EP3047079A1 - Silicic acid mixtures and use thereof as insulation material - Google Patents

Silicic acid mixtures and use thereof as insulation material

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EP3047079A1
EP3047079A1 EP14758334.8A EP14758334A EP3047079A1 EP 3047079 A1 EP3047079 A1 EP 3047079A1 EP 14758334 A EP14758334 A EP 14758334A EP 3047079 A1 EP3047079 A1 EP 3047079A1
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EP
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mixture
silicon
silica
thermal insulation
mixture according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14758334.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Knies
Hans Eiblmeier
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Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/78Heat insulating elements
    • E04B1/80Heat insulating elements slab-shaped
    • E04B1/803Heat insulating elements slab-shaped with vacuum spaces included in the slab
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • C04B30/02Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/02Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/028Composition or method of fixing a thermally insulating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a mixture of silica and more than 50 wt .-% silicon-containing ash containing no perlite, a process for the production of thermal insulation material by preparing the mixture according to the invention and introducing the mixture into a shell, wherein no sintering takes place in the process.
  • Another object of the invention is the use of the thermal insulation material according to the invention in particular in the building insulation.
  • Thermal insulation also called thermal insulation
  • Thermal insulation is an important aspect for reducing energy consumption. Thermal insulation is intended to reduce the passage of heat energy through a shell to protect an area from either cooling or heating. Thermal insulation is therefore used to minimize the heating requirements of buildings, to allow for technical processes or to reduce their energy requirements, as well as in the transport of temperature-sensitive goods, e.g. biological or medical products. For example, while the insulation of refrigerators or hotplates is well known, thermal insulation of buildings has recently become increasingly important.
  • thermal insulation material also called insulating material.
  • thermal insulation material also called insulating material.
  • the known heat transfer mechanisms ie transmission through (1) gas line, (2) solid state line and / or (3) radiation change with temperature.
  • the convection of air is of greater importance than the radiation conductivity (3), the influence of which, however, greatly increases at higher temperatures or in vacuum systems.
  • Thermal insulation materials must take this into account.
  • the Transmission through gases (1) is of lesser importance, also the pore structure loses its importance.
  • the mechanical strength of the heat-insulating body also gains importance, for which reason corresponding thermal insulation materials usually contain further constituents, such as, for example, binders or hardeners.
  • thermal insulation For thermal insulation different materials are in use.
  • One of these is mixtures of microporous powders which, when admixed with additives either as molded bodies, play a role directly in the high-temperature insulation or as so-called vacuum insulation panels in the thermal insulation at ambient temperature.
  • a number of blends based on microporous inorganic oxides, e.g. Silica, in particular fumed silica, which are used for thermal insulation have the disadvantage that chemically prepared silica such as e.g. Fumed silica is relatively expensive and thus the total cost of thermal insulation material are very high.
  • chemically prepared silica such as e.g. Fumed silica is relatively expensive and thus the total cost of thermal insulation material are very high.
  • a mixture based on dried, cleansed of foreign matter and dusted seaweed for thermal insulation can be used, since this has a high boron and silica content. No further chemically produced silicic acid is added to this mixture.
  • DE 43 20 506 a molded body with a layer of burned biogenic material, with a
  • DE 10 2006 045 451 discloses thermal insulation material in which part of the fumed silica is replaced by less expensive biological material.
  • the proportion of biogenic or biological material that is burned and evt. pretreated and / or post-treated, is at most 50 wt .-%.
  • the thermal insulation material is intended for radiant heaters and should therefore meet certain purity requirements.
  • DE 30 20 681 also provides a mixture of silicic acid and biogenic material for high-temperature thermal insulation, in particular for the isolation, protection or treatment of metal baths during their processing or transport, which additionally contains organic binder in the form of a slurry Is added to cellulose.
  • the addition of binders has the disadvantage that it increases the thermal conductivity of the resulting thermal insulation mixture and thus reduces the heat-insulating properties.
  • DE 2847807 adds the thermal insulation mix with perlite.
  • DE 93 02 904 claims a thermal insulation mixture containing perlite according to the invention.
  • the addition of perlite has the disadvantage that the heat-insulating properties and the me chanical stability are reduced.
  • thermal insulation materials based on fumed silica are considered, the hollow glass spheres of the company 3M (Scotchlite) such as e.g. which contain the K, S or iM series, one finds a linear increase in the thermal conductivity with increasing amount of glass hollow spheres with simultaneously decreasing amount of fumed silica.
  • 3M Scotchlite
  • the present invention therefore provides a low-cost silica-based mixture which can be used for thermal insulation without substantially reducing the heat-insulating properties, the mixture comprising a small amount of chemically produced silica and a proportion of at least 50% by weight. - contains% silicic by-products or waste products but no perlite.
  • the mixture contains more than 50% by weight of silicon-containing ashes, preferably more than 60% by weight, more preferably more than 65% by weight and especially preferably more than 70% by weight
  • the thermal conductivity ⁇ denotes the specific heat-insulating properties of a substance. The smaller the value, the better the heat-insulating effect.
  • the thermal conductivity has the unit watts per meter and Kelvin (W / mK). It is temperature dependent. Their inverse is the specific thermal resistance.
  • the thermal conductivity values for various substances vary by many orders of magnitude. High values are required for heat sinks. In contrast, an insulating material is a material with low thermal conductivity, which is used for thermal insulation.
  • the thermal conductivity of a sample as a function of the measuring temperature can be determined, for example, with the aid of a heat flow meter according to DIN EN 12939, DIN EN 13163 and DIN EN 12667 at a temperature of 10 ° C to 40 ° C.
  • a heat flow meter (HFM) from Netzsch (Selb) is used, particularly preferably the lambda meter HFM 436 from Netzsch.
  • the thermal conductivity of the sample is preferably measured at a temperature of 10 ° C.
  • Silica in the context of the invention means chemically produced oxides of silicon and is commercially available as a raw material lent.
  • the term silica accordingly includes precipitated silica and fumed silica.
  • the salts of the acids, referred to as silicates, are not included.
  • the silica is preferably pyrogenically prepared silica. This includes, for example, HDK® from Wacker Chemie AG (Burghausen), Cabosil Fa. Cabot and Aerosil® Evonik Industries (location).
  • Silica is characterized by good heat-insulating properties, which manifests itself in a low thermal conductivity (see Example 4). Although mixtures without silica exclusively based on silicon-containing ashes in general have a significantly higher value for the thermal conductivity (see Examples 5 and 6), the thermal conductivity of the mixture according to the invention containing at least 50 wt .-% silicon-containing ash at a measuring temperature of 10 ° C. compared to the mixture in which the amount of silicon-containing ash has been replaced by pure silicic acid has only been increased by a factor of less than 2.5, preferably less than 2 and particularly preferably less than 1.5 (compare Examples 1-3 and 7-8). Therefore, the addition of chemically produced silica in the mixture is not completely eliminated.
  • the thermal conductivity of the mixture according to the invention is preferably less than 0.009 W / mK, more preferably less than 0.005 W / mK and especially less than 0.004 W / mK, at a measuring temperature of 10 ° C.
  • a preferred object of the invention is that the silica in the mixture is fumed silica. This has for example in the insulation to the advantage that it has an increased insulating ability, since it has a lower moisture content and lower moisture absorption than precipitated silicic acids due to the manufacturing process. For this reason, for example, the support cores of vacuum insulation panels are made predominantly of fumed silica.
  • Fumed silicas generally have a specific surface area (after BET measurement) of 30 to 500 m 2 / g.
  • the A- amount of fumed silica which is preferably between 25 and 49 wt .-%, depends on this BET surface area. The higher the BET surface area, the lower the amount used to achieve comparable thermal insulation. Therefore, preferably small amounts of a fumed silica having a high BET surface area are used, particularly preferably HDK® N20, T30 or T40 (Wacker Chemie) having a specific surface area of more than 170 m 2 / g.
  • the specific surface area of a silica is preferably determined in accordance with DIN 9277/66132 by BET measurement (according to Brunauer, Emmett and Teller) by nitrogen adsorption.
  • Ash refers to the remaining inorganic constituents from the combustion of organic matter, ie living organisms such as plants or animals or fossil fuels.
  • the solid inorganic residues are a mixture of carbonates, sulfates, phosphates, chlorides and silicates of the alkali metals and alkaline earth metals, and iron oxides and the like. These can be mixed with smaller amounts of unburned organic material. It is particularly preferred that the organic material is completely burned and that the ash consists exclusively of inorganic constituents.
  • silicon-containing ash consists of more than 70% by weight, preferably more than 80% by weight and more preferably more than 85% by weight of silicon dioxide, the proportion being particularly preferred by means of chemical analysis, preferably by digestion with hydrofluoric acid analogous to the determination of silica, as described in US Pharmacopeia USP 36 NF 31, can be determined.
  • An example of an inventive safety-lizium inconvenience ash which is preferably used is rice hull ash ⁇ (also called rice hull ash) in the combustion of rice husk residues in the production of rice is created and is currently deposited for the most part, thus representing a cheap raw material.
  • the silicon-containing ash in the mixture contains rice husk ash, more preferably the siliceous ash in the mixture is exclusively rice-shell ashes. It consists of more than 90% by weight of silicon dioxide (see www.refra.com/bioqene silica) and can be obtained from many rice mills located in rice-producing countries.
  • silicon deposits in plant stalks also straw and whole plant ashes such. Ashes of grasses and reeds to a silicon content of about 70 wt .-% and can be used according to the invention.
  • soot residues since these also act as an IR blocker.
  • the silicon-containing ash of combustion furnaces resulting from the disposal of silicon-containing exhaust gases or residues is, for example, another cheap product which can be used according to the invention.
  • These include, among other things, the filter residue of the flue gas cleaning in the silicon production, such products are usually under the name Silica Fume on the market.
  • the silicon-containing ash according to the invention preferably comprises silica fume.
  • the silicon-containing ash of the mixture according to the invention consists of rice husk ash and silica fume. Most preferably, it is composed of equal parts rice husk ash and silica fume. Thermal insulation systems for higher application temperatures often contain additional constituents, such as hardeners or binders.
  • a hardener also called curing agent, is an additive to synthetically produced adhesives (glues) and paints (reaction paint), which sets the curing in motion or accelerates it. It consists of acids or salts.
  • a preferred object of the invention is that at most 1% by weight, particularly preferably at most 0.5% by weight and especially preferably at most 0.1% by weight of hardener is added to the mixture according to the invention.
  • no inorganic hardener is added to the mixture, more preferably no curing agent is added at all. In this way, the costs are reduced and the thermal conductivity of the mixture kept low because hardeners reduce the thermal insulation properties of a mixture.
  • the mixture preferably contains no alkali silicate solution used as hardener in the prior art.
  • Binders are substances by which solids with a fine degree of dispersion (eg powder) are glued to one another or to a substrate. Binders are usually added in liquid form to the fillers to be bound and mixed intensively so that they are evenly distributed and all particles of the filler are wetted uniformly with the binder. In particular, when using liquid binders have the disadvantage that when mixed with liquids, the pores of the particles of the mixture filled and the contacts between the particles are increased, thereby increasing the thermal conductivity and the insulation deteriorates accordingly. Due to the nature of the binder, the filler can be given new processing and material properties. For higher application temperatures, binders such as polyvinyl alcohol, molasses, sodium hexametaphosphate, Portland cement, Sodium silicate, precipitated calcium carbonate listed.
  • binders such as polyvinyl alcohol, molasses, sodium hexametaphosphate, Portland cement, Sodium silicate, precipitated calcium carbonate listed.
  • a preferred subject matter of the invention is that the mixture according to the invention is added to at most 1% by weight, more preferably at most 0.5% by weight and especially preferably at most 0.1% by weight of binder.
  • no cellulose-based pulp such as pulp is added to the mixture according to the invention.
  • Perlite is a volcanic rock, which due to its chemical composition corresponds to a natural glass.
