[发明专利]硅酸混合物及其作为绝缘材料的用途

说明书

技术领域

本发明提供了硅石和按重量计大于50％的含硅灰(含硅灰分， silicon-containingash)的不包括任何珍珠岩的混合物；一种用于通过制备 根据本发明的混合物并将混合物引入至包封体(包封，封装物，envelope) 来制造绝缘材料的方法，在该方法中不发生烧结。本发明进一步提供了本 发明的热绝缘(隔热，绝热，thermalinsulation)材料的用途，尤其是在建 筑的绝缘中的用途。

背景技术

热绝缘(也称为热隔绝(heatinsulation))是用于减少能量消耗的重 要方面。热绝缘旨在减少热量穿过包封体以保护区域不被冷却或加热。因 此，热绝缘用于最小化建筑的热需求，以使得技术方法变得可能或减小其 能量消耗，并且也用于热敏商品，例如生物或医疗产品的输送。虽然，例 如，冰箱或加热板的绝缘为人熟知，最近建筑的热绝缘已经变得越来越重 要。

取决于使用温度，热绝缘材料(也称为绝缘材料)需要满足不同的要 求。这是因为已知的传热机理，即，温度通过(1)气体传导、(2)固态 传导和/或(3)辐射的传导而得到改变。在环境温度下，例如空气的对流 比辐射传导(3)更重要，但是在更高的温度下或在真空系统的情况中， 极大地增加了后者的影响。热绝缘材料需要考虑这种情况。由于在高温下 通过气体(1)的传导较不重要，因此孔结构也变得较不重要。在成形体 在高温下使用的情况下，热绝缘体的机械强度也变得重要，这就是为什么 相应的热绝缘材料通常包含进一步的成分，例如粘合剂或硬化剂。这类成 分将导致热绝缘性在室温下急剧受损。

各种材料用于热绝缘。这些中的一种是微孔粉末的混合物，该混合物 与添加剂混合，在高温绝缘中直接压缩为成形体，或在室温下在热绝缘中 起真空绝缘面板的作用。

用作热绝缘的基于微孔无机氧化物(如，硅石，特别是热解硅石 (pyrogenicsilica))的一系列混合物是本领域已知的(参见，例如US 5,911,903)。这些具有的缺点为化学制备的硅石，例如热解硅石是相当昂 贵的，并且因此热绝缘材料的总成本非常高。

由DE19954474已知的是，基于干海草(已经清理了杂质且不包括 灰尘)的混合物可以用于热绝缘体，由于其具有高硼含量和硅石含量。没 有其他化学制备的硅石加入至该混合物中。

为减少了由化学制备的硅石的使用产生的热绝缘混合物和绝缘材料 的高成本，以及也为了利用生物源材料的良好的绝缘特性的两者，将获得 为副产物或废产物的更有益的含二氧化硅组分加入至混合物和基于硅石 (尤其是热解硅石)的成形体中用于在热绝缘体中使用，并且使化学制备 的硅石(尤其是热解硅石)的百分比保持尽可能的低。

例如，DE4320506提供了具有连接至热解硅石的层的烧焦的、生物 材料的层的成形体用于绝缘，尤其用于夜间能量存储扇区或用于家用电 器，例如厨灶和冰箱的绝缘。整体不仅包含热解硅石，而且也包括廉价的 稻壳灰以及无机硬化剂。使用的硬化剂具有的缺点是其在混合物或成形体 的热绝缘能力上具有不利的影响。

DE102006045451公开了热绝缘材料，其中，部分热解硅石由廉价 的生物材料替代。已经烧焦且可能预处理和/或后处理的生物源材料或生物 材料的百分比不大于按重量计的50％。热绝缘材料旨在用于辐射加热体， 并且因此可以满足特定的纯度需求。

DE3020681也公开了硅石和生物源材料的混合物用于高温热绝缘， 尤其用于在加工或输送过程中金属浴的绝缘、保护或处理，其中，其额外 混合有纤维素类浆料形式的有机粘合剂。然而，添加的粘合剂具有的缺点 为其增加了最终的热绝缘混合物的导热性，并且因此导致了热绝缘特性的 劣化。

此外，DE2847807使热绝缘混合物与珍珠岩混合。DE9302904也要 求保护根据发明的包含珍珠岩的热绝缘混合物。添加的珍珠岩具有的缺点 为降低了热绝缘特性和机械稳定性。

因此，存在由单独基于化学制备的硅石的热绝缘系统转变至包含廉价 成分的混合物的需要。如果检测，例如包含空心玻璃球(来自3M (Scotchlite)例如，K,S或iM系列)的基于热解硅石的热绝缘材料，将 会发现随着空心玻璃球的量的增加，伴随热解硅石的量的降低，导热性呈 线性增加。热绝缘特性因此变得较差，昂贵的热解硅石的百分比越小，廉 价的含硅成分的百分比越大。

发明内容