DE202011050486U1 - insulating element - Google Patents
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Abstract
Dämmstoffelement (1) mit zwei beabstandeten Flächensubstraten (5, 15), aufweisend eine zwischen innen angeordnete, Kräfte übertragende in Fläche verteilte Stützstruktur (4) mit wenigstens einem Hohlraum (2), und einen darin verfüllten gegliederten gasdurchlässigen Wärme- und/oder Schall isolierenden Dämmstoff (21) mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in zergliederten Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Dämmstoff (21) mit einer wärmedämmend optimierten Gasfüllung befüllt oder befüllbar ausgebildet und im Wesentlichen gasdicht verschlossen ist.Insulating element (1) with two spaced-apart surface substrates (5, 15), comprising a support structure (4) distributed between the inside and transmitting in area with at least one cavity (2), and an articulated gas-permeable heat and / or sound insulating material filled therein Insulating material (21) with dissected gaps and inner surface / s and one / s in dissected spaces befinds / s gas / gas mixture, characterized in that the gas-permeable insulating material (21) filled with a thermally optimized optimized gas filling or formed fillable and substantially gas-tight is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Dämmstoffelement mit den im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an insulating element with the features mentioned in the preamble of the independent claim 1.
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 das mitteleuropäische Passivhausstandard erreicht werden. Ebenso sind Schlafsäcke und Decken sowie Kleidungsstücke bekannt, die zwischen zwei Stofflagen einen Füllstoff 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 in Dachdämmungen eine innenraumseitige Dampfsperre aus einer gasdichten Folie, beispielsweise einer aluminisierten Kunststofffolie oder aus einer PET-, PP-, PE- oder PVC-Folie angebracht. Sie soll den Feuchteeintrag von innen verhindern. Die nach außen gewandte Seite der Dämmung wird 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.It is known to perform the thermal and / or acoustic insulation with the help of insulation materials such as perlite, glass wool, rock wool, cellulose, polystyrene beads, etc. For this purpose, the insulation materials can be filled in a loose arrangement as bulk material in cavities of walls or in the form of cut or cut to size solidified formed plates, for example. As rock wool mats between saving and / or saving a roof insulation can be arranged. These insulation materials have a thermal conductivity of approx. 0.035 to 0.04 W / mK, which is valid for a normally dry product. With an insulation thickness of approx. 45 cm, the Central European passive house standard can be achieved. Likewise sleeping bags and blankets as well as garments are known which have between two layers of fabric a filler of down, plastic fleece or foam, which is filled with air. When changing the temperatures, a storage of humidity takes place, which can then be dried out badly or only tedious. Consequently, the insulation performance decreases and it can develop mold and bacterial cultures in the insulating material, which lead to the further deterioration of the insulating material and harmful particles in the indoor air of the environment. As a means, however, in roof insulation, an interior vapor barrier made of a gas-tight film, such as an aluminized plastic film or of a PET, PP, PE or PVC film attached. It should prevent the entry of moisture from the inside. The side of the insulation facing outwards is left without vapor barrier for ventilation, so that the stored water can escape to the outside during a longer drying time. Nevertheless, it can be, because it depends on weather and climate, that the insulation material is already unusable after a few years. For clothing and sleeping bags, the wrapper is deliberately left waterproof, but permeable to water vapor, making it hydrophobic and ventilating it extensively after use.
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 erreichen können. Auch diese Dämmstoffe müssen 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. 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.On the other hand foamed insulation materials are known from plastics or resins, such as Styrofoam, XPS, rigid polyurethane foam and Resol, which can achieve a lower thermal conductivity of about 0.020-0.028 W / mK by a stored in their closed pore cells heat-insulating gas such as CO 2 . These insulating materials must also be protected against moisture. Their other disadvantages are known by their high energy production costs and their chemical nature, since they often remain undecomposed in nature for an extremely long time and can emit harmful substances. In case of fire, toxic gases can cause suffocation or poisoning of humans. Furthermore, they are significantly more expensive than the insulation materials described above such as perlite or glass wool, but it lacks insulation performance. With an insulation thickness of approx. 25 cm, the central European passive house standard can be achieved with Resol or PUR rigid foam. Even if the insulating materials such as rigid polyurethane foam are arranged between metal sheets, the insulating performance through water retention and chemical changes and the consequences of the temperature cycles decrease significantly over the years.
In
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.For mobile applications in transport structures such as truck coolers, but also ships, boats and aircraft slimmer walls are needed - with about 5 to 10 cm, so that a further increase in insulation performance is highly desirable. This can be achieved, for example, with vacuum insulation panels, but they are much more expensive and prone to leaks.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch steifes Kräfte übertragendes Dämmstoffelement oder eine Dämmanordnung vorzuschlagen, mit der eine deutliche Dämmleistungserhöhung bei gleichzeitig geringen Kosten und verlängerter Nutzungsdauer und unter günstigen umweltrelevanten und brandschutzrelevanten Aspekten realisierbar ist.The present invention has for its object to provide a mechanically rigid forces transmitting insulating element or a Dämmanordnung, with a significant insulation performance increase at the same time low cost and extended service life and under favorable environmental and fire protection relevant aspects can be realized.
Vorliegende Erfindung geht von einem Dämmstoffelement mit zwei beabstandeten Flächensubstraten aus, aufweisend eine zwischen innen angeordnete, Kräfte übertragende in Fläche verteilte Stützstruktur mit wenigstens einem Hohlraum, und einen darin verfüllten gegliederten gasdurchlässigen Wärme- und/oder Schall isolierenden Dämmstoff mit zergliederten Zwischenräumen und inneren Oberfläche/n und ein/e in zergliederten Zwischenräumen befindliche/s Gas/Gasmischung. Derartige Dämmstoffelemente sind beispielsweise auf der Basis von Waben- oder Stegplatten bekannt.The present invention is based on an insulating element with two spaced surface substrates comprising an internally arranged forces-transmitting surface-distributed support structure with at least one cavity, and an infill structural gas-permeable heat and / or sound insulating insulation material with fragmented spaces and inner surface filled therein. n and one in dissected intervals located gas / gas mixture. Such insulating elements are known for example on the basis of honeycomb or multi-wall sheets.
Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden dadurch gelöst, dass der gasdurchlässige Dämmstoff mit einer wärmedämmend optimierten Gasfüllung befüllt oder befüllbar ausgebildet und im Wesentlichen gasdicht verschlossen ist. Die Gasfüllung und Dämmstoff werden erfindungsgemäß derart vorbereitet, dass der Wärmeleitwert des Dämmstoffs dem von der Gasfüllung nahe kommt, wobei die Gasfüllung den gasdurchlässigen Dämmstoff durchsetzt.The objects according to the invention are achieved in that the gas-permeable insulating material is filled or filled with a heat-optimized, optimized gas filling and is sealed substantially gas-tight. The gas filling and insulating material according to the invention are prepared in such a way that the thermal conductivity of the insulating material comes close to that of the gas filling, the gas filling permeating the gas-permeable insulating material.
Gegliedert mit zergliederten Zwischenräumen bedeutet hier, dass die Zwischenräume mit inneren Oberfläche/n einen beträchtlichen Volumenanteil an dem Gesamtvolumen des Dämmstoffs einnehmen und deren innere Oberflächen in Bezug auf die Oberflächen des Dämmstoffelementes ein Vielfaches betragen, wie es für poröse, pulverartige oder fasernbasierende oder zerstückelte Dämmstoffe beispielsweise mit einem Verhältnis von 1:1000 bis 1:10 Millionen zutrifft.Here, divided by dissected spaces, it is meant that the inner surface interstices occupy a substantial volume fraction of the total volume of the insulative material and their inner surfaces are many times greater in terms of the surfaces of the insulative member, such as porous, powdered or fiber based or fragmented insulants for example, with a ratio of 1: 1000 to 1:10 million applies.
Die Gasfüllung kann darüber hinaus in bevorzugten Ausgestaltungen auch schalldämmend optimiert sein. Optimiert bedeutet experimentell ermittelt oder nach Algorithmen berechnet. Dabei ist die Gasfüllung bevorzugt aus einem Gas oder Gasmischung mit niedrigerer Wärmeleitzahl als Luft gebildet.The gas filling can also be optimized in a preferred embodiments sound-absorbing. Optimized means experimentally determined or calculated according to algorithms. The gas filling is preferably formed from a gas or gas mixture with a lower thermal conductivity than air.
