Verbundmaterial enthaltend nanoporöse Partikel Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, enthaltend nanoporöse Partikel, insbesondere ein Aerogel-Verbundmaterial, ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, sowie die Verwendung des Verbundmaterials.

Aerogele sind hochporöse Festkörper, bei denen der überwiegende Teil des Volumens aus Po- ren besteht. Die Aerogele können beispielsweise auf Silicat-Basis, aber auch auf Kunststoffoder Kohlenstoff-Basis hergestellt werden. Die Poren der Aerogele weisen einen Durchmesser auf, der im Nanometer-Bereich liegt. Infolge des großen Porenvolumens eignen sich die Aerogele insbesondere als Isoliermaterialien mit hervorragenden Isolationseigenschaften bei geringer Dichte. Die Aerogele liegen zunächst als Partikel vor und können unter Verwendung von Bindern einer Formgebung unterworfen und beispielsweise zu Platten gepresst werden.

In der Literatur werden Aerogele auch als Gele mit Luft als Dispersionsmittel bezeichnet. Aerogele können durch Trocknung eines geeigneten Gels hergestellt werden. Unter dem Begriff Ae- rogel werden in Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Xerogele und Kryogele verstanden. Der Formgebungsprozess des Aerogels wird während des Sol-Gel-Übergangs abgeschlossen. Nach Ausbildung der festen Gelstruktur lässt sich die äußere Form nur noch durch Zerkleinern, beispielsweise Mahlen, verändern.

Die WO 201 1/069923 A1 beschreibt hydrophobe Wärmedämmstoffe, die durch Zugabe von schwerflüchtigen Organosilanen oder schwerflüchtigen Oranosiloxanen in flüssigem oder gasförmigen Aggregatzustand zu pyrogener Kieselsäure und Reaktion während oder unmittelbar nach dem Pressvorganges erhalten werden..

Aus der EP-A-0 340 707 sind Dämmstoffe der Dichte 0,1 bis 0,4 g/cm3 mit gutem Wärme- dämmvermögen und ausreichend hoher Druckfestigkeit bekannt, welche durch Verkleben von Silica-Aerogel-Partikeln mit einem anorganischen oder organischen Bindemittel erhalten werden. Als geeignete anorganische Bindemittel werden beispielhaft Zement, Gips, Kalk und/oder Wasserglas genannt. Als geeignete organische Bindemittel sind Reaktionsklebstoffe wie Epoxidharzklebstoffe, reaktive Polyurethanklebstoffe, Phenol-, Resorcin-, Harnstoff- und Melamin- formaldehydharze, Silikonharzklebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazolharze, Schmelzklebstoffe wie Ethylenvinylacetat-Copolymere und Polyamide, wässrige Dispersionsklebstoffe wie Styrol-Butadien- und Styrol-Acrylester-Copolymerisate angegeben.

Aus der WO 2012/076489 sind Verbundmaterialien bekannt, die durch Verklebung der Silica- Aerogel-Partikel mit einem vernetzten Bindemittel erhalten werden. Als Bindemittel sind hier Polymere genannt, die mit vorzugsweise primären Aminogruppen substituiert sind. Als Vernetzer sind mit dem Binder reaktionsfähige Verbindungen wie Aldehyde, Isocyanate, Epoxide, Ac- rylate, Acrylamide, Ester und Divinylsulfonate angegeben. Aus der EP 489 319 A2 sind Verbundschaumstoffe auf Basis von Silica-Aerogel-Partikeln und eines Styrol-Polymerisat-Schaumstoffes bekannt. Aus der US-A-6121336 ist bekannt, die Eigenschaften von Polyurethanschäumen durch Einarbeitung von Silica-Aerogelen zu verbes- sern. In der US 2007/0259979 sind Verbundmaterialien beschrieben, die aus einer organischen Aerogelmatrix und anorganischen Aerogel-Füllstoffen bestehen. Aus der DE 44 41 567 A1 ist bekannt, in Verbundmaterialien aus Aerogelen und anorganischen Bindemitteln Teilchendurchmesser der Aerogel-Partikel kleiner als 0,5 mm zu wählen. Aus der EP 672 635 A1 ist bekannt, in Formkörpern aus Silica-Aerogelen und Bindemitteln zusätzlich Schichtsilicate oder Tonminerale einzusetzen. Aus der US-A-6143400 ist weiterhin bekannt, in Verbundmaterialien aus Aerogel-Partikeln und einem Klebstoff Aerogel-Partikel mit Durchmessern kleiner als 0,5 mm zu verwenden. Aus der DE 195 335 64 A1 sind Verbundmaterialien, enthaltend Aerogel- Partikel, Bindemittel und ein Fasermittel, bekannt. Aus der WO 2007/01 1988 A2 sind Zusammensetzungen mit so genannten Hybrid-Aerogel-Partikeln und einem Binder bekannt, worin die Aerogel-Partikel kovalent mit dem Binder verbunden sein können.