  • the pearlite rock contains bound water, which evaporates on rapid heating and leads to popcorn-like structures (ceramic hollow spheres).
  • the resulting pumice-like products with thin pore walls are used in the prior art, inter alia, as thermal insulation materials. It has a thermal conductivity of about 0.04-0.07 W / mK and due to its structure a low mechanical stability.
  • the mixture according to the invention is characterized in that it contains no perlite.
  • This has the advantage that it contains no fragments of perlite when using pressing processes, such as the production of moldings or even the pressure of the vacuum, for example, exerted on the core of a vacuum insulation panel.
  • Another object of the invention is the preferred addition of infrared (IR) opacifier (also called IR blocker) for the mixture according to the invention. If a material which already acts as an IR blocker is used as the silicon-containing ash, which is usually the case, for example, when rice husk ash is used, no further separate IR blocker is added.
  • IR opacifiers are substances that reduce heat radiation due to their composition and structure due to scattering and absorption processes.
  • opacifiers include ilmenite, titanium oxide / rutile, silicon carbide, iron II / iron III mixed oxide, ' chromium dioxide, zirconium oxide, manganese dioxide, iron oxide, silica, alumina and zirconium silicate, and mixtures thereof.
  • ilmenite titanium oxide / rutile
  • silicon carbide iron II / iron III mixed oxide
  • iron II / iron III mixed oxide iron II / iron III mixed oxide
  • chromium dioxide zirconium oxide
  • manganese dioxide iron oxide
  • the opacifiers Preferably, Russian and silicon carbide are used. It is preferred that the opacifiers have an absorption maximum in the infrared range between 1.5 and 10 ⁇ m.
  • the mixture according to the invention contains fiber material.
  • the amount of fiber material used in the mixture according to the invention is preferably not more than 10% by weight and more preferably not more than 5% by weight.
  • a fiber is a thin and flexible structure in relation to its length.
  • fiber materials in addition to the many fibers based on organic polymers such as cellulose, polyethylene or polypropylene, glass wool, rock wool, basalt wool, slag wool and fibers obtained from smelting (for example by blowing, spinning or drawing), the aluminum and / or or silica, for example quartz glass fibers, ceramic fibers of soluble and insoluble type fibers containing at least 96% by weight of SiO 2 and glass fibers such as E glass fibers and R glass fibers, as well as mixtures of one or more of said fiber types.
  • cellulose fibers, quartz glass fibers, ceramic fibers or glass fibers are used. They typically have a diameter of 0.1-15 ⁇ and a length of 1-25 mm.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of thermal insulation material, characterized in that the mixture described above is prepared and this mixture is introduced into a shell, wherein no sintering takes place in the process and the insulating material contains no pearlite.
  • the mixture according to the invention is prepared by intimately mixing together silicic acid, preferably fumed silica with silicon-containing ash, such as preferably rice husk ash or silica fume, fiber material, preferably cellulose fiber and optionally IR opacifier, preferably silicon carbide.
  • silicon-containing ash such as preferably rice husk ash or silica fume
  • fiber material preferably cellulose fiber and optionally IR opacifier, preferably silicon carbide.
  • IR opacifier preferably silicon carbide
  • Used mixing unit such as the Dispermat VL60 (Getzmann, Reichshof). It can e.g. Mixing units are used with mechanical mixing elements with low and / or high rotational speed. However, the individual components can also by introducing gas streams such. Air flows are mixed.
  • Another object of the invention is that the mixture according to the invention is introduced into a shell.
  • the mixture according to the invention is first enveloped by a first dust-tight envelope and then introduced according to the invention into a shell.
  • the advantage of using a first shell is that it prevents dusts from escaping from the mixture in subsequent process steps, which, for example, occupy the seams to be welded of the second shell (vacuum film) and thus prevent airtight welding. It is therefore referred to below as a dust-tight envelope.
  • a shell can a commercial, air-permeable non-woven or foil bags are used.
  • the uncoated, coated or dust-tightly encased mixture is then more preferably introduced into a gas-tight envelope.
  • Gas-tight means that this envelope is impermeable to air. It is therefore also referred to as an airtight film.
  • the advantage of a gas-tight envelope is that it allows the application of a vacuum, which is why the thermal conductivity of the mixture is lower.
  • Sintering refers to a process for the production or modification of (factory) substances in which fine-grained, ceramic or metallic substances are usually heated under pressure increase by means of temperatures below their own melting temperatures.
  • This method is mainly used in the ceramic industry but also in metallurgy application, wherein granular or powdery substances are mixed and joined together by heat treatment. After the powder masses have been brought into the shape of the desired workpiece, either by pressing the powder masses or by shaping and drying, as happens in the production of Tongut, the so-called green compact is compacted by heat treatment below the melting temperature and cured.
  • Sintering allows the fusion of raw materials, which otherwise would not be possible or would be very difficult to combine to form a new substance. It works in three steps: First, the compaction of the green body takes place; in the second step, the porosity is substantially minimized and, finally, the desired strength of the materials is achieved. It is advantageous that this eliminates a time-consuming and costly process step.
  • the sintering process achieves a higher density of the thermal insulation material, which in turn leads to higher thermal conductivity. It was found in own experiments that even without the addition of silicon-containing ashes, the thermal conductivity of 0.003 W / mK only increases to values of 0.009 W / mK by sintering at a temperature of about 900 ° C. In contrast, although the drying is also a heat treatment, there is no chemical reaction during drying, since moisture is removed only from the ambient air.
  • the inventive method includes a drying step, but no sintering step.
  • the shaped body is preferably an insulating mat or insulating plate.
  • the thermal conductivity of insulating material can be dramatically reduced if there is a vacuum in the system. Therefore, the mixture can be placed in a wrapper such as e.g. introduced a nonwoven bag and the shaped body formed in a non-porous shell such as a composite film are vacuum-sealed. The evacuation leads to a compression of the material. Due to their pore structure, silicic acids still have a reduced vacuum of less than 10 mbar. sufficient mechanical strength, without having the wrapper injurious edges.
  • the support Cores of the VIPs consist of microporous powders in the form of silica, silicon-containing ashes, fibers and / or IR blockers. Precipitated silicic acids have a higher moisture content due to the manufacturing process. This reduces the isolation ability of the entire VIP. For this reason, the support cores are made predominantly of fumed silica.
  • VIPs The production of VIPs preferably takes place in several steps:
  • the powdery mixture of the present invention is prepared as described above.
  • the resulting mixtures are then filled in an air-permeable envelope and these closed.
  • filling may be done manually (e.g., with a paddle) into a polypropylene film and sealed with heat-welding tongs.
  • the filled nonwoven bags are dried. This can be done in a drying oven at temperatures higher than 40 ° C.
  • the maximum drying temperature depends on the temperature stability of the casing and is preferably selected to be 10 ° C. below the melting temperature of the casing.
  • the filled casing are placed in an airtight film, applied a vacuum and welded.
  • a film gas and vacuum-tight multilayer films can be used. Such films are available on the market and are offered for example by the companies Hanita Europe (Rüsselsheim) or Dow Wolff Cellulosics GmbH (Walsrode).
  • the closing can be done with a commercial vacuum welding machine.
  • the applied vacuum is ⁇ 10 mbar, preferably 0.1 mbar.
  • moldings can first be produced from the mixtures in a pressing process, either in the dust-proof envelope or directly into the non-porous shell and can be welded under vacuum.
  • the mixture according to the invention is preferably used for thermal insulation. It is particularly advantageous that they are cost-effectively assembled, as well as simple and inexpensive to produce and has low thermal conductivity values. By dispensing with binder or hardener in the mixture, the thermal conductivity is kept low.
  • the mixture according to the invention is preferably used as thermal insulation at a temperature of up to 95 ° C., more preferably of up to 80 ° C. and in particular of up to 70 ° C.
  • This temperature includes, among other things, the thermal insulation of buildings, but the high-temperature insulation of, for example, ovens, metal baths or hotplates.
  • Example 1 A pulverulent mixture of fumed silica HDK® N20 (Wacker Chemie AG, Burghausen), rice husk ash (produced by burning the residues obtained from polishing of rice grains by Fa.) was used with the aid of a mixer from Getzmann (Dispermat VL 60). Patum Rice Mill and Granary, Amphur Mueng, Thailand) and cellulose fiber (Schwarzskalder Textiltechnike, Schenkenzell, short cut 6 mm). For a total of 800 g, the proportions were as follows:
  • the resulting mixture was processed into a vacuum insulation panel by first filling it in a nonwoven bag (polypropylene, basis weight 27 g / m 2 , Kreykamp GmbH, Nettetal) and this with the heat-welding tongs HZ (230 V, 540 W, Kopp, Reichenbach) was closed. The mixture was then dried at 55 ° C. for 10 hours in the drying oven Kelvitron (Heraeus, Hanau). The filled and dried nonwoven bag was then placed in an air-tight film (Hanita, Rüsselsheim) and vacuum-sealed at 0.1 mbar using a vacuum welding machine A300 (Multivac, Wolfertschschreib). The thermal conductivity measured in the heat flow meter (HFM, Netzsch, Selb) at 10 ° C according to the manufacturer's instructions is shown in Table 1.
  • HZ heat-welding tongs HZ
  • T belle 1 The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in T belle 1.
  • T belle 1 The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in T belle 1.
  • Example 5 The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
  • Example 8 The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1: 21.3 wt% HDK® N20
  • thermal conductivity at 10 ° C in W / mK (watts per meter and Kelvin)
  • hollow glass ball S25 (3M, St. Paul, USA)

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Abstract

1. The invention relates to silicic acid mixtures and use thereof as insulation material. 2.1 The problem to be solved by the invention was the providing of a cost-effective mixture based on silicic acid which can be used for insulation, wherein said mixture contains as small a volume as possible of chemically produced silicic acid and a high proportion of silicon-containing by-products or waste products, without substantially reducing the insulating properties. 2.2 This problem is solved by a mixture of silicic acid and more than 50 wt.-% silicon-containing ash, which contains no perlite, wherein the silicon-containing ash preferably comprises rice husk ash and silica fume. The invention further relates to a method for producing insulation material by producing the mixture according to the invention and introducing the mixture into a sleeve, wherein no sintering step occurs in the method. Mixtures of differing compositions were correspondingly processed into a vacuum insulation panel and the insulating properties were compared based on the measured thermal conductivity. 2.2 The mixture according to the invention can be used as an insulation material, in particular for housing insulation.

Description

Kieselsäure-Mischungen  Silica mixtures
und ihre Verwendung als Wärmedammmaterial  and their use as thermal insulation material
Gegenstand der Erfindung ist eine Mischung aus Kieselsäure und mehr als 50 Gew.-% siliziumhaltiger Asche, die kein Perlit enthält, ein Verfahren zur Herstellung von Wärmedämmmaterial durch Herstellen der erfindungsgemäßen Mischung und Einbringen der Mischung in eine Hülle, wobei im Verfahren kein Sintern erfolgt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmedämmmaterials insbesondere in der Gebäudedämmung . The invention relates to a mixture of silica and more than 50 wt .-% silicon-containing ash containing no perlite, a process for the production of thermal insulation material by preparing the mixture according to the invention and introducing the mixture into a shell, wherein no sintering takes place in the process. Another object of the invention is the use of the thermal insulation material according to the invention in particular in the building insulation.