Die Gasfüllung sorgt für eine Ausschließung des Kondenswassers und Wasserdampfs und kann selbst vorzugsweise einen geringeren Wärmeleitwert aufweisen, als Luft. Die Form, Dicke und Volumen des Dämmstoffelementes sowie seine mechanischen Eigenschaften sind hierbei im Wesentlichen durch die Stützstruktur vorgegeben. Die Stützstruktur und damit das Dämmstoffelement kann flach oder 2- oder 3-dimensional gekrümmt ausgebildet und sehr maßhaltig sein. Eine Wabenkernstruktur lässt sich in einer Richtung problemlos und wenn die Zellwände mit Schlitzungen versehen sind, auch zwei Richtungen formen. Somit lassen sich beispielsweise übliche für Rohrleitungen rohrartige oder halbschalige Isolierelemente und kugelsphärische Isolierelemente für Behälterisolation bilden.The gas filling ensures an exclusion of condensed water and water vapor and may itself preferably have a lower thermal conductivity than air. The shape, thickness and volume of the insulating element and its mechanical properties are essentially predetermined by the support structure. The support structure and thus the insulating element can be flat or 2 or 3-dimensionally curved and very dimensionally stable. A honeycomb core structure can be easily formed in one direction and, if the cell walls are provided with slits, also form two directions. Thus, for example, conventional tube-like or half-shell insulating elements and spherical-spherical insulating elements for container insulation can be formed.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Gasfüllung hierzu frei von Wasserdämpfen und insbesondere aus einem Gas oder Gasmischung mit niedrigerer Wärmeleitzahl als Luft gebildet. Die Gasfüllung kann vorzugsweise wenigstens eines der unvollständig aufgelisteten Gase aufweisen wie: Argon Ar, Kohlendioxid CO2, Krypton Kr, Xenon Xe, Schwefelhexafluorid SF6, Chlor Cl, Butan oder trockene Luft.According to a preferred embodiment of the present invention, the gas filling is for this purpose free of water vapor and in particular of a gas or gas mixture having a lower thermal conductivity than air. The gas filling may preferably comprise at least one of the incompletely listed gases such as argon Ar, carbon dioxide CO 2 , krypton Kr, xenon Xe, sulfur hexafluoride SF 6 , chlorine Cl, butane or dry air.
Der Wasserdampf erhöht durch Adsorption in den Dämmstoff seine Wärmeleitzahl. Erfindungsgemäß kann daher bereits durch trockene Luft als Gasfüllung eine deutlich bessere Wärmedämmung erreicht werden. Die dämmende Gasfüllung ist selbst frei von Wasserdämpfen und sorgt für eine Ausschließung des Kondenswassers und Wasserdampfs und weist erfindungsgemäß selbst einen geringeren Wärmeleitwert als Luft auf. Hierdurch sind Wärmeleitwerte erreichbar, die maximal um den Differenzbetrag von beispielsweise 0,009 W/mK zwischen dem Wärmeleitwert der Luft von 0,026 W/mK und dem gewählten Gas wie Argon von circa 0,017 W/mK geringer sind und somit zum resultierenden Wärmeleitwert von circa 0,040 – 0,009 = 0,031 W/mK führen können.The water vapor increases its thermal conductivity by adsorption in the insulating material. According to the invention can therefore be achieved by dry air as a gas filling significantly better thermal insulation. The insulating gas filling is itself free of water vapor and ensures an exclusion of the condensed water and water vapor and according to the invention even has a lower thermal conductivity than air. As a result, thermal conductivity values can be achieved which are smaller by a maximum of the difference of, for example, 0.009 W / mK between the thermal conductivity of the air of 0.026 W / mK and the selected gas such as argon of approximately 0.017 W / mK and thus to the resulting thermal conductivity of approximately 0.040-0.009 = 0.031 W / mK.
Zusätzliche, dadurch erreichten Vorteile sind in dem erreichbaren höheren Brandschutz und Ausschließung von Bakterien- und Schimmelpilzbildung ohne chemische Zusatzstoffe infolge des Ausschlusses des Sauerstoffs (mit Ausnahme der trockenen Luft) erkennbar, was zu einer längeren Lebensdauer des Dämmstoffs verhilft. Argon und Krypton sind außerdem aus Glasscheibenanwendungen für deren gute Schalldämmungseigenschaften bekannt, sodass bei schlanker werdender leistungsfähigerer erfindungsgemäßer Isolation die Schalldämmung erfindungsgemäß mitgehend ausgeglichen wird.Additional advantages achieved by this can be seen in the achievable higher fire protection and exclusion of bacterial and mold formation without chemical additives due to the exclusion of oxygen (with the exception of the dry air), resulting in a longer life of the insulating material. Argon and krypton are also known from glass pane applications for their good sound insulation properties, so that when slimmer becoming more efficient inventive insulation, the sound insulation is compensated according to the invention.
Eine besondere Leistungssteigerung ist dadurch erreichbar, dass die inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs im Wesentlichen frei von adsorbierten oder adsorbierbaren Luftgasschichten, und/oder Ölschichten und/oder insbesondere frei von Wassermolekülen/Wasserhäuten sind, wodurch im Wesentlichen nur die Gasmoleküle der wärmedämmenden Gasfüllung an den inneren Oberflächen des gasdurchlässigen Dämmstoffs adsorbiert oder adsorbierbar sind. 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 Ölschichten steuern ebenso einen Wärmestrom bei und sind erfindungsgemäß zu eliminieren.A particular increase in performance is achievable in that the inner surfaces of the gas-permeable insulating material are substantially free of adsorbed or adsorbable air gas layers and / or oil layers and / or in particular free of water molecules / water skins, whereby substantially only the gas molecules of the heat-insulating gas filling on the inner Surfaces of the gas-permeable insulating material are adsorbed or adsorbable. The heat flow caused by the water hides considered so far no insulation materials concerned scientific research and data sheets, which he has remained unrecognized. The oil layers often used in glass wool also contribute a heat flow and must be eliminated according to the invention.
Eine derartige Befreiung von Wasserhäuten setzt einen vorausgehenden Prozessschritt voraus, bei dem der Dämmstoff beispielsweise direkt aus einer hochtemperaturigen Herstellung oder aus einer Ausheizungsphase in die dämmende Gasfüllung oder zwischenzeitlich in ein anderes Inertgas oder in Vakuum gebracht wird, bevor ein Kontakt mit der Umgebungsluft stattfinden kann. Eine bloße Trocknung der Dämmstoffe bei Temperaturen von um die 100°C reicht hierzu nicht aus. Besonders an Glasflächen, wie sie auch an Glasfasern oder Perlitkörnchen vorkommen, haften die adsorbierten Wassermoleküle aufgrund hoher Adsorptionsenergie sehr hartnäckig, sodass hierzu erfindungsgemäß Mittel und Verfahren vorgesehen werden, durch ausreichend hohe Heiztemperatur, und/oder Vakuumtrocknung und/oder Gefriertrocknung die benötigte Desorptionsenergie aufzubringen. Dadurch entfällt zusätzlich erfindungsgemäß der durch eine Wasserhaut übertragene Wasserhautwärmestrom, der den Wärmeleitwert eines konventionellen Dämmstoffs anteilig um ca. 0,010–0,014 W/mK auf 0,04 W/mK erhöht.Such liberation of water skins requires a preliminary process step, in which the insulating material is brought, for example, directly from a high-temperature production or a heating phase in the insulating gas filling or in the meantime in another inert gas or in vacuum before contact with the ambient air can take place. A mere drying of the insulation materials at temperatures of around 100 ° C is not sufficient. Especially on glass surfaces, as they also occur on glass fibers or pearlite granules, the adsorbed water molecules adhere very persistently due to high adsorption, so this invention means and Provided by sufficiently high heating temperature, and / or vacuum drying and / or freeze-drying to apply the required desorption energy. In addition, according to the invention, this eliminates the heat of the skin stream transmitted through a water membrane, which proportionally increases the thermal conductivity of a conventional insulating material by about 0.010-0.014 W / mK to 0.04 W / mK.
Durch Desorptionsvorgang werden auch andere Luftgase wie Stickstoff und Sauerstoff von den Oberflächen der strukturierten Dämmstoffe entfernt. Auch das ist ein nützlicher Effekt, auch wenn deren Wärmeleitwerte in der Größenordnung der Luft liegen, und deren Gashaut-Wärmeleitung geringer als bei Wasserhaut jedoch nicht null ist.By desorption, other air gases such as nitrogen and oxygen are removed from the surfaces of the structured insulation materials. This too is a useful effect, even if their thermal conductivities are of the order of magnitude of air, and their gas-skin heat conduction is less than that of water-skin but not zero.
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 Wasserhautfreiheit auf.The inner surfaces of the dissected spaces of the insulating material are preferably at least 50%, more preferably 90%, more preferably 95%, even more preferably 97%, even more preferably 98%, even more preferably 99%, even more preferably 99.5%. more preferably 99.9%, more preferably 99.99% free of water-skin or adsorbed water molecules. The finely porous insulating materials in vacuum insulation, for example, also have such freedom from water skin.
