DE3533805A1 - Isolierscheiben - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft hochwärme- und/oder schallisolierende Scheiben.
Isolierscheiben bestehen bislang aus 2 oder 3 Glasscheiben, die im Abstand
von 10 bis 30 mm angeordnet sind und an den Kanten mit einem luftundurchlässigen
oft noch feuchtigkeitsabsorbierende Substanzen enthaltendem
Material fest miteinander verbunden sind. Zwischen den Scheiben
befindet sich meist Luft oder ein inertes Gas von normalem Druck. Die
Isolierfähigkeit beruht auf der Isolierwirkung eines ruhenden Luft- oder
Gasraumes und ist dadurch begrenzt.
Es war nun wünschenswert und es bestand die Aufgabe, die Isolierwirkung
zu erhöhen.
Eine Möglichkeit wäre, zwischen die Scheiben noch zusätzlich isolierend
wirkendes Material einzubringen, wie z. B. kugelförmiges SiO2-Aerogel. Ein
solches Aerogel erhält man z. B. durch überkritische Trocknung von SiO2-
Hydrogelen, die z. B. durch Hydrolyse von Wasserglas hergestellt werden.
Eine mögliche Ausführungsform der überkritischen Trocknung ist folgende:
Das wasserfeuchte Hydrogel wird in einem Druckbehälter mit Methanol gewaschen
bis das Wasser weitestgehend entfernt ist. Anschließend wird
durch das in methanolischer Suspension vorliegende Hydrogel, auch Lyogel
genannt, bei Normaltemperatur (20 bis 25°C) und 80 bar flüssiges CO2
gepreßt und dadurch die methanolische Phase gegen flüssiges CO2
ausgetauscht. Danach wird der Druckbehälter unter Begrenzung des Drucks auf
80 bar und auf 60°C erwärmt. Das CO2 geht dabei in den überkritischen
Zustand über und wird dann isotherm entspannt. Anschließend wird noch bei
50 bis 85°C mit Stickstoff gespült. Die überkritische Trocknung der
SiO2-Hydrogelkugeln zum Aerogel kann aber auch aus überkritischem Methanol,
wie z. B. beschrieben in der US-PS 20 93 454 und der EP-OS 18 955
erfolgen. Ein anderes mögliches Trocknungsverfahren, bei dem man SiO2-
Aerogel einer höheren Dichte erhält, beruht auf einem successiven
Lösungsmittelaustausch am Hydrogel von wassermischbaren zu mit Wasser nicht
mischbaren Lösungsmitteln und anschließender Entfernung des Lösungsmittels
bei Normaldruck und erhöhter Temperatur. Letztgenanntes Verfahren
ist in der DE-OS 30 25 437 beschrieben.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des SiO2-Hydrogels können
selbstverständlich auch Kieselsäureorthoester verwendet und durch Hydrolyse
im Sol-Gel-Prozess, wie z. B. in US-PS 36 72 833 beschrieben,
polykondensiert werden.
Eine andere Möglichkeit, die Isolierung zu erhöhen, ist, den Raum zwischen
den Scheiben mindestenssteilweise zu evakuieren, da ein luftverdünnter
Raum eine zusätzliche Wärme- und Schallisolierung bringt. Voraussetzung
für einen luftverdünnten Raum zwischen den Scheiben ist, daß
durch geeignete Stege oder Stützen zwischen den Scheiben, der auf den
Scheiben lastende (Atmosphären-) Druck abgefangen wird. Die Stege oder
Stützen wirken jedoch für den Wärmetransport als Brücken und erhöhen so
wieder den unerwünschten Wärme- oder Schallübergang. Man kann auch die
sehr gut wärme- und schallisolierenden Aerogelkügelchen als Stützkörper
zwischen die Scheiben einfüllen und dann zumindest teilweise evakuieren.
