WO2021001482A1 - Dämmstoff - Google Patents

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WO2021001482A1
WO2021001482A1 PCT/EP2020/068679 EP2020068679W WO2021001482A1 WO 2021001482 A1 WO2021001482 A1 WO 2021001482A1 EP 2020068679 W EP2020068679 W EP 2020068679W WO 2021001482 A1 WO2021001482 A1 WO 2021001482A1
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heat
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H. C. Kurt SCHÜMCHEN
Andreas Gabriel
Julian FASOLA
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Interbran Baustoff Gmbh
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    • C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of insulating materials, in particular for the thermal insulation of buildings.
  • Styrofoam is a plastic (foam made from expanded polystyrene, EOS) that is problematic to dispose of.
  • EOS expanded polystyrene
  • Styrofoam which is widely used as an insulation material, is also extremely questionable from a fire protection point of view.
  • An investigation by the materials testing institute in Braunschweig on behalf of the NDR in 2011 showed the effect of the insulation material Styrofoam as a fire accelerator.
  • the products of the burned Styrofoam plastic turned out to be extremely harmful to health, as a fire made of burning dripping polystyrene had formed on the floor under the test wall.
  • large amounts of toxic, black smoke gases spread in the test hall.
  • the Braunschweig fire brigade assumes a possible facade fire on house facades insulated with Styrofoam within 8 minutes.
  • PIR insulation boards are self-extinguishing or charring in the prescribed fire tests, but combustible at high ambient temperatures, e.g. B. by heat build-up, or chimney effect.
  • DE 198 54 390 C2 describes a device for producing expanded perlite.
  • granular, dried raw perlites are introduced as starting particles through openings into an expansion tube, with temperatures of more than 1,000 ° C being present in a flame of the expansion tube.
  • the flame temperature and the dwell time the individual grains are melted and expanded by the evaporating water of hydration. Due to the buoyancy forces resulting from this increase in volume, the inflated particles are carried upwards by the exhaust gas from the flame.
  • Thermal insulation requires a large amount of these particles, which is associated with high costs and installation effort. Particularly when using particles in bulk, however, the aim is to use as little material as possible for thermal insulation in order to take up as little space and weight as possible in a cost-effective implementation.
  • One object of the present invention is therefore to provide a method which makes it possible to provide highly efficient and / or environmentally compatible, in particular ecologically compatible, insulation materials in a simple manner, in particular where known insulation materials or insulation materials are modified so that their Thermal insulation is significantly improved and reliably maintained even in long-term operation.
  • Another object of the invention is to provide a system which enables highly efficient and / or environmentally friendly particles, in particular thermal insulation particles, to be produced in a simple manner, in particular with known particles or thermal insulation particles being modified so that their thermal insulation is significant improved and maintained in the long term.
  • the present invention according to the first aspect of the present invention thus provides a method for producing particles which consist of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores in particular at least partially having a heat-insulating gas, according to claim 1; further advantageous refinements of this aspect of the invention are the subject of the relevant subclaims.
  • a further subject matter of the invention according to a second aspect of the present invention is a particle which consists of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores in particular at least partially having a heat-insulating gas
  • Another subject matter of the present invention according to a third aspect is the use of a particle as an insulating material according to claim 16.
  • Another object of the invention according to a fourth aspect of the present invention is the use of a particle for the production of building materials according to claim 17.
  • Another object of the invention according to a fifth aspect of the present invention is an insulating material according to claim 18.
  • Yet another subject matter of the present invention according to a seventh aspect of the present invention is a dry building material mix according to claim 19.
  • an eighth aspect of the present invention is a pasty insulating compound according to claim 20. Furthermore, according to a ninth aspect of the present invention, the present invention relates to thermal insulation according to claim 21.
  • the present invention relates to a plant for the production of particles which consist of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores being in particular at least partially filled with a heat-insulating gas 22; further advantageous refinements of this aspect of the invention are the subject of the relevant subclaims.
  • the present invention further relates to the use of a plant for producing particles according to claim 26.
  • the special configurations mentioned below, in particular special embodiments or the like, which are only used in connection are described with an aspect of the invention, also apply accordingly in relation to the other aspects of the invention, without this requiring an express mention.
  • the relative or percentage, in particular weight-related, quantitative information mentioned below it should be noted that these are to be selected by the person skilled in the art within the scope of the present invention in such a way that the sum of the ingredients, additives or auxiliaries or the like is always 100% or 100% by weight result. This goes without saying for the expert.
  • the subject of the present invention - according to a first aspect of the present invention - is thus a method for producing particles which consist of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores in particular at least partially having a heat-insulating gas, wherein
  • the particles filled with the heat-insulating gas are heated in a second zone, in particular in a second temperature zone, of the furnace in order to form gas-tight outer zones on the outer surfaces of the particles.
  • the thermal conductivity of porous mineral-based materials can be significantly improved if the particles filled with the heat-insulating gas are heated in order to form a gas-tight outer zone.
  • the gases stored in the closed pores cannot, or only very slowly, get from the interior of the particles to the environment, so that the heat-insulating properties of the Particles according to the invention are significantly improved compared to mineral-based insulating particles known from the prior art.
  • the particles produced according to the invention are mineral or are based on a mineral material, they can easily be incorporated in the customary manner into mineral-based dry building material mixtures which are then used, for example, to produce insulating plasters.
  • the particles produced according to the invention can be used in all dry building material mixes or mortars or plasters which contain mineral fillers as a component.
  • a mineral-based material is to be understood as an inorganic material which is based on at least one mineral.
  • the use of mineral-based materials also has the advantage that the materials are non-flammable and can therefore be installed without further fire protection measures.
  • the mineral-based material which is used in the context of the present invention is preferably a mineral material.
  • the particles produced according to the invention are characterized in that at least a portion of their total porosity, ie. H. the ratio of the void volume to the total volume of the material that is formed by closed pores. Such closed pores - also known as closed porosity - are closed inside the material and have no connection to the environment.
  • the closed pores are separated from the environment, in particular gas-tight, by the outer zone provided according to the invention.
  • gases stored in the closed pores cannot, or only extremely slowly, get from the interior of the material to the environment.
  • These pores are therefore suitable for long-term storage of the heat-insulating gas.
  • a heat-insulating gas is to be understood in the context of the present invention as a gas whose thermal conductivity is lower than that of air, which at 25 ° C. is in particular 0.0262 W / htK.
  • the heat insulating gas can be a single substance, but also a gas mixture. If in the context of the present invention values for thermal conductivities are given, they usually relate to the thermal conductivity at 25 ° C.
  • the starting particles are characterized in that at least a portion of their total porosity, i.e. H. the ratio of void volume to total volume of the material is formed by open pores or by an open pore system.
  • open pores - also referred to as open porosity - can adjoin the outer surfaces of the particles and thus have a (direct) connection to the environment.
  • open pores can also be located in the interior or in the core area, which are correspondingly connected (indirectly) to the environment via channels or openings reaching the outer surface of the particles.
  • the heat-insulating gas introduced into the starting particles can thus reach the outer area as well as the interior or core area of the starting particles via the open pores, the open pores being filled with the heat-insulating gas in process step (a).
  • the heat-insulating gas is first introduced into open pores or into an open pore system of the starting particles, with the previously open pore system being converted into a closed pore system in the context of process step (b) by the formation of gas-tight outer zones, in order to to enclose the previously introduced heat-insulating gas gas-tight from the environment.
  • the heat-insulating gas is particularly enclosed in the interior or in the core area of the particles.
  • the core area or the interior of the particles functions as a reservoir for the heat-insulating gas, which is enclosed in the pores there due to the outer zone in a gas-tight manner with respect to the environment.
  • the heat-insulating gas is introduced into starting particles which have a comparatively open pore system.
  • the heat treatment then takes place in the second zone of the furnace, which results in the previously open pore system, especially in the edge area of the particles, being converted into a closed or gas-tight pore system, along with the formation of the gas-tight outer zone .
  • the gas-filled, now closed, pores are sealed gas-tight.
  • a gas-tight outer zone is already present when, at least in some areas, sintering or fusion of the outer surface has taken place.
  • the outer zone it is not absolutely necessary for the outer zone to be designed without interruption or as a self-contained shell on the outer surface.
  • at least one outer zone or several separate outer zones, which are distributed over the outer surface can be located on the outer surface. Between these gas-tight outer zones there can also be openly porous or non-gas-tight outer zones, which is already sufficient to achieve the effect according to the invention.
  • the applicant has surprisingly found that the thermal conductivity of porous materials, the closed pores of which are filled with a heat-insulating gas, can be significantly improved if particles filled with a heat-insulating gas are heated in order to form gas-tight outer zones on the outer surfaces of the particles .
  • This can be attributed in particular to the fact that, due to the formation of the gas-tight outer zone, the previously introduced heat-insulating gas is reliably enclosed or by the Environment is separated. In this way, even with long-term use of the insulation material, it is ensured that the gas trapped in the pores cannot get out of the material or into the atmosphere surrounding the material and that optimal thermal insulation is maintained.
  • the starting particles preferably consist of a porous, mineral material.
  • This material is particularly preferably selected from the group of volcanic rock, perlite, in particular expanded perlite, vermiculite, in particular expanded vermiculite, expanded shale, airgel, in particular silica airgel, and mixtures thereof.
  • the porous, mineral material is selected from perlite, in particular expanded perlite and airgel, in particular silica airgel. If an airgel, in particular silica airgel, is used in the context of the present invention, it has proven useful if the airgel, in particular silica airgel, is a hydrophilic airgel.
  • the aforementioned mineral substances are ideally suited for enclosing heat-insulating gases, since they are obtained from starting materials which, under the action of heat, expand to many times their original volume and thereby form an open pore structure.
  • the starting particles are introduced into the first zone in an expanded state.
  • the starting particles consist of an expandable material.
  • These materials are not limited to the aforementioned materials. In principle, any porous, mineral material is suitable as long as it can be expanded or inflated starting from an initial state into an expanded state.
  • this expanded state is preferably associated with the formation of an open pore system, which is particularly suitable for storing the heat-insulating gas when it is applied, accompanied by a particularly efficient heat insulation of the particle produced according to the invention.
  • the heat-insulating gas is concerned, with which the pores of the material according to the invention are filled, this can be selected depending on the respective conditions, in particular the planned applications of the particle according to the invention and economic considerations.
  • an inert gas is understood to mean a gas which is not reactive under application conditions and neither reacts with constituents of the mineral-based porous material nor, for example, when released due to destruction of the porous material, with the environment.
  • the heat-insulating gas which is used in the context of the present invention is usually selected from the group of noble gases and carbon dioxide and mixtures thereof.
  • the aforementioned gases are characterized on the one hand by extremely low thermal conductivities and on the other hand also by the fact that they are extremely inert. Particularly good results are obtained in this context if the gas is selected from the group consisting of argon, krypton, xenon and carbon dioxide and mixtures thereof, in particular argon, krypton and carbon dioxide and mixtures thereof. In the context of the present invention it is particularly preferred if the gas is argon and / or krypton.
  • argon or carbon dioxide preferably argon
  • argon is usually used as a heat-insulating gas specifically for the production of composite materials for the construction sector, with krypton being able to achieve even lower thermal conductivities.
  • the porous, mineral material of the starting particles is an airgel, in particular silica airgel, preferably hydrophilic silica airgel.
  • the heat-insulating gas is krypton. If this particular and preferred combination of substances is used in the method according to the invention, closed-pore particles are obtained which extend through are characterized by a particularly high thermal insulation performance.
  • the combination of airgel and krypton provides the lowest thermal conductivities of up to 0.012 W / (mK), but the composite material is mechanically sensitive and is therefore only used for special applications and not in building material mixtures such as insulating plasters.
  • a temperature gradient is present in the furnace between the first and the second zone, in particular at least regionally. This takes into account the fact that the introduction of the heat-insulating gas on the one hand and the subsequent formation of the gas-tight outer zone on the other hand are most efficient at different temperatures.
  • the starting particles in the first zone are heated to temperatures in the range from 700 to 1,000 ° C, in particular 750 to 975 ° C, preferably 800 to 950 ° C.
  • these temperature ranges have proven particularly useful when the porous mineral material is selected from perlite, in particular expanded perlite, vermiculite, in particular expanded vermiculite, and expanded slate. Even with the particularly preferred use of airgel as the porous mineral material and krypton as the noble gas, the aforementioned temperature ranges have proven to be particularly advantageous and expedient.
  • the application of the heat-insulating gas at these temperatures improves the introduction of the heat-insulating gas into the open pores of the starting particles and in this respect enables a particularly efficient process. In particular, rapid gas exchange at high temperatures is made possible.
  • particles or the starting particles filled with the heat-insulating gas in the second zone are heated to temperatures in the range from 850 to 1,200 ° C, in particular 900 to 1,150 ° C, preferably 950 to 1,100 ° C., in particular if the porous mineral material is selected from perlite, in particular expanded perlite, vermiculite, in particular expanded Vermiculite, and expanded shale. Even with the particularly preferred use of airgel as the porous mineral material and krypton as the noble gas, the aforementioned temperature ranges have proven to be particularly advantageous and expedient.
  • the previously explained formation of the gas-tight outer zone takes place, preferably with the material melting on the outer edge of the particles, thereby closing the open pores and ultimately forming a gas-tight zone on the outer surfaces of the particles.
  • the temperature in the second zone of the furnace is preferably higher than in the first zone of the furnace, in particular since a correspondingly increased energy input is necessary to melt the porous material.
  • the temperature in the second zone of the furnace is set 10 to 300 ° C., in particular 30 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C., higher than in the first zone of the furnace .
  • the starting particles in the first zone are exposed to the heat-insulating gas for a period of 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 6 minutes, in particular 1.5 to 5 minutes.
  • the starting particles filled with the heat insulating gas are heated in the second zone for a period of 1 to 15 minutes, preferably 2 to 12 minutes, in particular 3 to 10 minutes. It has proven to be particularly advantageous if the application of gas in the first zone is carried out longer than the heating in the second zone.
  • the application of gas in the first zone lasts at least 1 minute, in particular 1.5 minutes, preferably 2 minutes, longer than the heating in the second zone.
  • the gas must be applied over a certain period of time before the initial particle is sufficiently filled with the heat-insulating gas.
  • the particles it has proven to be advantageous for the particles to be cooled in a third zone downstream of the second zone, in particular a third temperature zone, of the furnace. It is useful here that the temperature in the third zone of the furnace is set to 300 to 900.degree. C., preferably 400 to 850.degree. C., in particular 500 to 800.degree.
  • As part of the cooling in the third zone there is preferably a further solidification of the gas-tight construction of the outer zone and thus an improved thermal insulation effect of the resulting particle.
  • the temperature in the third zone of the furnace is preferably set lower than in the second zone of the furnace.
