CH649273A5 - Adsorptionsmittel und verwendung desselben. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsmittel mit zeolithischer Struktur zur Verhinderung eines Beschlagens der Glasscheibeninnenflächen von mit Dämmgas gefüllten Isolierglasfenstern mit Wasserkondensat sowie eine Verbindung desselben.

Isolierglasfenster weisen zwei oder mehrere Glasscheiben auf, welche durch einen Abstandhalter gehalten und durch denselben mit Hilfe von geeigneten Versiegelungsmassen zu einer Einheit zusammengeklebt sind.

Der freie Raum zwischen den zueinander parallelen Scheiben ist in der Regel mit Luft und in bestimmten Fällen mit speziellen Gasen ausgefüllt. Die Füllung solcher Isolierglaseinheiten mit speziellen Gasen anstelle von Luft wird dann angewendet, wenn ein besonders hoher Isolationswert gegen Kälte/Wärme und zum Teil auch gegen Schall erzielt werden soll.

Das zwischen den Scheiben eingeschlossene Gas enthält unmittelbar nach dem Verkleben eine bestimmte Menge Feuchtigkeit. Die verwendeten Dichtungsmassen sind zwar in hohem Masse undurchlässig gegen Wasserdampf, halten aber trotzdem diesen nicht vollständig zurück. Daher kann s bei Temperaturänderungen am kältesten Punkt der Scheiben zu einer Kondensation von Wassertropfen kommen sobald die Scheibentemperatur den Taupunkt des was-serdampfhaltigen Füllgases unterschritten hat.

Zur Vermeidung eines solchen Kondensationsvorganges werden Trockenmittel in die Isolierglaseinheit eingeführt, die das Wasser adsorbieren und den Taupunkt des Füllgases auf extrem niedere Werte senken, so dass unter den üblichen klimatischen Bedingungen während der erwarteten Standzeit einer solchen Fenstereinheit keine Wasserkondensation mehr auftritt.

In der Regel werden diese Trockenmittel, zum Beispiel Silicagel oder Molekularsiebe, in den als Hohlkörper ausgebildeten Abstandhalter eingeführt, wobei der das Trockenmittel aufnehmende Hohlraum über einen Schlitz oder andere Verbindungen mit dem Gasraum in der Isolierglaseinheit verbunden ist.

Es gibt nun eine grosse Anzahl von Gasen, die im Vergleich zur Luft eine niedrigere Leitfähigkeit für Wärme und/ oder Schall aufweisen. Zum Einsatz gelangen für die Anwendung insbesondere Schwefelhexafluorid, Edelgase, Halogenkohlenwasserstoffe sowie Mischungen dieser Gase. Der Nachteil aller dieser Gase ist deren hoher Preis sowie die Tatsache, dass deren Einsatz zum Teil aus Gründen des Umweltschutzes problematisch ist. Auch bei Verwendung obgenannter Gase als Füllung von Isolierglaseinheiten ist eine Kondensation von Wasser an den Innenseiten der Scheiben bei Temperaturwechsel unvermeidbar. Zwar kann die Feuchtigkeit dieser Gase beim Einfüllen durch Vortrocknung derselben sehr gering gehalten werden, doch lässt sich das Eindiffundieren von Wasser durch die Versiegelungsmasse hindurch im Verlauf mehrerer Jahre ebensowenig vermeiden wie bei luftgefüllten Isolierglaseinheiten.

Dieser Sachverhalt beeinflusst nun wesentlich, die Wahl ' der zu verwendenden Trockenmittel. Relativ weitporige Trockenmittel wie Silicagel sind für den Anwendungszweck ungeeignet, weil sie zum Teil die beschriebenen Isoliergase selbst adsorbieren, oder durch ihre Adsorptionscharakteristik eine zu geringe Absenkung des Wasserdampfpartialdruk-kes des Isoliergases bewirken, so dass es bei Temperaturwechsel zu einer unerwünschten Kondensation von Wasser kommen kann.