Da die Dämmstoffe selbst, gemessen im Vakuum bei ausgeheizten Wasserhäuten, sehr niedrige Wärmeleitwerte erreichen, wie beispielsweise Glaswolle/Glasfasern, Perlite mit 0,001 W/mK, verbleibt als resultierende Wärmeleitzahl im Wesentlichen lediglich die der Gasfüllung übrig, sodass erfindungsgemäß Wärmeleitwerte des begasten Dämmstoffs von bis zu circa 0,026 W/mK bei trockener Luft, 0,017–0,018 W/mK bei Argon und CO2, 0,009–0,010 W/mK bei Krypton und 0,005–0,007 W/mK mit allerdings sehr teuerem Xenon erreicht werden. Durch beliebige Gas-Zusammensetzung können auch alle dazwischen liegende Wärmeleitwerte eingestellt werden, sodass eine an die Anwendung sowohl Kosten- als auch Dämmleistungsanpassung ohne große Änderungen in der Herstellung umsetzbar ist. Die erreichbare Dämmleistung von 0,017–0,018 W/mK bei Argon und CO2 ist in der Lage, Produkte anzubieten, die Resol und PUR-Hartschaum in Dämmleistung überbieten und durch bessere Umweltbilanz, besseres Brandschutzverhalten und ausdunstungsfreie Einsatzmöglichkeit in Innenräumen überzeugen können.Since the insulating materials themselves, measured in a vacuum at heated water skins, achieve very low thermal conductivity, such as glass wool / glass fibers, perlite with 0.001 W / mK, remaining as the resulting thermal conductivity essentially only the gas filling remains, so that according to the invention thermal conductivity of fumigated insulation from to 0.026 W / mK in dry air, 0.017-0.018 W / mK in argon and CO 2 , 0.009-0.010 W / mK in krypton and 0.005-0.007 W / mK with very expensive xenon. By any gas composition and all intermediate thermal conductivity can be adjusted so that the application both cost and Dämmleistungsanpassung can be implemented without major changes in the production. The achievable insulation performance of 0.017-0.018 W / mK for argon and CO 2 is able to offer products that outperform Resol and PUR rigid foam in insulation performance and convince through better environmental balance, better fire protection and evaporation-proof indoor use.
Mit einem resultierenden Wärmeleitwert von 0,017 W/mK lässt sich das mitteleuropäische Passivhausstandard von 0,13 W/m2K bereits mit ca. 13 cm und bei 0,01 W/mK mit 7,7 cm Dämmdicke erreichen. Dies erlaubt einen sehr schlanken Wandaufbau und sogar bei mobilen Transportaufbauten den Passivhausstandard. Allerdings kommt noch ein geringer Aufschlag für die dann anstelle der entfernten Wasserhaut wirksame adsorbierte Gashaut dazu. Für eine CO2-Gashaut ist dieser Aufschlag bis zu 0,003 W/mK. Gase wie Schwefelhexafluorid SF6, Chlor Cl, Butan sind hier nur beispielhaft aufgeführt und wegen deren Umwelt- oder Brandgefahren kaum einsetzbar.With a resulting thermal conductivity of 0.017 W / mK, the central European passive house standard of 0.13 W / m 2 K can already be achieved with approx. 13 cm and at 0.01 W / mK with 7.7 cm insulation thickness. This allows a very slim wall construction and even for mobile transport structures the passive house standard. However, there is still a small surcharge for the then instead of the removed skin effectively adsorbed gas skin. For a CO 2 gas skin, this surcharge is up to 0.003 W / mK. Gases such as sulfur hexafluoride SF 6 , chlorine Cl, butane are listed here only by way of example and hardly usable because of their environmental or fire hazards.
Der erfindungsgemäße Dämmstoff und Dämmelement erreicht in bevorzugten Ausgestaltungen einen resultierenden Wärmeleitwert von unter 0,03 W/mK, bevorzugter unter 0,026 W/mK, noch bevorzugter unter 0,020 W/mK, noch bevorzugter unter 0,018 W/mK, noch bevorzugter unter 0,010 W/mK, noch bevorzugter unter 0,006 W/mK.In preferred embodiments, the insulating material and insulating element according to the invention achieves a resulting thermal conductivity of less than 0.03 W / mK, more preferably less than 0.026 W / mK, even more preferably less than 0.020 W / mK, even more preferably less than 0.018 W / mK, even more preferably less than 0.010 W / mK, more preferably below 0.006 W / mK.
Ein erfindungsgemäßes Dämmelement kann besonders langfristig seine hohen dämmenden Eigenschaften beibehalten, wenn der gasdurchlässige Dämmstoff mit einer ausreichend gasdichten Hülle umschlossen ist, wobei ihre Gasdichtheit eine vorgegebene Permeationsrate aufweist, die dazu ausreicht, den Dämmstoff und die Gasfüllung über eine vorgegebene Nutzzeit im Wesentlichen frei von aus der Luftumgebung eindringenden Luftgasen und Wasserdampf zu erhalten.An insulating element according to the invention can retain its high insulating properties particularly in the long term if the gas-permeable insulating material is enclosed by a sufficiently gastight envelope, its gas-tightness having a predetermined permeation rate which is sufficient to substantially free the insulating material and the gas filling over a given useful life the air environment penetrating air gases and water vapor to get.
Die gasdichte Hülle kann dabei die beabstandeten Flächensubstrate umfassen oder diese ausbilden. Die beabstandeten Flächensubstrate können am Rand des Dämmstoffelementes mit einem gasdichten Randhüllenelement verbunden sein oder die Randversiegelung mit verlängerten Flächensubstrat/en ausgeführt sein. Die gasdichte Hülle kann einstückig oder aus Abschnitten gasdicht zusammengesetzt ausgebildet sein. Die Nutzzeit des Dämmstoffelementes kann durch eine vorgegebene Gasdichtheit für viele Jahre und Jahrzehnte ausgebildet sein.The gas-tight envelope may include or form the spaced-apart surface substrates. The spaced-apart surface substrates may be connected at the edge of the insulating element with a gas-tight edge hull element or the edge seal with extended surface substrate (s). The gas-tight envelope may be integrally formed or composed of sections gas-tight. The useful life of the insulating element may be formed by a predetermined gas tightness for many years and decades.
Die gasdichte Hülle, insbesondere an Randbereichen oder Flächensubstraten, kann mit wenigstens einer zweiten Öffnung ausgestattet sein, die zum Ein- oder Ausströmen des Gases geeignet ist. Dies erlaubt eine optionale Befüllung der Hülle mit dem dämmenden Gas durch bloße Verdrängung der Luft, ohne Evakuierung einsetzen zu müssen.The gas-tight envelope, in particular on edge regions or surface substrates, can be equipped with at least one second opening which is suitable for the inflow or outflow of the gas. This allows an optional filling of the shell with the insulating gas by merely displacing the air without having to use evacuation.
Das Dämmstoffelement weist in bevorzugten Ausgestaltungen einen gasdurchlässigen Dämmstoff auf, der wenigstens Einen aus einer unvollständigen Auflistung von porösen oder zergliederten Stoffen wie mineralischer Fasern oder Wollen, Glas-, Stein-, Basaltwolle, organischer Wolle, Daunen, Schafswolle, Cellulose, Papierschnitzel, Schilf- oder Strohschnitzel, Holzspäne, aufgeblähten Perlit oder Vermiculit, pyrogene Kieselsäure oder Aerogel, ofenporigem 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. 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.In preferred embodiments, the insulating element has a gas-permeable insulating material comprising at least one of an incomplete listing of porous or dissected materials such as mineral fibers or wool, glass, stone, basalt wool, organic wool, down, sheep wool, cellulose, shredded paper, reed or straw chips, wood chips, bloated perlite or vermiculite, fumed silica or airgel, oven-porous hard or soft foam, crushed polyurethane or other closed-cell plastic foam, crushed cork, dried sawdust, plastic fleece, synthetic, aramid, glass fiber fabric, roving or -schnitzel, Parabeam ® structure, hollow fibers, micro hollow beads, glass or Synthetic hollow spheres, or styrofoam beads or similar fine-porous insulating materials. The constituents of the insulating materials may be coated with radiation suppression agents such as carbon or have buried metallic or metal oxide powder. Hollow spheres or bodies have gas-permeable walls or are perforated so that gas can penetrate into their interior spaces.
Der Verdichtungsgrad des Dämmstoffs ist ferner in weiterhin bevorzugt ausgebildeten Ausgestaltungen wärmedämmend optimiert ausgebildet, wobei die dämmstoffspezifische Verdichtungsgradabhängigkeit und/oder die Anwendungstemperaturen und anwendungsspezifische Temperaturdifferenzen wärmestrahlungstechnisch ausgewertet und berücksichtigt sind. Der Dichtegrad eines bestimmten Dämmstoffs hat einen direkten Zusammenhang mit der erzielbaren Wärmeleitzahl, der linear oder auch nichtlinear sein kann. Bei höherer Verdichtung kann sie ansteigen, andererseits kann sie bei Unterschreitung eines bestimmten Stoff bedingten Dichtewertes wieder ansteigen, weil der Strahlenschutz geschwächt wird. Das Optimum wird erfindungsgemäß individuell für jeden Dämmstoff experimentell ermittelt oder anhand von dämmstoffspezifischen Daten mittels Extrapolation oder Näherungsalgorithmen errechnet.The degree of compaction of the insulating material is further optimized in a thermally insulating optimally designed embodiments, wherein the insulation-specific Verdichtungsgradabhängigkeit and / or the application temperatures and application-specific temperature differences are evaluated thermal radiation technology and taken into account. The degree of density of a particular insulating material has a direct relationship with the achievable thermal conductivity, which may be linear or non-linear. With higher compression, it may increase, on the other hand, it may rise again when it falls below a certain substance-related density value, because the radiation protection is weakened. According to the invention, the optimum is determined experimentally individually for each insulating material or calculated on the basis of insulation-specific data by means of extrapolation or approximation algorithms.