Wärmedämmung (auch Wärmeisolierung genannt) ist ein wichtiger Aspekt zur Verminderung des Energieverbrauchs. Wärmedämmung soll den Durchgang von Wärmeenergie durch eine Hülle reduzieren, um einen Bereich entweder vor Abkühlung oder Erwärmung zu schützen. Wärmedämmung wird daher eingesetzt, um den Heizwärmebedarf von Gebäuden zu minimieren, um technische Prozesse zu ermöglichen oder deren Energiebedarf zu verringern, sowie beim Transport temperaturempfindlicher Güter, wie z.B. biologischer oder medizinischer Produkte. Während beispielsweise die Dämmung von Kühlschränken oder Kochplatten sehr bekannt ist, ist die Wärmedämmung von Gebäuden in jüngerer Zeit in zunehmendem Maße von Bedeutung. Thermal insulation (also called thermal insulation) is an important aspect for reducing energy consumption. Thermal insulation is intended to reduce the passage of heat energy through a shell to protect an area from either cooling or heating. Thermal insulation is therefore used to minimize the heating requirements of buildings, to allow for technical processes or to reduce their energy requirements, as well as in the transport of temperature-sensitive goods, e.g. biological or medical products. For example, while the insulation of refrigerators or hotplates is well known, thermal insulation of buildings has recently become increasingly important.
Je nach Anwendungstemperatur werden an das Wärmedämmmaterial (auch Isoliermaterial genannt) unterschiedliche Anforderungen gestellt. Grund hierfür ist, dass sich die bekannten Wärmeübertragungsmechanismen, d.h. Übertragung durch (1) Gasleitung, (2) Festkörperleitung und/oder (3) Strahlung mit der Temperatur ändern. Bei Umgebungstemperatur ist beispielsweise die Konvektion von Luft von größerer Bedeutung als die Strahlungsleitfähigkeit (3), deren Einfluss jedoch bei höheren Temperaturen oder bei Vakuumsystemen stark zunimmt. Wärmedämmmaterialien müssen die- sem Umstand Rechnung tragen. Da bei hohen Temperaturen die Übertragung durch Gase (1) von geringerer Bedeutung ist, verliert auch die Porenstruktur an Bedeutung. Bei Formkörpern, die bei hohen Temperaturen verwendet werden sollen, gewinnt darüber hinaus die mechanische Festigkeit des Wärmedämmkörpers an Bedeutung, weshalb entsprechende Wärmedämmmaterialien üblicherweise weitere Bestandteile, wie z.B. Binder oder Härter, enthalten. Solche Bestandteile würden bei Raumtemperatur zu einer drastischen Verschlechterung der Wärmedämmung führen. Zur Wärmedämmung sind verschiedene Materialien in Verwendung. Eines darunter sind Gemische von mikroporösen Pulvern, die im Gemisch mit Additiven entweder als Formkörper verpresst direkt in der Hochtemperaturisolierung oder als sogenannte Vakuumisolationspaneele in der Wärmedämmung bei Umgebungstemperatur eine Rolle spielen. Depending on the application temperature, different requirements are placed on the thermal insulation material (also called insulating material). The reason for this is that the known heat transfer mechanisms, ie transmission through (1) gas line, (2) solid state line and / or (3) radiation change with temperature. At ambient temperature, for example, the convection of air is of greater importance than the radiation conductivity (3), the influence of which, however, greatly increases at higher temperatures or in vacuum systems. Thermal insulation materials must take this into account. Because at high temperatures the Transmission through gases (1) is of lesser importance, also the pore structure loses its importance. In the case of moldings which are to be used at high temperatures, the mechanical strength of the heat-insulating body also gains importance, for which reason corresponding thermal insulation materials usually contain further constituents, such as, for example, binders or hardeners. Such components would lead to a drastic deterioration of the thermal insulation at room temperature. For thermal insulation different materials are in use. One of these is mixtures of microporous powders which, when admixed with additives either as molded bodies, play a role directly in the high-temperature insulation or as so-called vacuum insulation panels in the thermal insulation at ambient temperature.
Im Stand der Technik sind eine Reihe von Mischungen auf Basis von mikroporösen anorganischen Oxiden wie z.B. Kieselsäure, insbesondere pyrogener Kieselsäure bekannt, die zur Wärmedäm- mung eingesetzt werden (s. beispielsweise US 5,911,903). Diese haben den Nachteil, dass chemisch hergestellte Kieselsäure wie z.B. pyrogene Kieselsäure relativ teuer ist und somit die Gesamtkosten des Wärmedämmmaterials sehr hoch sind. Aus DE 199 54 474 ist bekannt, dass eine Mischung auf der Basis von getrocknetem, von Fremdstoffen gereinigtem und entstaubtem Seegras zur Wärmedämmung verwendet werden kann, da dieses einen hohen Bor- und Kieselsäuregehalt besitzt. Dieser Mischung wird keine weitere chemisch hergestellte Kieselsäure zugesetzt. A number of blends based on microporous inorganic oxides, e.g. Silica, in particular fumed silica, which are used for thermal insulation (see, for example, US Pat. No. 5,911,903). These have the disadvantage that chemically prepared silica such as e.g. Fumed silica is relatively expensive and thus the total cost of thermal insulation material are very high. From DE 199 54 474 it is known that a mixture based on dried, cleansed of foreign matter and dusted seaweed for thermal insulation can be used, since this has a high boron and silica content. No further chemically produced silicic acid is added to this mixture.
Sowohl um die hohen Kosten von Wärmedämmmischungen und Isolierwerkstoffen bedingt durch die Verwendung von chemisch hergestellter Kieselsäure zu senken, als auch um die guten Isolierwerte von biogenem Material zu nutzen, werden den Mischungen und Formkörpern auf Basis von Kieselsäure, insbesondere pyroge- ner Kieselsäure, für die Verwendung in der Wärmedämmung günstigere Siliziumdioxid-haltige Komponenten zugesetzt, die als Neben- oder Abfallprodukte anfallen und der Anteil an chemisch hergestellter Kieselsäure, insbesondere pyrogener Kieselsäure, möglichst gering gehalten. Both in order to reduce the high costs of thermal insulation mixtures and insulating materials due to the use of chemically produced silica, as well as to use the good insulation of biogenic material, the mixtures and moldings based on silica, in particular pyrogenic ner silica, for use in thermal insulation more favorable silicon dioxide-containing components added as by-products or waste products and the proportion of chemically produced silica, in particular fumed silica, kept as low as possible.
Beispielsweise stellt DE 43 20 506 einen Formkörper mit einer Schicht aus verbranntem, biogenem Material, die mit einer For example, DE 43 20 506 a molded body with a layer of burned biogenic material, with a
Schicht aus pyrogener Kieselsäure verbunden ist, zur Isolierung vor allem im Nachtstromspeicherbereich bzw. für unterschiedlichste Elektrogeräte wie z.B. Herde und Kühlschränke zur Verfügung. Der Gesamtkörper enthält neben pyrogener Kieselsäure billige Reisschalenasche und anorganischen Härter. Die Verwendung von Härter hat den Nachteil, dass sie die wärmedämmenden Eigenschaften einer Mischung oder eines Formkörpers senkt. Is connected layer of fumed silica, for insulation, especially in the night power storage area or for a variety of electrical appliances such. Stoves and refrigerators available. The total body contains in addition to fumed silica cheap rice husk ash and inorganic hardeners. The use of hardener has the disadvantage that it lowers the heat-insulating properties of a mixture or of a shaped body.
DE 10 2006 045 451 offenbart Wärmedämmmaterial, in dem ein Teil der pyrogenen Kieselsäure durch kostengünstigeres biologisches Material ersetzt wird. Der Anteil an biogenem bzw. biologischem Material, das verbrannt und evt . vorbehandelt und/oder nachbehandelt worden ist, liegt bei maximal 50 Gew.-%. Das Wärmedämmmaterial ist für Strahlungsheizkörper vorgesehen und soll daher bestimmten Reinheitsanforderungen genügen. Auch DE 30 20 681 stellt eine Mischung aus Kieselsäure und biogenem Material zur Hochtemperatur-Wärmedämmung insbesondere für die Isolierung, den Schutz oder die Behandlung von Metallbädern während ihrer Verarbeitung oder ihres Transports zur Verfügung, wobei diese zusätzlich mit organischem Bindemittel in Form ei- nes Breis auf Cellulosebasis versetzt wird. Der Zusatz von Bindemitteln hat allerdings den Nachteil, dass dieser die Wärmeleitfähigkeit der resultierenden Wärmedämmmischung erhöht und somit die wärmedämmenden Eigenschaften verringert. Darüber hinaus versetzt DE 2847807 die Wärmedämmmischung mit Perlit. Auch DE 93 02 904 beansprucht eine Wärmedämmmischung, die erfindungsgemäß Perlit enthält. Die Zugabe von Perlit hat den Nachteil, dass die wärmedämmenden Eigenschaften und die me chanische Stabilität verringert werden. DE 10 2006 045 451 discloses thermal insulation material in which part of the fumed silica is replaced by less expensive biological material. The proportion of biogenic or biological material that is burned and evt. pretreated and / or post-treated, is at most 50 wt .-%. The thermal insulation material is intended for radiant heaters and should therefore meet certain purity requirements. DE 30 20 681 also provides a mixture of silicic acid and biogenic material for high-temperature thermal insulation, in particular for the isolation, protection or treatment of metal baths during their processing or transport, which additionally contains organic binder in the form of a slurry Is added to cellulose. However, the addition of binders has the disadvantage that it increases the thermal conductivity of the resulting thermal insulation mixture and thus reduces the heat-insulating properties. In addition, DE 2847807 adds the thermal insulation mix with perlite. Also DE 93 02 904 claims a thermal insulation mixture containing perlite according to the invention. The addition of perlite has the disadvantage that the heat-insulating properties and the me chanical stability are reduced.
Es besteht daher ein Bedarf von alleine auf chemisch hergestellter Kieselsäure basierenden Wärmedämmsystemen zu Mischungen überzugehen, die billigere Bestandteile enthalten. Betrach tet man beispielsweise Wärmedämmstoffe auf Basis pyrogener Kie seisäure, die Glashohlkugeln der Fa. 3M (Scotchlite) wie z.B. die der K, S oder iM Serie enthalten, findet man eine lineare Zunahme der Wärmeleitfähigkeit mit steigender Menge an Glashohlkugeln bei gleichzeitig sinkender Menge an pyrogener Kie- seisäure. Die wärmedämmenden Eigenschaften werden also umso ge ringer, je geringer der Anteil an kostenintensiver pyrogener Kieselsäure und je höher der Anteil an billigeren siliziumhal- tigen Bestandteilen ist. Die vorliegende Erfindung stellt daher eine kostengünstige Mischung auf Basis von Kieselsäure zur Verfügung, die zur Wärmedämmung verwendet werden kann, ohne die wärmedämmenden Eigenschaften wesentlich zu vermindern, wobei die Mischung eine mög liehst geringe Menge chemisch hergestellter Kieselsäure und ei nen Anteil von mindestens 50 Gew.-% siliziumhaltiger Neben- o- der Abfallprodukte, aber kein Perlit enthält. There is therefore a need to switch from chemically produced silica-based thermal insulation systems to mixtures containing cheaper components. For example, thermal insulation materials based on fumed silica are considered, the hollow glass spheres of the company 3M (Scotchlite) such as e.g. which contain the K, S or iM series, one finds a linear increase in the thermal conductivity with increasing amount of glass hollow spheres with simultaneously decreasing amount of fumed silica. Thus, the lower the proportion of costly fumed silica and the higher the proportion of cheaper silicon-containing constituents, the lower the heat-insulating properties become. The present invention therefore provides a low-cost silica-based mixture which can be used for thermal insulation without substantially reducing the heat-insulating properties, the mixture comprising a small amount of chemically produced silica and a proportion of at least 50% by weight. - contains% silicic by-products or waste products but no perlite.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass bei Verwendung si liziumhaltiger Aschen in einer Mischung auf der Basis von che- misch hergestellter Kieselsäure eine deutlich geringere Wärme¬ leitfähigkeit auftritt, als sie bei linearer Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit vom prozentualen Anteil des Zusatzes in der Mischung zu erwarten gewesen wäre. Dieses ist insbesondere überraschend, wenn ein hoher Anteil siliziumhaltiger Aschen zu gesetzt wird. Daher besteht ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Mischung darin, dass diese kostengünstig ist und gleichzeitig sehr gute wärmedämmende Eigenschaften hat. Es ist besonders vorteilhaft, dass die wärmedämmenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Mischung gegenüber einer Mischung aus reiner Kieselsäure ohne den Zusatz siliziumhaltiger Aschen nur wenig geringer sind, während sie gegenüber Mischungen, die nur aus si- liziumhaltigen Aschen bestehen, deutlich erhöht sind. Surprisingly, it was found that liziumhaltiger using si ashes a significantly lower heat ¬ conductivity occurs in a mixture based on chemically produced silica, as they would be expected with linear dependence of the thermal conductivity of the percentage of additive in the mixture. This is particularly surprising when a high proportion of silicon-containing ashes is set to. Therefore, a significant advantage of the mixture according to the invention is that it is inexpensive and at the same time has very good heat-insulating properties. It is particularly advantageous that the heat-insulating properties of the mixture according to the invention compared to a mixture of pure silica without the addition of silicon-containing ashes are only slightly lower, while they are significantly higher than mixtures which consist only of silicon-containing ashes.
