DE102009013888A1

DE102009013888A1 - Vakuumisolationsplatte mit einer vakuumdichten Umhüllung

Info

Publication number: DE102009013888A1
Application number: DE102009013888A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Breitenbach
Original assignee: Variotec Sandwichelemente & Co KG GmbH; VARIOTEC SANDWICHELEMENTE GmbH
Current assignee: Variotec Sandwichelemente & Co KG GmbH; VARIOTEC SANDWICHELEMENTE GmbH
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-23

Abstract

Eine Vakuumisolationsplatte umfasst eine oder mehrere Vakuumdämmplatten (2) und eine vakuumdichte Umhüllung (3). Eine verbesserte vakuumdichte Umhüllung umfasst eine Hochbarrierefolie (5) und eine Schrumpffolie (6) (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumisolationsplatte, umfassend eine oder mehrere Vakuumdämmplatten und eine vakuumdichte Umhüllung.
Aus der EP 1 544 367 A2 ist eine Vakuumisolationsplatte bekannt, die aus einer oder mehreren Vakuumdämmplatten und einer vakuumdichten Umhüllung besteht. Diese Vakuumisolationsplatten können insbesondere im Baubereich, vorzugsweise für Gebäude, verwendet werden. Die Vakuumdämmplatte besteht vorzugsweise aus einem evakuierbaren, porösen Material geringer Wärmeleitfähigkeit. Als Material für die Vakuumdämmplatte kommen insbesondere mikroporöse Kiesesäurepulver oder offenporige Schäume aus Polyurethan oder Polystyrol in Betracht. Die Vakuumdichte Umhüllung besteht vorzugsweise aus einer metallisierten Hochbarrierefolie aus Kunststoff, wobei als Metall vorzugsweise Aluminium verwendet wird. Bei Vakuumdämmplatten aus einem mikroporösen Material genügt aufgrund der kleinen Porengröße von weniger als einem halben Mikrometer ein Vakuum von etwa 1 bis 10 mbar. Bei offenporigen Schäumen ist es dagegen vorteilhaft oder erforderlich, daß die Gasdrücke aufgrund der gröberen Poren im Bereich von 0,1 bis 1 mbar liegen.
Aus der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 09 002 540.4 ist eine Vakuumisolationsplatte bekannt, bei der als vakuumdichte Umhüllung eine gasdichte und diffusionsdichte Umhüllung verwendet wird. Für die vakuumdichte Umhüllung werden Folien aus Kunststoff, Folien aus Metall, insbesondere aus Aluminium, oder Folien aus Kunststoff und Metall, insbesondere metallisierte Hochbarrierefolien aus Kunststoff vorgeschlagen.
Ferner ist aus den erwähnten Vorveröffentlichungen eine Verbundwärmedämmplatte bekannt, die eine oder mehrere Vakuumisolationsplatten aufweist, die von einer Grundplatte und/oder einer Deckplatte und/oder einem oder mehreren, vorzugsweise einem umlaufenden Randstreifen umgeben sind.
Derartige Vakuumisolationsplatten oder Verbundwärmedämmplatten erzielen ihre hervorragenden Dämmeigenschaften durch einen entsprechenden Kern, der von den Vakuumdämmplatten gebildet wird und der mit einer vakuumdichten Umhüllung versehen wird, die einen möglichst geringen Evakuierdruck im Inneren der Umhüllung möglichst dauerhaft sicherstellen soll. Vakuumisolationsplatten und Verbundwärmedämmplatten dieser Art sollen im Baubereich über einen Zeitraum von bis zu 50 Jahren genutzt werden können.
Durch die Umhüllung der Vakuumdämmplatten dringt im Laufe der Zeit allerdings Luft (Sauerstoff) und Wasserdampf ein, was zur Anhebung des Innendrucks und dadurch zur Reduktion der Dämmfähigkeit der Vakuumisolationsplatte führt. Es ist daher wichtig, eine Umhüllung zu wählen, die einen möglichst großen Widerstand gegen das Eindringen von Sauerstoff und Wasserdampf bietet, und zwar nach Möglichkeit sowohl in der Fläche der Umhüllung wie auch an den Schweißnähten.
Die Höhe des Gasdruckanstieges und des Wasserdampfeintrages in die Vakuumisolationsplatte werden im wesentlichen von den Eigenschaften der Umhüllung bestimmt. Aluminiumfolien würden zwar die Anforderungen an die Gasdichtheit und Dampfdichtheit am besten erfüllen können, jedoch wird über eine Aluminiumfolie speziell im Kantenbereich der Vakuumisolationsplatte eine Wärmebrücke geschaffen, über die viel Wärme abgeleitet werden würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumisolationsplatte mit einer verbesserten vakuumdichten Umhüllung vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die vakuumdichte Umhüllung umfaßt eine Hochbarrierefolie und eine Schrumpffolie. Die Hochbarrierefolie weist vorzugsweise einen mehrlagigen Aufbau auf. Die Schrumpffolie kann als Hochbarriereschrumpffolie ausgestaltet sein. Sie kann eine zusätzliche Permeationssperre bilden. Die Schrumpffolie kann eine Verbesserung der mechanischen Widerstandskräfte und eine zusätzliche Durchstoßsicherung bewirken. Sie liegt vorzugsweise außerhalb der Hochbarrierefolie.