Die gasdichte Hülle kann aus einer unvollständigen Auflistung von flexiblen oder steifen Materialien oder deren beliebigen Zusammensetzungen ausgebildet sein: Papier/Pappe, Kunststofffolie (PVC, PET, PE, PP, PA, Polyimid) mit oder ohne metallischer oder keramischer Beschichtung, metallische Folie oder Blech, Holzpressplatten (MDF, HDF), Sperrholz, Gewebestoff, Kunststoffplatten, einem Elastomer, Verbundfaserwerkstoff, Metallblechen, Glas- oder Keramikplatten, Hartschaumplatten, Glasschaumplatten, Resol-, PUR-Hartschaumplatten, XPS- oder Polystyrolplatten oder ähnlich.The gas-tight envelope may be formed from an incomplete list of flexible or rigid materials or any of their compositions: paper / paperboard, plastic film (PVC, PET, PE, PP, PA, polyimide) with or without metallic or ceramic coating, metallic foil or sheet , Wood press boards (MDF, HDF), plywood, woven fabric, plastic sheets, an elastomer, composite fiber material, metal sheets, glass or ceramic sheets, rigid foam sheets, glass foam sheets, Resol, PUR rigid foam sheets, XPS or polystyrene sheets or the like.
Ferner kann die gasdichte Hülle mit wenigstens einer die Gasdichtheit erhöhenden Schicht oder Folie aus einer unvollständigen Aufzählung geeigneter Stoffe wie einem Metall wie Aluminium, Blei, Zinn, Eismut, Stahl, Edelstahl, Titan, Kupfer, Messing, einem Kunststoff, Bitumen, Paraffin, Lack/Farblack, Klebstoff oder einem Kunstharz ausgerüstet sein. Wobei die Schicht in das Material der Hülle oder direkt auf oder in äußere Schichten des Dämmstoffs aufgetragen oder imprägniert oder mit ihr als ein Laminat verbunden sein kann. Die Hülle ist bevorzugt aus frostsicheren und weichmacherfreien Stoffen auszuführen, sodass die Tautemperatur und lange Nutzzeit zu keiner Versprödung und Undichtheit führen kann.Further, the gas-tight envelope having at least one gas-tightness-enhancing layer or film may be an incomplete list of suitable materials such as a metal such as aluminum, lead, tin, bismuth, steel, stainless steel, titanium, copper, brass, a plastic, bitumen, paraffin, lacquer / Paint, adhesive or a synthetic resin. The layer may be applied or impregnated or bonded to it as a laminate in the material of the envelope or directly on or in outer layers of the insulating material. The shell is preferably made of frost-proof and plasticizer-free materials, so that the dew and long service life can lead to any embrittlement and leakage.
Der Rand des Dämmstoffelementes wird hierbei bevorzugt mit einem wärmedämmend optimierten Hüllmaterial ausgebildet, wobei beispielsweise eine metallische dampfdichte Schicht eine minimierte Schichtdicke aufweist, um eine kleinere Wärmerandbrücke zu bilden. Es kann beispielsweise durch Aluminiumfolien in der Dicke von ca. 5 bis 30 μm oder noch weniger Wärme leitend durch auf eine Kunststofffolie aufgedampfte/aufgesputterte Aluminiumschicht/en in der Dickenordnung von 20 bis 100 nm gewährleistet sein. Es kann ferner auch gänzlich ohne einer metallischen Schicht ausgekommen werden, wenn andere Versiegelungs-, Beschichtungs- oder Hüllstoffe eine ausreichende Wasserdampf-Gasdichtheit aufbringen. Die Versiegelung der gasdichten Hülle ist vorzugsweise durch stoffschlüssiges Verschweißen, eine Klebung oder durch einen abdichtenden Randverschluss ausgeführt.The edge of the insulating element is in this case preferably formed with a heat-insulating optimized shell material, for example, a metallic vapor-tight layer has a minimized layer thickness to form a smaller heat margin. It may for example be ensured by aluminum foils in the thickness of about 5 to 30 microns or even less heat conductive by vapor-deposited / sputtered aluminum layer / s in the thickness order of 20 to 100 nm on a plastic film. It can also be done entirely without a metallic layer, if other sealing, coating or covering materials apply sufficient water vapor gas tightness. The sealing of the gas-tight envelope is preferably carried out by cohesive welding, gluing or by a sealing edge closure.
Die metallische Schichtdicke einer gasdichten Beschichtung der Hüllenelemente kann beispielsweise zwischen 10 und 100 nm, bevorzugter zwischen 15 und 50 nm, noch bevorzugter zwischen 20 und 30 nm liegen.The metallic layer thickness of a gas-tight coating of the sheath elements can be, for example, between 10 and 100 nm, more preferably between 15 and 50 nm, even more preferably between 20 and 30 nm.
Gewöhnlich sind Aluminium beschichtete Folien oder Papiere wie sie für die Lebensmittelverpackungen hergestellt werden, verwendbar, wobei langlebigen und frostsicheren Trägermaterialien Vorzug zu geben ist, wie PP, PE, PET, PVC und ähnlich. 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.Usually, aluminum-coated films or papers as produced for food packaging are usable, with preference given to durable and frost-resistant carrier materials such as PP, PE, PET, PVC and the like. Especially at the edge of the insulating element thinner and less heat-conducting substances and shell sections are preferably used to allow no large edge heat losses, while in the area much thicker shell sections are easily used.
Da der Druck außen und innen in der Hülle annähernd gleich dem Umgebungsdruck ist, findet wenig bis kein Gasaustausch statt, sodass die eingesperrte dämmende Gasfüllung für eine lange Nutzzeit ihre Funktion erfüllt. Zugleich schützt die Hülle gegen Eindringen von Luftfeuchtigkeit. Die eingefüllte Gasmenge kann so vorgegeben sein, dass die Hülle eine Spannung erhält wie eine Luftmatratze oder die Hülle locker an dem Stützkern und Dämmstoff anliegt und es leicht zusammendrückt.Since the pressure outside and inside the shell is approximately equal to the ambient pressure, little to no gas exchange takes place, so that the caged insulating gas filling for a long useful life fulfills its function. At the same time, the shell protects against the ingress of atmospheric moisture. The filled amount of gas can be set so that the shell receives a tension as an air mattress or the shell loosely applied to the support core and insulation material and compresses it easily.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist innerhalb des Dämmstoffs ein Adsorber- und/oder Absorbermittel zum adsorbieren und/oder absorbieren der Wasserdämpfe/Wassers und/oder Sauerstoffs und/oder Stickstoffs angeordnet. Die letzteren beiden Sauerstoff und Stickstoff natürlich nur, wenn es sich nicht um trockene Luft als Gasfüllung handelt. Dabei ist das Adsorber- und/oder Absorbermittel bevorzugt vorher aktiviert worden, sodass es über eine ausreichende Gas- und/oder Wasser-Aufnahmekapazität verfügt. Die Menge des Adsorber-/Absorbermittels ist so vorgebbar, dass eine gewünschte Nutzungszeitperiode der Dämmung erreicht werden kann. Das Adsorber- und/oder Absorbermittel weist vorzugsweise einen Zeolithen, Aktivkohle, und/oder Absorbermittel ungelöschten Kalk CaO, Eisenoxid, anderes Metalloxid oder beliebige Zusammensetzung davon auf.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, an adsorber and / or absorber means for adsorbing and / or absorbing the water vapor / water and / or oxygen and / or nitrogen is disposed within the insulating material. Of course, the latter two oxygen and nitrogen only, if it is not dry air as a gas filling. In this case, the adsorber and / or absorber agent has preferably been previously activated so that it has sufficient gas and / or water absorption capacity. The amount of adsorber / absorber agent can be specified so that a desired period of use of the insulation can be achieved. The Adsorber and / or absorber agent preferably comprises a zeolite, activated carbon, and / or absorber unslaked lime CaO, iron oxide, other metal oxide or any composition thereof.
