DE19801324A1 - Sorptionsmittel für Vakuumisolationseinheiten - Google Patents

Sorptionsmittel für Vakuumisolationseinheiten

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumisolationseinheit, enthaltend als Sorptionsmittel mikroporöse Aktivkohle mit einer Isotherme vom Typ I und einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,4 bis 4 nm und mindestens eine Wasserdampf absorbierende Substanz.
Vakuumisolationseinheiten finden unter anderem Anwendung für Kühlgerätegehäuse, Behälter für Kühlfahrzeuge oder Fernwärme­ rohre. Aufgrund einer geringeren Wärmeleitfähigkeit bieten sie Vorteile gegenüber üblichen Dämmstoffen. Das Energieeinsparpoten­ tial gegenüber geschlossenzelligen Polyurethanhartschaumstoffen liegt etwa bei 20-30%.
Solche Vakuumisolationseinheiten bestehen in der Regel aus einem wärmeisolierenden Kernmaterial, das in eine gasdichte Folie ver­ packt, evakuiert und luftdicht eingeschweißt wird.
Für die Langzeitstabilität ist der Druckanstieg im Inneren der Vakuumisolationseinheiten entscheidend. Hierdurch wird die Isolierwirkung verschlechtert. Zum einen diffundieren mit der Zeit Bestandteile der Umgebungsluft durch die Folie in das Innere der Vakuumisolationseinheiten, zum anderen können Substanzen aus dem verwendeten Kernmaterial ausgasen. Beispielsweise können bei der Verwendung von offenzelligen Polyurethanhartschaumkernen Be­ standteile von Treibmitteln, Aktivatoren oder Zellregulatoren ausgasen.
Aus diesem Grunde werden in die Vakuumisolationseinheiten Sorpti­ onsmittel gegeben. Die Wirkung dieser Sorptionsmittel, auch als Gettermaterialien bezeichnet, beruht auf der Entfernung der Gase aus Luft, Feuchtigkeit und ausgasenden Bestandteilen durch Adsorption oder Absorption. Die Mechanismen sind nicht immer ein­ deutig bestimmt und können auf chemischer oder physikalischer Bindung an das Soptionsmaterial beruhen. Die Wirksamkeit der Gas­ aufnahme ist neben der spezifischen Oberfläche und der Zusammen­ setzung des Sorptionsmaterials auch von den Gasbestandteilen ab­ hängig. Diese Zusammenhänge sind beispielsweise in Wutz, Adam, Walcher, Handbuch Vakuumtechnik, Theorie und Praxis, Verlag Vieweg Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden 1997, 6. Auflage beschrieben.
Als Sorptionsmaterialen für Vakuumisolationseinheiten sind aus der GB-A 2 286 234 und dort zitierter Literatur beispielsweise Calciumsulfatgranulat zur Adsorption von Wasserdampf, Metalle zur Sauerstoff- und Stickstoffabsorption, Aktivkohle zur Entfernung organischer Gase und Zeolithe zur Absorption von Kohlendioxid und Stickstoff bekannt.
Als Trockenmittel werden im Organikum, Autorenkollektiv, Deut­ scher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1963 unter anderem Phosphorpentoxid, Calciumoxid, Bariumoxid, Natriumhydoxid, Kali­ umhydroxid, Kaliumcarbonat, Natrium, Calciumchlorid, Natriumsul­ fat oder Magnesiumsulfat empfohlen.
Aufgrund der unterschiedlichen Natur der zu adsorbierenden Gase reicht häufig ein Sorptionsmittel nicht aus. Vielfach wird eine Kombination von mehreren Sorptionsmitteln vorgeschlagen.
US-A 4 444 821 lehrt die Verwendung eines Zeolithen und metalli­ sches Barium als Sorptionsmittel in glasfasergefüllten Vakuum­ isolationspannels. Die Verwendung von elementaren Metallen wie Barium kann aber wegen der hohen Reaktivität gegenüber Feuchtig­ keit zu Problemen bei der Rezyklierung führen.