Durch die Erfindung wird eine gasdichte, wesentlich weniger oder annähernd gar nicht wärmeleitende Umhüllung geschaffen, durch die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von Vakuumisolationsplatten dauerhaft sichergestellt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Hochbarrierefolie umfaßt vorzugsweise eine Siegelschicht aus Kunststoff, vorzugsweise aus PE. Die Siegelschicht kann eine Stärke von 15 bis 30 μm aufweisen, vorzugsweise von 20 bis 25 μm, vorzugsweise von 23 μm.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hochbarrierefolie eine Schicht aus einem Polyvinylalkohol aufweist, vorzugsweise aus EVOH. Diese Schicht liegt vorzugsweise außerhalb der Siegelschicht. Sie weist vorzugsweise eine Stärke von 5 bis 20 μm auf, vorzugsweise von 10 bis 15 μm, vorzugsweise von 12 μm. Sie kann mit der Siegelschicht verklebt sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hochbarrierefolie eine Schicht aus Metall umfaßt. Die Schicht aus Metall kann aus Aluminium bestehen oder Aluminium enthalten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hochbarrierefolie eine metallisierte Kunststoffschicht umfaßt. Bei dem Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um PET. Die metallisierte Schicht kann aus Aluminium bestehen oder Aluminium enthalten. Die metallisierte Kunststoffschicht weist vorzugsweise eine Stärke von 5 bis 20 μm auf, ferner vorzugsweise von 10 bis 15 μm, vorzugsweise 12 μm. Es ist möglich, daß eine weitere metallisierte Kunststoffschicht vorhanden ist, die vorzugsweise genauso aufgebaut ist wie die erste metallisierte Kunststoffschicht. Die metallisierten Kunststoffschichten können durch eine weitere Schicht voneinander getrennt sein, insbesondere durch eine weitere Kunststoffschicht, die insbesondere aus PE besteht. Die Stärke dieser weiteren Schicht beträgt vorzugsweise 10 bis 20 μm, vorzugsweise 15 μm.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Schrumpffolie eine Barriereschicht aus Kunststoff auf, vorzugsweise eine Schicht, die Polyvinylalkohol enthält oder daraus besteht. Bei dem Polyvinylalkohol handelt es sich vorzugsweise um EVOH.
Die Schrumpffolie kann eine weitere Barriereschicht aus Kunststoff enthalten, insbesondere eine Barriereschicht, die PA enthält oder aus PA besteht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Schrumpffolie thermisch positionierbar oder thermisch positioniert ist. Die Schrumpffolie kann durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen aufgeschrumpft werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die vakuumdichte Umhüllung eine Schutzhülle aus einem Vliesmaterial umfaßt. Das Vliesmaterial liegt vorzugsweise innerhalb der Hochbarrierefolie. Es bildet eine Schutzhülle für die Vakuumdämmplatte.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verbundwärmedämmplatte, die eine oder mehrere erfindungsgemäße Vakuumisolationsplatten umfaßt, die von einer Grundplatte und/oder einer Deckplatte und/oder einem oder mehreren Randstreifen, vorzugsweise einem umlaufenden Randstreifen umgeben sind.
Die Erfindung betrifft schließlich eine vakuumdichte Hüllfolie für eine erfindungsgemäße Vakuumisolationsplatte oder für eine erfindungsgemäße Verbundwärmedämmplatte, wobei die vakuumdichte Hüllfolie eine Hochbarreriefolie und eine Schrumpffolie umfaßt. Vorteilhaft ist es, wenn die vakuumdichte Hüllfolie durch ei nes oder mehrere oder alle oben als bevorzugt beschriebene Merkmale gekennzeichnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 einen Teil einer Vakuumisolationsplatte in einer Schnittdarstellung und
2 eine vergrößerte Darstellung der Hochbarrierefolie aus 1.
Die in 1 teilweise im Schnitte gezeigte Vakuumisolationsplatte 1 umfaßt eine Vakuumdämmplatte 2 aus pyrogener Kieselsäure und eine vakuumdichte Umhüllung 3. Die vakuumdichte Umhüllung 3 besteht aus einer Schutzhülle 4, einer Hochbarrierefolie 5 und einer Schrumpffolie 6. Im Schichtaufbau folgen von innen nach außen, ausgehend von der Vakuumdämmplatte 2, zunächst die Schutzhülle 4, dann die Hochbarrierefolie 5 und schließlich die Schrumpffolie 6.
Die Schutzhülle 4 besteht aus einem Vliesmaterial, das aus einem Gewebe bestehen kann. Diese Schutzhülle 4 bietet einen mechanischen Schutz. Sie ist vorzugsweise staubdicht. Die Schutzhülle 4 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß sie auch eine brüchige oder teilweise gebrochene Vakuumdämmplatte 2 gut zusammenhalten kann.
Die Hochbarrierefolie 5 hat einen mehrschichtigen Aufbau. Sie besteht vorzugsweise aus mindestens sechs Schichten. Wie aus 2 ersichtlich besteht die Hochbarrierefolie 5 des Ausführungsbeispiels aus sieben Schichten.
