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Wärmeisolationsschalung
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Angemeldet am: (A /77) Beginn der Patcntdauer: Die vorliegende i?.rfindung
betrifft eine Wärmeisolationsschalung, insbesondere für Heißwasserbchälter und -leituilgen
bestehend aus einem formstabilen Mantel und einer daran angeordneten Kunststoffschaumschicht.
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Um den Wärmeverlust von heißen Medien möglichst gering zu halten,
ist es üblich, das das heiße Medium beinhaltende
Gefäß mit einem
Isolationsmantel zu versehen. Als Isolationsmaterial diente dabei in vielen Fällen
Glas-oder Steinwolle. Um dieser Isolationsumhüllung den nötigen Halt am Gefäß zu
geben, wurde es entweder mit einer Bandage angebunden oder von einem Mantel gehalten.
Dieser Mantel bestand bisher meistens aus Blech.
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In jüngster zeit ist es auch bekannt geworden, insbesondere Heißwasserleitungen
und Fernwärmerohre mit einer Schale von Polyurethanhartschaum zu umgeben. Diese
Polyurethanhartschaumschalen köonnen an Ort und Stelle aufgebracht werden und werden
mit einer Kunststoffhülle am Rohr befestigt. Die Kunststoffhülle hat dabei vor allem
don Zweck, den Polyurethanhartschsum vor mechanischer Zer-Störung zu schützen. Der
Nachteil dieser Methode liegt darin, daß ein relativ großer Arbeitsaufwand benötigt
wird, um eine wirklich gute Isolierung zu erzielen. Zuerst müssen die Polyurethnnhartschaumschalen
gefertigt werden, entweder durch Formschäumen oder durch Ilerausarbeiten aus Polyurethanhartschaumblöcken.
Anschließend worden die Schalen beispielsweise an das zu umhüllende Pnhr gelegt,
daran gehalten, und schließlich die Kunststofhülle darüber angebracht. Dies ist
eine etwas umständliche Manipulation, die von einer Person allein nicht bewerkste]ligt
werden kann. Weiters ist es bei dieser Methode nachteilit, daß, wenn die Kunststoffumhüllung
nicht direkt an rl dem Polyurethanhartschaum anliegt, in dem Spalt es zu Wasserkondensation
kommen kann. In den Polyurcthanhartschaum e ilidringendes Wasser wirkt jedoch isolationsstörend
und setzt den Wärmeleitwert wesentlich hinauf. Darüber hinaus kann es im Winter
auch zu Frostschäden kommen.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die oben diskutierten
Nachteile zu beseitigen wlfl rille llrmeisolationsschalung zu schaffen, die leicht
angebracht werden kann, den g ewünsohton notwendigen Isolationseffekt sichert, und
die eine möglichst lange Lebensdauer aufweist.
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Dies wird erßindungsgemäß durch eine Wärmeisolationschalung der vorstebend
beschriebenen Art erreicht, wobei der Mantel und die Kunststoffschaqumschicht durch
direktes Anschäumen lotzterer festhaftend, homogen verburden sind. Dadurch bilden
Mantel und Kunststoffschaumschicht ein einziges Stück, das entsprechend leicht gehandhabt
werden kann. Durch das Anschäumen ist eine 100 %ig dichte und feste Verbindung zwischen
dem Mantel und dem Kunstatoffschaum gesichert, so daß eine eventuelle Kondüuswasserbildung
au der Inuen@eite des Mantels ausgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Wärmeiselationsschalung kann darin gesehen werden, daß durch den Schutz der einen
Seite der Schalung beim Transprot eine Beschädigung hintangehalten ist.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kunststoffschaumschincht aus
flexiblem Pelyurethanschaum besteht. Sle kann sich dann dem zu umhüllenden Behälter
besonders eng anschmiegen, auch wenn dieser irgendwo oberflächliche Unregelmäßigkeiten
aufweist. Auch Maßtoleranzen können auf diese Weise elegant ausgeglechen uerden.
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Um eine optimale Wärmedämmung zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn
die Kunststoffschaumschicht aus starrem Polyurethanschaum besteht. Starre Polyurethangchäume
besitzen besonders gute Wärmeisolationseigenschaften.
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Ein zusätzlicher Vorteil voll starren Polyurethanschäumen besteht
darin, daß sich Formulierungen anbieten, die neben den isolierenden Eigenschaften
auch eine größere Feuerfestigkeit erbringen. Durch derartige Maßnahmen kann - weiin
erforderlich - die Brandgefahr auf ein Minimum gedrückt werden.
