DE10031149A1

DE10031149A1 - Wärmedämmplatte

Info

Publication number: DE10031149A1
Application number: DE10031149A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Buerger
Original assignee: SASKIA SOLAR und ENERGIETECHNI
Current assignee: BUERGER, HEINZ-DIETER, 97877 WERTHEIM, DE
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-01-24
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: DE10031149C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmplatte, die aus einem evakuierten Hohlkörper mit zwei im wesentlichen ebenen, deckungsgleichen und zueinander parallel verlaufenden Deckplatten (1, 2) besteht, die durch einen Stützkörper (4) geringer Wärmeleitfähigkeit auf Abstand und durch einen gasdichten Randstreifen (3) zusammengehalten werden. Erfindungsgemäß besteht der Randstreifen (3) zumindest aus einer Folie (5) eines Flüssigkeitskristallpolyesters vom Typ LCP (liquid cristal polymer), die mit den Innenseiten der Ränder der Deckplatten (1, 2) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmedämmplatte, die aus einem evakuierten Hohlkörper mit zwei im wesentli chen ebenen, deckungsgleichen und zueinander parallel ver laufenden Deckplatten besteht, die durch einen Stützkörper geringer Wärmeleitfähigkeit auf Abstand und durch einen Randstreifen zusammengehalten werden. Eine solche Wärmedämm platte ist bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift DE 37 07 768 A.

Bei der Vakuumwärmeisolierung, oft auch als VSI (Vakuum-Superisolierung) bezeichnet, die zunehmend für besondere Anforderungen an die Wärmedämmung am Bau und beim Kühltransport eingesetzt wird, sind zwei Probleme zu lösen, die für die Wirksamkeit der Wärmeisolierung entscheidend sind:

- Wegen des gewünschten niedrigen Innendrucks muß der Zwischenraum zwischen den beiden Deckplatten durch einen Stützkörper möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit abgestützt werden. Hierfür wurden offenporiger Kunststoffschaum, mit einem Bindemittel stabilisierte Steinwollefasern sowie punktuelle Stützkonstruktionen mit kleinen Säulen aus Kunst stoff, wie in der oben genannten Druckschrift, vorgeschla gen.
- Weiter ist ein die Ränder der Deckplatten zusammen fügender Rahmen erforderlich, der mechanisch stabil und diffusionsfest sein muß und doch eine extrem niedrige Wärme leitfähigkeit besitzen soll. Gemäß der oben genannten Druck schrift wird dieser Rahmen von einem im Querschnitt U-förmi gen Kunststoffprofil, auf dessen Schenkeln die beiden Deck platten ruhen, und von einer gasdichten Edelstahlfolie gebildet, die das Profil abdeckt und auf die Hauptseiten der Deckplatten übergreift.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung des Rahmens. Die dort verwendete Folie soll eine gewisse mechanische Schutzfunktion erfüllen und unter den herrschenden Betriebsbedingungen (evakuierter Innenraum) diffusionsfest sein, d. h. Gase der Luft (besonders problema tisch Argon und Helium, aber auch Wasserstoff) so wirksam abwehren, daß die Aufnahmekapazität von inkorporierten Getterstoffen möglichst jahrelang nicht überschritten wird. Im Fall von Edelstahlfolien würde die Dicke, welche hierfür erforderlich wäre, zu einer drastischen Verschlechterung des thermischen Isolationsvermögens im Randbereich der Dämm platte führen. Da aber die Wärmedämmung eines Raums oder eines Behälters stets mehrere Dämmplatten erfordert, ergäben sich sehr störende Wärmebrücken entlang aller Stoßstellen zwischen den Dämmplatten.

Aufgabe der Erfindung ist es also, Wärmedämmplatten der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Rand streifen sowohl in hohem Maß diffusionsdicht und mechanisch stabil ist, als auch eine im Vergleich zum Stand der Technik eine deutlich verringerte Wärmeleitfähigkeit besitzt. Diese Aufgabe wird durch die Wärmedämmplatte gemäß dem beiliegen den Anspruch 1 gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen wird auf die nachgeordneten Ansprüche verwiesen. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Wärmedämmplatte, wie es in Anspruch 7 und den diesem nachgeordneten Unteransprüchen definiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Wärmedämmplatte.

Fig. 2 zeigt eine zur Evakuierung dieser Platte geeignete Pumpvorrichtung.

