DE3890173C2

DE3890173C2 -

Info

Publication number: DE3890173C2
Application number: DE3890173A
Authority: DE
Inventors: Hirao Shozo; Yokoyama Masaru; Kishimoto Takashi; Takahama Kouichi; Yokogawa Kadoma Osaka Jp Hiroshi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1992-11-19
Anticipated expiration: 2008-03-26
Also published as: GB2210036A; US5124101A; GB2210036B; WO1988007503A1; GB8817247D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines feinporösen Körpers, der eine weit niedrigere Wärmeleitfähigkeit als stationäre Luft unter Atmosphärendruck und eine geringe zeitliche Veränderlichkeit aufweist.

Der feinporöse Körper der genannten Art kann aufgrund seiner niedrigen Wärmeleitfähigkeit für verschiedene Zwecke als Wärmeisolator wirksam eingesetzt werden.

Allgemein gesprochen, besitzen die Wärmeisolatoren eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von etwa 0,03 bis 0,05 kcal/mh°C, welche höher ist als die Wärmeleitfähigkeit stationärer Luft, die im Bereich von 0,02 bis 0,024 kcal/mh°C liegt, so daß mit ihnen keine ausreichende Wärmeisolierung erzielt werden kann. Es wurde bereits versucht, einen Wärmeisolator mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit als der von stationärer Luft zu schaffen.

Insbesondere in den US-Patenten 38 69 334 und 45 64 547 wurden Wärmeisolatoren vorgeschlagen, bei denen ein feinporöser Körper verwendet wird. In der erstgenannten Patentschrift wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine integrale Isolatorplatte aus einem feinporösen Siliciumdioxid-Aerogel, welches mit einem Glasfasergewebe unter Druck fixiert wird, gebildet wird, während das letztgenannte Patent ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeisolators zeigt, gemäß dem versucht wird, den freien Raum innerhalb einer Wabenstruktur aus metallischem oder organischem Material, Textilgewebe, Papier oder dergleichen dadurch zu vermindern, daß feinteiliges Material wie Siliciumdioxid-Aerogel in die Freiräume gefüllt wird. Bei diesen Wärmeisolatoren ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit auf etwa 0,02 kcal/mh°C unter Atmosphärendruck herabzusetzen; die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften können also, verglichen mit üblichen Wärmeisolatoren, merklich verbessert werden.

Die Wärmeleitfähigkeit dieser bekannten Wärmeisolatoren war jedoch unter Atmosphärendruck immer noch im wesentlichen auf dem Niveau der Leitfähigkeit stationärer Luft und es war deshalb erforderlich, die Wärmeleitfähigkeit der bekannten Wärmeisolatoren unter Atmosphärendruck beträchtlich unter die Leitfähigkeit stationärer Luft zu drücken, um den Wärmeisolationseffekt weiter zu erhöhen. Mit den bekannten Wärmeisolatoren war es dagegen nicht möglich, eine ausreichende, befriedigende wärmeisolierende Wirkung zu erzielen. Außerdem adsorbiert der Wärmeisolator Dampf aus der Luft, wenn er in der Atmosphäre zurückgelassen wird, so daß seine wärmeisolierenden Eigenschaften zeitabhängig verschlechtert werden.

Ferner waren Wärmeisolatoren mit niedriger Wärmeleitfähigkeit in Form poröser Körper aus Calciumsilikat bekannt, die unter einem verminderten Druck von etwa 0,1 Torr sowie aus geschäumtem und zerkleinertem Perlit, ebenso in einem evakuierten Zustand von etwa 0,1 Torr, wie in der japanischen Offenlegungsschrift 60-33 479 beschrieben, und dergleichen, aber sie waren nachteilig wegen der Notwendigkeit, sie in evakuiertem Zustand zu halten, und wegen höherer Herstellungskosten. Bei ihrer Verwendung als Wärmeisolatoren unterliegen sie bezüglich ihrer äußeren Form und ihres Gebrauches beträchtlichen Beschränkungen, und zwar wegen der erwähnten Notwendigkeit, unter Vakuum gehalten zu werden, und ihre praktische Anwendung ist deshalb problematisch.

