RS59647B1 - Uređaji koji se mogu dinamički evakuisati i sadrže organske aerogelove ili kserogelove - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na električno pogonjeni uređaj koji se može dinamički evakuirati i sadrži jednu oblast koja se može koherentno evakuisati i jednu korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao i jedno sredstvo za aktivno održavanje vakuuma, tako da se pritisak u oblasti uređaja koja se može koherentno evakuisati tokom vremena konstantno nalazi u unapred zadatom opsegu pritisaka, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 20 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili drugi celularni izolacioni materijal u uređaju, i oblast koja se može koherentno evakuisati sadrži najmanje jedan organski aerogel i/ili organski kserogel,

[0002] Dalje se pronalazak odnosi na primenu organskih aerogelova ili organskih kserogelova unutar jedne oblasti koja se može koherentno evakuisati u uređaju koji se može dinamički evakuisati i električno pogonjenom, koji pored oblasti koja se može koherentno evakuisati sadrži i korisnu oblast čija temperatura se može podešavati i koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao i jedno sredstvo za aktivno održavanje vakuuma, tako da se pritisak u oblasti uređaja koja se može koherentno evakuisati tokom vremena konstantno nalazi u unapred zadatom opsegu pritisaka, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 03 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal u uređaju.

[0003] Termička izolacija za uštedu energije ima veliki značaj. Termička izolacija je postala još važnija zbog rastuće cene energije i nastojanja da se smanji emisija CO2, kao i budućeg porasta potreba za zaštitom od toplote i hladnoće. Ove rastuće potrebe u pogledu optimizacije termičke izolacije odnose se kako na zgrade, tako i na izolaciju protiv hladnoće u mobilnim, logističkim i stacionarnim oblastima.

[0004] Termički izolovani uređaji sadrže definisanu korisnu oblast, koja je ograničena odgovarajućom izolacijom u odnosu na okolinu, pri čemu je temperatura korisne oblasti bilo viša ili niža od spoljašnje temperature. Ovde spadaju, na primer, frižideri, zamrzivači, hladnjače, rashladni kontejneri, rashladne kutije, kamioni sa rashladnim uređajima ili takođe i bojleri.

[0005] Termička izolacija (u nastavku se upotrebljava kao sinonim za pojam toplotna izolacija, kao i termička zaštita) korisnog prostora u odnosu na okolinu u stanju tehnike se izvodi pomoću termičkih izolacionih materijala (u nastavku se upotrebljava kao sinonim za pojam izolacioni materijal).

[0006] Za svrhe termičke izolacije je poznat veliki broj izolacionih materijala, pri čemu istaknutu ulogu imaju pene sa zatvorenim ćelijama zbog svoje veoma niske termičke provodnosti. Poliuretanske (PUR)-čvrste pene sa zatvorenim ćelijama pri tome spadaju u materijale sa najnižim termičkim provodnostima. PUR-čvrste pene se obično dovode do penjenja pomoću fizičkih sredstava za stvaranje pene, kao što su alkani ili fluorovani ugljovodonici, koji sa svoje strane imaju manju termičku provodnost od vazduha i ostaju u ćelijama pene. Preovlađujući pritisak u peni odgovara spoljašnjem pritisku.

[0007] U poslednje vreme se takođe upotrebljavaju evakuisane pene sa otvorenim ćelijama od PUR ili mezoporozne praškaste popune sa otvorenim porama, kao što su aerosili u obliku vakuumskih izolacionih panela (VIP-ova). VIP-ovi se upotrebljavaju u obliku ploča u dodatnim koracima zajedno sa konvencionalnim izolacionim materijalima u kasnijim izolacionim jedinicama. Na primer, VIP-ovi se danas integrišu u frižidere lepljenjem i penjenjem u kalupu sa PUR i zato doprinose smanjenju potrošnje energije. Najveći nedostatak VIP-ova se sastoji u dodatnim troškovima za proizvodnju VIP-ova i za njihovu ugradnju u uređaj. Pošto VIP-ovi uveč sačinjavaju samo jedan deo celokupne izolacije, moraju biti ostvareni niski potpritisci za obezbeđivanje odgovarajućih malih termičkih provodnosti. Da bi se ovaj potpritisak u toku radnog veka uređaja održao što je moguće stabilnijim, postavljaju se najviši zahtevi u pogledu gustine materijala omotača. Danas se obično upotrebljavaju metalizirane aluminijumske višeslojne folije ili takođe aluminijumske kompozitne folije.

[0008] Sledeću tehničku alternativu predstavlja evakuacija ili takođe delimična evakuacija celokupnih zapremina predviđenih za termičku izolaciju, pri čemu se evakuacija u osnovi može izvesti dinamički ili takođe statički. Velika prednost u odnosu na kombinaciju VIP-ova i njihovog oblaganja sa konvencionalnim izolacionim materijalima se sastoji u tome što je celokupna zapremina koju sačinjava izolacioni materijal izložena smanjenom pritisku i zato potrebni potpritisak može biti srazmerno manji nego kod konvencionalnog VIP-a ili se može ostvariti veće izolaciono dejstvo pod istim potpritiskom. Takvi uređaji koji se mogu evakuisati su stručnjaku već poznati kao takvi.

[0009] US 1898977 opisuje frižider sa izolacijom koja se može evakuisati. Kao izolacioni materijal je predložen fini punilac, a njime stvorene šupljine imaju najmanje moguće dimenzije, u idealnom slučaju znatno manje od prosečne dužine putanje molekula gasa. Radi sprečavanja termičkih gubitaka na uglovima metalni slojevi između spoljašnjeg i unutrašnjeg zida bi trebali da budu spojeni preko mostova od materijala sa manjom termičkom provodnosti. Kao izolacioni materijal su pomenuti silocel, pluta i papir.

[0010] U EP 0587 546 A1 je opisan frižider koji se može evakuisati, a koji je opremljen sa permanentno instaliranom vakuum pumpom. Vakuum pumpa evakuiše izolacioni materijal koji je postavljen u kućištu koje je zaptiveno nepropusno za vazduh. Zbog dugih vremena evakuacije je predviđeno da se pumpa aktivira tek kada se frižider instalira kod korisnika. Evakuacija uređaja u toku proizvodnje bi produžila vremenske cikluse za proizvodnju uređaja, tako da bi proces proizvodnje postao neekonomičan. Radi se o specijalnoj pumpi koja ima veoma malu potrošnju energije i zato je ušteda energije zahvaljujući poboljšanju izolacionih svojstava mnogo veća od energije koja je potrebna za pogon vakuum pumpe. Konvencionalne vakuum pumpe nisu podesne zbog suviše velike potrošnje energije.

[0011] Kao izolacioni materijal je predložena PUR pena sa zatvorenim ćelijama, čije stvaranje je ostvareno čistom vodom. U ovom slučaju ćelije pene pre svega sadrže ugljendioksid, koji u poređenju sa vazduhom ima brzinu difuzije koja je veća za faktor pet. Cilj je ostvarivanje potpritiska manjeg od 0,1 mbar.

[0012] Veliki tehnički nedostatak ovog pristupa se sastoji u tome što su potrebna ekstremno dugačka vremena evakuacije. Ovo je prouzrokovano zatvorenošću ćelija pene. Dalje, moraju biti ostvareni veoma niski pritisci da bi se realizovalo dovoljno smanjenje termičke provodnosti. Ovo je povezano sa velikim prečnikom ćelija konvencionalnih čvrstih pena.

[0013] EP 0 587 548 A1 opisuje sličan predmet, pri čemu je težište ovde na zatvorenosti ćelija izolacionog materijala. Pene sa otvorenim ćelijama su opisane kao nepodesne, pošto ovde ne mogu da ostvare zadovoljavajuću mehaničku čvrstoću za male gustine.

[0014] EP 1 335 171 A1 opisuje frižider koji se može evakuisati, kod koga su vremena evakuacije skraćena opremanjem termičkog izolacionog materijala sa mrežom kanala. Na primer, evakuacija zadnje strane zida se vrši preko raspored usisnih kanala u vidu paukove mreže. Kao termički izolacioni materijali su navedeni poliuretan i polistiren sa otvorenim ćelijama. Pored toga, dat je osvrt na problematiku dužih vremena evakuacije sa postojećim materijalima.

[0015] WO 2005/093349 opisuje frižider koji se može evakuisati, a koji je ispunjen prahom kao termičkim izolacionim materijalom. Ukazano je na to da se vakuum u suštini može primeniti statički i dinamički. Frižideru nije potrebna vakuum pumpa, pošto ovu funkciju preuzima kompresor.

[0016] WO 2004/010042 opisuje frižider koji se može evakuisati, a koji sadrži praškastu popunu. Mogućnost popunjavanja obezbeđuje jedan otvor u zadnjoj strani kućišta. Pomenute su različite varijante za kasnije zaptivanje.

[0017] WO 2010/127947 opisuje potpuno evakuisane elemente za vrata. Kao materijal ispune se pominju PUR sa otvorenim porama, polistiren ili praškasta silika.

[0018] Međutim, uređaji koji su predloženi u stanju tehnike imaju bitne nedostatke koji su do danas sprečili njihovu tehničku realizaciju. Uzrok za to se nalazi u korišćenim izolacionim materijalima. Do sada korišćeni izolacioni materijali nemaju, ukoliko su oni pretežno sa otvorenim ćelijama, podesnu strukturu pora koja obezbeđuje dovoljno kratka vremena evakuacije. Takođe, za pene sa u potpunosti otvorenim ćelijama mogu biti potrebna duga vremena evakuacije, ukoliko je veličina otvora u prozoru ćelija mala i pena u velikoj meri odstupa od idealnog oblika čisto termoočvršćavajuće pene. Dalje, poznati izolacioni materijali sa povoljnim svojstvima termičke izolacije se nalaze na raspolaganju samo u obliku ploča ili praha (takođe delimično u komprimovanom obliku). Naknadno prilagođavanje oblikovanih tela geometriji koja je potrebna za uređaj, ukoliko je uopšte moguće, se može realizovati samo uz velike troškove, a stvara se velika količina otpada. U slučaju praškaste popune uglavnom nije moguće ostvarivanje potpunog popunjavanja komplikovanih geometrija npr. podsecanja odn. da se ostvari dovoljno definisano kompaktiranje.

[0019] Poznati izolacioni materijali sa otvorenim ćelijama imaju nedostatak što pri proizvodnji formiraju film. Ovo loše utiče na mogućnost evakuacije, a naročito kod većih oblasti koje se mogu koherentno evakuisati, pošto film sprečava da se ispumpa gas koji ispunjava ćelije.

