DE60219088T2 - Verfahren zur Herstellung eines aerogelhaltigen Isolationsgegenstandes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines aerogelhaltigen Isolationsgegenstandes Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgegenstandes und entsprechende Isolationsgegenstände.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Isolationsgegenstände werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um eine Isolationsschicht bereitzustellen. Zum Beispiel werden Isolationsgegenstände, normalerweise in der Form von Panels bzw. Platten, in Kühlschränken verwendet, um die notwendige Isolierung zwischen dem kalten Inneren und dem warmen Äußeren bereitzustellen. Isolationsgegenstände werden auf viele Arten hergestellt, obwohl die Isolationsgegenstände herkömmlicherweise gebildet werden, indem Panels oder andere Hohlräume mit isolierenden Materialien aufgefüllt werden, wie isolierenden Fasern und Pulvern. Solch ein Herstellungsverfahren ist jedoch häufig mühsam und führt nicht zu einem Isolationsgegenstand mit den optimalsten thermischen Leitfähigkeitseigenschaften.
  • Insbesondere erfordert das Auffüllen der Behälter mit den isolierenden Materialien normalerweise ein manuelles Handhaben der Isolationsmaterialien. Der Nachteil der Handhabung solcher isolierenden Materialien umfasst potentielle Gesundheitsschäden und Nachteile für den Benutzer.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgegenstandes zur Verfügung, welches die Handhabung der isolierenden Materialien minimiert und die thermischen Leitfähigkeitseigenschaften des resultierenden Isolationsgegenstandes maximiert. Diese und andere Vorteile der Erfindung, wie auch zusätzliche erfinderische Merkmale, werden aus der Beschreibung der Erfindung deutlich, welche hier bereitgestellt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgegenstandes, wie in dem europäischen Patent EP 1459005B1 beschrieben, umfasst das Bereitstellen eines abgedichteten ersten Behälters, welcher Aerogelteilchen bei einem ersten Luftdruck umfasst, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck. Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck ist geringer als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei einem zweiten Luftdruck, welcher größer ist als der erste Luftdruck. Der abgedichtete erste Behälter wird anschließend in einen zweiten Behälter eingeführt, und der abgedichtete erste Behälter wird durchbrochen, um den Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behälter bei einem zweiten Luftdruck auszugleichen, und um das Volumen der Aerogelteilchen zu erhöhen, wodurch sich der Isolationsgegenstand bildet.
  • Insbesondere stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgegenstandes zur Verfügung, umfassend: (a) Bereitstellen eines abgedichteten ersten Behälters umfassend Aerogelteilchen bei einem ersten Luftdruck, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck geringer ist als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei einem zweiten Luftdruck, welcher größer ist als der erste Luftdruck, (b) Einführen des abgedichteten ersten Behälters in einen zweiten Behälter, (c) Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters um den Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behältern bei dem zweiten Luftdruck auszugleichen und um das Volumen der Aerogelteilchen zu erhöhen, wodurch sich der Isolationsgegenstand bildet.
  • Der zweite Luftdruck kann geringer als der Atmosphärendruck sein. Alternativ kann der zweite Luftdruck Atmosphärendruck sein.
  • Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck kann im Wesentlichen das Gleiche sein wie das Volumen des zweiten Behälters. Alternativ kann das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer sein als das Volumen des zweiten Behälters. Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck kann ungefähr 10 % oder mehr als das Volumen des zweiten Behälters betragen.
  • In einer Ausführungsform weisen im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm oder mehr auf. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von ungefähr 5 mm oder weniger aufweisen.
  • Geeignet sind die Aerogelteilchen Siliziumdioxidaerogelteilchen.
  • Der Isolationsgegenstand kann eine Lichtdurchlässigkeit/cm Dicke von ungefähr 80 % oder mehr aufweisen.
  • Das Verfahren kann des Weiteren das Abdichten des zweiten Behälters nach dem Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters umfassen.
  • Das Verfahren kann des Weiteren das Abdichten des zweiten Behälters vor oder während des Durchbrechens des abgedichteten ersten Behälters umfassen.
  • Der abgedichtete erste Behälter kann durchbrochen werden, indem der abgedichtete erste Behälter erwärmt wird.
