DE102011051178A1

DE102011051178A1 - Dämmstoff

Info

Publication number: DE102011051178A1
Application number: DE201110051178
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-19
Filing date: 2011-06-19
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dämmstoff (2), aufweisend eine gegliederte gasdurchlässige Struktur mit Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und eine in Zwischenräumen befindliche Gas/Gasmischung. Es ist vorgesehen, dass die inneren Oberflächen im Wesentlichen frei von adsorbierbaren Wasserhäuten sind. Ferner ist vorgesehen, dass der Dämmstoff (2) mit einer wärmedämmend wirkenden wasserdampffreien Gasfüllung befüllt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämmstoff und ein Verfahren zum Herstellen des Dämmstoffs mit den in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, die Wärme- und/oder Schalldämmung mithilfe von Isolationsstoffen wie Perlit, Glaswolle, Steinwolle, Cellulose, Styroporkügelchen usw. auszuführen. Hierzu können die Dämmstoffe in loser Anordnung als Schüttgut in Hohlräume von Wänden eingefüllt werden oder in Gestalt von zugeschnittenen oder zuschneidbaren verfestigt ausgebildeten Platten bspw. als Steinwollematten zwischen Sparen und/oder auf Sparen einer Dachdämmung angeordnet werden. Diesen Isolationsstoffen ist ein Wärmeleitwert von ca. 0,035 bis 0,04 W/mK eigen, der für ein normal trockenes Produkt gilt. Mit einer Dämmdicke von ca. 45 cm kann damit das mitteleuropäische Passivhausstandard erreicht werden. Ebenso sind Schlafsäcke und Decken sowie Kleidungsstücke bekannt, die zwischen zwei Stofflagen einen Dämmstoff aus Daunen, Kunststoffvlies oder Schaumstoff aufweisen, der mit Luft befüllt ist. Bei Änderung der Temperaturen findet eine Einlagerung von Luftfeuchtigkeit statt, die dann schlecht bzw. nur langwierig wieder herausgetrocknet werden kann. Folglich sinkt die Isolationsleistung und es können sich Schimmelpilz und Bakterienkulturen im Dämmstoff entwickeln, die zum weiteren Verfall des Dämmstoffs und schädlichen Partikeln in der Innenraumluft der Umgebung führen. Als ein Mittel dagegen wird eine innenraumseitige Dampfsperre aus einer gasdichten Folie, beispielsweise einer aluminisierten Kunststofffolie wie einer PET-, PP-, PE- oder PVC-Folie angebracht. Sie soll den Feuchteeintrag vor allem von Innenräume her verhindern. Die nach außen gewandte Seite der Dämmung wird oft zwecks Belüftung ohne Dampfsperre gelassen, sodass die eingelagerten Wassermengen bei längerer Trockenzeit nach außen entweichen können. Dennoch kann es sein, da es von Wetter und Klima abhängt, dass der Dämmstoff nach wenigen Jahren bereits unbrauchbar wird. Bei Kleidung und Schlafsäcken belässt man die Umhüllung bewusst wasserdicht, aber wasserdampfdurchlässig, macht sie hydrophob und lüftet sie nach einer Nutzung ausgiebig.
Andererseits sind aus Kunststoffen oder -harzen aufgeschäumte Dämmstoffe bekannt, wie Styropor, XPS, PUR-Hartschaum und Resol, die durch ein in ihren geschlossenen Porenzellen eingelagertes wärmedämmendes Gas wie CO₂ einen niedrigeren Wärmeleitwert von ca. 0,020–0,028 W/mK je nach Dichtegrad erreichen können. PUR- und Resol sind zwar wasserdampfdicht, aber auch diese Dämmstoffe müssen langfristig gegen Feuchtigkeit geschützt werden. Deren weitere Nachteile sind durch hohen energetischen Herstellaufwand und deren chemische Natur bekannt, da sie oft in der Natur extrem lange unzersetzt bleiben und schädliche Stoffe emittieren können. Im Brandfall können giftige Gase zur Erstickung oder Vergiftung von Menschen führen. Ferner sind sie deutlich teuerer als die oben beschriebenen Dämmstoffe wie Perlit oder Glaswolle, denen es aber an Dämmleistung fehlt. Mit einer Dämmdicke von ca. 20–25 cm kann das mitteleuropäische Passivhausstandard durch Resol oder PUR-Hartschaum erreicht werden. Selbst wenn die Dämmstoffe wie PUR-Hartschaum zwischen Metallblechen angeordnet sind, sinkt mit den Jahren die Dämmleistung durch Wassereinlagerung und chemische Veränderungen und Folgen der Temperaturzyklen deutlich.
