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Die Erfindung betrifft einen Vakuumisolationskörper gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Vakuumisolationskörper finden zunehmend Verwendung
bei der Isolierung und Dämmung
in den verschiedensten Anwendungsgebieten. Unter einem Vakuumisolationskörper wird
ein Dämmelement
verstanden, das einen Kern aus einem evakuierbaren Dämmstoff,
insbesondere einem mikroporösen Werkstoff
aufweist, der von einer Umhüllung
umgeben ist, und das entvakuumiert ist. Die Dämmwerte dieser Materialien,
so eben auch die des mikroporösen
Werkstoffes, können
signifikant verbessert werden, indem diese in einer entvakuumierten
Umgebung gehalten werden. Kann das Vakuum über lange Zeit aufrechterhalten
werden, so können
damit bis zu 10-fach
höhere
Dämmwerte
erzielt werden, so dass die Schichtdicke der Isolationsplatten dadurch
um den entsprechenden Wert reduziert werden kann. Wie bereits angedeutet,
ist die Aufrechterhaltung des Vakuums eines der kritischsten Punkte.
Als Umhüllungen
für die
verpressten Kerne werden deswegen häufig sogenannte Barrierematerialien
eingesetzt, die hochdicht sind. Als solche kommen Plastikmaterialien,
Metallfolien oder Mehrschichtfolien, bei denen sich Metall- und
Kunststoffschichten abwechseln, in Frage. Die überzeugendsten Dichtigkeitswerte
weisen dabei Mehrschichtfolien auf. Doch auch bei Umhüllung der
Kerne mit einer solchen Mehrschichtfolie kann es insbesondere im
Bereich der Versiegelungsnähte
zu Problemen mit der Langzeit-Dichtheit der Vakuumisolationskörper kommen.
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Gerade beim Einsatr als Gebäudedämmelemente
ist eine Lebensdauer von mindestens 20 bis 30 Jahren zu fordern.
Der Vakuumisolationskörper muss über diesen
langen Zeitraum in der Lage sein, seine Dämmfunktion zu erfüllen, was
nur möglich
ist, wenn auch über
den gesamten Zeitraum das Vakuum erhalten bleibt. Jeder Abfall des
Unterdrucks führt
unweigerlich zu einer Reduktion der Dämmeigenschaften des Vakuumisolationskörpers. Infolgedessen stellt
die Notwendigkeit einer langen Einsatrdauer große Probleme für die Dichtigkeit
der Dämmelemente
dar. Das Hauptproblem bilden dabei die Versiegelungskanten des Hüllmaterials.
Die Umhüllung
des Kerns muss nämlich
vollständig
verschlossen werden, um ein Vakuum anlegen zu können. Dies geschieht in der
Regel, indem die Endkanten der Umhüllung versiegelt werden, beispielsweise
durch Hitreanwendung und/oder Klebeverfahren. Um das Vakuum in Inneren
des Vakuumisolationskörpers
aufrechtruerhalten, müssen
diese Versiegelungsnähte vollständig geschlossen
sein. Selbst winzigste Risse und Lücken in der Versiegelung führen unweigerlich zum
Zusammenbrechen des Vakuums. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der
Aufrechterhaltung des Vakuums ist der Einsatrbereich der Vakuumisolationskörper derzeit
noch stark eingeschränkt
und im Wesentlichen beschränkt
auf Einsatrgebiete, in denen eine kürzere Lebensdauer als ausreichend
erachtet wird, beispielsweise bei der Dämmung von Kühlschränken, bei denen der Hersteller
von einer Lebensdauer von ca. 10 Jahren ausgeht.
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Folglich besteht die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, einen Vakuumisolationskörper bereitrustellen,
der im Vergleich zu bekannten Vakuumisolationskörpern eine verbesserte Dichtigkeit
aufweist. Weiterhin soll auch ein einfaches und effektives Verfahren
zu dessen Herstellung bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
einen Vakuumisolationskörper
nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Vakuumisolationskörper weist
einen Kern aus einem evakuierbaren Dämmstoff, insbesondere einem
mikroporösen Werkstoff
auf. Als derartige mikroporöse
Werkstoffe kommen insbesondere Zusammensetrungen, die Kieselsäure enthalten,
in Frage. Der Kern entsteht in der Regel durch Verpressen des mikroporösen Werkstoffes,
wobei auch eine Formgebung erfolgt. Er ist von einer Folie vollständig umhüllt. Diese
Barriere-Folie ist möglichst
gasdicht ausgebildet. Weiterhin besteht die Umhüllung vorzugsweise aus einem
einzigen Zuschnittbogen einer derartigen Folie. Es ist ferner bevorzugt,
dass es sich bei der Folie um eine Mehrschichtfolie handelt, d.h.
um eine Folie, bei der sich mindestens zwei Kunststoffschichten
mit mindestens einer Metallschicht abwechseln. Eine solche Mehrschichtfolie
ist von Haus aus besonders dicht. Besonders vorteilhaft ist es,
noch weitere Schichten vorzusehen, so dass mehrere Kunststoff- und
Metallschichten einander abwechseln. Ein Beispiel einer solchen
Mehrschichtfolie besteht aus Polyamid/Nylon-Metallschicht-Polypropylen-Polyester-Metallschicht-Polyethylen.
