制备复合颗粒和制备建材工业的绝缘产品的绝缘材料的方法及相应用途技术

所描述的是用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法，以及相应的绝缘材料/绝缘产品。还描述了基质包封方法在制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料时用于制备复合颗粒的用途，以及可借助于基质包封方法制备的复合颗粒的相应用途。

Methods and corresponding uses for preparing composite particles and insulating products for building materials industry

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备复合颗粒和制备建材工业的绝缘产品的绝缘材料的方法及相应用途
本专利技术涉及一种用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法，并且涉及相应的绝缘材料或绝缘产品。本专利技术同样描述了基质包封方法用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料时制备复合颗粒的用途，以及可借助于基质包封方法制备的复合颗粒的相应用途。
技术介绍
在本文的范畴中，术语“建材工业”优选包括根据本专利技术的主题在制备或作为用于隔热和用于隔音的隔离和绝缘材料时的使用，以及在制备或作为建筑的防火材料时的使用。根据本专利技术的主题如在本文中所描述的在其他工业中，特别是在铸造工业中的应用不是本专利技术的主题。在建材工业中使用多孔和膨胀玻璃、珍珠岩或浮石作为绝缘和阻隔材料是已知的。另外，已经使用了中空玻璃微球体和塑料珠粒。也可以在市场上获得组合产品，例如产品“Aerosilex”其作为玻璃与硅土的组合的膨胀的粒料提供。目前最常用的是由聚苯乙烯制成的隔离材料。由于其高的易燃性、在火灾的情况下形成有毒气体和其作为特殊废物来清除，市场长期以来一直寻找合适的替代品。酚醛泡沫产品和聚氨酯产品的使用同样由于其高的易燃性和由这些产品释放的排放物而需要改进。与迄今使用的无机的隔离材料相比，最常用的有机类隔离材料，即聚苯乙烯、酚醛泡沫和聚氨酯的热导率要低得多。膨胀的聚苯乙烯的热导率为0.035W/(m*K)至0.045W/(m*K)，酚醛泡沫的热导率为0.021W/(m*K)至0.024W/(m*K)，以及聚氨酯的热导率为0.020W/(m*K)至0.025W/(m*K)。然而，有机的隔离材料是可燃的，因此由聚氨酯制成的部件被归类为具有“正常可燃”和“难燃”。作为隔离材料的聚苯乙烯在300℃以上分解并且随后滴落，由此可能导致所产生的火灾的蔓延。因此，在聚苯乙烯的情况下必须通过添加阻燃剂来建立或提高防火性。大多使用含溴的化合物作为阻燃剂，然而这是成问题的，因为其在火灾的情况下可能释放出危害健康的气体。因此，用于在建材工业中使用的隔离材料的另一个重要特性是难燃性；理想地，这样的隔离材料是不易燃的。用于在建材工业中使用的隔离材料最重要的特性之一是良好的绝缘效果，即低的热导率。膨胀和泡沫玻璃的热导率在0.038W/(m*K)至0.050W/(m*K)的范围内。这些无机物质在约700℃至800℃的温度下熔化，但是是不可燃的。用于在建材工业中使用的绝缘材料的另一个重要特性是低的堆积密度，使得所产生的部件更轻并且能够进一步改善绝缘效果。用于在建材工业中使用的绝缘材料的另一个重要特性是高的热稳定性，也就是说，即使在如发生例如火灾的情况时所出现的高温中，这样的材料也应当尽可能小地变形并且甚至理想地一点也不变形。由此确保：即使在火灾的情况下，包含这样的绝缘材料的部件也能长时间保持稳定，并且尽可能长时间地避免对建筑物的破坏或建筑物的坍塌。同样，用于在建材工业中使用的绝缘材料的一个重要特性是高的耐水性，尤其是用于建筑保护。具有阻燃特性的已知的无机的绝缘材料例如包括纤维状的结晶的硅酸盐矿物质，例如石棉。但是，由于对人类而言与例如石棉粉尘的释放相关的高的健康风险，例如石棉沉着病或罹患肺癌的风险的增加，如今这些几乎不被使用。在有机的绝缘材料的情况下，经常指出：在使用时可能产生对健康有害的排放物。例如，在酚醛泡沫的情况下，必须考虑到甲醛的排放。因此，用于在建材工业中使用的绝缘材料的另一个重要特性是对健康有害的物质低的排放并且优选零排放。尤其是在薄层的和厚层的灰浆体系中使用的情况下，除了以上已经提到的重要特性，作为绝缘材料的附加的特性，高的机械强度和相对碱的高稳定性是重要的。因此，基于玻璃或基于珍珠岩的一些已知材料在碱性的灰浆体系中仅受限制地使用，因为其在碱性的pH值下可溶解。另外已知的是，珍珠岩从环境吸收水并且随后反应。对于尤其灰浆的使用而言，还需要绝缘材料具有足够的机械稳定性——最终，这些材料经受混合过程，并且还通过喷涂、刮抹或涂覆来施加而不损失功能。尤其是在室内使用时，绝缘材料应具有高的白度，以便除了建筑材料的功能性之外还实现令人满意的美学效果。