  • the temperature in the third zone is at least 150 ° C., in particular at least 300 ° C., preferably at least 400 ° C., particularly preferably in the range from 150 to 550 ° C, is set lower than in the second zone of the furnace.
  • the particles in the third zone are cooled over a period of 2 to 10 minutes, preferably 3 to 8 minutes, in particular 4 to 6 minutes.
  • the particles are transported continuously from the first zone to the second zone and, preferably, continuously from the second to the third zone. Due to the continuous transport and the resulting continuous production of the particles according to the invention, a particularly high throughput and, in this respect, a particularly efficient and economical process sequence can be achieved.
  • the particles are circulated in the furnace, in particular the furnace being designed as a rotary kiln. This design of the furnace allows the particles to be fed to the individual zones in a defined manner, it being possible to set the parameters of the rotational speed of the rotary tube and / or the inclination of the rotary tube for this purpose.
  • this is preferably done in a metered manner into the first zone, in particular via a metering device which is preferably designed as a rotary valve. This enables the starting particles to be introduced gently and precisely into the furnace.
  • the starting particles are preheated in a further oven before they are introduced into the first zone of the oven.
  • this further furnace is located upstream or upstream of the furnace in order to enable preheating or pretreatment of the starting particles before they are fed to the furnace.
  • the preheating of the starting particles is associated in particular with a (further) expansion of the starting particles, associated with a more intensive formation of the open pore system. This further improves the subsequent introduction of the heat-insulating gas.
  • the further expansion of the starting particles in particular due to the evaporation of the water arranged in the interior, is also associated in particular with a decrease in the bulk density, preferably by up to 25%. This also favors the subsequent use as a heat-insulating material, since the thermal conductivity of the particles produced according to the invention is thereby further reduced.
  • the starting particles are preheated in the further furnace to a temperature in the range from 400 to 800 ° C., preferably 450 to 750 ° C., in particular 500 to 700 ° C. At these temperatures, any further expansion or formation of the open pore system is optimally promoted. It is also preferably provided that the starting particles are preheated in the further oven for a period of 3 to 30 minutes, preferably 3 to 20 minutes, in particular 4 to 15 minutes.
  • the further furnace it has proven to be particularly expedient for the further furnace to be evacuated after the initial particles have been preheated. In this way, the starting particles, which have released nitrogen and oxygen during the heating process, are vented or degassed. These gases have higher thermal conductivity values than the heat-insulating gases used according to the invention. By venting or removing these more heat-conducting gases, the heat-insulating properties of the perlite particles produced according to the invention are further improved.
  • the further furnace In connection with the evacuation of the further furnace, it has proven to be expedient for the further furnace to be evacuated to a negative pressure in the range from 5 to 300 mbar, in particular 10 to 200 mbar, preferably 20 to 150 mbar.
  • the vacuum information given above is to be understood here as absolute pressure information, that is to say as differential pressure information from the ideal vacuum.
  • the further furnace is evacuated over a period of 1 to 20 minutes, preferably 1 to 15 minutes, in particular 2 to 12 minutes, particularly preferably 3 to 10 minutes.
  • optimal preheating or pre-expansion of the starting particles is achieved by the preferably provided further furnace, which are present in a correspondingly maximally present expanded state with a pronounced open pore system, into which the heat-insulating gas can then be introduced in a particularly efficient manner .
  • both the aforementioned preheating on the one hand and the cooling downstream of the second zone in the third zone on the other hand are used.
  • preheating zone first zone, second zone, third zone.
  • a targeted coordination of the different temperatures in the individual temperature zones as well as residence times adapted to them, in particular different residence times in the individual zones lead to a particularly efficient heat-insulating material.
  • the starting particles are preferably metered from the further furnace and introduced into the first zone of the furnace, in particular via a metering device, preferably via a rotary valve. This allows a gentle and precise metering of the starting particles from the further furnace into the furnace.
  • a separation of the starting particles having the specific diameter from a total particle flow is particularly preferably provided, which is particularly preferably carried out via a cyclone.
  • the starting particles with the desired particle diameter are separated from the total particle flow of the already expanded perlite, since particles with a (too) large one
  • Particle diameter are comparatively difficult to fill and then to seal.
  • Both ovens that is to say the oven and the further oven, are particularly preferably designed as rotary kilns.
  • a gas-tight coating preferably in the form of a coating composition, is applied to the outer surfaces or outer zones of the particles. This further improves the gas-tight enclosure of the heat-insulating gas inside the particles.
  • the coating is preferably applied in particular at least essentially over the entire area to the outer surfaces or outer zones of the particles in order to form a preferably further gas-tight envelope of the particles.
  • the particle thus has two self-contained, gas-tight envelopes, formed by the outer zone and the subsequently applied coating.
  • the coating is applied with a layer thickness in the range from 10 to 3,100 ⁇ m, in particular 20 to 2,600 ⁇ m, preferably 30 to 2,100 ⁇ m, preferably 40 to 1,600 ⁇ m, particularly preferably 50 to 1,100 ⁇ m. With this thickness, optimal results are achieved in terms of high thermal insulation properties.
  • the coating can be solid or liquid.
  • the coating is applied in one or more layers.
  • the coating is preferably applied by spraying in order to enable the most homogeneous possible distribution.
  • the coating is particularly preferably a solution or dispersion.
  • the coating composition is based on an organic polymer, preferably based on butadiene, polyacrylic, polystyrene, polychloroprene, polyamide, polyester, polyisobutylene, isobutene-isoprene rubber, polyurethane, fluopolymer, silicone resin and their Mixtures, is formed.
  • the coating composition is based on renewable raw materials and / or is biodegradable. This takes account of the environmentally friendly design of the material according to the invention.
  • the binder of the coating composition is particularly preferably selected from the group of rubbers, in particular isobutene-isoprene rubber (butyl rubber), polyisoprene (isoprene rubber), butadiene rubber and mixtures thereof.
  • the particles are subjected to a thermal treatment as part of the coating. It is particularly preferably provided that the particles and / or the coating during the thermal treatment to temperatures in the range from 100 to 400 ° C, in particular 150 to 375 ° C, preferably 180 to 350 ° C, preferably 200 to 350 ° C, are or will be heated.
  • a further object of the present invention - according to a second aspect of the present invention - is a particle, in particular produced by a method according to one of the preceding claims, wherein the particle consists of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores in particular at least partially have a heat-insulating gas and wherein an outer surface of the particle is in particular at least partially formed by a gas-tight outer zone.
  • a particle filled with a heat insulating gas which has a gas-tight outer zone, has excellent heat insulation properties and can therefore be used excellently as an insulating material, in particular as a filler, both in bulk and in binder systems.
  • the outer zone As far as the formation of the outer zone is concerned, it preferably forms a self-contained, gas-tight outer surface or surface of the particle.
  • the outer surface of the particle is formed completely or over its entire surface by the gas-tight outer zone in order to form a self-contained envelope or casing of the particle.
  • the thickness of the gas-tight outer zone can vary within wide ranges. However, it has proven useful if the gas-tight outer zone has a thickness in the range from 30 to 300 ⁇ m, preferably 40 to 250 ⁇ m, in particular 50 to 200 ⁇ m.
  • a gas-tight coating is applied to the outer surface or outer zone of the particle, in particular the coating, preferably in addition to the gas-tight outer zone, forming a preferably further self-contained and / or gas-tight envelope or casing of the particle.
  • the coating preferably has a layer thickness in the range from 10 to 3,000 ⁇ m, in particular 20 to 2,500 ⁇ m, preferably 30 to 2,000 ⁇ m, preferably 40 to 1,500 ⁇ m, particularly preferably 50 to 1,000 ⁇ m.
  • the particle has an absolute particle size in the range from 10 to 10,000 ⁇ m, in particular 20 to 8,000 ⁇ m, preferably 30 to 6,000 ⁇ m, preferably 40 to 5,500 ⁇ m, particularly preferably 50 to 5,000 ⁇ m. In this way, the particle can be used optimally as an insulating material.
  • the ratio of the layer thickness to the particle size of the particles is in the range between 1: 1 to 1:30, in particular 1: 2 to 1:15, preferably 1: 4 to 1:10.
  • the coating is based on an organic polymer and, preferably, is formed from a polymer dispersion.
  • the organic polymer is selected from butadiene, polyacrylic, polystyrene, polychloroprene, polyamide, polyester, polyisobutylene or a polyurethane and their
  • the coating can have one or more layers.
  • the coating is particularly preferably made hydrophobic on the outside. This facilitates the subsequent use, especially in a building material mix.
  • the coating composition is based on an organic polymer, preferably based on butadiene, polyacrylic, polystyrene, polychloroprene, polyamide, polyester, polyisobutylene, isobutene-isoprene rubber, polyurethane, fluopolymer, silicone resin and their Mixtures, is formed.
  • the coating composition is based on renewable raw materials and / or is biodegradable. This takes account of the environmentally friendly design of the material according to the invention.
  • the binder of the coating composition is particularly preferably selected from the group of rubbers, in particular isobutene-isoprene rubber (butyl rubber), polyisoprene (isoprene rubber), butadiene rubber and mixtures thereof.
  • the particle usually has a thermal conductivity in the range from 0.010 to 0.050 W / (m - K), in particular 0.012 to 0.035 W / (m - K), preferably 0.012 to 0.030 W / (m - K).
  • the particles have a thermal conductivity in the range from 0.016 to 0.050 W / (m - K), in particular 0.018 to 0.035 W / (m - K), preferably 0.018 to 0.030
  • W / (m - K) preferably 0.018 to 0.025 W / (m - K).
  • the particle has a thermal conductivity in the range 0.010 to 0.020 W / (m K), in particular 0.12 to 0.018 W / (m K), preferably 0.012 to 0.016 W / (m K).
  • insulation materials are used according to the invention which are designed as an inorganic material based on a mineral.
  • the use of mineral-based materials has the The advantage that the materials are non-flammable and can therefore be installed without further fire protection measures.
  • the products that can be realized according to the invention have in particular an improved thermal conductivity or thermal insulation capacity.
  • Another object of the present invention - according to a third aspect of the present invention - is the use of a previously described particle as an insulating material, in particular for thermal insulation.
  • the particle according to the invention can be used in an excellent manner as an insulating material, in particular as a filler, both in bulk and in the binder system.
  • Yet another object of the present invention - according to a fourth aspect of the present invention - is the use of a previously described particle for the production of building materials, in particular insulating materials such as insulating plasters, insulating boards, thermal insulation composite systems or thermal insulating compounds.
  • Another subject matter of the present invention - according to one aspect of the present invention - is a pasty insulating material which contains the particles described above.
  • Another object of the present invention - according to an aspect of the present invention - is thermal insulation which has the particles described above.
  • the figure shows a system for producing particles.
  • Another object of the present invention - according to a new aspect of the present invention - is a system for the production of particles which consist of a porous mineral-based material having closed pores, the closed pores in particular being at least partially filled with a heat-insulating gas,
  • the plant comprises at least one furnace (a) at least one inlet for introducing porous mineral-based starting particles that have open pores,
  • the particles filled with the heat insulating gas can be heated in the second temperature zone in such a way that gas-tight outer zones are formed on the outer surfaces of the particles
  • the peculiarity of the system according to the invention is particularly to be seen in the fact that a furnace with two temperature zones is provided, the introduction of the heat-insulating gas in the first temperature zone and the formation of the gas-tight outer zone in the second temperature zone.
  • a targeted gas-tight outer zone can be formed as a barrier in order to avoid or at least minimize the escape of the previously introduced heat-insulating gas from the interior of the starting particles.
  • the system according to the invention is particularly suitable for producing particles of the aforementioned type, the method described above being used or carried out in particular.
  • the furnace is preferably designed as a rotary kiln. In this way, corresponding advantages can be realized which have already been discussed above in the context of the method according to the invention. According to a preferred embodiment of the system according to the invention it is provided that the furnace has a third temperature zone downstream of the second temperature zone for cooling the particles, the temperature in the third temperature zone being controllable independently of the first and / or the second temperature zone, in particular by the control unit .
  • the starting particles can be fed to the furnace via a first metering device, in particular a first rotary valve. This allows the starting particles to be introduced precisely and gently into the furnace.
  • the system preferably has at least one further furnace for preheating the starting particles, which is connected to the inlet of the furnace, preferably with the first metering device being arranged between the furnace and the further furnace.
  • the design of the further furnace is concerned, it is preferably designed as a rotary kiln, in particular like the furnace. In this way, corresponding advantages with regard to precise metering and / or circulation of the particles within the furnace can be realized.
  • the system has at least one separation device, in particular a cyclone, in order to feed starting particles in a certain diameter range to the furnace, preferably to the further furnace.
  • a separation device in particular a cyclone
  • a second metering device is particularly preferably arranged between the separating device and the furnace, preferably the further furnace. This allows a precise and gentle supply of particles from the separation device to the further furnace or to the furnace.
  • the particles can be conveyed out of the furnace and / or fed to a coating device via a third metering device, in particular a third rotary valve. This allows the particles produced to be discharged precisely and gently from the furnace.
  • the system has at least one coating device connected to the outlet of the furnace for coating the particles.
  • the gas-tight design of the outer area of the gas-filled particles can be further improved, as has already been discussed in the context of the method according to the invention.
  • a tubular coating section connected to the outlet is preferably provided to cover the particles of the
  • the particles fall through the coating section under the action of gravity, are fed to a coating chamber of the coating device and are then, after the coating has been carried out, passed out of the coating chamber again via the coating section.
  • This allows the process to be carried out efficiently, with the coating section enabling defined guidance of the particles, which preferably move through the coating section solely on the basis of gravity.
  • the coating device is particularly preferably formed by a coating chamber and at least one discharge device for discharging the coating onto the particles.
  • the discharge device is designed as a spray device, in particular as a spray ring.
  • a plurality of discharge devices can preferably be arranged along a process direction of the particles.
  • the installation 1 has a furnace 2.
  • the two production steps namely the application of porous mineral starting particles with a heat-insulating gas - process step (a) - and the heating of the (starting) particles filled with the heat-insulating gas to form a gas-tight zone - process step (b) - carried out.
  • the furnace 2 preferably has at least one inlet 3 for introducing porous mineral-based starting particles.
  • the furnace 2 has a first temperature zone 4 which is connected to the inlet 3.
  • a heat-conducting gas can be introduced, which is preferably a noble gas.
  • the system 1 preferably has a gas source 5, shown schematically, in which the heat-insulating gas is stored and made available.
  • the gas source 5 is preferably connected to the furnace 2, in particular to the first temperature zone 4.
  • the furnace 2 particularly preferably has a second temperature zone 6, preferably the second temperature zone 6 being located inside the furnace 2 in a transport direction T after the first temperature zone 4.
  • the second temperature zone 6 is designed so that the outer particles filled with the heat-insulating gas can heat up in such a way that gas-tight outer zones are formed on the outer surfaces of the particles.