Die innereste Schicht der Hochbarrierefolie ist eine Siegelschicht 7 aus PE mit einer Stärke von 23 μm. Die nach außen nächste Schicht ist eine Schicht 8 aus EVOH mit einer Stärke von 12 μm, die auf die Siegelschicht 7 aufgeklebt ist, und zwar durch eine Klebeschicht mit einer Stärke von 3 μm. Auf die Schicht 8 ist eine weitere Schicht 9 aus PE mit einer Stärke von 19 μm durch eine Klebeschicht mit der Stärke von 3 μm aufgeklebt. In Richtung nach außen folgt dann die weitere Schicht 10 aus PE mit einer Stärke von 15 μm.
Die nächste Schicht in Richtung nach außen ist eine metallisierte Kunststoffschicht 11, die aus einer Schicht 12 aus PET und einer Schicht 13 aus Metall besteht. Bei dem Metall handelt es sich vorzugsweise um Aluminium. Die metallisierte Kunststoffschicht 11 hat eine Stärke von 12 μm. Die Schicht 13 aus Metall liegt außen.
Die Hochbarrierefolie 5 umfaßt eine weitere metallisierte Kunststoffschicht 14, die genauso aufgebaut ist, wie die metallisierte Kunststoffschicht 11, die also aus einer Schicht 15 aus PET und einer Schicht 16 aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, besteht und die eine Stärke von 12 μm aufweist. Bei der weiteren metallisierten Kunststoffschicht 14 befindet sich die Schicht 16 aus Metall an der Innenseite. Zwischen den metallisierten Kunststoffschichten 11, 14 ist eine weitere Schicht 17 aus PE mit einer Stärke von 15 μm vorgesehen. Die Gesamtstärke der Hochbarrierefolie 5 beträgt 114 μm +/–10%. Das Gesamtgewicht beträgt 121 g/m² +/–10%. Die Zugfestigkeit ist sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung > 100 N/15 mm. Die Siegelnahtfestigkeit (150°C/1,0 sec/5 bar) ist ≥ 50 N/15 mm. Die Wasserdampfdurchlässigkeit (38°C/90% r. F.) ist < 0,5 g/m²·d. Die Sauerstoffdurchlässigkeit (23°C/0% r. F.) ist < 0,1 cm³/m²·d·bar.
Die Schrumpffolie 6 weist eine EVOH-Barriereschicht und eine PA-Barriereschicht auf. Sie ist thermisch positioniert. Vorzugsweise ist die Schrumpffolie transparent. Durch die EVOH- und PA-Barriereschichten bildet sie eine gute Gasbarriere. Sie weist ferner eine hohe Durchstoßfestigkeit und hervorragende Siegeleigenschaften auf. Ferner bildet die Schrumpffolie eine Permeationssperre. Sie bildet eine gute Wasserdampfbarriere.
Die Gesamtdicke der Schrumpffolie 6 beträgt 75 μm. Die Permeationswerte für Sauerstoff liegen bei 23°C/0% r. F. bei < 10 cm³/m²·d·bar, bei 23°C/100% r. F. bei < 30 cm³/m²·d·bar. Der Permeationswert für Kohlendioxid (23°C/0% r. F.) ist < 50 cm³/m²·d·bar, der Permeationswert für Wasserdampf (23°C/85% r. F.) < 2 g/m²·d. Die Reißfestigkeit in N/15 mm ist in Längsrichtung > 80, in Querrichtung > 90. Die Reißdehnung ist in Längsrichtung > 120%, in Querrichtung > 90%. Die Durchstoßfestigkeit beträgt 20 N/0,95 mm. Der Heißschrumpf beträgt in Längsrichtung und in Querrichtung jeweils 32%. Die Schrumpffolie 6 ist im Heißschrumpfverfahren schweißbar.
Durch die Erfindung wird eine Vakuumisolationsplatte mit einer vakuumdichten Umhüllung geschaffen, die eine Hochbarrierefolie aufweist. Die Hochbarrierefolie bildet eine Siegelfolie. Sie hat einen 7-fachen Aufbau bei gleicher Foliendicke wie früher verwendete Hüllfolien. Der 7-fache Aufbau ergibt eine sehr geschmeidige und flexible Umhüllung, die ein geringes Schadenspotential beim Evakuierungsprozeß beinhaltet. Die Knickbruchbeständigkeit ist sehr hoch. Ein wesentlicher Vorteil besteht in der geringen Dicke der Siegelschicht 8 aus PE mit einer Stärke von 23 μm, welche besondere Vorteile in der Querpermeation, also dem Verhindern von Eindringen von Gas und Wasserdampf über die Siegelschicht, mit sich bringt. Weiterhin hemmt eine im Vergleich zu früher verwendeten Folien zusätzliche EVOH-Hochbarriere-Schicht das Eindringen von Gasen über die Fläche der Hüllfolie deutlich.
Die Erfindung beinhaltet weiterhin das nochmalige Einhüllen der an sich fertigen Vakuumisolationsplatte einschließlich der Hochbarrierefolie 5 mit einer weiteren Folie, nämlich einer 75 μm dicken Schrumpffolie 6, nämlich einer reißfesten Hochbarriereschrumpffolie, die neben der zusätzlichen Permeationssperre hauptsächlich eine Verbesserung der mechanischen Widerstandskräfte und eine zusätzliche Durchstoßsicherung bringt.
Durch die Erfindung kann erreicht werden, daß nunmehr nur noch sehr geringe Mengen an Gas und Wasserdampf die äußere Permeationssperre 6 durchdringen können. Die von außen gesehen zweite, innere Hülle 5, die ebenfalls mit einer verbesserten Permeationssperre ausgestattet ist, reduziert die Anhebung des Gas-Innendruckes erheblich, weil viel geringere Gas- und Wasserstoffmengen die inne re Umhüllung beaufschlagen. Thermomechanische Alterungsprüfungen beweisen die Langzeitsicherheit und um 40% verbesserte λ-Werte.
Durch ein abschließendes „thermisches Positionieren” (Schrumpfen) der zusätzlichen Umhüllung 6 können wesentliche stabilere, sicherere, im Bauprozeß höher belastbare und dadurch langlebigere Bauteile erhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1544367 A2 [0002]
- EP 09002540 [0003]