另外，例如在稍后阶段要在白色基底上施加不同颜色的情况下，具有高的白度的材料的进一步处理通常更简单。文献WO98/32713描述了包含膨胀的珍珠岩的轻质材料及其制备方法。文献WO2005/087676描述了用于制备泡沫玻璃粒料的方法。文献WO2012/031717描述了隔热的防火模制件及其制备方法。文献DE-OS2214073描述了用于制备膨胀的陶瓷制品的方法和设备。文献EP0639544描述了网状的陶瓷颗粒。文献DE102015120866A1(对应于WO2017/093371A1)给出了用于制备用于铸造工业的耐火复合颗粒和进料器元件的方法，相应的进料器元件和用途用于降低熔点的非耐火的固体，尤其是熔点或软化温度低于1350℃的非耐火的固体，并未公开作为在此描述的复合颗粒的成分。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种用于制备用于耐火工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的改进的方法，其能够在不需要特别费力的情况下适应于关于存在于绝缘材料中的颗粒的特性的实际需求。待说明的方法应产生一种绝缘材料，所述绝缘材料包含粒度为5mm或更小的颗粒。颗粒尤其应——根据待说明的方法的个体的设计方案——具有低堆积密度、高的热稳定性和/或优异的绝缘特性，即低热导率。优选地，待说明的方法应包括或实现如下填料颗粒的使用或制备，所述填充颗粒具有以下特性的一种或多种，优选全部：–优异的绝缘特性(即低的热导率)，–低的易燃性或不易燃，–高的热稳定性或耐受性(即，即使如在发生火灾时出现的高温中也有高且持久的机械稳定性)，–对健康有害的物质低排放或零排放，–高的耐水性，–高的机械强度，–高的耐碱性，–高的白度，–良好的可倾倒性–高的球形度，–可浇注性，和–低于500g/L的低的堆积密度。待说明的用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法关于制备和使用可变尺寸的填料颗粒是可灵活设定的。特别地，该方法在制备绝缘材料时应当实现制备和使用粒度小于10mm，优选小于2mm的填料颗粒。待制备和使用的填料颗粒应当能够可变地组成。由于待说明的方法的这种可变性和灵活性，应当可行的是，制备如下绝缘材料，其材料特性个体地匹配于个别情况的要求。因此，待说明的用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法与现有的方法相比尤其应与限定尺寸和组成的填料颗粒的市场可获得性更不相关。本专利技术的另一个目的是给出一种相应的绝缘材料或绝缘产品。本专利技术的其他目的从以上陈述加上必要的修改中得出，并且从下文中相应的说明中得出。本专利技术以及本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法，具有以下步骤：/n(a)在基质包封方法中制备具有通过筛分确定的、小于10mm的粒度的复合颗粒，所述基质包封方法具有如下步骤：/n(a1)由至少以下起始材料制备悬浮液的液滴：/n作为分散相/n(i)选自片状硅酸盐和粘土的一种或多种物质，/n(ii)附加地，一种或多种降低密度的物质，选自相应的堆积密度在10g/L至350g/L的范围内的轻质填充剂、膨胀剂和可热解的填充剂，和/n(iii)除了成分(i)和(ii)以外的用于降低所述复合颗粒的熔点的一种或多种非耐火固体，/n并且作为连续相/n(iv)能凝固的液体，/n(a2)使所述能凝固的液体凝固，使得所述液滴硬化成硬化的液滴，以及/n所述选自片状硅酸盐和粘土的物质(i)，/n所述降低密度的物质(ii)和/n所述非耐火固体(iii)/n包封在凝固的连续相中/n(a3)对所述经硬化的液滴进行处理，使得产生所述复合颗粒，其中所述处理包括烧结所述硬化的液滴。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170530 DE 102017111836.51.一种用于制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料的方法，具有以下步骤：
(a)在基质包封方法中制备具有通过筛分确定的、小于10mm的粒度的复合颗粒，所述基质包封方法具有如下步骤：
(a1)由至少以下起始材料制备悬浮液的液滴：
作为分散相
(i)选自片状硅酸盐和粘土的一种或多种物质，
(ii)附加地，一种或多种降低密度的物质，选自相应的堆积密度在10g/L至350g/L的范围内的轻质填充剂、膨胀剂和可热解的填充剂，和
(iii)除了成分(i)和(ii)以外的用于降低所述复合颗粒的熔点的一种或多种非耐火固体，
并且作为连续相
(iv)能凝固的液体，
(a2)使所述能凝固的液体凝固，使得所述液滴硬化成硬化的液滴，以及
所述选自片状硅酸盐和粘土的物质(i)，
所述降低密度的物质(ii)和
所述非耐火固体(iii)
包封在凝固的连续相中
(a3)对所述经硬化的液滴进行处理，使得产生所述复合颗粒，其中所述处理包括烧结所述硬化的液滴。