Es wurde gefunden, dass für die Verwendung als Wärmedämmmaterial mehr als 50 Gew.-% siliziumhaltige Aschen in der Mischung verwendet werden können und dabei die Menge an Kieselsäure reduziert werden kann, ohne die Wärmeleitfähigkeit der Mischung im Vergleich zur Kieselsäuremischung ohne siliziumhaltigeIt has been found that for use as a thermal insulation material more than 50% by weight of silicon-containing ashes can be used in the mixture and thereby the amount of silica can be reduced without the thermal conductivity of the mixture compared to the silicic acid mixture without silicon-containing
Aschen um einen Faktor von mehr als 2,5, bevorzugt mehr als 2, besonders bevorzugt mehr als 1,5 und insbesondere mehr als 1,2 zu erhöhen. Die Zugabe von Silizium in Form der billigen sili- ziumhaltigen Aschen ersetzt einen Teil der Kieselsäure. Erfin- dungsgemäß enthält die Mischung mehr als 50 Gew.-% siliziumhaltige Aschen, bevorzugt mehr als 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 65 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mehr als 70 Gew.- o To increase ashes by a factor of more than 2.5, preferably more than 2, more preferably more than 1.5 and in particular more than 1.2. The addition of silicon in the form of cheap silicon-containing ashes replaces some of the silica. According to the invention, the mixture contains more than 50% by weight of silicon-containing ashes, preferably more than 60% by weight, more preferably more than 65% by weight and especially preferably more than 70% by weight
o . o.
Selbst beim Einsatz von mehr als 60 Gew.-% oder mehr als 70 Gew.-% siliziumhaltiger Asche in der erfindungsgemäßen Mischung hat diese zum Vorteil, dass sie sich durch Werte für die Wärmeleitfähigkeit auszeichnet, die deutlich geringer sind, als wenn ausschließlich siliziumhaltige Asche in der Mischung verwendet wird (vgl. z.B. Beispiel 1 mit 5 und Beispiel 8 mit 6) .  Even when using more than 60 wt .-% or more than 70 wt .-% silicon-containing ash in the mixture according to the invention this has the advantage that it is characterized by values for thermal conductivity, which are significantly lower than when only silicon-containing ash is used in the mixture (cf., for example, Example 1 with 5 and Example 8 with 6).
Es war völlig unerwartet, dass die wärmedämmende Wirkung einer Mischung aus Kieselsäure und siliziumhaltiger Asche wie Reisschalenasche oder Abfallkieselsäure trotz der hohen Wärmeleit¬ fähigkeit der siliziumhaltigen Aschen in reiner Form bei gerin- gen Anteilen des Rohstoffs Kieselsäure wesentlich geringer ist. Aufgrund dieses überraschenden Ergebnisses ist es möglich, einen hohen Anteil siliziumhaltiger Aschen bei gleichzeitig redu¬ ziertem Anteil des Rohstoffs Kieselsäure in der Mischung einzu- setzen und diese beispielsweise für die Wärmedämmung zu verwen¬ den, ohne die wärmedämmenden Eigenschaften wesentlich zu verringern. So können die Kosten deutlich reduziert werden. It was completely unexpected that the thermal insulation effect of a mixture of silica and silicon-ash such as rice husk ash or waste silica, despite the high thermal conductivity ¬ ability of siliceous ash is much lower in pure form in gerin- gen proportions of the raw material silica. Due to this surprising result, it is possible to put einzu- silica in the mixture has a high proportion of silicon pockets at the same time redu ¬ ed proportion of the raw material and this to USAGE example for thermal insulation ¬ that without reducing the insulating properties significantly. This can significantly reduce costs.
Die Wärmeleitfähigkeit λ bezeichnet die spezifischen wärmedäm- menden Eigenschaften eines Stoffes. Je kleiner der Wert, desto besser ist die wärmedämmende Wirkung. Die Wärmeleitfähigkeit hat die Einheit Watt je Meter und Kelvin (W/mK) . Sie ist temperaturabhängig. Ihr Kehrwert ist der spezifische Wärmewiderstand. Die Werte der Wärmeleitfähigkeit für verschiedene Stoffe variieren um viele Größenordnungen. Hohe Werte sind gefragt für Kühlkörper. Dagegen ist ein Dämmstoff ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, das zur Wärmedämmung eingesetzt wird. The thermal conductivity λ denotes the specific heat-insulating properties of a substance. The smaller the value, the better the heat-insulating effect. The thermal conductivity has the unit watts per meter and Kelvin (W / mK). It is temperature dependent. Their inverse is the specific thermal resistance. The thermal conductivity values for various substances vary by many orders of magnitude. High values are required for heat sinks. In contrast, an insulating material is a material with low thermal conductivity, which is used for thermal insulation.
Die Wärmeleitfähigkeit einer Probe in Abhängigkeit von der Messtemperatur kann beispielsweise mit Hilfe eines Wärmefluss- messgeräts nach DIN EN 12939, DIN EN 13163 und DIN EN 12667 bei einer Temperatur von 10 °C bis 40 °C bestimmt werden. Bevorzugt wird ein Heat Flow Meter (HFM) der Firma Netzsch (Selb) , insbesondere bevorzugt das Lambdameter HFM 436 von Netzsch verwen- det. Die Wärmeleitfähigkeit der Probe wird bevorzugt bei einer Temperatur von 10 °C gemessen. The thermal conductivity of a sample as a function of the measuring temperature can be determined, for example, with the aid of a heat flow meter according to DIN EN 12939, DIN EN 13163 and DIN EN 12667 at a temperature of 10 ° C to 40 ° C. Preferably, a heat flow meter (HFM) from Netzsch (Selb) is used, particularly preferably the lambda meter HFM 436 from Netzsch. The thermal conductivity of the sample is preferably measured at a temperature of 10 ° C.
Kieselsäure im Sinne der Erfindung meint chemisch hergestellte Oxide des Siliciums und ist als Rohstoff kommerziell erhält- lieh. Der Begriff Kieselsäure umfasst entsprechend Fällungskieselsäure und pyrogene Kieselsäure. Die als Silikate bezeichneten Salze der Säuren sind nicht umfasst. Bevorzugt handelt es sich bei der Kieselsäure um pyrogen hergestellte Kieselsäure. Diese umfasst beispielsweise HDK® der Firma Wacker Chemie AG (Burghausen), Cabosil Fa. Cabot und Aerosil® der Firma Evonik Industries (Ort) . Silica in the context of the invention means chemically produced oxides of silicon and is commercially available as a raw material lent. The term silica accordingly includes precipitated silica and fumed silica. The salts of the acids, referred to as silicates, are not included. The silica is preferably pyrogenically prepared silica. This includes, for example, HDK® from Wacker Chemie AG (Burghausen), Cabosil Fa. Cabot and Aerosil® Evonik Industries (location).
Kieselsäure zeichnet sich durch gute wärmedämmende Eigenschaf- ten aus, was sich in einer geringen Wärmeleitfähigkeit äußert (vgl. Beispiel 4). Obwohl Mischungen ohne Kieselsäuren ausschließlich auf der Basis siliziumhaltiger Aschen im allgemeinen einen deutlich höheren Wert für die Wärmeleitfähigkeit aufweisen (vgl. Beispiele 5 und 6), ist die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Mischung enthaltend mindestens 50 Gew.-% si- liziumhaltige Asche bei einer Messtemperatur von 10 °C im Vergleich zur Mischung, in der die Menge an siliziumhaltiger Asche durch reine Kieselsäure ersetzt wurde nur um einen Faktor von weniger als 2,5, bevorzugt weniger als 2 und besonders bevor- zugt weniger als 1,5 erhöht (vgl. Beispiele 1-3 und 7-8) . Daher wird auf die Zugabe von chemisch hergestellter Kieselsäure in der Mischung nicht vollständig verzichtet. Silica is characterized by good heat-insulating properties, which manifests itself in a low thermal conductivity (see Example 4). Although mixtures without silica exclusively based on silicon-containing ashes in general have a significantly higher value for the thermal conductivity (see Examples 5 and 6), the thermal conductivity of the mixture according to the invention containing at least 50 wt .-% silicon-containing ash at a measuring temperature of 10 ° C. compared to the mixture in which the amount of silicon-containing ash has been replaced by pure silicic acid has only been increased by a factor of less than 2.5, preferably less than 2 and particularly preferably less than 1.5 (compare Examples 1-3 and 7-8). Therefore, the addition of chemically produced silica in the mixture is not completely eliminated.
Die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Mischung liegt vorzugsweise bei einer Messtemperatur von 10 °C bei weniger als 0,009 W/mK, besonders bevorzugt bei weniger als 0,005 W/mK und insbesondere bei weniger als 0,004 W/mK. The thermal conductivity of the mixture according to the invention is preferably less than 0.009 W / mK, more preferably less than 0.005 W / mK and especially less than 0.004 W / mK, at a measuring temperature of 10 ° C.
Ein bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist, dass es sich bei der Kieselsäure in der Mischung um pyrogene Kieselsäure handelt. Diese hat beispielsweise in der Dämmung zum Vorteil, dass sie eine erhöhte Isolationsfähigkeit besitzt, da sie aufgrund des Herstellverfahrens einen geringeren Feuchtegehalt und geringere Feuchtigkeitsaufnahme als gefällte Kieselsäuren auf- weist. Aus diesem Grund sind beispielsweise die Stützkerne von Vakuumisolationspaneelen überwiegend aus pyrogener Kieselsäure gefertigt . A preferred object of the invention is that the silica in the mixture is fumed silica. This has for example in the insulation to the advantage that it has an increased insulating ability, since it has a lower moisture content and lower moisture absorption than precipitated silicic acids due to the manufacturing process. For this reason, for example, the support cores of vacuum insulation panels are made predominantly of fumed silica.
Pyrogene Kieselsäuren weisen im Allgemeinen eine spezifische Oberfläche (nach BET-Messung) von 30 bis 500 m2/g auf. Die Ein- satzmenge an pyrogener Kieselsäure, die vorzugsweise zwischen 25 und 49 Gew.-% liegt, hängt von dieser BET-Oberfläche ab. Je höher die BET-Oberfläche desto niedriger ist die Einsatzmenge, um eine vergleichbare Wärmedämmung zu erreichen. Daher werden vorzugsweise geringe Mengen einer pyrogenen Kieselsäure mit einer hohen BET-Oberfläche eingesetzt, besonders bevorzugt HDK® N20, T30 oder T40 (Wacker Chemie) mit einer spezifischen Oberfläche von über 170 m2/g. Fumed silicas generally have a specific surface area (after BET measurement) of 30 to 500 m 2 / g. The A- amount of fumed silica, which is preferably between 25 and 49 wt .-%, depends on this BET surface area. The higher the BET surface area, the lower the amount used to achieve comparable thermal insulation. Therefore, preferably small amounts of a fumed silica having a high BET surface area are used, particularly preferably HDK® N20, T30 or T40 (Wacker Chemie) having a specific surface area of more than 170 m 2 / g.