Claims

Vakuumisolationsplatte, umfassend eine oder mehrere Vakuumdämmplatten (2) und eine vakuumdichte Umhüllung (3), dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Umhüllung (3) eine Hochbarrierefolie (5) und eine Schrumpffolie (6) umfaßt.
Vakuumisolationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochbarrierefolie (5) eine Siegelschicht (7) aus Kunststoff, vorzugsweise aus PE, umfaßt.
Vakuumisolationsplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochbarrierefolie (5) eine Schicht (8) aus EVOH umfaßt.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochbarrierefolie (5) eine Schicht (13) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, umfaßt.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochbarrierefolie (5) eine metallisierte Kunststoff schicht (11, 14) umfaßt, vorzugsweise eine mit Aluminium (13, 16) versehene Schicht (12, 15) aus PET.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpffolie eine EVOH-Barriereschicht aufweist.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpffolie (6) eine PA-Barriereschicht aufweist.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrumpffolie (6) thermisch positionierbar oder thermisch positioniert ist.
Vakuumisolationsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Umhüllung (3) eine Schutzhülle (4) aus einem Vliesmaterial umfaßt.
Verbundwärmedämmplatte, umfassend eine oder mehrere Vakuumisolationsplatten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die von einer Grundplatte und/oder einer Deckplatte und/oder einem oder mehreren Randstreifen, vorzugsweise einem umlaufenden Randstreifen, umgeben sind.
Vakuumdichte Hüllfolie für eine Vakuumisolationsplatte (1) nach Anspruch 1 oder für eine Verbundwärmedämmplatte nach Anspruch 10, umfassend eine Hochbarrierefolie (5) und eine Schrumpffolie (6).
Vakuumdichte Hüllfolie nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale von einem oder mehreren oder allen Ansprüchen 2 bis 9.