Es wurde auch bereits ein Wärmeisolator mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit von 0,015 kcal/mh°C in Form eines Urethan-Hartschaums entwickelt. Bei diesem geschäumten Urethan ist jedoch die niedrige Wärmeleitfähigkeit allein abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des in den Schäumen eingeschlossenen Fluorkohlenwasserstoffs, die 0,006 bis 0,01 kcal/mh°C beträgt, so daß die wärmeisolierenden Eigenschaften sich verschlechtern, sobald der gasförmige Fluorkohlenwasserstoff während längeren Gebrauchs durch Luft ersetzt wird, wobei die Verschlechterung nach einem Jahr ein solches Maß erreicht, daß die Wärmeleitfähigkeit auf etwa 0,021 bis 0,024 kcal/mh°C steigt.

Aus der EP-A 00 32 176 sind Wärmeisolationsmischungen aus pyrogener Kieselsäure und 1 bis 20 Gew.-% mindestens einer Organosiliciumverbindung, welche mindestens eine Estergruppe oder wenigstens eine Silicium/Kohlenstoff-Bindung im Molekül aufweist, bekannt. Diese bekannten Wärmeisolationsmischungen können zusätzlich zu diesen beiden Komponenten sowohl ein Trübungsmittel wie z. B. Titandioxid als auch anorganische Fasern wie z. B. Aluminiumsilikatfasern enthalten. Während für die dort verwendete pyrogene Kieselsäure für die Primärteilchen eine mittlere Teilchengröße von 7 nm angegeben ist, enthält die Druckschrift keine Angaben über die Teilchengrößen des verwendeten Trübungsmittels. Die Zusatzkomponenten Trübungsmittel und Fasern werden nur gemeinsam, in Kombination, vorgeschlagen.

Eine Oberflächenbehandlung mittels Flüssigphasenreaktion oder Gasphasenreaktion wird nicht offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, einen feinporösen Körper mit einer Wärmeleitfähigkeit bei Atmosphärendruck zu schaffen, die deutlich niedriger ist als diejenige von stationärer Luft und die nur eine geringe zeitabhängige Veränderlichkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bis 5 gelöst. Dabei werden dem durch Formpressen eines feinteiligen Pulvers hergestellten feinporösen Körper hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften dadurch verliehen, daß das ultrafeine Pulver zuvor entweder mittels einer Flüssigphasenreaktion oder mittels einer Gasphasenreaktion derart oberflächenbehandelt wird, daß die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen mit OH-Gruppen zwischen den unverpreßten Teilchen vermieden und damit die freien Zwischenräume innerhalb des porösen Körpers ausreichend fein und klein werden und das ultrafeinteilige Pulver nach der Oberflächenbehandlung eine Korngröße im Bereich von 1 bis 20 nm besitzt.

Bei der Flüssigphasenreaktion wird das ultrafeinteilige Pulver in einem ein Oberflächenbehandlungsmittel enthaltenden Lösemittelbad dispergiert. Bei der Gasphasenreaktion erfolgt die Behandlung des Pulvers durch ein Oberflächenbehandlungsmittel in einer Inertgasatmosphäre bei hoher Temperatur.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert:

Fig. 1 ist ein schematisches Modell eines Ausschnitts aus einem erfindungsgemäß hergestellten feinporösen Körper, bei dem ein Pulver aus ultrafeinen Teilchen verwendet wurde;

Fig. 2 ist ein schematisches Modell der Struktur der ultrafeinen Teilchen, bevor sie der Oberflächenbehandlung unterworfen worden sind;

Fig. 3 ist ein schematisches Modell, bei dem die ultrafeinen Teilchen in einem Lösemittel zwecks Behandlung ihrer Oberfläche mittels einer Flüssigphasenreaktion dispergiert sind;

Fig. 4 ist ein schematisches Modell der Struktur der ultrafeinen Teilchen, nachdem sie der Oberflächenbehandlung unterworfen worden sind, und

Fig. 5 ist ein schematisches Modell eines feinporösen Körpers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der Pulver feiner und ultrafeiner Teilchen verschiedener Korngrößen verwendet werden.