  • In einer Ausführungsform ist das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer als das Volumen des zweiten Behälters, der zweite Luftdruck ist Atmosphärendruck und die Aerogelteilchen sind Siliziumdioxidaerogelteilchen mit ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm Durchmesser.
  • Die Erfindung stellt auch einen Isolationsgegenstand zur Verfügung, umfassend:
    • (i) Aerogelteilchen;
    • (ii) einen durchbrochenen ersten Behälter, welcher, bevor er durchbrochen wird, abgedichtet war und die Aerogelteilchen bei einem ersten Luftdruck umfasst, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck; und
    • (iii) einen zweiten Behälter, welcher die Aerogelteilchen enthält und wobei der erste Behälter bei einem zweiten Luftdruck größer ist als bei dem ersten Luftdruck, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck geringer ist als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck, und wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck ungefähr 10 bis 30 % größer ist als das Volumen des ersten Behälters; und wobei der Isolationsgegenstand durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhältlich ist.
  • In einer Ausführungsform wird der Isolationsgegenstand durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsgegenstandes zur Verfügung. Das Verfahren zur Herstellung des Isolationsgegenstandes umfasst das Bereitstellen eines abgedichteten ersten Behälters und eines zweiten Behälters. Der abgedichtete erste Behälter umfasst Aerogelteilchen bei einem ersten Luftdruck, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck. Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck ist geringer als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei einem zweiten Luftdruck, welcher größer ist als der erste Luftdruck. Der abgedichtete erste Behälter wird anschließend in den zweiten Behälter eingeführt, welcher einen Luftdruck aufweist, welcher größer ist als der Luftdruck, der in dem abgedichteten ersten Behälter vorhanden ist. Beim Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters wird der Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behältern bei dem zweiten Luftdruck ausgeglichen. Das Volumen der Aerogelteilchen erhöht sich demzufolge um den zweiten Behälter anzufüllen, um so den Isolationsgegenstand zu bilden.
  • Die ersten und zweiten Behälter können jede geeignete Behälter sein. Insbesondere muss der erste Behälter in der Lage sein, die Aerogelteilchen bei einem Luftdruck zu enthalten, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck. Zusätzlich muss der erste Behälter in der Lage sein, durchbrochen zu werden, um so zu ermöglichen, dass sich das Volumen der Aerogelteilchen ausdehnt, wenn sie dem höheren, ausgeglichenen Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behälter ausgesetzt werden. Der zweite Behälter ist größer als der erste Behälter, so dass der erste Behälter in den zweiten Behälter eingeführt werden kann. Während der zweite Behälter nicht abgedichtet werden muss, ist der zweite Behälter vorzugsweise abdichtbar, um die Aerogelteilchen in dem zweiten Behälter zu halten, wenn der abgedichtete erste Behälter durchbrochen wird und während der Ausdehnung des Volumens der Aerogelteilchen, wenn sie dem höheren, ausgeglichenem Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behälter ausgesetzt werden. Der erste und zweite Behälter kann aus jedem(n) geeigneten Material(en) ausgebildet sein und kann starr oder flexibel sein. Es ist besonders wünschenswert, dass der erste Behälter im Wesentlichen aus vorzugsweise einem Film besteht, z.B. einem Polyesterfilm oder einem Schrumpffolienmaterial, welcher eine relativ dünne Dicke aufweist, um so einfach durch eine Punktion bzw. einen Einstich durchbrochen zu werden oder indem der Film bzw. die Folie Wärme ausgesetzt wird. Es ist ähnlich wünschenswert, dass der zweite Behälter einen Film umfasst, vorzugsweise aus diesen besteht, welcher eine relativ dickere Dicke aufweist oder aus einem Material, das nicht durchbricht, wenn es dem gleichen Maß an Wärme ausgesetzt wird, welches den ersten Behälter durchbrechen würde, und wird vorzugsweise durch die gleiche Wärme abgedichtet.