Die Aerogelkügelchen sind nur begrenzt gegen Druck beständig. Es kommt
auf ihre Dauer-Stabilität an und darauf, daß sie den auf die Scheiben
wirkenden Luftdruck gegenüber dem luftverdünnten Zwischenraum aushalten
und verteilen. Außerdem müssen die Kügelchen so eingefüllt sein, daß sie
gegeneinander nicht verschiebbar sind. Durch Erschütterungen, Stöße oder
Schläge besteht die Gefahr, daß diese Kügelchen durch die so erfolgende
zeitlich und örtlich erhöhte Druckbeanspruchung zumindest teilweise zerbrechen
und so nicht mehr im gewünschten Maße als Stütze wirken. Die
Scheiben können dann unter der Wirkung des Außendruckes, im Falle von
Glasscheiben brechen und splittern. Kunststoffscheiben erleiden Verbiegungen.
Es wurde nun gefunden, daß man diese schwerwiegenden Nachteile bei der
Herstellung hochisolierender, zumindest teilweises Vakuum enthaltender
Isolierscheiben verhindern kann, wenn man Isolierscheiben herstellt, bestehend
aus mindestens zwei im Abstand von 5 bis 50 mm parallel angeordneten
etwa gleich großen Scheiben, die an den Kanten luft- bzw. gasdicht
in an sich bekannter Weise verbunden sind, bei denen an den Innenseiten
der Scheiben lose luft- bzw. gasundurchlässige Folien anliegen, die mit
den Abdichtungen an den Scheibenkanten luft- bzw. gasdicht verbunden
sind, der Raum zwischen den Folien mit Aerogelkügelchen ausgefüllt ist,
dieser Raum völlig luft- bzw. gasdicht verschlossen wird, dann mittels
einer geeigneten Vorrichtung (Sonde) im gewünschten Maße evakuiert wird
und dabei gleichzeitig zwischen den Folien und den Scheiben durch eine
oder mehrere Öffnungen oder Sonden Luft oder ein inertes Gas zugeführt
wird. Die Öffnung an der Evakuierungsstelle wird dann vakuumdicht verschlossen.
Die Öffnungen zwischen den Scheiben und Folien bleiben erhalten
und verbinden so diesen Raum, gewünschtenfalls über ein Trockenmittel,
mit der Außenluft, so daß ein Druckausgleich gegeben ist. In einer
anderen Ausführungsform kann man aber auch zur Füllung des Raumes zwischen
den Folien und den Scheiben als inertes Gas ein schwer diffundierendes
Gas, wie z. B. Schwefelhexafluorid, vorzugsweise unter Normaldruck
verwenden und diesen Raum nach außen gasdicht verschließen. Durch die
Erfindung wird der Außendruck auf die Scheiben aufgrund des evakuierten
Innenraums genommen und die Isolierwirkung der Isolierscheiben durch
Verwendung eines luft- bzw. gasverdünnten Raumes und zusätzlichen Isoliermaterials
zwischen den Scheiben deutlich vergrößert.
Durch die Verwendung der Folien wird der durch das Evakuieren entstehende
Druck auf die Kügelchen stark verringert: Die Folien tangieren nicht nur
die Kügelchen, wie es bei einer Kugel auf einer Ebene an der sehr kleinen
Berührungsstelle der Fall ist, z. B. gegenüber Glas, sondern legen sich
auch in einem gewissen Ausmaße teilweise um die Kügelchen. Durch die
größere Berührungsfläche wird der Außendruck viel besser aufgefangen und
verteilt. Bei Verwendung der Zwischenfolien und der Evakuierung werden
die Kügelchen in ihrer Lage fixiert und können sich nicht mehr gegeneinander
verschieben.
Als Füllmaterial kommen vorzugsweise Aerogele und diese wiederum bevorzugt
in Kügelchen-Form in Frage. Diese können entsprechend dem Scheiben-
bzw. Folienabstand einen Durchmesser von 0,5 bis 15 mm, vorzugsweise
2 bis 10 mm haben. Bei der Anwendung kann der Durchmesser der Kügelchen
in diesem Bereich weit schwanken, er kann aber auch eng begrenzt sein.
Man kann statt Aerogelen auch Aerosil verwenden.