Die spezifische Oberfläche einer Kieselsäure wird bevorzugt entsprechend DIN 9277/66132 durch BET-Messung (nach Brunauer, Emmett und Teller) durch Stickstoff-Adsorption bestimmt. The specific surface area of a silica is preferably determined in accordance with DIN 9277/66132 by BET measurement (according to Brunauer, Emmett and Teller) by nitrogen adsorption.
Mit Asche werden die zurückbleibenden anorganischen Bestandtei- le aus der Verbrennung organischen Materials, also von Lebewe- sen wie Pflanzen oder Tieren oder von fossilen Brennstoffen, bezeichnet. Bei den festen anorganischen Reststoffen handelt es sich um ein Gemisch von Carbonaten, Sulfaten, Phosphaten, Chlo- riden und Silikaten der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie Ei- senoxiden und dergleichen. Diese können versetzt sein mit klei- neren Mengen nicht verbrannten organischen Materials. Es ist besonders bevorzugt, dass das organische Material restlos verbrannt ist und die Asche ausschlgeßlich aus anorganischen Be- standteilen besteht. Ash refers to the remaining inorganic constituents from the combustion of organic matter, ie living organisms such as plants or animals or fossil fuels. The solid inorganic residues are a mixture of carbonates, sulfates, phosphates, chlorides and silicates of the alkali metals and alkaline earth metals, and iron oxides and the like. These can be mixed with smaller amounts of unburned organic material. It is particularly preferred that the organic material is completely burned and that the ash consists exclusively of inorganic constituents.
Siliziu haltige Asche besteht erfindungsgemäß zu über 70 Gew.- %, bevorzugt zu über 80 Gew.-% und besonders bevorzugt zu über 85 Gew.-% aus Siliziumdioxid, wobei der Anteil mittels chemischer Analyse, bevorzugt durch den Aufschluß mit Flußsäure, insbesondere bevorzugt analog der Bestimmung von Siliziumoxid, wie sie in US Pharmacopeia USP 36 NF 31 beschrieben ist, bestimmt werden kann. Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße si- liziumhaltige Asche, die bevorzugt eingesetzt wird, ist Reis¬ schalenasche (auch Reishülsenasche genannt) , die bei der Verbrennung von Reisschalenrückständen in der Produktion von Reis entsteht und derzeit zum überwiegenden Teil deponiert wird, somit einen billigen Rohstoff darstellt. Es ist daher bevorzugt, dass die siliziumhaltige Asche in der Mischung Reisschalenasche enthält, besonders bevorzugt handelt es sich bei der silizium- haltigen Asche in der Mischung ausschließlich um Reisschalenasche. Sie besteht zu mehr als 90 Gew.-% aus Siliziumdioxid (vgl. www.refra.com/bioqene Kieselsäure) und kann von vielen Reismühlen, die in den reisproduzierenden Ländern ansässig sind, bezogen werden. According to the invention, silicon-containing ash consists of more than 70% by weight, preferably more than 80% by weight and more preferably more than 85% by weight of silicon dioxide, the proportion being particularly preferred by means of chemical analysis, preferably by digestion with hydrofluoric acid analogous to the determination of silica, as described in US Pharmacopeia USP 36 NF 31, can be determined. An example of an inventive safety-liziumhaltige ash, which is preferably used is rice hull ash ¬ (also called rice hull ash) in the combustion of rice husk residues in the production of rice is created and is currently deposited for the most part, thus representing a cheap raw material. It is therefore preferred that the silicon-containing ash in the mixture contains rice husk ash, more preferably the siliceous ash in the mixture is exclusively rice-shell ashes. It consists of more than 90% by weight of silicon dioxide (see www.refra.com/bioqene silica) and can be obtained from many rice mills located in rice-producing countries.
Durch Silizium-Einlagerungen in Pflanzenhalmen weisen auch Stroh- und Ganzpflanzenaschen wie z.B. Aschen von Gräsern und Schilf einen Siliziumgehalt von über 70 Gew.-% auf und können erfindungsgemäß verwendet werden. By silicon deposits in plant stalks also straw and whole plant ashes such. Ashes of grasses and reeds to a silicon content of about 70 wt .-% and can be used according to the invention.
Vorteilhaft ist, wenn die Reisschalenasche noch Rußrückstände enthält, da diese zugleich als IR-Blocker agieren. It is advantageous if the rice husk ash still contains soot residues, since these also act as an IR blocker.
Die bei der Entsorgung siliziumhaltiger Abgase oder Rückstände entstehende siliziumhaltige Asche von Verbrennungsöfen ist bei- spielsweise ein anderes billiges Produkt, das erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Hierzu zählt unter anderem der Filterrückstand der Rauchgasreinigung bei der Siliziumherstellung, solche Produkte sind üblicherweise unter dem Namen Silica Fume auf dem Markt. Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße silizium- haltige Asche Silica Fume. Es können aber auch andere Aschen, wie sie typischerweise bei der Entsorgung siliziumhaltiger Abfälle entstehen eingesetzt werden. Kennzeichnend für diese billigen Füllstoffe ist, dass sie in der Regel keine definierte Oberfläche nach BET aufweisen und zum Teil mit anderen Elemen- ten wie z.B. Aluminium, Eisen usw. verunreinigt sind. The silicon-containing ash of combustion furnaces resulting from the disposal of silicon-containing exhaust gases or residues is, for example, another cheap product which can be used according to the invention. These include, among other things, the filter residue of the flue gas cleaning in the silicon production, such products are usually under the name Silica Fume on the market. The silicon-containing ash according to the invention preferably comprises silica fume. However, it is also possible to use other ashes which are typically produced when disposing of silicon-containing waste. Characteristic of these cheap fillers is that they generally do not have a defined surface according to BET, and in some cases with other elements such as e.g. Aluminum, iron, etc. are contaminated.
Es ist besonders bevorzugt, dass die siliziumhaltige Asche der erfindungsgemäßen Mischung aus Reisschalenasche und Silica Fume besteht. Insbesondere bevorzugt setzt sie sich aus gleichen Teilen Reisschalenasche und Silica Fume zusammen. Wärmedämmsysteme für höhere Anwendungstemperaturen enthalten häufig zusätzliche Bestandteile, wie z.B. Härter oder Bindemittel. It is particularly preferred that the silicon-containing ash of the mixture according to the invention consists of rice husk ash and silica fume. Most preferably, it is composed of equal parts rice husk ash and silica fume. Thermal insulation systems for higher application temperatures often contain additional constituents, such as hardeners or binders.
Ein Härter, auch Härtungsmittel genannt, ist ein Zusatz zu synthetisch hergestellten Klebstoffen (Leime) und Lacken (Reaktionslack) , der die Aushärtung in Gang setzt oder sie beschleunigt. Er besteht aus Säuren oder Salzen. Ein bevorzugter Gegen- stand der Erfindung ist, dass der erfindungsgemäßen Mischung maximal 1 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,5 Gew.-% und insbesondere bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% Härter zugesetzt wird. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Mischung kein anorganischer Härter zugesetzt wird, insbesondere bevorzugt wird überhaupt kein Härter zugesetzt. Auf diese Weise werden die Kosten reduziert und die Wärmeleitfähigkeit der Mischung gering gehalten, da Härter die wärmedämmenden Eigenschaften einer Mischung senken. Bevorzugt enthält die Mischung keine im Stand der Technik als Härter eingesetzte Alkalisilikatlösung. A hardener, also called curing agent, is an additive to synthetically produced adhesives (glues) and paints (reaction paint), which sets the curing in motion or accelerates it. It consists of acids or salts. A preferred object of the invention is that at most 1% by weight, particularly preferably at most 0.5% by weight and especially preferably at most 0.1% by weight of hardener is added to the mixture according to the invention. Moreover, it is preferred that no inorganic hardener is added to the mixture, more preferably no curing agent is added at all. In this way, the costs are reduced and the thermal conductivity of the mixture kept low because hardeners reduce the thermal insulation properties of a mixture. The mixture preferably contains no alkali silicate solution used as hardener in the prior art.
Bindemittel sind Stoffe, durch die Feststoffe mit einem feinen Zerteilungsgrad (z.B. Pulver) miteinander bzw. auf einer Unterlage verklebt werden. Bindemittel werden meist in flüssiger Form den zu bindenden Füllstoffen zugesetzt und intensiv ver- mischt, damit sie sich gleichmäßig verteilen und alle Partikel des Füllstoffs gleichmäßig mit dem Bindemittel benetzt werden. Insbesondere bei Verwendung von flüssigen Bindern haben diese den Nachteil, dass bei Vermischen mit Flüssigkeiten die Poren der Partikel der Mischung gefüllt und die Kontakte zwischen den Partikeln vergrößert werden, wodurch sich die Wärmeleitfähigkeit erhöht und die Dämmung entsprechend verschlechtert. Durch die Art des Bindemittels können dem Füllstoff neue Verarbei- tungs- und Materialeigenschaften verliehen werden. Für höhere Anwendungstemperaturen werden Bindemittel, wie z.B. Polyvi- nylalkohol, Melasse, Natriumhexametaphosphat , Portland-Zement, Natriumsilikat, ausgefälltes Calciumcarbonat aufgeführt. Binders are substances by which solids with a fine degree of dispersion (eg powder) are glued to one another or to a substrate. Binders are usually added in liquid form to the fillers to be bound and mixed intensively so that they are evenly distributed and all particles of the filler are wetted uniformly with the binder. In particular, when using liquid binders have the disadvantage that when mixed with liquids, the pores of the particles of the mixture filled and the contacts between the particles are increased, thereby increasing the thermal conductivity and the insulation deteriorates accordingly. Due to the nature of the binder, the filler can be given new processing and material properties. For higher application temperatures, binders such as polyvinyl alcohol, molasses, sodium hexametaphosphate, Portland cement, Sodium silicate, precipitated calcium carbonate listed.
Ein bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist, dass der erfindungsgemäßen Mischung maximal 1 Gew.-%, besonders bevorzugt ma- ximal 0,5 Gew.-% und insbesondere bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% Bindemittel zugesetzt wird. Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt, dass der erfindungsgemäßen Mischung kein Brei auf Cel- lulosebasis wie beispielsweise Papierbrei zugesetzt wird. Des Weiteren bevorzugt wird der erfindungsgemäßen Mischung über- haupt kein organisches Bindemittel, insbesondere bevorzugt überhaupt kein Bindemittel zugesetzt. Durch den Verzicht auf Zusätze zur erfindungsgemäßen Mischung wie Bindemittel ist es beispielsweise beim Einsatz in der Wärmedämmung möglich, trotz des hohen Anteils der Mischung an Neben- und Abfallprodukten in Form von siliziumhaltigen Aschen die Wärmeleitfähigkeit gering zu halten. Gleichzeitig werden die Kosten reduziert. A preferred subject matter of the invention is that the mixture according to the invention is added to at most 1% by weight, more preferably at most 0.5% by weight and especially preferably at most 0.1% by weight of binder. In addition, it is particularly preferred that no cellulose-based pulp such as pulp is added to the mixture according to the invention. Furthermore, preference is given to adding at least no organic binder, particularly preferably no binder at all, to the mixture according to the invention. By dispensing with additives for the mixture according to the invention such as binders, it is possible, for example when used in thermal insulation, to keep the thermal conductivity low despite the high proportion of the mixture of by-products and waste products in the form of silicon-containing ashes. At the same time the costs are reduced.