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Als besonders geeignet zur Isolation von Heißwasserbehältern hat sich
eine Wärmeisolationsschalung er'iierten, die eine Kunststoffschaumschicht aus Polyät6herpolyurethan
weichschaum mit einem Raumgewicht von etwa 30 bis etwa
45 g/cm3,
vorzugsweise von etwa 35 bis etwa 40 g/cm3 und eine Härtezahl nach DIN 7790 von
etwa 10 bis etwa 15 aufweist. Die erwähnten Raumgewichte sichern, daß sich die Kunststoffschaumschicht
einerseits völlig an den Behälter anschmiegen kann und andererseits, daß die dazu
notwendigen Anproßdrücke nicht zu groß sind, so daß Montage leicht bewerkstelligt
werden kann.
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Dieselben Aussagen gelten auch für die Angaben über die Härtezahl.
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Um den Vorteil der Flexibilität der Kunststoffschaumschicht mit einer
möglichst guten Wärmeisolation zu verein igen, ist eg zweckmäßig, wenn die Kunstsoffschaumschicht
etwa 20 b@s etwa 40 % geschlossene Porne und eine VJärmeleitza.} VOII etwa 0,035
bis etwa 0,040 kcal/mh°C aufweist. Bei Einhaltung dieser Materialeigenschaften für
einen 150 1 Heißwasserspeicher kann man beispielsweise einen Wärmemengenverlust
von etwa 80 bis etwa 90 kcal/h einhalten (Isolierkicke 45 111111).
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Wie bereits oben erwähnt, haben derartige Kunststoffschäume dennoch
noch einen flexiblen Charakter und schmiegen sich somit an unregelmäßig geformte
Ober~ flächen an. Auch bei Transport und Montage ergibt sich durch die Flexibilität
der Vorteil einer minimalen Verletzungsanfälligkeit.
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Um das Gewicht der Wärmeisolationsschäume zu senken, kann es zweckmäßig
sein, daß die Kunststoffschaumschicht ein flaumgewicht von etwa 20 bis etwa 30 g/cm3
aufweist.
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Dadurch wird die Handhabung noch erleichtert und die Isolationseigenscha.ften
können sogar verbessert werden.
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Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kunststoffschaumschicht etwa
80 bis etwa 100 % geschlossene Poren und eine Wärmeleitzahl X von etwa 0,025 bis
etwa 0,035 keal/mh°C aufweist. Durch die Geschlossenporigkeit wird die Isolation
verbessert, man nimmt allerdings in Kauf, daß die
Rezepturen an
Flexibilität verlieren, so daß man im bezug auf Festigkeit ulld Sprödigkeit nicht
mehr dieselben Eigenschaften wie bei einem Weichschaum erreicht. Bei einem 150 1
Heizwasserspeicher kann man mit derartigen Kunststoffschäumen einen Wärmemengenverlust
von etwa 70 bis etwa 80 keal/@und darunter erreichen (45 mm Isolierdicke).
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Besonders gute Kombinationseigenschaften zwischen Festigkeit/Zähigkeit
wid Isolationsfähigkeit erreicht man, wenn die Kunststoffschaumschicht aus einem
Polyester-Polyäther-Polyurethauscheaum besteht. Vorteilhaft ist bei derartigen Kunststoffschäumen
insbesondere auch, daß sid@ach der Herstellung nicht stark zum Schrumpfen neigen,
welche Gefahr bei Polyäther-Polyurethanweichschäumen innen besteht, wenn man die
Geschlossenporigkeit erhöht. Dies k @@nn dann dazu führen, daß der Mantel deformiert
wird, so daflj die ganze Wärmeisolationsschalung nicht mehr die gewünschten Maße
aufweist.
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Um die Oberflächenstrapazierbarkeit der Innenfläche der Wärmeisolationsschalung
zu verbessern, kann es von Vorteil sein, wenn die Kunststoffschaumschicht innen
mit einer Kunststoff-Folie, einem Vlies od.dgl. beschichtet ist. Diese Maßnahme
kann sich auch günstig auf das Isolierverhalten auswirken, wenn dadurch innenliegende
offene Poren abgeschlossen werden.
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Um eine Erhöhung der Wärmereflexion zu erreichen, kann die Kunststoff-Folie
metallbeschichtet, beispielsweise aluminiumbedampft sein. Diesbezüglich kann es
auch zweckmäßig sein, wenn die Kunststoff-Filie innen nochmals mit einer Kunststoffschaumschicht
versehen ist.