Aus der DE 197 35 648 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Dämmstoffes bekannt, bei dem Si02-Aerogele mit einer wäßrigen Polysiloxanemulsion vermischt und möglichst vollständig benetzt und anschließen zu einem kompakten Verbund ausgehärtet werden.

Für die Herstellung von Formkörpern der Verbundmaterialien ist häufig die Verwendung hoher Bindemittelgehalte notwendig. Darüber hinaus sind viele anwendungstechnische Eigenschaften, wie beispielsweise Wärmeleitfähigkeit und Bruchfestigkeit, aber auch das Brandverhalten, noch verbesserungsbedürftig. Probleme ergeben sich häufig auch bei der Herstellung der Formkörper. Zahlreiche organische Bindemittel sind aufgrund ihrer hohen Viskosität oder infolge schlechter Benetzung der Aerogeloberfläche nicht verwendbar.

Aufgabe der Erfindung war es daher, Verbundmaterialien bereitzustellen, die bei relativ geringem Bindemittelanteil eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Dichte aufweisen können. Die Verbundmaterialien sollen sich außerdem auf einfache Weise herstellen lassen und eine möglichst günstige Brandklasse aufweisen.

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, enthaltend nanoporöse Partikel, insbesondere ein Aerogel, und ein Bindemittel, das in Form einer wässrigen Siliconölemulsion eines reaktiven aminofunktionalisierten Silicons eingesetzt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials, wobei man die nanoporösen Partikel, insbesondere das Aerogel, mit dem Bindemittel vermischt, einer Formgebung unterwirft und bei erhöhter Temperatur aushärten und trocknen lässt.

Soweit nicht anders ausgeführt, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die verwendeten Begriffe wie folgt definiert und die genannten Messgrößen wie folgt bestimmt: Partikel: Als Partikel werden Teilchen bezeichnet, die entweder monolithisch sind, d. h. aus einem Stück bestehen (Primärpartikel), oder aber Einheiten aus mehreren Teilchen bestehend, die gegebenenfalls durch ein geeignetes Bindemittel verbunden oder durch Pressen zu größeren Agglomeraten zusammengefügt wurden.

Porosität: Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen, gemessen gemäß

Stickstoffadsorption und -desorption (< 100 nm) und Quecksilberporosi- metrie (> 100 nm)

Hydrophob: Unter hydrophoben Stoffen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung derartige Stoffe verstanden, die bei Raumtemperatur einen Kontaktwinkel von mehr als 90° gegenüber Wasser aufweisen.

Nanoporös: Unter nanoporös wird verstanden, dass die Poren der Partikel eine Größe von 0,1 bis 500 nm, insbesondere < 200 nm, besonders bevorzugt

< 100 nm (D50-Wert) aufweisen und die Porosität insbesondere von 50 bis 99 %, insbesondere 70 bis 99 %, besonders bevorzugt 80 bis 99 % beträgt.

Granulär: bedeutet, dass die Partikel agglomeriert als Granulat in einer Größe von

0,1 bis 5000 μηη, bevorzugt von 1 bis 4000 μηη (D50-Wert) vorliegen und das Verhältnis der längsten Raumachse zur kürzesten Raumachse der Granulatteilchen bevorzugt 4:1 bis 1 :1 beträgt.

Molekulargewicht: Die Molekulargewichtsangaben beziehen sich auf das Zahlenmittel Mn.

D50-Wert: Korngröße, bei der 50 % der Partikel feiner und 50 % größer sind als der angegebene Wert

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden angegeben, wobei sich die im Einzelnen angegebenen Ausführungsformen auch kombinieren lassen.