Für die mobilen Anwendungen in Transportaufbauten wie beispielsweise Lastwagen-Kühler, aber auch Schiffen, Booten und Flugzeugen werden schlankere Wände benötigt – mit ca. 5 bis 10 cm, sodass eine weitere Steigerung der Dämmleistung äußerst erwünscht ist. Diese ist beispielsweise mit Vakuum-Isolationspaneelen erreichbar, die jedoch deutlich teuerer und anfällig für Undichtheiten sind. Aerogelle erreichen belüftet 0,013 W/mK, allerdings ebenso zu einem hohen Preis.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dämmstoff vorzuschlagen, mit dem eine deutliche Dämmleistungserhöhung bei gleichzeitig geringen Kosten und verlängerter Nutzungsdauer und unter günstigen umweltrelevanten und brandschutzrelevanten Aspekten realisierbar ist.
Vorliegende Erfindung geht von einem Dämmstoff aus, aufweisend eine gegliederte gasdurchlässige Struktur mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung. Das schließt vor allem Perlite und Glas-/Steinwollen ein. Gegliedert bedeutet hier, dass die Zwischenräume mit inneren Oberfläche/n einen beträchtlichen Volumenanteil an dem Gesamtvolumen des Dämmstoffs einnehmen, wie es für poröse, pulverartige oder fasernbasierende oder zerstückelte Dämmstoffe zutrifft.
Die Aufgaben der Erfindung werden dadurch erreicht, dass die inneren Oberflächen des Dämmstoffs im Wesentlichen frei von adsorbierbaren Wasserhäuten sind. Die Wasserhäute bilden sich auf allen Oberflächen als Adsorptionsschichten als eine Mono- oder eine mehrschichtige -ablagerung. Besonders an Glasflächen haften diese Wasserhäute äußerst hartnäckig, was aus der Vakuumtechnik beispielsweise der vakuumierten Glasscheiben bekannt ist. Gerade Perlite stell ein natürliches Glas vulkanischen Ursprungs her und Glaswolle oder Steinwolle bilden ebenso sehr große innere Oberflächen aus Glas. Nach einer erfindungsgemäßen Erkenntnis entfällt auf die Wasserhäute in Glaswolle ein anteiliger Wärmeleitwert von ca. 0,014 W/mK zu dem der Wärmeleitwert der Luft von 0,026 W/mK sich addiert und daraus der bekannte Wärmeleitwert der Glaswolle von ca. 0,035–0,045 W/mK zustande kommt. Gleiches gilt für pulverige Stoffe wie Perlit, die belüftet sogar 0,05 W/mK zeigen. Gleichzeitig ist bekannt, dass Perlit und Glasfaser, d.h. Glaswolle im Vakuum unbelastet und ausgeheizt ca. 0,001 W/mK erreichen. Sie müssten also mit Luft zusammen 0,0261 W/mK haben, was jedoch aufgrund der Wärmeleitung durch Wasserhäute nicht zutrifft. Die Wasserhäute sind durch festsitzende Wassermoleküle gebildet, die relativ dicht beieinander angeordnet sind, sodass deren Wärmeleitwert eher dem flüssigen Wasser wenn nicht gar dem feststofflichen Wassereis als dem Wasserdampf gleichen muss. Den durch die Wasserhäute verursachten Wärmestrom berücksichtigen bisher keine Dämmstoffe betreffenden wissenschaftlichtechnischen Untersuchungen und Datenblätter, wodurch er unerkannt geblieben ist. Die oft in Glaswollen eingesetzten Ölbeigaben und durch sie verursachten Ölschichten steuern ebenso einen Wärmestrom bei und sind erfindungsgemäß wie jegliche weitere Verunreinigungen zu eliminieren.
Die inneren Oberflächen der zergliederten Zwischenräume des Dämmstoffs sind bevorzugt mindestens zu 50 %, bevorzugter zu 90 %, bevorzugter zu 95 %, noch bevorzugter zu 97 %, noch bevorzugter zu 98 %, noch bevorzugter zu 99 %, noch bevorzugter zu 99,5 %, noch bevorzugter zu 99,9 %, noch bevorzugter zu 99,99 % frei von Wasserhaut oder adsorbierten Wassermolekülen. Die feinporösen Dämmstoffe in Vakuumisolationen beispielsweise weisen ebenso derartige Wasserhautfreiheiten auf.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist der Dämmstoff mit einer insbesondere wärmedämmend wirkenden wasserdampffreien Gasfüllung befüllt, wodurch dafür gesorgt wird, dass keine Wasserhäute sich nachträglich auf den inneren Oberflächen des Dämmstoffs bilden können.
