 0C auf eine Austrittstemperatur von 82 0C, die im Winter zur Raumheizung und für das benötigte Warmwasser mehr als ausreichend ist.
Beispiel 7
Der in Fig. 6 gezeigte Sonnen-Rohrkollektor hat einen hohen Wirkungsgrad und wurde unter Verwendung von Vakuum-Mikroperlen gemäß der Erfindung aus Glas als Dämmstoff aufgebaut. Der Rohrkollektor hatte eine Länge von 182 cm und einen Durchmesser von etwa 108 mm. Die äußere Abdeckung bestand aus etwa 3>2 mm dickem, klarem Glas oder witterungsbeständigem Kunststoff. Die beiden parallelen Seitenwände und der untere gekrümmte Teil bestanden aus etwa 3,2 mm dickem Metall oder Kunststoff. Der untere gekrümmte Teil war mit einem Überzug versehen, der eine stark reflektierende Oberfläche besaß, welche die Sonnenstrahlen reflektierte und zur Mitte des Kollektorrohrs hin bündelte. Das Kollektorrohr wurde an beiden Enden mit Endscheiben verschlossen, ebenfalls etwa 3,2 mm dick und aus demselben Material wie die Seitenwände und der untere gekrümmte Teil.
Im Innern des Kollektorrohrs wurde ein doppelwandiges Rohr angeordnet, das mit dem unteren gekrümmten Teil konzentrisch ist und aus einem dünnwandigen inneren oder Vorlaufrohr und einem mit ihm koaxialen, dünnwandigen äußeren oder Rücklaufrohr bestand. Dieses war auf seiner Außenfläche mit einem wärmeabsorbierenden, schwarzen überzug der im Beispiel 6 beschriebenen
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Art versehen. Der Durchmesser des inneren oder Vorlaufrohrs kann 25,4 mm und der des äußeren oder Rücklaufrohrs 50,8 mm betragen».
Kollektorrohre werden normalerweise parallel zueinander derart montiert, daß sie die Strahlen der über den Himmel wandernden Sonne auffangen. Gemäß der Erfindung wurde der Raum zwischen der äußeren Abdeckung, den Seitenwänden, dem unteren gekrümmten Teil und dem doppelwandigen Rohr mit durchsichtigen Vakuum-Mikroperlen aus Glas gefüllt, die gemäß Beispiel 2 erzeugt worden waren. Auf diese Weise wurde das doppelwandige Rohr mit einer etwa 25,4 mm dicken Lage aus durchsichtigen Vakuum-Mikroperlen umgeben.
Diese durchsichtigen Vakuum-Mikroperlen hatten einen Durchmesser von 800 um und eine Wandstärke von 10 um und besaßen auf ihrer Innenwandung einen 8,5 nm dicken, durchsichtigen Überzug aus Zinkmetall. Der Innendruck der Mikroperle betrug 10"" Torr.
Der Sonnen-Rohrkollektor wurde mit einem geeigneten Einlaß und Auslaß für das als Wärmeaustauschmedium verwendete Wasser versehen. An einem heiteren, sonnigen Tag mit einer Außentemperatur von 32 C wurde das Wasser in einem einzigen Durchgang von einer Eintrittstemperatur von 27 0C auf eine Austrittstemperatur von 116 0C erhitzt, die für die Klimatisierung im Sommer mehr als ausreicht. An einem heiteren, sonnigen Tag mit einer Außentemperatur von 0 0C wurde Wasser in demselben Sonnen-Rohrkollektor von einer Eintrittstemperatur von 27 0G auf eine Austrittstemperatur von 77 C erhitzt, die im Winter zur Raumheizung und für das benötigte Warmwasser mehr als ausreicht.
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Beispiel 8
In Pig. 7 ist die Verwendung von Mikro-Hohlperlen gemäß der Erfindung aus Glas in einer 25»4 mm dicken Wandplatte erläutert. Diese enthält mehrere Lagen aus einheitlich großen Mikroperlen aus Glas, die gemäß Beispiel 4 erzeugt worden sind. Die Mikroperlen haben einen Durchmesser von 1500 bis 2500 pm, beispielsweise von 2000 pm und eine Wandstärke von 1,5 bis 5,0 pm, beispielsweise von 2,0 pm. Sie besitzen auf ihrer Innenwandung einen 18 bis 27,5 nm, beispielsweise 25 nm, dicken Zinkmetallüberzug von geringem Emissionsvermögen. Der Innendruck der Mikroperle beträgt 10~5 Torr.