Die einzelnen Schichten sind miteinander verbunden, beispielsweise
durch Laminierung, und die Endkanten der Folie miteinander versiegelt,
insbesondere durch Hitre und/oder Verklebung. Der Vakuumisolationskörper ist
entvakuumiert, nämlich
in seinem Inneren, d.h. in dem Bereich, den die Folie umgibt, ist
ein Vakuum angelegt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass
der Vakuumisolationskörper
zumindest im Bereich der Versiegelungsnähte mit einem anorganisch-organischen Hybridpolymer
beschichtet ist, wobei die Beschichtung auch vollständig (oder
rundum) erfolgen kann.
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Bei diesen hybriden Werkstoffen sind
Strukturen, wie sie von Gläsern
und Keramiken bekannt sind, mit organischen Polymereinheiten und
funktionellen organischen Gruppen auf molekularer Ebene vernetrt.
Als ein Beispiel für
ein solches anorganisch-organisches Hybridpolymer sei ORMOCER
® angeführt. (ORMOCER
® ist
eine eingetragene Marke der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung
der angewandten Forschung e.V., München.) Derartige ORMOCERe
® als
Folienbeschichtung sind beispielsweise in der
DE 43 03 570 beschrieben. Durch das
nun vorgeschlagene Beschichten der Versiegelungsnähte oder
auch des gesamten Vakuumisolationskörpers als Ganzes mit dem anorganischorganischen
Hybridpolymer wird eine Verbesserung der Barrierewirkung, d.h. der
Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit, um einen Faktor 5
erzielt, da insbesondere im Problembereich der Siegelkanten diese
komplett beschichtet werden.
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Weiterhin ist auch die Langzeitstabilität der Barrierewirkung
gegeben, da das Hybridpolymer mit den darunter befindlichen Schichten
Wechselwirkungen eingeht. Defekte werden durch die Hybridpolymerbeschichtung
geschlossen. Bei dem Hybridpolymer handelt es sich um einen Stoff,
der überwiegend im
Gel-Solzustand vorliegt. Die Moleküle sind dabei nicht fest verankert,
wie es beispielsweise bei einem Kristallgitter der Fall wäre, sondern
können
innerhalb des Hybridpolymers geringe Wanderbewegungen durchführen, wodurch
Defekte verschlossen werden. Dazu trägt auch der Atmosphärendruck
bei, der die Hybridpolymermasse im Falle eines Defektes in Richtung
des Unterdrucks drückt
und so den Defekt verschließt.
Weiterhin ist vorstellbar, dass Wechselwirkungen zwischen dem Untergrund
und dem Hybridpolymer in Form von Bindungen stattfinden, wodurch
ebenfalls eine dauerhafte Beschichtung möglich wird.
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Das Hybridpolymer kann ähnlich einem
Lack auf verschiedene Art und Weise aufgetragen werden. Als Beispiele
seien Tauchen, Sprühen,
Spritzen, Rollen und Streichen angeführt. Die Schichtdicke beträgt dabei
ungefähr
1-100 μm.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht unter der anorganisch-organischen Hybridpolymerschicht
eine Siliziumoxidaufdampfschicht vor. Dadurch lässt sich nochmals die Barrierewirkung
und damit die Dichtigkeit des Vakuumisolationskörpers verbessern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines Vakuumisolationskörpers
weist mehrere Schritte auf. Zunächst
wird ein Kern aus einem evakuierbaren Dämmstoff, insbesondere einem
mikroporösen
Werkstoff bereitgestellt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen,
dass mikroporöse
Kieselsäure
zu einem plattenförmigen
Kern verpresst wird, wobei dem Kern jedoch prinzipiell jede beliebige geometrische
Form gegeben werden kann. Der Kern wird anschließend mit einer Barriere-Folie
umhüllt oder
umschrumpft, deren Endkanten miteinander versiegelt werden. Mit
dem Umhüllungsvorgang
erfolgt die Vakuumierung des Vakuumisolationskörpers. Im Anschluss daran wird
der soweit fertiggestellte, umhüllte
Vakuumisolationskörper
zumindest im Bereich der Siegelnähte
mit einem anorganisch-organischen Hybridpolymer beschichtet. Diese
Beschichtung erfolgt bevorzugt so, dass der Vakuumisolationskörper als
Ganzes, d.h. mit all seinen Versiegelungsnähten von dem Hybridpolymer
umgeben ist. Dieses Beschichten kann auf unterschiedliche Art und
Weise erfolgen. So ist beispielsweise vorgesehen, dass das Hybridpolymer
aufgetragen wird, indem der gesamte Vakuumisolationskörper in
das Hybridpolymer getaucht wird. Ferner sind im Bereich der Versiegelungsnähte auch
Sprüh-,
Spritz-, Roll-, Streich- und andere Auftragungsverfahren geeignet.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand
der Zeichnung näher
erläutert
und beschrieben. Hierbei zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Vakuumisolationskörper;
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2 das
Detail II aus 1 in vergrößerter Darstellung;
und
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3 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Vakuumisolationskörpers.