Perlit ist ein vulkanisches Gestein, welches aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung einem Naturglas entspricht. Das Per- lit-Gestein enthält gebundenes Wasser, das bei raschem Erhitzen verdampft und zu Popcorn-Ähnlichen Strukturen (keramische Hohlkugeln) führt. Die so entstandenen bimsartigen Produkte mit dünnen Porenwänden werden im Stand der Technik unter anderem als Wärmedämmstoffe eingesetzt. Es besitzt eine Wärmeleitfähig- keit von etwa 0,04-0,07 W/mK und aufgrund seiner Struktur eine geringe mechanische Stabilität. Perlite is a volcanic rock, which due to its chemical composition corresponds to a natural glass. The pearlite rock contains bound water, which evaporates on rapid heating and leads to popcorn-like structures (ceramic hollow spheres). The resulting pumice-like products with thin pore walls are used in the prior art, inter alia, as thermal insulation materials. It has a thermal conductivity of about 0.04-0.07 W / mK and due to its structure a low mechanical stability.
Die erfindungsgemäße Mischung zeichnet sich dadurch aus, dass sie kein Perlit enthält. Dadurch hat sie zum Vorteil, dass sie bei Anwendung von Pressprozessen, wie z.B. der Herstellung von Formkörpern oder alleine schon dem Druck des Vakuums, beispielsweise ausgeübt auf den Kern eines Vakuumisolationspanels, keine Bruchstücke von Perlit enthält. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist der bevorzugte Zusatz von Infrarot ( IR) -Trübungsmittel (auch IR-Blocker genannt) zur erfindungsgemäßen Mischung. Wird als siliziumhaltige Asche ein Material verwendet, das bereits als IR-Blocker wirkt, was beispielsweise bei Verwendung von Reisschalenasche gewöhnlich der Fall ist, wird kein weiterer separater IR-Blocker zugesetzt. IR-Trübungsmittel sind Stoffe, die die Wärmestrahlung durch Streu- und Absorptionsprozesse aufgrund ihrer Zusammensetzung und Struktur vermindern. Beispiele für Trübungsmittel sind u.a. Ilmenit, Titanoxid/Rutil, Siliziumcarbid, Eisen II-/Eisen III- Mischoxid, ' Chromdioxid, Zirkonoxid, Mangandioxid, Eisenoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Zirkonsilikat , sowie deren Mischungen. Vorzugsweise werden Russe und Siliziumcarbid verwendet. Es ist bevorzugt, dass die Trübungsmittel ein Absorptionsmaximum im Infrarotbereich zwischen 1,5 und 10 μιη aufweisen. The mixture according to the invention is characterized in that it contains no perlite. This has the advantage that it contains no fragments of perlite when using pressing processes, such as the production of moldings or even the pressure of the vacuum, for example, exerted on the core of a vacuum insulation panel. Another object of the invention is the preferred addition of infrared (IR) opacifier (also called IR blocker) for the mixture according to the invention. If a material which already acts as an IR blocker is used as the silicon-containing ash, which is usually the case, for example, when rice husk ash is used, no further separate IR blocker is added. IR opacifiers are substances that reduce heat radiation due to their composition and structure due to scattering and absorption processes. Examples of opacifiers include ilmenite, titanium oxide / rutile, silicon carbide, iron II / iron III mixed oxide, ' chromium dioxide, zirconium oxide, manganese dioxide, iron oxide, silica, alumina and zirconium silicate, and mixtures thereof. Preferably, Russian and silicon carbide are used. It is preferred that the opacifiers have an absorption maximum in the infrared range between 1.5 and 10 μm.
Es ist darüber hinaus ein bevorzugter Gegenstand der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Mischung Fasermaterial enthält. Dabei beträgt die eingesetzte Menge Fasermaterial in der erfindungsgemäßen Mischung bevorzugt maximal 10 Gew.-% und besonders bevorzugt maximal 5 Gew.-%. Eine Faser ist ein im Verhältnis zur Länge dünnes und flexibles Gebilde. Beispiele für Fasermaterialien sind neben den vielen Fasern basierend auf organischen Polymeren wie z.B. Cellulose, Polyethylen oder Polypropylen Glaswolle, Steinwolle, Basaltwolle, Schlackenwolle und Fasern, wie sie aus Schmelzen gewonnen werden (beispielsweise durch Blasen, Schleudern oder Ziehen) , die Aluminium- und/oder Siliziumdioxid enthalten, beispielsweise Quarzglasfasern, keramische Faser löslicher und unlöslicher Art Fasern mit einem Gehalt an Si02 von mindestens 96 Gew.-% und Glasfasern wie E-Glasfasern und R- Glasfasern, sowie Mischungen einer oder mehrerer der genannten Faserarten. Vorzugsweise werden Zellulosefasern, Quarzglasfasern, keramische Fasern oder Glasfasern verwendet. Sie besitzen typischerweise einen Durchmesser von 0,1-15 μπι und eine Länge von 1-25 mm. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Wärmedämmmaterial, dadurch charakterisiert, dass die vorstehend beschriebene Mischung hergestellt wird und diese Mischung in eine Hülle eingebracht wird, wobei im Verfahren kein Sintern erfolgt und das Dämmmaterial kein Perlit enthält . It is furthermore a preferred object of the invention for the mixture according to the invention to contain fiber material. The amount of fiber material used in the mixture according to the invention is preferably not more than 10% by weight and more preferably not more than 5% by weight. A fiber is a thin and flexible structure in relation to its length. Examples of fiber materials, in addition to the many fibers based on organic polymers such as cellulose, polyethylene or polypropylene, glass wool, rock wool, basalt wool, slag wool and fibers obtained from smelting (for example by blowing, spinning or drawing), the aluminum and / or or silica, for example quartz glass fibers, ceramic fibers of soluble and insoluble type fibers containing at least 96% by weight of SiO 2 and glass fibers such as E glass fibers and R glass fibers, as well as mixtures of one or more of said fiber types. Preferably, cellulose fibers, quartz glass fibers, ceramic fibers or glass fibers are used. They typically have a diameter of 0.1-15 μπι and a length of 1-25 mm. Another object of the invention is a process for the preparation of thermal insulation material, characterized in that the mixture described above is prepared and this mixture is introduced into a shell, wherein no sintering takes place in the process and the insulating material contains no pearlite.
Zunächst wird die erfindungsgemäße Mischung hergestellt, indem Kieselsäure, bevorzugt pyrogene Kieselsäure mit siliziumhalti- ger Asche wie bevorzugt Reisschalenasche oder Silica Fume, Fasermaterial, bevorzugt Cellulosefaser und gegebenenfalls IR- Trübungsmittel , bevorzugt Siliziumcarbid, innig miteinander vermischt wird. Zur Herstellung des bevorzugt pulverigen Gemi- sches wird bevorzugt ein handelsübliches Mischgerät oder First, the mixture according to the invention is prepared by intimately mixing together silicic acid, preferably fumed silica with silicon-containing ash, such as preferably rice husk ash or silica fume, fiber material, preferably cellulose fiber and optionally IR opacifier, preferably silicon carbide. For the preparation of the preferably powdery mixture, preference is given to a commercially available mixing apparatus or
Mischaggregat eingesetzt wie beispielsweise der Dispermat VL60 (Fa. Getzmann, Reichshof). Es können z.B. Mischaggregate mit mechanischen Mischelementen mit tiefer und/oder hoher Umlaufgeschwindigkeit verwendet werden. Die Einzelkomponenten können aber auch durch Einleiten von Gasströmen wie z.B. Luftströmen vermischt werden.  Used mixing unit such as the Dispermat VL60 (Getzmann, Reichshof). It can e.g. Mixing units are used with mechanical mixing elements with low and / or high rotational speed. However, the individual components can also by introducing gas streams such. Air flows are mixed.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, dass die erfindungsgemäße Mischung in eine Hülle eingebracht wird. Another object of the invention is that the mixture according to the invention is introduced into a shell.
Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Mischung zunächst von einer ersten staubdichten Hülle umhüllt wird und dann erfindungsgemäß in eine Hülle eingebracht wird. Der Vorteil der Verwendung einer ersten Hülle besteht darin, dass diese verhindert, dass in nachfolgenden Prozessschritten Stäube aus der Mischung entweichen, die beispielsweise die zu verschweißenden Nähte der zweiten Hülle (Vakuumfolie) belegen und so das luftdichte Verschweißen verhindern. Sie wird daher im Folgenden als staubdichte Hülle bezeichnet. Als Hülle kann ein handelsüblicher, luftdurchlässiger Vlies- oder Folienbeutel eingesetzt werden. For this purpose, it is preferred that the mixture according to the invention is first enveloped by a first dust-tight envelope and then introduced according to the invention into a shell. The advantage of using a first shell is that it prevents dusts from escaping from the mixture in subsequent process steps, which, for example, occupy the seams to be welded of the second shell (vacuum film) and thus prevent airtight welding. It is therefore referred to below as a dust-tight envelope. As a shell can a commercial, air-permeable non-woven or foil bags are used.
Besonders bevorzugt wird anschließend die nicht umhüllte, um- hüllte oder staubdicht umhüllte Mischung in eine gasdichte Hülle eingebracht. Gasdicht bedeutet, dass diese Hülle undurchlässig für Luft ist. Sie wird daher auch als luftdichte Folie bezeichnet. Vorteil einer gasdichten Hülle ist es, dass diese das Anlegen eines Vakuums ermöglicht, weshalb die Wärmeleitfähig- keit der Mischung geringer ist. The uncoated, coated or dust-tightly encased mixture is then more preferably introduced into a gas-tight envelope. Gas-tight means that this envelope is impermeable to air. It is therefore also referred to as an airtight film. The advantage of a gas-tight envelope is that it allows the application of a vacuum, which is why the thermal conductivity of the mixture is lower.
Im Verfahren zur Herstellung des Wärmedämmmaterials erfolgt kein Sinterschritt. Mit Sintern wird ein Verfahren zur Herstellung oder Veränderung von (Werk- ) Stoffen bezeichnet, bei dem feinkörnige, keramische oder metallische Stoffe gewöhnlich unter Druckerhöhung mittels Temperaturen unterhalb der eigenen Schmelztemperaturen erhitzt werden. In the process for producing the thermal insulation material, no sintering step takes place. Sintering refers to a process for the production or modification of (factory) substances in which fine-grained, ceramic or metallic substances are usually heated under pressure increase by means of temperatures below their own melting temperatures.
Dieses Verfahren findet vor allem in der Keramikindustrie aber auch in der Metallurgie Anwendung, wobei körnige bzw. pulvrige Stoffe vermischt und durch Wärmebehandlung miteinander verbunden werden. Nachdem die Pulvermassen in die Form des gewünschten Werkstücks gebracht wurden, entweder durch Verpressen der Pulvermassen oder durch Formung und Trocknung, wie es bei der Herstellung von Tongut geschieht, wird der sogenannte Grünling mittels Wärmebehandlung unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet und ausgehärtet. This method is mainly used in the ceramic industry but also in metallurgy application, wherein granular or powdery substances are mixed and joined together by heat treatment. After the powder masses have been brought into the shape of the desired workpiece, either by pressing the powder masses or by shaping and drying, as happens in the production of Tongut, the so-called green compact is compacted by heat treatment below the melting temperature and cured.
Sintern ermöglicht die Verschmelzung von Ausgangsstoffen, wel- che sich andernfalls gar nicht oder nur sehr schwer zu einem neuen Stoff verbinden lassen könnten. Es funktioniert in drei Schritten: Zunächst geschieht die Verdichtung des Grünlings, im Zuge des zweiten Schritts kommt es zu einer wesentlichen Minimierung der Porosität und zuletzt wird die gewünschte Fes- tigkeit der Werkstoffe erzielt. Es ist von Vorteil, dass dadurch ein zeitaufwändiger und kostenintensiver Verfahrensschritt entfällt. Sintering allows the fusion of raw materials, which otherwise would not be possible or would be very difficult to combine to form a new substance. It works in three steps: First, the compaction of the green body takes place; in the second step, the porosity is substantially minimized and, finally, the desired strength of the materials is achieved. It is advantageous that this eliminates a time-consuming and costly process step.