Die EP-A 0 737 833 lehrt die Verwendung einer Kombination aus Ab­ sorptionsmitteln für Sauerstoff, Feuchtigkeit und saure Gase. Als Adsorptionsmittel für Sauerstoff sind Metalle oder Metallsalze mit einem Adsorptionsbeschleuniger wie Übergangsmetallsalzen von ungesättigten Fettsäuren genannt. Als Adsorptionsmittel für Feuchtigkeit sind unter anderem Kieselgel, Aktivkohle oder Zeoli­ the genannt.
Die US 4 000 246 lehrt die Verwendung einer Aktivkohle mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 100 µm und einer Oberfläche von 50 bis 2000 m2/g (bestimmt durch N2-Absorption) in Kombination mit einem Metallalkoholat. Zur Herstellung des Vakuums wird ein gegenüber dem Metallalkoholat reaktives Gas wie Kohlendioxid eingeleitet und das entstehende Reaktionsprodukt und der Aktivkohle adsor­ biert.
Eine Vakuumisolationseinheit mit Aktivkohle und einem vorbehan­ delten Zeolithen als Sorptionsmittel wird in EP-A 0 181 778 be­ schrieben.
Schaumstoffe werden wegen des geringen Gewichtes gerne als Kern­ material für Vakuumisolationseinheiten eingesetzt. Aufgrund der oben genannten Ausgasproblematik wird hierfür eine besondere Sorptionswirkung benötigt. Die genannten Sorptionsmittel bzw.
Sorptionsmittelkombinationen erfüllen diese Anforderung nicht im­ mer zufriedenstellend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, wirksame Sorptionsmittel für Vakuumisolationseinheiten bereitzustellen, die insbesondere bei Verwendung von Schaumstoffkernen eine hohe Langzeitstabilität der Isolierwirkung der Vakuumeinheit besitzen.
Hierzu wurde eine Vakuumisolationseinheit, enthaltend als Sorpti­ onsmittel a) mikroporöse Aktivkohle mit einer Isotherme vom Typ I und einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,4 bis 4,1 nm und b) mindestens eine Wasserdampf absorbierende Substanz, ge­ funden.
Die mikroporöse Aktivkohle und die Wasserdampf absorbierende Sub­ stanz können separat oder als Mischung in die Vakuumisolations­ einheit vor dem Evakuieren eingebracht werden. Die Sorptionsmit­ tel können beispielsweise auch in gasdurchlässige Beutel aus Pa­ pier oder Stoffgewebe verpackt werden.
Das Sorptionsmittel wird in der Regel im Konzentrationsbereich von 0,01 g bis 50 g, bevorzugt 0,05 g bis 30 g pro Liter des Vo­ lumens der gesamten Vakuumisolationseinheit eingesetzt. In der Regel entspricht das eingeschlossene Volumen dem Volumen des Kernmaterials.
Der Anteil der mikroporösen Aktivkohle beträgt mindestens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 10 Gew.-% bezogen auf das gesamte Sorptionsmittel.
Wesentliche Merkmale der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von mikroporöser Aktivkohle, auch als mikroporöses Kohlenstoffmolekularsieb bezeichnet, wobei diese Materialien zweckmäßigerweise zu mindestens 86 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, aus Kohlenstoff be­ stehen.
Die erfindungsgemäßen verwendbaren mikroporösen Aktivkohlen oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe besitzen einen mittleren Porendurchmesser von 0,4 bis 4,1 nm, vorzugsweise von 0,7 bis 2 nm und insbesondere von 1 bis 1,6 nm. Die Häufigkeit der mittleren Porendurchmesser in den angegebenen Bereichen beträgt mehr als 40%, vorzugsweise mehr als 50% und insbesondere mehr als 60%.
