DE3814968A1 - Daemmstoff der dichte 0,1 bis 0,4 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch) - Google Patents
Daemmstoff der dichte 0,1 bis 0,4 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch)Info
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Description
Die Erfindung betrifft neuartige Dämmstoffe beliebiger Formgebung mit
hohem Wärmedämmvermögen, die keine organischen Treibmittel enthalten.
Konventionelle Dämmstoffe auf Basis von Polystyrol, Polyolefinen und
Polyurethanen werden in der Regel unter Verwendung von organischen
Treibmitteln, wie Fluorchlorkohlenwasserstoffen hergestellt. Das in den
Zellen des Schaumstoffs eingeschlossene Treibmittel ist für das hohe
Wärmedämmvermögen verantwortlich. Da derartige Treibmittel die Umwelt
belasten, da sie langsam in die Atmosphäre entweichen, bestand die
Aufgabe, Dämmstoffe mit hohen Wärmedämmvermögen zu entwickeln, die frei
von organischen Treibmitteln sind.
Es ist bekannt, daß Silica-Aerogel ein hervorragendes Wärmedämmvermögen
besitzt. Das Produkt ist jedoch nicht in beliebiger Formgebung herstell
bar. Es zeigt ferner eine nur geringe Druckfestigkeit und ist bruch
empfindlich. Darüber hinaus neigt eine lose Aerogel-Schüttung durch
allmähliche Nachverdichtung zu einem gewissen Volumenschwund.
Aufgabe der Erfindung war es somit insbesondere, ausgehend von
Silica-Aerogel, Dämmstoffe beliebiger Formgebung herzustellen und dabei
die geringe Druckfestigkeit und die hohe Bruchempfindlichkeit des Aerogels
sowie den Volumenschwund einer Aerogel-Schüttung durch Einbinden dieses
Stoffes in eine druckfestere Matrix auszugleichen, wobei die hohe Tempe
raturbeständigkeit erhalten und ein möglichst sicheres Brandverhalten
erreicht werden sollte.
Diese Aufgaben wurden dadurch gelöst, daß man Silica-Aerogel in Partikel
form und einem Durchmesser von 0,5 bis 5 mm mit einem Bindemittel be
schichtet bzw. mischt und die Masse in Formen aushärtet.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Dämmstoff der Dichte 0,1 bis
0,4 g/cm3, bestehend aus mindest 50 Vol.-% Silica-Aerogel-Partikeln und
einem Durchmesser zwischen 0,5 und 5 mm, die mittels eines organischen
und/oder anorganischen Bindemittels miteinander verbunden sind.
Wesentlicher Bestandteil des neuen Dämmstoffs sind Silica-Aerogel-Par
tikel, die einen Durchmesser von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm
aufweisen.
Die Silica-Aerogel-Perlen bestehen im wesentlichen aus amorphen SiO2 und
enthalten abhängig von der Art ihrer Herstellung noch Wasserspuren und
gegebenenfalls geringe Mengen organischer Verbindungen (bis 10%). Sie
werden in bekannter Weise aus Wasserglaslösung über die Stufen
Silica-Hydrogel, Lösungsmittelaustausch und anschließender überkritischer
Trocknung hergestellt. Die Perlform kommt durch das Versprühen eines
schnell gelierenden Kieselsäuresols aus einer speziell konstruierten Düse
und Gelierung der Tropfen im Flug zustande. Nähere Einzelheiten dazu sind
in DT 21 03 243 beschrieben. Austausch des Hydrogelwassers gegen andere
gegen SiO2 chemisch inerte Flüssigkeiten sind beispielsweise in
US 20 93 454, US 39 77 993, JA 53 025 295 beschrieben, die überkritische
Trocknung der Lyogele ist beispielsweise in US 20 93 454, US 22 49 767,
FR 1 30 417, US 36 72 833, EP 00 18 955, US F43 27 065, EP 00 67 741,
DE 34 29 671, EP 01 86 149, US 46 10 863 beschrieben. Vorteilhaft wird als
Gelflüssigkeit zur überkritischen Trocknung trockenes Methanol verwendet,
so daß die resultierenden Aerogele hydrophob mit einem organischen Kohlen
stoffgehalt von etwa 5% sind.
Die Silica-Aerogel-Partikel sind in der Regel perl- oder kugelförmig und
haben eine Dichte zwischen 0,05 und 0,35 g/cm3 und eine Schüttdichte
zwischen 0,04 und 0,25 g/cm3. Ihre Wärmeleitfähigkeit λ liegt zwischen
0,02 und 0,025 (ω/m×K).