  • the heat-insulating gas is particularly preferably introduced into the furnace 2, in particular into the first temperature zone 4, in such a way that a gas flow, in particular at least substantially opposite to the transport direction T, is formed. In this way, the heat-insulating gas is introduced particularly efficiently into the open pores of the starting particles.
  • the furnace 2 has a third temperature zone 7, preferably with the third temperature zone 7 being arranged after the second temperature zone 6 in the transport direction T.
  • the temperature zones 4, 6 and 7 can particularly preferably be regulated independently of one another, in particular via a regulating unit (not shown).
  • the furnace 2 has an outlet 8 for discharging the particles from the furnace 2.
  • the outlet 8 is arranged on the third temperature zone 7.
  • the furnace 2 is particularly preferably designed as a rotary kiln.
  • the design of the furnace 2 as a rotary kiln enables in particular a targeted adaptation of the movement of the particles along the transport direction T, along which the particles within the furnace 2 from the first zone 4 to the second zone 6 and, preferably, from the second zone 6 to the third zone 7 can be transported. This is done in particular by setting the speed of rotation of the tube and / or the angle of inclination of the tube of the furnace 2.
  • the design of the furnace 2 as a rotary tube furnace enables the particles to be circulated within the furnace 2.
  • the system 1 has a first metering device 9 which is connected to the inlet 3 of the furnace 2. This allows a defined and gentle supply of particles to the first temperature zone 4 of the furnace 2.
  • the first metering device 9 is particularly preferably designed as a rotary valve.
  • the system 1 preferably has a further or upstream furnace 10, which is designed to preheat the starting particles.
  • the further furnace 10 is connected to the inlet 3 of the furnace 2, in particular via the first metering device 9.
  • the further furnace 10 is (also) particularly preferably designed as a rotary kiln. In this way, the advantages and special features described above in the context of the rotary kiln can be realized.
  • a second metering device 11 is preferably provided in the preferred illustrated example, through which the metered introduction of the starting materials into the further furnace 10 is carried out.
  • the second metering device 11 is designed as a rotary valve.
  • the system 1 has a separating device 12 in order to feed only starting particles in a certain diameter range to the furnace 2 or the further furnace 10.
  • the separation device 12 is connected to the further furnace 10, in particular via the second metering device 11.
  • the system 1 particularly preferably has a preheating container 13, which is arranged between the separating device 12 on the one hand and the further furnace 10, in particular the second metering device 11, on the other hand.
  • the preheating container 13 is particularly designed to be used by the
  • Separating device 12 introduced particles to a temperature in the range of 400 to 800 ° C, preferably 450 to 750 ° C, in particular 500 to 700 ° C, preheat.
  • a feed line 14 is preferably provided on the preheating container 13, via which, if necessary, starting particles, in particular in the desired diameter range, can be fed to the preheating container 13.
  • a switch 15 is provided in order to convey particles emerging from the separating device 12 to the preheating container 13 or a residual container 16, if necessary.
  • the system 1 shown also preferably has an expanding furnace 17.
  • this expansion furnace 17 non-expanded mineral-based starting particles are preferably expanded, in particular heated, in order to convert them into an expanded state.
  • Such expanding ovens 17 are known to those skilled in the art, for example from DE 198 54 390 C2 discussed at the beginning.
  • a further feed line 18 is preferably assigned to the expanding furnace 17 in order, if necessary, to feed further expanded starting particles to the furnace 2 in addition to being discharged from the expanding furnace 17.
  • a discharge line 19 is particularly preferably assigned to the separation device 12, in particular in order to discharge particularly fine expanded particles, in particular in such a way that they are not fed to the separation device 12.
  • the outlet 8 of the furnace 2 is particularly preferably connected to a third metering device 20, in particular wherein the particles can be fed in metered form from the furnace 2 to a coating device 21 via the third metering device 20.
  • the system 1 also preferably has the coating device 21, preferably wherein the coating device 21 is connected to the outlet 8 of the furnace 2 via the third metering device 20.
  • a tubular coating section 22 is provided, via which the particles are fed to the coating device 21 and then passed out of the coating device 21 again. After passing the exit 8, the particles are passed over the coating section 22 through the coating device 21 along a process direction P, preferably under the action of their gravity and then passed out of the coating device 21 again.
  • the coating device 21 is preferably formed by a coating chamber 23 and by at least one discharge device 24.
  • the coating is discharged directly via the discharge device 24.
  • the particles are fed to the coating chamber 23 via the coating section 22 and are likewise discharged again from the coating chamber 23 via the coating section 22.
  • a plurality of discharge devices 24, here two, are preferably provided, each of which is configured as a spray device, in particular a spray ring.
  • a multiplicity of discharge devices 24 are arranged along the process direction P of the particles in order to realize a multiple coating of the particles.
  • other constructive solutions are also possible here.
  • the coating section 22 is particularly preferably heated at least in some areas. As a result, immediately after the particles have passed through the coating chamber 22 or through the coating device 21, in particular a thermally initiated curing or crosslinking of the coating takes place. In particular, the coating section 22 is heated in an area adjoining the coating device 21 in the process direction P and is designed, for example, as a heatable tube for this purpose.
  • the coating section 22 is heated in an area adjoining the coating device 21 in the process direction P and is designed, for example, as a heatable tube for this purpose.
  • other technical solutions are also possible here.
  • the particles After being discharged from the furnace 2 and, preferably, from the coating device 21, the particles can be fed to a product container 25.
  • Particles of pearlite are heated in an expanding furnace 17 and expanded in the process.
  • the expanded perlite particles are then passed as a particle stream to a separation device 12, the separation device 12 being designed as a cyclone.
  • the separation device 12 perlite particles with a diameter in the range from 0.5 to 0.6 mm are separated from the entire perlite particle flow, with expanded perlite particles that are too large being able to be fed to a residual container 16.
  • a corresponding switch 15 is provided for this purpose.
  • the particles emerging from the separation device 12 have a temperature in the range from 500 to 700 ° C. and are fed to a preheating container 13.
  • the expanded particles are kept at a temperature in the range of 600.degree.
  • the starting particles are fed to a further furnace 10 via a second metering device 11, which is designed as a rotary valve.
  • the starting particles are first preheated to temperatures in the range from 600 to 800 ° C., with a residual expansion of the starting particles preferably taking place.
  • the preheating takes approx. 5 minutes.
  • the further furnace 10 is evacuated over a period of 10 minutes, specifically at a negative pressure in the range from 20 to 150 mbar. The evacuation is carried out over a period of 10 minutes. In this respect, the starting particles remain in the further furnace for about 15 minutes.
  • the starting particles are fed to an inlet 3 of an oven 2 via a first metering device 9, which is designed as a rotary valve.
  • the starting particles reach a first temperature zone 4 of the furnace via the inlet 3.
  • a heat-insulating gas is applied to the starting particles at a temperature in the range of 900 ° C. The application is carried out over a period of approx. 3 minutes. The gas is opposite to the direction of transport of the particles inside the furnace initiated to implement a gas introduction according to the countercurrent principle.
  • the gas-filled starting particles pass into a second temperature zone 6.
  • the starting particles are heated to a temperature in the range of 1,000 ° C. in order to form outer zones on the outer surfaces of the starting particles. The formation of the outer zones takes place over a period of approx. 5 minutes.
  • the particles filled with the gas and having the outer zones pass into a third zone 7 of the furnace, with cooling taking place in the third zone 7.
  • the cooling takes place in the third zone 7 at a temperature in the range of 600 ° C. and is carried out over a period of approx. 5 minutes.
  • the particles After passing through the third zone 7, the particles are discharged from the furnace 2 via an outlet 8. There is a third one to discharge the particles
  • Dosing device 20 which is designed as a rotary valve, is provided.
  • the particles are fed to a coating device 21 via the third metering device 20.
  • the particles are coated with a gas-tight coating.
  • Discharge devices 24 are provided, which are designed as spray rings, the coating being applied as a dispersion based on a polyurethane.
  • the coated particles are finally fed to a product container 25.
  • Airgel particles are heated analogously to the perlite particles from Example 1 in the expanding furnace 17 and are expanded in the process.
  • the expanded airgel particles are then again fed as a particle stream to the separation device 12, in which the airgel particles with a diameter in the range from 0.5 to 0.6 mm are separated, while expanded airgel particles that are too large are transferred to a residual container 16 by means of the Switch 15 can be supplied.
  • the particles exiting from the separation device 12 and tempered to 500 to 700 ° C. are fed to the preheating container 13 and kept there at a temperature in the range of 600 ° C.
  • the second metering device 11 designed as a rotary valve the starting particles are fed to the furnace 10 and are preheated there to temperatures in the range from 850 to 900 ° C., with a residual expansion of the starting particles preferably taking place.
  • the preheating takes approx. 5 minutes.
  • the furnace 10 is evacuated over a period of 10 minutes at a negative pressure in the range from 100 to 150 mbar, so that the starting particles remain in the furnace 10 for about 15 minutes.
  • the airgel starting particles are then fed to the inlet 3 of the furnace 2 via the metering device 9, which is designed as a rotary valve, and thus reach the first temperature zone 4 of the furnace 2.
  • the airgel starting particles are exposed to the heat-insulating gas, in particular krypton, at a temperature of 1,000 ° C.
  • the application is carried out over a period of approx. 3 minutes.
  • the gas, in particular krypton is introduced according to the countercurrent principle in the opposite direction to the transport direction of the airgel particles inside the furnace.
  • the gas-filled starting particles, in particular the krypton-filled airgel particles pass into the second temperature zone 6.
  • the starting particles are heated to a temperature in the range of 900 ° C to create outer zones on outer surfaces to form the starting particle. The formation of the outer zones takes about 5 minutes.
  • the airgel particles which are in particular filled with krypton and have outer zones, pass into the third zone 7 of the furnace, with cooling taking place in the third zone 7.
  • the cooling in the third zone 7 takes place at a temperature in the range of 600 ° C. and is carried out over a period of approx. 5 minutes.
  • the third metering device 20 designed as a rotary valve is provided for discharging the particles. Via the third metering device 20, the particles are
  • Coating device 21 supplied.
  • the particles are coated with a gas-tight coating.
  • the discharge devices 24 are provided, which are designed as spray rings, the coating being applied as a dispersion based on a polyurethane.
  • the coated particles are finally fed to the product container 25.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Partikel aus einem mineralisch basierten Material zur Wärmedämmung und ein Verfahren zur Herstellung der Partikel.

Description

Dämmstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Dämmstoffe, insbesondere zur Wärmedämmung von Gebäuden.
Es ist bekannt, zur Wärmedämmung Platten aus Polystyrol, besser bekannt als Styropor, als Wärmedämm-Einbauten in Häusern einzusetzen. Styropor ist ein Kunststoff (Schaumstoff aus expandiertem Polystyrol, EOS), dessen Entsorgung problematisch ist. Überdies sind vergleichsweise hohe Transportkosten aufgrund der sehr geringen Schüttdichte von ca. 6,5 kg/m3 und die geringe Recyclingrate aufgrund von Verschmutzungen und Vermischungen nachteilig.
Das weit verbreitet als Dämmstoff verwendete Styropor ist auch aus Brandschutzsicht als äußerst bedenklich einzustufen. Eine Untersuchung der Materialprüfanstalt in Braunschweig im Auftrag des NDR aus dem Jahre 201 1 zeigte die Wirkung des Dämmstoffs Styropor als Brandbeschleuniger. Die Produkte des verbrannten Kunststoffs Styropor erwiesen sich als äußerst gesundheitsschädlich, da sich am Boden unter der Versuchswand ein Feuer aus brennend abtropfendem Polystyrol gebildet hatte. Trotz der Abluftanlage breiteten sich große Mengen giftiger, schwarzer Rauchgase in der Prüfhalle aus. Die Feuerwehr Braunschweig geht von einem möglichen Fassadenbrand von mit Styropor isolierten Hausfassaden innerhalb von 8 Minuten aus.
Auch bei schweren Bränden, wie dem Londoner Grenfell Tower 2017, wird vermutet, dass im Sandwich-Verfahren verkleidete Fassaden auf der Basis des Kunststoffes Polyisocyanurate (Kurzzeichen PIR) mitverantwortlich für gravierende und großflächige Fassadenbrände sind. PIR-Dämmplatten sind bei den vorgeschriebenen Brandtests selbstverlöschend oder verkohlend, jedoch brennbar bei hoher Umgebungstemperatur, z. B. durch Wärmestau, oder Kamineffekt.
Neben diesen beiden größten technischen Problemen (Brandschutz und Recycling), haben ökologische Baustoffe gegenüber solchen aus Kunststoffen hingegen positive Effekte auf das Raumklima, die Gesundheit und die Ökobilanz. Es ist weiterhin bekannt, Partikel aus einem porösen mineralisch basierten Material als Wärmedämmstoff einzusetzen. Zur Herstellung dieser Partikel ist es auch bekannt, Ausgangspartikel derart zu erhitzen, dass in den Ausgangspartikeln gebundene Flüssigkeit verdampft und die Partikel dadurch auf ein Vielfaches ihres Ausgangsvolumens aufgebläht bzw. expandiert werden, wodurch die Wärmedämmfähigkeit entsprechend verbessert wird.
So beschreibt die DE 198 54 390 C2 eine Vorrichtung zur Herstellung expandierter Perlite. Dabei werden körnige, getrocknete Rohperlite als Ausgangspartikel durch Öffnungen in ein Expansionsrohr eingeleitet, wobei in einer Flamme des Expansionsrohres Temperaturen von mehr als 1.000 °C vorliegen. In Abhängigkeit von der Rohperlitkorngröße, der Flammentemperatur und der Verweilzeit wird das Einzelkorn geschmolzen und durch das verdampfende Hydratwasser aufgebläht. Aufgrund der durch diese Volumenvergrößerung resultierenden Auftriebskräfte werden die aufgeblähten Partikel durch das Abgas der Flamme nach oben ausgetragen.
Derart hergestellte Partikel sind in Bezug auf ihre Wärmedämmfähigkeit jedoch limitiert, insbesondere was ihre Effizienz zur Erzielung der geforderten Wärmedämmung anbelangt. So ist zur Erzielung einer ausreichenden
Wärmedämmung eine hohe Menge dieser Partikel notwendig, was mit einem hohen Kosten- und Installationsaufwand verbunden ist. Gerade beim Einsatz von Partikeln in loser Schüttung wird jedoch angestrebt, so wenig Material wie möglich zur Wärmedämmung einzusetzen, um bei einer kostengünstigen Realisierung möglichst wenig Raum und Gewicht in Anspruch zu nehmen.