Die Poren zwischen den Mikroperlen sind mit einem Schaumstoff gefüllt, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und Freon-11-Gas enthält. Die Mikroperlen wurden mit einem dünnen Klebstoffüberzug versehen; dann wurde aus ihnen eine 22,2 mm dicke Lage gebildet, worauf zur Bildung einer halbstarren Wandplatte der Klebstoff erhärten gelassen wurde. Die Wandplatte wurde auf ihrer Vorderseite mit einer etwa 3»2 mm dicken Putzschicht versehen, die danach angeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Auf der Rückseite wurde die Wandplatte zur Bildung einer Dampfsperre mit einem etwa 1,6 mm dicken Überzug aus einem geeigneten Kunststoff überzogen. Die fertig aufgebauten Pia tten wurden aushärten gelassen. Die ausgehärteten Platten bilden feste Wandplatten, die gesägt und genagelt und ohne weiteres für Neubauten verwendet werden können. Es wurden mehrere Platten geprüft; sie hatten einen R-Wert von 30 pro Zoll.
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Beispiel 9
In Pig. 7b ist die Verwendung der in Strangform vorliegenden Mikrohohlperlen aus Glas gemäß der Erfindung in einer 25,4 mm dicken Wandplatte erläutert. Die Wandplatte enthält Mikrohohlperlen aus Glas, die gemäß Beispiel 4 erzeugt worden sind. Die Mikroperlen haben einen Durchmesser von 1500 bis 2500 pm, beispielsweise von 2000 pm und eine Wandstärke von 1,5 bis 5,0 um, beispielsweise von 2,0 um. Sie besitzen auf ihrer Innenwandung einen 18 bis 27,5 nm, beispielsweise 25 nm, dicken Zinkmetallüberzug von geringem Emissionsver-
—5 mögen. Der Innendruck der Mikroperle beträgt 10 Torr.
Ein Gemisch aus den Mikroperlen und einem Harzklebstoffschaum, der Freon-11-Gas enthält und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt, wurde zu einer 25,4 mm dicken Lage geformt und zwischen zwei ebenen Platten flachgepreßt. Dabei wurden die Mikroperlen zu abgeplatteten Rotationsellipsoiden verformt, bei denen das Verhältnis von Höhe zu Länge etwa 1 : 3 beträgt. In diesem Zustand wurden die flachgedrückten Mikroperlen gehalten, bis der sie umgebende Klebstoffharzschaum erhärtete, so daß die flachgedrückten Mikroperlen danach ihre Form beibehielten.
Die Poren zwischen den Mikroperlen sind mit einem Schaumstoff gefüllt, der eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt und Freon-11-Gas enthält. Die Wandplatte wurde auf ihrer Vorderseite mit einer etwa 3,2 mm dicken Putzschicht versehen, die danach angeleimt und angestrichen und/oder tapeziert werden kann. Auf der Rückseite wurde die Wandplatte zur Bildung einer Dampfsperre mit einem etwa 1,6 mm dicken Überzug aus einem geeigneten Kunststoff überzogen.
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Durch das Aushärten der Platten wurden feste Wandplatten erhalten, die gesägt und genagelt und ohne weiteres für Neubauten verwendet werden können. Es wurden mehrere Platten geprüft; sie hatten einen R-Wert von 50 pro Zoll.