Der Dämmstoff sowie die Gasfüllung können neben wärmedämmenden Eigenschaften und Funktion bevorzugt auch schalldämmende Eigenschaften aufweisen.
Der gasdurchlässige Dämmstoff weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wenigstens Einen aus einer unvollständigen Auflistung von Dämmstoffen wie mineralischer Fasern oder Wolle, Glas-, Stein-, Basaltwolle, organischer Wolle, Daunen, Schafswolle, Cellulose, Papierschnitzel, Schilf- oder Strohschnitzel, Holzspäne, aufgeblähten Perlit oder Vermiculit, pyrogene Kieselsäure oder Aerogel, ofenporigen Hart- oder Weichschaumstoff, zerkleinerten Polyurethan- oder anderem geschlossenporigen Kunststoffhartschaum, zerkleinerten Kork, getrocknete Sägespäne, Kunststoff-Vlies, Kunst-, Aramid-, Glasfasergewebe, -roving oder -schnitzel, Parabeam^®-Struktur, Hohlfasern, Mikrohohlperlen, Glas- oder Kunstsoffhohlkugeln, oder Styroporkügelchen oder ähnlich feinporöse Dämmstoffe auf. Die Bestandteile der Dämmstoffe können mit Strahlungsunterdrückungsmitteln wie Kohlenstoff beschichtet sein oder metallische oder Metalloxidpulver beigesetzt haben. Hohlkugeln oder -körper weisen gasdurchlässige Wandungen auf oder sind perforiert, damit auch in ihre Innenräume Gas eindringen kann.
Es können Bindemittel verwendet sein, um dem Dämmstoff eine Form zu geben, wie beispielsweise bei Glas-/Steinwolle oft in Gestalt von Harzen üblich, jedoch sind die Dämmstoffe in Reinform effektiver dämmend. Faserige Dämmstoffe können wie pulverartige bindemittelfrei durch eine Umhüllung gehalten sein oder sie können bevorzugter als ein Nadelfilz ausgebildet und dadurch ohne Bindemittel verfilzbar sein, um eine Formbarkeit des Dämmstoffs zu ermöglichen.
Hierbei ist von besonderer Wichtigkeit, den Verdichtungsgrad des Dämmstoffs wärmedämmend zu optimieren. Mit zunehmendem Dichtegrad steigt im allgemeinen die Wärmeleitzahl an, jedoch bei Unterschreitung eines Dämmstoff spezifischen Dichtegrades steigt sie wieder an, weil die Wärmestrahlung dann schlechter unterdrückt wird. Auch sind Anpassungen des Dichtegrades an Anwendungsbedingungen insbesondere an die vorkommenden anwendungsspezifischen Temperaturdifferenzen von Vorteil.
Daher ist der Verdichtungsgrad des Dämmstoffs ferner bevorzugt wärmedämmend optimiert, wobei die dämmstoffspezifische Verdichtungsgradabhängigkeit und/oder die Anwendungstemperaturen und anwendungsspezifische Temperaturdifferenzen wärmestrahlungstechnisch ausgewertet und berücksichtigt sind.
Das Optimum wird erfindungsgemäß individuell für jeden Dämmstoff experimentell ermittelt oder anhand von dämmstoffspezifischen Daten mittels Extrapolation oder Näherungsalgorithmen errechnet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Gasfüllung wenigstens eines der unvollständig aufgelisteten Gase auf: trockene Luft, Argon Ar, Kohlendioxid CO₂, Krypton Kr, Xenon Xe, Chlor Cl, Butan oder Schwefelhexafluorid SF₆. Chlor Cl, Butan oder Schwefelhexafluorid SF₆ sind nur formell aufgeführt, da sie umweltschädlich oder brennbar sind.
Die Beigabe von keimhemmenden Mitteln in den Dämmstoff kann erfolgen, kann jedoch auch vollkommen ausbleiben, da erfindungsgemäße dämmende Gase durch ihre Trockenheit und vor allem mit Ausnahme der Trockenluft fehlenden Sauerstoff für eine Keimfreiheit sorgen können. Durch eine Gasmischung können beliebig zwischen liegende Dämmleitwerte der dämmenden Gasfüllung vorgegeben werden. Brandhemmende Mittel können ebenso beigegeben sein, oder auf deren Beimengung erfindungsgemäß verzichtet sein, weil erfindungsgemäße dämmende Gase mit Ausnahme der trockenen Luft oder eines brennbaren Gases wie Butan eine lokale Feuerstelle unabhängig von deren Art ersticken würden. Hierdurch wird das Brandverhalten des Dämmstoffs verbessert, auch wenn die Umhüllung aus einem brennbaren Stoff wie einer Kunstsofffolie bestehen sollte.