Die Wärmedämmplatte gemäß Fig. 1 ist ein Hohlkörper aus zwei Deckplatten 1 und 2, die deckungsgleich sind und beispielsweise aus Glas, Stahl oder einem anderen diffu sionsdichten Material bestehen. Die Deckplatten sind über einen nachfolgend näher beschriebenen Randstreifen 3 mitein ander verbunden. Der so gebildete Hohlkörper wird ganz von einem Stützkörper 4 gefüllt, der von einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, beispielsweise einem mit einem Faserbindemittel stabilisierten Block aus Glas-, Steinwolle- oder Keramikfasern oder einem Kunststoffblock aus offenporigem Hartschaum. Die Deckplatten 1 und 2 liegen auf diesem Block auf.

Der Randstreifen 3 enthält erfindungsgemäß eine Folie 5 aus Flüssigkristallpolyester (LCP). Dieses Material be sitzt eine gegenüber anderen Polymeren außerordentlich geringe Gasdiffusionsrate senkrecht zur allgemeinen Aus richtung der Moleküle, die bekanntlich bei gereckten Folien in der Folienebene verläuft. Die Foliendicke beträgt zwi schen 50 und 200 µm. Schon bei einer Foliendicke von 100 µm konnte man weder eine spontane noch eine Langzeitdiffusion nachweisen. Die Folie ist mit einem auf die Innenseiten der Deckplatten 1 und 2 aufgebrachten dünnen Schicht eines Klebers, insbesondere eines Polyacrylatklebers, an diesen befestigt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Folie verwendet, die an der Außenseite mit einer hauchdünnen Beschichtung aus metall oder einem Metalloxid, beispielsweise durch Aufdampfen unter Hochvakuum, versehen ist, wodurch die Gasdiffusionsrate weiter verringert wird. Dagegen vergrößert sich durch diese Beschichtung die Wärmeleitfähigkeit kaum meßbar.

Will man die mechanische Stabilität weiter steigern, was insbesondere für die Knickbereiche der LCP-Folie von Bedeutung ist, dann kann man die Außenseite der LCP-Folie mit einer weiteren Polymerfolie 6 schützen, die vorzugsweise aus einem Fluorthermoplastmaterial des Typs THV (Copolymer aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen und Vinylidenfluo rid) besteht. Dieses Material hat eine starke Barrierewir kung gegen Gasdiffusion und ist von nahezu elastomerartiger, weicher Konsistenz. Es eignet sich somit in Kombination mit der LCP-Folie als Schutz- und Barriereschicht. Im Stirnbe reich der Dämmplatte ist die THV-Folie 6 durch einen Kleber 7, beispielsweise Polyacrylat, mit der LCP-Folie 5 verbun den. In dem über die Deckplatten 1 und 2 übergreifenden Bereich 8 wird vorzugsweise die Verbindung durch Aufschmel zen hergestellt. Hierzu wird der Bereich 8 der Deckplatten 1 und 2 beispielsweise mittels Koronaentladung, Plasmaätzung oder einer Flammenplasmabeschichtung mit Metalloxid, vor behandelt. Durch die Eigenschaft, keinen scharfen Schmelz punkt, sondern einen breiten Schmelzbereich aufzuweisen, ist das THV-Material besonders geeignet, da es sich auch um scharfe Kanten und Ecken herum mittels Heißluftstrom formen und mit Metall und anderen Stoffen verbinden läßt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte wird zuerst die LCP-Folie 5 um den Rand des Stützkörpers 4 herumgelegt, worauf die inneren Randbereiche der Deckplatten mit einem Kleber beschichtet werden. Alternativ kann man auch die ganze Außenseite der LCP-Folie 5 vollflächig vorab mit einer Kleberschicht 7 versehen. Dann werden die Deck platten 1 und 2 auf den Stützkörper 4 aufgepreßt. Als näch stes werden die Randzonen 8 der Deckplatten durch eines der oben erwähnten Verfahren vorbehandelt, und die Außenseite der LCP-Folie wird, falls nicht schon geschehen, mit einer Schicht eines Polyacrylat-Klebers versehen. Dann legt man die THV-Folie 6 um den Rand der Wärmedämmplatte, sodaß sie auf die Randzonen 8 der Außenseite der Platten 1 und 2 übergreift. In diesem Bereich wird dann mit einem Heißluft strom die Folie 6 mit der Deckplatte 1 bzw. 2 verschmolzen.