Beispiel 10
Man kann die Wandplatten gemäß den Beispielen und 9 auch so herstellen, daß sie von ihrer Vorder— zur Rückseite ein Dichtegefälle besitzen. In Innenräumen verwendete Platten können auf ihrer einwärtsgekehrten Fläche eine relativ hohe Dichte und Festigkeit besitzen, indem dort der Anteil des Harzes oder sonstigen Bindemittels relativ zu dem Anteil der Mikroperlen ziemlich hoch ist. An ihrer auswärtsgekehrten Fläche können derartige Platten eine relativ geringe Dichte und eine starke Dämm- oder WärmeSperrwirkung besitzen, indem der Anteil der Mikroperlen gegenüber der Menge des Harzes oder sonstigen Bindemittels ziemlich hoch ist. Beispielsweise kann die durchschnittliche Dichte des vorderen Drittels der Plattendicke etwa das Zwei- bis Dreifache der durchschnittlichen Dichte des mittleren Drittels der Plattendicke und die Dichte des hinteren Drittels der Plattendicke etwa ein Drittel bis zur Hälfte der durchschnittlichen Dichte des mittleren Drittels der Plattendicke betragen. Wenn eine derartige Wandplatte als Außenverkleidung verwendet werden soll, kann man sie umdrehen, so daß die dichtere Seite auswärtsgekehrt ist.
VERWENDUNG
Die aus Glas bestehenden Mikrohohlperlen gemäß der Erfindung können für die verschiedenartigsten Zwecke verwendet werden. Zu diesen gehören die Herstellung von
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hochwertigen Dämmstoffen und die Verwendung der Mikroperlen als Füll- oder Zuschlagstoffe in Zement, Putz und Asphalt und in Kunststoff-Bauplatten. Man kann die Mikroperlen auch in der Herstellung von gedämmten Jalousien und von Preßteilen verwenden.
Ferner kann man die Mikroperlen zur Bildung von Wärmesperren verwenden, indem man einfach die Zwischenräume zwischen den Wänden von Kühlfahrzeugen für Straße und Schiene oder von Haushalt-Kühlschränken oder Kühlgebäuden oder von Wohnhäusern, Fabriken und Bürogebäuden mit den Mikroperlen ausfüllt.
Man kann die Mikrohohlperlen aus filmbildenden anorganischen Materialien und Massen oder aus Glasmassen, einschließlich hochschmelzenden Glasmassen, herstellen. In Gebäuden verwendete Mikrohohlperlen verzögern das Entstehen und die Ausbreitung von Bränden. Je nach der Zusammensetzung der Masse, aus der sie hergestellt sind, sind die Mikrohohlperlen aus Glas gegenüber zahlreichen chemischen und Witte— rungseinflussen beständig.
Man kann die Mikroperlen durch Sintern oder mit Hilfe von geeigneten Harzklebstoffen miteinander verbinden und sie zu Platten oder anderen Formkörpern pressen. Die Mikroperlen können zur Wärmedämmung in Neubauten verwendet werden, beispielsweise in Wohnhäusern, Fabriken und Bürogebäuden«, Die aus den Mikroperlen hergestellten Baumaterialien können vorgeformt sein oder auf der Baustelle hergestellt werden.
Die Mikroperlen können mit Hilfe von bekannten Klebstoffen oder Bindemitteln zu halbstarren oder starren zelligen Materialien verklebt werden, die in der Herstellung
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von verschiedenen Produkten oder im Bauwesen verwendet werden können. Da die Mikroperlen aus sehr beständigen Glasmassen bestehen, unterliegen sie keiner Schädigung durch Entgasung, Alterung, Feuchtigkeits- und Witterungseinflüsse und biologischen Angriff und entwickeln sie auch unter dem Einfluß sehr hoher Temperaturen oder eines Brandes keine toxischen Dämpfe oder Gase. Zur Herstellung von hochwertigen Dämmstoffen können die Mikrohohlperlen aus Glas vorteilhafterweise allein oder in Kombination mit Glasfasern, Polystyrolschaum, Polyurethanschaum, Phenolformaldehydschaum, organischen und anorganischen Bindemitteln und dergleichen verwendet werden.
Man kann die Mikroperlen gemäß der"Erfindung zur Herstellung von industriellen Dämmbändern und von dämmenden Wand- und Deckenplatten verwenden. Ferner kann man die Mikroperlen in der Herstellung von Booten aus Kunststoffen oder Harzen verwenden, wobei sehr feste und/oder selbstschwimmende Rümpfe erhalten werden können.