Insofern besteht das Bedürfnis, die in Rede stehenden mineralisch basierten Partikel effizienter auszubilden, sei es als Zusatz zu Baumaterialien oder beispielsweise in loser Schüttung, um die Wärmedämmeigenschaften der resultierenden Baustoffe bzw. Bauteile deutlich zu verbessern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist folglich darin zu sehen, ein Verfahren bereitzustellen, welches es ermöglicht, auf einfache Art und Weise hocheffiziente und/oder umweltverträgliche, insbesondere ökologisch verträgliche, Dämmstoffe bereitzustellen, insbesondere wobei bekannte Dämmstoffe bzw. Dämmmaterialien so modifiziert werden, dass ihre Wärmedämmung signifikant verbessert und auch im langfristigen Betrieb zuverlässig aufrechterhalten wird. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges partikuläres Material bereitzustellen, welches gegenüber bekannten Materialien verbesserte Wärmedämmeigenschaften aufweist, wobei gleichzeitig das spezifische Gewicht des Materials gegenüber den bekannten Materialien nicht erhöht ist.
Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material bereitzustellen, welches sich in hervorragender Weise zur Verwendung als Dämmstoff zur Wärmedämmung eignet, und zwar sowohl als Füllstoff in Baustoffmischungen bzw. zur Wärmedämmung in Putzen bzw. Dämmmaterialien als auch in loser Schüttung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Anlage bereitzustellen, welche es ermöglicht, auf einfache Art und Weise hocheffiziente und/oder umweltverträgliche Partikel, insbesondere Wärmedämmpartikel, herzustellen, insbesondere wobei bekannte Partikel bzw. Wärmedämmpartikel so modifiziert werden, dass ihre Wärmedämmung signifikant verbessert und langfristig beibehalten wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, bestehen, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen, nach Anspruch 1 ; weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Partikel, der aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, besteht, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen, nach
Anspruch 13; weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist die Verwendung eines Partikels als Dämmstoff nach Anspruch 16. Weiterer Gegenstand der Erfindung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Partikels zur Herstellung von Baumaterialien nach Anspruch 17. Wiederum weiterer Gegenstand der Erfindung gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Dämmstoff nach Anspruch 18.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Baustofftrockenmischung nach Anspruch 19.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine pastöse Dämmmasse nach Anspruch 20. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Wärmedämmung nach Anspruch 21.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, bestehen, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise mit einem wärmedämmenden Gas gefüllt ist, nach Anspruch 22; weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Schließlich ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Anlage zur Herstellung von Partikeln nach Anspruch 26. Es versteht sich von selbst, dass im Folgenden genannte, besondere Ausgestaltungen, insbesondere besondere Ausführungsformen oder dergleichen, welche nur im Zusammenhang mit einem Erfindungsaspekt beschrieben sind, auch in Bezug auf die anderen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer ausdrücklichen Erwähnung bedarf. Weiterhin ist bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen, insbesondere gewichtsbezogenen Mengenangaben zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass in der Summe der Inhaltsstoffe, Zusatz- bzw. Hilfsstoffe oder dergleichen, stets 100 % bzw. 100 Gew.-% resultieren. Dies versteht sich für den Fachmann aber von selbst.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder mit für den Fachmann an sich geläufigen Bestimmungsmethoden bestimmt bzw. ermittelt werden können.
Dies vorausgeschickt, wird nachfolgend der Gegenstand der vorliegenden Erfindung im Detail erörtert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem e r s t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, bestehen, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen, wobei
(a) Ausgangspartikel aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend offene Poren, in eine erste Zone, insbesondere eine erste Temperaturzone, eines Ofens eingebracht werden und mit einem wärmedämmenden Gas beaufschlagt werden, um die offenen Poren mit dem wärmedämmenden Gas zu füllen, und
(b) die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Partikel in einer zweiten Zone, insbesondere in einer zweiten Temperaturzone, des Ofens erhitzt werden, um auf Außenflächen der Partikel gasdichte Außenzonen auszubilden.
Denn, wie die Anmelderin herausgefunden hat, lässt sich die Wärmeleitfähigkeit von porösen mineralisch basierten Materialien deutlich verbessern, wenn die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Partikel erhitzt werden, um eine gasdichte Außenzone auszubilden. Auf diese Weise können die in den geschlossenen Poren eingelagerten Gase nicht oder nur äußerst langsam aus dem Inneren der Partikel an die Umgebung gelangen, sodass die wärmedämmenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Partikel gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten mineralisch basierten Dämmpartikeln deutlich verbessert werden.
Da die erfindungsgemäß hergestellten Partikel mineralisch sind bzw. auf einem mineralischen Material basieren, können sie problemlos in üblicher Weise in mineralisch basierte Baustofftrockenmischungen eingearbeitet werden, welche dann beispielsweise zur Herstellung von Dämmputzen verwendet werden. Insbesondere können die erfindungsgemäß hergestellten Partikel in sämtlichen Baustofftrockenmischungen bzw. Mörteln bzw. Putzen angewandt werden, die mineralische Füllstoffe als Bestandteil enthalten.
Unter einem mineralisch basierten Material ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein anorganisches Material zu verstehen, welches auf Basis mindestens eines Minerals ausgebildet ist. Die Verwendung mineralisch basierter Materialien hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Materialien nicht brennbar sind und somit ohne weitergehende Brandschutzmaßnahmen verbaut werden können. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mineralisch basierten Material, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um ein mineralisches Material. Die erfindungsgemäß hergestellten Partikel zeichnen sich dadurch aus, dass zumindest ein Anteil ihrer Gesamtporosität, d. h. das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen des Materials, durch geschlossene Poren gebildet wird. Derartige geschlossene Poren - auch als geschlossene Porosität bezeichnet - befinden sich abgeschlossen im Inneren des Materials und haben keine Verbindung zur Umgebung. Wie nachfolgend im Detail erläutert, werden die geschlossenen Poren durch die erfindungsgemäß vorgesehene Außenzone von der Umgebung getrennt, insbesondere gasdicht. In den geschlossenen Poren eingelagerte Gase können folglich nicht oder nur äußerst langsam aus dem Inneren des Materials an die Umgebung gelangen. Diese Poren eignen sich somit zur langfristigen Speicherung des wärmedämmenden Gases.
In diesem Zusammenhang ist unter einem wärmedämmenden Gas im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gas zu verstehen, dessen Wärmeleitfähigkeit geringer ist als die von Luft, welche bei 25 °C insbesondere 0,0262 W/htK beträgt. Das wärmedämmende Gas kann dabei eine Einzelsubstanz, aber auch ein Gasgemisch sein. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung Werte für Wärmeleitfähigkeiten angegeben werden, so beziehen sich diese üblicherweise auf die Wärmeleitfähigkeit bei 25 °C.
Im Gegensatz zu den zuvor erörterten Partikeln zeichnen sich die Ausgangspartikel dadurch aus, dass zumindest ein Anteil ihrer Gesamtporosität, d. h. das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen des Materials, durch offene Poren bzw. durch ein offenes Porensystem gebildet wird. Derartige offene Poren - auch als offene Porosität bezeichnet - können an Außenflächen der Partikel angrenzen und dadurch eine (unmittelbare) Verbindung zur Umgebung haben.
Auch im Inneren bzw. im Kernbereich können sich demgemäß offene Poren befinden, die über an die Außenfläche der Partikel reichende Kanäle bzw. Durchbrüche (mittelbar) mit der Umgebung entsprechend in Verbindung stehen. Das in die Ausgangspartikel eingebrachte wärmedämmende Gas kann somit über die offenen Poren sowohl in den Außenbereich als auch in das Innere bzw. den Kernbereich der Ausgangspartikel gelangen, wobei im Verfahrensschritt (a) die offenen Poren mit dem wärmedämmenden Gas gefüllt werden. Insofern wird das wärmedämmende Gas zunächst in offene Poren bzw. in ein offenes Porensystem der Ausgangspartikel eingeleitet, wobei im vorzugsweise unmittelbaren Anschluss daran im Rahmen des Verfahrensschritts (b) durch die Bildung von gasdichten Außenzonen das zuvor offene Porensystem in ein geschlossenes Porensystem umgewandelt wird, um das zuvor eingeleitete wärmedämmende Gas gegenüber der Umgebung gasdicht einzuschließen. Was in diesem Zusammenhang die Ausbildung der Außenzonen auf den Außenflächen der Partikel anbelangt, so erfolgt dies - ohne sich auf eine bestimmte Theorie zu beschränken - aufgrund einer mit der Hitzeeinwirkung verbundenen Versinterung bzw. Aufschmelzung der Außenflächen, die dazu führt, dass zuvor an der Außenfläche angrenzende offene Poren durch das geschmolzene Material verfällt werden und nunmehr eine gasdichte Außenzone ausbilden. Zuvor offene bzw. mit der Umgebung in Verbindung stehende Poren sind nunmehr durch die gebildete Außenzone geschlossen ausgebildet bzw. von der Umgebung getrennt. Die erfindungsgemäß hergestellten Partikel zeichnen sich insbesondere durch einen hohen Anteil geschlossener Poren aus, die mit wärmedämmendem Gas gefüllt sind. Derartige geschlossene Poren, die in einem Ausgangszustand offen waren, befinden sich nunmehr abgeschlossen im Inneren des Materials und sind durch die gasdichte Außenzone von der Umgebung getrennt. Die in den geschlossenen Poren eingelagerten Gase können folglich nicht oder nur äußerst langsam aus dem Inneren bzw. Kern der Partikel an die Umgebung gelangen.
Das wärmedämmende Gas ist insbesondere im Inneren bzw. im Kernbereich der Partikel eingeschlossen. Im Inneren bzw. Kernbereich der Partikel findet, im Gegensatz zur Außenfläche, vorzugsweise keine oder nur eine geringe Versinterung bzw. Aufschmelzung statt. Insofern fungiert der Kernbereich bzw. das Innere der Partikel als Reservoir für das wärmedämmende Gas, das in den dortigen Poren aufgrund der Außenzone gasdicht gegenüber der Umgebung eingeschlossen ist.
Mit anderen Worten findet, ohne sich auf eine bestimmte Theorie zu beschränken, die Einleitung des wärmedämmenden Gases in Ausgangspartikel statt, die ein vergleichsweise offenes Porensystem aufweisen. Nach der Einleitung des wärmedämmenden Gases erfolgt dann die Hitzebehandlung in der zweiten Zone des Ofens, die dazu führt, dass sich das zuvor offene Porensystem, insbesondere im Randbereich der Partikel, in ein geschlossenes bzw. gasdichtes Porensystem umwandelt, einhergehend mit der Ausbildung der gasdichten Außenzone. Dadurch werden die mit Gas gefüllten, nunmehr geschlossenen, Poren gasdicht versiegelt. In diesem Zusammenhang liegt eine gasdichte Außenzone bereits dann vor, wenn zumindest bereichsweise eine Versinterung bzw. Verschmelzung der Außenfläche stattgefunden hat. Mit anderen Worten ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Außenzone unterbrechungsfrei bzw. als in sich geschlossene Hülle an der Außenfläche ausgebildet ist. Insofern kann bzw. können sich auf der Außenfläche mindestens eine Außenzone oder mehrere voneinander getrennte Außenzonen befinden, die verteilt auf der Außenfläche angeordnet sind. Zwischen diesen gasdichten Außenzonen können weiterhin offen poröse bzw. nicht-gasdichte Außenzonen vorliegen, was bereits ausreichend ist, um den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen.
Im Ergebnis hat die Anmelderin in überraschender Weise herausgefunden, dass sich die Wärmeleitfähigkeit von porösen Materialien, deren geschlossene Poren mit einem wärmedämmenden Gas gefüllt sind, deutlich verbessern lässt, wenn mit einem wärmedämmenden Gas gefüllte Partikel erhitzt werden, um auf Außenflächen der Partikel gasdichte Außenzonen auszubilden. Dies lässt sich insbesondere darauf zurückführen, dass aufgrund der Ausbildung der gasdichten Außenzone das zuvor eingeleitete wärmedämmende Gas zuverlässig eingeschlossen bzw. von der Umgebung getrennt wird. Auf diese Weise wird auch bei langfristiger Einsatzzeit des Dämmstoffs sichergestellt, dass das in den Poren eingeschlossene Gas nicht aus dem Material bzw. in die das Material umgebende Atmosphäre gelangen kann und eine optimale Wärmedämmung aufrechterhalten bleibt.
Was die Ausgangspartikel anbelangt, so bestehen diese vorzugsweise aus einem porösen, mineralischen Material. Besonders bevorzugt ist dieses Material ausgewählt ist aus der Gruppe von vulkanischem Gestein, Perlit, insbesondere expandiertem Perlit, Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, Blähschiefer, Aerogel, insbesondere Silica-Aerogel, sowie deren Mischungen. Besonders gute Ergebnisse werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung erhalten, wenn das poröse, mineralische Material ausgewählt ist aus Perlit, insbesondere expandiertem Perlit und Aerogel, insbesondere Silica-Aerogel. Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Aerogel, insbesondere Silica- Aerogel verwendet wird, so hat es sich bewährt, wenn das Aeorgel, insbesondere Silica-Aerogel, ein hydrophiles Aerogel ist.
Die zuvor genannten mineralischen Stoffe eignen sich in hervorragender Weise, um wärmedämmende Gase einzuschließen, da sie aus Ausgangsmaterialien gewonnen werden, welche unter Wärmeeinwirkung auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens expandieren und dabei eine offene Porenstruktur ausbilden.
In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn die Ausgangspartikel in einem expandierten Zustand in die erste Zone eingebracht werden. Dies impliziert, dass die Ausgangspartikel aus einem expandierfähigen Material bestehen. Diese Materialien sind nicht auf die vorgenannten Materialien beschränkt. Prinzipiell eignet sich jedes poröse, mineralische Material, sofern es sich ausgehend von einem Ausgangszustand in einen expandierten Zustand expandieren bzw. aufblähen lässt.
Wie bereits erläutert, ist dieser expandierte Zustand vorzugsweise mit der Ausbildung eines offenen Porensystems verbunden, das besonders dazu geeignet ist, bei Beaufschlagung das wärmedämmende Gas zu speichern, einhergehend mit einer besonders effizienten Wärmedämmung des erfindungsgemäß hergestellten Partikels. Was das wärmedämmende Gas anbelangt, mit welchem die Poren des erfindungsgemäßen Materials gefüllt sind, so kann dieses in Abhängigkeit von den jeweiligen Bedingungen, insbesondere den geplanten Anwendungen des erfindungsgemäßen Partikels sowie wirtschaftlichen Erwägungen, ausgewählt werden.
Es hat sich jedoch bewährt, wenn das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Gas ein Inertgas ist. Unter einem Inertgas ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gas zu verstehen, welches unter Anwendungsbedingungen nicht reaktiv ist und weder mit Bestandteilen des mineralisch basierten porösen Materials reagiert noch, beispielsweise bei Freisetzung aufgrund einer Zerstörung des porösen Materials, mit der Umgebung.