Zur Herstellung der neuen Dämmstoffe werden die Silica-Aerogel-Partikel
mittels eines Bindemittels miteinander verbunden. Die Verbindung der
einzelnen Partikel miteinander kann dabei quasi punktförmig erfolgen.
Vorteilhaft wird zusätzlich auch das Zwickelvolumen zwischen den einzelnen
Partikeln ganz oder teilweise vom Bindemittel angefüllt. Das Bindemittel
kann auch in Form eines Schaumes verwendet werden, so daß das Zwickel
volumen vom Bindemittelschaum ausgefüllt ist oder der Schaum die Matrix
für die darin eingebetteten Aerogel-Partikel bildet.
Grundsätzlich sind alle bekannten Bindemittel, sei es auf anorganischer
oder organischer Basis, für die Herstellung der neuen Dämmstoffe geeignet.
Das Bindemittel wird vorteilhaft in flüssiger Form, d.h. als Flüssigkeit,
Schmelze, als Lösung, Dispersion oder Suspension verwendet.
Geeignete anorganische Bindemittel sind beispielsweise Zement, Gips, Kalk
und/oder Wasserglas.
Geeignete organische Bindemittel sind beispielsweise Reaktionsklebstoffe
wie Epoxidharzklebstoffe, reaktive Polyurethanklebstoffe, Phenol-,
Resorcin-, Harnstoff- und Melaminformaldehydharze, Silikonharzklebstoffe,
Polyimid- und Polybenzimidazolharze, Schmelzklebstoffe wie Ethylenvinyl
acetat-Copolymere und Polyamide, wäßrige Dispersionsklebstoffe wie Styrol
copolymerisate.
Das Bindemittel wird im allgemeinen in einer Menge von 5 bis 50 Vol.-% des
Dämmstoffs verwendet, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 30. Die Aus
wahl des Bindemittels erfolgt je nach den gewünschten mechanischen und
thermischen Eigenschaften des Dämmstoffs. Vorteilhaft verwendet man
Bindemittel, die schwer entflammbar sind, wie Phenol-, Resorcin-, Harn
stoff- und Melaminformaldehydharze, Silikonharzklebstoffe, Polyimid- und
Polybenzimidazolharze.
Für die Herstellung der neuen Dämmstoffe werden die Silica-Aerogel-Par
tikel mit dem Bindemittel zumindest oberflächlich beschichtet, beispiels
weise durch Besprühen. Die beschichteten Partikel werden sodann in eine
Form eingefüllt und in der Form ausgehärtet. Die Herstellung der Dämm
stoffe kann auch durch Vermischen der Partikel mit dem Bindemittel in
einer üblichen Mischvorrichtung und anschließende Formgebung des Gemisches
erfolgen. Das Aushärten des Gemisches in der Form erfolgt je nach Art des
Bindemittels durch Erwärmen und/oder Verdampfen des verwendeten
Lösungs- und Dispersionsmittels, oder aber bei Verwendung von Schmelz
klebern durch Abkühlen unter die Schmelztemperatur des Klebers.
Bei der Auswahl der Bindemittel wählt man zweckmäßig solche Produkte, die
nicht in das Innere der porösen Silica-Aerogel-Partikel eindringen.
Die neuen Dämmstoffe sind für die Wärme- und Schalldämmung in allen
Bereichen der Technik geeignet.
Hydrophobierte Silica-Aerogel-Partikel mit einem mittleren Durchmesser von
3 mm und einer Schüttdichte von 0,14 g/cm3 wurden mit den in der Tabelle
aufgeführten Mengen eines Melamin-Formaldehyd-Harzes, hergestellt aus
100 Teilen Kauramin-Leim 650 (reines Melamin-Formaldehyd-Kondensations
produkt der BASF Aktiengesellschaft), 50 Teilen Wasser und 10 Teilen
Ammoniumchlorid-Härter (Härter 70 der BASF Aktiengesellschaft) gleichmäßig
beschichtet. Die Masse wurde in eine Form der Größe 20 cm×20 cm×2 cm
eingefüllt und bei der angegebenen Härtetemperatur gehärtet und getrock
net.
Claims (5)
1. Dämmstoff der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 bestehend aus mindestens
50 Vol.-% Silica-Aerogel-Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0,5
und 5 mm, die mittels mindestens eines organischen und/oder anorgani
schen Bindemittels miteinander verbunden sind.
2. Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Silica-Aerogel-Partikel hydrophob sind.
3. Dämmstoff nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
anorganische Bindemittel aus Zement, Kalk, Gips und/oder Wasserglas
besteht.
4. Dämmstoff nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß organi
sche Bindemittel verwendet werden.
5. Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffs gemäß Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man Silica-Aerogel-Partikel mit dem Binde
mittel beschichtet und/oder vermischt und die Masse in einer Form
aushärtet.
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