Aus geeigneten Glasmassen kann man Mikroperlen herstellen, die für bestimmte Gase und/oder organische Moleküle selektiv durchlässig sind. Derartige Mikroperlen können als selektiv durchlässige Diaphragmen für die Trennung von Gas- oder Flüssigkeitsgemischen verwendet werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können zum Blasen von Mikroperlen aus geeigneten filmbildenden anorganischen Materialien ouer Massen angewendet werden, die bei der Temperatur, bei der
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die Mikroperlen geblasen werden, eine so hohe Viskosität haben, daß das Material zu einem stabilen langgestreckten zylinderförmigen Gebilde verblasen und dieses danach abgelöst wird und eine kugelförmige Mikroperle bildet, die dann zum Härten des Films abgekühlt wird. Dies wurde vorstehend beschrieben.
Die Glasmassen können durchsichtig oder durchscheinend oder lichtundurchlässig sein. Zum leichteren Erkennen von Mikroperlen einer bestimmten Größe, Wandstärke und Gasfüllung kann man den Glasmassen eine geeignete färbende Substanz zusetzen.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das zur Bildung der Mikroperlen verwendete Glasmaterial so ausgewählt und kann es durch eine geeignete Behandlung mit anderen Materialien und/oder durch Mischen mit ihnen auf eine solche Viskosität und solche Oberflächenspannungseigenschaften eingestellt werden, daß es bei der Blastemperatur Mikrohohlperlen der gewünschten Größe und Wandstärke bilden kann.
Man kann das Verfahren und die Vorrichtung, die vorstehend beschrieben wurden, auch zum Einschließen und Aufbewahren von gasförmigem Material in Mikrohohlperlen aus einem Glas verwenden, das gegenüber dem Gas indifferent ist. Auf diese Weise können allgemein Gase aufbewahrt und manipuliert werden, insbesondere korrodierend wirkende und toxische und sonstige gefährliche Gase. Da die Mikrohohlperlen klein und relativ fest sind, kann man die Gase bei hohen Temperaturen in den Mikrohohlperlen einschließen und daher unter hohem Druck aufbewahren. Wenn Gase durch geologische·Lagerung beseitigt
werden sollen, beispielsweise weil sie giftig sind, können die Gase in sehr dauerhaften Mikroperlen aus einem tonerdesilikat- oder zirkoniumdioxidreichen Glas eingeschlossen werden und können die Mikroperlen dann gegebenenfalls in einem Betonkörper eingebettet werden. Da die erfindungsgemäßen Mikroperlen aus Glas Gase unter hohem Druck enthalten können, kann man sie auch zur Herstellung von zu bestrahlenden Brennstoffkörpern für Laser-Fusionsreaktoren verwenden.
Man kann das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch zur Herstellung von Mikrohohlperlen aus Metallen, wie Eisen, Stahl, Nickel, Gold, Kupfer, Zink, Zinn, Messing, Blei, Aluminium und Magnesium verwenden. Dabei werden geeignete Zusatzstoffe verwendet, die gewährleisten, daß die Viskosität an der Oberfläche einer geblasenen Mikroperle so hoch ist, daß eine stabile Mikroperle erhalten werden kann.
Man kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch in einer Zentrifuge durchführen, in deren Außenumfangsflache die Koaxialblasdüsen angeordnet? sind. In die Zentrifuge wird schmelzflüssiges Glas eingeleitet, das infolge der Zentrifugalkräfte die Innenwandung der Außenwand der Zentrifuge schnell überzieht und benetzt. Die Eintrittsöffnung des inneren Düsenrohrs jeder Blasdüse befindet sich einwärts von dem Überzug aus schmelzflüssigem Glas und wird in der vorstehend beschriebenen Weise mit dem Blasgas beschickt. Die das Treibmittel abgebenden Querstrahldüsen sind auf der Außenwandung der rotierenden Trommel montiert. Außerhalb der Zentrifuge kann man längs deren Längsachse ein externes Gas führen, das bei der Bildung der Mikroperlen deren Entfernung aus dem Bereich der Zentrifuge unterstützt. Abschreckmittel können in der vorstehend beschriebenen Weise verwendet werden.
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Die se und andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen hervor.
Die Erfindung ist auf die vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, da diese im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden können.
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Claims (68)

  1. 295044?