Üblicherweise ist das wärmedämmende Gas, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe der Edelgase und Kohlenstoffdioxid sowie deren Mischungen. Die vorgenannten Gase zeichnen sich zum einen durch äußerst geringe Wärmeleitfähigkeiten aus und zum anderen darüber hinaus dadurch, dass sie äußerst reaktionsträge sind. Besonders gute Ergebnisse werden in diesem Zusammenhang erhalten, wenn das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Argon, Krypton, Xenon und Kohlenstoffdioxid sowie deren Mischungen, insbesondere Argon, Krypton und Kohlenstoffdioxid sowie deren Mischungen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es besonders bevorzugt, wenn das Gas Argon und/oder Krypton ist.
Aus Kostengründen wird dabei üblicherweise speziell zur Herstellung von Kompositmaterialien für den Baubereich Argon oder Kohlenstoffdioxid, vorzugsweise Argon, als wärmedämmendes Gas verwendet, wobei mit Krypton noch geringere Wärmeleitfähigkeiten erreicht werden können.
Im Rahmen einer besonderen und bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann es weiterhin speziell vorgesehen sein, dass das poröse, mineralische Material der Ausgangspartikel ein Aerogel, insbesondere Silica-Aerogel, vorzugsweise hydrophiles Silica-Aerogel, ist. Im Rahmen dieser speziellen Ausführungsform hat es sich bewährt, wenn das wärmedämmende Gas Krypton ist. Wird diese besondere und bevorzugte Stoffkombination in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet, werden geschlossenporige Partikel erhalten, die sich durch eine besonders hohe Wärmedämmleistung auszeichnen. Die Kombination von Aerogel und Krypton liefert die niedrigsten Wärmeleitfähigkeiten von bis zu 0,012 W/(mK), allerdings ist das Kompositmaterial mechanisch empfindlich und wird daher nur für Spezialanwendungen und nicht in Baustoffmischungen, wie beispielsweise Dämmputzen, verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem Ofen zwischen der ersten und der zweiten Zone insbesondere zumindest bereichsweise ein Temperaturgradient vorliegt. Dabei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Einleitung des wärmedämmenden Gases einerseits und die anschließende Ausbildung der gasdichten Außenzone andererseits bei unterschiedlichen Temperaturen am effizientesten sind.
Im Allgemeinen ist es vorgesehen, dass die Ausgangspartikel in der ersten Zone auf Temperaturen im Bereich von 700 bis 1.000 °C, insbesondere 750 bis 975 °C, vorzugsweise 800 bis 950 °C, erhitzt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben sich diese Temperaturbereiche insbesondere dann bewährt, wenn das poröse mineralische Material ausgewählt ist aus Perlit, insbesondere expandiertem Perlit, Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, und Blähschiefer. Auch bei der besonders bevorzugten Verwendung von Aerogel als poröses mineralisches Material und Krypton als Edelgas haben sich die vorgenannten Temperaturbereiche als besonders vorteilhaft bzw. zweckmäßig herausgestellt.
Die Beaufschlagung des wärmedämmenden Gases bei diesen Temperaturen verbessert die Einleitung des wärmedämmenden Gases in die offenen Poren der Ausgangspartikel und ermöglicht insofern eine besonders effiziente Verfahrensführung. Insbesondere wird ein schneller Gasaustausch bei hohen Temperaturen ermöglicht.
Was die Temperaturen in der zweiten Zone anbelangt, so ist es üblicherweise vorgesehen, dass Partikel bzw. die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Ausgangspartikel in der zweiten Zone auf Temperaturen im Bereich von 850 bis 1.200 °C, insbesondere 900 bis 1.150 °C, vorzugsweise 950 bis 1.100 °C, erhitzt werden, insbesondere wenn das poröse mineralische Material ausgewählt ist aus Perlit, insbesondere expandiertem Perlit, Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, und Blähschiefer. Auch bei der besonders bevorzugten Verwendung von Aerogel als poröses mineralisches Material und Krypton als Edelgas haben sich die vorgenannten Temperaturbereiche als besonders vorteilhaft bzw. zweckmäßig herausgestellt.
Bei diesen Temperaturen erfolgt die zuvor erläuterte Ausbildung der gasdichten Außenzone, vorzugsweise wobei am Außenrand der Partikel das Material aufschmilzt, dadurch die offenen Poren verschlossen und letztlich auf Außenflächen der Partikel eine gasdichte Zone ausgebildet wird.
Vorzugsweise ist die Temperatur in der zweiten Zone des Ofens höher als in der ersten Zone des Ofens, insbesondere da zum Aufschmelzen des porösen Materials ein entsprechend erhöhter Energieeintrag notwendig ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur in der zweiten Zone des Ofens 10 bis 300 °C, insbesondere 30 bis 200 °C, vorzugsweise 50 bis 150 °C, höher eigestellt wird als in der ersten Zone des Ofens. Gemäß einer bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass die Ausgangspartikel in der ersten Zone über eine Dauer von 0,5 bis 10 Minuten, vorzugsweise 1 bis 6 Minuten, insbesondere 1 ,5 bis 5 Minuten, mit dem wärmedämmenden Gas beaufschlagt werden. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Ausgangspartikel in der zweiten Zone über eine Dauer von 1 bis 15 Minuten, vorzugsweise 2 bis 12 Minuten, insbesondere 3 bis 10 Minuten, erhitzt werden. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Gasbeaufschlagung in der ersten Zone länger durchgeführt wird als die Erhitzung in der zweiten Zone.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Gasbeaufschlagung in der ersten Zone mindestens 1 Minute, insbesondere 1 ,5 Minuten, vorzugsweise 2 Minuten, länger dauert als die Erhitzung in der zweiten Zone. In diesem Zusammenhang wurde dem Umstand Rechnung getragen, dass zur Verfüllung der insbesondere im Inneren bzw. im Kern der Ausgangsmaterialien gelegenen offenen Poren die Gasbeaufschlagung über eine gewisse Zeit durchgeführt werden muss, ehe eine ausreichende Verfüllung des Ausgangspartikels mit dem wärmedämmenden Gas vorliegt. Zudem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Partikel in einer der zweiten Zone nachgelagerten dritten Zone, insbesondere einer dritten Temperaturzone, des Ofens gekühlt werden. Dabei ist es zweckmäßig, dass die Temperatur in der dritten Zone des Ofens auf 300 bis 900 °C, vorzugsweise 400 bis 850 °C, insbesondere 500 bis 800 °C, eingestellt wird. Im Rahmen der Abkühlung in der dritten Zone erfolgt vorzugsweise eine weitergehende Verfestigung der gasdichten Ausbildung der Außenzone und somit eine verbesserte Wärmedämmwirkung des resultierenden Partikels.
Vorzugsweise ist die Temperatur in der dritten Zone des Ofens niedriger eingestellt als in der zweiten Zone des Ofens.
In diesem Zusammenhang hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als zweckmäßig und vorteilhaft herausgestellt, wenn die Temperatur in der dritten Zone mindestens 150 °C, insbesondere mindestens 300 °C, vorzugsweise mindestens 400 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 150 bis 550 °C, niedriger eingestellt wird als in der zweiten Zone des Ofens.
Ebenso ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßig und vorteilhaft, dass die Partikel in der dritten Zone über eine Dauer von 2 bis 10 Minuten, vorzugsweise 3 bis 8 Minuten, insbesondere 4 bis 6 Minuten, gekühlt werden.
Was die Verfahrensführung als solche anbelangt, so ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zweckmäßig und vorteilhaft, dass die Partikel kontinuierlich von der ersten Zone zur zweiten Zone und, vorzugsweise, kontinuierlich von der zweiten zur dritten Zone transportiert werden. Durch den kontinuierlichen Transport und die hierdurch bewirkte kontinuierliche Herstellung der erfindungsgemäßen Partikel kann ein besonders hoher Durchsatz und insofern ein besonders effizienter bzw. wirtschaftlicher Verfahrensverlauf erzielt werden. Zur weiteren Effizienzsteigerung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, dass die Partikel in dem Ofen umgewälzt werden, insbesondere wobei der Ofen als Drehrohrofen ausgebildet ist. Diese Ausbildung des Ofens gestattet eine definierte Zuführung der Partikel zu den einzelnen Zonen, wobei hierzu die Parameter Drehzahl des Drehrohrs und/oder Neigung des Drehrohrs eingestellt werden können.
Was nunmehr die Zuführung der Ausgangspartikel zum Ofen anbelangt, so erfolgt diese vorzugsweise dosiert in die erste Zone, insbesondere über eine Dosiereinrichtung, die vorzugsweise als Zellradschleuse ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine schonende und präzise Einleitung der Ausgangspartikel in den Ofen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, dass die Ausgangspartikel vor der Einbringung in die erste Zone des Ofens in einem weiteren Ofen vorgewärmt werden. Dieser weitere Ofen ist dabei in Bezug auf die Prozesskette der Anlage dem Ofen vorgelagert bzw. vorgeschaltet, um eine Vorerwärmung bzw. Vorbehandlung der Ausgangspartikel zu ermöglichen, bevor sie dem Ofen zugeführt werden. Die Vorerwärmung der Ausgangspartikel geht insbesondere mit einer (weiteren) Expansion der Ausgangspartikel einher, einhergehend mit einer intensiveren Ausbildung des offenen Porensystems. Dadurch wird die nachfolgende Einleitung des wärmedämmenden Gases weiterführend verbessert. Die weitere Expansion der Ausgangspartikel, insbesondere aufgrund der Verdunstung des im Inneren angeordneten Wassers, geht weiterhin insbesondere mit einer Abnahme der Schüttdichte, vorzugsweise um bis zu 25 %, einher. Dies begünstigt ebenfalls den nachfolgenden Einsatz als wärmedämmendes Material, da die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Partikel dadurch weiterführend reduziert wird.
Was die Temperatur im weiteren Ofen anbelangt, so ist vorgesehen, dass die Ausgangspartikel in dem weiteren Ofen auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 800 °C, vorzugsweise 450 bis 750 °C, insbesondere 500 bis 700 °C, vorerwärmt werden. Bei diesen Temperaturen wird die etwaige weitere Expandierung bzw. Ausbildung des offenen Porensystems optimalerweise begünstigt. Ebenso ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Ausgangspartikel in dem weiteren Ofen über eine Dauer von 3 bis 30 Minuten, vorzugsweise 3 bis 20 Minuten, insbesondere 4 bis 15 Minuten, vorerwärmt werden. Im Zusammenhang mit der Vorerwärmung hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, dass der weitere Ofen nach der Vorerwärmung der Ausgangspartikel evakuiert wird. Auf diese Weise findet eine Entlüftung bzw. Entgasung der Ausgangspartikel statt, die im Rahmen der Erwärmung Stickstoff und Sauerstoff freigesetzt haben. Diese Gase haben höhere Wärmeleitwerte als die erfindungsgemäß eingesetzten wärmedämmenden Gase. Durch die Entlüftung bzw. Entfernung dieser besser wärmeleitenden Gase werden die wärmedämmenden Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Perlitpartikel weiterführend verbessert.
Im Zusammenhang mit der Evakuierung des weiteren Ofens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der weitere Ofen auf einen Unterdrück im Bereich von 5 bis 300 mbar, insbesondere 10 bis 200 mbar, vorzugsweise 20 bis 150 mbar, evakuiert wird.
Die oben angeführten Unterdruckangaben sind vorliegend als Absolutdruckangaben, also als Differenzdruckangaben zum idealen Vakuum, zu verstehen.
Besonders bevorzugt ist, dass der weitere Ofen über eine Dauer von 1 bis 20 Minuten, vorzugsweise 1 bis 15 Minuten, insbesondere 2 bis 12 Minuten, besonders bevorzugt 3 bis 10 Minuten, evakuiert wird.
Im Ergebnis wird durch den vorzugsweise vorgesehenen weiteren Ofen somit eine optimale Vorerwärmung bzw. Vorexpansion der Ausgangspartikel realisiert, die in einem entsprechend maximal vorliegenden expandierten Zustand mit einem ausgeprägten offenen Porensystem vorliegen, in welches sich im Anschluss daran in besonders effizienter Weise das wärmedämmende Gas einleiten lässt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung werden sowohl die zuvor angeführte Vorerwärmung einerseits sowie die der zweiten Zone nachgelagerte Kühlung in der dritten Zone andererseits eingesetzt. Dies resultiert in einer vierstufige Verfahrensführung, die durch vier Temperaturzonen (Vorerwärmungszone, erste Zone, zweite Zone, dritte Zone) charakterisiert ist. In diesem Zusammenhang wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise festgestellt, dass eine gezielte Abstimmung der unterschiedlichen Temperaturen in den einzelnen Temperaturzonen sowie daran angepasste Ven/veildauern, insbesondere unterschiedliche Verweildauern in den einzelnen Zonen, zu einem besonders effizienten wärmedämmenden Material führen.
Bevorzugt werden die Ausgangspartikel von dem weiteren Ofen dosiert in die erste Zone des Ofens, insbesondere über eine Dosiereinrichtung, vorzugsweise über eine Zellradschleuse, eingebracht. Dies gestattet eine schonende und präzise Zudosierung der Ausgangspartikel vom weiteren Ofen in den Ofen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ausschließlich Ausgangspartikel mit einem bestimmten Durchmesserbereich, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 mm, insbesondere 0,3 bis 8 mm, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 mm, in die erste Zone des Ofens und, vorzugsweise, in den weiteren Ofen eingebracht werden. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt eine Abscheidung der mit dem bestimmten Durchmesser aufweisenden Ausgangspartikel aus einem Gesamtpartikelstrom vorgesehen, der besonders bevorzugt über einen Zyklon durchgeführt wird. Dabei werden im Zyklon die Ausgangspartikel mit dem gewünschten Partikeldurchmesser aus dem Gesamtpartikelstrom des bereits expandierten Perlits abgeschieden, da Partikel mit einem (zu) großen
Partikeldurchmesser vergleichsweise schwer zu befüllen und anschließend zu versiegeln sind.
Was die Ausbildung des weiteren Ofens anbelangt, so ist vorgesehen, dass dieser als Drehrohrofen ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich die entsprechenden Vorteile realisieren. Besonders bevorzugt sind beide Öfen, also der Ofen und der weitere Ofen, als Drehrohrofen ausgebildet.