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 Druckabsenkung innerhalb des Dämmstoffelementes und Kapazitätsausschöpfung des Adsorber-Absorbermittels stattfinden würde, das dann nicht mehr zur Wasseraufnahme zur Verfügung stehen kann. Damit durch Adsorption oder Absorption von Wasserdämpfen kein Unterdruck in der Umhüllung und eine stetige Schrumpfung des Dämmstoffelementes 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 nicht oder geringer eindringen können. Das Adsorber- und/oder Absorbermittel kann als ein Granulat oder in Stab-, Tablettenform im Dämmstoff oder als Beschichtung auf einem Abschnitt des Dämmstoffs oder an den Innenflächen der gasdichten Hülle oder Stützkerns angeordnet sein. Ferner können plattenartig ausgebildete Adsorberelemente bevorzugt direkt angrenzend an der Hülle angeordnet sein, wo sie umgehend die eindringenden Luftgase und Wasserdampf aufnehmen können, bevor diese in den Dämmstoff gelangen können.When using adsorbers or absorbers, care must be taken to ensure that they do not adsorb or absorb the filling gas used, which may occur, for example, in the case of CO 2 , because otherwise there would be a pressure reduction within the insulating element and capacity utilization of the adsorber absorber agent more can be available for water absorption. So that no negative pressure in the casing and a continuous shrinkage of the insulating element can take place by adsorption or absorption of water vapor, in preferred embodiments, the gas filling may have been filled with a slight overpressure. As a result, the gas diffusion direction is specified from the inside out, so that water vapor can not or less penetrate. The adsorber and / or absorber agent may be arranged as a granulate or in rod or tablet form in the insulating material or as a coating on a portion of the insulating material or on the inner surfaces of the gas-tight envelope or support core. Furthermore, plate-like adsorber elements can preferably be arranged directly adjacent to the shell, where they can immediately absorb the penetrating air gases and water vapor before they can get into the insulating material.
Der Dämmstoff und das Dämmstoffelement weisen in bevorzugten Ausgestaltungen einen Wärmeleitwert von unter 0,03 W/mK, bevorzugter unter 0,026 W/mK, noch bevorzugter unter 0,020 W/mK, noch bevorzugter unter 0,018 W/mK, noch bevorzugter unter 0,010 W/mK, noch bevorzugter unter 0,006 W/mK auf.In preferred embodiments, the insulating material and the insulating element have a thermal conductivity of less than 0.03 W / mK, more preferably less than 0.026 W / mK, even more preferably less than 0.020 W / mK, even more preferably less than 0.018 W / mK, even more preferably less than 0.010 W / mK , more preferably below 0.006 W / mK.
Der gasdurchlässige Dämmstoff ist je nach Anwendungsfall durch äußere Kräfte belastet, unbelastet oder zum Teil belastet innerhalb der Stützstruktur verfüllt, sodass die Stützstruktur hauptsächlich die am Dämmstoffelement angreifende Kräfte überträgt.The gas-permeable insulation material is loaded depending on the application by external forces, unloaded or partially loaded within the support structure filled, so that the support structure mainly transmits the forces acting on the insulating element forces.
Die Stützstruktur ist bevorzugt als eine Wabenzellstruktur beliebiger Zellgeometrie, eine zur Hauptausbreitungsebene des Dämmstoffelementes oder Flächensubstrate senkrecht stehende, geneigte oder liegende Wellenstruktur, eine Stegstruktur oder mit einer Vielzahl einzeln verteilt angeordneter Stützelemente ausgebildet. Einzeln stehende Stützelemente können beispielsweise Hülsenelemente sein, die eine Perforation zur Befluidung aufweisen. Die Vielzahl einzeln stehender Stützelemente kann ferner in Gestalt einer geformten Tragstruktur einstückig ausgebildet sein.The support structure is preferably formed as a honeycomb cell structure of any cell geometry, a perpendicular to the main propagation plane of the insulating element or surface substrates, inclined or horizontal wave structure, a web structure or formed with a plurality of individually distributed arranged support elements. Individually standing support elements may be, for example, sleeve elements which have a perforation for the purpose of immobilization. The plurality of stand-alone support elements may further be integrally formed in the form of a shaped support structure.
Dabei ist die Stützstruktur bevorzugt im Wesentlichen frei von adsorbierten Luftgasen, insbesondere von Wassereinlagerungen. Die Stützstruktur kann ferner in mehr als einer Lage mit jeweils einem zwischen den Lagen angeordneten, vorzugsweise kraftschlüssig verbundenem Spannblatt ausgebildet sein, wobei besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Lagen der Stützstruktur gegeneinander versetzt angeordnet sind. Dann sind die Zellen der überlagerten Stützstrukturen mit ihren Zellwänden gegeneinander versetzt angeordnet und der konduktive Wärmeübertragungsweg über die Stützstruktur ist länger, wodurch der Wärmewiderstand steigt. So sind konduktive Dämmleistungssteigerungen von circa 20–40% denkbar. Als eine Wabenstruktur beliebiger Zellgeometrie ist hierbei eine Struktur aus einander abstützend angeordneten hülsenartigen Elementen mit einem runden, ovalen, hexagonalen oder beliebigen Polygonquerschnitt gemeint. Solche Strukturen können aus endlosem Bandmaterial ausgebildet sein oder aus einzelnen Hülsen, die untereinander insbesondere durch eine Klebung oder thermoplastische Verbindung kraftschlüssig verbunden sind. Die Stützstruktur wird beispielsweise wie auch Dämmstoff in einem Ausheizprozess von in ihrem Stoff und Oberflächen adsorbierten Luftgasen, insbesondere von Wasser frei gemacht und danach bevorzugt mit dem vorgesehenen dämmenden Gas oder mit einem anderen nur zwischenzeitlich verwendeten Edelgas beaufschlagt, um keine Luftfeuchtigkeit in den Dämmstoff einzulassen. Die Stützstruktur ist bevorzugt lückenlos bis zur Fertigstellung des Dämmstoffelementes im dämmenden Gas oder einem zwischenzeitlich verwendeten Edelgas zu handhaben.In this case, the support structure is preferably substantially free of adsorbed air gases, in particular of water retention. The support structure may further be formed in more than one layer, each with a arranged between the layers, preferably non-positively connected clamping sheet, it being particularly advantageous if the individual layers of the support structure are arranged offset from one another. Then the cells of the superimposed support structures are offset with their cell walls offset from each other and the conductive heat transfer path through the support structure is longer, whereby the thermal resistance increases. Thus, conductive insulation performance increases of about 20-40% are conceivable. As a honeycomb structure of any cell geometry here is meant a structure of sleeve-like elements with a round, oval, hexagonal or arbitrary polygonal cross-section which are arranged supporting one another. Such structures may be formed of endless strip material or of individual sleeves, which are non-positively connected to each other in particular by a bond or thermoplastic connection. The support structure, for example, as well as insulating material in a baking process of adsorbed in their material and surfaces air gases, especially water released and then preferably with the proposed insulating gas or other only temporarily used noble gas to admit no humidity in the insulation. The support structure is preferably to handle gapless until the completion of the insulating element in the insulating gas or a noble gas used in the meantime.
Der Querschnitt der Stützstruktur in der Ebene der Flächensubstrate ist ferner wärmedämmend optimiert, wobei hierzu die Belastbarkeit der Stützstruktur durch die Zellenweite und Dicke der Zellenwandungen und verwendetes Material und die Konstruktionsfestigkeit an die jeweilige Anwendung angepasst ist. Dadurch kann der Wärmeübertrag entlang der Stützstruktur minimiert werden und zugleich die für die Anwendung erforderliche Kräfteübertragung gewährleistet sein. Die Stützstruktur kann wahlweise nur für eine Kräfteübertragung von Druckkräften und/oder Zugkräften zwischen den Flächensubstraten ausgelegt sein oder auch eine erforderliche Verwindungssteifigkeit aufweisen. In vielen Anwendungen erfüllen die Dämmstoffelemente eine konstruktive Rolle. Für eine gegebene Anwendung kann die Lasttragfähigkeit der Stützstruktur optimal auf die vorkommenden Kräfte ausgelegt werden, sodass ein überflüssiger Querschnittanteil eliminiert wird. Das kann sowohl experimentell als auch durch Berechnungsverfahren, insbesondere CAD-gestützte Simulationen ausgeführt werden.The cross-section of the support structure in the plane of the surface substrates is further optimized thermally insulating, for which purpose the load capacity of the support structure by the cell width and thickness of the cell walls and material used and the design strength is adapted to the particular application. As a result, the heat transfer along the support structure can be minimized and at the same time the power transmission required for the application can be ensured. The support structure may optionally be designed only for a force transmission of compressive forces and / or tensile forces between the surface substrates or also have a required torsional rigidity. In many applications, the insulating elements fulfill a constructive role. For a given application, the load bearing capacity of the support structure can be optimally designed for the forces that occur so that an unnecessary cross-sectional portion is eliminated. This can be done both experimentally and by calculation methods, in particular CAD-based simulations.
Die Stützstruktur kann beispielsweise aus Pappe, Pressspan, harzdurchtränkter Pappe, Kunststoff, NomexTM-Papier, Keramik, Holz oder einem Holzpressstoff, Glas oder Metallblech/-folie ausgebildet sein.The support structure can be made, for example, from cardboard, pressboard, resin-impregnated cardboard, Plastic, Nomex TM paper, ceramics, wood or a wood press, glass or sheet metal / foil be formed.