    Patentansprüche:
    j/. Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus einem filmbildenden anorganischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Material erhitzt und über einer Düsenmündung zu einem schmelzflüssigen Film verformt wird, daß ein Blasgas unter einem Überdruck auf die Innenfläche des schraelzflüssigen Films zur Einwirkung gebracht und dadurch der Film unter Bildung von Mikroperlen verblasen wird und daß die Mikroperlen während ihrer Bildung einem periodisch schwingenden, pulsierenden Druckfeld ausgesetzt werden, das auf die Mikroperlen einwirkt und deren Bildung und deren Ablösung von der Düsenöffnung unterstützt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzflüssige Film aus filmbildendem anorganischem Material über der Düsenmündung einer Koaxialblasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Düsenmündung und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des genannten Materials zu der Düsenmündung besitzt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende anorganische Material eine Viskosität von 10 bis 600 Poise hat.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende anorganische Material eine Viskosität von 20 bis 100 Poise hat.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das filmbildende anorganische Material eine Viskosität von 100 bis 400 Poise hat.
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    -yf-H-
  6. 6. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasgasdruck zum Blasen der Mikroperle genügt und niedriger ist als 6 bar.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Blasgas ein Inertgas ist.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas dispergierte Metallteilchen enthält.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas eine metallorganische Verbindung enthält.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas ein Metalldampf ist.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas den Film abwärts und auswärts zu einem aus dem filmbildenden anorganischen Material bestehenden, langgestreckten zylinderförmigen Gebilde verbläst, das an seinem äußeren Ende geschlossen und an seinem inneren Ende mit dem Außenrand der Düsenmündung des äußeren Düsenrohrs verbunden ist.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bildung des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes das filmbildende anorganische Material dem äußeren Düsenrohr kontinuierlich zugeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen des pulsierenden Druckfeldes ein Treibmittel einer Koaxialblasdüse zugeführt
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    wird, über deren Düsenmündung ein Film aus schmelzflüssigem filmbildendem anorganischem Material gebildet wird und die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Düsenmündung und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des genannten Materials zu der Düsenmündung besitzt.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Treibmittel die Koaxialblasdüsc umstreicht und dadurch auf der Windschattenseite der Koaxialblasdüse fluxddynamisch das pulsierende Druckfeld erzeugt, das periodische seitliche Schwingungen besitzt.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel im Bereich, in dem die Mikroperlen gebildet werden, eine Lineargeschwindigkeit von 0,3 bis 36,6 m/sek hat und daß es die Mikroperlen mitnimmt und von der Blasdüse wegtransportiert.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in dem Bereich, in dem die Mikroperlen gebildet werden, eine Lineargeschwindigkeit von 12 bis 30,5 m/sek hat.
  17. 17· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel in dem Bereich, in dem die Mikroperlen gebildet werden, eine Lineargeschwindigkeit von 1,5 his 12,2 m/sek hat.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschreckeinrichtung ein Abschreckmittel gegen die Mikroperlen abgibt, um diese schnell abzukühlen und zum Erstarren zu bringen.
    030606/0017
    __ / υ ο . 2350447
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel unter einem Winkel von 15 bis 85 Grad zu der Mittelachse der Koaxialblasdüse bzw. des äußeren Düsenrohrs gegen die Koaxialblasdüse gerichtet wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel auf der Koaxialblasdüse im Abstand von 0,5 bis 4 Außendurchmessern der Koaxialblasdüse oberhalb der Düsenmündung des äußeren Düsenrohrs auftrifft.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist und mit dem Außenrand der Düsenmündung des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet und daß das filmbildende anorganische Material durch den engen Spalt gepreßt wird, um über der Düsenmündung der Blasdüse einen dünnen Film aus filmbildendem anorganischem Material zu bilden.
  22. 22. Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß über einer Düsenmündung ein Film aus schmelzflüssigem Glas gebildet wird, daß ein Blasgas unter einem Überdruck auf die Innenfläche des schmelzflüssigem Films zur Einwirkung gebracht und dadurch der Film unter Bildung von Mikroperlen verblasen wird und daß die Mikroperlen während ihrer Bildung einem periodisch schwingenden, pulsierenden Druckfeld ausgesetzt werden, das auf die Mikroperlen einwirkt und deren Bildung und deren Ablösung von der Düsenöffnung unterstützt.