Obwohl die Erfindung nachfolgend anhand der zweckmäßigsten Ausführungsform näher erläutert wird, soll damit nicht etwa zum Ausdruck gebracht werden, daß die Erfindung auf diese Ausführungsform beschränkt sei. Vielmehr umfaßt sie im Rahmen der Patentansprüche auch sämtliche Abwandlungen und äquivalenten Ausführungsformen.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen feinporösen Körper haben die Erfinder gefunden, daß die Wärmeleitfähigkeit jedes porösen Körpers ganz allgemein normalerweise abhängt von der Wärmeleitfähigkeit des in den freien Zwischenräumen innerhalb des porösen Körpers enthaltenen Gases, z. B. Luft, und von der Wärmeleitfähigkeit der festen Anteile des Körpers und daß somit die Wärmeleitfähigkeit des porösen Körpers unter Atmosphärendruck merklich geringer als diejenige von stationärer Luft gemacht werden kann, um die wärmeisolierenden Eigenschaften dadurch zu verbessern, daß die freien Räume innerhalb des porösen Körpers fein und klein gemacht werden, um den Einfluß der Wärmeleitung von Luft zu verringern.

Im Zusammenhang mit der Verkleinerung des freien Raums in dem porösen Körper, mit der die Wärmeleitfähigkeit unter Atmosphärendruck deutlich geringer gemacht werden kann als die Leitfähigkeit stationärer Luft, war es bereits bekannt, daß es wirksam und zweckmäßig ist, einen feinporösen Körper mittels eines Pulvers ultrafeiner Teilchen einer Teilchengröße von 1 bis 20 nm, vorzugsweise von 3 bis 8 nm, herzustellen. Wenn jedoch der Versuch unternommen wird, das ultrafeine Pulver integral zu formen und zu verpressen, zeigt das Pulver eine Neigung zur Bildung großer, aus vielen Einzelteilchen zusammengesetzter Teilchen, wie in Fig. 2 dargestellt, aufgrund der Kohäsion der ultrafeinen Pulverteilchen, und es ist deshalb kaum möglich, den freien Raum innerhalb des porösen Körpers ausreichend fein und klein zu machen. Deshalb wird erfindungsgemäß eine Oberflächenbehandlung bei dem Pulver aus ultrafeinen Teilchen durchgeführt, um deren Kohäsion zu verringern oder zu beseitigen.

Wenn beispielsweise als ultrafeines Pulver ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen verwendet werden, befindet sich eine größere Menge an OH-Gruppen der Silanol-Gruppen auf der Oberfläche des Siliciumdioxids, so daß die Bindungsstärke zwischen den Teilchen aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen groß ist und die Teilchen leicht aneinander haften. Die ultrafeinen Siliciumdioxid-Teilchen adsorbieren auch leicht Wassermoleküle aus der Luft und verändern sich somit leicht in Abhängigkeit von der Zeit. Es wird deshalb eine die Kohäsion vermeidende Behandlung der ultrafeinen Siliciumdioxid-Teilchen durchgeführt, damit die Siliciumdioxid-Teilchen so lange in einem gegenseitig ungebundenen Zustand gehalten werden, bis sie zu einem porösen Körper geformt bzw. formgepreßt werden, und danach werden die in der Zeichnung mit "FP1" bezeichneten ultrafeinen Teilchen einer Formpressung unter Bildung eines feinporösen Körpers, wie in Fig. 1 dargestellt, unterworfen.