Die Zellwände benachbarter Zellen der Stützstruktur sind in bevorzugten Ausgestaltungen mit Verbindungsöffnungen oder Schlitzungen zum Austausch von Gas gegen dämmende Gasfüllung ausgestattet. Über diese Verbindungsöffnungen oder Schlitzungen kann im Herstellungsprozess die Luft oder wasserdampfbeaufschlagte Gase abgesaugt und trockene Gasfüllung schneller über die gesamte Erstreckungsfläche der Stützstruktur eingefüllt werden, da die Stoffe der Stützstruktur die Gase relativ schlecht durchlassen. Für die Einfüllung der trockenen Gasfüllung können dann noch unverschlossene Randbereiche der Stützstruktur verwendet werden, auch wenn die Flächensubstrate bereits mit der Stützstruktur verbunden sind.The cell walls of adjacent cells of the support structure are in preferred embodiments equipped with connection openings or slots for exchanging gas for insulating gas filling. In the manufacturing process, the air or water-vapor-loaded gases can be sucked off via these connecting openings or slits, and dry gas filling can be filled faster over the entire extent of the support structure, since the substances of the support structure allow the gases to pass through relatively poorly. For the filling of the dry gas filling then still unclosed edge regions of the support structure can be used, even if the surface substrates are already connected to the support structure.
Die Verbindung der Flächensubstrate mit der Stützstruktur ist bevorzugt kraftschlüssig per Klebung oder thermoplastische Verschweißung auszuführen, wenn eine hohe Verwindungssteifigkeit gefordert ist und Kräfteübertragung auch die die Flächensubstrate voneinander zerrende Zugkräfte abdecken muss. In Anwendungen wo es nicht erforderlich ist, kann wenigstens eines der Flächensubstrate ohne einer kraftschlüssigen Verbindung auf der Stützstruktur lediglich aufgelegt oder an nur wenigen Stellen verbunden sein.The connection of the surface substrates with the support structure is preferably frictionally perform by gluing or thermoplastic welding, if a high torsional rigidity is required and force transmission must also cover the tensile forces pulling the surface of each other from each other. In applications where it is not necessary, at least one of the surface substrates without a non-positive connection on the support structure can only be placed or connected in only a few places.
Die Beigabe von Keim hemmenden Mitteln in den Dämmstoff kann erfolgen, kann jedoch auch vollkommen ausbleiben, da erfindungsgemäße dämmende Gase durch ihre Trockenheit und vor allem fehlenden Sauerstoff für eine Keimfreiheit sorgen können.The addition of germ inhibiting agents in the insulation material can be done, but can also be completely absent, since inventive insulating gases can ensure sterility through their dryness and especially lack of oxygen.
Der gasdurchlässige Dämmstoff weist in bevorzugten Ausgestaltungen bei fehlender Luft eine eigene Wärmeleitzahl unterhalb von 0,04 W/mK, bevorzugter unterhalb von 0,01 W/mK, bevorzugter unterhalb von 0,005 W/mK, noch bevorzugter unterhalb von 0,001 W/mK auf. Die eigene Wärmeleitzahl des gasdurchlässigen Dämmstoffs ist beispielsweise im Vakuum ohne Belastung zu vermessen.The gas-permeable insulating material has in preferred embodiments in the absence of air own thermal conductivity below 0.04 W / mK, more preferably below 0.01 W / mK, more preferably below 0.005 W / mK, even more preferably below 0.001 W / mK. The own thermal conductivity of the gas-permeable insulating material is measured, for example, in a vacuum without load.
Besonders effektiv werden die eingesetzten Dämmstoffe, wenn sie frei von Zusatzstoffen, die ausgasen könnten, in gereinigter Ausführung verwendet werden. So können pulverige Stoffe wie Perlit, Vermikulit oder mineralische Faserwollen wie Glas-/Steinwolle vorher ausgeheizt und so von darin adsorbierten Wassermengen und Luftgasen befreit werden. Eine begleitende Absaugung der Ausgasungen kann diesen Reinigungsprozess verbessern und beschleunigen.The insulating materials used are particularly effective if they are used free of additives that could outgas, in a purified version. Thus, powdery substances such as perlite, vermiculite or mineral fiber wools such as glass / rock wool can be previously heated and thus freed of adsorbed therein amounts of water and air gases. Accompanying extraction of outgassing can improve and accelerate this cleaning process.
Von besonderer Wichtigkeit kann es in Anwendungen sein, den Verdichtungsgrad des Dämmstoffs wärmedämmend zu optimieren. Mit zunehmendem Dichtegrad steigt im allgemeinen die Wärmeleitzahl, jedoch bei Unterschreitung eines Dichtegrades steigt sie wieder an, weil die Wärmestrahlung schlecht unterdrückt wird. Auch sind Anpassungen des Dichtegrades an Anwendungsbedingungen, insbesondere an die vorkommenden Temperaturdifferenzen, von Vorteil.In applications, it may be of particular importance to optimize the degree of compression of the insulating material in a heat-insulating manner. As the degree of density increases, in general, the coefficient of thermal conductivity increases, but when it falls below a level of density, it increases again because the heat radiation is poorly suppressed. Adjustments of the degree of density to the conditions of use, in particular to the occurring temperature differences, are also advantageous.
Es können dem Dämmstoff bei Bedarf außerdem Trübungsmittel beigefügt werden, um die Wärmestrahlung effektiver und in einem für eine gegebene Anwendung gefordertem Maß zu unterdrücken. Als Trübungsmittel sind beispielsweise Grafit, Metalloxide, Metallpulver und weitere bekannt.If necessary, opacifiers may also be added to the insulating material to more effectively and effectively suppress the heat radiation to a level required for a given application. As opacifiers, for example, graphite, metal oxides, metal powders and others are known.
Die Versiegelung der gasdichten Hülle kann durch thermoplastisches Verschweißen oder durch Klebung oder durch ein Klemmverschluss ausgeführt sein. Die Druckschwankungen der Umgebungsluft von bis zu 5–10% werden durch die Hülle und Dämmstoff ausgeglichen, indem deren Volumen sich verändert, wenn die Hülle flexibel ausgebildet ist. Bei steif ausgebildeter Hülle oder Flächensubstraten, tragen diese die auftretenden Druckdifferenzkräfte.The sealing of the gas-tight envelope can be carried out by thermoplastic welding or by gluing or by a clamp closure. The pressure fluctuations of the ambient air of up to 5-10% are compensated by the shell and insulating material by their volume changes when the shell is flexible. In case of stiff shell or surface substrates, these bear the pressure differential forces occurring.
Die dämmende Gasfüllung kann in besonders bevorzugten Ausgestaltungen mit einem vorgegebenen Überdruck eingefüllt werden, wobei die Stützstruktur durch ihre kraftschlüssige Verbindung mit der gasdichten Hülle diese festhält und an einer Aufblähung hindert. Wenn die gasdichte Hülle aus einem steifen Stoff hergestellt ist, dann bleibt dieser plan in der Fläche und wenn es ein flexibler Hüllstoff ist, dann gibt es lokale geringe Aufblähungen beispielsweise über den Wabenzellen. Der Überdruck sorgt zum einen für eine vorgegebenen Gaspermeation von innen nach außen, wodurch dem Eindringen von Wasserdampf und Stickstoff und Sauerstoff aus der Umgebung entgegen gewirkt wird. Zum anderen werden dadurch auch die atmosphärischen Luftdruckschwankungen aufgefangen.The insulating gas filling can be filled in a particularly preferred embodiments with a predetermined overpressure, wherein the support structure holds it by their non-positive connection with the gas-tight envelope and prevents it from bloating. If the gas-tight envelope is made of a stiff fabric, then it remains flat in the face and if it is a flexible wrap, then there will be little local swelling, for example over the honeycomb cells. The overpressure on the one hand ensures a predetermined gas permeation from the inside to the outside, whereby the penetration of water vapor and nitrogen and oxygen from the environment is counteracted. On the other hand, this also absorbs the atmospheric pressure fluctuations.
Das Dämmstoffelement kann ferner mit einem Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel ausgestattet sein, über welches es evakuiert und mit der dämmenden Gasfüllung befüllt werden kann. Das Evakuierungs- und/oder Befüllungsmittel ermöglicht es, ohne Umgebungsluft in den Innenraum der Hülle hinein zu lassen, das Dämmstoffelement auf eine einfache Weise mit einem durch den Anwender gewählten Dämmgas zu befüllen. Im einfachsten Fall ist es eine Öffnung in der Hülle, die mit einem Klebestreifen gasdicht verklebt wird. Auch eine Evakuierung und Gasbefüllung über eine Öffnung oder einen noch unverschlossenen Hüllenabschnitt ist bei weiteren Ausgestaltungen ausführbar. Eine solche Öffnung kann mittels eines zu klebenden oder thermoplastisch aufzulaminierenden Versiegelungselementes versiegelt werden.The insulating element may also be equipped with an evacuation and / or filling means, via which it can be evacuated and filled with the insulating gas filling. The evacuation and / or filling means makes it possible, without introducing ambient air into the interior of the shell, to fill the insulating element in a simple manner with an insulating gas selected by the user. In the simplest case, it is an opening in the shell, which is glued gas-tight with an adhesive strip. Also, an evacuation and gas filling via an opening or a still unclosed shell portion is executable in further embodiments. Such an opening can be made by means of an adhesive or thermoplastic be sealed to be laminated sealing element.