Um die gasdichte Ausbildung der Partikel, zusätzlich zu der gasdichten Außenzone, weiterführend zu verbessern, ist gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung vorgesehen, dass nach einem Ausleiten der Partikel aus dem
Ofen eine gasdichte Beschichtung, vorzugsweise in Form einer Beschichtungszusammensetzung, auf die Außenflächen bzw. Außenzonen der Partikel aufgebracht wird. Dadurch wird der gasdichte Einschluss des wärmedämmenden Gases im Inneren der Partikel weiterführend verbessert. Vorzugsweise wird die Beschichtung insbesondere zumindest im Wesentlichen vollflächig auf die Außenflächen bzw. Außenzonen der Partikel aufgebracht, um eine vorzugsweise weitere gasdichte Umhüllung der Partikel auszubilden. Im Optimalfall weist der Partikel also zwei in sich geschlossene gasdichte Umhüllungen, gebildet durch die Außenzone und die anschließend aufgebrachte Beschichtung, auf.
Insbesondere wird die Beschichtung mit einer Schichtdicke im Bereich von 10 bis 3.100 pm, insbesondere 20 bis 2.600 gm, vorzugsweise 30 bis 2.100 pm, bevorzugt 40 bis 1.600 pm, besonders bevorzugt 50 bis 1.100 pm, aufgetragen. Bei dieser Dicke werden optimale Ergebnisse in Bezug auf eine hohe Wärmedämmfähigkeit erzielt.
Die Beschichtung kann fest oder flüssig sein. Insbesondere wird die Beschichtung ein- oder mehrschichtig aufgetragen.
Vorzugsweise wird die Beschichtung mittels Aufsprühen aufgetragen, um eine möglichst homogene Verteilung zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung eine Lösung oder Dispersion.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines organischen Polymers, vorzugsweise auf Basis von Butadien, Polyacryl, Polystyrol, Polychloropren, Polyamid, Polyester, Polyisobutylen, Isobuten-Isopren-Kautschuk, Polyurethan, Fluopolymer, Silikonharz sowie deren Mischungen, ausgebildet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtungszusammensetzung auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen ausgebildet und/oder biologisch abbaubar. Dies trägt der umweltgerechten Ausbildung des erfindungsgemäßen Materials Rechnung.
Besonders bevorzugt ist das Bindemittel der Beschichtungszusammensetzung ausgewählt aus der Gruppe der Kautschuke, insbesondere Isobuten-Isopren- Kautschuk (Butylkautschuk), Polyisoprene (Isopren-Kautschuk), Butadienkautschuk sowie deren Mischungen. Um die Effizienz der Beschichtung zu verbessern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Partikel im Rahmen der Beschichtung einer thermischen Behandlung unterzogen wird bzw. werden. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Partikel und/oder die Beschichtung während der thermischen Behandlung auf Temperaturen im Bereich von 100 bis 400 °C, insbesondere 150 bis 375 °C, vorzugsweise 180 bis 350 °C, bevorzugt 200 bis 350 °C, erwärmt werden bzw. wird. Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem z w e i t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Partikel, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Partikel aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, besteht, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen und wobei eine Außenfläche des Partikels insbesondere zumindest teilweise durch eine gasdichte Außenzone gebildet ist.
Wie bereits zuvor ausgeführt, weist ein mit einem wärmedämmenden Gas gefüllter Partikel, der eine gasdichte Außenzone aufweist, hervorragende Wärmedämmeigenschaften auf und ist folglich in hervorragender Weise als Dämmstoff, insbesondere als Füllstoff, sowohl in loser Schüttung als auch in Bindemittelsystemen verwendbar.
Was die Ausbildung der Außenzone anbelangt, so bildet diese vorzugsweise eine in sich geschlossene, gasdichte Außenfläche bzw. Oberfläche des Partikels aus.
Dies entspricht einer optimalen Konstellation, um ein Entweichen des in den geschlossenen Poren eingeschlossenen Gases aus dem Partikel heraus zu verhindern und eine langfristig zuverlässige bzw. effiziente Wärmedämmung zu gewährleisten. Dabei wird die Außenfläche des Partikels vollständig bzw. vollflächig von der gasdichten Außenzone gebildet, um eine in sich geschlossene Hülle bzw. Ummantelung des Partikels auszubilden.
Was nun die Dicke der gasdichten Außenzone anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. Es hat sich jedoch bewährt, wenn die gasdichte Außenzone eine Dicke im Bereich von 30 bis 300 pm, vorzugsweise 40 bis 250 gm, insbesondere 50 bis 200 pm, hat. Durch Einstellen dieser gasdichten Außenzone wird ein optimaler Kompromiss zwischen einer durch den Anteil gefüllter Poren initiierten Wärmedämmung einerseits und einer durch die Außenzonen initiierten Versiegelung bzw. Barrierewirkung andererseits erzielt. Besonders bevorzugt ist auf der Außenfläche bzw. Außenzone des Partikels eine gasdichte Beschichtung aufgebracht, insbesondere wobei die Beschichtung, vorzugsweise zusätzlich zur gasdichten Außenzone, eine vorzugsweise weitere in sich geschlossene und/oder gasdichte Umhüllung bzw. Ummantelung des Partikels ausbildet. Auf diese Weise lassen sich entsprechende Vorteile realisieren.
Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Schichtdicke im Bereich von 10 bis 3.000 pm, insbesondere 20 bis 2.500 pm, vorzugsweise 30 bis 2.000 pm, bevorzugt 40 bis 1.500 pm, besonders bevorzugt 50 bis 1.000 pm, auf. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Partikel eine absolute Partikelgröße im Bereich von 10 bis 10.000 pm, insbesondere 20 bis 8.000 pm, vorzugsweise 30 bis6.000 pm, bevorzugt 40 bis 5.500 pm, besonders bevorzugt 50 bis 5.000 pm, aufweist. Auf diese Weise lässt sich der Partikel in optimaler Weise als Dämmstoff verwenden.
Besonders bevorzugt ist, dass das Verhältnis der Schichtdicke zur Partikelgröße der Partikel im Bereich zwischen 1 : 1 bis 1 : 30, insbesondere 1 : 2 bis 1 : 15, vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 10, liegt. Insbesondere ist die Beschichtung auf Basis eines organischen Polymers ausgebildet ist und, vorzugsweise, aus einer Polymerdispersion gebildet.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das organische Polymer ausgewählt ist aus Butadien, Polyacryl, Polystyrol, Polychloropren, Polyamid, Polyester, Polyisobutylen oder einem Polyurethan sowie deren
Mischungen.
Die Beschichtung kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung außenseitig hydrophob ausgebildet. Dies erleichtert die anschließende Verwendung, insbesondre in einer Baustoffmischung. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines organischen Polymers, vorzugsweise auf Basis von Butadien, Polyacryl, Polystyrol, Polychloropren, Polyamid, Polyester, Polyisobutylen, Isobuten-Isopren-Kautschuk, Polyurethan, Fluopolymer, Silikonharz sowie deren Mischungen, ausgebildet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtungszusammensetzung auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen ausgebildet und/oder biologisch abbaubar. Dies trägt der umweltgerechten Ausbildung des erfindungsgemäßen Materials Rechnung.
Besonders bevorzugt ist das Bindemittel der Beschichtungszusammensetzung ausgewählt aus der Gruppe der Kautschuke, insbesondere Isobuten-Isopren- Kautschuk (Butylkautschuk), Polyisoprene (Isopren-Kautschuk), Butadienkautschuk sowie deren Mischungen.
Üblicherweise weist der Partikel eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,010 bis 0,050 W/(m - K), insbesondere 0,012 bis 0,035 W/(m - K), vorzugsweise 0,012 bis 0,030 W/(m - K), auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere für den Fall, dass das poröse mineralische Material ausgewählt ist aus Perlit, insbesondere expandiertem Perlit, Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, und Blähschiefer, der Partikel eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,016 bis 0,050 W/(m - K), insbesondere 0,018 bis 0,035 W/(m - K), vorzugsweise 0,018 bis 0,030
W/(m - K), bevorzugt 0,018 bis 0,025 W/(m - K), auf.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei Verwendung einer Kombination von Aerogel und Krypton, kann es vorgesehen sein, dass der Partikel eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich 0,010 bis 0,020 W/(m K), insbesondere 0,12 bis 0,018 W/(m K), vorzugsweise 0,012 bis 0,016 W/(m K), aufweist.
Im Unterschied zu den eingangs thematisierten kunststoffbasierten Dämmplatten bzw. Dämmmaterialien des Standes der Technik werden erfindungsgemäß Dämmmaterialien eingesetzt, die als anorganisches Material auf Basis eines Minerals ausgebildet sind. Die Verwendung mineralisch basierter Materialien hat den Vorteil, dass die Materialien nicht brennbar sind und somit ohne weitergehende Brandschutzmaßnahmen verbaut werden können.
Dies stellt einen signifikanten Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar, da die enorme Brandgefahr vermieden wird. Derart mineralische Dämmmaterialien, die anstelle von Styropor oder Polyisocyanuraten zur Dämmung von Gebäuden eingesetzten werden, können im Brandfall Menschenleben retten. Zudem können mineralische Baumaterialien problemlos recycled bzw. wiederverwertet werden und bewirken auch einen positiven Effekte auf das Raumklima, die Gesundheit und die Ökobilanz.
Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten mineralisch basierten Materialien weisen die erfindungsgemäß realisierbaren Produkte insbesondere eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmedämmfähigkeit auf.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem d r i t t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines zuvor beschriebenen Partikels als Dämmstoff, insbesondere zur Wärmedämmung. Wie zuvor bereits ausgeführt, kann der Partikel nach der Erfindung in hervorragender Weise als Dämmstoff, insbesondere als Füllstoff, sowohl in loser Schüttung als auch im Bindemittelsystem verwendet werden.
Für weitergehende Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung des Partikels kann auf die vorangehenden Ausführungen zu dem Partikel, der aus einem porösen mineralisch basierten Material besteht, verwiesen werden.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem v i e r t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines zuvor beschriebenen Partikels zur Herstellung von Baumaterialien, insbesondere von Dämmmaterialien, wie Dämmputzen, Dämmplatten, Wärmedämmverbundsystemen oder wärmedämmenden Massen.
Für weitergehende Einzelheiten zu dieser erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den vorangehenden Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechen gelten. Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem f ü n f t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Dämmstoff, der die zuvor beschriebenen Partikel aufweist. Für weitergehende Einzelheiten zu diesem Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Partikel sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäßen Dämmstoffe in entsprechender Weise gelten. Für weitergehende Einzelheiten zu diesem Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Baustofftrockenmischung entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem s i e b t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist eine pastöse Dämmmasse, welche die zuvor beschriebenen Partikel enthält.
Für weitergehende Einzelheiten zu diesem Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße pastöse Dämmmasse entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem a c h t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist eine Wärmedämmung, welche die zuvor beschriebenen Partikel aufweist.
Für weitergehende Einzelheiten zu diesem Erfindungsaspekt kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Wärmedämmung entsprechend gelten. In der Figurendarstellung ist eine Anlage zur Flerstellung von Partikeln gezeigt.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem n e u n t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist eine Anlage zur Flerstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, bestehen, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise mit einem wärmedämmenden Gas gefüllt sind,
wobei die Anlage mindestens einen Ofen, umfassend (a) mindestens einen Einlass zum Einleiten poröser mineralisch basierter Ausgangspartikel, die offene Poren aufweisen,
(b) eine erste Temperaturzone, in die ein wärmedämmendes Gas einleitbar ist, um die offenen Poren Ausgangspartikel mit dem wärmedämmenden Gas zu beaufschlagen bzw. zu füllen,
(c) eine zweite Temperaturzone, deren Temperatur unabhängig von der Temperatur in der ersten Temperaturzone regelbar ist, insbesondere durch eine Regeleinheit,
wobei die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Partikel derart in der zweiten Temperaturzone erhitzbar sind, dass sich an Außenflächen der Partikel gasdichte Außenzonen ausbilden, und
(d) einen Auslass zum Ausleiten der Partikel,
aufweist.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Anlage ist insbesondere darin zu sehen, dass ein Ofen mit zwei Temperaturzonen vorgesehen ist, wobei in der ersten Temperaturzone die Einleitung des wärmedämmenden Gases und in der zweiten Temperaturzone die Ausbildung der gasdichten Außenzone vorgesehen ist. Dadurch lässt sich, im Anschluss an die Einleitung des wärmedämmenden Gases in die noch offenen Poren der Ausgangspartikel, eine zielgerichtete gasdichte Außenzone als Barriere ausbilden, um ein Entweichen des zuvor eingeleiteten wärmedämmenden Gases aus dem Inneren der Ausgangspartikel zu vermeiden oder zumindest zu minimieren. Insofern eignet sich die erfindungsgemäße Anlage insbesondere zur Herstellung von Partikeln der vorgenannten Art, wobei insbesondere das zuvor beschriebene Verfahren angewendet bzw. durchgeführt wird.
Insofern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein in sich geschlossenes Konzept vorgestellt, welches neben den Partikeln als Produkt auch deren Herstellung durch eine spezifisch ausgebildete Anlage sowie zweckgerichtete Verwendungen umfasst.
Vorzugsweise ist der Ofen als Drehrohrofen ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich entsprechende Vorteile realisieren, die zuvor bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erörtert worden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist vorgesehen, dass der Ofen eine der zweiten Temperaturzone nachgeordnete dritte Temperaturzone zum Kühlen der Partikel autweist, wobei die Temperatur in der dritten Temperaturzone unabhängig von der ersten und/oder der zweiten Temperaturzone regelbar ist, insbesondere durch die Regeleinheit.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ausgangspartikel über eine erste Dosiervorrichtung, insbesondere eine erste Zellradschleuse, dem Ofen zuführbar sind. Dies gestattet eine präzise und schonende Einleitung der Ausgangspartikel in den Ofen.
Was eine Vorbehandlung der Ausgangspartikel anbelangt, so weist die Anlage vorzugsweise mindestens einen weiteren Ofen zur Vorerwärmung der Ausgangspartikel auf, der mit dem Einlass des Ofens verbunden ist, vorzugsweise wobei die erste Dosiervorrichtung zwischen dem Ofen und dem weiteren Ofen angeordnet ist. Durch die Vorerwärmung der Ausgangspartikel kann eine weitere Expansion bzw. eine verbesserte Ausbildung der offenen Poren durchgeführt werden, wie es bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zuvor erörtert worden ist.
Was die Ausbildung des weiteren Ofens anbelangt, so ist dieser vorzugsweise, insbesondere ebenso wie der Ofen, als Drehrohrofen ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich entsprechende Vorteile in Bezug auf eine präzise Dosierung und/oder Umwälzung der Partikel innerhalb des Ofens realisieren.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Anlage mindestens eine Abscheidevorrichtung, insbesondere einen Zyklon, auf, um Ausgangspartikel in einem bestimmten Durchmesserbereich dem Ofen, vorzugsweise dem weiteren Ofen, zuzuleiten. Auf diese Weise werden lediglich Ausgangspartikel mit einem bestimmten Durchmesserbereich dem Ofen bzw. dem weiteren Ofen zugeleitet. Dies gestattet eine Effizienzsteigerung in Bezug auf die Gaseinleitung und anschließende Versiegelung der Ausgangspartikel, wie es bereits zuvor im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erörtert worden ist. Besonders bevorzugt ist eine zweite Dosiervorrichtung zwischen der Abscheidevorrichtung und dem Ofen, vorzugsweise dem weiteren Ofen, angeordnet. Dies gestattet eine präzise und schonende Zuführung von Partikeln von der Abscheidevorrichtung zum weiteren Ofen bzw. zum Ofen.