In vielen Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn der Dämmstoff und die Gasfüllung unter einem vorgegebenen Druck steht und der Druck bevorzugt dem durchschnittlichen atmosphärischen Druck entspricht, bevorzugter niedriger oder höher als atmosphärischer Druck ist, wobei der Überdruck bevorzugt um über 50 % höher, noch bevorzugter um über 100 % höher als der atmosphärischen Druck ist, und der Unterdruck bevorzugt um 50 %, noch bevorzugt um 70 %, noch bevorzugter um über 80 % unter dem atmosphärischen Druck ist.
Insbesondere die Ausgestaltung mit Unterdruck kann zum Einen für einen Platz sparenden Transport des Dämmstoffs durch seine Volumenreduktion dienen. Zum Anderen kann in Anwendungen mit einer druckfest ausgelegten Umhüllung der dämmende Gas eingespart werden, wie beispielsweise der teuere Krypton oder extrem teuere Xenon. Dann würde der Dämmstoff durch seine federnde Eigenschaften das Volumen des Dämmstoffs bestimmen.
Die Ausgestaltung mit Überdruck kann aber eine andere Aufgabe besser erfüllen: die durch Diffusion durch die Hülle entweichende Gasmenge der dämmenden Gasfüllung zu ersetzen, sodass die Gaspermeation immer von innen nach außen gerichtet ist. Damit wird sicher gestellt, dass die inneren Oberflächen des Dämmstoffs nicht infolge eindringender Luftgase und Wasserdämpfe vor allem mit einer Wasserhaut aber auch mit einer Sauerstoff- oder Stickstoffhaut überzogen werden und seine wärmedämmendenden Eigenschaften beträchtlich sinken.
Der Dämmstoff kann beispielsweise für Transport oder Lagerung in einem gasdichten Behälter eingefüllt oder bevorzugter in einem gasdicht abgeschlossenen dämmenden Endprodukt eingebaut sein.
Ferner kann der Dämmstoff außerdem zusätzlich hydrophob beschichtet sein. Dies ist eher während der Produktion wichtig. Auch diese Maßnahme kann zum weiteren Schutz gegen Bildung von Wasserhaut oder Sauerstoff- oder Stickstoffhaut an inneren Oberflächen des Dämmstoffs hilfreich sein. Hierzu gibt es vielfältige bekannte Hydrophobierungsmittel und -verfahren.
Ein Desorptionsmittel oder Füllgasspeicher, beispielsweise ein Behälter mit Diffusionswänden mit darin gespeichertem Dämmgas wie Argon, Krypton oder CO₂:kann zusätzlich dazu verwendet sein, entweichendes dämmendes Gas zu ersetzen und dadurch die Nutzzeit des Dämmstoffs zu verlängern. Das zusätzliche Dämmgas wird langsam freigegeben und erzeugt einen Dämmgas-Überschuss mit einem vorgegebenen Überdruck im Inneren des Dämmstoffs. Durch den Überdruck wird sichergestellt, dass die Gasdiffusion durch die gasdichte Hülle des Dämmstoffs von innen nach außen erfolgt. Dadurch wird im Laufe der Nutzzeit des Dämmstoffs dem Eindringen und Ansammlung von Wasser, Stickstoff und Sauerstoff infolge des Partialdruckausgleichs durch die gasdichte Hülle hindurch gewirkt. Das kann beispielsweise ein Adsorbent wie Zeolith oder Aktivkohle sein, den man vorher mit CO₂ vollbeladen hat.