Die erfindungsgemäßen Dämmstoffelemente können als steiffeste Platten, rechteckige Baustein-Würfel zum Stapeln oder zum Auffüllen von Hohlräumen, oder als steiffeste Schalen- oder Rohrelemente ausgebildet werden.The insulating elements according to the invention can be designed as the stiffest plates, rectangular block cubes for stacking or filling of cavities, or as the stiffest shell or tube elements.
Es kann dem Dämmstoff ein Bindemittel beispielsweise für Faserstoffe wie Wollen beigesetzt werden, um deren Formhaltigkeit zu erreichen, Trotz der unbrennbaren Gase oder bei Einsatz trockener Luft, kann es nötig sein, auch Keim hemmende Mittel in den Dämmstoff beizumengen oder ihn zu behandeln.It may be the insulating material a binder, for example, for fibrous materials such as wool buried in order to achieve their dimensional stability, despite the incombustible gases or when using dry air, it may be necessary to add germ inhibiting agent in the insulation or treat it.
Es können dem Dämmstoff, aber auch dem Hüllmaterial weitere Brandschutzmittel beigesetzt sein wie beispielsweise Borsalz, Soda oder ähnlich, insbesondere wenn der Dämmstoff brennbar ist wie beispielsweise Cellulose, Papier oder Kunststofffasern. Der dämmende Gas mit Ausnahme der trockenen Luft oder brennbarer Gase verbessert deutlich die Brandschutzeigenschaften, da er an der Austrittsstelle jeden Brand unabhängig von seiner Art ersticken würde.It can be buried the insulation material, but also the shell material further fire retardants such as boron salt, soda or similar, especially if the insulation material is combustible such as cellulose, paper or plastic fibers. The insulating gas, with the exception of the dry air or flammable gases, significantly improves the fire protection properties, as it would suffocate any fire at the exit point regardless of its nature.
Die erfindungsgemäßen Dämmstoffelemente sind in allen Anwendungen einsetzbar. Eine unvollständige Auflistung gibt einen ungefähren Eindruck davon: Isolierplatten und Schalenelemente für äußere und/oder innere Gebäudeisolation oder Transportaufbautenisolation bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, Kühlgeräten, Backöfen, Schmelztiegeln, Rohren, Behältern, Kochtöpfen/-kesseln, Wärmespeichern, Fernwärmeröhren. Beispielsweise als Zwischensparen- und/oder Aufsparendämmung von Dachwänden, mit Abmessungen in Standardgrößen, als unbelastete Dämmung zwischen Doppelwänden bei Ständerbauweise oder als lastabführende Unterbodenplattendämmung. Besonders Anwendungen, die konstruktionssteife Dämmstoffelemente erfordern und Schub-, Scherkräfte und Druck- sowie Zugkräfte übertragen werden müssen, können von erfindungsgemäßen Vorteilen profitieren.The insulation elements according to the invention can be used in all applications. An incomplete listing gives an approximate idea of it: insulation panels and shell elements for exterior and / or interior building insulation or transportation structure insulation in land, water and air vehicles, refrigerators, ovens, crucibles, tubes, containers, cooking pots / boilers, heat storage, district heating pipes. For example, as Zwischenensparen- and / or Aufsparendämmung of roof walls, with dimensions in standard sizes, as an unencumbered insulation between double walls in stand construction or as load-bearing underbody panel insulation. In particular, applications which require structural rigid insulating elements and shear, shear and compressive and tensile forces must be transmitted, can benefit from advantages of the invention.
Die Befestigung kann in auf vielfältige Arten ausgeführt sein.The attachment can be carried out in a variety of ways.
Es können ferner reflektierende Folien oder Metallschichten zur Strahlungsunterdrückung an Innenseiten der Hülle und/oder parallel zu ihnen zwischen mehrlagigen Stützkernen vorgesehen sein.Reflective films or metal layers for radiation suppression may also be provided on insides of the envelope and / or parallel to them between multilayer support cores.
Nach einem weiteren erfindungsgemessen Aspekt werden die Aufgaben der Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen eines Dämmelementes nach einer der vorhergehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung, dadurch gelöst, dass folgende Verfahrensschritte in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden: a) die Luft im Hohlraum der Stützstruktur gegen eine wärmedämmend und/oder schalldämmend optimierte Gasfüllung ausgetauscht und b) die Stützstruktur gasdicht verschlossen wird. Hierzu kann eine Öffnung verwendet werden oder die Hülle direkt mit Gasfüllung gasdicht verschlossen werden, beispielsweise unter gewünschter dämmender Gasumgebung.According to a further aspect of the invention, the objects of the invention are achieved by a method for producing an insulating element according to one of the previously described preferred embodiment, characterized in that the following method steps are carried out in any order: a) the air in the cavity of the support structure against a heat-insulating and / or replaced sound-absorbing optimized gas filling and b) the support structure is sealed gas-tight. For this purpose, an opening can be used or the envelope can be closed gas-tight directly with gas filling, for example under the desired insulating gas environment.
Es können ferner wenigstens eines der folgenden optionalen Verfahrensschritte vor dem Schritt b) ausgeführt werden:
- a1) Ausheizung oder Trocknung des Dämmstoffs, sodass der Dämmstoff von den an seinen inneren Oberflächen adsorbierten Luftgasschichten, insbesondere von Wassermolekülen/Wasserhäuten befreit wird,
- a11) Ausheizung oder Trocknung der Stützstruktur und/oder der Flächensubstrate;
- a2) Befüllung des Dämmstoffs mit einem dämmenden Gas durch Evakuierung und nachfolgende Gaseinlassung oder durch eine ausreichende Gasdurchspülung, sodass die Zwischenräume des Dämmstoffs im Wesentlichen nur dämmendes Gas enthalten, a2) Befüllung der Hohlräume der wenigstens von einer Seite offenen Stützstruktur mit Dämmstoff;
- a21) Schließung der offenen Stützstrukturseite mit Flächensubstrat und/oder Hülle,
- a3) Evakuierung der Hohlräume der Stützstruktur über eine Gasbefüllungsöffnung oder in einer Vakuumkammer über offene Hohlräume; und Befüllung mit einer wärmedämmend und/oder schalldämmend optimierten Gasfüllung;
- a4) oder eine Durchspüllung der Hohlräume der Stützstruktur mit einer wärmedämmend und/oder schalldämmend optimierten Gasfüllung;
- a1) heating or drying of the insulating material so that the insulating material is freed from the air gas layers adsorbed on its inner surfaces, in particular from water molecules / water skins,
- a11) heating or drying of the support structure and / or the surface substrates;
- a2) filling the insulating material with an insulating gas by evacuation and subsequent gas injection or by a sufficient gas flushing, so that the interstices of the insulating material substantially contain only insulating gas, a2) filling the cavities of the at least one side open support structure with insulating material;
- a21) closure of the open support structure side with surface substrate and / or shell,
- a3) evacuation of the cavities of the support structure via a gas filling opening or in a vacuum chamber via open cavities; and filling with a heat-insulating and / or sound-insulating optimized gas filling;
- a4) or a through-flushing of the cavities of the support structure with a heat-insulating and / or sound-insulating optimized gas filling;
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 Steinwollen direkt aus der Schmelze bei 1100–1400°C als völlig frei von adsorbierten Wasserhäuten gelten.The liberation of the inner surfaces of the gas-permeable insulating material of adsorbed air-gas layers, in particular of water molecules / water skins is preferably carried out directly in the production process of the respective insulating material before contamination with water vapor or ambient air by already introducing the insulating gas or temporarily another noble gas in a suitable process phase , This eliminates the energy needed to heat the insulation. For example, silica, aerogels, perlites and vermiculites, when expanded at 900-1000 ° C and glass or stone wool directly from the melt at 1100-1400 ° C, can be considered to be completely free of adsorbed water skins.