Wenn eine Flüssigphasenreaktion zur Oberflächenbehandlung der ultrafeinen Teilchen, beispielsweise ultrafeiner Siliciumdioxid-Teilchen, angewandt wird, werden die ultrafeinen Teilchen FP1, die, wie in Fig. 2 gezeigt, aneinanderhaften, zuerst in ein Lösemittelbad getaucht, damit sie in dem Bad, wie in Fig. 3 gezeigt, dispergiert werden. Dann werden die ultrafeinen Teilchen FP1 mit einem dem Bad zugegebenen Oberflächenbehandlungsmittel oberflächenbehandelt, wobei das Bad am besten erwärmt wird, um die Reaktion in Gang zu setzen, und die Teilchen werden getrocknet, wobei ultrafeine Teilchen FP1 erhalten werden, die infolge der Oberflächenbehandlung keine Kohäsion mehr aufweisen, wie in Fig. 4 dargestellt.

Als Oberflächenbehandlungsmittel können organische Silan-Verbindungen, die mit den Silanol-Gruppen reagieren, verwendet werden, beispielsweise Alkoxysilan-Verbindungen, einschließlich Trimethylmethoxysilan, Dimethyldiethoxysilan, Methyltrimethoxysilan und dergleichen, Chlorsilan-Verbindungen, einschließlich Dimethyldichlorsilan, Trimethylchlorsilan, Triphenylchlorsilan und dergleichen, Silazan-Verbindungen, einschließlich Hexamethyldisilazan, Dimethyltrimethylsilylamin und dergleichen, wobei aber die Oberflächenbehandlungsmittel nicht hierauf beschränkt sein müssen.

Als Lösemittel für die Durchführung der Oberflächenbehandlung in flüssiger Phase kann jedes Lösemittel verwendet werden, in dem sich die ultrafeinen Teilchen leicht dispergieren lassen, beispielsweise Benzol, Toluol und dergleichen, obschon die Lösemittel hierauf nicht beschränkt sind.

Während im Vorstehenden ein Beispiel für die Bildung des feinporösen Körpers mittels der ultrafeinen Teilchen FP1 beschrieben wurde, wurde gefunden, daß eine gleichzeitige Verwendung von feinen Teilchen FP2 gewöhnlicher Korngröße zusammen mit den ultrafeinen Teilchen FP1, wie in Fig. 5 gezeigt, äußerst wirksam ist. Hierbei sollten die feinen Teilchen gewöhnlicher Korngröße eine Größe im Bereich von 20 bis 10 000 nm haben oder es sollten Teilchen sein, die sich so verhalten, als ob sie die Größe zusammenhängender, multiplexer Teilchen hätten. Wenn der feinporöse Körper nur aus den feinen Teilchen FP2 gebildet wird, entsteht freier Raum, der 15% der durchschnittlichen Korngröße der feinen Teilchen FP2 erreicht, selbst wenn ein Zustand erreicht wird, der nahe an die dichteste Beladung bzw. Packung herankommt.

Die gleichzeitige Verwendung ultrafeiner Teilchen FP1, die oberflächenbehandelt sind und eine Korngröße von 1 bis 20 nm, vorzugsweise 3 bis 8 nm, aufweisen, führt jedoch dazu, daß, wie in Fig. 5 gezeigt, die ultrafeinen Teilchen FP1 zwischen die nur "feinen" Teilchen FP2 mit vergleichsweise größerer Korngröße während der Herstellung des porösen Körpers treten, so daß der freie Raum innerhalb des porösen Körpers sehr fein und klein gemacht werden kann und weniger als einige nm beträgt. Der Anteil des Gemischs an feinen Teilchen FP2 sollte vorzugsweise weniger als 75 Gew.-% betragen, wobei es als noch besser angesehen wird, wenn er weniger als 50 Gew.-% beträgt.