[0020] Tehnička realizacija gore navedenih rashladnih uređaja zato do danas nije bila uspešna zbog nepostojanja podesnog izolacionog materijala.

[0021] Poboljšani termički izolovani uređaj koji se može evakuisati, kao što je, na primer, frižider koji se može evakuisati, bi trebao da ima kratko vreme evakuacije, a i sa time povezana kraća vremena pumpanja i kraće cikluse pumpanja, kao i manje potrebe u pogledu zaptivenosti omotača oblasti koja se može koherentno evakuisati.

[0022] Izolacioni materijal koji je sadržan u oblasti koja se može koherentno evakuisati bi trebalo da istovremeno ima sledeća svojstva:

- malu potrošnju materijala pri proizvodnji termičke izolacije u uređaju

- veliko smanjenje termičke provodnosti za pritiske u opsegu od 1 do 10 mbar

- mogućnost realizacije kompleksne trodimenzionalne geometrije bez koraka naknadne obrade

- malo upijanje vodene pare i malu apsorpciju gasova generalno, što je posebno važno za dinamičko održavanje vakuuma.

[0023] Cilj predmetnog pronalaska je bio da se realizuje termički izolovani uređaj koji se može evakuisati, a koji ne bi imao gore navedene nedostatke ili samo u manjoj meri. Naročito bi vremenski period u okviru koga bi trebalo da se uspostavi željena razlika pritisaka u celokupnoj zapremini koja bi trebala da se evakuiše (vreme evakuacije za zadato smanjenje pritiska), u odnosu na stanje tehnike. Upotrebljeni izolacioni materijal bi trebao da poseduje gore navedena svojstva.

[0024] Shodno tome, realizovani su uređaj prema pronalasku i primena prema pronalasku.

[0025] Poželjni primeri izvođenja se mogu sagledati na osnovu patentnih zahteva i opisa. Kombinacije poželjnih primera izvođenja ne izlaze iz okvira ovog pronalaska.

[0026] Uređaj prema pronalasku sadrži jednu oblast koja se može koherentno evakuisati i jednu korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao i jedno sredstvo za aktivno održavanje vakuuma, tako da se pritisak u oblasti uređaja koja se može koherentno evakuisati tokom vremena konstantno nalazi u unapred zadatom opsegu pritisaka, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 20 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili drugi celularni izolacioni materijal u uređaju, i oblast koja se može koherentno evakuisati sadrži najmanje jedan organski aerogel i/ili organski kserogel,

[0027] Pod izrazom "oblast koja se može koherentno evakuisati" se pri tome u osnovi podrazumeva "najmanje jedna oblast koja se može kontinualno evakuisati". Shodno tome, uređaj prema pronalasku takođe može sadržati više tako definisanih oblasti koje se mogu koherentno evakuisati, pri čemu onda svaka oblast koja sadrži aerogel i/ili kserogel može koherentno evakuisati pojedinačno (odvojeno). Naravno da se sa više takvih oblasti može upravljati jednim jedinim uređajem za evakuaciju. Međutim, ono što je bitno za pronalazak je da jedna od navedenih oblasti sačinjava najmanje 30 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal u uređaju. Event. je takođe moguće da svaka od dve ili više oblasti koje se mogu koherentno evakuisati i sadrže aerogel i/ili kserogel zadovoljava ovaj kriterijum.

[0028] Organski aerogelovi i organski kserogelovi su poznati kao takvi. U literaturi se pod kserogelom podrazumeva porozni materijal koji je proizveden sol-gel-postupkom, pri čemu je tečna faza odstranjena iz gela sušenjem ispod kritične temperature i ispod kritičnog pritiska tečne faze ("potkritični uslovi"). Nasuprot tome, radi se o aerogelovima da se odstranjivanje tečne faze iz gela izvodi pod nadkritičnim uslovima.

[0029] U sol-gel-postupki se prvo proizvodi sol na bazi reaktivnog organskog prekursora gela, a zatim se sol gelira putem reakcije umrežavanja u gel. Da bi se od gela dobio porozni materijal, na primer, kserogel, mora biti odstranjena tečnost. Ovaj korak se u nastavku jednostavno naziva sušenjem.

[0030] Iz WO-2008/138978 su poznati kserogelovi koji sadrže od 30 do 90 tež. % najmanje jednog višefunkcionalnog izocijanata i od 10 do 70 tež. % najmanje jednog višefunkcionalnog aromatičnog amina, čiji zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora iznosi najpoželjnije 5 mikrometara.

[0031] Oblast koja se može koherentno evakuisati je prostorno zaptivena oblast unutar uređaja prema pronalasku, koja se može koherentno evakuisati, tj. koju odlikuje potpritisak usled dejstva vakuuma u jednoj tački celokupne oblasti.

[0032] Izraz "koja se može koherentno evakuisati" znači da je pritisak u odgovarajućoj oblasti posle evakuacije trajno smanjen u odnosu na pritisak okoline, tj. da je odgovarajuća oblast u odnosu na okolinu zaptivena protiv difuzije gasa (difuzije sastojaka vazduha). Stručnjaku je poznato da se razlika pritisaka može održavati samo u toku ograničenog vremenskog perioda. Posle evakuacije (tj. posle uspostavljanja potpritiska) potpritisak mora da bude održan najmanje u toku vremenskog perioda od 1 sata da bi se zadovoljio kriterijum "koja se može evakuisati" i "zaptiven", a naročito najmanje 4 sata, te posebno poželjno najmanje 24 sata.

[0033] Korisna oblast čija temperatura se može podešavati je oblast unutar uređaja u kojoj treba da se održava temperatura koja je niža ili viša u odnosu na temperaturu okoline.

[0034] Celokupna zapremina koju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal unutar uređaja odgovara zapremini svih poroznih i/ili celularnih izolacionih materijala u uređaju i uključuje pore odn. ćelije. Porozni i/ili celularni izolacioni materijali su materijali koji sadrže ćelije ili pore, koje su u potpunosti ili delimično okružene izolacionim materijalom, tj. radi se o materijalima koji sadrže jednu prvu čvrstu fazu i drugu fazu koja je ispunjena gasom (event. pod potpritiskom ili vakuumom). Pore ili ćelije smanjuju termičku provodnost izolacionog materijala. Porozni i/ili celularni materijali mogu imati otvorene ili zatvorene ćelije. Isto tako se mogu osmisliti mešoviti oblici. Ova definicija obuhvata sve materijale koji sadrže pore i/ili ćelije i koji se postavljaju u uređaj za svrhe termičke izolacije, pored organskih aerogelova i/ili kserogelova sadržanih prema pronalasku, ali naročito pene, kao što su, na primer, poliuretanske pene ili pene na bazi polistirena.

[0035] Prvenstveno zapremina oblasti koja se može koherentno evakuisati koja sadrži aerogelove ili kserogelove prema pronalasku iznosi najmanje 30 zapr. %, naročito najmanje 40 zapr. %, te posebno poželjno najmanje 50 zapr. %, naročito najmanje 60 zapr. %, veoma posebno poželjno najmanje 70 zapr. % u odnosu na ukupnu zapreminu koju u uređaju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal.

[0036] Pod vakuumom se podrazumeva podpritisak u odnosu na pritiska okoline. Evakuacija je, shodno tome, stvaranje potpritiska u odnosu na pritisak okoline.

[0037] Pod kserogelom se u okviru predmetnog pronalaska podrazumeva porozni materijal sa poroznošću od najmanje 70 zapr. % i zapreminski ponderisanim prosečnim prečnikom pora najpoželjnije od 50 mikrometara, koji je proizveden sol-gel-postupkom, pri čemu je tečna faza odstranjena iz gela sušenjem ispod kritične temperature i ispod kritičnog pritiska tečne faze ("potkritični uslovi").

[0038] Shodno tome, pod aerogelom u okviru predmetnog pronalaska se podrazumeva porozni materijal sa poroznošću od najmanje 70 zapr. % i zapreminski osrednjenim prosečnim prečnikom pora najpoželjnije od 50 mikrometara, koji je proizveden sol-gelpostupkom, pri čemu je tečna faza odstranjena iz gela sušenjem iznad kritične temperature i iznad kritičnog pritiska tečne faze ("nadkritični uslovi").

[0039] Prosečni prečnik pora se određuje merenjem pomoću intruzije žive prema DIN 66133 i u okviru predmetnog pronalaska u osnovi je zapreminski ponderisana srednja vrednost. Merenje intruzijom žive prema DIN 66133 je porozimetrijska metoda i izvodi se u porozimetru. Pri tome se živa utiskuje u uzorak poroznog materijala. Male pore zahtevaju veći pritisak da bi se napunile živom od većih pora i na osnovu odgovarajućeg dijagrama pritisak/zapremina se može odrediti raspodela veličine pora i zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora.

[0040] Prvenstveno zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora poroznog materijala najpoželjnije iznosi 20 mikrometara. Posebno poželjno zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora poroznog materijala iznosi najpoželjnije 10 mikrometara, veoma posebno poželjno najpoželjnije 5 mikrometara i naročito najpoželjnije 3 mikrometara.

[0041] Upravo je kod veće poroznosti poželjna najmanja moguća veličina pora sa stanovišta manje termičke provodnosti. Međutim, proizvodnja uslovljava praktično donju granicu zapreminski ponderisanog prosečnog prečnika pora. Generalno, zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora iznosi najmanje 50 nm, a prvenstveno najmanje 100 nm. U mnogim slučajevima zapreminski ponderisani prosečni prečnik pora iznosi najmanje 200 nm, a naročito najmanje 300 nm.

[0042] Uređaj prema pronalasku je električno pogonjen. Prvenstveno se temperiranje korisne oblasti uređaja prema pronalasku ostvaruje kontrolisanim snabdevanjem energijom. Prvenstveno je sredstvo za aktivno održavanje vakuuma kompresor i/ili pumpa, koji su naročito pogonjeni električno.

[0043] U prvom poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska je uređaj prema pronalasku rashladni uređaj, te posebno poželjno frižider, zamrzivač, hladnjača, električno pogonjeni rashladni sud ili kamion sa rashladnim uređajem. Rashladni uređaj je uređaj kojim se hladi definisani korisni prostor zahvaljujući kontrolisanom snabdevanju energijom, tako da je korisni prostor hladniji u odnosu na temperaturu okoline (ima nižu temperaturu).

[0044] U jednom drugom poželjnom primeru izvođenja predmetnog pronalaska je uređaj prema pronalasku uređaj za zagrevanje materijala, a naročito bojler.