  • Das Aerogel kann jedes geeignete Aerogel sein. Ein „Gel" betrifft ein kohärentes, starres, kontinuierliches dreidimensionales Netzwerk kolloidaler Teilchen. Gele werden durch die Anhäufung von kolloidalen Teilchen erzeugt (typischerweise unter sauren Bedingungen, wenn neutralisierende Salze nicht vorhanden sind), um eine dreidimensionale Gelmikrostruktur zu bilden. Wenn ein Gel getrocknet wird (d.h. wenn die Flüssigkeit aus den Poren entfernt wird) durch Mittel, durch welche die kohärente Gelmikrostruktur geschützt wird, wie superkritisches Trocknen, wird ein Gel mit niedriger Dichte oder ein „Aerogel" gebildet. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Aerogels ist in dem U.S. Patent 3,122,520 beschrieben. Das Aerogel ist vorzugsweise ein Metalloxidaerogel, insbesondere ein Siliziumdioxidaerogel.
  • Aerogelteilchen weisen sehr vorteilhafte Eigenschaften auf, wie zum Beispiel, optische Lichtdurchlässigkeit, extrem niedrige Dichte und sehr geringe thermische Leitfähigkeit. Demzufolge werden Aerogelteilchen vorteilhafterweise als ein isolierendes Material verwendet. Die Aerogelteilchen können jeden geeigneten Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise weist der Durchmesser im Wesentlichen alle Aerogelteilchen ungefähr 0,5 mm oder mehr (z.B. ungefähr 1 mm oder mehr) auf. Noch bevorzugter beträgt der Durchmesser im Wesentlichen alle Aerogelteilchen ungefähr 5 mm oder weniger (z.B. ungefähr 0,5 oder 1 mm bis ungefähr 5 mm). Die Aerogelteilchen können jede geeignete Dichte aufweisen, jedoch bevorzugt ungefähr 0,05 g/cm3 bis ungefähr 0,15 g/cm3. Die Aerogelteilchen können jede geeignete Oberfläche aufweisen, vorzugsweise wenigstens ungefähr 200 m2/g. Die hier beschriebene Oberfläche wird berechnet basierend auf der Menge an Stickstoff, welche bei fünf unterschiedlichen Drucken über den Bereich von 0,05 bis 0,25 Atmosphären absorbiert wird, gemäß des Brunauer-Emmett-Teller (BET) Modells, auf welches in Gregg, S.J. und Sing, K.S.W. „Adsorption, Surface Area and Porosity", Seite 285, Academic Press, New York (1991) Bezug genommen wird.
  • Die Aerogelteilchen in dem abgedichteten ersten Behälter befinden sich unter einem ersten Luftdruck, welcher geringer ist als der Atmosphärendruck, welcher im Allgemeinen als ungefähr 100 kPa angenommen wird (jedoch abhängig von der Höhe variiert, bei welcher der abgedichtete erste Behälter, welcher die Aerogelteilchen enthält, hergestellt wird). Der Luftdruck in dem ersten Behälter, d.h. der erste Luftdruck, kann auf jede geeignete Weise erhalten werden, zum Beispiel indem wenigstens ein Teilvakuum in dem ersten Behälter erzeugt wird, wobei das Vakuum unter Verwendung herkömmlicher Geräte erzeugt werden kann. Der Luftdruck in dem ersten Behälter beträgt vorzugsweise um ungefähr 50 kPa oder weniger (z. B. ungefähr 10-50 kPa), vorzugsweise ungefähr 20 kPa oder weniger (z.B. ungefähr 1-20 kPa) und noch bevorzugter ungefähr 10 kPa oder weniger (z. B. ungefähr 1 kPa oder weniger oder sogar ungefähr 0,1 kPa oder weniger).
  • Der Luftdruck in dem zweiten Behälter, d.h. der zweite Luftdruck, kann auf jede geeignete Weise erhalten werden. Vorteilhafterweise ist der Luftdruck in dem zweiten Behälter Atmosphärendruck (z.B. ungefähr 100 kPa), obwohl sich der Luftdruck in dem zweiten Behälter von dem Atmosphärendruck unterscheiden kann, d.h. niedriger oder höher als der Atmosphärendruck sein kann.
  • Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen in dem abgedichteten ersten Behälter bei dem ersten Luftdruck ist geringer als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei einem zweiten Luftdruck, welcher größer ist als der erste Luftdruck. Der Ausdruck „unbeschränkt" soll bedeuten, dass die Wirkung jeder Beschränkung durch den Behälter ausgeschlossen wird, so dass das Volumen der Aerogelteilchen nur auf der Wirkung des Luftdrucks basierend betrachtet wird. Die Aerogelteilchen in dem ersten Behälter weisen typischerweise ein unbeschränktes Volumen auf, welches geringer ist als das unbeschränkte Volumen bei im Wesentlichen Atmosphärendruck, welcher im Allgemeinen der zweite Luftdruck ist, und welchem die Aerogelteilchen in dem fertigen Produkt des Isolationsgegenstandes ausgesetzt sind.
  • Das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck kann geringer sein als, größer sein als, oder im Wesentlichen das gleiche sein, wie das Volumen des zweiten Behälters. In anderen Worten, die Aerogelteilchen können den zweiten Behälter unterfüllen, überfüllen oder einfach auffüllen. Unabhängig davon füllen oder überfüllen die Aerogelteilchen den zweiten Behälter einfach, so dass das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck im Wesentlichen das gleiche oder vorzugsweise größer ist als das Volumen des zweiten Behälters. Das Überfüllen des zweiten Behälters mit den Aerogelteilchen ist bevorzugt, aufgrund der Verbesserung der Isoliereigenschaften des resultierenden Isolationsgegenstandes. Daher ist das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck vorzugsweise ungefähr 10 % oder mehr (zum Beispiel 10-30 %) größer als das Volumen des ersten Behälters. Solch eine Überfüllung des zweiten Behälters kann durchgeführt werden, indem sichergestellt wird, dass das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer ist als das Volumen des zweiten Behälters und indem sichergestellt wird, dass das tatsächliche Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck durch eine Verringerung des Luftdrucks in dem ersten Behälter klein genug gemacht werden kann und gegebenenfalls auf das Volumen der Aerogelteilchen beschränkt sind (z.B. durch den ersten Container selbst), so dass der abgedichtete erste Behälter, welcher die Aerogelteilchen umfasst, in den zweiten Behälter passt. Das Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters und das Aussetzen der Aerogelteilchen in diesem einem zweiten Luftdruck führt dazu, dass sich die Aerogelteilchen ausdehnen und den zweiten Behälter bis zu dessen Volumenkapazität anfüllen (wünschenswerter Weise überfüllen).
  • Der zweite Behälter muss nicht abgedichtet werden, wird jedoch vorzugsweise abgedichtet, um den Isolationsgegenstand zu bilden. In diesem Zusammenhang kann der zweite Behälter abgedichtet werden, vor, nach oder während der abgedichtete erste Behälter durchbrochen wird. Da es bevorzugt ist, den zweiten Behälter mit den Aerogelteilchen zu überfüllen, wird der zweite Behälter vorzugsweise abgedichtet bevor oder während der abgedichtete erste Behälter durchbrochen wird.
  • Das Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters kann auf jede geeignete Weise durchgeführt werden. Geeignete Verfahren zur Durchbrechung des abgedichteten ersten Behälters umfassen das Durchstechen des abgedichteten ersten Behälters mit einer physikalischen Einrichtung und das Erwärmen des abgedichteten ersten Behälters. Das Erwärmen des abgedichteten ersten Behälters zur Bewirkung eines Durchbruchs ist bevorzugt, da solch eine Erwärmung stattfinden kann, während der abgedichtete erste Behälter in einem abgedichteten zweiten Behälter vorhanden ist (d.h. ein zweiter Behälter, welcher vor dem Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters abgedichtet wird). Wärme kann auf den abgedichteten ersten Behälter angewandt werden, um ein Durchbrechen des Behälters zu bewirken, durch jedes geeignete Verfahren, z.B. Schallwellen oder Mikrowelllen. Tatsächlich kann die Art und Weise, durch welche der zweite Behälter abgedichtet wird, die gleiche Art und Weise sein, durch welche der abgedichtete erste Behälter durchbrochen wird. Daher kann, wenn zum Beispiel der zweite Behälter einer Wärmeabdichtung zugänglich ist, die Wärme, welche verwendet wird, um den zweiten Behälter abzudichten, verwendet werden, um den abgedichteten ersten Behälter durchzubrechen, vorzugsweise während des gleichen Verfahrensschritts.