Auch die Verwendung von Molekularsieben ist kritisch, Molekularsiebe mit Porendurchmessern grösser oder gleich 4. 10~' mm adsorbieren je nach Molekularsiebtyp zum Teil beträchtliche Mengen der Isoliergase bei grosser Kälte und geben diese bei Erwärmung, zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung, wieder ab.

Dadurch ist eine solche Isolierglaseinheit oft ganz beträchtlichen temperaturbedingten Druckschwankungen unterworfen, die bis zum Bruch der Scheiben führen können. Somit können für den beschriebenen Zweck Molekularsiebe mit einer Porengrösse grösser 4 .10-7 mm nicht mit allen wünschenswerten Dämmgasen verwendet werden.

Eingesetzt werden heute das Molekularsieb mit der Porengrösse von 4 . 10-7 mm oder auch das teure mit einer Porengrösse von 3 . 10"7 mm. Diese Verfahrenstechnik ist wohl bekannt und wird technisch im breiten Rahmen angewendet.

Nun hat sich jedoch gezeigt, dass es noch weitere Gase gibt, die sich infolge ihrer passenden Wärme- und Schalleitfähigkeit zur Verwendung als Isoliergase eignen. Unter diesen Gasen ist besonders das billige, ausserordentlich stabile und vergleichsweise umweltfreundliche Kohlendioxid zu erwähnen. Kohlendioxid hat einen kritischen Moleküldurchmesser von 3,2 .10-7 mm.

Es ist nun allerdings bekannt, dass auch Molekularsiebe des Typs K/Na-A-Zeolith, sogenanntes 3Â-Molekularsieb, bei 20°C und 1 bar bis ca. 7 % Kohlendioxid im Langzeitversuch adsorbiert. Ein Fenster, ausgerüstet mit diesem Molekularsiebtyp und gefüllt mit Kohlendioxid als Isolieroder Dämmgas, würde binnen kurzem durch entstehenden Unterdruck implodieren und damit zerstört werden.

Aus diesem Grunde konnte die Verwendung dieses interessanten Isoliergases bisher nicht verwirklicht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun die Schaffung eines Adsorptionsmittels, welches die Verwendung eines Dämmgases mit einem Moleküldurchmesser im Bereich 2,8 . 10-7 bis 3,5 . 10~7 mm auch bei den extremen Temperaturen denen ein Fenster im Sommer und Winter ausgesetzt ist, problemlos ermöglicht, sich zu seiner problemlosen Entwässerung ohne die Notwendigkeit einer aufwendigen und umständlichen Verwendung von Hochvakuum bei einer Temperatur im Bereich von 250° bis 800° ohne Zerstörung der Kristallstruktur behandeln lässt, und bei seinem normalen Einsatz eine sehr grosse Wasseraufnahmereserve aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Adsorptionsmittel der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es aus einem Hydroxysodalith besteht.

Dieses Adsorptionsmittel weist bei 1 bar/25°C eine Stickstoffadsorption von höchstens 0,1 Gew.-% sowie bei 1 bar/25°C eine Kohlendioxidadsorption von höchstens 0,5 Gew.-% auf.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Verwendung des erfind ungsgemässen Adsorptionsmittels

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zur Herstellung eines mit einem Dämmgas gefüllten Isolierglasfensters, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dämmgas mindestens vorwiegend ein Gas mit einem Moleküldurchmesser im Bereich von 2,8 .10-7 bis 3,5 .10~7 mm ist. Dabei ist es zweckmässig, wenn das Dämmgas zu mindestens 30 Vol.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 VoI.-% aus Kohlendioxid besteht.

Bei der Verwendung von Hydroxysodalith als Absorptionsmittel und Kohlendioxid als Dämmgas hat es sich gezeigt, dass Hydroxysodalith mit einem Porendurchmesser von 2,6 . IO-7 mm keine störende Kohlendioxid-Sorption aufweist.

Hydroxysodalith ist ein Silikat mit Kristallstruktur und gehört zur Substanzklasse der zeolithischen Molekularsiebe. Der Hydroxysodalith ist durch seine chemische Zusammensetzung MenO . AI203. 2SiOz. 2,5H20 (wobei Me einem ein- oder zweiwertigen Kation entspricht) sowie seine Rönt-genstruktur definiert.