[0045] Uređaj koji se može dinamički evakuisati je uređaj koji se može evakuisati i koji je gore definisan, u kome se vakuum održava aktivno tako što se tokom vremena nalazi konstantno u unapred zadatom opsegu pritisaka. Pri tome aktivno znači zahvaljujući ponovljenom dejstvu sredstva za održavanje vakuuma. Pri tome se vakuum održava zahvaljujući zaptivenosti oblasti, sa jedne strane, i zahvaljujući ponovljenom smanjivanju pritiska. Ponovljeno smanjivanje pritiska može se vršiti permanentno ili periodično, pri čemu je zadnje pomenuto prvenstveno. Uređaj koji se može u potpunosti evakuisati je u suprotnosti sa gore definisanim uređajem, u kome vakuum nastaje usled jednokratnog stvaranja i održava se isključivo zahvaljujući zaptivenosti oblasti.

[0046] Stručnjaku su poznati takvi uređaji kao takvi. Organski aerogelovi ili organski kserogelovi koji se upotrebljavaju prema pronalasku prvenstveno se prvenstveno upotrebljavaju u svim uređajima koji pored oblasti koja se može koherentno evakuisati sadrže i korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 20 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima izolacioni materijal u uređaju. Ne postoje posebna ograničenja u pogledu tehničke koncepcije samog termički izolovanog uređaja.

[0047] Posebno poželjni uređaji su rashladni uređaji koji se mogu dinamički evakuisati, a naročito frižideri.

[0048] Podesni, električno pogonjeni frižider ili zamrzivač koji se može dinamički evakuisati sadrži jednu ili više zatvorenih, termički izolovanih oblasti, koje su ispuna kućišta, zida i/ili vrata u frižideru ili zamrzivaču, pri čemu su prostor ili prostori povezani preko voda za evakuaciju sa uređajem za generisanje vakuuma, a uređaj za generisanje vakuuma je permanentno instalirana jedinica u frižideru ili zamrzivaču. Takav frižider ili zamrzivač je poznat, na primer, iz US-A 1898 977 i iz FR-A-2628 179, kao i iz EP-A 0587546.

[0049] Tačna tehnička koncepcija kojom se generiše statički ili dinamički vakuum nije relevantna za predmetni pronalazak. Umesto toga, porozni materijali upotrebljeni prema pronalasku se prvenstveno koriste kao izolacioni materijal, kada se velike zapremine koje sadrže izolacioni materijal i mogu se koherentno evakuisati. Na primer, sanduk, kao što je onaj opisan u EP-A 0587546, može pri proizvodnji biti opremljen vakuum pumpom, koja je povezana sa prostorima koji su zatvoreni nepropusno za vazduh u zidovima i vratima sanduka, pri čemu su prostori ispunjeni termičkim izolacionim materijalom prema pronalasku. Kada korisnik uključi sandu, aktivira se pumpa i onda korak po korak generiše veoma nizak pritisak u toku dugog vremena upotrebe, što znači od jedne nedelje do nekoliko meseci, pri čemu se stepen korisnog dejstva izolacije podiže korak po korak. Alternativno tome, u uređaju se može upotrebiti jedan kompresor za održavanje potpritiska u oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao što je opisano, na primer, u WO 2005/093349.

[0050] U okviru predmetnog pronalaska u nastavku će biti opisani poželjni organski kserogelovi i aerogelovi.

[0051] Prvenstven je organski aerogel ili kserogel na bazi izocijanata i opciono drugih komponenata koje su reaktivne sa izocijanatima.

[0052] Posebno poželjno je da organski aerogel ili kserogel bude na bazi izocijanata i komponenata koje su reaktivne sa izocijanatima, pri čemu se kao komponenta koja je reaktivna sa izocijanatima upotrebljava najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin. Poželjan je organski kserogel ili aerogel na bazi poliuree i/ili poliizocijanurata.

[0053] "Na bazi poliuree" znači da postoji najmanje 50 mol. %, a prvenstveno najmanje 70 mol. %, naročito najmanje 90 mol. % veza monomernih jedinica u organskom kserogelu ili aerogelu u vidu urea veza. "Na bazi poliizocijanurata" znači da postoji najmanje 50 mol. %, a prvenstveno najmanje 70 mol. %, naročito najmanje 90 mol. % veza monomernih jedinica u organskom kserogelu ili aerogelu u vidu izocijanuratnih veza. "na bazi poliuree i/ili poliizocijanurata" znači da postoji najmanje 50 mol. %, a prvenstveno najmanje 70 mol. %, te naročito najmanje 90 mol. % veza monomernih jedinica u organskom kserogelu ili aerogelu u vidu urea veza i/ili izocijanuratnih veza.

[0054] Organski aerogel ili kserogel koji se upotrebljavaju prema pronalasku se u nastavku nazivaju organskim poroznim materijalom.

1

[0055] Prvenstveno se upotrebljava organski porozni materijal koji je dobijen u postupku koji sadrži sledeće korake:

(a) reakciju najmanje jednog višefunkcionalnog izocijanata (a1) i najmanje jednog višefunkcionalnog aromatičnog amina (a2) u rastvaraču, opciono u prisustvu vode kao komponente (a3) i opciono u prisustvu najmanje jednog katalizatora (a4);

(b) odstranjivanje rastvarača radi dobijanja aerogela ili kserogela.

[0056] Komponente (a1) do (a4) i odnosi količina koji se prvenstveno upotrebljavaju u okviru koraka (a) biće objašnjeni u nastavku.

[0057] Višefunkcionalni izocijanati (a1) se u nastavku zajedno nazivaju komponentom (a1). Odgovarajuće tome, višefunkcionalni aromatični amini (a2) se u nastavku zajedno nazivaju komponentom (a2). Stručnjaku je očigledno da su navedene monomerne komponente prisutne u organskom poroznom materijalu u izreagovalom obliku.

[0058] Pod funkcionalnošću jedinjenja u okviru predmetnog pronalaska treba podrazumevati broj reaktivnih grupa po molekulu. U slučaju monomerne komponente (a1) funkcionalnost je broj izocijanatnih grupa po molekulu. U slučaju amino grupa monomerne komponente (a2) funkcionalnost se odnosi na broj reaktivnih amino grupa po molekulu. Pri tome višefunkcionalno jedinjenje ima funkcionalnost od najmanje 2.

[0059] Ukoliko se kao komponenta (a1), odnosno (a2) koriste smeše jedinjenja sa različitom funkcionalnosti, onda se funkcionalnost komponenata uvek određuje na osnovu brojno ponderisane srednje funkcionalnosti pojedinačnih jedinjenja. Višefunkcionalno jedinjenje sadrži najmanje dve gore navedene funkcionalne grupe po molekulu.

Komponenta (a1)

[0060] Prvenstveno se kao komponenta (a1) koristi najmanje jedan višefunkcionalni izocijanat.

[0061] U okviru postupka prema pronalasku upotrebljena količina komponente (a1) prvenstveno iznosi najmanje 20 tež. %, a naročito najmanje 30 tež. %, te posebno poželjno najmanje 40 tež. %, veoma posebno poželjno najmanje 55 tež. %, naročito najmanje 68 tež. %, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1), (a2) i event. (a3), koja iznosi 100%. U okviru postupka prema pronalasku upotrebljena količina komponente (a1) pored toga najpoželjnije iznosi 99,8 tež. %, naročito najpoželjnije 99,3 tež. %, te posebno najpoželjnije 97,5 tež. %, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1), (a2) i event. (a3), koja iznosi 100%.

[0062] Kao višefunkcionalni izocijanati u obzir dolaze aromatični, alifatični, cikloalifatični i/ili aralifatični izocijanati. Takvi višefunkcionalni izocijanati su poznati kao takvi ili se mogu proizvesti metodama koje su poznate kao takve. Višefunkcionalni izocijanate se naročito mogu koristiti kao smeše, tako da komponenta (a1) u ovom slučaju sadrži različite višefunkcionalne izocijanate. Višefunkcionalni izocijanati koji dolaze u obzir kao monomerne jedinice (a1)saddrže dve (u nastavku se nazivaju diizocijanati) ili više od dve izocijanatne grupe po molekulu monomerne komponente.

[0063] Naročito su podesni 2,2’-, 2,4’- i/ili 4,4’-difenilmetandiizocijanat (MDI), 1,5-naftilendiizocijanat (NDI), 2,4- i/ili 2,6-toluilendiizocijanat (TDI), 3,3’-dimetildifenildiizocijanat, 1,2-difenilethandiizocijanat i/ili p-fenilen-diizocijanat (PPDI), tri-, tetra-, penta-, heksa-, hepta- i/ili oktametilendiizocijanat, 2-metilpentametilen-1,5-diizocijanat, 2-etilbutilen-1,4-diizocijanat, pentametilen-1,5-diizocijanat, butilen-1,4-diizocijanat, 1-izocijanato-3,3,5-trimetil-5-izo-cijanatometil-cikloheksan (izoforondiizocijanat, IPDI), 1,4- i/ili 1,3-bis(izo-cijanatometil)cikloheksan (HXDI), 1,4-cikloheksandiizocijanat, 1-metil-2,4- i/ili -2,6-cikloheksandiizocijanat i 4,4’-, 2,4’- i/ili 2,2’-dicikloheksilmetandiizocijanat. Kao višefunkcionalni izocijanati (a1) su poželjni aromatični izocijanati. Ovo naročito važi onda kada se kao komponenta (a3) koristi voda.

[0064] Kao višefunkcionalni izocijanati komponente (a1) su posebno poželjni sledeći primeri izvođenja:

i) višefunkcionalni izocijanati na bazi toluilendiizocijanata (TDI), a naročito 2,4-TDI ili 2,6-TDI ili smeše 2,4- i 2,6-TDI;

ii) višefunkcionalni izocijanati na bazi difenilmetandiizocijanata (MDI), a naročito 2,2’-MDI ili 2,4’-MDI ili 4,4’-MDI ili oligomerni MDI, koji se takođe naziva polifenilpolimetilenizocijanat, ili smeše dva ili tri napred navedena difenilmetandiizocijanata, ili sirovi MDI, koji nastaje pri proizvodnji MDI, ili smeše najmanje jednog oligomera MDI i najmanje jednog od navedenih MDI-derivata male molekulske težine;

iii) smeše najmanje jednog aromatičnog izocijanata prema primeru izvođenja i) i najmanje jednog aromatičnog izocijanata prema primeru izvođenja ii).

[0065] Kao višefunkcionalni izocijanat je posebno poželjan oligomerni difenilmetandiizocijanat. Kod oligomernog difenilmetandiizocijanata (u nastavku se naziva oligomerni MDI) se radi o smeši više oligomernih proizvoda kondenzacije, a stoga o derivatima difenilmetandiizocijanata (MDI). Višefunkcionalni izocijanati se prvenstveno formiraju od smeša monomernih aromatičnih diizocijanata i oligomernog MDI.