  • Der erste und der zweite Behälter kann zusätzlich zu den Aerogelteilchen andere Dinge enthalten. Zum Beispiel kann der erste und/oder zweite Behälter thermische Reflexionsschichten umfassen, um die Isolationseigenschaften des resultierenden Isolationsgegenstandes bei bestimmten Anwendungen zu verbessern. Ähnlich kann der erste und/oder zweite Behälter opake Materialien enthalten, wie Carbon Black, um die Isolationseigenschaften des resultierenden Isolationsgegenstandes in bestimmten Anwendungen zu verbessern.
  • Der erfindungsgemäße Isolationsgegenstand kann jede geeigneten Eigenschaften aufweisen, z. B. thermische Leitfähigkeit, Lichtdurchlässigkeit und Handhabungseigenschaften. Zum Beispiel weist der Isolationsgegenstand vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit bei 2,5 °C und/oder 12,5 °C von ungefähr 20 mw/mk oder weniger auf (z.B. ungefähr 19 mw/mk oder weniger, oder sogar ungefähr 18 mw/mk oder weniger). Des Weiteren weist der Isolationsgegenstand vorzugsweise eine Lichtdurchlässigkeit/cm Dicke des Isolationsgegenstandes von ungefähr 50 % oder mehr auf (z. B. ungefähr 70 % oder mehr, oder sogar ungefähr 80 % oder mehr). Andere wünschenswerten Eigenschaften der Isolationsgegenstände sind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt, und der erfindungsgemäße Isolationsgegenstand kann maßgefertigt werden, um solche wünschenswerte Eigenschaften zu besitzen, die den besonderen Endverwendungen des Isolationsgegenstandes entsprechen.
  • Die folgenden Beispiele beschreiben die Erfindung weiter, sollten jedoch nicht so betrachtet werden, dass sie den Umfang der Erfindung beschränken.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel zeigt die Wirkung des verringerten Luftdrucks auf das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen.
  • Das Volumen einer Probe der Aerogelteilchen (insbesondere Siliziumdioxidaerogelteilchen) wurde bei Atmosphärendruck gemessen. Diese gleiche Probe der Aerogelteilchen wurde anschließend verschiedenen reduzierten Luftdrücken unterworfen, indem die Aerogelteilchen in einen abgedichteten (d.h. luftdichten) Behälter eingeführt wurden und das Vakuum des Behälters erhöht wurde. Das Volumen der Aerogelteilchen wurde bei diesen unterschiedlichen reduzierten Drücken gemessen und mit dem Volumen der Ae rogelteilchen bei Atmosphärendruck verglichen. Die prozentuale Verringerung des gemessenen Volumens der Aerogelteilchen bei diesen unterschiedlichen reduzierten Drücken wurde berechnet, und die resultierenden Daten sind in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt.
  • Tabelle 1: Prozentuale Verringerung des Volumens als ein Ergebnis des Drucks
    Figure 00090001
  • Wie durch die Werte, die in der Tabelle 1 angeführt sind, gezeigt wird, wurde das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen deutlich reduziert, wenn der Luftdruck auf die Aerogelteilchen ausgehend von dem Atmosphärendruck reduziert wurde. Insbesondere wird das Volumen der Aerogelteilchen verringert (d.h. die Aerogelteilchen ziehen sich zusammen) um bis zu 37 % des Volumens (Volumen = 0,63 × ursprüngliches Volumen bei Atmosphärendruck), wenn der Luftdruck, welcher auf die Aerogelteilchen ausgeübt wird, von dem Atmosphärendruck (in diesem Fall ungefähr 99 kPa) auf ungefähr 20 kPa und weniger reduziert wurde. Zusätzlich wurde festgehalten, dass wenn unterschiedliche verringerte Luftdrücke anschließend wieder zurück zu dem Atmosphärendruck geführt wurden, die Aerogelteilchen auf ihr ursprüngliches Volumen bei Atmosphärendruck zurückkehrten.
  • Daher zeigt dieses Beispiel, dass das Volumen der Aerogelteilchen reduziert werden kann, indem sie einem reduzierten Luftdruck ausgesetzt werden. Des Weiteren ist diese Verringerung des Volumens der Aerogelteilchen mit einer Zunahme des Luftdrucks reversibel.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der Aerogelpackung auf die Isolationseigenschaften der Aerogelteilchen in einem Isolationsgegenstand.