Zudem wird durch den Sinterprozess eine höhere Dichte des Wärmedämmmaterials erreicht, was wiederum zu höheren Wärmeleitfä- higkeiten führt. So wurde in eigenen Versuchen gefunden, dass selbst ohne Zusatz sili ziumhaltiger Aschen die Wärmeleitfähigkeit von 0,003 W/mK nur durch Sintern bei einer Temperatur von etwa 900°C auf Werte von 0,009 W/mK steigt. Im Unterschied dazu stellt die Trocknung zwar auch eine Wärmebehandlung dar, es erfolgt bei der Trocknung aber keine chemische Reaktion, da nur aus der ümgebungsluft aufgenommen Feuchtigkeit entfernt wird.  In addition, the sintering process achieves a higher density of the thermal insulation material, which in turn leads to higher thermal conductivity. It was found in own experiments that even without the addition of silicon-containing ashes, the thermal conductivity of 0.003 W / mK only increases to values of 0.009 W / mK by sintering at a temperature of about 900 ° C. In contrast, although the drying is also a heat treatment, there is no chemical reaction during drying, since moisture is removed only from the ambient air.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet einen Trocknungs- schritt, aber keinen Sinterschritt.  The inventive method includes a drying step, but no sintering step.
Es ist ein weiterer bevorzugter Gegenstand der Erfindung, aus dieser Mischung einen Formkörper herzustellen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Formkörper um eine Isoliermatte oder Iso- lierplatte. It is a further preferred object of the invention to produce a shaped body from this mixture. The shaped body is preferably an insulating mat or insulating plate.
Wie z.B. aus US 5,950,450 oder DE 43 39 435 bekannt, lässt sich die Wärmeleitzahl von Dämmmaterialdrastisch reduzieren, wenn im System ein Vakuum vorliegt. Daher kann die Mischung in eine Hülle wie z.B. einen Vliesbeutel eingebracht und der gebildete Formkörper in einer nicht porösen Hülle wie beispielsweise einer Verbundfolie vakuumdicht eingeschweißt werden. Durch die Evakuierung kommt es zu einer Verdichtung des Materials. Kieselsäuren besitzen aufgrund ihrer Porenstruktur auch bei redu- ziertem Vakuum von weniger als 10 mbar noch . ausreichende mechanische Festigkeit, ohne die Umhüllung verletzende Kanten zu besitzen . Such as. from US Pat. No. 5,950,450 or DE 43 39 435, the thermal conductivity of insulating material can be dramatically reduced if there is a vacuum in the system. Therefore, the mixture can be placed in a wrapper such as e.g. introduced a nonwoven bag and the shaped body formed in a non-porous shell such as a composite film are vacuum-sealed. The evacuation leads to a compression of the material. Due to their pore structure, silicic acids still have a reduced vacuum of less than 10 mbar. sufficient mechanical strength, without having the wrapper injurious edges.
Insbesondere bevorzugt ist daher die Verwendung der Mischung zur Herstellung eines Vakuumisolationspaneels (VIP) . Die Stütz- kerne der VIPs bestehen aus mikroporösen Pulvern in Form von Kieselsäure, siliziumhaltiger Asche, Fasern und/oder IR- Blockern. Gefällte Kieselsäuren weisen aufgrund des Herstellverfahrens einen höheren Feuchtegehalt auf. Dies vermindert die Isolationsfähigkeit des gesamten VIP. Aus diesem Grund sind die Stützkerne überwiegend aus pyrogener Kieselsäure gefertigt. Therefore, the use of the mixture for producing a vacuum insulation panel (VIP) is particularly preferred. The support Cores of the VIPs consist of microporous powders in the form of silica, silicon-containing ashes, fibers and / or IR blockers. Precipitated silicic acids have a higher moisture content due to the manufacturing process. This reduces the isolation ability of the entire VIP. For this reason, the support cores are made predominantly of fumed silica.
Die Herstellung von VIPs erfolgt bevorzugt in mehreren Schritten : The production of VIPs preferably takes place in several steps:
Zunächst wird die erfindungsgemäße pulverige Mischung wie oben beschrieben hergestellt. First, the powdery mixture of the present invention is prepared as described above.
Die erhaltenen Mischungen werden anschließend in eine luftdurchlässige Hülle gefüllt und diese verschlossen. Beispielsweise kann das Einfüllen manuell (z.B. mit einer Schaufel) in eine Polypropylenfolie erfolgen und diese mit einer Wärmeschweißzange verschlossen werden.  The resulting mixtures are then filled in an air-permeable envelope and these closed. For example, filling may be done manually (e.g., with a paddle) into a polypropylene film and sealed with heat-welding tongs.
Vorzugsweise werden die befüllten Vliesbeutel getrocknet. Dies kann in einem Trockenofen bei Temperaturen von mehr als 40 °C erfolgen. Die maximale Trocknungstemperatur richtet sich nach der Temperaturstabilität der Hülle und wird bevorzugt 10 °C unter der Schmelztemperatur der Hülle gewählt. Preferably, the filled nonwoven bags are dried. This can be done in a drying oven at temperatures higher than 40 ° C. The maximum drying temperature depends on the temperature stability of the casing and is preferably selected to be 10 ° C. below the melting temperature of the casing.
Anschließend werden die befüllte Hülle in eine luftdichte Folie eingebracht, ein Vakuum angelegt und verschweißt. Als Folie kann gas- und vakuumdichte Mehrschichtfolien verwendet werden. Derartige Folien sind am Markt erhältlich und werden beispielsweise von den Firmen Hanita Europe (Rüsselsheim) oder Dow Wolff Cellulosics GmbH (Walsrode) angeboten. Das Verschließen kann mit einer handelsüblichen Vakuumschweißmaschine erfolgen. Das angelegte Vakuum beträgt dabei < 10 mbar, bevorzugt 0,1 mbar. Subsequently, the filled casing are placed in an airtight film, applied a vacuum and welded. As a film, gas and vacuum-tight multilayer films can be used. Such films are available on the market and are offered for example by the companies Hanita Europe (Rüsselsheim) or Dow Wolff Cellulosics GmbH (Walsrode). The closing can be done with a commercial vacuum welding machine. The applied vacuum is <10 mbar, preferably 0.1 mbar.
Alternativ können aus den Mischungen in einem Pressprozess zunächst Formkörper hergestellt werden, die entweder in die staubdichte Hülle oder direkt in die nicht poröse Hülle gegeben und unter Vakuum verschweißt werden können. Alternatively, moldings can first be produced from the mixtures in a pressing process, either in the dust-proof envelope or directly into the non-porous shell and can be welded under vacuum.
Die erfindungsgemäße Mischung wird bevorzugt zur Wärmedämmung verwendet. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass sie kostengünstig zusammengesetzt, sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist und geringe Wärmeleitfähigkeitswerte aufweist. Durch den Verzicht auf Bindemittel oder Härter in der Mischung wird die Wärmeleitfähigkeit gering gehalten. The mixture according to the invention is preferably used for thermal insulation. It is particularly advantageous that they are cost-effectively assembled, as well as simple and inexpensive to produce and has low thermal conductivity values. By dispensing with binder or hardener in the mixture, the thermal conductivity is kept low.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Mischung als Wärmedämmung bei einer bestimmungsgemäßen Temperatur von bis zu 95 °C, besonders bevorzugt von bis zu 80 °C und insbesondere von bis zu 70 °C verwendet. Diese Temperatur schließt u.a. die Wärmedäm- mung von Gebäuden ein, die Hochtemperaturisolierung z.B. von Öfen, Metallbädern oder Kochplatten aber aus. The mixture according to the invention is preferably used as thermal insulation at a temperature of up to 95 ° C., more preferably of up to 80 ° C. and in particular of up to 70 ° C. This temperature includes, among other things, the thermal insulation of buildings, but the high-temperature insulation of, for example, ovens, metal baths or hotplates.
Beispiele Beispiel 1 : Mit Hilfe eines Mischgerätes der Fa. Getzmann (Dispermat VL 60) wurde ein pulveriges Gemisch aus pyrogener Kieselsäure HDK® N20 (Wacker Chemie AG, Burghausen) , Reisschalenasche (hergestellt durch Verbrennen der beim Polieren von Reiskörnern anfallenden Rückstände von Fa. Patum Rice Mill and Granary, Amphur Mueng, Thailand) und Cellulosefaser (Schwarzwälder Textilwerke, Schenkenzell, Kurzschnitt 6 mm) hergestellt. Bei einer Gesamtmenge von 800 g waren die Mengenanteile wie folgt: EXAMPLES Example 1 A pulverulent mixture of fumed silica HDK® N20 (Wacker Chemie AG, Burghausen), rice husk ash (produced by burning the residues obtained from polishing of rice grains by Fa.) Was used with the aid of a mixer from Getzmann (Dispermat VL 60). Patum Rice Mill and Granary, Amphur Mueng, Thailand) and cellulose fiber (Schwarzwälder Textilwerke, Schenkenzell, short cut 6 mm). For a total of 800 g, the proportions were as follows:
30 Gew . -% HDK® N20 30 wt. -% HDK® N20
65 Gew . -% Reisschalenasche 65 wt. -% rice husk ash
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
Die erhaltene Mischung wurde zu einem Vakuumisolationspaneel verarbeitet, indem sie zunächst in einen Vliesbeutel (Polypro- pylen, Flächengewicht 27 g/m2, Kreykamp GmbH, Nettetal) gefüllt und dieser mit der Wärmeschweißzange HZ (230 V, 540 W, Kopp, Reichenbach) verschlossen wurde. Anschließend wurde bei 55°C für 10 Stunden im Trockenofen Kelvitron (Heraeus, Hanau) getrocknet. Daraufhin wurde der befüllte und getrocknete Vlies- beutel in eine luftdichte Folie (Hanita, Rüsselsheim) eingebracht und mit Hilfe einer Vakuumschweißmaschine A300 (Mul- tivac, Wolfertschwenden) bei 0,1 mbar unter Vakuum verschweißt. Die im Wärmeflussmessgerät (HFM, Netzsch, Selb) entsprechend der Angaben des Herstellers bei 10 °C gemessene Wärmeleitfähig- keit ist in Tabelle 1 aufgeführt. The resulting mixture was processed into a vacuum insulation panel by first filling it in a nonwoven bag (polypropylene, basis weight 27 g / m 2 , Kreykamp GmbH, Nettetal) and this with the heat-welding tongs HZ (230 V, 540 W, Kopp, Reichenbach) was closed. The mixture was then dried at 55 ° C. for 10 hours in the drying oven Kelvitron (Heraeus, Hanau). The filled and dried nonwoven bag was then placed in an air-tight film (Hanita, Rüsselsheim) and vacuum-sealed at 0.1 mbar using a vacuum welding machine A300 (Multivac, Wolfertschwenden). The thermal conductivity measured in the heat flow meter (HFM, Netzsch, Selb) at 10 ° C according to the manufacturer's instructions is shown in Table 1.
Beispiel 2 : Example 2:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Bei- spiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: 30 Gew. -% HDK® N20 The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1: 30% by weight HDK® N20
60 Gew.-% Silica fume 60% by weight of silica fume
5 Gew.-% Siliziumkarbid 5 wt .-% silicon carbide
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10°C ist wied rum in Tabelle 1 aufgeführt. The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is re rum listed in Table 1.
Beispiel 3 : Example 3:
Die nachfolgend aufgeführte Mischung wurde zur Herstellung ei nes VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1
25 Gew. -% HDK® N20 25% by weight HDK® N20
35 Gew.-% Reisschalenasche  35% by weight of rice husk ash
35 Gew.-% Silica fume  35% by weight of silica fume
5 Gew.-% Cellulosefaser  5 wt .-% cellulose fiber
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in T belle 1 aufgeführt. The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in T belle 1.