[0066] Oligomerni MDI sadrži jedan ili više policikličnih proizvoda kondenzacije MDI sa funkcionalnošću većom od 2, a naročito 3 ili 4 ili 5. Oligomerni MDI je poznat i često se naziva polifenilpolimetilenizocijanatom ili isto tako polimernim MDI. Oligomerni MDI je obično formiran od smeše izocijanata na bazi MDI sa različitim funkcionalnostima. Obično se upotrebljava oligomerni MDI u smeši sa monomernim MDI.

[0067] (Prosečna) funkcionalnost izocijanata, koji sadrži oligomere MDI, može varirati u opsegu od približno 2,2 do približno 5, a naročito od 2,4 do 3,5, a naročito od 2,5 do 3. Takva smeša višefunkcionalnih izocijanata na bazi MDI sa različitim funkcionalnostima je obično sirovi MDI, koji nastaje pri proizvodnji MDI, koja je obično katalizovana sonom kiselinom, kao intermedijer pri proizvodnji sirovog MDI.

[0068] Višefunkcionalni izocijanati ili smeše više višefunkcionalnih izocijanata na bazi MDI su poznati i na primer, plasira ih BASF Polyurethanes GmbH pod nazivom Lupranat®.

[0069] Prvenstveno funkcionalnost komponente (a1) iznosi najmanje dva, a naročito najmanje 2,2 i posebno poželjno najmanje 2,4. Funkcionalnost komponente (a1) iznosi od 2,2 do 4 i posebno poželjno od 2,4 do 3.

[0070] Sadržaj izocijanatnih grupa komponente (a1) prvenstveno iznosi od 5 do 10 mmol/g, a naročito od 6 do 9 mmol/g, te posebno poželjno od 7 do 8,5 mmol/g. Stručnjaku je poznato da se sadržaj izocijanatnih grupa u mmol/g i takozvana težina ekvivalenta u g/ekvivalentu nalaze u recipročnom odnosu. Sadržaj izocijanatnih grupa u mmol/g se izračunava iz sadržaja u tež. % prema ASTM D-5155-96 A.

[0071] U jednom poželjnom primeru izvođenja komponenta (a1) se sastoji od najmanje jednog višefunkcionalnog izocijanata izabranog između difenilmetan-4,4’-diizocijanata, difenilmetan-2,4’-diizocijanata, difenilmetan-2,2’-diizocijanata i oligomernog difenilmetan diizocijanata. U okviru ovog poželjnog primera izvođenja komponenta (a1) posebno poželjno sadrži oligomerni difenilmetandiizocijanat i ima funkcionalnost od najmanje 2,4.

[0072] Viskoznost upotrebljene komponente (a1) može varirati u širokom opsegu. Prvenstveno komponenta (a1) ima viskoznost od 100 do 3000 mPa.s, te posebno poželjno od 200 do 2500 mPa.s.

1

Komponenta (a2)

[0073] U okviru poželjnog postupka prema pronalasku komponenta (a2) je najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin.

[0074] Komponenta (a2) može delimično biti proizvedena in situ. U jednom takvom primeru izvođenja se reakcija u okviru korak (a) izvodi u prisustvu vode (a3). Voda reaguje sa izocijanatnim grupama u amino grupe uz oslobađanje CO2. Time se delimično stvaraju višefunkcionalni amini kao međuproizvod (in situ). Oni u daljem toku reakcije reaguju sa izocijanatnim grupama u urea veze.

[0075] U ovom poželjnom primeru izvođenja reakcija se izvodi u prisustvu vode (a3) i višefunkcionalnog aromatičnog amina kao komponente (a2), kao i opciono u prisustvu katalizatora (a4).

[0076] U jednom drugom, isto tako poželjnom primeru izvođenja reakcija komponente (a1) i višefunkcionalnog aromatičnog amina kao komponente (a2) se vrši opciono u prisustvu katalizatora (a4). Pri tome nije prisutna voda (a3).

[0077] Stručnjaku su poznati višefunkcionalni aromatični amini kao takvi. Pod višefunkcionalnim aminima se podrazumevaju oni koji po molekulu sadrže najmanje dve amino grupe koje su reaktivne prema izocijanatima. Amino grupe koje su reaktivne prema izocijanatima su pri tome primarne i sekundarne amino grupe, pri čemu je reaktivnost primarnih amino grupa generalno znatno veća nego sekundarnih.

[0078] Višefunkcionalni aromatični amini su prvenstveno biciklična aromatična jedinjenja sa dve primarne amino grupe (bifunkcionalni aromatični amini), kojima odgovaraju tri- ili policiklična aromatična jedinjenja sa više od dve primarne amino grupe ili smeše gore navedenih jedinjenja. Poželjni višefunkcionalni aromatični amini komponente (a2) su naročito izomeri i derivati diamino difenilmetana.

[0079] Pomenuti bifunkcionalni biciklični aromatični amini su posebno poželjno oni prema opštoj formuli I,

pri čemu R<1>i R<2>mogu biti isti ili različiti i izabrani su nezavisno jedan od drugog između vodonika i linearnih ili razgranatih alkil grupa sa 1 do 6 atoma ugljenika i pri čemu su svi supstituenti Q1 do Q5 i Q1’ do Q<5’>isti ili različiti i izabrani su nezavisno jedan od drugog između vodonika, primarne amino grupe i linearne ili razgranate alkil grupe sa 1 do 12 atoma ugljenika, pri čemu alkil grupa može nositi druge funkcionalne grupe, pod uslovom da jedinjenje opšte formule I sadrži najmanje dve primarne amino grupe, pri čemu je najmanje jedan od Q1 , Q3 i Q5 primarna amino grupa i najmanje jedan od Q1’ , Q3’ i Q5’ je primarna amino grupa.

[0080] U jednom primeru izvođenja su sve alkil grupe u okviru supstituenata Q prema opštoj formuli I izabrane između metila, etila, n-propila, izo-propila, n-butila, sek-butila i tercbutila. Takva jedinjenja se u nastavku nazivaju supstituisanim aromatičnim aminima (a2-s). Međutim, isto tako je poželjno kada svi supstituenti Q predstavljaju vodonik, ukoliko oni nisu kao gore definisane amino grupe (takozvani nesupstituisani višefunkcionalni aromatični amini).

[0081] Prvenstveno su R1 i R<2>u okviru opšte formule I isti ili različiti i izabrani su nezavisno jedan od drugog između vodonika, primarne amino grupe i linearne ili razgranate alkil grupe sa 1 do 6 atoma ugljenika. Poželjno je da su R<1>i R<2>izabrani između vodonika i metila. Posebno je poželjno da važi R<1>= R<2>= H.

[0082] Podesni višefunkcionalni aromatični amini (a2) su pored toga naročito izomeri i derivati toluoldiamina. U okviru komponente (a2) poželjni izomeri i derivati toluoldiamina su naročito toluol-2,4-diamin i/ili toluol-2,6-diamin i dietiltoluoldiamini, a naročito 3,5-dietiltoluol-2,4-diamin i/ili 3,5-dietiltoluol-2,6-diamin.

[0083] Veoma posebno poželjno komponenta (a2) obuhvata najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin koji je izabran između 4,4’-diamino difenilmetana, 2,4’-diamino difenilmetana, 2,2’-diamino difenilmetana i oligomernog diamino difenilmetan.

[0084] Oligomerni diamino difenilmetan sadrži jedan ili više policikličnih, metilenom premošćenih proizvoda kondenzacije anilina i formaldehida. Oligomerni MDA sadrži najmanje jedan, ali generalno više oligomera MDA sa funkcionalnošću većom od 2, a naročito 3 ili 4 ili 5. Oligomerni MDA je poznat ili se može proizvesti metodama koje su poznate kao takve. Obično se oligomerni MDA upotrebljava u obliku smeša sa monomernim MDA.

[0085] (Prosečna) funkcionalnost višefunkcionalnog amina komponente (a2), koja sadrži oligomerni MDA, može varirati u opsegu od približno 2,3 do približno 5, a naročito od 2,3 do 3,5 i naročito od 2,3 do 3. Takva smeša višefunkcionalnih amina bazirana na MDA sa

1

višefunkcionalnim aminima sa različitim funkcionalnostima je naročito sirovi MDA, koji naročito nastaje pri kondenzaciji anilina sa formaldehidom obično katalizovanoj sonom kiselinom, kao međuproizvod dobijanja sirovog MDI.

[0086] Posebno poželjno enthält das najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin sadrži diamino difenilmetan ili derivat diamino difenilmetana. Posebno poželjno najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin sadrži oligomerni diamino difenilmetan. Posebno je poželjno kada komponenta (a2) sadrži oligomerni diamino difenilmetan kao jedinjenje (a2) i ima ukupnu funkcionalnost od najmanje 2,1. Komponenta (a2) naročito sadrži oligomerni diaminodifenilmetan i ima funkcionalnost od najmanje 2,4.

[0087] U okviru predmetnog pronalaska je moguće da se kontroliše reaktivnost primarnih amino grupa, zahvaljujući korišćenju supstituisanih višefunkcionalnih aromatičnih amina u okviru komponente (a2). Navedeni i u nastavku opisani supstituisani višefunkcionalni aromatični amini, koji su u nastavku označeni sa (a2-s), mogu se koristiti u smeši sa gore navedenim (nesupstituisanim) diamino difenilmetanima (svi Q u formuli I su vodonik, ukoliko nisu NH2) ili takođe samostalno.

[0088] U ovom primeru izvođenja Q<2>, Q<4>, Q<2’>i Q<4’>u okviru gore navedene formule I, uključujući pripadajuće definicije, prvenstveno su izabrane tako da jedinjenje opšte formule I sadrži najmanje jednu linearnu ili razgranatu alkil grupu, koja može nositi druge funkcionalne grupe, sa 1 do 12 atoma ugljenika na α-poziciji ka najmanje jednoj primarnoj amino grupi koja je vezana za aromatični prsten. Prvenstveno se Q<2>, Q<4>, Q<2’>i Q<4’>u ovom primeru izvođenja biraju tako da supstituisani aromatični amin (a2-s) sadrži najmanje dve primarne amino grupe koje sadrže odgovarajuću jednu ili dve linearne ili razgranate alkil grupe sa 1 do 12 atoma ugljenika na α-poziciji, koje mogu nositi druge funkcionalne grupe. Ukoliko su jedna ili više od Q<2>, Q<4>, Q<2’>i Q<4’>izabrane tako da odgovaraju linearnim ili razgranatim alkil grupama sa 1 do 12 atoma ugljenika, koje mose druge funkcionalne grupe, onda su amino grupe i/ili hidroksi grupe i/ili atomi halogena poželjni kao takve funkcionalne grupe.