Im Dämmstoff, insbesondere im gasdichten Behälter oder gasdichtem dämmenden Endprodukt, kann dazu ein kompakt ausgebildeter gasdichter Füllgasspeicher mit einer darin komprimiert eingefüllten oder adsorbierten dämmenden zusätzlichen Gasfüllung angeordnet sein, wobei wenigstens ein Abschnitt des Füllgasspeichers mit einer vorgegebenen definierten Gasdurchlässigkeit ausgestattet ist, sodass die zusätzliche Gasfüllung mit einer vorgegebenen Permeationsrate aus dem Füllgasspeicher in den Dämmstoff austritt, wodurch die dort eingefüllte Gasfüllung über lange Zeiträume ihren Befüllungsgrad aufrechterhalten kann, wenn es infolge der Gaspermeation über Wandungen des gasdichten Behälters oder gasdichten dämmenden Endproduktes zum Verlust eines Teils der Gasfüllung kommt. Damit wird noch effektiver sicher gestellt, dass die inneren Oberflächen des Dämmstoffs nicht infolge eindringender Luftgase und Wasserdämpfe vor allem mit einer Wasserhaut aber auch mit einer Sauerstoff- oder Stickstoffhaut überzogen werden und seine wärmedämmendenden Eigenschaften beträchtlich sinken. Im Füllgasspeicher kann vorzugsweise ebenso ein gasdurchlässiger Dämmstoff, gleicher oder ein anderer, eingefüllt sein, damit der Füllgasspeicher an der gesamten Dämmung teilnimmt. Ferner kann der Füllgasspeicher mit adsorbierter dämmender Gasfüllung als ein mit einer zusätzlichen Gasfüllung beladener Adsorbermittel ausgebildet sein, das den gespeicherten Gas langsam desorbiert.
Besonders effektiv gegen Einfall von Wasserdämpfen durch Diffusion über die Hülle ist der Dämmstoff dadurch geschützt, dass innerhalb der gasdichten Hülle ein Adsorber- und/oder Absorbermittel zum adsorbieren und/oder absorbieren der Wasserdämpfe/Wassers und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs angeordnet ist.
Hierbei ist das Adsorber- und/oder Absorbermittel bevorzugt vorher aktiviert worden, sodass es über eine ausreichende vorgegebene Wasser-Aufnahmekapazität verfügt. Die Menge des Adsorber-/Absorbermittels ist so vorgegeben, dass bei einer gegebenen Permeationsrate der gasdichten Hülle eine gewünschte Nutzungszeitperiode der Dämmung erreicht werden kann.
Das Adsorbermittel weist vorzugsweise einen Zeolithen, Aktivkohle, und Absorbermittel ungelöschten Kalk CaO, Eisenpulver, Eisenoxid, anderes Metalloxid oder beliebige Zusammensetzung auf.
Beim Einsatz von Adsorbern oder Absorbern ist darauf zu achten, dass diese nicht das eingesetzte Füllgas adsorbieren oder absorbieren, was beispielsweise im Falle von CO₂ vorkommen kann, weil sonst eine Volumenverkleinerung des Dämmelementes und Kapazitätsausschöpfung des Adsorber-Absorbermittels stattfinden würde, das dann nicht mehr zur Wasseraufnahme zur Verfügung stehen kann.
Damit durch Adsorption oder Absorption von Wasserdämpfen ungewollt kein Unterdruck in der Umhüllung und eine stetige Schrumpfung des Dämmstoffs stattfinden kann, kann in bevorzugten Ausgestaltungen die Gasfüllung mit einem leichten Überdruck eingefüllt worden sein. Hierdurch ist auch die Gasdiffusionsrichtung von innen nach außen vorgegeben, sodass Wasserdämpfe aus der Luft nicht oder weniger eindringen können. Das Adsorber- und/oder Absorbermittel kann als ein Granulat oder in Stab-, Tablettenform im Dämmstoff verteilt oder lokal angeordnet sein oder als Beschichtung auf einem Teilabschnitt des Dämmstoffs oder an den Innenflächen der gasdichten Hülle angeordnet sein. Ferner kann es als eine vorgepresste und/oder mit einem Stützgeflecht verstärkte Platte ausgebildet sein, wobei diese bevorzugt angrenzend an den Hüllenabschnitten anzuordnen ist, wo eindringende Wasserdämpfe und Luftgase direkt eingefangen werden können, bevor sie ins Innere des Dämmstoffs gelangen können.
Nach einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt werden ihre Aufgaben durch ein Verfahren zum Herstellen eines Dämmstoffs mit einer gegliederten gasdurchlässigen Struktur mit inneren Zwischenräumen und Oberfläche/n, dadurch gelöst, dass der Dämmstoff von den an seinen inneren Oberflächen adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten befreit wird, und der Dämmstoff mit einem dämmenden Gas durch Evakuierung und nachfolgende Gaseinlassung oder durch eine ausreichende Gasdurchspülung befüllt wird, sodass die Zwischenräume des Dämmstoffs im Wesentlichen nur dämmendes Gas enthalten, und der Dämmstoff in einen gasdichten Behälter zur Lagerung oder Transport oder in ein gasdicht abgeschlossenes Endprodukt eingefüllt wird, wobei der Dämmstoff bei allen Verfahrensschritten lückenlos gegen Eindringen von Luft insbesondere Wasserdämpfen geschützt wird.
Die Befreiung der inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs von adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten wird bevorzugt direkt im Herstellprozess des betreffenden Dämmstoffs vor der Kontaminierung mit Wasserdämpfen oder Umgebungsluft ausgeführt, indem bereits der dämmende Gas oder vorübergehend ein anderer Edelgas in einer geeigneten Prozessphase eingeführt wird. Dadurch entfällt der Energiebedarf zum Ausheizen des Dämmstoffs. So können Kieselsäure, Aerogelle, Perlite und Vermiculite bei deren Expansion bei 900–1000 °C und Glas- oder Steinwolle direkt aus der Schmelze bei 1100–1400 °C als völlig frei von adsorbierten Wasserhäuten gelten.
Alternativ wird der mit Wasserhäuten beaufschlagte Dämmstoff einem nachträglichen Ausheizungsverfahren unterzogen, indem es bevorzugt mit dämmendem Gas oder vorübergehend mit einem anderen Edelgas durchspült und bis an eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird. Vorzugsweise wird dabei das Gas stetig durch Frisches ersetzt, um dadurch die verdunstenden Wasserdämpfe und unerwünschte andere Gase aus den Zwischenräumen des Dämmstoffs herauszuspülen. Dabei sind die mineralischen Dämmstoffe deutlich im Vorteil, da sie höhere Ausheiztemperaturen ertragen. Organische Dämmstoffe können oft maximal nur bis zu 70–150 °C erhitzt werden, was deren Befreiung von Wasserhäuten erschwert. Hier kann zusätzlich eine zeitlich wirkende Trocknung im Vakuum hilfreich sein. Auch eine Trocknung durch Gefrierung und Verdunstung der Wasserhäute aus der feststofflichen Eisphase, insbesondere unter Vakuumumgebung kann Erfolg versprechen. Weitere Alternative bilden chemische Verfahren, die geeignet sind, die an Oberflächen adsorbierte Wassermoleküle durch eine chemische Reaktion zu binden, wie beispielsweise durch CaO, dem ungelöschten Kalk, wobei anschließend eine mechanische Trennung des Dämmstoffs von dem chemischen Reagenzstoff gelöschten Kalk auszuführen wäre. Alle diese alternativen Verfahren lassen sich natürlich auch kombinieren, um für jeden Dämmstoff das wirtschaftlich Optimale umsetzen zu können.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dämmstoff in einem Behälter oder einem wärmedämmenden Endprodukt.
1 zeigt einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dämmstoff 2 in einem Behälter 1 oder einem wärmedämmenden Endprodukt 1.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff 2 ist zwecks Erhaltung seiner Eigenschaften in einem gasdichten Behälter 1 oder Endprodukt 1 eingefüllt, das bevorzugt von allen Seiten mit einer gasdichten Hülle 3 mit Abschnitten 31 und 32 umschlossen ist. Dadurch kann keine Umgebungsluft in den umschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 2 gelangen und es mit wärmedämmungstechnisch schädlichen Luftgasen Sauerstoff, Stickstoff oder vor allem Wasserdampf kontaminieren.
Die Gasdichtheit der Hülle 31, 32 kann mithilfe flexibler oder steifer Materielien hergestellt sein. Zu steifen Mitteln können wahlweise oder in Kombination Metallbleche und Platten aus Presspappe, Pressspan, Holzpressprodukte, Kunstsoffplatten, Glas- oder Keramikplatten zählen. Deren Oberfläche kann zusätzlich bei Bedarf gasdicht imprägniert sein mit beispielsweise Bitumen, Paraffinen, Lacken, Kunststoffharzen oder laminiert mit Kunststofffolien oder auch metallisch beschichteten Kunststofffolien ausgebildet werden. Zu flexiblen Mitteln können Papiere und Kunststofffolien oder auch metallisch beschichtete Papiere und Kunststofffolien gehören. Besonders am Rand des Dämmstoffelementes werden bevorzugt dünnere und weniger Wärme leitende Stoffe und Hüllenabschnitte verwendet, um keine großen Randwärmeverluste zuzulassen, während in der Fläche wesentlich dickere Hüllenabschnitte problemlos einsetzbar sind. Die metallische Schichtdicke kann beispielsweise zwischen 10 und 100 nm liegen, bevorzugter zwischen 15 und 50 nm, noch bevorzugter zwischen 20 und 30 nm liegen. Gewöhnlich sind Aluminium beschichtete Folien oder Papiere wie sie für die Lebensmittelverpackungen hergestellt werden, verwendbar. Die durch solch dünne Aluminiumschichten zugeführten Randwärmeeffekte sind aus der VIP-Technologie (vacuum insulated paneel) bekannt, wo deren Größenordnung in der dritten bis vierten Stelle nach dem Komma beispielsweise bei circa 0,001–0,0005 W/mK umgerechnet auf die Flächen der Dämmelemente liegt, sodass im betreffenden Wärmeleitwertbereich von 0,01–0,025 W/mK keine merkliche Auswirkungen erfolgen. Daher können die gasdichten Schichten deutlich dicker und noch gasdichter aus Metallschichten oder ohne Metallschichten ausgebildet werden. Ebenso können hierdurch sehr kleine gasdicht umhüllte Dämmstoffelemente hergestellt werden, ohne dass dadurch Wärmerandbrücken merklich in Erscheinung treten.
Als eine Option kann ein Adsorber- und/oder Absorbermittel 41, 42 im eingeschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 2 angeordnet sein, um durch die Hülle 31, 32 infolge der Permeation eindringende Luftgase zu adsorbieren und/oder zu absorbieren. Hierbei ist es besonders vorteilhaft vollflächig entlang der Hülle 31, 32 in Gestalt einer dünnen Platte ausgebildet, wodurch die einfallenden Luftgase direkt absorbiert oder adsorbiert werden, bevor sie in den Dämmstoff 2 gelangen können. Diese Platte kann beispielsweise aus einem Zeolithen und/oder ungelöschtem Kalk ausgebildet sein und hierzu gepresst, mit oder ohne eines Bindemittels und/oder mittels eines (nicht dargestellten) Geflechtes zusammengehalten werden.
Der Dämmstoff 2 ist erfindungsgemäß von sämtlichen adsorbierten Molekularschichten unerwünschter Gase, insbesondere von Wasserschichten, die man auch Wasserhäute nennt, befreit. An seinen inneren Oberflächen ist im Wesentlichen nur der eingefüllte dämmende Gas adsorbierbar. Im Falle von Edelgasen wie Argon, Krypton oder Xenon findet nur eine schwache Adsorption statt, die von ständiger Desorption begleitet ist, wodurch die durch diese Gase gebildeten Gashäute und aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften weniger Wärme leiten als eine Wasserhaut.
Als eine weitere Option ist ein Füllgasspeicher 5 in dem umschlossenen Raum mit dem Dämmstoff 2 angeordnet. Die Aufgabe des Füllgasspeichers 5 ist, einen zusätzlichen Vorrat des dämmenden Gases bereit zu halten und es durch seine Wände oder einen dafür definierten Abschnitt hindurch diffundieren zu lassen. Die zusätzliche Gasfüllung kann nämlich in dem Füllgasspeicher 5 unter höherem Druck eingefüllt sein, als der Gasdruck im Raum mit dem Dämmstoff 2 aufweist. Somit spendet der Füllgasspeicher 5 über eine lange Zeitperiode, die über Jahrzehnte vorgegeben sein kann, eine zusätzliche dosierte Menge von dem dämmenden Gas. Das zusätzliche Gas wird benötigt, um die durch Permeation über die großflächige Hülle 31, 32 entweichende Gasmenge des dämmenden Gases zu ersetzen. Dadurch wird erfindungsgemäß ein vorgegebener Überdruck im Raum mit dem Dämmstoff erzeugt und die Richtung der Gaspermeation von innen nach außen definiert, sodass in umgekehrter Richtung weniger bis gar keine Luftgase eindringen können. Folglich kann der Dämmstoff 2 über einen längeren Zeitraum frei von eindringenden Luftgasen, insbesondere dem Wasserdampf erhalten bleiben und der Dämmstoff kann dadurch seine erfindungsgemäß niedrige Wärmeleitwerte aufrechterhalten.
Es sei angemerkt, dass die dargestellte/n Ausgestaltung/en nicht den gesamten Umfang der vorliegenden Erfindung beschreiben können, sondern es einem durchschnittlichen Fachmann möglich ist, weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen zu kreieren, die von dem in den Ansprüchen definierten Schutzumfang erfasst sind, ohne dass er hierzu erfinderisch tätig werden muss.

Claims

Dämmstoff (2), aufweisend eine gegliederte gasdurchlässige Struktur mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Oberflächen des Dämmstoffs (2) im Wesentlichen frei von adsorbierbaren Wasserhäuten sind.
Dämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff (2) mit einer wasserdampffreien Gasfüllung befüllt ist.
Dämmstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (2) wenigstens Einen aus einer unvollständigen Auflistung von Dämmstoffen wie mineralischer Fasern oder Wolle, Glas-, Stein-, Basaltwolle, organischer Wolle, Daunen, Schafswolle, Cellulose, Papierschnitzel, Schilf- oder Strohschnitzel, Holzspäne, aufgeblähten Perlit oder Vermiculit, pyrogene Kieselsäure oder Aerogel, ofenporigen Hart- oder Weichschaumstoff, zerkleinertem Polyurethan- oder anderem geschlossenporigen Kunststoffhartschaum, zerkleinerten Kork, getrocknete Sägespäne, Kunststoff-Vlies, Kunst-, Aramid-, Glasfasergewebe, -roving oder -schnitzel, Parabeam^®-Struktur, Hohlfasern, Mikrohohlperlen, Glas- oder Kunstsoffhohlkugeln, oder Styroporkügelchen oder ähnlich feinporöse Dämmstoffe aufweist.
Dämmstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsgrad des Dämmstoffs (2) wärmedämmend optimiert ist, wobei die dämmstoffspezifische Verdichtungsgradabhängigkeit und/oder die Anwendungstemperaturen und anwendungsspezifische Temperaturdifferenzen wärmestrahlungstechnisch ausgewertet und berücksichtigt sind.
Dämmstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfüllung wenigstens eines der unvollständig aufgelisteten Gase aufweist: trockene Luft, Argon (Ar), Kohlendioxid (CO₂), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Chlor (Cl), Butan oder Schwefelhexafluorid (SF₆).
Dämmstoff nach Anspruch 2 bis 5, wobei die Gasfüllung unter einem vorgegebenen Druck steht und der Druck bevorzugt dem durchschnittlichen atmosphärischen Druck entspricht, bevorzugter niedriger oder höher als atmosphärischer Druck ist, wobei der Überdruck bevorzugt um über 50 % höher, noch bevorzugter um über 100 % höher als der atmosphärische Druck ist, oder der Unterdruck bevorzugt um 50 %, noch bevorzugt um 70 %, noch bevorzugter um über 80 % unter dem atmosphärischen Druck ist.
Dämmstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff (2) für Transport oder Lagerung in einem gasdichten Behälter (1) eingefüllt oder in einem gasdicht abgeschlossenen dämmenden Endprodukt (1) eingebaut ist.
Dämmstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Dämmstoff (2), insbesondere im gasdichten Behälter (1) oder gasdichtem dämmenden Endprodukt (1), ein kompakt ausgebildeter gasdichter Füllgasspeicher (5) mit einer darin komprimiert eingefüllten oder adsorbierten dämmenden zusätzlichen Gasfüllung angeordnet ist, wobei wenigstens ein Abschnitt des Füllgasspeichers (5) mit einer vorgegebenen definierten Gasdurchlässigkeit ausgestattet ist, sodass die Gasfüllung mit einer vorgegebenen Permeationsrate aus dem Füllgasspeicher (5) in den Dämmstoff (2) austritt, wodurch die dort eingefüllte Gasfüllung über lange Zeiträume ihren Befüllungsgrad aufrechterhalten kann, wenn es infolge der Gaspermeation über Wandungen des gasdichten Behälters oder gasdichten dämmenden Endproduktes zum Verlust eines Teils der Gasfüllung kommt.
Dämmstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der gasdichten Hülle (2, 7) ein Adsorber- und/oder Absorbermittel (41, 42) zum adsorbieren und/oder absorbieren der Wasserdämpfe/Wassers und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs angeordnet ist.
Dämmstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbermittel einen Zeolithen, Aktivkohle, und Absorbermittel ungelöschten Kalk (CaO), Eisenpulver, Eisenoxid, anderes Metalloxid oder beliebige Zusammensetzung aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Dämmstoffs (2) mit einer gegliederten gasdurchlässigen Struktur mit inneren Zwischenräumen und Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff (2) von den an seinen inneren Oberflächen adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten befreit wird, und der Dämmstoff mit einem dämmenden Gas durch Evakuierung und nachfolgende Gaseinlassung oder durch eine ausreichende Gasdurchspülung befüllt wird, sodass die Zwischenräume des Dämmstoffs im Wesentlichen nur dämmendes Gas enthalten, und der Dämmstoff in einen gasdichten Behälter (1) zur Lagerung oder Transport oder in ein gasdicht abgeschlossenes Endprodukt (1) eingefüllt wird, wobei der Dämmstoff (2) bei allen Verfahrensschritten lückenlos gegen Eindringen von Luft insbesondere Wasserdämpfen geschützt wird.