Als feine Teilchen FP2 mit größerer Korngröße können die feinen Teilchen von Stoffen aufgezählt werden wie zerkleinerter Perlit oder kugelförmige Sila-Verbindungen, Cordierit, anorganische Schichtstoffe wie Ton oder dergleichen, Diatomeenerde, Calciumsilikat, Ruß, Siliciumkarbid (SiC), Titanoxid (TiO₂), Zirconiumoxid (ZrO₂), Chromdioxid (CrO₂), Eisen(II, III)oxid (Fe₃O₄), Kupfer(II)sulfid (CuS), Kupfer(II)oxid (CuO), Mangandioxid (MnO₂), Siliciumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Kobaltoxid (CoO), Lithiumoxid (Li₂O), Calciumoxid (CaO) und dergleichen. Diese Materialien besitzen ein hohes spezifisches Emissionsvermögen und diejenigen mit einem Emissionsgrad von mehr als 0,8 im Infrarotbereich einer Wellenlänge von mehr als 3 µm werden bevorzugt verwendet. Bei Verwendung solcher feiner Teilchen mit hohem Emissionsgrad kann die Strahlungsenergie in den feinteiligen Teilchen in Wärmeenergie in Form einer durch Strahlung übertragenen bzw. geleiteten Wärme umgewandelt werden. Und diese Wärme ist andererseits nur permeabel und kann im Falle ultrafeiner Teilchen nicht zurückgehalten werden. Deshalb wird die in Wärme umgewandelte Energie durch die feinen Teilchen undurchlässig gemacht. Wenn die Strahlungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt ist, kann jede Wärmeleitung wegen der Strahlung unterbunden werden, und es wird angenommen, daß die Wärmeisolation bei höherer Temperatur dadurch weiter verbessert wird. Es ist natürlich nicht erforderlich, daß die feinen Teilchen FP2 auf diejenigen mit dem hohen Emissionsgrad beschränkt werden, doch genügen diejenigen einer Korngröße von etwa 20 bis 10 000 nm den erfindungsgemäß angestrebten Zwecken wie z. B. das ultrafeinteilige, nicht oberflächenbehandelte Siliciumdioxid.

Schließlich kann ein Fasermaterial mit den vorgenannten ultrafeinen oder feinen Teilchen vermischt werden, um die Handhabbarkeit des feinporösen Körpers zu verbessern. Als zuzumischendes Fasermaterial können anorganische oder organische Fasermaterialien wie Keramikfasern, Glasfasern, Steinwollefasern, Asbestfasern, Karbonfasern, Aramidfasern und dergleichen genannt werden. Das Fasermaterial sollte vorzugsweise in einer Menge von weniger als 20%, bezogen auf das Gewicht der Teilchen, zugegeben werden. Was die Größe des Fasermaterials betrifft, so wird ein Faserdurchmesser von weniger als 30 µm bevorzugt, während ein solcher von 5 µm besonders bevorzugt wird, sowie eine Faserlänge von weniger als 50 mm.

Bei der Herstellung des feinporösen Körpers können Verfahren angewandt werden wie die Bildung des feinporösen Körpers durch bekanntes Formpressen oder das Einfüllen der pulverförmigen Teilchen in den Raum, der wärmeisoliert werden soll, wobei aber auch hier die Möglichkeiten nicht allein hierauf beschränkt sind.

Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung ultrafeiner Siliciumdioxid-Teilchen als ultrafeine Teilchen im Hinblick auf deren leichte Verfügbarkeit und ihren niedrigen Preis bevorzugt, obwohl die Erfindung nicht auf deren Verwendung beschränkt ist. Als ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen können diejenigen aufgezählt werden, die durch ein Trockenverfahren mittels Hydrolyse bei hoher Temperatur in der Dampfphase einer flüchtigen Siliciumverbindung, insbesondere ihrer Halogenverbindung, oder mittels eines Naßverfahrens erhältlich sind, wobei die Teilchen mittels einer Säure aus einer Lösung eines Alkalimetallsilicats, insbesondere von Natriumsilicat, ausgefällt werden, wobei aber auch durch andere Verfahren hergestellte Teilchen verwendet werden können. In jedem Falle können diejenigen, deren Korngröße nach der Oberflächenbehandlung im Bereich von 1 bis 20 nm, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 8 nm liegt, wirksam eingesetzt werden.