Darüber hinaus hat es sich als besonders bevorzugt erwiesen, dass die Partikel über eine dritte Dosiervorrichtung, insbesondere eine dritte Zellradschleuse, aus dem Ofen ausförderbar und/oder einer Beschichtungsvorrichtung zuführbar sind. Dies gestattet eine präzise und schonende Ausleitung der hergestellten Partikel aus dem Ofen.
Darüber hinaus kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Anlage mindestens eine mit dem Auslass des Ofens verbundene Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung der Partikel aufweist. Dadurch lässt sich die gasdichte Ausbildung des Außenbereichs der mit Gas gefüllten Partikel weiterführend verbessern, wie es bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erörtert worden ist.
In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise ein mit dem Auslass verbundener, rohrförmiger Beschichtungsabschnitt vorgesehen, um die Partikel der
Beschichtungsvorrichtung zuzuleiten und/oder aus der Beschichtungsvorrichtung auszuleiten. Insbesondere fallen die Partikel unter Schwerkrafteinwirkung durch den Beschichtungsabschnitt hindurch, werden einer Beschichtungskammer der Beschichtungsvorrichtung zugeführt und werden anschließend, nach erfolgter Beschichtung, über den Beschichtungsabschnitt wieder aus der Beschichtungskammer herausgeleitet. Dies gestattet eine effiziente Verfahrensführung, wobei der Beschichtungsabschnitt eine definierte Führung der Partikel ermöglicht, die sich vorzugsweise ausschließlich aufgrund der Schwerkraft durch den Beschichtungsabschnitt hindurchbewegen.
Besonders bevorzugt ist die Beschichtungsvorrichtung durch eine Beschichtungskammer und mindestens eine Austragseinrichtung zum Austragen der Beschichtung auf die Partikel gebildet. Insbesondere ist die Austragseinrichtung als Sprüheinrichtung, insbesondere als Sprühkranz, ausgebildet. Insbesondere um auch eine mehrschichtige gasdichte Beschichtung zu realisieren, kann vorzugsweise entlang einer Prozessrichtung der Partikel eine Vielzahl von Austragseinrichtungen angeordnet sein. Schließlich ist weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem z e h n t e n Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendung der zuvor beschriebenen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und, insbesondere, zur Herstellung von Partikeln der erfindungsgemäßen Art. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Figur gezeigten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage beschrieben, ohne jedoch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auf diese bevorzugte Ausführungsform einzuschränken. In der Figurendarstellung ist eine erfindungsgemäße Anlage 1 zur Herstellung von Partikeln dargestellt.
Die Anlage 1 weist einen Ofen 2 auf. In dem Ofen 2 werden die beiden Herstellungsschritte, nämlich die Beaufschlagung poröser mineralischer Ausgangspartikel mit einem wärmedämmenden Gas - Verfahrensschritt (a) - und die Erhitzung der mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten (Ausgangs-)Partikel zur Ausbildung einer gasdichten Zone - Verfahrensschritt (b) - durchgeführt.
Vorzugsweise weist der Ofen 2 mindestens einen Einlass 3 zum Einleiten poröser mineralisch basierter Ausgangspartikel auf.
Beim dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Ofen 2 eine erste Temperaturzone 4 auf, die mit dem Einlass 3 in Verbindung steht. In dieser ersten Temperaturzone 4 ist ein wärmeleitendes Gas einleitbar, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Edelgas handelt. Hierzu weist die Anlage 1 vorzugsweise eine schematisch dargestellte Gasquelle 5 auf, in der das wärmedämmende Gas gespeichert ist und zur Verfügung gestellt wird. Die Gasquelle 5 ist vorzugsweise mit dem Ofen 2, insbesondere mit der ersten Temperaturzone 4, verbunden. Besonders bevorzugt weist der Ofen 2 eine zweite Temperaturzone 6 auf, vorzugsweise wobei sich die zweite Temperaturzone 6 in einer Transportrichtung T nach der ersten Temperaturzone 4 innerhalb des Ofens 2 befindet. Vorzugsweise ist die zweite Temperaturzone 6 dazu ausgebildet, dass sich die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Außenpartikel derart erhitzen können, dass sich an Außenflächen der Partikel gasdichte Außenzonen ausbilden. Besonders bevorzugt wird das wärmedämmende Gas derart in den Ofen 2, insbesondere in die erste Temperaturzone 4, eingeleitet, dass sich ein insbesondere zumindest im Wesentlichen entgegengesetzt zur Transportrichtung T gerichteter Gasstrom ausbildet. Auf diese Weise wird das wärmedämmende Gas besonders effizient in die offenen Poren der Ausgangspartikel eingeleitet.
Beim dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Ofen 2 eine dritte Temperaturzone 7 auf, vorzugsweise wobei die dritte Temperaturzone 7 in Transportrichtung T nach der zweiten Temperaturzone 6 angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die Temperaturzonen 4, 6 und 7 unabhängig voneinander regelbar, insbesondere über eine (nicht dargestellte) Regeleinheit.
Insbesondere weist der Ofen 2 einen Auslass 8 zum Ausleiten der Partikel aus dem Ofen 2 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auslass 8 an der dritten Temperaturzone 7 angeordnet.
Besonders bevorzugt ist der Ofen 2 als Drehrohrofen ausgebildet.
Die Ausbildung des Ofens 2 als Drehrohrofen ermöglicht insbesondere eine gezielte Anpassung der Bewegung der Partikel entlang der Transportrichtung T, entlang der die Partikel innerhalb des Ofens 2 von der ersten Zone 4 zur zweiten Zone 6 und, vorzugsweise, von der zweiten Zone 6 zur dritten Zone 7 transportiert werden. Dies erfolgt insbesondere durch Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Rohres und/oder des Neigungswinkels des Rohres des Ofens 2. Zudem ermöglicht die Ausbildung des Ofens 2 als Drehrohrofen eine Umwälzung der Partikel innerhalb des Ofens 2.
Bei dem darstellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Anlage 1 eine erste Dosiervorrichtung 9 auf, die mit dem Einlass 3 des Ofens 2 verbunden ist. Dies gestattet eine definierte und schonende Zuführung von Partikeln zur ersten Temperaturzone 4 des Ofens 2. Besonders bevorzugt ist die erste Dosiervorrichtung 9 als Zellradschleuse ausgebildet. Zudem weist die Anlage 1 vorzugsweise einen weiteren bzw. vorgelagerten Ofen 10 auf, der zur Vorerwärmung der Ausgangspartikel ausgebildet ist. Der weitere Ofen 10 ist mit dem Einlass 3 des Ofens 2 verbunden, insbesondere über die erste Dosiervorrichtung 9.
Besonders bevorzugt ist (auch) der weitere Ofen 10 als Drehrohrofen ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich die zuvor im Rahmen des Drehrohrofens geschilderten Vorteile bzw. Besonderheiten realisieren. Was die Einleitung der Ausgangspartikel in den weiteren Ofen 10 anbelangt, so ist beim bevorzugten Darstellungsbeispiel vorzugweise eine zweite Dosiervorrichtung 1 1 vorgesehen, durch die die dosierte Einleitung der Ausgangsmaterialien in den weiteren Ofen 10 durchgeführt wird. Insbesondere ist die zweite Dosiervorrichtung 11 als Zellradschleuse ausgebildet.
Beim bevorzugten Darstellungsbeispiel weist die Anlage 1 eine Abscheidevorrichtung 12 auf, um lediglich Ausgangspartikel in einem bestimmten Durchmesserbereich dem Ofen 2 bzw. dem weiteren Ofen 10 zuzuleiten. Insbesondere ist die Abscheidevorrichtung 12 mit dem weiteren Ofen 10 verbunden, insbesondere über die zweite Dosiervorrichtung 1 1.
Besonders bevorzugt weist die Anlage 1 einen Vorwärmbehälter 13 auf, der zwischen der Abscheidevorrichtung 12 einerseits und dem weiteren Ofen 10, insbesondere der zweiten Dosiervorrichtung 11 andererseits angeordnet ist. Der Vorwärmbehälter 13 ist insbesondere dazu ausgebildet, die von der
Abscheidevorrichtung 12 eingeleiteten Partikel auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 800 °C, vorzugsweise 450 bis 750 °C, insbesondere 500 bis 700 °C, vorzuwärmen. Wie dargestellt, ist an dem Vorwärmbehälter 13 vorzugsweise eine Zuleitung 14 vorgesehen, über die bedarfsweise Ausgangspartikel, insbesondere im gewünschten Durchmesserbereich, dem Vorwärmbehälter 13 zuleitbar sind.
Darüber hinaus ist beim bevorzugten Darstellungsbeispiel eine Weiche 15 vorgesehen, um aus der Abscheidevorrichtung 12 austretende Partikel bedarfsweise dem Vorwärmbehälter 13 oder einem Restbehälter 16 zuzuleiten. Ebenfalls weist die dargestellte Anlage 1 vorzugsweise einen Expandierofen 17 auf. In diesem Expandierofen 17 werden vorzugsweise nicht-expandierte mineralisch basierte Ausgangspartikel expandiert, insbesondere erhitzt, um sie in einen expandierten Zustand zu überführen. Derartige Expandieröfen 17 sind dem Fachmann aus der Praxis bekannt, beispielsweise aus der eingangs erörterten DE 198 54 390 C2.
Dem Expandierofen 17 ist vorzugsweise eine weitere Zuleitung 18 zugeordnet, um bedarfsweise zusätzlich zum Austrag aus dem Expandierofen 17 weitere expandierte Ausgangspartikel dem Ofen 2 zuzuführen.
Besonders bevorzugt ist der Abscheidevorrichtung 12 eine Austragsleitung 19 zugeordnet, insbesondere um besonders feine expandierte Partikel auszutragen, insbesondere derart, dass sie nicht der Abscheidevorrichtung 12 zugeführt werden.
Besonders bevorzugt ist zur dosierten Austragung der Auslass 8 des Ofens 2 mit einer dritten Dosiervorrichtung 20 verbunden, insbesondere wobei die Partikel über die dritte Dosiervorrichtung 20 dosiert vom Ofen 2 zu einer Beschichtungsvorrichtung 21 zuleitbar sind.
Beim bevorzugten Darstellungsbeispiel weist die Anlage 1 darüber hinaus vorzugsweise die Beschichtungsvorrichtung 21 auf, vorzugsweise wobei die Beschichtungsvorrichtung 21 über die dritte Dosiervorrichtung 20 mit dem Auslass 8 des Ofens 2 verbunden ist.
Besonders bevorzugt ist ein rohrförmiger Beschichtungsabschnitt 22 vorgesehen, über den die Partikel der Beschichtungsvorrichtung 21 zugeleitet und anschließend wieder aus der Beschichtungsvorrichtung 21 ausgeleitet werden. Nach Passieren des Ausgangs 8 werden die Partikel über den Beschichtungsabschnitt 22 durch die Beschichtungsvorrichtung 21 entlang einer Prozessrichtung P hindurchgeleitet, vorzugsweise unter Einwirkung ihrer Schwerkraft und anschließend wieder aus der Beschichtungsvorrichtung 21 wieder hinausgeleitet.
Die Beschichtungsvorrichtung 21 ist vorzugsweise durch eine Beschichtungskammer 23 und durch mindestens eine Austragseinrichtung 24 gebildet. Der unmittelbare Austrag der Beschichtung erfolgt über die Austragseinrichtung 24. Insofern werden die Partikel über den Beschichtungsabschnitt 22 der Beschichtungskammer 23 zugeleitet und ebenfalls über den Beschichtungsabschnitt 22 wieder aus der Beschichtungskammer 23 ausgeleitet. Bevorzugt sind mehrere, hier zwei Austragseinrichtungen 24 vorgesehen, die jeweils als Sprüheinrichtung, insbesondere Sprühkranz, ausgebildet sind.
Gemäß einer (nicht dargestellten) Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass entlang der Prozessrichtung P der Partikel eine Vielzahl von Austragseinrichtungen 24 angeordnet ist, um eine Mehrfachbeschichtung der Partikel zu realisieren. Hier sind jedoch auch andere konstruktive Lösungen möglich.
Besonders bevorzugt ist der Beschichtungsabschnitt 22 zumindest bereichsweise beheizt. Dadurch findet unmittelbar nach dem Durchtritt der Partikel durch die Beschichtungskammer 22 bzw. durch die Beschichtungsvorrichtung 21 eine insbesondere thermisch initiierte Aushärtung bzw. Vernetzung der Beschichtung statt. Insbesondere ist der Beschichtungsabschnitt 22 in einem sich in Prozessrichtung P der Beschichtungsvorrichtung 21 anschließenden Bereich beheizt und hierzu beispielsweise als beheizbares Rohr ausgebildet. Hier sind jedoch auch andere technische Lösungen möglich.
Die Partikel können nach dem Austrag aus dem Ofen 2 und, vorzugsweise, aus der Beschichtungsvorrichtung 21 , einem Produktbehälter 25 zugeführt werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
Beispiel 1 :
Partikel aus Perlit werden in einem Expandierofen 17 erhitzt und dabei expandiert.
Anschließend werden die expandierten Perlitpartikel als Partikelstrom einer Abscheidevorrichtung 12 geführt, wobei die Abscheidevorrichtung 12 als Zyklon ausgebildet ist. In der Abscheidevorrichtung 12 werden Perlitpartikel mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 0,6 mm aus dem gesamten Perlitpartikelstrom abgeschieden, wobei zu große expandierte Perlitpartikel einem Restbehälter 16 zuführbar sind. Hierzu ist eine entsprechende Weiche 15 vorgesehen.
Die aus der Abscheidevorrichtung 12 heraustretenden Partikel haben eine Temperatur im Bereich von 500 bis 700 °C und werden einem Vorheizbehälter 13 zugeleitet. In dem Vorheizbehälter 13 werden die expandierten Partikel auf eine Temperatur im Bereich von 600 °C gehalten.