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 Temperaturgrenze 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. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Dämmstoff von an Oberflächen von Glasfasern bei Wollen oder Poren bei porösen Pulverstoffen wie Perlit, Kieselsäure adsorbierten Wassermolekülschichten durch einen Desorptionsvorgang befreit. Hierzu kann der Dämmstoff einer Ausheizung bei einer für den Dämmstoff maximal zulässigen Temperatur unterzogen sein. Somit sind temperaturbeständige Dämmstoffe wie Perlite, Vermiculite, Kieselsäure, Aerogelle und mineralische Wollen, wie Glaswolle, Steinwolle, Basaltwolle vor den übrigen pflanzlichen wie Cellulose, Schafswolle, Flachs usw. im Vorteil. Außerdem kann in weiter verbesserten Verfahren energie- und kostensparend einfach der betreffende Dämmstoff im Prozess seiner Herstellung direkt aus einer noch hochtemperaturigen Phase entnommen und erfindungsgemäß mit dem dämmenden Gas anstatt der Umgebungsluft in Kontakt gebracht und luftdicht abgeschlossen werden. Dadurch würde gar keine Wärme und Aufwand zur Desorption von Wasserschichten anfallen. Beispielsweise hat Perlit bei seiner Expansion eine Temperatur von ca. 900°C und Glas- oder Steinwolle entstehen gar aus des Schmelze. Alternatively, the insulating material applied with water skins is subjected to a subsequent bake-out process, in that it is preferably purged with insulating gas or temporarily with another noble gas and heated up to a predetermined temperature limit. Preferably, the gas is constantly replaced by fresh, thereby flushing out the evaporating water vapor and unwanted other gases from the interstices of the insulating material. In a preferred embodiment of the invention, the insulating material is freed of surfaces of glass fibers in wool or pores in porous powder materials such as perlite, silica adsorbed water molecule layers by a desorption process. For this purpose, the insulation may be subjected to a heating at a maximum allowable for the insulation temperature. Thus, temperature-resistant insulation materials such as perlite, vermiculite, silica, aerogels and mineral wools, such as glass wool, rock wool, basalt wool before other vegetable such as cellulose, sheep wool, flax, etc. have the advantage. In addition, in energy-saving and cost-saving processes, the insulation material in question can simply be removed directly from a still high-temperature phase in the process of its manufacture and brought into contact with the insulating gas instead of the ambient air and sealed airtight. As a result, no heat and effort would be incurred for the desorption of water layers. For example, perlite has a temperature of approx. 900 ° C during expansion, and glass or rock wool is even produced from the melt.
Dabei sind die mineralischen Dämmstoffe deutlich im Vorteil, da sie höhere Temperaturen beispielsweise von 300–400°C und mehr ertragen. Pflanzliche und 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 kann Erfolg versprechen. Weitere Alternative bilden chemische Verfahren, die geeignet sind, das Wasser durch eine chemische Reaktion zu binden, wie beispielsweise durch CaO dem ungelöschten Kalk, wobei anschließend eine mechanische Trennung des Dämmstoffs von dem chemischen Reagenzstoff auszuführen wäre. Alle alternativen Verfahren lassen sich natürlich auch kombinieren, um für jeden Dämmstoff das wirtschaftlich Optimale umsetzen zu können. Auch können Ionenbeschussverfahren unter Vakuum Anwendung finden.The mineral insulation materials are clearly in the advantage, since they endure higher temperatures, for example, from 300-400 ° C and more. Vegetable and organic insulating materials can often only be heated to a maximum of 70-150 ° C, which makes their removal from water skins more difficult. Here, additionally, a time-effective drying in a vacuum can be helpful. Even drying by freezing and evaporation of the water skins from the solid ice phase can promise success. Other alternatives include chemical processes that are capable of binding the water by a chemical reaction, such as CaO unquenched lime, followed by mechanical separation of the insulating material from the chemical reagent. Of course, all alternative methods can also be combined in order to be able to implement the economically optimum for every insulating material. Also, ion bombardment techniques can be used under vacuum.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Eine konstruktionssteife Stützstruktur mit Stützelementen
Die kraftschlüssige Verbindung der Stützelemente
Die Stützstruktur ist bevorzugt von allen Seiten mit Seitenwandplatten oder -blättern
Die Hohlräume
Erfindungsgemäß ist in die Hohlräume
Die Stützstruktur
Die Seitenwände
Die Flächensubstrate
Da die Wabenstrukturen aus Pappe bei kleiner werdender Wabenweite und großer Zellwandhöhe immer schwieriger zu expandieren sind, lässt sich eine einfachere Herstellung hoch belastbarer Stützstrukturen durch senkrechte Anordnung von Wellplatten aus Wellpappe erreichen. Die Wellpappe ist in verschiedenen Größen, die mit Buchstaben von A bis G gekennzeichnet sind und verschiedenen Papierqualitäten erhältlich. Zwecks höherer Belastbarkeit können nicht recycelte oder nur wenige Male recycelte Papiere wie Kraftliner oder Kraftpapier bevorzugt verwendet werden. Deren Belastbarkeit in senkrechter Richtung lässt sich mit den Pappwaben entsprechender Wabenweite vergleichen.Since cardboard honeycomb structures are becoming increasingly difficult to expand with decreasing honeycomb width and large cell wall height, it is possible to achieve a simpler production of highly loadable support structures by vertical arrangement of corrugated cardboard corrugated sheets. The corrugated board is available in different sizes, which are marked with letters from A to G and different paper grades. For higher load capacity, non-recycled or recycled paper such as kraftliner or kraft paper may be preferred. Their load capacity in the vertical direction can be compared with the cardboard honeycomb corresponding honeycomb width.
Eine Wellplatte besteht gewöhnlich aus einer Wellenlage, die als Stützstruktur
Die Hohlräume
Die Anordnung der Wellen kann versetzt wie im Abschnitt a oder übereinander wie im Abschnitt b gezeigt vorgegeben sein. Auch deren Mischverwendung wie hier kann Vorteile haben. Ebenso können Wellplatten verschiedener Wellenabmessungen mit Pappwaben kombiniert eingesetzt werden. Dadurch lassen sich bspw. effektivere Wärmedämmwerte und Belastbarkeit sowie Steifigkeit einstellen. Auch dreidimensional ausgebildete Wellenplatten können zum Einsatz kommen und haben den Vorzug, dass sie auch seitlich belastbarer sind, als die gerade ausgebildeten Wellen.The arrangement of the waves can be offset as indicated in section a or above each other as shown in section b. Even their mixed use as here can have advantages. Likewise, corrugated sheets of different shaft dimensions can be used in combination with cardboard honeycombs. This allows, for example, more effective thermal insulation values and resilience and rigidity set. Even three-dimensionally formed wave plates can be used and have the advantage that they are also laterally resilient than the straight waves formed.
Die nicht dargestellten obere und untere Flächensubstrate
Zur Herstellung so ausgestalteter Dämmstoffelemente eignen sich auch die erwähnten Extrusions- oder Pultrusionsverfahren durch Verwendung thermoplastischer oder duroplastischer, auch faserverstärkter Kunststoffe. Die wirtschaftlichste Herstellart ist jedoch aus Wellpappe, da Papier ein nachwachsender und preiswerter Stoff ist. Es können Wellplatten meterweiter Abmessungen durch Klebung mit preiswerten Kleistern/leimen verbunden werden oder direkt in mehrschichtiger Ausführung bezogen werden. In nördlicheren Regionen könnte eine Verdoppelung auf 20–30 cm Plattendicke ausreichen. So zusammengesetzte Wellplatten können sehr wirtschaftlich zu vorgegebenen Platten zugeschnitten und weiter durch Befüllung mit Dämmstoff und Anbringung von Druckverteilungsplatten/mitteln und Seitenwänden verarbeitet werden.For the production of such ausgestalteter insulation elements are also the mentioned extrusion or pultrusion process by using thermoplastic or thermosetting, fiber-reinforced plastics. However, the most economical method of production is corrugated since paper is a renewable and inexpensive material. Corrugated sheets of meter-wide dimensions can be bonded by gluing with inexpensive glue / glues or directly in multi-layered design be obtained. In more northern regions a doubling to 20-30 cm plate thickness could be sufficient. Composite corrugated sheets of this type can be cut very economically into predetermined sheets and further processed by filling with insulating material and attaching pressure distribution plates / means and side walls.
Zum Eliminieren oder erheblichen Reduzieren der Feuchtigkeitsgehalte und der gasbedingten Konduktions- und Konvektionswärmeleitung ist erfindungsgemäß eine Befluidung mit einem wärmedämmenden Gas wie CO2, Krypton, Argon, Xenon oder Trockenluft mit Versiegelung der äußeren Wände ausgeführt.In order to eliminate or considerably reduce the moisture contents and the gas-related conduction and convective heat conduction, according to the invention, a heating with a thermally insulating gas such as CO 2 , krypton, argon, xenon or dry air with sealing of the outer walls is carried out.
In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen können Dämmstoffelemente auch mit horizontal ausgerichteten d. h. liegend angeordneten Wellen-, Steg- oder Wabenstrukturen Verwendung haben, wenn die Druckbelastbarkeit nicht ganz so hoch sein muss. Für mitteleuropäisches Klima können erfindungsgemäße Dämmstoffelemente mit Plattendicken zwischen 10 und 20 cm bereits zum Erreichen des Passivhausstandards ausreichen.In further preferred embodiments, insulating elements can also with horizontally oriented d. H. lying lying wave, web or honeycomb structures have used, if the pressure capacity does not have to be quite so high. For Central European climate insulation elements according to the invention with plate thicknesses between 10 and 20 cm already sufficient to reach the passive house standard.
Es sei angemerkt, dass die dargestellten Ausgestaltungen 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.It should be noted that the illustrated embodiments can not describe the entire scope of the present invention, but it is possible for one of ordinary skill in the art to create further embodiments of the invention, which are covered by the scope defined in the claims, without being inventive step got to.
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