Zur Oberflächenbehandlung kann entweder eine Flüssigphasenbehandlung angewandt werden, bei der die ultrafeinen Teilchen in einem Lösemittel dispergiert werden, um sie mit einem zugegebenen Oberflächenbehandlungsmittel, beschleunigt durch Erwärmen, Rückfluß oder dergleichen, reagieren zu lassen, oder es kann eine Behandlung in der Gasphase angewandt werden, bei der das Oberflächenbehandlungsmittel in einer Inertgasatmosphäre und bei hoher Temperatur zum Zwecke der Reaktion auf die ultrafeinen Teilchen aufgebracht wird.

Beispiel 1

Feine, mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung etwa 8 nm, spezifische Oberfläche 280 m²/g) wurden unter einem Preßdruck von 1961 kPa formgepreßt, und es wurde ein Muster des feinporösen Körpers erhalten.

Beispiel 2

Die gleichen oberflächenbehandelten, feinen Siliciumdioxid-Teilchen wie in Beispiel 1 und Keramikfasern (Durchmesser: 2,8 µm, Länge: 50 mm) wurden in einem Gewichtsverhältnis von 20 : 1 mittels eines Hochgeschwindigkeitsmischers bei etwa 3000 U/min miteinander vermischt und danach unter einem Preßdruck von 1961 kPa formgepreßt, worauf wiederum ein Exemplar des feinporösen Körpers erhalten wurde.

Beispiel 3

Die Teilchen von Beispiel 1 als erste Teilchen und TiO₂-Rutil-Pulver als zweite Teilchen wurden in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 mittels eines Hochgeschwindigkeitsmischers bei etwa 3000 U/min miteinander vermischt und danach unter einem Preßdruck von 1961 kPa formgepreßt, worauf ein Exemplar des feinporösen Körpers erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Ein feinporöser Körper wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, wobei jedoch anstelle der oberflächenbehandelten feinen Siliciumdioxid-Teilchen des Beispiels 1 im Trockenverfahren hergestellte feine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße: etwa 7 nm) verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel 2

In gleicher Weise, wie in Beispiel 2 beschrieben, wurde ein feinporöser Körper erhalten, wobei jedoch anstelle der oberflächenbehandelten feinen Siliciumdioxid-Teilchen im Trockenverfahren hergestellte feine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße: etwa 7 nm) verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel 3

In gleicher Weise, wie in Beispiel 3 beschrieben, wurde ein feinporöser Körper erhalten, wobei jedoch anstelle der oberflächenbehandelten feinen Siliciumdioxid-Teilchen im Trockenverfahren hergestellte feine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße: etwa 7 nm) verwendet wurden.

Die gemäß den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 hergestellten feinporösen Körper und zusätzlich die auf dem Markt erhältlichen Wärmeisolatoren, bei denen poröses Silikagel verwendet wird (Vergleichsbeispiel 4), wurden Messungen der Wärmeleitfähigkeit λ1 unter Standardbedingungen (Temperatur: 25°C, Feuchtigkeit: 65%) und der Wärmeleitfähigkeit λ2 nach einem Befeuchtungstest (48 Stunden bei einer Temperatur von 60°C und einer Feuchtigkeit von 90%) unterworfen, und zwar gemäß ASTM-C518 unter Verwendung einer stationären Wärmeleitfähigkeits-Meßeinrichtung. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt:

Tabelle I

Aus den in Tabelle I aufgeführten Daten ergibt sich, daß bei Verwendung einer Silanverbindung und Durchführung der die Kohäsion verhütenden Behandlung der Oberfläche der ultrafeinen Teilchen die Wärmeleitfähigkeit der ultrafeinen Teilchen herabgesetzt wurde, während ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasserdampf durch Feuchtigkeit erhöht wurde.