Der Anteil an nanoporösen Partikeln im Verbundmaterial beträgt 50 bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 99,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 80 bis 99,5 Gew-%.

Das Verbundmaterial weist bevorzugt eine Dichte im Bereich von 20 bis 250 kg/m ³ , besonders bevorzugt von 30 - 200 kg/m ³ und speziell von 50 - 180 kg/m ³ auf.

Nanoporöse Partikel Bevorzugte nanoporöse Partikel sind granulär. Die nanoporösen Partikel sind ihrer weiteren bevorzugten Ausführungsform Aerogele. Diese können anorganisch, anorganisch-organisch oder organisch sein. Aerogel

Geeignete Aerogele für die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien sind insbesondere solche auf Basis von Oxiden, insbesondere Siliciumdioxid und Metalloxiden, wie insbesondere Aluminium- Titan- und Zirkoniumoxid, oder solche auf der Basis organischer Stoffe, wie zum Beispiel Melaminformaldehydkondensate (US-A-5086085), Resorcinformaldehyd-Kondensate (US-A- 4873218) sowie Aerogele, die durch Polymerisation von Furfural mit phenolischen Novolak- Harzen herstellbar sind. Besonders geeignet sind Verbindungen, die für die Sol-Gel-Technik geeignet sind, siehe z. B. WO 9710188 A1 , Seite 7, erster Absatz, beispielsweise Si- oder AI- Verbindungen. Sie können aber auch auf Mischungen der oben genannten Materialien basie- ren. Bevorzugt verwendet werden Aerogele enthaltend Si-Verbindungen. Besonders bevorzugt sind Aerogele enthaltend Si02, insbesondere Si02-Aerogele, die gegebenenfalls organisch modifiziert sind.

Bevorzugte Aerogele weisen folgende Parameter auf:

Porosität: 50 bis 99 %, insbesondere 70 bis 99 %, besonders bevorzugt 80 bis 99 %

Dichte: 30 bis 300 kg/m ³ , bevorzugt 50 bis 200 kg/m ³ , insbesondere 50 bis 150 kg/m ³ .

Partikeldurchmesser: Primärpartikel von 0,1 bis 100 μηη, bevorzugt von 1 bis 30 μηη (D50- Wert)

Porendurchmesser: 0,1 bis 500 nm, insbesondere < 200 nm, besonders bevorzugt < 100 nm

Darüber hinaus gilt, dass die thermische Leitfähigkeit der Aerogele mit zunehmender Porosität und abnehmender Dichte abnimmt, aus diesem Grund sind Aerogele mit Porositäten über 60 % und Dichten zwischen 50 und 200 kg/m ³ bevorzugt. Die Wärmeleitfähigkeit des Aerogel- Granulates sollte vorzugsweise weniger als 40 mW/mK, besonders bevorzugt weniger als 25 mW/mK betragen.

Besonders bevorzugte Aerogele sind Silica-Aerogele, die im Wesentlichen aus amorphem Siliciumdioxid bestehen, aber abhängig von der Art ihrer Herstellung noch organische Verbindun- gen enthalten können.

Silica-Aerogel-Partikel können in bekannter Weise zum Beispiel aus Wasserglaslösung über die Stufen Silica-Hydrogel, Lösungsmittelaustausch und anschließender überkritischer Trocknung hergestellt werden. Die in der Regel vorliegende Perlform ergibt sich hierbei durch das Ver- sprühen eines schnell gelierenden Kieselsäuresols aus einer speziell konstruierten Düse und Gelierung der Tropfen im Fluge. Nähere Einzelheiten hierzu sind in der DE-A-2103243 beschrieben. Der Austausch von Hydrogelwasser gegen andere gegen Siliciumdioxid chemisch inerte Flüssigkeiten ist beispielsweise in US-A-2093454, US-A-3977993 sowie JP-A-53/025295 beschrieben.