    0 30 606/0017
  23. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus schmelzflüssigem Glas über der Düsenmündung einer Koaxialblasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Düsenmündung und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des schmelzflüssigen Glases zu der Düsenmündung besitzt.
  24. 24. Verfahren zum Erzeugen von Mikrohohlperlen aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film aus schmelzflüssigem Glas über einer Düsenmündung einer Koaxialblasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen eines aus einem Inertgas oder einem Metalldampf bestehenden Blasgases zu der Innenfläche des schmelzflüssigen Films und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des schmelzflüssigen Glases bei einer Temperatur von 1093 bis 1538 C zu der Düsenmündung besitzt, daß das Blasgas durch das innere Düsenrohr unter einem Überdruck auf die Innenfläche des schmelzflüssigen Films zur Einwirkung gebracht und dieser dadurch zu einem langgestreckten zylinderförmigen Gebilde verblasen wird, das aus schmelzflüssigem Glas besteht und an seinem äußeren Ende geschlossen und an seinem inneren Ende mit dem Außenrand der Düsenmündung des äußeren Düsenrohrs verbunden ist, daß während der Bildung des langgestreckten zylinderförmigen Gebildes das schmelzflüssige Glas der Düse kontinuierlich zugeführt wird, daß ein Treibmittel unter einem Winkel von 25 bis 75 Grad zur Mittelachse der Koaxialblasdüse gegen diese gerichtet wird und die Koaxialblasdüse umstreicht und auf der Windschattenseite der Blasdüse fluiddynamisch ein pulsierendes Druckfeld erzeugt und das langgestreckte zylinderförmige Gebilde umhüllt und derart darauf einwirkt, daß es an seinem inneren Ende an einer nahe bei der Koaxialblasdüse lie^nden Stelle flattert, gefaltet, eingeschnürt und geschlossen wird, woboi
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    das Treibmittel ferner durch Strömungswiderstandskräfte auf das zylinderförmige Gebilde einwirkt und es von der Koaxialblasdüse ablöst, so daß es frei fallen kann und unter der Einwirkung von Oberflächenspannungskräften Kugelform annimmt, und daß ein inertes Abschreckmittel gegen die Mikroperlen gerichtet wird, um diese schnell abzukühlen und zum Erstarren zu bringen.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas ein Inertgas ist.
  26. 26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas ein Metalldampf ist.
  27. 27. Verfahren nach Anspruch 24» dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroperlen aus Glas einen Durchmesser von 200 bis 10 000 um haben.
  28. 28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroperlen ei ne Wandstärke von 0,1 bis 1000 um haben.
  29. 29. Verfahren nach Anspruch 24» dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel auf der Koaxialblasdüse im Abstand von 0,5 bis 4 Außendurchmessern der Koaxialblasdüse oberhalb der Düsenmündung des äußeren Düsenrohrs auf— trifft.
  30. 30. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, daß das gegen die Koaxialblasdüse gerichtete Treibmittel von einer Querstrahldüse abgegeben wird, die in einem Abstand von 0,5 bis 14 Außendurchmesser der Koaxialblasdüse von dem Schnittpunkt der Mittelachse der Querstrahldüse (13) und der Mittelachse der
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    Koaxialblasdüse angeordnet ist.
  31. 31. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas ein Metalldampf ist und daß die Mikroperlen abgekühlt, gehärtet und zum Erstarren gebracht werden und auf der Innenwandung jeder Mikroperle ein dünner Metallüberzug gebildet wird.
  32. 32. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasgas ein Inertgas ist und die Mikroperlen abgekühlt und gehärtet und zum Erstarren gebracht werden.
  33. 33· Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist und mit dem Außenrand der Düsenmündung des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet und daß das schmelzflüssige Glas durch den engen Spalt gepreßt wird, um über der Düsenmündung der Blasdüse einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas zu bilden.