Weitere erfindungsgemäße Beispiele wurden wie folgt durchgeführt:

Beispiel 4

Im Trockenverfahren hergestellte ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Korngröße von etwa 7 nm wurden in Benzol verrührt und dispergiert, worauf eine Lösung von Hexamethyldisilazan in Benzol zu der dispergierten Lösung während 30 Minuten hinzugegeben wurde. Das Gemisch wurde unter Rühren etwa zwei Stunden unter Benzol-Rückfluß bei einer Temperatur von 80°C gehalten, um eine Reaktion ablaufen zu lassen. Die genannten Komponenten wurden im Gewichtsverhältnis ultrafeine Siliciumdioxidteilchen zu Hexamethyldisilazan zu Benzol=1 : 0,15 : 23 eingesetzt. Die Reaktionslösung wurde bei Raumtemperatur unter Vakuum getrocknet, und der Rückstand unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Beispiel 5

In gleicher Weise, wie in Beispiel 4 beschrieben, wurde ein feinporöser Körper erhalten, wobei jedoch im Trockenverfahren hergestellte Siliciumdioxid-Teilchen mit einer spezifischen Oberfläche von 480 m²/g und mit einer mittleren Korngröße von 5 nm im Gewichtsverhältnis ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen zu Hexamethyldisilazan zu Benzol=1 : 0,18 : 32 für die Reaktion eingesetzt wurden.

Beispiel 6

Ultrafeine, mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm, spezifische Oberfläche: 340 m²/g) wurden unter einem Preßdruck von 1961 kPa formgepreßt unter Bildung eines feinporösen Körpers.

Beispiel 7

Ultrafeine Teilchen, die durch Vakuumtrocknen der Reaktionslösung gemäß Beispiel 4 bei Raumtemperatur erhalten wurden, wurden mit feinen Teilchen einer mittleren Korngröße von 100 nm vermischt, welche durch Zerkleinern von Perlit während 24 Stunden in einer Kugelmühle erhalten wurden; das Gemisch im Gewichtsverhältnis 1 : 1 wurde formgepreßt, und es wurde ein Exemplar des feinporösen Körpers erhalten.

Beispiel 8

Mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm) und TiO₂-Rutil-Pulver wurden unter einem Druck von 1961 kPa formgepreßt, und es wurde ein feinporöser Körper erhalten.

Beispiel 9

Mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm) und ein Kupferoxidpulver wurden im Gewichtsverhältnis von 3 : 1 vermischt und danach unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Beispiel 10

Mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm), Eisen(II,III)oxid und Ruß wurden im Gewichtsverhältnis von 8 : 1 : 1 in einem Hochgeschwindigkeitsmischer (etwa 3000 U/min) vermischt und dann unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Beispiel 11

Zu ultrafeinen, mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelten Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm) wurden 5 Gew.-% eines Keramikfasermaterials (Durchmesser: 2,8 µm, Länge: 50 mm) als Verstärkungsmaterial zugegeben; die Materialien wurden mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei etwa 3000 U/min vermischt und danach unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Beispiel 12

Ein feinporöser Körper wurde in gleicher Weise hergestellt, wie in Beispiel 11 beschrieben, wobei jedoch ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (mittlerer Durchmesser: 5 nm) verwendet wurden, die mit Dimethyldichlorsilan in der Gasphase oberflächenbehandelt worden waren (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: 6 nm).

Beispiel 13

In gleicher Weise, wie in Beispiel 11 beschrieben, wurde ein feinporöser Körper hergestellt, wobei jedoch mit Dimethyldichlorsilan in der Gasphase oberflächenbehandelte, ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (mittlere Korngröße: 5 nm) verwendet wurden (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: 8 nm).