2.根据权利要求1中所述的方法，其中用作为附加的起始材料(iii)的、用于降低所述复合颗粒的熔点的一种或多种非耐火固体是无机材料
选自无定形的氧化物、无定形的硅酸盐、结晶氧化物和结晶硅酸盐及其混合物，优选选自无定形的硅酸盐和结晶硅酸盐，
和/或
具有低于1350℃的熔点或软化温度，
和/或
选自玻璃粉、长石、硼酸和硼盐，优选四硼酸钠和过硼酸钠，
其中优选地，用于降低所述复合颗粒的熔点的一种非耐火固体或多种非耐火固体中的至少一种选自玻璃粉和钠长石，
尤其优选地
选自白度>80的玻璃粉
和/或
选自再生玻璃粉。


3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中用作为附加的起始材料(iii)的、用于降低所述复合颗粒的熔点的一种或多种非耐火固体是无机材料，
-选自无定形的氧化物、无定形的硅酸盐、结晶氧化物和结晶硅酸盐及其混合物，优选选自无定形的硅酸盐和结晶硅酸盐，
和
具有低于1350℃的熔点或软化温度，
和/或
-选自玻璃粉、长石、硼酸和硼盐，优选四硼酸钠和过硼酸钠，
其中优选地，用于降低所述复合颗粒的熔点的所述一种非耐火固体或所述多种非耐火固体中的至少一种选自玻璃粉和钠长石，
尤其优选地
-选自白度>80的玻璃粉
和/或
-选自再生玻璃粉。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，包括以下作为附加的步骤：
(b)利用来自步骤(a)的所述复合颗粒制备用于建材工业的绝缘产品或作为用于制备这样的产品的中间产品的绝缘材料。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，优选根据权利要求4中所述的方法，其中所制备的用于建材工业的所述绝缘产品或所制备的作为用于制备这样的产品的中间产品的所述绝缘材料选自：
-室内和室外的壁和天花板衬里，优选填料、轻质建筑板，优选在翻新和现代化建筑中的轻质建筑板和/或吸音板；
-室内和室外的灰浆体系，优选厚层的灰浆体系，优选翻新灰浆，灰浆和干混砂浆体系，瓷砖粘合剂、建筑粘合剂、平衡料、刮涂料、密封料、填充油灰、壁充填剂和/或黏土灰浆；
-薄层体系，优选乳胶涂料和/或壁纸，
和
-用于建材工业的树脂体系，优选聚合物混凝土和/或矿物质花岗岩、人造砖、复合砖和/或预制的卫生器具。


6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤(a1)中，作为用于白色的成色剂，使用
在成分(i)中，选自片状硅酸盐和粘土的一种或多种物质，
和/或
在成分(iii)中，用于降低所述复合颗粒的熔点的一种或多种非耐火固体，优选玻璃粉和/或钠长石，
和/或
作为附加的成分，一种或多种附加的起始材料，优选选自耐火固体，尤其优选选自二氧化钛、方石英、氧化铝，
和/或
其中在步骤(a1)中，液滴的制备借助于一个或多个喷嘴，优选振动喷嘴进行，
和/或
其中在步骤(a2)中所述能凝固的液体的凝固通过冷却、干燥或化学反应引发，
和/或
其中在步骤(a1)中使用的所述能凝固的液体为
能通过化学反应来凝固的液体，并且在步骤(a2)中所述能凝固的液体的凝固通过化学反应引发，
和/或
能通过阳离子交换反应来凝固的液体，优选能通过与钙离子和/或钡离子和/或锰离子反应来凝固的液体，优选通过与钙离子反应来凝固的液体
和/或
能通过与钙离子反应来凝固的液体，
包含选自海藻酸盐、PVA、壳聚糖和硫氧基乙基纤维素的一种或多种粘结剂，
和/或
水溶液，
其中所述能凝固的液体优选是海藻酸盐水溶液。