Das Porenvolumen der erfindungsgemäß geeigneten mikroporösen Ak­ tivkohlen oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,4 bis 1,4 ml/g, vorzugsweise von 0,3 bis 0,9 ml/g und insbesondere von 0,5 bis 0,8 ml/g. Die Porosität dieser mikroporösen Aktivkohlen oder mikroporösen Koh­ lenstoffmulekularsiebe und damit die Bestimmung des Porenvolumens kann erfaßt werden durch eine Titration, mit beispielsweise Was­ ser, nach einem Verfahren, wie es von A.Y. Mottlau und N.E. Fi­ scher in Anal. Chem. Vol 34 (6), Seiten 714-715 (1962) beschrie­ ben wird.
Bestimmt man das Porenvolumen der mikroporösen Aktivkohlen oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe aus dem abszissenparalle­ len Verlauf einer mit Stickstoff bei 77 K daran gemessenen Gas-Sorptionsisotherme, so berechnen sich nach dem BJH-Modell (E.P. Barett, L.G. Joyner, P.P. Halenda, J. Amer. Chem. Soc., Vol. 73, 373-380 (1951)) die mittleren Porendurchmesser.
Die erfindungsgemäß verwendbaren mikroporösen Aktivkohlen oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe ergeben bei der Bestimmung der äquivalenten spezifischen Oberfläche nach der Berechnung mittels der BET Methode (s. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller in J. Amer. Chem. Soc. Vol. 60, Seiten 309 bis 319 (1938) Werte von vorteilhafterweise 500 bis 2500 m2/g und größer, vorzugsweise von 800 bis 1700 m2/g und insbesondere von 1000 bis 1500 m2/g. Ein weiteres Charakteristikum der erfindungsgemäß verwendbaren mikro­ porösen Aktivkohlen oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe kann der Verlauf der Adsorptionsisothermen sein. In den nach dem Stand der Technik ausgeführten Gasadsorptionsmessungen mit Stick­ stoff bei einer Temperatur von 77 K können die erfindungsgemäß verwendbaren Aktivkohlen oder Kohlenstoffmolekularsiebe eine Iso­ therme aufweisen, deren Verlauf als Typ I bekannt ist (K.S.W. Sind, D.M. Everett, R.A.W. Haul, L. Moscou, R.A. Pie­ rotti, J. Rouquerol und T. Siemieniewska in Pure and Appl. Chem. Vol. 57 (4) Seiten 603 bis 619 (1985). Bei der reversiblen Typ I-Isothermen tritt keine Hystereseschleife auf.
Die erfindungsgemäß verwendbaren mikroporösen Aktivkohlen und mikroporösen Kohlenstoffmulekularsiebe sind bekannt und im Handel erhältlich. Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Eigenschaften werden z. B. beschrieben in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Band 14, 4. neubearbeitete und erweiterte Auflage, Verlag Chemie, Weinheim, New York, 1977, Seiten 620 ff, Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 5A, Seiten 124 ff, 5. Edition, Verlag Chemie (1986), Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 4, Seiten 561 ff, 3. Edition, Verlag J. Wiley and Sons (1978), von G.C. Grunewald und R.S. Drago in J. Am. Chem. Soc. 1991, Vol. 113, Seiten 1636-1639, der EP-B-0 102 902 und EP-B-0 119 924.
Die erfindungsgemäß verwendbaren mikroporösen Aktivkohlen und mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe können einzeln oder in Form einer Mischung aus mindestens zwei Aktivkohlen, Kohlenstoff­ molekularsieben oder Aktivkohlen und Kohlenstoffmolekularsieben mit unterschiedlichen Spezifikationen verwendet werden. Je nach den gewünschten Eigenschaften kann es sich als zweckmäßig erwei­ sen, Mischungen aus Aktivkohlen und/oder Kohlenstoffmolekularsie­ ben zu verwenden, die sich beispielsweise durch das Porenvolumen, den Porendurchmesser und/oder verschieden große Wassergehalte un­ terscheiden.