  • Ein Behälter wurde mit Aerogelteilchen angefüllt (insbesondere Siliziumdioxidaerogelteilchen), so dass das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen das gleiche war wie das Volumen des Behälters, d.h. die Aerogelteilchen überfüllten den Behälter nicht, so dass der Behälter das Volumen der Aerogelteilchen einschränkte. Ein Isolationsgegenstand wurde hierdurch hergestellt, und die scheinbare thermische Leitfähigkeit des Isolationsgegenstandes wurde bei 2,5 °C und bei 12,5 °C gemessen. Der Behälter wurde anschließend mit unterschiedlichen Maßen mit Aerogelteilchen überfüllt, und die scheinbare thermische Leitfähigkeit jedes der resultierenden Isolationsgegenstände wurde bei 2,5 °C und bei 12,5 °C gemessen. Die Resultate dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angeführt.
  • Tabelle 2: Wirkung der Aerogelpackung auf die thermische Leitfähigkeit des Gegenstandes
    Figure 00100001
  • Wie durch die in Tabelle 2 angeführten Werte gezeigt wird, kann der Behälter mit Aerogelteilchen überfüllt werden, um so eine optimale thermische Leitfähigkeit zu erzielen. Insbesondere wenn das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen ungefähr 10 % oder mehr beträgt, insbesondere ungefähr 10 bis 30 % des Volumens des Behälters, erzielt der resultierende Isolationsgegenstand eine optimale thermische Leitfähigkeit sowohl bei 2,5 °C als auch bei 12,5 °C.
  • Dieses Beispiel zeigt, dass Aerogelteilchen ein ausgezeichnetes Isolationsmaterial bereitstellen. Des Weiteren zeigt dieses Beispiel, dass das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen relativ zu dem Volumen des Behälters, welcher die Aerogelteilchen umfasst, eingestellt werden kann, um so eine optimale Isolationseigenschaft für den resultierenden Isolationsgegenstand bereitzustellen.
  • Alle Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, welche hier genannt werden, werden durch Bezugnahme eingeführt, mit dem gleichen Ausmaß, als ob jede Referenz individuell und spezifisch als durch Referenz aufgenommen bezeichnet wäre.
  • Die Verwendung der Ausdrücke „ein" und „eine" und „der, die, das" und ähnliche Referenzen in dem Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Erfindung (insbesondere im Zusammenhang mit den nachfolgenden Ansprüche) sollen so verstanden werden, dass sie sowohl Singular und Plural umfassen, es sei denn es ist hier anders angegeben oder klar durch den Zusammenhang deutlich. Die Angabe der Wertebereiche sollen nur als ein kurzes Verfahren dienen, um individuell auf einzelne Werte Bezug zu nehmen, die in den Bereich fallen, sofern nicht anders angegeben, und jeder einzelne Wert der in der Beschreibung eingeführt ist, soll so betrachtet werden, als wäre er einzeln genannt. Alle Verfahren die hier beschrieben sind, können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, es sei denn es ist hier anders angegeben oder anders durch den Zusammenhang klar. Die Verwendung von jedem und allen Beispielen oder der beispielhaften Sprache (z.B. „wie"), die hier angegeben ist, soll die Erfindung nur besser beschreiben und keine Beschränkung hinsichtlich des Umfangs der Erfindung angeben, sofern nicht anders beansprucht. Keine Sprachen der Beschreibung sollte so verstanden werden, dass sie ein nicht beanspruchtes Element als für die Ausübung der Erfindung wichtig angibt.

Claims (20)

  1. Isolierendes System bzw. isolierende Anordnung umfassend: (a) Aerogelteilchen; (b) einen durchbrochenen ersten Behälter, wobei der erste Behälter, bevor er durchbrochen wird, ein Volumen aufweist, das bei einem ersten Luftdruck, welcher niedriger ist als der Atmosphärendruck, mit den Aerogelteilchen aufgefüllt ist; und (c) einen zweiten Behälter umfassend einen Leerraum bei einem zweiten Luftdruck, wobei die Aerogelteilchen und der durchbrochene erste Behälter in dem Leerraum angeordnet sind, der zweite Luftdruck größer ist als der erste Luftdruck, und das unbeschränkte bzw. ungehemmte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck ungefähr 10 bis 30 % mehr als das Volumen des ersten Behälters beträgt.