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Diese ICunststoffschaumschic-ht kann beispielsweise aus einem anderen
liunst-stoffschaum bestehen, z.I3. aus
Polyurethanweichschaum,
wäbrend die eigentliche isolierende Kunsts6toffschaumschicht aus Polyurethanbartschaum
besteht. Dadurch kalln man einerseits ein optik males Isolationsvermögen erhalten
und andererseits trotzdem die gewünschte Anpassungsfähigkeit an eine unregelmäßige
Oberfläche erhalten.
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Für manoge Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, wenn die Kunststoffschaumschicht
durch abgeschlossene Lufträume von dem zu isolierenuen Bchälter getrennt ist. Um
dies zu erreichen, kann die J:unststoffschaumschicht eine strukturiertje Oberfläche
aufweison. Darunter können entweder Noppen, Rippen od. dgl. verstanden worden. Dieser
Luftmantel, der die Isolation in bestimmten Anwendungsfällen verbessern kann, kann
beispielsweise auch dadurch erreicht werden, daß die Kunststoffschaumschicht innen
nippen zur Distanzhaltung gegenüber dem umhüllten Gegenstand aufweist. Es bildet
sich dann eine dünne Luftschicht zwischen dem umhüllten Gegenstand und der Kunststoffschaumschicht.
Ist in diesem Fall die Kunst stoffschaumschicht noch beispielsweise mit einer metallbeschichteten
Kunststoff-Folie abgedichtet, so ergeben sich dadurch optimale Verhältnisse In bezug
auf die Wärmereflexion.
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Um den Wärmeverlust auch durch den Mantel der Wärmeisolationsschalung
möglichst gering zii halten, ist es zweckmäßig, wenn dieser al Kunststoff, z.B.
Polyvinylchlorid, Polystyrol, Aeryl-Butadien-Styrol, Aerylharz od.dgl. besteht.
Diese Haterialich haben auch den Vorteil der Tiefziehbarkeit, das heißt, es können
auf relativ einfache Art und Weise kommplizierte Formkörper hergestellt werden.
Um die Eigenschaften der Tiefzichbarkeit, des Wärmeisolationsvermö.g"ens und der
mechanischen Festigkeit miteinander zu vereinen, soll die Dicke des Mantels etwa
zwischen 0,5 bis etwa 1,0 mm betragen.
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Um eine einfache Umhüllung eines Gefäßes mit einer erfindungsgemäßen
Wärmeisolationsschalung zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, wenn diese mehrteilig,
inabesondere zwiteilig aufgebaut ist. Es werden dann die mantelteilc mit einer Kunststoffschaumschicht
verschen und um den zu umhüllenden Behälter gelegt. Dadurch sind Vorsprünge des
Behälters od. lgl. fär die Montage rein Problem.
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Besonders einfach ist es, wenn die Teile der Wärmeiselationsschalung
stumpfsto@end mittels eines außen auf den Mantel geklebten Klebebandes verbunden
sind. Diese Art der Montage geht äuäerst schnell und ist dennoch ausroichend fest.
Ein der@rtiges Klebeband kaun auch farblich auf den Mantel abgestimmt werden, SO
daß auch ästh etische Belange g@uabrt sin.
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Eine andere Verbindungsmö@lichkeit zweien eine Wärmeisolationsschalung
bildenden Mäntel besteht darin, daß die Mäntel an der Steßstelle einen umgebördelten
R aufweisen und mittels einer gegengleich au@@eblldeten Leiste zusammeng@halten
sind. Man erhält dadurch @ine sehr fest und dauerhafte Verhindung, die auch einer
häufigne Reinigung mit gegebenenfalls aggressiven Medien standhält.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt einer Wärmeigalationsschalung,
Fig. 2 eine Halbschale, Fig. 3 eine heißwasserspeicherumhüllung, die Fig. 4 bis
6 Querschnitte durch einen Ausschnitt der Wärme isolationsschalung, Fig. 7 einen
Querschnitt durch einen umhüllten Behälter und Fig. 8 einen Querschnitt durch eine
Verbindungsstelle zweier Wärmeisolatiosschalungsteile.
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Die Wärmeisolationsschalung gemäß Fig. 1 ist rohrförmig und besitzt
einen äußeren Mantel 1 aus Kunststoff und eine Kunststoffschaumschichte 2.