Nun braucht der Hohlkörper nur noch so weit evakuiert zu werden, daß in ihm Molekulaströmungsbedingungen herr schen. Der dafür erforderliche Enddruck hängt von der Art des Stützkörpers ab und liegt bei einem offenporigen Schaum stoffkörper mit kleinen Poren bei etwa 1 mbar. Das Evakuie ren geschieht beispielsweise über eine in einer der Deck platten vorbereitete Pumpöffnung, auf die eine Pumpvorrich tung aufgesetzt wird. Eine bekannte derartige Vorrichtung 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Mit dieser Vorrichtung, die dicht auf die Pumpöffnung 11 aufgesetzt wird, kann man durch abwechselndes Pumpen mit einer Vakuumpumpe 13 und Einspeisen von Gasen wie H₂, N₂ oder von trockener Luft über Ventile wie das Ventil 14 eine Entgasung durchführen. Nach dem letzten Entgasungszyklus läßt man über ein weiteres Ventil 15 Xenon oder Krypton in die Vorrichtung bis zu einem bestimmten Partialdruck (z. B. 7 mbar) einströmen, um die Wärmekonvek tion niedrig zu halten, aber den störenden Einfluß von ausgasenden Dämpfen zu senken. Danach verschließt man die Pumpöffnung 11 mithilfe eines absenkbaren Stempels 16, der eine diffusionsdichte Metallfolie auf die Öffnung drückt. Vorzugsweise wird die Klebefläche so vorbehandelt, daß die Dämmplatte bei Bedarf nachevakuiert werden kann.

Das in der erfindungsgemäßen Dämmplatte eingesetzte Gettermaterial besteht vorzugsweise aus CaO zur Reaktion mit Wasserdampf und CO₂, sowie aus Lithium in Form eines Granu lats oder eines Metallstreifens. Letzteres wird erst nach dem Abpumpen der im Stützkörper enthaltenen Gase und Dämpfe z. B. mit Ultraschall reibungsaktiviert, wenn Wasser und CO₂ schon chemisch gebunden sind. Danach bindet das Li-Metall die anderen reaktionsfähigen Permanentgase.

Die Erfindung ist nicht in allen Einzelheiten auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern nur durch die Merkmale der Ansprüche definiert.

Claims

1. Wärmedämmplatte, die aus einem evakuierten Hohl körper mit zwei im wesentlichen ebenen, deckungsgleichen und zueinander parallel verlaufenden Deckplatten (1, 2) besteht, die durch einen Stützkörper (4) geringer Wärmeleitfähigkeit auf Abstand und durch einen gasdichten Randstreifen (3) zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Randstreifen (3) zumindest aus einer Folie (5) eines Flüs sigkristallpolyesters vom Typ LCP (liquid cristal polymer) besteht, die mit den Innenseiten der Ränder der Deckplatten (1, 2) verbunden ist.

2. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die LCP-Folie (5) eine Dicke zwischen 50 und 200 µm besitzt.

3. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der LCP-Folie (5) mit einer Beschichtung aus einem Metall oder Metalloxid einer Dicke im Mikrometerbereich, insbesondere zwischen 100 nm und 2 µm, versehen ist.

4. Wärmedämmplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die LCP-Folie (5) eine weitere Folie (6) aus einem Kopolymer von Tetrafluo rethylen, Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid (THV) aufgebracht ist, die auf die Außenseite der Ränder der Deck platten (1, 2) übergreift.

5. Wärmedämmplatte nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die THV-Folie (6) im Berührungsbereich mit der LCP-Folie (5) durch einen Polyacrylat-Kleber (7) mit dieser verbunden ist.

6. Wärmedämmplatte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Außenseite der Ränder der Deckplatten (1, 2) übergreifenden Bereiche der THV-Folie auf diese aufgeschmolzen sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die LCP- Folie (5) um den Rand des Stützkörpers herumgelegt wird, daß dann die Deckplatten (1, 2) auf den Stützkörper (4) und die LCP-Folie aufgeklebt werden, daß die THV-Folie (6) auf die Ränder der Deckplatten (1, 2) aufgeschmolzen wird und daß schließlich der Innenraum mindestens so weit evakuiert wird, daß in ihm Molekularströmungsbedingungen herrschen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Randzonen (8) der Deckplatten (1, 2) vor dem Aufschmelzen der THV-Folie durch eine Koronaentladung, durch Plasmaätzen oder eine Flammenplasmabeschichtung mit einem Metalloxid behandelt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der LCP-Folie (5) mit einer Schicht (7) eines Klebers, vorzugsweise eines Polyacrylatklebers, ver sehen wird.