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Der in 1 dargestellte,
erfindungsgemäße Vakuumisolationskörper 1 weist
einen Kern 2 aus einem mikroporösen Werkstoff auf, der von
einer Barriere-Folie 3 vollständig umhüllt ist. Der Vakuumisolationskörper 1 des
Ausführungsbeispieles
der 1 und 2 bildet hier einen plattenförmigen Vakuumisolationskörper. Wie
aus 1 ersichtlich, verläuft im mittleren
Bereich des Vakuumisolationskörpers 1 eine
Versiegelungsnaht 4. Diese Versiegelungsnaht 4 entsteht,
indem die Endkanten 5 und 6 der Folie 3 in
dem Bereich, in dem sie aneinander stoßen und überlappen, miteinander versiegelt
sind. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich,
liegt dabei die außenliegende
Fläche 7 der
Endkante 5 mit der innenliegenden Fläche 8 der Endkante 6 zusammen.
Dadurch ergibt sich eine besonders flache Versiegelungsnaht 4.
Diese Versiegelung ist auch besonders dicht, da zwei Schichten in
der Regel problemlos miteinander versiegelbar sind. Der Vakuumisolationskörper 1 ist
nunmehr noch zumindest im Bereich der Versiegelungsnaht 4 mit
einer anorganisch-organischen Hybridpolymerschicht 10 beschichtet.
Die Hybridpolymerschicht 10 kann jedoch insbesondere bei einem
Tauchen auch den gesamten Vakuumisolationskörper 1 als Ganzes
umhüllen.
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Wie insbesondere aus der DetaiΠdarstellung der 2 deutlich wird, sind die
kritischen Bereiche der Versiegelungsnähte, nämlich in der 1 und 2 die
Versiegelungsnaht 4, von der Hybridpolymerschicht 10 vollständig bedeckt.
Anders als beim Stand der Technik wird nicht die Folie 3 mit
dem Hybridpolymer beschichtet und anschließend versiegelt, sondern es
erfolgt zunächst
die Versiegelung der Folie 3 mit Ausbildung der Nähte 4 und
anschließend
wird der Vakuumisolationskörper 1 an
den fertiggestellten Siegelnähten
oder als Ganzes mit dem Hybridpolymer beschichtet. Dadurch wird
auch die Versiegelungsnaht 4 komplett mit dem Hybridpolymer
beschichtet. Somit passt sich die Hybridpolymerschicht 10 ideal
an sämtliche
Vertiefungen und Unebenheiten des Vakuumisolationskörpers 1 an
und dichtet diesen vollständig
ab. Wie sich aus 2 ergibt,
wird durch diese durchgängige
Hybridpolymerschicht 10 insbesondere auch die Versiegelungsnaht 4 optimal
abgedichtet. Somit haben selbst fehlerhafte Versiegelungsnähte keinen
Einfluss auf die Aufrechterhaltung des Vakuums. Selbiges gilt für Fehlstellen in
der Folie 3, die häufig
erst beim Versiegelungsvorgang auftreten. Auch hier sorgt die Hybridpolymerbeschichtung 10 für eine vollständige Abdichtung
des Vakuumisolationskörpers 1.
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3 zeigt
eine Perspektivansicht eines weiteren Vakuumisolationskörpers 100.
Der Vakuumisolationskörper 100 ist
wie der Vakuumisolationskörper 1 ein
plattenförmiger
Vakuumisolationskörper. Der
Vakuumisolationskörper 100 weist
in dem mittleren Bereich der Oberseite 118 ebenfalls eine
Versiegelungsnaht 104 auf, die entsprechend der Versiegelungsnaht 4 ausgebildet
ist. Weiterhin weist der Vakuumisolationskörper 100 eine zweite
Versiegelungsnaht 115 und eine dritte Versiegelungsnaht 116 auf, die
an den jeweiligen Stirnseiten 112 und 113 des
Vakuumisolationskörpers 100 ausgebildet
sind. Diese zweite Versiegelungsnaht 115 und dritte Versiegelungsnaht 116 werden
jeweils eng am Kern durchgeführt,
um eine möglichst
enganliegende Umhüllung zu
erzielen. Die Überschussfolienbereiche 110 und 111 sind
jeweils zu den Seiten 114 und 117 hin umgeklappt. Der Vakuumisolationskörper 100 ist
ebenfalls vollständig
oder zumindest im Bereich der Siegelnähte mit einem anorganischorganischen
Hybridpolymer beschichtet. Diese Hybridpolymerschicht 130 umgibt den
Vakuumisolationskörper 100 vollständig, wie eine
zweite Haut oder in Art einer weiteren Folie. Durch diese Beschichtung
fallen keine Nähte
an; vielmehr erfolgt sie durchgängig
und als eine komplette Schicht. Aus 3 ergibt
sich insbesondere, dass die Hybridpolymerschicht 130 vollständig über sämtliche
Versiegelungsnähte 104, 115, 116 hinweg
verläuft
und den Vakuumisolationskörper 100 gänzlich umgibt.