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Fig. 2 zeigt eine Halbschale einer erfindungemäßen llärmeisolationsschalun!r
mit einem Mantel 3 und einer Kunststoffschaumschichte 4. Der tiantel 3 besteht alls
tiefgezogonem Polyvinylchlorid, die Kunststoffschaumschichte 4 aus Polyurethan-Weichschaum.
Die Herstellung einer derartigen Ilnlbschale erfolgt durch ein Fornschäumverfahren,
wobei in den Spalt zwischen dem Mantel 4 und einem entsprechend der gewünschten
Höhlung ausgebildeten Formkern reaktives Gemisch aufgeschäumt wird.
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Die Herstellung derartiger Tlalbschalen erfolgt in einem Karusselrundlauf,
wobei ftir einen Umlauf und damit als Entformungszeit für die Wärmeisolationsschalung
8 bis 12 Minuten zur Verfügung stehen. Die verwendeten Polyurethanschaumrezepturen
können suf Ätherbasis aufgebaute Kalschaumrezepturen sein. Die bei der Realtion
dabei freiwerdende Reaktionswärme von etwa 60 bis etwa 70°C liegt unter der Verformungstemperatur
des Polyvinylchloridmantels, so daß eine Beschädigung des Mantels ausgeschlossen
ist. Um die Geschlossenzenlligkeit zu erhöen, kann man Ester/Ätherrezepturmischungen
verwenden, wodurch das Schrumpfverhalten günstig beeinflußt werden kann. Derartige
Mischungen müssen etwas stärker katalysiert werden, wozu Metallkatalysatoren, z.B.
Zinn-IIctoat verwendet werden können. Zu Frhöhung der Brandfestigkeit Icönnen flüssige
und feste Flammschutzmittel, z.r-. ouf Phosphorbasis beigefügt werden.
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Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Heißwasserspeicherumhüllung
5. Diese besteht aus zwei Halbschalen. An ihrer Stoßstelle sind Ausnehmungen beispielweise
für einen Instrumentenanschluß 7 und Wasseranschlüsse 6 vorgesehen.
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Die Stoßstelle ist mit einem Klebeband 20 überdeckt.
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Dadurch, daß diese Anschlüsse an der Stoßstelle der zwei Halbschalen
vorgesehen sind, ist eine einfache Montage möglich. Der heißwasserspeicher kann
auf einem Dreifuß 8 ruben, dessen Befestigungselemente in der Wärmeisolationsschalung
ebenfalls ausgenommen werden müssen, Es ist jedoch auch möglich, den Heißwasserspeicher
mittels entsprechender Streben an der Wand hängend zu befestigen, wozu ebenfalls
an der Stoßstelle der Halbschalen Aussparungen vorgesehen werden muß-sen. Diese
Aussparungen können entweder schon bei der Herstellung berücksichtigt werden und
mit Polyurcthanschanm nicht erfüllt sein oder an stanzt diese Teile einfach nachträglich
heraus.
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Die Fi!.. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Wärmeisolationsschalung
mit einem Mantel 1, einer Kunststoffschaumschicht 2 und einer innenliegenden Folie
9. Laut Fig. 5 ist auf der Folie 9 iiinen noch eine Kustoffschaumschicht 10 angebracht.
Durch diese Kuststoffschaumschicht 10 wird die Folie 9 in einen Abstand zur zu umhüllenden
Behälterwandung gebracht, dadurch kann das Wärmeoreflexionsvermögen dieser Folie
9 besser ausgenützt werden.
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Die. Fig. 6 zeigt eine Variante der Wärmeisolationsschalung mit strukturierter
Oberfläche 11 der Kunststoffschaumscliichte 2. Die Strukturierung der Oberfläche
wird hier durch pyramidenförmige Erböhungen gebildet, kann jedoch auch beliehig
anders ausgebildet sein.
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Laut Fig. 7 besitzt die Wärmeisolationsschalung Innenrippen 12, durch
die ein Luftspalt 13' zwischen Schalung und Behälter gebildet ist. Dieser Luftspalt
nimmt ebenfalls die Funktion einer Wärmeisolationsschicht wahr.
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Die Fig. 8 zeigt eine Möglichkeit der Verbindung zweier Wärmeisolationshalbschalen.
Die Mäntel 13 dieser Halbschalen besitzen jeweils ei.nen umgebördelten Rand 14,
über den eine gegengleich ausgebildete Leiste 15 gesteckt ist,
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