[0089] Prvenstveno su amini (a2-s) izabrani iz grupe koja se sastoji od 3,3’,5,5’-tetraalkil-4,4’-diamino difenilmetana, 3,3’,5,5’-tetraalkil-2,2’-diamino difenilmetana i 3,3’,5,5’-tetraalkil-2,4’-diamino difenilmetana, pri čemu alkil grupe na 3,3’,5 i 5’-poziciji mogu biti iste ili različite i mogu biti izabrane nezavisno jedna od druge između linearnih ili razgranatih alkil grupa sa 1 do 12 atoma ugljenika, koji mogu nositi druge funkcionalne grupe. Prvenstveno su pomenute alkil grupe metil, etil, n-propil, i-propil, n-butil, sek-butil ili t-butil (uvek nesupstituisani).

1

[0090] U jednom primeru izvođenja jedan, više ili svi atomi vodonika jedne ili više alkil grupa supstituenata Q mogu biti zamenjene atomima halogena, a naročito hlora. Alternativno tome, može biti zamenjen jedan, više ili svi atomi vodonika jedne ili više alkil grupa supstituenata Q sa NH2ili OH. Međutim, ipak je prvenstveno kada su alkil grupe u okviru opšte formule I formirane od ugljenika i vodonika. U jednom posebno poželjnom primeru izvođenja komponenta (a2-s) obuhvata 3,3’,5,5’-tetraalkil-4,4’-diamino difenilmetan, pri čemu alkil grupe mogu biti iste ili različite i mogu biti izabrane nezavisno između linearnih ili razgranatih alkil grupa sa 1 do 12 atoma ugljenika, koje opciono mogu nositi funkcionalne grupe. Prvenstveno se gore navedene alkil grupe biraju između nesupstituisanih alkil grupa, a naročito metila, etila, n-propila, izo-propila, n-butila, sek-butila i terc-butila, te posebno poželjno između metila i etila. Veoma posebno poželjni su 3,3’,5,5’-tetraetil-4,4’-diamino difenilmetan i/ili 3,3’,5,5’-tetrametil-4,4’-diamino difenilmetan.

[0091] Gore navedeni višefunkcionalni amini komponente (a2) su poznati stručnjaku kao takvi ili se mogu proizvesti poznati metodama. Jedna od poznatih metoda je reakcija anilina, odnosno derivata anilina sa formaldehidom pod kiselom katalizom.

[0092] Kao što je gore objašnjeno, voda kao komponenta (a3) može delimično zameniti višefunkcionalni aromatični amin, zahvaljujući tome što ona reaguje in situ sa prethodno izračunatom količinom dodatnog višefunkcionalnog aromatičnog izocijanata komponente (a1) u odgovarajući višefunkcionalni aromatični amin.

[0093] Ukoliko se voda upotrebljava kao komponenta (a3), onda je prvenstveno potrebno pridržavanje odgovarajućih graničnih uslova, navedenih u nastavku.

[0094] Kao što je već gore navedeno, voda reaguje sa izocijanatnim grupama u amino grupe uz oslobađanje CO2. Zahvaljujući tome višefunkcionalni amini se delimično stvaraju kao međuproizvod (in situ). Oni reaguju u daljem toku reakcije sa izocijanatnim grupama dajući urea veze. Stvaranje amina kao međuproizvoda dovodi do poroznih materijala sa velikom mehaničkom stabilnosti i malom termičkom provodnosti. Međutim, formirani CO2ne sme mnogo ometati geliranje da ne bi na nepoželjan način uticao na strukturu rezultujućeg materijala. Zbog toga je određena gornja granica za sadržaj vode u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja posebno poželjnije iznosi 30 tež. %, još posebno poželjnije 25 tež. %, a naročito najpoželjnije 20 tež. %. Sadržaj vode u ovom opsegu pored toga ima prednost što se eventualno zaostala voda posle izvršenog geliranja ne mora odstranjivati sušenjem na kompleksan način.

1

[0095] Ukoliko se koristi voda kao komponenta (a3), onda poželjna količina vode iznosi od 0,1 do 30 tež. %, a naročito od 0,2 do 25 tež. %, te posebno poželjno od 0,5 do 20 tež. %, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja iznosi 100%.

[0096] Poželjna količina vode u okviru gore navedenih opsega zavisi od toga da li se katalizator (a4) upotrebljava ili ne.

[0097] U prvoj varijanti, koja uključuje upotrebu vode, reakcija komponenata (a1) do (a3) se vrši bez prisustva katalizatora (a4). U ovom prvom primeru izvođenja je kao poželjno utvrđeno korišćenje od 5 do 30 tež. %, a naročito od 6 do 25 tež. %, te posebno poželjno od 8 do 20 tež. % vode kao komponenta (a3), uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja iznosi 100 tež. %.

[0098] U okviru ovog prvog primera izvođenja se gore navedene komponente (a1) do (a3) prvenstveno koriste u sledećem odnosu, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja iznosi 100 tež. %: od 40 do 94,9 tež. %, a naročito od 55 do 93,5 tež. %, te posebno poželjno od 68 do 90 tež. % komponente (a1), od 0,1 do 30 tež. %, a naročito od 0,5 do 20 tež. %, te posebno poželjno od 2 do 12 tež. % višefunkcionalnih aromatičnih amina (a2) i od 5 do 30 tež. %, a naročito od 6 do 25, te posebno poželjno od 8 do 20 tež. % vode (a3).

[0099] Iz sadržaja vode i sadržaja reaktivnih izocijanatnih grupa komponente (a1) se određuje teorijski sadržaj amino grupa, polazeći od pretpostavke da voda u potpunosti izreaguje sa izocijanatnim grupama komponente (a1) uz obrazovanje odgovarajuće količine amino grupa i dodavanjem ovog sadržaja sadržaju koji rezultuje od komponente (a2) (ukupni n<Amin>). Rezultujući odnos iskorišćenja teorijski određenih preostalih NCO-grupa n<NCO>u odnosu prema teoretski obrazovanim, kao i upotrebljenim amino grupama se u nastavku naziva teorijskim odnosom iskorišćenja n<NCO>/n<Amin>i odnosom ekvivalencije, tj. molskim odnosom odgovarajućih funkcionalnih grupa.

[0100] U okviru gore navedene prve varijante teorijski odnos iskorišćenja (odnos ekvivalencije) nNCO/n<Amin>može varirati u okviru širokog opsega, a naročito može iznositi od 0,6 do 5. nNCO/nAmin prvenstveno iznosi od 1 do 1,6, a naročito od 1,1 do 1,4.

[0101] U drugoj poželjnoj varijanti, koja uključuje upotrebu vode, reakcija komponenata (a1) do (a3) se izvodi u prisustvu katalizatora (a4). U ovom drugom primeru izvođenja se kao poželjna pokazala upotreba od 0,1 do 15 tež. %, a naročito od 0,2 do 15 tež. %, te posebno poželjno od 0,5 do 12 tež. % vode (a3), uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja iznosi 100 tež. %. U gore navedenim opsezima se ostvaruju posebno podesna mehanička svojstva rezultujućih poroznih materijala, zahvaljujući posebno podesnoj strukturi

1

mreže. Veća količina vode ima negativan efekat na strukturu mreže i nepovoljno utiče na finalna svojstva poroznog materijala.

[0102] U okviru poželjne druge varijante se upotrebljavaju gore navedene komponente (a1) do (a3) prvenstveno u sledećem odnosu, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenata (a1) do (a3), koja iznosi 100 tež. %: od 55 do 99,8 tež. %, a naročito od 65 do 99, 3 tež. %, te posebno poželjno od 76 do 97,5 tež. % komponente (a1), od 0,1 do 30 tež. %, a naročito od 0,5 do 20 tež. %, te posebno poželjno od 2 do 12 tež. % višefunkcionalnog aromatičnog amina (a2) i od 0,1 do 15 tež. %, a naročito od 0,2 do 15, te posebno poželjno od 0,5 do 12 tež. % vode (a3).

[0103] Prema gore navedenoj drugoj varijanti teorijski odnos iskorišćenja (odnos ekvivalencije) nNCO/nAmin iznosi prvenstveno od 1,01 do 5. Posebno poželjno navedeni odnos ekvivalencije iznosi od 1,1 do 3, a naročito od 1,1 do 2. Višak n<NCO>u odnosu na n<Amin>u ovom primeru izvođenja dovodi do smanjenog skupljanja poroznog materijala, a naročito kserogela, pri odstranjivanju rastvarača, i usled sinergističkog sadejstva sa katalizatorom (a4) do poboljšane strukture mreže i do poboljšanih finalnih svojstava rezultujućeg poroznog materijala.

[0104] U već gore opisanom drugom poželjnom primeri izvođenja se reakcija prema koraku (a) vrši u odsustvu vode (a3). U okviru ovog poželjnog primera izvođenja se upotrebljavaju gore opisane komponente (a1) i (a2), a prvenstveno u sledećem odnosu, uvek u odnosu na ukupnu težinu komponenti (a1) i (a2), koja iznosi 100 tež. %: od 20 do 80 tež. %, a naročito od 25 do 75 tež. %, te posebno poželjno od 35 do 68 tež. % komponente (a1), od 20 do 80 tež. %, a naročito od 25 do 75 tež. %, te posebno poželjno od 32 do 65 tež. % komponente (a2); bez (a3).

[0105] U okviru gore opisanog primera izvođenja odnos iskorišćenja (odnos ekvivalencije) nNCO/nAmin iznosi prvenstveno od 1,01 do 5. Posebno poželjno navedeni odnos ekvivalencije iznosi od 1,1 do 3, a naročito od 1,1 do 2. Višak n<NCO>u odnosu na n<Amin>u ovom primeru izvođenja takođe dovodi do manjeg skupljanja poroznog materijala, a naročito kserogela, pri odstranjivanju rastvarača, i usled sinergističkog sadejstva sa katalizatorom (a4) do poboljšane strukture mreže i do poboljšanih finalnih svojstava rezultujućeg poroznog materijala.

[0106] Komponente (a1) do (a3) se u nastavku zajedno nazivaju organskim prekursorima gela (A).

Katalizator (a4)

1

[0107] U jednom poželjnom primeru izvođenja se postupak prema pronalsku prvenstveno izvodi u prisustvu najmanje jednog katalizatora kao komponente (a4).

[0108] Kao katalizatori u principu u obzir dolaze svi katalizatori poznati stručnjaku koji se upotrebljavaju za ubrzavanje trimerizacije izocijanata (takozvani katalizatori za trimerizaciju) i/ili reakcije izocijanata sa amino grupama (takozvani katalizatori za geliranje) i/ili – ukoliko se upotrebljava voda – reakcije izocijanata sa vodom (takozvani katalizatori za stvaranje pene).