Die mikroporösen Aktivkohlen und/oder mikroporösen Kohlenstoff­ molekularsiebe können in den handelsüblichen Korngrößen einge­ setzt werden. Zur Erzielung einer verbesserten Lagerstabilität und leichteren Handhabung der mikroporösen Aktivkohlen und/oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe enthaltenden Systemkompo­ nente werden zweckmäßigerweise mikroporöse Aktivkohlen und/oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe mit einer Korngröße von 0,5 bis 200 mm, vorzugsweise von 3 bis 40 mm und insbesondere von 5 bis 10 mm verwendet.
Der Wassergehalt der mikroporösen Aktivkohle liegt in der Regel im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%.
Als Wasserdampf absorbierende Substanzen können alle gängigen Trocknungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugt werden Alkali- und Erdalkali -oxide, hydroxide, -carbonate und -sulfate sowie Molekularsiebe oder Zeolithen, sowie Kieselgele verwendet. Beson­ ders bevorzugt werden Natrium-A-Zeolithe, Calciumoxid und Barium­ oxid.
Die mikroporösen Aktivkohlen und/oder mikroporösen Kohlenstoff­ molekularsiebe werden bevorzugt in Verbindung mit kristallinen, mikroporösen Molekularsieben und/oder amorphen, mikroporösen Kieselgelen verwendet.
Hierfür bewährt haben sich insbesonders kristalline, mikroporöse Molekularsiebe mit einem Durchmesser der Hohlräume von kleiner als 1,3 nm aus Metalloxiden oder Metallphosphaten, die zweck­ mäßigerweise ausgewählt sind aus der Gruppe der Aluminium-, Bor-, Eisen-, Chrom-, Vanadium-, Beryllium-, Antimon-, Arsen-, Gal­ lium-, Silicium-, Germanium-, Titan-, Zirkon- und Hafniumoxide oder -phosphate, so daß derartige Molekularsiebe vorzugsweise eingesetzt werden. Hierfür geeignete Molekularsiebe können ferner Mischoxide sein, die im wesentlichen bestehen aus Aluminium-Sili­ ciumoxid, Bor-Siliciumoxid, Eisen(III)-Siliciumoxid, Gallium-Si­ liciumoxid, Chrom(III)-Siliciumoxid, Beryllium-Siliciumoxid, Va­ nadium-Siliciumoxid, Antimon(V)-Siliciumoxid, Ar­ sen(III)-Siliciumoxid, Titan(IV)-Siliciumoxid, Aluminium-Germa­ niumoxid, Bor-Germaniumoxid, Aluminium-Zirkonoxid und Alumini­ um-Hafniumoxid oder ausschließlich aus Siliciumdioxid (Silicalite). Als Metalloxide eignen sich ferner Zeolithe mit einem Durchmesser der Hohlräume von 0,74 bis 0,41 nm, die vorzugsweise SiO/Al2O3-Verhältnis gleich oder größer als 6 aufweisen. Die Zeo­ lithe können beispielsweise eine Pentasil-, Faujasit-, Mordenit-, Erionit-, Chabasit-, Zeolith-A- oder Offretitstruktur aufweisen. Als kristalline mikroporöse Molekularsiebe werden vorzugsweise Mordenit in der H-Form, Na-Form oder Ammoniumform, Offretit in der H-Form, K-Form, Na-Form oder Ammoniumform, Zeolith ZSM-5 in der H-Form, Na-Form oder Ammonium-Form, Zeolith ZSM-11, Zeolith ZSM-12- Beta-Zeolith, Clinoptilolith, Ferrierit, ultrastabiler Y-Zeolith, ultrastabiler Mordenit oder Silicalite oder insbesondere Mordenit in der H- oder Na-Form oder Silicalite oder Mischungen dieser Molekularsiebe in Kombination mit den mikroporösen Aktiv­ kohlen und/oder Kohlenstoffmolekularsieben verwendet.
Als amorphe, mikroporöse Kieselgele haben sich vorzüglich bewährt und finden daher vorzugsweise solche Verwendung, die einen mittleren Porendurchmesser besitzen, der zu mehr als 40% im Bereich von 0,3 bis 10 nm liegt, ein Porenvolumen im Bereich von 0,15 bis 1,8 ml/g aufweisen und eine BET-Oberfläche im Bereich von 200 bis 900 m2/g haben. Die amorphen, mikroporöse Kieselgele besitzen vorteilhafterweise eine chemische Zusammensetzung, die mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, Silicium­ dioxid enthält. Neben Siliciumdioxid kann die chemische Zusammen­ setzung der amorphen, mikroporösen Kieselgele zusätzlich Oxide, z. B. Oxide des Aluminiums, Titans, Zirkons, Magnesiums, Niobs, Eisens oder Zinks oder mindestens zwei dieser Metalloxide enthal­ ten.
Mischungen aus mikroporöser Aktivkohle und/oder Kohlenstoffmole­ kularsieben und kristallinen, mikroporösen Molekularsieben und/ oder amorphen, mikroporösen Kieselgelen enthalten zweckmäßiger­ weise 1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-% mindestens eines dieser Molekularsiebe mit einem Durchmesser der Hohlräume von kleiner als 1,3 nm aus Metalloxiden oder Metallphosphaten, und/oder mindestens eines dieser amorphen, mikroporösen Kiesel­ gele, bezogen auf das Gewicht der mikroporösen Aktivkohle und/ oder mikroporösen Kohlenstoffmolekularsiebe.
Die Vakuumisolationseinheiten können verschiedene Formen anneh­ men, beispielsweise als starre Panels in flexiblen Kunststoffta­ schen. Ihre Herstellung und die verwendbaren Materialien sind an sich bekannt. In der Regel wird ein wärmeisolierendes Kern­ material zusammen mit dem Sorptionsmittel in ein Hüllmaterial mit niedriger Gaspermeabilität unter Vakuum luftdicht eingeschweißt. In der Regel beträgt das Vakuum in der Vakuumisolationseinheit unter 5 mbar, bevorzugt unter 0,1 mbar.
Als Hüllmaterial für die Vakuumisolationseinheit verwendet man im allgemeinen eine Folie. Bevorzugte Folien sind Verbundfolien, insbesondere Mehrschichtverbundfolien mit einer aufgedampften oder auflaminierten Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium. Geeignete Folien bestehen z. B. aus Polyester, Polyvinylchlorid, Polyolefinen wie Polyethylen oder Polypropylen, oder Polyvinyl­ alkohol. Als Hüllmaterial kommen auch Inliner von Kühlschränken, Rohrummantelungen oder Metallschichten in Betracht.
Als Kernmaterialen für die Vakuumisolationseinheit können ver­ schiedene Kunststoffe oder Glas in Form von Pulvern, Granulaten, Fasern oder Schäumen eingesetzt werden. Als Kunststoffe eigenen sich beispielsweise Polyurethane, Polystyrole, Polyolefine, Poly­ acrylate, Phenolharze oder Polyvinylchlorid. Bevorzugt werden offenzellige Schaumstoffe aus den genannten Kunststoffen, wie offenzellige Polystyrolschäume oder offenzellige Polyurethan­ schäume, insbesondere offenzellige Polyurethanhartschaumstoffe als Kernmaterial verwendet.
Die offenzelligen Polyurethanhartschaumstoffe weisen bevorzugt eine Offenzelligkeit von 50 bis 100% auf. Ihre Dichte beträgt vorzugsweise 30 bis 100 kg/m3, insbesondere 50 bis 65 kg/m3. Im allgemeinen werden sie durch Umsetzung von geeigneten mehr­ funktionellen Isocyanaten und gegenüber Isocyanaten reaktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen in Gegenwart von Zel­ löffnern erhalten. Beispiele für solche Zellöffner sind Tegostab B8919, Ortegol 501 der Fa. Goldschmidt oder UAX 6164 der Fa. OSI.
Die erfindungsgemäßen Vakuumisolationseinheiten zeigen einen ge­ ringen Anstieg der Wärmeleitfähigkeit und besitzen daher ein hohe Langzeitstabilität. Sie eignen sich insbesondere für Gehäuse und Behälterwände für alle Wärmeisolieranwendungen wie Kühlgerätege­ häuse, Wände von Kühlhäusern, Kühlbehälter, Fahrzeugaufbauten und Fernwärmerohre.
Beispiele
Für die Beispiele wurden Vakuumisolationseinheiten mit den Maßen 20 cm×20 cm×2 cm gefertigt. Hierzu wurde das Kernmaterial und der Getter in eine metallisierte TEP-Mehrschichtfolie eingelegt, evakuiert und luftdicht versiegelt.
Als Kernmaterial wurde ein offenzelliger Polyurethanschaum bzw. eine Kunststoffschüttung verwendet.
Der offenzellige Polyurethan wurde wie folgt hergestellt:
10 Gew.-Teile Polyetherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 470 mg KOH/g, einem Molekulargewicht von 470 und einer Funktionalität von 3,9, hergestellt durch Umsetzung von Ethylendiamin mit Propylenoxid.
10 Gew.- Teile Polyetherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 490 mg KOH/g, einem Molekulargewicht von 490 und einer Funktionalität von 4,3, hergestellt durch Umsetzung einer Mischung von Saccarose, Glycerol und Wasser mit Propylenoxid.
43 Gew.-Teile Polyetherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 555 mg KOH/g, einem Molekulargewicht von 1800 und einer Funktionalität von 3,0, hergestellt durch Umsetzung von Trimethylolpropan mit Propylenoxid.
14 Gew.-Teile Polyesterol aus Glycerol und Tallölfettsäure mit einer Hydroxylzahl von 310 mg KOH/g.
180 Gew.-Teile eines Gemisches aus Diphenylmethandiiso­ cyanaten und Polyphenylenpolymethylenpolyiso­ cyanaten mit einem NCO-Gehalt von 31,5 Gew.-% (Lupranat M 20 A).
4,5 Gew.-Teile Zellöffner (Tegostab B8919: Firma Goldschmidt).
1,4 Gew.-Teile Schaumstabilisator (Tegostab B8863Z: Firma Goldschmidt).
2,8 Gew.-Teile Katalysator (Dabco AN 20: Firma Air Products).
Die angegebenen Komponenten wurden mittels Hochdruck-Mischkopf einer Hochdruck-Schäummaschine PUROMAT® SV 20 der Firma Elastogran vermischt und nach Einbringen in eine offene Form von 400×700×90 mm frei aufschäumen gelassen.
Aus den Schaumstoffblöcken wurden Prüfkörper mit den Abmaßen 190/190/20 mm ausgesägt, in eine gasdichte Folie verpackt und diese nach dem Evakuieren bis zu Enddrucken von 0,05 mbar ver­ schweißt.
Die Offenzelligkeit des erhaltenen Polyurethanschaumstoffes be­ trug 96% (Bestimmung gemäß ASTM D 2856-87, Verfahren B). Die Dichte betrug 55 g/l.
Die Kunststoffschüttung wurde aus Mahlgut aus Polyurethanhalb­ hart- und Polyurethanhartschaum unter Verwendung von Isocyanat (PDMI) zu einer Platte verpreßt.
Die eingesetzte erfindungsgemäße mikroporöse Aktivkohle (Aktiv­ kohle D 45/2 der Fa. Carbo Tech) hatte folgende Charakteristik:
AL=L<BET-Oberfläche
1033 m2/g
(N2-Adsorption nach DIN 66131)@ Isothermentyp I (BDDT-Klassifizierung nach IUPAC)@ (Pure and Appl. Chem. Bd. 57(4), (1985) Seite 612)@ Langmuir-Oberfläche 1427 m2/g
(Langmuir, Journal of the American Chemical Socienty, Bd 38 (1916), Seite 2267 und Bd 40 (1918) Seite 1361)@ BET-Analyse: C-Wert -159
BJH-Mesoporenanalyse (N2-Desorption)@ Mesoporenfläche 172 m2/g
Mesoporenvolumen 0,12 cm3/g
mittlerer Porendurchmesser (4V/C) 2,8 nm
Mikroporenanalyse (aus dem t-Plot)@ Mikroporenfläche 1028 m2/g
Mikroporenvolumen 0,477 cm3/g
Mikroporenanalyse nach Horvat-Kawazoe (Journal of Chem. Eng. Ja­ pan Bd 16(6) (1983), Seite 470), Ar-Adsorption
(Porendurchmesser 0,4 bis 4,1 nm)
Gesamtporenvolumen 0,442 cm3/g
mittlerer Porendurchmesser 0,76 nm
Wassergehalt: 8 Gew.-%
Schüttdichte 0,49 kg/l
Korngröße
Die in den Vergleichsversuchen V 2 und V 4 verwendete Aktivkohle (nicht erfindungsgemäß) besaß einen mittleren Porendurchmesser von 8 nm. Der Anteil mit einer Porengröße im Bereich von 0,3 bis 3 nm betrug unter 5%.
Als Zeolith wurde ein Na-A-Zeolith (Wessalith® MS 330 der Firma Degussa) verwendet.
Die Wirkung des Sorptionsmaterials (Getter) wurde über den Anstieg der Wärmeleitfähigkeit mittels eines Wärmeleitfähigkeits­ meßgerätes (Typ Hesto-Lambda-Control-A-50) in Abhängigkeit der Versuchsdauer ermittelt. Je stärker die Wärmeleitfähigkeit an­ steigt, desto schlechter ist die Adsorptionswirkung des Getterma­ terials gegenüber Gasen, die sich z. B. durch Ausgasen des Kern­ materials oder Permeation durch das Folienmaterial im Inneren der Vakuumisolationseinheit bilden.
Die Kernmaterialien und das Sorptionsmaterial (Getter) der Va­ kuumisolationseinheiten sowie die Wärmeleitfähigkeiten über meh­ rere Tage sind den Tabellen 1 und 2 zu entnehmen.
Die Vergleichsbeispiele V1 bis V4 zeigen innerhalb weniger Tage einen deutliche Anstieg der Wärmeleitfähigkeit, während die erfindungsgemäßen Beispiele über die gesamte Versuchsdauer von bis zu einem Jahr konstant auf einem niedrigeren Wert bleiben.

Claims (9)

1. Vakuumisolationseinheit, enthaltend als Sorptionsmittel
  • a) mikroporöse Aktivkohle mit einer Isotherme vom Typ I und einem mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,4 bis 4,1 nm und
  • b) mindestens eine Wasserdampf absorbierende Substanz.
2. Vakuumisolationseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die mikroporöse Aktivkohle ein Porenvolumen im Bereich von 0,20 bis 1,4 cm3/g besitzt.
3. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporöse Aktivkohle eine Korngröße im Bereich von 0,5 bis 40 mm besitzt.
4. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporöse Aktivkohle einen Wasser­ gehalt im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-% besitzt.
5. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel mindestens 5 Gew.-% mikroporöse Aktivkohle enthält.
6. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wasserdampf absorbierende Substanz mikroporöse Molekularsiebe, Zeolithe, Calciumoxid, Bariumoxid oder eine Mischung davon verwendet wird.
7. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorptionsmittel im Konzentrationsbe­ reich von 0,01 bis 50 g pro Liter des Volumens der gesamten Vakuumisolationseinheit eingesetzt wird.
8. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kern aus einem offenzelligen Schaumstoff, pulverförmige Kunststoffschüttungen oder Kunst­ stoffasern enthält.
9. Vakuumisolationseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen offenzelligen Polyurethanhart­ schaumkern enthält.
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