Die Aerogel-Partikel können in monomodaler, bimodaler oder multimodaler Verteilung einge- setzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Aerogel-Partikel hydrophobe Oberflächengruppen auf. Geeignete Gruppen zur dauerhaften Hydrophobisierung sind beispielsweise tri- substituierte Silylgruppen der allgemeinen Formel -Si(R)3, vorzugsweise Trialkyl- und/oder Tria- rylsilylgruppen, wobei jedes R unabhängig ein nicht reaktiver, organischer Rest wie d- bis Cie- Alkyl oder Ce- bis C -Aryl, vorzugsweise d- bis C6-Alkyl oder Phenyl, insbesondere Methyl, Ethyl, Cyclohexyl oder Phenyl ist, der zusätzlich noch mit funktionellen Gruppen substituiert sein kann. Besonders vorteilhaft zur dauerhaften Hydrophobierung des Aerogels ist die Verwendung von Trimethylsilylgruppen. Die Einbringung dieser Gruppen kann durch Gasphasen- reaktion zwischen dem Aerogel und beispielsweise einem aktivierten Trialkylsilan-Derivat, wie z. B. einem Chlortrialkylsilan oder einem Hexaalkyldisilazan (vgl. R. Her, The Chemistry of Sili- ca, Wiley & Sons, 1979), geschehen.

Die nanoporösen Partikel, insbesondere Aerogele, können zusätzlich funktionalisiert werden, um eine bessere Wechselwirkung mit dem Bindemittel zu erreichen. Die Funktionalisierung der nanoporösen Partikel kann durch Einführung von Reaktivgruppen in die Nanostruktur erfolgen.

Zur chemischen Funktionalisierung der Nanostruktur eignen sich beispielsweise funktionalisier- te chemische Verbindungen wie Alkoxysilane, wie z. B. 3-Aminopropyl-triethoxysilan oder 3- Aminopropylmethoxysilan. Diese Reaktivgruppen werden über die Silan-Einheit an das Aerogel gebunden und erlauben später durch die Aminogruppen eine chemische Verknüpfung mit dem Bindemittel.

Geeignete Systeme zur Funktionalisierung sind sehr ausführlich in der WO 2005103107 A1 , Seite 9, Zeile 18 bis Seite 15, Zeile 4, beschrieben und sind in dieser Anmeldung ausdrücklich enthalten.

Bindemittel Die erfindungsgemäß zu verwendenden Bindemittel sind reaktive aminofunktionalisierte Siliconöle, die in Wasser emulgiert vorliegen. Die verwendete Siliconölemulsion kann neben dem aminofunktionalisierten Siliconöl noch weitere Komponenten, wie z.B. andere Siliconöle oder Silicone sowie Emulgatoren enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält das Siliconöl an den Silicium-Atomen neben den üblichen Methylgruppen teilweise auch 3-[(2-Aminoethyl)amino]propyl-Gruppen der Formel: -CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2

Überdies ist das Siliconöl bevorzugt zu 20 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt zu 30 bis 40 Gew.-% in einer Emulsion in Wasser zu verwenden, die mit Hilfe geeigneter Emulgatoren stabilisiert werden kann.

Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Bindemittel können weitere organische, bzw. anorganische Bindemittel in einer Menge von 0,1 - 5 Gew.-%, bezogen auf das Siliconöl als Bindemittel, eingesetzt werden. Weitere geeignete organische Binder sind beispielsweise die aus der EP 672 635 A1 bekannten Bindemittel, wie Reaktionsklebstoffe wie Epoxidharz-Klebstoffe, reaktive Polyurethan-Klebstoffe, Phenol-, Resorcin-, Harnstoff- und Melaminformaldehyd-Harze, Siliconharz-Klebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazol-Harze, Schmelzklebstoffe wie Ethylenvi- nylacetat-Copolymere und Polyamide, Wachse, sowie wässrige Dispersionsklebstoffe wie Sty- rol-Butadien- und Styrol-Acrylester-Copolymerisate. Dem Bindemittel können zusätzlich, wie in der EP 672 635 A1 angegeben, Schichtsilicate und/oder Tonmineralien beigemischt werden.

Um eine gute Verteilung der Bindemittel in den Zwickelhohlräumen bei hohem Aerogel-Anteil und möglichst guter Verklebung zu erreichen, sollten in dem Fall, dass man von Bindemitteln oder Zusätzen in fester Form ausgeht, die Körner der Bindemittel vorzugsweise kleiner als die des Aerogel-Granulates sein. Ebenso kann eine Verarbeitung bei erhöhtem Druck notwendig sein.

Das Bindemittel wird im Allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-% (lösemittelfrei be- rechnet) bezogen auf das Verbundmaterial verwendet, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%.Die Auswahl des Bindemittels richtet sich nach den mechanischen und thermischen Anforderungen an das Verbundmaterial sowie den Anforderungen im Hinblick auf den Brandschutz. Besonders bevorzugt werden ausschließlich Silicium-haltige Bindemittel eingesetzt, da sie im Vergleich zu anderen organischen, überwiegend auf Kohlenstoff basierten Bindemitteln, auf Grund des geringeren Kohlenstoffgehaltes zu einer verminderten Brennbarkeit des Verbundmaterials führen. Additive

Das Verbundmaterial kann in wirksamen Mengen weitere Zusatzstoffe wie z. B. Farbstoffe, Pigmente, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Synergisten für Flammschutzmittel, Antistatica, Stabilisatoren, Weichmacher und IR-Trübungsmittel enthalten.

Zur Reduktion des Strahlungsbeitrags zur Wärmeleitfähigkeit kann der Verbundstoff IR- Trübungsmittel wie z. B. Metalloxide, Nichtmetalloxide, Metallpulver, z. B. Aluminiumpulver, Kohlenstoff, z. B. Ruß, Graphit, Diamant oder organische Farbstoffe und Farbstoffpigmente enthalten, was besonders für Anwendungen bei hohen Temperaturen vorteilhaft ist. Besonders bevorzugt sind Ruß, Titandioxid, Eisenoxide oder Zirkondioxid. Die vorstehend genannten Materialien können sowohl jeweils alleine als auch in Kombination, d. h. in Form einer Mischung aus mehreren Materialien, Verwendung finden.

Im Hinblick auf die Rissbildung und Bruchfestigkeit kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn in dem Verbundmaterial Fasern enthalten sind. Als Fasermaterial können organische Fasern wie zum Beispiel Polypropylen-, Polyester-, Nylon- oder Melaminformaldehydfasern und/oder anor- ganische Fasern, wie zum Beispiel Glas-, Mineral- sowie SiC-Fasern und/oder Kohlenstofffasern verwendet werden.

Um eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit durch die zugegebenen Fasern zu vermeiden, sollte der Volumenanteil der Fasern 0,1 bis 30 %, vorzugsweise 1 bis 10 %, betragen, und die Wär- meleitfähigkeit des Fasermaterials vorzugsweise < 1 W/mK, sein.

Durch geeignete Wahl von Faserdurchmesser und/oder -material kann der Strahlungsbeitrag zur Wärmeleitfähigkeit reduziert und eine größere mechanische Festigkeit erzielt werden. Dazu sollte der Faserdurchmesser vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 30 μηη liegen. Der Strah- lungsbeitrag zur Wärmeleitfähigkeit kann besonders reduziert werden, wenn Kohlenstofffasern oder kohlenstoffhaltige Fasern verwendet werden.

Die mechanische Festigkeit kann weiter durch Länge und Verteilung der Fasern im Verbundmaterial beeinflusst werden. Bevorzugt werden Fasern eingesetzt, deren Länge zwischen 0,5 und 10 cm liegt. Für plattenförmige Formkörper können auch Gewebe aus Fasern verwendet werden.

Außerdem kann das Verbundmaterial weitere Hilfsstoffe, wie z. B. Tylose, Stärke, Poly- vinylalkohol und/oder Wachsemulsionen enthalten. Sie werden im Stand der Technik großtech- nisch bei der Formgebung von keramischen Massen eingesetzt.

Weiterhin kann das Verbundmaterial Zusatzstoffe enthalten, die zu seiner Herstellung benutzt werden, bzw. bei der Herstellung entstehen, so z. B. Gleitmittel zum Verpressen, wie Zinkstea- rat, oder die Reaktionsprodukte von sauren bzw. säureabspaltenden Härtungsbeschleunigern bei der Verwendung von Harzen.

Die Brandklasse des nach der Trocknung erhaltenen Verbundmaterials wird durch die Brandklasse des Aerogels und des Bindemittel sowie gegebenenfalls der Fasern und weiterer enthaltener Stoffe bestimmt. Um eine möglichst günstige Brandklasse des Verbundmaterials zu erhal- ten (schwer entflammbar oder unbrennbar), sollten vorzugsweise Aerogele auf anorganischer Basis, besonders bevorzugt auf der Basis von S1O2, mit möglichst geringem Kohlenstoffgehalt verwendet werden. Der Kohlenstoffgehalt lässt sich dabei bei hydrophobierten Aerogelen v. a. durch Art und Menge des Hydrophobierungsreagenz beeinflussen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Silicium-haltigen Bindemitteln, wird im Vergleich zu anderen organischen, überwiegend auf Kohlenstoff basierten Bindemitteln, eine wesentlich geringere Menge an Kohlenstoff in das Verbundmaterial eingebracht und somit eine günstige Brandklasse gewährleistet. Bei der Verwendung zusätzlicher Bindemittel ist zu gewährleisten, dass schwer entflammbare Bindemittel wie z. B. anorganische Bindemittel oder Harnstoff- und Melaminformaldehydharze, Siliconharzklebstoffe, Polyimid- und Polybenzimidazol-Harze zum Einsatz kommen. Bei der zusätzlichen Verwendung von Fasermaterialien sind nicht entflammbare Fasertypen, wie z. B. Glas-, Mineral- oder SiC-Fasern, oder schwer entflammbare Fasertypen wie z. B. TREVIRA C® oder Melaminharzfasern zu bevorzugen.

Verarbeitung

Wird das Material in Form von flächigen Gebilden, wie z. B. Platten oder Matten, verwendet, kann es auf mindestens einer Seite mit mindestens einer Deckschicht kaschiert sein, um die Eigenschaften der Oberfläche zu verbessern, so z. B. die Robustheit zu erhöhen, sie als Dampfsperre auszubilden oder gegen leichte Verschmutzbarkeit zu schützen. Die Deckschichten können auch die mechanische Stabilität des Verbundmaterial-Formteils verbessern. Werden auf beiden Flächen Deckschichten verwendet, so können diese gleich oder verschieden sein.

Als Deckschichten eignen sich alle dem Fachmann bekannten Materialien. Sie können nichtporös sein und damit als Dampfsperre wirken, wie z. B. Kunststofffolien, vorzugsweise Metallfolien oder metallisierte Kunststofffolien, die Wärmestrahlung reflektieren. Es können aber auch poröse Deckschichten verwendet werden, die ein Eindringen von Luft in das Material ermöglichen und damit zu einer besseren Schalldämpfung führen, wie z. B. poröse Folien, Papiere, Gewebe oder Vliese.

Des Weiteren können die Kaschierungen oder Laminierungen beispielsweise unter weitgehen- der Erhaltung der akustischen Eigenschaften mit so genannten„offenen" Systemen, wie beispielsweise Lochplatten, erfolgen.

Die Deckschichten können selbst auch aus mehreren Schichten bestehen. Die Deckschichten können mit dem Bindemittel befestigt sein, durch das die Fasern und die Aerogel-Partikel un- tereinander und miteinander verbunden sind, es kann aber auch ein anderer Kleber Verwendung finden.

Die Oberfläche des Verbundmaterials kann auch durch Einbringen mindestens eines geeigneten Materials in eine Oberflächenschicht geschlossen und verfestigt werden. Als Materialien sind z. B. thermoplastische Polymere, wie z. B. Polyethylen und Polypropylen, oder Harze wie z. B. Melaminformaldehydharze geeignet. Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien weisen Wärmeleitfähigkeiten bei Normaldruck zwischen 10 und 50 mW/mK, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 mW/mK, besonders bevorzugt im Bereich von 12 bis 25 mW/mK und speziell zwischen 14 und 20 mW/mK auf.

Herstellung der Verbundmaterialien

Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien werden vorzugsweise dadurch hergestellt, dass man die nanoporösen Partikel und und die wässrige Silikonölemulsion des reaktiven aminofunk- tionalisierten Silicons miteinander vermischt und die erhaltene Mischung in eine Form füllt und gegebenenfalls verpresst, dann bei einer Temperatur von vorzugsweise 50 - 100 °C, besonders bevorzugt 60 - 80 °C, aushärten und trocknen lässt.