[0109] Odgovarajući katalizatori su poznati kao takvi i imaju različite karakteristike u pogledi gore navedene tri reakcije. U zavisnosti od karakteristike, oni mogu pripadati jednom ili više od gore navedenih tipova. Stručnjaku je dodatno poznato da može doći i do drugih reakcije pored onih koje su gore navedene.

[0110] Odgovarajući katalizatori su, između ostalog, karakterisani svojim odnosima geliranja prema stvaranju pene, kao što je poznato npr. iz knjige Polyurethane (poliuretani), 3. izdanje, G. Oertel, Hanser Verlag, Minhen, 1993, strane 104 do 110.

[0111] Ukoliko se ne upotrebljava komponenta (a3), tj. voda, poželjni katalizatori imaju značajnu aktivnost u pogledu trimerizacije. Ovo povoljno utiče na homogenost strukture mreže, što rezultuje posebno povoljnim mehaničkim svojstvima.

[0112] Ukoliko se upotrebljava voda kao komponenta (a3), onda poželjni katalizatori (a4) imaju uravnotežen odnos geliranja prema stvaranju pene, tako da reakcija komponente (a1) sa vodom ne bude previše ubrzana, što dovodi do negativnog uticaja na strukturu mreže, dok istovremeno rezultuje kratkim vremenom geliranja, tako da je vreme vađenja iz kalupa prvenstveno kratko. Poželjni katalizatori istovremeno imaju značajnu aktivnost u pogledu trimerizacije. Ovo povoljno utiče na homogenost strukture mreže, što rezultuje posebno povoljnim mehaničkim svojstvima.

[0113] Katalizatori mogu biti monomerna jedinica (katalizator koji se može ugraditi) ili koji se ne može ugraditi.

[0114] Svrsishodno je da se komponenta (a4) upotrebljava u najmanjoj efektivnoj količini. Prvenstveno se upotrebljavaju količine od 0,01 do 5 tež. delova, a naročito od 0,1 do 3 tež. delova, te posebno poželjno od 0,2 do 2,5 tež. delova komponente (a4) u odnosu na ukupnih 100 tež. delova komponenata (a1), (a2) i (a3).

[0115] U okviru komponente (a4) prvenstveni katalizatori su izabrani iz grupe koja se sastoji od primarnih, sekundarnih i tercijarnih amina, triazinskih derivata, organometalnih jedinjenja, metalnih helata, kvaternarnih amonijumskih soli, amonijum hidroksida, kao i hidroksida, alkoksida i karboksilata alkalnih metala i zemnoalkalnih metala.

2

[0116] Podesni katalizatori su naročito jake baze, na primer, kvaternarni amonijum hidroksidi, kao što su npr. tetraalkilamonijum hidroksidi sa 1 do 4 C-atoma u alkil radikalu i benziltrimetil amonijum hidroksid, hidroksidi alkalnih metala, kao što su npr. kalijum- ili natrijum hidroksid i alkoksidi alkalnih metala, kao što su npr. natrijum metilat, kalijum- i natrijum metilat i kalijum izopropilat.

[0117] Pored toga, podesni katalizatori su naročito soli alkalnih metala sa karboksilnim kiselinama, kao što su npr. kalijum formijat, natrijum-, kalijum acetat, kalijum-2-etilheksanoat, kalijum adipat i natrijum benzoat, alkalne soli masnih kiselina dugog lanca sa 8 do 20, a naročito 10 do 20 C-atoma i opciono bočnim OH-grupama.

[0118] Pored toga, podesni katalizatori su naročito N-hidroksialkil-kvarternarni amonijum karboksilati, kao što je npr. trimetilhidroksipropil amonijum formijat.

[0119] Organometalna jedinjenja kao takva su strunjacima naročito poznata kao katalizatori za geliranje i isto tako su podesna kao katalizatori (a4). Organokalajna jedinjenja, kao što su npr. kalaj-2-etilheksanoati i dibutilkalajdilaurati su poželjni u okviru komponente (a4). Dalje su poželjni metal-acetilacetonati, a naročito cink acetilacetonat. Tercijarni amini kao takvi su stručnjaku poznati kao katalizatori za geliranje i kao katalizatori za trimerizaciju. Tercijarni amini su posebno podesni kao katalizatori (a4). Poželjni tercijarni amini su naročito N,N-dimetilbenzilamin, N,N’-dimetilpiperazin, N,N-dimetilcikloheksilamin, N,N’,N"-tris-(dialkilaminoalkil)-s-heksahidrotriazini, kao što su npr. N,N’,N"-tris(dimetilaminopropil)-sheksahidrotriazin, tris-(dimetilaminometil)fenol, bis(2-dimetilaminoetil)etar, N,N,N,N,N-pentametildietilentriamin, metilimidazol, dimetilimidazol, dimetilbenzilamin, 1,6-diazabiciklo-5,4,0-undecen-7, trietilamin, trietilendiamin (IUPAC: 1,4-diazabiciklo[2,2,2]oktan), dimetilaminoetanolamin, dimetilaminopropilamin, N,N-dimetilaminoetoksietanol, N,N,N-trimetilaminoetiletanolamin, trietanolamin, dietanolamin, triizopropanolamin i diizopropanolamin.

[0120] Kao komponenta (a4) posebno su podesni katalizatori koji su izabrani iz grupe koja se sastoji od N,N-dimetilcikloheksilamin, bis(2-dimetilaminoetil)etar, N,N,N,N,N-pentametildietilentriamin, metilimidazol, dimetilimidazol, dimetilbenzilamin, 1,6-diazabiciklo-[5,4,0]-undecen-7, tris-dimetilaminopropilheksahidrotriazin, trietilamin, tris-(dimetilaminometil)fenol, trietilendiamin (diazabiciklo[2,2,2]oktan), dimetilaminoetanolamin, dimetilaminopropilamin, N,N-dimetilaminoetoksietanol, N,N,N-trimetilaminoetiletanolamin, trietanolamin, dietanolamin, triizopropanolamin, diizopropanolamin, metal-acetilacetonat, amonijum etilheksanoat i etilheksanoati sa metalnim jonima.

[0121] Primena poželjnih katalizatora (a4) u okviru predmetnog pronalaska dovodi do poroznih materijala sa poboljšanim mehaničkim svojstvima, a naročito do poboljšane pritisne čvrstoće. Pored toga, korišćenjem katalizatora (a4) se skraćuje vreme geliranja, tj. ubrzava se reakcija geliranja, bez negativnog uticaja na druga svojstva.

Rastvarač

[0122] Proizvodnja organskih aerogelova ili kserogelova koji se upotrebljavaju prema pronalasku se izvodi u prisustvu rastvarača.

[0123] Izraz rastvarač u okviru predmetnog pronalaska obuhvata tečni razređivač, to jest kako rastvarače u užem smislu, tako i dispergante. Smeša naročito može biti pravi rastvor, koloidni rastvor ili disperzija, npr. emulzija ili suspenzija. Prvenstveno je smeša pravi rastvor. Rastvarač je jedinjenje koje je pod uslovima koraka (a) tečno, a prvenstveno je organski rastvarač.

[0124] Kao rastvarač u principu dolazi u obzir organsko jedinjenje ili smeša više jedinjenja, pri čemu je rastvarač tečan pod uslovima temperature i pritiska pod kojima se smeša priprema (ukratko: uslovima rastvaranja). Kompozicija rastvarača se bira tako da može da rastvara ili da disperguje organske prekursore gela, a prvenstveno da ih rastvara. U okviru gore navedenog poželjnog postupka za proizvodnju organskih aerogelova ili organskih kserogelova poželjni rastvarači su oni koji su rastvarač za organske prekursore gela (A), tj. oni koji u potpunosti rastvaraju organske prekursore gela (A) pod reakcionim uslovima.

[0125] Reakcioni proizvod reakcije u prisustvu rastvarača je prvo gel, tj. viskoelastična hemijska mreža, koja je nabubrila zahvaljujući rastvaraču. Rastvarač, koji predstavlja dobro sredstvo za bubrenje za formiranu mrežu, po pravilu dovodi do mreže sa finim porama i malim prosečnim prečnikom pora, dok nasuprot tome, rastvarač, koji predstavlja loše sredstvo za bubrenje za rezultujući gel, po pravilu dovodi do mreže sa grubim porama sa velikim prosečnim prečnikom pora.

[0126] Shodno tome, izbor rastvarača utiče na ciljnu raspodelu veličine pora i na ciljnu poroznost. Izbor rastvarača se generalno vrši tako da u suštini ne dođe do taloženja ili flokulacije usled formiranja reakcionih proizvoda koji se talože u toku ili posle koraka (a) postupka prema pronalasku.

[0127] Pri izboru podesnog rastvarača je udeo istaloženog reakcionog proizvoda obično manji od 1 tež. %, u odnosu na ukupnu težinu smeše. Količina formiranog istaloženog proizvoda u odgovarajućem rastvarač se može odrediti gravimetrijski, tako što se reakciona smeša isfiltrira kroz podesni filter pre dostizanja tačke geliranja.

[0128] Kao rastvarači dolaze u obzir rastvarači koji su poznati iz stanja tehnike za polimere na bazi izocijanata. Pri tome su poželjni rastvarači oni koji su rastvarači za komponente (a1), (a2) i event. (a3), tj. takvi koji uglavnom u potpunosti rastvaraju sastojke komponenata (a1), (a2) i event. (a3) pod reakcionim uslovima. Prvenstveno je rastvarač inertan, tj. nije reaktivan u odnosu na komponentu (a1).

[0129] Kao rastvarači u obzir dolaze, na primer, ketoni, aldehidi, alkil alkanoati, amidi, kao što su formamid i N-metilpirolidon, sulfoksidi, kao što su dimetil sulfoksid, alifatični i cikloalifatični halogenovani ugljovodonici, halogenovana aromatična jedinjenja i etri koji sadrže fluor. Isto tako u obzir dolaze smeše dva ili više napred navedenih jedinjenja.

[0130] Dalje kao rastvarači u obzir dolaze acetali, a naročito dietoksimetan, dimetoksimetan i 1,3-dioksolan.

[0131] Dialkil etri i ciklični etri su isto tako podesni kao rastvarači. Poželjni dialkil etri su naročito oni sa 2 do 6 atoma ugljenika, a naročito metil-etil etar, dietil etar, metil-propil etar, metil-izopropil etar, propil-etil etar, etil-izopropil etar, dipropil etar, propil-izopropil etar, diizopropil etar, metil-butil etar, metil-izobutil etar, metil-t-butil etar, etil-n-butil etar, etilizobutil etar i etil-t-butil etar. Poželjni ciklični etri su naročito tetrahidrofuran, dioksan i tetrahidropiran.