7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
在步骤(a)中作为组分(ii)的降低密度的物质使用的所述轻质填充剂或至少一种所述轻质填充剂，优选具有通过筛分确定的、小于0.4mm，尤其优选小于0.3mm，尤其优选小于0.2mm的粒度，所述轻质填充剂选自：
无机的中空珠，优选硼硅酸盐玻璃，有机的中空珠，多孔和/或泡沫材料的颗粒，稻壳灰，核-壳颗粒和经煅烧的硅藻土
和/或
其中在步骤(a)中作为组分(ii)使用的所述膨胀剂或至少一种所述膨胀剂选自：
-碳酸盐、碳酸氢盐和草酸盐
-植物粉，优选选自椰子壳粉、核桃壳粉、葡萄籽粉、橄榄仁粉、小麦粉、玉米粉、木材粉、葵花籽粉和软木粉，
-淀粉
-马铃薯糊精，
-糖，
-植物种子，
和
-稻壳灰，
和/或
其中在步骤(a)中作为组分(ii)使用的所述可热解的填充剂或至少一种所述可热解的填充剂选自：
-塑料珠粒
和
-泡沫聚苯乙烯珠粒。


8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，
-在步骤(a1)中使用一种或多种耐火固体作为附加的起始材料以产生另一分散相，
按在步骤(a1)中所制备的所述悬浮液的固体成分的总量计，优选以不大于10重量％的份额使用，
-其中优选地，在步骤(a1)中附加地使用的所述耐火固体或至少一种所述耐火固体选自：
-由Si、Al、Zr、Ti、Mg和Ca组成的组中的一种或多种元素的氧化物，
和
-分别包含由Si、Al、Zr、Ti、Mg和Ca组成的组中一种或多种元素的混合氧化物，
其中优选地，按在步骤(a1)中所制备的所述悬浮液的固体成分的总量计，该组中的成分的总量的份额不大于10重量％，
-其中优选地，在步骤(a1)中附加地使用的所述耐火固体或至少一种所述耐火固体选自：
-氧化铝
-氧化锆
-二氧化钛，
-二氧化硅，
-氧化镁，
-氧化钙
-硅酸钙，
-片状硅酸盐，优选云母，
-硅酸铝，
和
-硅酸镁铝，优选堇青石，
其中优选地，按在步骤(a1)中所制备的所述悬浮液的固体成分的总量计，该组中的成分的总量的份额不大于10重量％。


9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中在步骤(a1)中作为组分(i)的物质使用的所述物质或至少一种所述物质
选自不在低于1500℃时以不一致的方式熔化的片状硅酸盐和粘土
和/或
选自
-片状硅酸盐高岭石、蒙脱石和伊利石，
和
-粘土高岭土和膨润土
和/或
其中根据步骤(a3)的所述处理被执行为，使得在步骤(a3)中所产生的复合颗粒的堆积密度低于干燥状态下的所述硬化的液滴的堆积密度
和/或
其中在步骤(a3)中所产生的复合颗粒的堆积密度<500g/L，优选<400g/L，尤其优选<300g/L，
和/或
其中在步骤(a3)中所产生的复合颗粒完全地或者部分地具有通过筛分确定的、<1.5mm的粒度，优选至少部分地具有在0.1mm至0.5mm的范围内的粒度，并且尤其优选至少部分地具有在0.1mm至0.3mm的范围内的粒度。


10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中组分(ii)作为降低密度的一种或多种物质，
包括一种或多种膨胀剂，并且根据步骤(a3)的处理被执行为，使得所述一种或多种膨胀剂膨胀从而在所产生的复合位颗粒中构成空腔
和/或
包括一种或多种可热解的填充剂，并且根据步骤(a3)的处理被执行为，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑德拉·莱曼，克劳斯·里曼，尼尔斯·齐默尔，法比奥·索拉，安德烈亚斯·格茨，
申请(专利权)人：胡坦斯·阿尔伯图斯化学厂有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE