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Die Erfindung betrifft eine Thermowand, mit der in einem Baukastensystem die aus Seiten-, Decken- und Bodenelementen bestehenden Aufbauten von Kühlfahrzeugen sowie kommerzielle Kühltruhen realisiert werden können. Mit dem Herstellungsverfahren können kostengünstig Thermowände mit Flächen von einigen Quadratmetern mit verbesserten Wärmeisolationseigenschaften gefertigt werden.
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Der Kofferaufbau für Kühllastkraftwagen besteht üblicherweise aus thermisch isolierenden Seiten-, Decken- und Bodenelementen, die nach einem Baukastensystem in eine Rahmenkonstruktion eingesetzt werden. Die thermisch isolierenden Elemente, sog. Thermowände, sind üblicherweise als Sandwichpaneele aufgebaut, die aus einem Kern, aus einem thermisch isolierenden Material und aus zwei Deckschichten aus Blech (0,8 bis 1,2 mm) bestehen, die den Kern umgeben.
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Angesichts steigender Energie- und Treibstoffpreise und sich zunehmend verschärfender Lebensmittelkontrollen, bei denen mit immer besseren Methoden überprüft werden kann, ob beim Transport eine Unterbrechung der Kühlkette aufgetreten ist, gewinnen Thermowände mit sehr guten thermischen Isolationseigenschaften fortwährend an Bedeutung.
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Üblicherweise werden für den Kofferaufbau von Kühllastkraftwagen Thermowände eingesetzt, deren Kern ausschließlich aus Schaumstoff besteht. Aus dem Stand der Technik sind jedoch auch Thermowände bekannt, deren Kerne mit Vakuum-Isolationspaneelen ausgestattet sind und die infolgedessen bei gleicher Dicke im Vergleich zu den herkömmlichen Thermowänden nachhaltig verbesserte Isolationseigenschaften besitzen.
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So ist in
DE 103 42 859 A1 ein Formkörper aus Polyurethan offenbart, der ein Vakuum-Isolationspaneel enthält und der u. a. zur Verwendung in Kühlfahrzeugen vorgesehen ist. Zur Herstellung des Formkörpers wird das Vakuum-Isolationspaneel in eine Form gelegt. Anschließend wird in die Form eine Verfüllmasse aus Polyurethanschaum eingebracht und die Form verschlossen. Nach dem Aushärten des Polyurethanschaums kann der fertige Formkörper aus der Form entnommen werden.
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Der Formkörper ist keine Thermowand, da die schützenden Deckschichten fehlen. Ein Nachrüsten des Formkörpers mit Deckschichten ist zwar prinzipiell möglich, jedoch vergleichsweise umständlich und kostenintensiv.
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DE 10 2005 054 538 A1 beschreibt einen Kofferaufbau für Kühlfahrzeuge, bei dem zur Verbesserung der Wärmeisolationswerte zwischen einer inneren und einer äußeren Deckschicht mehrere nebeneinander gereihte Vakuum-Isolationspaneele angeordnet sind. Die Vakuum-Isolationspaneele sind über eine Kleberschicht mit der inneren Deckschicht verbunden. Zwischen den Vakuum-Isolationspaneelen und der äußeren Deckschicht befindet sich Kunststoffschaum sowie ein Stützkorsett aus Schaumträgerelementen.
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Schließlich wird in
JP 03233285 A ein thermisch isolierter Behälter beschrieben, in dessen thermisch isolierenden Wänden mehrere Vakuum-Isolationspaneele integriert sind. Zur Vereinfachung der Montage, und um die mechanische Stabilität zu verbessern, sind die Vakuum-Isolationspaneele mittels Fixiereinrichtungen mit den Deckschichten stoffschlüssig verbunden. Die Fixierelemente bestehen aus einem Steg, dessen eine Seite über Befestigungselemente mit der Deckschicht verbunden ist und auf dessen anderer Seite zwei senkrecht zum Steg angeordnete und parallel zueinander beabstandete Befestigungsplatten angebracht sind. Indem die Stirnseiten der aneinander grenzenden Vakuum-Isolationspaneele jeweils zwischen die Befestigungsplatten der Fixiereinrichtungen gesteckt werden, werden mehrere Vakuum-Isolationspaneele zu einer großflächigeren Isolationsschicht zusammengesetzt. Abschließend werden die Hohlräume zwischen den Deckschichten und der aus Vakuum-Isolationspaneelen gebildeten Isolationsschicht mit einem thermisch isolierenden Schaum gefüllt.
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Mit den beiden vorgenannten Verfahren können zwar Thermowände mit verbesserten Wärmeisolationseigenschaften hergestellt werden, großflächige Thermowände sind jedoch mit den Verfahren nicht oder zumindest nur mit sehr großem Aufwand herstellbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermowand mit einer Fläche von einigen Quadratmetern zu finden, die eine aus mindestens einem Vakuum-Isolationspaneel bestehende, thermische Isolationsschicht enthält und die gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst; weitere vorteilhafte Ausführungen und Verwendungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6 sowie 8 und 9.
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Ausgegangen wird von einer Thermowand, die mindestens eine Fläche von einigen Quadratmetern aufweist. Solche großflächigen Thermowände kommen insbesondere in Kühlfahrzeugen und in großen, kommerziellen Kühltruhen zum Einsatz. Die Thermowand besteht aus mindestens einer Vakuum-Kerndämmschicht, die aus einem Vakuum-Isolationspaneel oder mehreren zusammengesetzten Vakuum-Isolationspaneelen aufgebaut sein kann, einer Ummantelungsschicht aus thermisch isolierendem Schaumstoff, welche die Vakuum-Kerndämmschicht umgibt, und zwei Deckschichten, zwischen denen die Vakuum-Kerndämmschicht und die Ummantelungsschicht angeordnet sind. Die Deckschichten sind mit den großflächigen (also nicht mit dem Kanten) nach außen weisenden (von der Vakuum-Kerndämmschicht abgewandten) Seiten der Ummantelungsschicht stoffschlüssig verbunden.
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Nach Maßgabe der Erfindung setzt sich die Ummantelungsschicht aus einer Verfüllmasse und darin eingebetteten Fixierelementen zusammen, die zur Arretierung der Deckschichten parallel zur Vakuum-Kerndämmschicht während des Herstellungsprozesses dienen. Sowohl die Verfüllmasse als auch die Fixierelemente bestehen aus einem thermisch isolierenden Schaumstoff. Vorzugsweise wird für die Fixierelemente und die Verfüllmasse derselbe Schaumstoff verwendet. Besonders bewährt hat sich Polyurethanschaum, da dieser kostengünstig und leicht zu verarbeiten ist; zudem zeichnet er sich durch hohe thermische Isolationswerte aus.
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Durch den Einsatz der Vakuum-Isolationspaneele wird die zur Kühlung benötigte Energie gegenüber Vakuum-Isolationspaneelen, die einen ausschließlich aus Schaumstoff aufgebauten Kern besitzen, nachhaltig gesenkt. Die Ummantelungsschicht schützt die Vakuum-Kerndämmschicht zuverlässig vor mechanischen Beschädigungen. Beschädigungen führen zu einer starken Verringerung der Isolationswirkung der betroffenen Thermowand; es werden also aufwendige Instandsetzungsmaßnahmen erforderlich. Zudem können in die Ummantelungsschicht problemlos Vertiefungen, z. B. für Griffmulden und Halterungen, eingebracht werden.
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Die Thermowände, die für eine Verwendung in Kühlfahrzeugen vorgesehen sind, haben üblicherweise eine Höhe von 2,50 m bis 3 m. Thermowände für große, kommerzielle Kühltruhen haben zwar geringere Höhen von ca. 0,8 m bis 1,2 m, sind jedoch meist mehrere Meter lang sind, sodass ihre Fläche ebenfalls einige Quadratmeter beträgt.
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In einer Ausführungsform sind die Fixierelemente als Distanzstücke, üblicherweise mit rechteckförmigem Querschnitt, ausgeformt, die an mehreren Stellen zwischen die Deckschichten und die Vakuum-Kerndämmschicht eingebracht sind und infolgedessen die Deckschichten von der Vakuum-Kerndämmschicht beabstanden. Die Deckschichten bestehen aus mehreren rechteckförmigen Blechabschnitten, die über Falz-Verbindungen zusammengefügt sind. Um eine möglichst hohe mechanische Stabilität der Thermowand zu erreichen (es ist ungünstig, wenn sich die Falze der ersten Deckschicht und der zweiten Deckschicht genau gegenüberliegen) sind die Falze der ersten Deckschicht versetzt zu den Falzen der zweiten Deckschicht. Die höchste mechanische Stabilität wird üblicherweise dann erreicht, wenn jeder Falz der zweiten Deckschicht so angeordnet ist, dass er der Mitte einer Lücke, die durch zwei Falze der ersten Deckschicht begrenzt wird, gegenüberliegt.
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Da die mechanische Stabilität der Deckschichten im Bereich n der Falze höher ist, werden die Distanzstücke, um Ausbuchtungen in den Deckschichten, die dadurch entstehen, dass die Distanzstücke gegen die Deckschichten drücken, weitgehend zu vermeiden, auf den Falzen angeordnet. Die Distanzstücke, die bevorzugt so breit wie die Falze sind, werden üblicherweise mittig auf diesen angeordnet und beispielsweise mit PU-Kleber fixiert. Die Distanzstücke können dabei gleich lang wie die Falze ausgeführt werden, oder es werden, was meistens völlig ausreichend ist, mehrere Distanzstücke von ca. 5 bis 20 cm längs eines Falzes verwendet.
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Sofern die Ausbuchtungen, die an sich keine technischen Nachteile mit sich bringen, ästhetisch nicht stören, können die Distanzstücke auch an anderen Stellen der Deckschicht positioniert werden, wobei diese Distanzstücke dann großflächiger sein sollten; die Produktion der Thermowände wird dadurch etwas vereinfacht.
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In einer alternativen Variante sind die Fixierelemente als U-förmige Halterungsprofile ausgeformt. Die Halterungsprofile sind mit ihren Innenseiten (Nut) auf die Stirnseiten des Vakuum-Isolationspaneels bzw. der Vakuum-Isolationspaneele, aus denen die Vakuum-Kerndämmschicht aufgebaut ist, aufgesteckt. Sofern die Vakuum-Kerndämmschicht aus mehreren Vakuum-Isolationspaneelen aufgebaut ist, sind die Halterungsprofile auf den beiden Seiten, die senkrecht zu den Stoßkanten verlaufen, aufgesteckt. Die ins Innere der Thermowand weisenden Schenkel der Halterungsprofile verjüngen sich an ihrer Außenseite im Mittel-/Endbereich in von der Basis (des U-Profils) wegweisender Richtung (d. h. bei aufgestecktem Halterungsprofil in Richtung des Inneren der Thermowand).
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Mindestens eines der Halterungsprofile ist mit mindestens einer Bohrung versehen, über die bei der Herstellung der Thermowand die Hohlräume zwischen den beiden Deckschichten und der Vakuum-Kerndämmschicht mit der Verfüllmasse ausgeschäumt werden. Die mindestens eine Bohrung ermöglicht es außerdem, dass während der Befüllung der Hohlräume entweichende Luft sowie überschüssige Verfüllmasse austreten kann.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Thermowand werden die beiden Deckschichten mit Hilfe von Fixierelementen relativ zur Vakuum-Kerndämmschicht arretiert, anschließend wird, um eine unkomplizierte Befüllung zu ermöglichen, die so gebildete Anordnung in einem Winkel von 30° bis 90° zur Horizontalen ausgerichtet. Zur Herstellung der Ummantelungsschicht werden die zwischen den Deckschichten und dem Isolationskern gebildeten Hohlräume mit der Verfüllmasse ausgeschäumt. Da die Fixierelemente aus demselben Material oder zumindest aus einem Material mit ähnlich guten Wärmeisolationseigenschaften bestehen, können sie, ohne dass hierdurch Nachteile entstehen, in der Ummantelungsschicht verbleiben.
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Die erfindungsgemäße Thermowand kann mit zwei Verfahrensvarianten, nämlich dem sog. Distanz-Verfahren unter Verwendung von Distanzstücken, und dem sog. Formteil-Verfahren unter Verwendung von Halterungsprofilen hergestellt werden.
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Die beiden Verfahren und die hergestellten Produkte werden nachfolgend anhand der 1 bis 6 erläutert; hierzu zeigen in Schnittdarstellung:
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1 die Ansicht der Längsseite einer mit dem Distanz-Verfahren hergestellten Thermowand;
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2: die Ansicht der Stirnseite einer mit dem Distanz-Verfahren hergestellten Thermowand;
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3: die Ansicht der Stirnseite einer mit dem Formteil-Verfahren hergestellten Thermowand;
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4: den Querschnitt eines Halterungsprofils;
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5: den Querschnitt eines Halterungsprofils mit Bohrung;
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6: die Ansicht der Längsseite eines Halterungsprofils mit Bohrung.
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Bei der nach dem Distanz-Verfahren hergestellten Thermowand (1 und 2) werden zuerst die Deckschichten 1.1, 1.2 der Thermowände durch Verbinden der Blechabschnitte 2 mittels Falztechnik auf das gewünschte Endmaß gebracht.
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Anschließend wird die so hergestellte erste Deckschicht 1.1 in die Halteeinrichtung einer Plattenpresse (nicht dargestellt) eingelegt und die Distanzstücke 3, die aus Polyurethanschaum bestehen und einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, mittels PU-Kleber (Polyurethanschaumkleber) mittig auf die Falze 4 der Deckschicht 1.1 geklebt. Die Distanzstücke 3, die maximal dieselbe Breite wie die Falze aufweisen, können genauso lang ausgeführt sein wie der Falz, auf den sie auf geklebt sind, üblicherweise sind jedoch mehrere kurze, einige Zentimeter lange Distanzstücke, die in regelmäßigen Abständen längs des jeweiligen Falzes 4 angeordnet sind, ausreichend. Die nach oben weisenden Seiten aller Distanzstücke 3 werden mit PU-Kleber versehen.
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Die Vakuum-Isolationspaneele 5 werden gesondert auf Stoß nebeneinander gelegt, sodass aus diesen eine Vakuum-Kerndämmschicht 6 mit der erforderlichen Größe gebildet wird, und anschließend mittels eines Vakuumhebegerätes auf die vorbereitete erste Deckschicht 1.1 gelegt. Danach wird die zweite Deckschicht 1.2, die in analoger Weise wie die erste mit den Distanzstücken 3 versehen wurde, mit ihren nach unten weisenden und mit Klebstoff versehenen Distanzstücken 3 auf die nach oben weisende Seite der Vakuum-Kerndämmschicht 6 aufgelegt. Dabei ist darauf zu achten, dass nach Aufbringen der zweiten Deckschicht 1.1 die Falze der zweiten Deckschicht 1.2 versetzt zu den Falzen 4 der zweiten Deckschicht 1.2 angeordnet sind, und zwar so, dass jeder Falz 4 der zweiten Deckschicht 1.2 genau gegenüberliegend zur Mitte von jeweils einer Lücke, die durch zwei benachbarte Falze 4 der ersten Deckschicht 1.1 begrenzt wird, platziert ist. Da die Stellen, an denen sich die Falze befinden, eine deutlich größere Blechstärke haben als die übrigen Bereiche der Deckschichten 1.1, 1.2, wird durch spezielle Anordnung weitgehend verhindert, dass sich die Distanzstücke 3 auf den Deckschichten 1.1, 1.2 abzeichnen.
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Der so gebildete Stapel wird mit Hilfe der Plattenpresse durch Beaufschlagung mit geringem Druck fixiert und aus der ursprünglich waagerechten Position um ca. 45° gekippt. Mit einer Einspritzdüse wird Polyurethanschaum 7 in die zwischen der Vakuum-Kerndämmschicht 6 und den Deckschichten 1.1, 1.2 gebildeten Hohlräume eingefüllt, wobei der erforderliche Druck sowie die erforderliche Menge an Polyurethanschaum 7 zuvor berechnet wurden. Beim Einfüllen wird die Einspritzdüse von unten nach oben bewegt und am Ende des Einfüllvorgangs aus dem Zwischenraum herausgezogen. Nach dem Aushärten des Schaums wird die Thermowand durch Abtrennen von überstehenden Schaumresten auf Maß zugeschnitten.
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Bei der Herstellung der Thermowand nach dem Formteil-Verfahren (3) wird, wie auch beim Distanzverfahren, die erste Deckschicht 1.1 in die Halteeinrichtung einer Plattenpresse eingebracht. Auch die Vakuum-Kerndämmschicht 6 wird analog wie beim Distanz-Verfahren aus den Vakuum-Isolationspaneelen 5 aufgebaut. Anschließend werden auf beiden Stirnseiten 8 (die Seiten, die senkrecht zu den Stoßkanten der aneinandergrenzenden Vakuum-Isolationspaneele 5 verlaufen) der Vakuum-Kerndämmschicht 6 die Halterungsprofile 9 aufgesteckt.
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Wie aus 4 ersichtlich, sind die Halterungsprofile 9 Profile mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wobei die Schenkel 10 des U’s rechtwinklig zur Basis 11 angeordnet sind und die Innenseite 12 des U’s rechtwinklig ausgeformt ist. Die Schenkel 10 verjüngen sich jeweils in ihrem Mittel- und Endbereich 13 zu ihrem Ende hin (in von der Basis 10 wegweisender Richtung). Neben den Halterungsprofilen 9 werden auf einer der beiden Stirnseiten 8 auch Halterungsprofile 14 (5 und 6) eingesetzt, die sich von den Halterungsprofilen 9 dadurch unterscheiden, dass in sie Bohrungen 15 eingebracht sind, mittels derer eine Befüllung der später zwischen den Deckschichten 1.1, 1.2 und der Vakuum-Kerndämmschicht 6 gebildeten Hohlräume mit Polyurethanschaum 7 sowie ein Austreten von überflüssigem Schaum 7 und Luft während und nach der Befüllung der Hohlräume ermöglicht wird.
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Das Stapeln der Schichten und das Einfüllen des Polyurethanschaums erfolgt in analoger Weise wie beim Distanzverfahren, mit dem Unterschied, dass die Halteeinrichtung der Plattenpresse nicht um ca. 45° sondern um 90° gekippt wird; dabei liegt die Stirnseite 8, die Halterungsprofile 14 mit Bohrungen 15 aufweist, oben. Da alle Schichten 1.1, 1.2, 6 vertikal angeordnet sind, wird vermieden, dass sich diese, und insbesondere die Vakuum-Kerndämmschicht 6, aufgrund der Schwerkraft verbiegen, wodurch sichergestellt wird, dass sich der Polyurethanschaum 7 gleichmäßig zu allen Seiten verteilen kann und die Dicke der aus dem Schaum 7 bestehenden Ummantelungsschicht 16 im Bereich der großen Seitenflächen 17 (nicht die Längs- oder Stirnflächen 8) der Thermowand überall gleich groß (im Rahmen der Fertigungstoleranzen) ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1.1
- erste Deckschicht
- 1.2
- zweite Deckschicht
- 2
- Blechabschnitt
- 3
- Distanzstück
- 4
- Falz
- 5
- Vakuum-Isolationspaneel
- 6
- Vakuum-Kerndämmschicht
- 7
- Verfüllmasse, Polyurethanschaum
- 8
- Stirnseite der Vakuum-Kerndämmschicht
- 9
- Halterungsprofil
- 10
- Schenkel
- 11
- Basis
- 12
- Innenseite
- 13
- Mittel-/Endbereich des Schenkels
- 14
- Halterungsprofile mit Bohrung
- 15
- Bohrung
- 16
- Ummantelungsschicht
- 17
- Seitenfläche der Thermowand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10342859 A1 [0005]
- DE 102005054538 A1 [0007]
- JP 03233285 A [0008]