Beispiel 14

Ultrafeine, mit Hexamethyldisilazan in der Gasphase oberflächenbehandelte Siliciumdioxid-Teilchen (Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 7 nm), Ruß und Keramikfasern (Durchmesser: 2,8 µm, Länge: 50 mm) wurden in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 : 0,5 mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer bei etwa 3000 U/min vermischt und danach unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Beispiel 15

In gleicher Weise, wie in Beispiel 14 beschrieben, wurde ein feinporöser Körper hergestellt, wobei jedoch anstelle von Ruß ein anorganischer Schichtstoff aus Na-montmorillonit und anstelle der Keramikfasern Steinwollefasern mit einem Durchmesser von 4 µm und einer Länge von 30 bis 40 mm verwendet wurden.

Beispiel 16

Mit Dimethyldichlorsilan in der Gasphase oberflächenbehandelte, ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen (mittlere Korngröße nach der Oberflächenbehandlung: etwa 6 nm), TiO₂-Rutil-Pulver und Karbonfasern mit einem Durchmesser von 15 µm und einer Länge von 20 mm wurden im Gewichtsverhältnis von 3 : 1 : 0,2 miteinander vermischt und danach unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Vergleichsbeispiel 5

Ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Korngröße von etwa 7 nm und fein zerkleinerter Perlit wurden im Gewichtsverhältnis von 3 : 1 miteinander vermischt und danach unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers formgepreßt.

Vergleichsbeispiel 6

Ultrafeine Siliciumdioxid-Teilchen mit einer mittleren Korngröße von 5 nm, TiO₂-Rutil-Pulver und Keramikfasern wurden im Gewichtsverhältnis von 3 : 1 : 0,2 miteinander vermischt und unter einem Druck von 1961 kPa unter Bildung eines feinporösen Körpers einer Dicke von etwa 5 mm formgepreßt.

Die gemäß den Beispielen 4 bis 16 und gemäß den Vergleichsbeispielen 5 und 6 hergestellten feinporösen Körper wurden Messungen der Wärmeleitfähigkeit unterworfen, und zwar unter den gleichen Bedingungen wie bei den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4, wobei die in der folgenden Tabelle II aufgeführten Ergebnisse gewonnen wurden:

Tabelle II

Wie aus der Tabelle II klar ersichtlich, wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß nach den Beispielen 4 bis 16 hergestellten feinporösen Körper eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzen als diejenigen der Vergleichsbeispiele 5 und 6, daß also günstige Ergebnisse erzielt werden konnten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines feinporösen Körpers mit hoch wärmeisolierenden Eigenschaften, bei dem der Körper unter Verwendung eines ultrafeinteiligen Siliciumdioxidpulvers sowie gegebenenfalls eines feinteiligen Pulvers durch Formpressen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das ultrafeinteilige Pulver zuvor entweder mittels einer Flüssigphasenreaktion durch Dispergieren in einem ein Oberflächenbehandlungsmittel enthaltenden Lösemittelbad oder mittels einer Gasphasenreaktion durch ein Oberflächenbehandlungsmittel in einer Inertgasatmosphäre bei hoher Temperatur derart oberflächenbehandelt wird, daß die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen mit OH-Gruppen zwischen den unverpreßten Teilchen vermieden und damit die freien Zwischenräume innerhalb des porösen Körpers ausreichend fein und klein werden und das ultrafeinteilige Pulver nach der Oberflächenbehandlung eine Korngröße im Bereich von 1 bis 20 nm besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines feinteiligen Pulvers dieses mit einer mittleren Teilchengröße von 20 bis 10 000 nm eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Pulver in einem Anteil von weniger als 75 Gew.-% eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung des ultrafeinteiligen Pulvers mit einer Silanverbindung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Silanverbindung Hexamethyldisilazan und/oder Dimethyldichlorsilan eingesetzt wird.