[0132] Pored toga, kao rastvarači su poželjni alkil alkanoati, a naročito metil formijat, metil acetat, etil formijat, butil acetat i etil acetat. Poželjni halogenovani rastvarači su opisani u WO 00/24799, strana 4, red 12 do strane 5, red 4.

[0133] Kao rastvarači su poželjni aldehidi i/ili ketoni. Aldehidi ili ketoni koji su poželjni kao rastvarači su naročito oni koji odgovaraju opštoj formuli R<2>-(CO)-R<1>, pri čemu su R<1>i R<2>vodonik ili alkil grupe sa 1,2,3 ili 4 atoma ugljenika. Podesni aldehidi ili ketoni su naročito acetaldehid, propionaldehid, n-butiraldehid, izobutiraldehid, 2-etilbutiraldehid, valeraldehid, izopentaldehid, 2-metilpentaldehid, 2-etilheksaldehid, akrolein, metakrolein, krotonaldehid, furfural, akrolein dimer, metakrolein dimer, 1,2,3,6-tetrahidrobenzaldehid, 6-metil-3-cikloheksenaldehid, cijan acetaldehid, etil estar glioksilne kiseline, benzaldehid, aceton, dietilketon, metiletilketon, metilizobutilketon, metil-n-butilketon, etilizopropilketon, 2-acetilfuran, 2-metoksi-4-metilpentan-2-on, cikloheksanon i acetofenon. Napred navedeni aldehidi i ketoni se takođe mogu upotrebiti u obliku smeša. Posebno su poželjni ketoni i aldehidi sa alkil grupama sa do 3 atoma ugljenika po supstituentu kao rastvarač. Veoma posebno poželjni su ketoni opšte formule R<1>(CO)R<2>, pri čemu su R<1>i R<2>izabrani međusobno

2

nezavisno između alkil grupa sa 1 do 3 C-atoma. U prvom poželjnom primeru izvođenja keton je aceton. U sledećem poželjnom primeru izvođenja najmanje jedan od dva supstituenta R1 i/ili R2 sadrži alkil grupu sa najmanje 2 atoma ugljenika, a naročito metiletilketon. Korišćenjem gore navedenih posebno poželjnih ketona u kombinaciji sa postupkom prema pronalasku se dobijaju porozni materijali sa posebno malim prosečnim prečnikom pora. Bez želje za bilo kakvim ograničavanjem, smatra se da je struktura pora gela koji se formira posebno fina zbog visokog afiniteta gore navedenih posebno poželjnih ketona.

[0134] U mnogim slučajevima posebno podesan rastvarač nastaje upotrebom dva ili više međusobno potpuno mešljivih jedinjenja, izabranih između gore navedenih rastvarača, u obliku smeše.

[0135] Da bi se u koraku (a) dobio dovoljno stabilni gel koji se pri sušenju u koraku (b) neće jako skupiti, udeo komponenata (a1) do (a3) u ukupnoj težini komponenata (a1) do (a3) i rastvarača, koji iznosi 100%. %, generalno ne sme da iznosi manje od 5 tež. %. Prvenstveno udeo komponenata (a1) do (a3) u ukupnoj težini komponenata (a1) do (a3) i rastvarača, koji iznosi 100%. %, iznosi najmanje 6 tež. %, te posebno poželjno najmanje 8 tež. %, a naročito najmanje 10 tež. %.

[0136] Sa druge strane ne sme biti izabrana koncentracija komponenata (a1) do (a3) u smeši koja se priprema koja je suviše velika, pošto se inače ne dobija porozni materijal sa poželjnim svojstvima. Generalno, udeo komponenata (a1) do (a3) u ukupnoj težini komponenata (a1) do (a3) i rastvarača, koji iznosi 100%. %, najpoželjnije iznosi 40 tež. %. Prvenstveno udeo komponenata (a1) do (a3) u ukupnoj težini komponenata (a1) do (a3) i rastvarača, koji iznosi 100%. %, najpoželjnije iznosi 35 tež. %, još najpoželjnije 25 tež. %, te naročito najpoželjnije 20 tež. %.

[0137] Težinski udeo komponenata (a1) do (a3) u ukupnoj težini komponenata (a1) do (a3) i rastvarača, koji iznosi 100%. %, prvenstveno iznosi ukupno od 8 do 25 tež. %, a naročito od 10 do 20 tež. %, te posebno poželjno od 12 do 18 tež. %. Pridržavanje navedenog opsega za količine upotrebljenih sirovina dovodi do poroznih materijala sa posebno podesnom strukturom pora, manjom termičkom provodnosti i manjim skupljanjem pri sušenju.

[0138] Pre reakcije prema koraku (a) postupka prema pronalasku prvenstveno se vrši priprema komponenata (a1), (a2), event. (a3) i event. (a4) i rastvarača.

[0139] Prvenstveno se komponente (a1) sa jedne strane i (a2), kao i event. (a3) i event. (a4) sa druge strane pripremaju odvojeno jedne od drugih u podesnom delu količine rastvarača. Odvojeno pripremanje omogućava optimalnu kontrolu u pogledu upravljanja reakcijum geliranja pre i posle mešanja.

[0140] Ukoliko se upotrebljava voda kao komponenta (a3), onda se komponenta (a3) posebno poželjno priprema odvojeno od komponente (a1). Ovime se izbegava reakcija vode sa komponentom (a1) uz formiranje mreža bez prisustva komponente (a2). U suprotnom prethodno mešanje vode sa komponentom (a1) dovodi do manje povoljnih svojstava u vezi homogenosti strukture pora i termičke provodljivosti rezultujućih materijala.

[0141] Smeša ili smeše koje se pripremaju pre izvođenja koraka (a) pored toga kao sledeće sastojke mogu sadržati uobičajena pomoćna sredstva koja su poznata stručnjaku. Mogu se navesti, na primer, površinski aktivne supstance, sredstva za formiranje jezgra, stabilizatori oksidacije, pomoćna sredstva za klizanje i lakše vađenje iz kalupa, boje i pigmenti, stabilizatori, npr. protiv hidrolize, svetlosti, toplote ili obezbojavanja, neorganski i/ili organski punioci, sredstva za ojačanje i biocidi.

[0142] Dalje pojedinosti o gore navedenim pomoćnim sredstvima i aditivima se mogu naći u stručnoj literaturi, npr. u Plastics Additive Handbook, 5. izdanje, H. Zweifel, ured. Hanser Publishers, Minhen, 2001, 104-127.

[0143] Da bi se izvršila reakcija prema koraku (a) poželjnog postupka, prvo mora da se proizvede homogena smeša pripremljenih komponenata pre reakcije prema koraku (a).

[0144] Priprema komponenti koje reaguju u okviru koraka (a) se može izvršiti na uobičajeni način. Za ove svrhe se prvenstveno upotrebljava mešač ili neki drugi uređaj za mešanje da bi se ostvarilo dobro i brzo promešavanje. Vremenski period koji je potreban za dobijanje homogene smeše treba da bude kratak u poređenju sa vremenskim periodom u toku koga reakcija geliranja dovodi bar do delimičnog formiranja gela, da bi se izbegle greške mešanja. Drugi uslovi mešanja po pravilu nisu kritični, na primer, moguće je mešanje na 0 do 100°C i 0,1 do 10 bar (apsolutni), a naročito npr. na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku. Posle završetka dobijanja homogene smeše aparatura za mešanje se prvenstveno isključuje.

[0145] Kod reakcije geliranja se radi o reakciji poliadicije, a naročito poliadicije izocijanatnih grupa i amino grupa.

[0146] Pod gelom treba podrazumevati umreženi sistem na bazi polimera koji postoji u kontaktu sa tečnošću (tzv. solvogel ili liogel, odn. sa vodom kao tečnošću: akvagel ili hidrogel). Pri tome polimerna faza obrazuje kontinualnu prostornu mrežu.

[0147] U okviru koraka (a) postupka prema pronalasku gel obično nastaje mirovanjem, npr. jednostavnim ostavljanjem suda, reakcionog suda ili reaktora u kome se nalazi smeša da miruje (u nastavku se naziva uređajem za geliranje). Prvenstveno se u toku geliranja (formiranja gela) smeša više ne meša ili promešava, pošto bi to molo da omete formiranje

2

gela. Kao podesno se pokazalo da smeša u toku geliranja bude pokrivena, odn. da uređaj za geliranje bude zatvoren.

[0148] Stručnjaku je poznato geliranje kao takvo i, na primer, opisano je u WO-2009/027310 na strani 21, red 19 do strane 23, red 13.

[0149] U okviru poželjnog postupka se u okviru koraka (b) odstranjuje rastvarač (sušenje). U osnovi u obzir dolazi sušenje pod nadkritičnim uslovima, a prvenstveno posle zamene rastvarača sa CO2ili drugim rastvaračem koji je podesan za svrhe nadkritičnog sušenja. Stručnjaku je takvo sušenje poznato kao takvo. Nadkritične uslove karakteriše temperatura i pritisak pod kojima se fluidna faza odstranjuje u nadkritičnom stanju. Ovo omogućava da se smanji skupljanje geliranog tela pri odstranjivanju rastvarača. Materijal koji se dobija nadkritičnim sušenjem je poznat kao aerogel.

[0150] Međutim, sa stanovišta jednostavnog vođenja postupka je prvenstveno da se dobijeni gel suši prevođenjem tečnosti sadržane u gelu u gasovito stanje na temperaturi i pritisku ispod kritične temperature i kritičnog pritiska tečnosti koja je sadržana u gelu. Materijal koji se dobija potkritičnim sušenjem je poznat kao kserogel.

[0151] Sušenje dobijenog gela se prvenstveno vrši prevođenjem rastvarača u gasovito stanje na temperaturi i pritisku ispod kritične temperature i kritičnog pritiska rastvarača. Shodno tome, sušenje se prvenstveno vrši odstranjivanjem rastvarača, koji je bio prisutan pri reakciji, bez prethodne zamene nekim drugim rastvaračem. Stručnjaku su isto tako poznati odgovarajući postupci i oni su opisani u WO-2009/027310 na strani 26, red 22 do strane 28, red 36.

[0152] Prema pronalasku, upotrebljeni organski aerogelovi ili kserogelovi se mogu uvesti na različite načine u oblast koja se može koherentno evakuisati iz uređaja prema pronalasku.