  34. 34. Vorrichtung zum Blasen von Mikrohohlperlen aus filmbildendem anorganischem Material, gekennzeichnet durch eine Koaxialblasdüse mit einem inneren Düsenrohr, das an seinem unteren Ende eine innere Düsenmündung zur Abgabe eines Blasgases besitzt, und mit einem äußeren Düsenrohr, das nahe bei der inneren Düsenmündung eine äußere Düsenmündung zur Abgabe des genannten Materials besitzt, wobei außerhalb der Koaxialblasdüse eine mit dieser zusammenwirkende Einrichtung vorgesehen ist, die bewirkt, daß auf der Windschattenseite der Koaxialblasdüse ein periodisch schwingendes, pulsierendes Druckfeld erzeugt wird.
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  35. 35. Vorrichtung zum Blasen von Mikrohohlperlen aus Grla3, gekennzeichnet durch eine Koaxialblasdüse mit einem inneren Düsenrohr, das an seinem unteren Ende eine innere Düsenmündung zur Abgabe eines Blasgases besitzt, und mit einem äußeren Düsenrohr, das nahe bei der inneren Düsenmündung eine äußere Düsenmündung zur Abgabe von schmelzflüssigem Glas besitzt, und durch eine außerhalb der Koaxialblasdüse angeordnete und mit ihr zusammenwirken äs Querstrahldüse, die unter einem Winkel von 25 bis 75 Grad zur Mittelachse der Querstrahldüse ein Treibmittel abgibt, das auf der Windschattenseite der Koaxialblasdüse fluiddynamisch ein periodisch schwingendes, pulsierendes Druckfeld erzeugt.
  36. 36. Vorrichtung nach Anspruch 35., dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist.
  37. 37· Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs durch ein knollenförmiges Element derart verdickt ist, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs allgemein kugelförmig ist.
  38. 38. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrahldüse eine abgeflachte Düsenmündung besitzt.
  39. 39· Mikrohohlperlen aus filmbildendem anorganischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser von 200 bis 10 000 ρ und eine Wandstärke von 0,1 bis 1000 pn haben und daß die Wände der Mikroperlen frei sind von flüssigen oder festen Treibmitteln.
    03 0 606/0017
  40. 40. Mikrohohlperlen nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß in ihnen ein Gas unter einem Druck von 0,34 bis 6,9 "bar eingeschlossen ist.
  41. 41. Mikrohohlperlen nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen 5 bis 500 nm dicken Metallüberzug aus dispergierten Metallteilchen besitzen.
  42. 42. Mikrohohlperlen nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser von 500 bis 3000 um und eine Wandstärke von 0,5 bis 200 pm besitzen.
  43. 43· Mikrohohlperlen nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer Innenwandung einen 2,υ bis 100 nm dicken Metallüberzug besitzen.
  44. 44. Mikrohohlperlen nach Anspruch 43» dadurch gekennzeichnet, daß in ihrem Innern ein Vakuum von 10 bis 1O- Torr vorhanden ist.
  45. 45. Mikrohohlperlen nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroperlen miteinander durch einen kontinuierlichen Faden verbunden sind, der aus demselben filmbildenden anorganischen Material besteht wie die Mikroperlen.
  46. 46. Mikrohohlperlen nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schüttdichte der Mikrohohlperlen 8 bis 160 g/l beträgt.
  47. 47. Mikrohohlperlen nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Mikrohohlperlen ein Vakuum von 10 bis 10"" Torr vorhanden ist und sie auf
    030606/0017
    ihrer Innenwandung einen 18 "bis 27,5 nm dicken Überzug aus Zinkmetall besitzen.
  48. 48. Mikrohohlperlen nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Mikrohohlperlen ein Vakuum von 10 bis 10 vorhanden ist und sie auf ihrer Innenwandung einen 15 bis 40 nm dicken Metallüberzug besitzen.
  49. • 49. Mikrohohlperlen nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Form eines abgeplatteten Rotationsellipsoids haben.
  50. 50. Mikrohohlperlen nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß ihre mittlere Schüttdichte 8 bis 24 g/l beträgt.
  51. 51. Mikrohohlperlen aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser von 200 bis 10 000 um und eine Wandstärke von 0,1 bis 1000 um und auf ihrer Innenwandung einen 2,5 bis 100 nm dicken Metallüberzug besitzen und in ihrem Inn«
    0,97 bar vorhanden ist.
    sitzen und in ihrem Innern ein Gasdruck von 10~ Torr bis
  52. 52. Mikrohohlperlen aus Glas nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer Innenwandung einen 2,5 bis 9,5 nm dicken, durchsichtigen Metallüberzug besitzen.