  2. Isolierendes System nach Anspruch 1, wobei der zweite Luftdruck niedriger als der Atmosphärendruck ist.
  3. Isolierendes System nach Anspruch 1, wobei der zweite Luftdruck der Atmosphärendruck ist.
  4. Isolierendes System nach Anspruch 1, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer ist als das Volumen des zweiten Behälters.
  5. Isolierendes System nach Anspruch 4, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck ungefähr 10 % oder mehr als das Volumen des zweiten Behälters beträgt.
  6. Isolierendes System nach Anspruch 5, wobei im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von 0,5 mm oder mehr aufweisen.
  7. Isolierendes System nach Anspruch 6, wobei im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von ungefähr 5 mm oder weniger aufweisen.
  8. Isolierendes System nach Anspruch 7, wobei die Aerogelteilchen Siliziumdioxid-Aerogelteilchen sind.
  9. Isolierendes System nach Anspruch 8, wobei der Isolationsgegenstand eine Lichtdurchlässigkeit/cm Dicke von ungefähr 80 % oder mehr aufweist.
  10. Isolierendes System nach Anspruch 1, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer ist als das Volumen des zweiten Behälters, wobei der zweite Luftdruck der Atmosphärendruck ist und die Aerogelteilchen Siliziumdioxid-Aerogelteilchen mit ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm Durchmesser sind.
  11. Isolationsgegenstand umfassend: (i) Aerogelteilchen; (ii) einen durchbrochenen ersten Behälter, welcher bevor er durchbrochen wurde, abgedichtet wurde, und die Aerogelteilchen bei einem ersten Luftdruck umfasst, welcher geringer als der Atmosphärendruck ist; und (iii) einen zweiten Behälter, welcher die Aerogelteilchen und den ersten Behälter bei einem zweiten Luftdruck enthält, welcher größer ist als der erste Luftdruck, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem ersten Luftdruck geringer ist als das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck, und wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck ungefähr 10 bis 30 % mehr beträgt als das Volumen des ersten Behälters; und wobei der Isolationsgegenstand durch ein Verfahren erhältlich ist, umfassend: (a) Bereitstellen des abgedichteten ersten Behälters umfassend die Aerogelteilchen unter einem ersten Luftdruck, welcher niedriger ist als der Atmosphärendruck, (b) Einführen des abgedichteten ersten Behälters in den zweiten Behälter, und (c) Durchbrechen des abgedichteten ersten Behälters, um den Luftdruck zwischen dem ersten und zweiten Behälter bei dem zweiten Luftdruck auszugleichen und um das Volumen der Aerogelteilchen zu erhöhen.
  12. Gegenstand nach Anspruch 11, wobei der zweite Luftdruck niedriger als der Atmosphärendruck ist.
  13. Gegenstand nach Anspruch 11, wobei der zweite Luftdruck der Atmosphärendruck ist.
  14. Gegenstand nach Anspruch 11, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer ist als das Volumen des zweiten Behälters.
  15. Gegenstand nach Anspruch 14, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck ungefähr 10 % oder mehr als das Volumen des zweiten Behälters beträgt.
  16. Gegenstand nach Anspruch 15, wobei im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm oder mehr aufweisen.
  17. Gegenstand nach Anspruch 16, wobei im Wesentlichen alle Aerogelteilchen einen Durchmesser von ungefähr 5 mm oder weniger aufweisen.
  18. Gegenstand nach Anspruch 17, wobei die Aerogelteilchen Siliziumdioxidaerogelteilchen sind.
  19. Gegenstand nach Anspruch 18, wobei der Isolationsgegenstand eine Lichtdurchlässigkeit/cm Dicke von ungefähr 80 % oder mehr aufweist.
  20. Gegenstand nach Anspruch 11, wobei das unbeschränkte Volumen der Aerogelteilchen bei dem zweiten Luftdruck größer ist als das Volumen des zweiten Behälters, wobei der zweite Luftdruck Atmosphärendruck ist und wobei die Aerogelteilchen Siliziumdioxid-Aerogelteilchen mit ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5 mm Durchmesser sind.
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