[0153] Organski aerogelovi ili organski kserogelovi se mlevenjem mogu pretvoriti u prah, kao što je, na primer, opisano u EP-A 11155833.4. Posle toga se prah može uduvati u oblast koja se može koherentno evakuisati ili uvesti kroz otvor, kao što je opisano, na primer, u WO 2004/010042.

[0154] Alternativno tome, kserogel se može uvesti u još uvek tečljivom stanju, tj. pre potpunog očvršćavanja u oblast koja se može koherentno evakuisati, na primer, u nekom konstrukcijskom delu koji kasnije formira oblast koja se može koherentno evakuisati u uređaju. Tamo gel može očvrsnuti, posle odstranjivanja rastvarača kao što je gore opisano.

[0155] Sledeća poželjna varijanta za uvođenje aerogelova ili kserogelova koji se primenjuju prema pronalasku se realizuje sledećim koracima postupka: (i) pripremom organskog aerogela ili kserogela kao oblikovanog tela, tj. kao preoblikovanog dela, pa zatim (ii)

2

modifikaciju/zamenu oblikovanog dela sa delovima kasnijeg uređaja prema pronalasku. Ovi delovi su naročito modularni sastavni delovi uređaja prema pronalasku, a naročito sastavni delovi od plastike, koji u uređaju prema pronalasku okružuju/obuhvataju oblast koja se može koherentno evakuisati. Drugim rečima: uređaj prema pronalasku ili modularni deo koji sadrži oblast koja se može koherentno evakuisati iz kasnijeg uređaja, kao što je, na primer, kućište uređaja i/ili bočni zid ili vrata uređaja, se izrađuje oko prethodno oblikovanog organskog aerogela ili kserogela.

[0156] Predmet aktuelnog pronalaska je pored toga primena gore opisanih organskih aerogelova ili organskih kserogelova unutar jedne oblasti koja se može koherentno evakuisati u uređaju koji se može evakuisati, koji pored oblasti koja se može koherentno evakuisati sadrži i korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 30 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal u uređaju.

Primeri

[0157] Termička provodnost je bila određena na 23°C pomoću aparature sa dve ploče. Za ove svrhe je centralna, okrugla metalna ploča bila kontrolisano zagrevana. Ona je bila okružena sa obe strane sa dva identična uzorka poznate debljine. Spoljašnje strane uzoraka su bile povezane sa termički kontrolisanim ponorima toplote. Toplotna snaga je bila regulisana tako da je na uzorcima bio uspostavljen odgovarajući konstantni temperaturski gradijent. Električna energija koja je bila dovedena u grejnu ploču se prostirala kao toplota simetrično kroz oba uzorka. Da bi se obezbedilo jednodimenzionalno prostiranje toplote, centralna grejna ploča je bila okružena sa dva koncentrična zaštitna prstena, koji su održavani na istoj temperaturi kao i centralna ploča.

Za proizvodnju kserogelova su bila upotrebljena sledeća jedinjenja:

[0158] Oligomerni MDI (Lupranat® M50) sa sadržajem NCO od 31,5 g na 100 g prema ASTM D-5155-96 A, funkcionalnost u opsegu od 2,8 do 2,9 i viskoznost od 550 mPa.s na 25°C prema DIN 53018 (u nastavku "jedinjenje M50")

3,3’,5,5’-tetraetil-4,4’-diaminodifenilmetan (u nastavku "MDEA")

2

Katalizator: trietanolamin

Primer 1

[0159] 2700 mL 23,4 tež. %-tnog rastvora jedinjenja M50 u acetonu je pomešano sa 2700 mL rastvora acetona koji je sadržao 1,8 tež. % MDEA, 0,9 tež. % trietanolamina i 1200g vode. Dobijena je bistra, slabo viskozna smeša. Ostavljeno je da smeša stoji na sobnoj temperaturi 24 sata radi očvršćavanja. Posle toga bila je odstranjena tečnost (aceton) 7-dnevnim sušenjem na 20°C. Dobijeni materijal je imao gustinu od 130 g/L.

[0160] Termička provodnost zavisna od pritiska je bila određena na osnovu uzorka dužine 320 mm i širine 450 mm sa debljinom od 25 mm. Rezultati su prikazani u Tabeli 1.

Tabela 1

Primer 2 (komparativni primer)

[0161] U Primeru 2 je bila proizvedena izolaciona čvrsta pena na bazi poliuretana i upoređena je sa Primerom 1.

[0162] Za proizvodnju poliuretanske pene su bila upotrebljena sledeća jedinjenja:

Poliol A: polietar alkohol od saharoze, glicerola i propilen oksida, hidroksilni broj 490 Poliol B: polietar alkohol od propilen glikola i propilen oksida, hidroksilni broj 105 Poliol C: polietar alkohol od propilen glikola i propilen oksida, hidroksilni broj 250

Aditiv 1: Tegostab® B 8870 (silikonski stabilizator firme Evonik)

Aditiv 2: Ortegol® 501 (surfaktant koji otvara ćelije firme Evonik)

2

Katalizator 1: Polycat® 58 (tercijarni amin firme Air Products)

Katalizator 2: Kalijum acetat u etilen glikolu (BASF)

Oligomerni MDI (Lupranat® M70) sa sadržajem NCO od 31,4 g na 100 g prema ASTM D-5155-96 A, funkcionalnost u opsegu od pribl. 2,9 i viskoznost od 650 mPa.s na 25°C prema DIN 53018 (u nastavku "jedinjenje M70").

[0163] Od navedenih sirovina je mešanjem proizvedena poliolska komponenta i ona je reagovala sa izocijanatom (jedinjenje M70). Količine upotrebljenih sirovina se nalaze u Tabeli 2. Mešanje je bilo izvršeno u glavi za mešanje. Reakciona smeša je bila izlivena u laboratorijski kalup sa dužinama stranica od 418x700x455 mm i ostavljeno je da tamo očvrsne.

Tabela 2

[0164] Od tako dobijene čvrste pene, kao i od kserogela su isečeni uzorci veličine 19x19x2 cm, pa su zapakovani u foliju nepropusnu za gasove, a ona je zavarena posle evakuacije na pritisak manji od 0,1 mbar. Onda je bilo određeno vreme evakuacije (Tabela 3).

Tabela 3

2

[0165] Primenom organskih kserogelova na bazi poliuree mogla se poboljšati termička provodnost u poređenju sa PUR-čvrstom penom, koja se primenjuje kao izolacioni materijal za frižidere. Istovremeno se znatno skraćuje vreme evakuacije.

Claims (10)

1. Patentni zahtevi 1. Uređaj koji se može dinamički evakuisati i pogonjen je električno, koji pored oblasti koja se može koherentno evakuisati sadrži i korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao i jedno sredstvo za aktivno održavanje vakuuma, tako da se pritisak u oblasti uređaja koja se može koherentno evakuisati tokom vremena konstantno nalazi u unapred zadatom opsegu pritisaka, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 20 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili drugi celularni izolacioni materijal u uređaju, i oblast koja se može koherentno evakuisati sadrži najmanje jedan organski aerogel i/ili organski kserogel, pri čemu se organski porozni materijal dobija postupkom koji sadrži sledeće korake: (a) reakciju najmanje jednog višefunkcionalnog izocijanata (a1) i najmanje jednog višefunkcionalnog aromatičnog amina (a2) u jednom rastvaraču, opciono u prisustvu vode kao komponente (a3) i opciono u prisustvu najmanje jednog katalizatora (a4); (b) odstranjivanje rastvarača radi dobijanja aerogela ili kserogela, pri čemu najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin (a2) sadrži najmanje jedan višefunkcionalni aromatični amin koji ima strukturu opšte formule I,

   pri čemu R<1>i R<2>mogu biti isti ili različiti i izabrani su nezavisno jedan od drugog između vodonika i linearnih ili razgranatih alkil grupa sa 1 do 6 atoma ugljenika i pri čemu su svi supstituenti Q<1>do Q<5>i Q<1’>do Q<5’>isti ili različiti i izabrani su nezavisno jedan od drugog između vodonika, primarne amino grupe i linearne ili razgranate alkil grupe sa 1 do 12 atoma ugljenika, pri čemu alkil grupa može nositi druge funkcionalne grupe, pod uslovom da jedinjenje opšte formule I sadrži najmanje dve primarne amino grupe, pri čemu je najmanje jedan od Q<1>, Q<3>i Q<5>primarna amino grupa i najmanje jedan od Q1’ , Q3’ i Q5’ je primarna amino grupa, pri čemu se Q<2>, Q<4>, Q<2’>i Q<4’>biraju tako da jedinjenje opšte formule I ima najmanje jednu linearnu ili razgranatu alkil grupu, koja može nositi druge funkcionalne grupe, sa 1 do 12 atoma ugljenika na α-poziciji prema najmanje jednoj primarnoj amino grupi vezanoj na aromatičnom prstenu.
2. 2. Uređaj prema zahtevu 1, pri čemu je uređaj rashladni uređaj.
3. 3. Uređaj prema zahtevu 1 ili 2, pri čemu je uređaj frižider.
4. 4. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 3, pri čemu organski aerogel ili kserogel ima prosečnu veličinu pora ponderisanu zapreminom od 50 od 3000 nm.
5. 5. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 4, pri čemu se upotrebljava organski kserogel.
6. 6. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 5, pri čemu komponenta (a1) sadrži oligomerni difenilmetan diizocijanat i ima funkcionalnost od najmanje 2,4.
7. 7. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 6, pri čemu se reakcija izvodi u prisustvu katalizatora.
8. 8. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 7, pri čemu se reakcija izvodi u prisustvu vode (a3), kao i opciono u prisustvu katalizatora (a4).
9. 9. Uređaj prema jednom ili više od zahteva 1 do 8, pri čemu se prema koraku (a) reakcija komponente (a1) i višefunkcionalnog aromatičnog amina kao komponente (a2) izvodi u odsustvu vode (a3).
10. 10. Primena organskih aerogelova ili organskih kserogelova definisanih u zahtevima 1 do 9 unutar jedne oblasti koja se može koherentno evakuisati u uređaju koji se može dinamički evakuisati i električno pogonjenom, koji pored oblasti koja se može koherentno evakuisati sadrži i korisnu oblast čija temperatura se može podešavati, koja je termički izolovana od temperature okoline pomoću oblasti koja se može koherentno evakuisati, kao i jedno sredstvo za aktivno održavanje vakuuma, tako da se pritisak u oblasti uređaja koja se može koherentno evakuisati tokom vremena konstantno nalazi u unapred zadatom opsegu pritisaka, pri čemu oblast koja se može koherentno evakuisati sačinjava najmanje 20 zapr. % ukupne zapremine koju zauzima porozni i/ili celularni izolacioni materijal u uređaju. Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5