Über eine zweite Dosiervorrichtung 11 , die als Zellradschleuse ausgebildet ist, werden die Ausgangspartikel einem weiteren Ofen 10 zugeführt. In dem weiteren Ofen 10 werden die Ausgangspartikel zunächst auf Temperaturen im Bereich von 600 bis 800 °C vorerwärmt, wobei vorzugsweise eine Restexpansion der Ausgangspartikel erfolgt. Die Dauer der Vorerwärmung beträgt ca. 5 Minuten. Nach der Vorerwärmung wird der weitere Ofen 10 über eine Dauer von 10 Minuten evakuiert, und zwar bei einem Unterdrück im Bereich von 20 bis 150 mbar. Die Evakuierung wird über eine Dauer von 10 Minuten durchgeführt. Insofern ergibt sich eine Verweilzeit der Ausgangspartikel in dem weiteren Ofen von ca. 15 Minuten. Nach der Vorerwärmung und anschließenden Evakuierung im weiteren bzw. vorgelagerten Ofen 10 werden die Ausgangspartikel über eine erste Dosiervorrichtung 9, die als Zellradschleuse ausgebildet ist, einem Einlass 3 eines Ofens 2 zugeführt. Über den im Einlass 3 gelangen die Ausgangspartikel zu einer ersten Temperaturzone 4 des Ofens.
In der ersten Temperaturzone 4 werden die Ausgangspartikel bei einer Temperatur im Bereich von 900 °C mit einem wärmedämmenden Gas beaufschlagt. Die Beaufschlagung wird über eine Dauer von ca. 3 Minuten durchgeführt. Dabei wird das Gas entgegengesetzt zur Transportrichtung der Partikel innerhalb des Ofens eingeleitet, um eine Gaseinleitung nach dem Gegenstromprinzip umzusetzen. Von der ersten Temperaturzone 4 gelangen die mit Gas gefüllten Ausgangspartikel in eine zweite Temperaturzone 6. In der zweiten Temperaturzone 6 werden die Ausgangspartikel auf eine Temperatur im Bereich von 1.000 °C erhitzt, um Außenzonen auf Außenflächen der Ausgangspartikel zu bilden. Die Bildung der Außenzonen erfolgt dabei über eine Dauer von ca. 5 Minuten.
Von der zweiten Temperaturzone 6 gelangen die mit dem Gas gefüllten und die Außenzonen aufweisenden Partikel in eine dritte Zone 7 des Ofens, wobei in der dritten Zone 7 eine Kühlung stattfindet. Die Kühlung erfolgt dabei in der dritten Zone 7 bei einer Temperatur im Bereich von 600 °C und wird über eine Dauer von ca. 5 Minuten durchgeführt.
Nach Passieren der dritten Zone 7 werden die Partikel über einen Auslass 8 aus dem Ofen 2 ausgetragen. Zum Austrag der Partikel ist dabei eine dritte
Dosiervorrichtung 20, die als Zellradschleuse ausgebildet ist, vorgesehen.
Über die dritte Dosiervorrichtung 20 werden die Partikel einer Beschichtungsvorrichtung 21 zugeführt. In der Beschichtungsvorrichtung 20 werden die Partikel mit einer gasdichten Beschichtung beschichtet. Hierzu sind
Austragseinrichtungen 24 vorgesehen, die als Sprühkränze ausgebildet sind, wobei die Beschichtung als Dispersion auf Basis eines Polyurethans aufgetragen wird.
Die beschichteten Partikel werden schließlich einem Produktbehälter 25 zugeleitet.
Beispiel 2:
Aerogel-Partikel werden analog zu den Perlitpartikel aus Beispiel 1 im Expandierofen 17 erhitzt und dabei expandiert.
Anschließend werden die expandierten Aerogel-Partikel als Partikelstrom wiederum der Abscheidevorrichtung 12 zugeführt, in welcher die Aerogel-Partikel mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 0,6 mm abgeschieden werden, während zu große expandierte Aerogel-Partikel einem Restbehälter 16 mittels der Weiche 15 zugeführt werden können. Die aus der Abscheidevorrichtung 12 heraustretenden, auf 500 bis 700 °C temperierten Partikel werden dem Vorheizbehälter 13 zugeleitet und dort bei einer Temperatur im Bereich von 600 °C gehalten. Über die zweite, als Zellradschleuse ausgebildete Dosiervorrichtung 11 werden die Ausgangspartikel dem Ofen 10 zugeführt und dort auf Temperaturen im Bereich von 850 bis 900 °C vorerwärmt, wobei vorzugsweise eine Restexpansion der Ausgangspartikel erfolgt. Die Dauer der Vorerwärmung beträgt ca. 5 Minuten. Nach der Vorerwärmung wird der Ofen 10 über eine Dauer von 10 Minuten bei einem Unterdrück im Bereich von 100 bis 150 mbar evakuiert, sodass sich eine Verweilzeit der Ausgangspartikel im Ofen 10 von ca. 15 Minuten ergibt. Anschließend werden die Aerogel-Ausgangspartikel über die als Zellradschleuse ausgebildete Dosiervorrichtung 9, dem Einlass 3 des Ofens 2 zugeführt und gelangen so zu der ersten Temperaturzone 4 des Ofens 2.
In der ersten Temperaturzone 4 werden die Aerogel-Ausgangspartikel bei einer Temperatur von 1.000 °C mit dem wärmedämmenden Gas, insbesondere mit Krypton, beaufschlagt. Die Beaufschlagung wird über eine Dauer von ca. 3 Minuten durchgeführt. Dabei wird das Gas, insbesondere Krypton, nach dem Gegenstromprinzip entgegengesetzt zur Transportrichtung der Aerogel-Partikel innerhalb des Ofens eingeleitet. Von der ersten Temperaturzone 4 gelangen die mit Gas gefüllten Ausgangspartikel, insbesondere die mit Krypton gefüllten Aerogel- Partikel, in die zweite Temperaturzone 6. In der zweiten Temperaturzone 6 werden die Ausgangspartikel auf eine Temperatur im Bereich von 900 °C erhitzt, um Außenzonen auf Außenflächen der Ausgangspartikel zu bilden. Die Bildung der Außenzonen erfolgt über eine Dauer von ca. 5 Minuten.
Von der zweiten Temperaturzone 6 gelangen die insbesondere mit Krypton gefüllten und Außenzonen aufweisenden Aerogel-Partikel in die dritte Zone 7 des Ofens, wobei in der dritten Zone 7 eine Kühlung stattfindet. Die Kühlung in der dritten Zone 7 erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 600 °C und wird über eine Dauer von ca. 5 Minuten durchgeführt.
Nach Passieren der dritten Zone 7 werden die Partikel über den Auslass 8 aus dem Ofen 2 ausgetragen. Zum Austrag der Partikel ist die dritte, als Zellradschleuse ausgebildete Dosiervorrichtung 20 vorgesehen. Über die dritte Dosiervorrichtung 20 werden die Partikel der
Beschichtungsvorrichtung 21 zugeführt. In der Beschichtungsvorrichtung 21 werden die Partikel mit einer gasdichten Beschichtung beschichtet. Hierzu sind die Austragseinrichtungen 24 vorgesehen, die als Sprühkränze ausgebildet sind, wobei die Beschichtung als Dispersion auf Basis eines Polyurethans aufgetragen wird.
Die beschichteten Partikel werden schließlich dem Produktbehälter 25 zugeleitet.
Bezugszeichenliste:
1 Anlage 16 Restbehälter
2 Ofen 17 Expandierofen
3 Einlass 20 18 Weitere Zuleitung
4 Erste Temperaturzone 19 Austragsleitung
5 Gasquelle 20 Dritte Dosiervorrichtung
6 Zweite Temperaturzone 21 Beschichtungsvorrichtung
7 Dritte Temperaturzone 22 Beschichtungsabschnitt 8 Auslass 25 23 Beschichtungskammer
9 Erste Dosiervorrichtung 24 Austragseirichtung
10 Weiterer Ofen 25 Produktbehälter
11 Zweite Dosiervorrichtung
12 Abscheidevorrichtung
13 Vorwärmbehälter 30 P Prozessrichtung
14 Zuleitung T Transportrichtung
15 Weiche

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, bestehen, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass
(a) Ausgangspartikel aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend offene Poren, in eine erste Zone, insbesondere eine erste Temperaturzone, eines Ofens eingebracht werden und mit einem wärmedämmenden Gas beaufschlagt werden, um die offenen Poren mit dem wärmedämmenden Gas zu füllen, und
(b) die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Partikel in einer zweiten Zone, insbesondere in einer zweiten Temperaturzone, des Ofens erhitzt werden, um auf Außenflächen der Partikel gasdichte Außenzonen auszubilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangspartikel aus einem porösen, mineralischen Material bestehen, vorzugsweise wobei das Material der Ausgangspartikel ausgewählt ist aus der
Gruppe von vulkanischem Gestein, Perlit, insbesondere expandiertem Perlit, Vermiculit, insbesondere expandiertem Vermiculit, Blähschiefer, Aerogel, insbesondere Silica-Aerogel, sowie deren Mischungen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmedämmende Gas ein Inertgas ist und/oder
dass das wärmedämmende Gas ausgewählt ist aus der Gruppe der Edelgase, insbesondere Argon, Krypton, und Kohlenstoffdioxid sowie deren Mischungen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangspartikel in der ersten Zone auf Temperaturen im Bereich von 700 bis 1.000 °C, insbesondere 750 bis 975 °C, vorzugsweise 800 bis 950 °C, bevorzugt 850 bis 900 °C, erhitzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel in der zweiten Zone auf Temperaturen im Bereich von 850 bis 1.200 °C, insbesondere 900 bis 1.150 °C, bevorzugt 950 bis 1.100 °C, erhitzt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der zweiten Zone des Ofens höher ist als in der ersten Zone des Ofens, vorzugsweise wobei die Temperatur in der zweiten Zone des Ofens 10 bis 300 °C, insbesondere 30 bis 200 °C, vorzugsweise 50 bis 150 °C, höher eingestellt wird als in der ersten Zone des
Ofens.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbeaufschlagung in der ersten Zone länger durchgeführt wird als die Erhitzung in der zweiten Zone, vorzugsweise wobei die Gasbeaufschlagung in der ersten Zone mindestens 1 Minute, insbesondere 1 ,5 Minuten, vorzugsweise 2 Minuten, länger dauert als die Erhitzung in der zweiten Zone.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel in einer der zweiten Zone nachgelagerten dritten Zone, insbesondere einer dritten Temperaturzone, des Ofens gekühlt werden, vorzugsweise wobei die Temperatur in der dritten Zone des Ofens auf 300 bis 900 °C, vorzugsweise 400 bis 850 °C, insbesondere 500 bis 800 °C, eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der dritten Zone des Ofens niedriger eingestellt wird als in der zweiten Zone des Ofens, vorzugsweise wobei die Temperatur in der dritten Zone mindestens 150 °C, insbesondere mindestens 300 °C, vorzugsweise mindestens 400 °C, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 150 bis 550 °C, niedriger eingestellt wird als in der zweiten Zone des Ofens.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangspartikel vor der Einbringung in die erste
Zone des Ofens in einem weiteren Ofen vorgewärmt werden.
1 1. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Ausleiten der Partikel aus dem Ofen eine gasdichte Beschichtung, vorzugsweise in Form einer Beschichtungszusammensetzung, auf die Außenflächen bzw. Außenzonen der Partikel aufgebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung auf Basis eines organischen Polymers, vorzugsweise auf Basis von Butadien, Polyacryl, Polystyrol, Polychloropren, Polyamid, Polyester, Polyisobutylen, Isobuten-Isopren-Kautschuk, Polurethan,
Fluorpolymer, Silikonharz sowie deren Mischungen ausgebildet ist; und/oder dass die Beschichtungszusammensetzung auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen ausgebildet ist und/oder biologisch abbaubar ist; und/oder dass das Bindemittel der Beschichtungszusammensetzung ausgewählt ist aus der Gruppe der Kautschuke, insbesondere Isobuten-Isopren-Kautschuk (Butylkautschuk), Polyisoprene (Isopren-Kautschuk), Butadienkautschuk sowie deren Mischungen.
13. Partikel, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, der aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, besteht, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise ein wärmedämmendes Gas aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Außenfläche des Partikels insbesondere zumindest teilweise durch eine gasdichte Außenzone gebildet ist.
14. Partikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenzone eine in sich geschlossene, gasdichte Außenfläche bzw. Oberfläche des Partikels ausbildet.
15. Partikel nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche bzw. Außenzone des Partikels eine gasdichte Beschichtung aufgebracht ist.
16. Verwendung eines Partikels nach einem der Ansprüche 13 bis 15 als Dämmstoff, insbesondere zur Wärmedämmung.
17. Verwendung eines Partikels nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zur Herstellung von Baumaterialien, insbesondere von Dämmmaterialien, wie
Dämmputzen, Dämmplatten, Wärmedämmverbundsystemen oder wärmedämmenden Massen.
18. Dämmstoff, aufweisend Partikel nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
19. Baustofftrockenmischung, aufweisend Partikel nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
20. Pastöse Dämmmasse, aufweisend Partikel nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
21. Wärmedämmung, aufweisend Partikel nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
22. Anlage (1 ) zur Herstellung von Partikeln, die aus einem porösen mineralisch basierten Material, aufweisend geschlossene Poren, besteht, wobei die geschlossenen Poren insbesondere zumindest teilweise mit einem wärmedämmenden Gas gefüllt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlage (1 ) mindestens einen Ofen (2), umfassend
(a) mindestens einen Einlass (3) zum Einleiten poröser mineralisch basierter Ausgangspartikel, die offene Poren aufweisen,
(b) eine erste Temperaturzone (4), in die ein wärmedämmendes Gas einleitbar ist, um die offenen Poren der Ausgangspartikel mit dem wärmedämmenden Gas zu beaufschlagen bzw. zu füllen,
(c) eine zweite Temperaturzone (6), deren Temperatur unabhängig von der
Temperatur in der ersten Temperaturzone (4) regelbar ist, insbesondere durch eine Regeleinheit,
wobei die mit dem wärmedämmenden Gas gefüllten Partikel derart in der zweiten Temperaturzone (6) erhitzbar sind, dass sich an Außenflächen der
Partikel gasdichte Außenzonen ausbilden, und (d) einen Auslass (8) zum Ausleiten der Partikel,
aufweist.
23. Anlage (1 ) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ) mindestens einen weiteren Ofen (10) zur Vorerwärmung der Ausgangspartikel aufweist, der mit dem Einlass (3) des Ofens (2) verbunden ist.
24. Anlage (1 ) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anlage (1 ) mindestens eine Abscheidevorrichtung (12), insbesondere einen Zyklon, aufweist, um Ausgangspartikel in einem bestimmten Durchmesserbereich dem Ofen (2), vorzugsweise dem weiteren Ofen (10), zuzuleiten.
25. Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ) mindestens eine mit dem Auslass (8) des Ofens (1 ) verbundene Beschichtungsvorrichtung (21 ) zur Beschichtung der Partikel aufweist.
26. Verwendung einer Anlage nach einem der Ansprüche 22 bis 25 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und, insbesondere, zur Herstellung von Partikeln nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
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