Bevorzugt wird die Mischung durch eine Volumenreduktion der Form im Bereich von 20 bis 50 Vol.-% verpresst. Die Aerogele werden beispielsweise mit einer wässrigen Siliconölemulsion vermischt, die Mischung in eine Form gefüllt, ggf. durch Pressen verdichtet, und danach unter Erhitzen ausgehärtet und getrocknet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Form an den Innenseiten feuchtigkeitsdurchlässig und hydrophob ausgerüstet. Dies kann beispielsweise durch Übereinanderlegen von Metallsieben und geeigneten Polymerfolien erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien kombiniert mit anderen Schaumstoffen, beispielsweise Polyurethan und/oder Polystyrol- Schaumstoffen. Hierbei kann das erfindungsgemäße Verbundmaterial mit expandiertem Polystyrol kaschiert oder mit Polystyrol- oder Polyurethan-Schaumstoffen, insbesondere mit expandiertem Polystyrol, abgemischt werden. Das Mischungsverhältnis kann hierbei an die jeweiligen Anforderungen ohne Schwierigkeiten angepasst werden und beispielsweise im Volumenverhältnis 10:90 bis 90:10 liegen.

Die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien können aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und Wärmedämmeigenschaften (im Allgemeinen können Wärmeleitfähigkeiten von weniger als 25 mW/mK erreicht werden) auf den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind die Wärmedämmung von Gebäuden, Heizkesseln, Kühlgeräten, Backöfen (vgl. EP-A-0 475 285), Heizungsrohren, Fernheizleitungen, Flüssiggasbehältern, Nachtspeicheröfen sowie Vakuumisolierungen von technischen Geräten verschiedenster Art.

Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien zur Innendämmung, um einen Niedrigenergie-Standard zu erreichen, zur Außendämmung, gegebenenfalls in Kombination mit zementären und anorganischen Klebstoffen, sowie als Teil einer Kombination aus Grundputz, Armierungsmörtel und Oberputz, zur Dachdämmung, sowie in technischen Anwen- düngen in Kühlschränken, Transportboxen, Sandwich-Bauteilen, Rohrdämmungen und technischen Schäumen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbundmaterialien ist daneben, dass ihre Oberflä- che homogen und glatt ist. Die Verbundmaterialien lassen sich außerdem besonders einfach durch Sägen, Schleifen oder Schneiden bearbeiten.

Beispiele Einsatzstoffe:

Das Si02-Aerogel-Granulat wurde hergestellt gemäß EP 716641 , Beispiel 1 , mit folgenden Kennzahlen:

Schüttdichte 80 kg/m ³ ,

Korngröße 1 ,2 - 4,0 mm,

Wasseraufnahme 1 ,5 Gew.%

Wärmeleitfähigkeit 21 mW/mK, gemessen nach DIN EN 12667 bei Raumtemperatur und Normaldruck am pulverförmigen Material ohne Verdichtung.

Korasilon® Ölemulsion AAM 35 (aminofunktionelles Siloxan, ca. 35 gew.-%ige wässrige Emulsion, kationisches Emulgatorsystem, Fa. Kurt Obermeier GmbH & Co KG)

Beispiel 1

Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 42,9 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsion AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 676 ml ver- presst (- 38,5 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 4 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 158 kg/m ³ und eine Wärmeleitfähigkeit von 16,0 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).

Beispiel 2

Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 25 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsion AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 676 ml ver- presst (- 38,5 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 4 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 138 kg/m ³ und eine Wärmeleitfähigkeit von 17,0 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).

Beispiel 3

Es wurden 100 g des Si02-Aerogels und 1 1 .1 g der Siliconolemulsion KORASILON® Ölemulsi- on AAM 35 vermischt und in eine Form (Grundfläche: 13 cm x 13 cm) gegeben. Die Mischung wurde dann in der Form von einem Volumen von 1098.5 ml auf ein Volumen von 591 ,5 ml ver- presst (- 46,2 Vol.-%) und in verpresstem Zustand im Trockenschrank bei 75 °C ausgehärtet. Nach dem Entformen wurde die Platte nochmals bei 75 °C im Trockenschrank getrocknet. Der als mechanisch stabile Platte (13 cm x 13 cm x 3,5 cm) erhaltene Formkörper hatte eine Dichte von 143 kg/m ³ und eine Wärmeleitfähigkeit von 16,8 mW/mK (gemessen bei Raumtemperatur und Normaldruck).