Beispiel 4 : Example 4:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Bei spiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: The following mixture was used to prepare a VIP as described in detail in Example 1:
85 Gew.-% HDK® N20 85% by weight HDK® N20
5 Gew.-% Cellulosefaser  5 wt .-% cellulose fiber
10 Gew.-% Siliziumcarbid  10 wt .-% silicon carbide
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in T belle 1 aufgeführt. The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in T belle 1.
Beispiel 5 : Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: Example 5: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
95 Gew.-% Reisschalenasche 95% by weight of rice husk ash
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
Das Ergebnis der. Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Ta belle 1 aufgeführt. The result of. Thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in Ta ble 1.
Beispiel 6 : Example 6:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
85 Gew.-% Silica Fume 85% by weight of silica fume
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
10 Gew.-% Siliziumcarbid 10 wt .-% silicon carbide
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Ta belle 1 aufgeführt. The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in Ta ble 1.
Beispiel 7 : Example 7:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
23,7 Gew.-% HDK® N20 23.7% by weight HDK® N20
71,3 Gew.-% Reisschalenasche  71.3% by weight of rice husk ash
5 Gew.-% Cellulosefaser  5 wt .-% cellulose fiber
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Ta belle 1 aufgeführt. Beispiel 8 : Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: 21,3 Gew.-% HDK® N20 The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is listed in Ta ble 1. Example 8: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1: 21.3 wt% HDK® N20
63,7 Gew.-% Silica fume  63.7 wt .-% silica fume
5 Gew.-% Cellulosefaser  5 wt .-% cellulose fiber
10 Gew.-% Siliziumcarbid Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Tabelle 1 aufgeführt.  10 wt .-% silicon carbide The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is shown in Table 1.
Tabelle 1: Table 1:
λ = Wärmeleitfähigkeit bei 10 °C in W/mK (Watt pro Meter und Kelvin) λ = thermal conductivity at 10 ° C in W / mK (watts per meter and Kelvin)
Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.  All percentages are by weight.
Der Si02-Gehalt der Reisschalenasche betrug in allen Experimenten 91 Gew.-%. Beispiel 9 : The Si0 2 content of the rice husk ash was 91% by weight in all experiments. Example 9:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
42,5 Gew. -% HD ® N20 42.5% by weight of HD® N20
42,5 Gew.-% Glashohlkugel S25 (3M, St. Paul, USA)  42.5% by weight hollow glass ball S25 (3M, St. Paul, USA)
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
10 Gew.-% Siliziumcarbid 10 wt .-% silicon carbide
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Ta¬ belle 2 aufgeführt . The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is shown in Table 2.
Beispiel 10 : Example 10:
Folgende Mischung wurde zur Herstellung eines VIPs wie in Beispiel 1 detailliert beschrieben, verwendet: The following mixture was used to prepare a VIP as detailed in Example 1:
85 Gew.-% Glashohlkugel S25 (3M, St. Paul, USA) 85% by weight hollow glass ball S25 (3M, St. Paul, USA)
5 Gew.-% Cellulosefaser 5 wt .-% cellulose fiber
10 Gew.-% Siliziumcarbid 10 wt .-% silicon carbide
Das Ergebnis der Wärmeleitfähigkeitsmessung bei 10 °C ist in Tabelle 2 aufgeführt. The result of the thermal conductivity measurement at 10 ° C is shown in Table 2.
Tabelle 2: Table 2:
9 10 9 10
HDK®N20 42, 5% - HDK®N20 42, 5% -
Glashohlkugeln 42, 5% 85% Glass bubbles 42, 5% 85%
Cellulosefaser 5% 5%  Cellulose fiber 5% 5%
Siliziumcarbid 10% 10%  Silicon carbide 10% 10%
λ [W/mK] 7,0 -10"3 1,1 -10"2 λ = Wärmeleitfähigkeit bei 10 °C in W/mK (Watt pro Meter und Kelvin) λ [W / mK] 7.0 -10 "3 1.1 -10 " 2 λ = thermal conductivity at 10 ° C in W / mK (watts per meter and Kelvin)
Alle Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht.  All percentages are by weight.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mischung umfassend Kieselsäure und mehr als 50 Gew.% sili- ziumhaltige Asche, wobei diese kein Perlit enthält. 1. Mixture comprising silicic acid and more than 50 wt.% Silicon-containing ash, which does not contain perlite.
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kieselsäure um pyrogene Kieselsäure handelt. 2. Mixture according to claim 1, characterized in that it is the fumed silica is fumed silica.
3. Mischung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass diese mehr als 60 Gew.% siliziumhaltige Asche enthält. 3. Mixture according to one of claims 1 or 2, characterized in that it contains more than 60 wt.% Of silicon-containing ash.
4. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Asche aus Reisschalenasche besteht. 4. Mixture according to one of claims 1 to 3, characterized in that the silicon-containing ash consists of rice husk ash.
5. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Asche Silica Fume enthält. 5. Mixture according to one of claims 1 to 3, characterized in that the silicon-containing ash contains silica fume.
6. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die siliziumhaltige Asche aus Reisschalenasche und Silica Fume besteht. 6. Mixture according to one of claims 1 to 3, characterized in that the silicon-containing ash from Reisschalenasche and silica Fume consists.
7. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass IR-Trübungsmittel enthalten ist. 7. Mixture according to one of claims 1 to 6, characterized in that IR opacifier is included.
8. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Fasermaterial enthalten ist. 8. Mixture according to one of claims 1 to 7, characterized in that fiber material is contained.
9. Verfahren zur Herstellung von Wärmedämmmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird und diese Mischung in eine Hülle eingebracht wird, wobei im Verfahren kein Sintern er folgt und das Dämmmaterial kein Perlit enthält. 9. A process for the production of thermal insulation material, characterized in that a mixture according to any one of claims 1 to 8 is prepared and this mixture is introduced into a shell, wherein in the process, no sintering he follows and the insulating material contains no perlite.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass da Dämmmaterial zu einem Formkörper verarbeitet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that da Dämmmaterial is processed into a shaped body.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper eine Isoliermatte, eine Isolierplatte oder ein Vakuumisolationspaneel ist. 11. The method according to claim 10, characterized in that the shaped body is an insulating mat, an insulating plate or a Vakuumisolationspaneel.
12. Verwendung der Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Wärmedämmmaterial. 12. Use of the mixture according to one of claims 1 to 8 as thermal insulation material.
13. Verwendung des Wärmedämmmaterials hergestellt nach einem der Ansprüche 9 bis 11 oder gemäß Anspruch 12 in der Gebäu dedämmung. 13. Use of the thermal insulation material prepared according to any one of claims 9 to 11 or according to claim 12 in the building dedämmung.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017005421A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-12 Arcelik Anonim Sirketi A vacuum insulation panel
EP3138826B1 (en) * 2015-09-02 2018-10-17 Interbran Systems AG Building material dry mixture comprising pyrolized silica, and resulting fire protection plaster
DE102015220898A1 (en) * 2015-10-26 2017-04-27 Innogy Se Cement mortar compositions for offshore structures
US20170167782A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Whirlpool Corporation Insulating material with renewable resource component
DE102016112042B4 (en) * 2016-06-30 2019-10-02 Refratechnik Holding Gmbh Heat-insulating, refractory molded body, in particular plate, and process for its preparation and its use
CN109562997A (en) * 2016-08-19 2019-04-02 瓦克化学股份公司 The porous molding of insulating plasters layer or insulating panel form
WO2018199980A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 Whirlpool Corporation Structural insulating component for a multi-layer insulation system of a vacuum insulated structure
US11873218B2 (en) 2018-03-02 2024-01-16 Pörner Ingenieurgesellschaft M.B.H. Sustainable silicates and methods for their extraction
JP6728516B2 (en) * 2018-11-30 2020-07-22 株式会社カーボントレード Exothermic particles and heating element
KR102375022B1 (en) * 2019-10-02 2022-03-17 한국전력공사 Nano-composites and manufacturing method of nano-composites
DE202020104960U1 (en) 2020-08-27 2020-09-09 Va-Q-Tec Ag Temperature stable vacuum insulation element
DE102021203371A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 Refratechnik Holding Gmbh Backfill for the production of a refractory, unfired shaped body, such shaped bodies, methods for their production, and lining of a kiln and kiln

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102877557A (en) * 2012-06-08 2013-01-16 青岛科瑞新型环保材料有限公司 Wall heat preservation core plate and production method thereof

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR683715A (en) * 1928-10-24 1930-06-17 Improvements in the manufacture of thermal and acoustic insulation and refractory materials
DK142906B (en) 1977-11-03 1981-02-23 Skamol Skarrehage Molerverk As Light, refractory insulating plate-shaped material.
MC1284A1 (en) 1979-06-11 1980-07-22 Daussan & Co GRANULAR INSULATING PRODUCT AND ITS PREPARATION METHOD
US4681788A (en) * 1986-07-31 1987-07-21 General Electric Company Insulation formed of precipitated silica and fly ash
US4798753A (en) * 1986-12-19 1989-01-17 General Electric Company Insulating panels containing insulating powders and insulating gases
US5076984A (en) * 1990-10-10 1991-12-31 Raytheon Company Method for fabricating thermal insulation
DE9302904U1 (en) 1993-02-27 1994-06-30 Fritz Eichenauer Gmbh & Co Kg, 76870 Kandel Pressed composite panel as a molded part for installation for thermal insulation, preferably for cooking and heating devices
DE4320506A1 (en) 1993-06-21 1994-12-22 Willich Daemmstoffe & Isoliers Low-density inorganic composite material and production process
DE4339435C2 (en) 1993-11-19 1996-02-29 Jochen Dr Fricke Multi-pane panel as a thermally insulating component
DE19502201A1 (en) * 1995-01-25 1996-08-01 Bayer Ag Vacuum panel stabilised by rigid support wall
DE19618968A1 (en) 1996-05-10 1997-11-13 Wacker Chemie Gmbh Mixture and process for the production of insulating moldings
US5950450A (en) 1996-06-12 1999-09-14 Vacupanel, Inc. Containment system for transporting and storing temperature-sensitive materials
DE19954474C1 (en) 1999-11-12 2001-05-10 Amt Kluetzer Winkel Insulation material made from biogenic raw materials as bulk, mat and panel insulation for the interior construction of buildings
DE10151479A1 (en) * 2001-10-18 2003-05-08 Wacker Chemie Gmbh Microporous molded thermal insulation body containing arcing silica
DE102006045451A1 (en) 2006-09-19 2008-03-27 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Heat-insulating element for electric radiant heating elements, e.g. hot plates or rings, comprises pressed or sintered material containing pyrogenic silica and treated ash from burnt biological material, e.g. rice husks
DE102010021757A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Ingeborg Klose Process for the preparation of silicic acid and its use as a plant nutrient, insulating and insulating material and as a filter aid
CN102518225A (en) * 2011-12-17 2012-06-27 大连建科北方化学有限公司 Fireproof vacuum insulation panel for building external thermal insulation system and preparation method thereof
CN102729316A (en) * 2012-07-10 2012-10-17 袁江涛 Preparation method of vacuum heat insulating plate
DE102012219236B4 (en) * 2012-10-22 2020-06-10 P-D Refractories GmbH Process for the production of a refractory, ultra-light, SiO2-rich light stone
KR101303967B1 (en) * 2012-12-05 2013-09-05 (주)정상 엔지니어링 Anti-saltdamage coating film composition of waterproof materials using fly ash, the coating method thereof, and the manufacturing method thereof
CN103343580A (en) * 2013-07-11 2013-10-09 陈秀凯 Method for manufacturing vacuum heat-insulating plates by utilization of coal ash and rice hull ash

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102877557A (en) * 2012-06-08 2013-01-16 青岛科瑞新型环保材料有限公司 Wall heat preservation core plate and production method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2015039843A1 *

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Publication number Publication date
JP2016539909A (en) 2016-12-22
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