Hydroxysodalith adsorbiert vor allem auch keinen Stickstoff, welcher einen kritischen Moleküldurchmesser von 3,5 . 10-7 mm aufweist.

Somit kommt es nach dem Füllvorgang der Isolierglaseinheit nicht zur Abgabe von Luft, welche vor oder während des Arbeitsvorganges vom Molekularsieb aufgenommen wurde. Damit wird das sogenannte Aufblasen des Isolierglasfensters nach dem Verschliessen der Isolierglaseinheit vermieden. Dieses Phänomen tritt dann auf, wenn mit Luft bela-denes Molekularsieb in Kontakt mit der luftfreien Isolierglas-Herstelleinheit kommt und damit infolge Partialdruck-erniedrigung diese Luft nach dem Versiegeln der Isolierglaseinheit wieder an das Isoliergas abgibt.

Ein Hydroxysodalith gemäss der vorstehend angegebenen Definition hat folgende Sorptionswerte:

H20 ca. 16% (bei 50% relativer Feuchtigkeit) C02 < 2% (bei 25°C/1 bar) N2 < 0,1% (25°C/1 bar)

5 Die Wasseraufnahme ist für den Einsatz in der Isolierglaseinheit völlig ausreichend. Zusätzlich sind die beiden anderen anwendungstechnischen Rahmenbedingungen, nämlich geringe Kohlendioxid- und Stickstoff-Aufnahme, erfüllt.

io Es ist weiterhin bekannt, dass neben Wasserdampf natürlich auch andere Bestandteile der Luft, wie etwa Stickstoff und Sauerstoff, durch die Versiegelungsmasse der Isolierglaseinheit hindurchdiffundieren können. Bedenkt man, dass Luft eine Wärmeleitfähigkeit bei 1 bar von 2,41 . 10-4 15 W/cm K und Kohlendioxid eine solche von 1,46 . IO-4 W/ cm K hat, so ist es klar, dass ein Eindringen von Luft in die mit Kohlendioxid gefüllte Isolierglaseinheit, den erwünschten Wärmedämmeffekt drastisch reduzieren kann.

Eine mit Kohlendioxid als Dämm-Mittel und mit Hy-20 droxysodalith als Trockenmittel gefüllte Isolierglaseinheit kann nun mit den bekannten handlichen Kohlendioxiddruckflaschen und einer geeigneten Füllanordnung auch später wieder nachgefüllt werden.

Auch beim Einsatz von anderen Gasen als Kohlendioxid 25 bringt die Verwendung von Hydroxysodalith durch die extrem kleine Porengrösse den Vorteil, dass praktisch kein Isoliergas in diese Poren eindringt und damit die gefürchtete katalytische Zersetzung von zum Beispiel fluor- oder chlorhaltigen Isoliergasen an der inneren Oberfläche der Trocken-30 mittel ausser Betracht fällt.

Die thermische Behandelbarkeit in einem Bereich von 250° bis 800°C ohne Zerstörung der Kristallstruktur ermöglicht eine Entwässerung des Adsorptionsmittels, um so das Adsorptionsmittel in seine aktive Form umzuwandeln.

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1. Adsorptioiismittel mit zeolithischer Struktur zur Ver» hinderung eines Beschlagens der Glasscheibeninnenfläche von mit einem Dämmgas gefüllten Isolierglasfenster mit Wasserkondensat, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel aus einem Hydroxysodalith besteht.

2. Verwendung des Adsorptionsmittels nach Anspruch 1 zur Herstellung eines mit einem Dämmgas gefüllten Isolierglasfensters, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmgas mindestens vorwiegend ein Gas mit einem Moleküldurchmesser im Bereich von 2,8 . 10-7 bis 3,5 .10~7 mm ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verwendimg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmgas zu mindestens 30 Vol.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 VoI.-% aus Kohlendioxid besteht.