  53. 53· Mikrohohlperlen aus Glas nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer Innenwandung einen 10,5 bis 80 nm dicken, reflektierenden Metallüberzug besitzen.
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  54. 54. Dämmstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zum Teil aus Mikroperlen nach Anspruch 44 besteht.
  55. 55. Dämm-Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er dispergierte Mikroperlen nach Anspruch 44 enthält.
  56. 56. Dämmplatte, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mikroperlen nach Anspruch 48 und einen diese bindenden Klebstoff enthält.
  57. 57« Dämmband, dadurch gekennzeichnet, daß es Mikroperlen nach Anspruch 48, einen diese bindenden Klebstoff, eine Unterlage für die Mikroperlen und einen Klebstoff für die Unterlage enthält.
  58. 58. Formkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Füllstoff enthält, der aus Mikroperlen nach Anspruch 42 besteht.
  59. 59. Kunststoffzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kunststoff und einen Füllstoff enthält, der aus Mikroperlen nach Anspruch 42 besteht.
  60. 60. Geblasener Schaumstoff aus Kunststoff oder Harz, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kunststoff und einen Füllstoff enihält, der aus Mikroperlen nach Anspruch 42 besteht.
  61. 61. Formkörper aus Beton, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Füllstoff enthält, der aus Mikroperlen nach Anspruch 45 besteht.
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  62. 62. Asphaltmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mikroperlen nach Anspruch 45 enthält.
  63. 63. Sonnen-Flachkollektor, gekennzeichnet durch eine durchsichtige äußere Abdeckung, eine innere Abdeckung und eine zwischen der äußeren und der inneren Abdeckung parallel zu ihnen angeordnete, schwarzüberzogene ebene Absorberplatte aus Metall, mit deren unterer Fläche zahlreiche in gleichen Abständen voneinander angeordnete Rohre für ein Wärmeaustauschmedium verbunden sind, wobei zwischen der oberen Fläche der schwarzüberzogenen, ebenen Absorberplatte aus Metall und der äußeren Abdeckung ein Zwischenraum vorhanden ist, der mit Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas gefüllt ist, die auf ihrer Innenwandung einen durchsichtigen Metallüberzug besitzen, und zwischen der unteren Fläche der ebenen Absorberplatte aus Metall und der inneren Abdeckung ein Zwischenraum vorhanden ist, der mit Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas gefüllt ist, die auf ihrer Innenwandung einen reflektierenden Metallüberzug besitzen.
  64. 64. Sonnen-Rohrkollektor, gekennzeichnet durch eine durchsichtige äußere obere Abdeckung, parallele seitliche Abdeckungen, eine gekrümmte untere Abdeckung mit reflektierender Innenfläche und ein sich längs der Mittelachse des Kollektors erstreckendes und auf seiner Außenseite schwarzüberzogenes Doppelrohr für ein Wärmeaustauschmedium, wobei zwischen dem Doppelrohr und der oberen Abdeckung, den seitlichen Abdeckungen und der unteren Abdeckung ein Zwischenraum vorhanden ist, der mit Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas gefüllt ist, die auf ihrer Innenwandung einen dünnen, durchsichtigen Metallüberzug haben.
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  65. 65. Sonnen-Flachkollektor nach Anspruch 63» dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas einen 2,5 bis 9>5 nm dicken Überzug aus Zinkmetall und die reflektierenden Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas einen 10,5 bis 80 nm dicken Überzug aus Zinkmetall besitzen.
  66. 66. Sonnen-Rohrkollektor nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen Vakuum-Mikrohohlperlen aus Glas einen 2,5 bis 9»5 nm dicken Zinküberzug besitzen.
  67. 67· Sonnen-Flachkollektor nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Vakuum-Mikrohohlperlen <
    vorhanden ist.
    krohohlperlen aus Glas ein Vakuum von 10 bis 10""
  68. 68. Sonnen—Rohrkollektor nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Vakuum-Mi— krohohlperlen aus Glas ein Vakuum von 10 bis 10"" Torr vorhanden ist.
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