DE3814968A1 - Daemmstoff der dichte 0,1 bis 0,4 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch) - Google Patents

Daemmstoff der dichte 0,1 bis 0,4 g/cm(pfeil hoch)3(pfeil hoch)

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Description

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

Claims (5)

1. Dämmstoff der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 bestehend aus mindestens 50 Vol.-% Silica-Aerogel-Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 5 mm, die mittels mindestens eines organischen und/oder anorgani­ schen Bindemittels miteinander verbunden sind.
2. Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silica-Aerogel-Partikel hydrophob sind.
3. Dämmstoff nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Bindemittel aus Zement, Kalk, Gips und/oder Wasserglas besteht.
4. Dämmstoff nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß organi­ sche Bindemittel verwendet werden.
5. Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffs gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Silica-Aerogel-Partikel mit dem Binde­ mittel beschichtet und/oder vermischt und die Masse in einer Form aushärtet.
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