Die nach den zuvor genannten Verfahren hergestellten Aerogelkügelchen
sind von Natur aus transparent bis schwach opak. Die mit diesem Material
erhaltenen Isolierscheiben sind nicht ganz transparent und in ihrer Optik
mit lichtstreuendem Gas, z. B. Milchglas oder in der Durchsicht durch
entsprechende Strukturierung gehindertes Glas zu vergleichen. Auf vielen
Anwendungsgebieten, auf denen durch ungehinderten Strahlungseinfall
Schlagschatten vermieden werden soll, wie z. B. Sporthallen, Treibhäusern,
Werkshallen in der Industrie und Messe- oder Museumshallen ist das
erfindungsgemäße Isoliersystem sehr gut zu verwenden.
Als Scheiben kommen vorzugsweise Glasscheiben in Frage, die in üblichen
verschiedenen Dicken verwendet werden. Für spezielle Anwendungszwecke
kann man auch Glasverbundscheiben oder Kunststoffscheiben aus verschiedenen
Kunststoffen verwenden, z. B. aus glasklarem Polystyrol und seinen
Copolymerisaten, aus PVC, Polymethacrylat, Polycarbonat oder Polyurethanen.
Man kann auch schwach opake Scheiben verwenden, z. B. aus Kunststoffen
wie Polyolefinen, Polyamid.
Als Folien kommen Kunststoffolien in Frage, die vorzugsweise etwas
Dehnelastizität besitzen und die in entsprechender Dicke, wie z. B. über
15 µm, luft- bzw. gasundurchlässig und vakuumdicht sind, z. B. Folien aus
PVC, Polyolefinen, Polyamid, Polyurethanen, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat
oder Folien, die auf Fluorolefinbasis und deren Mischpolymerisaten
aufgebaut sind, wie z. B. Polyvinylfluoriden. Diese Folien
können schwach opak oder volltransparent sein.
Die Verbindung der Scheiben miteinander, ihre Fixierung zueinander und
gleichzeitig die Fixierung der Folien kann mit den üblichen bei Isolierglasscheiben
angewandten Mitteln und Vorrichtungen geschehen. Die Folien
kann man an den Scheibenkanten und den dort befindlichen Abstandhaltern
z. B. durch Verkleben fixieren. Man kann aber auch die Folien an den Enden
miteinander verschweißen und gewünschtenfalls diese Schweißnaht in das
Dichtungsmaterial zwischen den Scheibenkanten einarbeiten. An den für die
Evakuierung zwischen den Folien vorgesehenen Stellen kann man plastisch-
elastisches Material oder Metall, wie Bleilot verwenden, das sich nach
Entfernen der Evakuierungssonde entweder selbsttätig verschließt oder
verlötet wird. Zusätzlich können diese Stellen erforderlichenfalls durch
plastisches Material luftdicht verschlossen werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Isolierscheiben, bestehend aus
mindestens zwei im Abstand von 5 bis 50 mm parallel angeordneten etwa
gleichgroßen Scheiben, die an den Kanten luft- bzw. gasdicht in an
sich bekannter Weise verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an
den Innenseiten der Scheiben lose luft- bzw. gasundurchlässige Folien
anliegen, die mit den Abdichtungen an den Scheibenkanten luft- bzw.
gasdicht verbunden sind, der Raum zwischen den Folien mit Aerogelkügelchen
ausgefüllt ist, dieser Raum völlig luft- bzw. gasdicht verschlossen
wird, dann mittels einer geeigneten Vorrichtung (Sonde) im
gewünschten Maße evakuiert wird und dabei gleichzeitig zwischen den
Folien und den Scheiben durch eine oder mehrere Öffnungen oder Sonden
Luft oder ein inertes Gas zugeführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung
an der Evakuierungsstelle vakuumdicht verschlossen wird, während die
Öffnungen zwischen den Scheiben und Folien, gegebenenfalls über ein
Trockenmittel, mit der Außenluft verbunden bleiben.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Scheiben solche aus Glas oder Kunststoff, wie Polyolefine, Polyamid,
PVC, Polystyrol und seine Copolymerisate, Polymethacrylat, Polyurethan,
Polyethylenterephthalat, Polycarbonat verwendet.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
man durchsichtige und/oder glasklare Scheiben verwendet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Folien Kunststoffolien aus PVC, Polyolefinen, Polyamid, Polyurethanen,
Polycarbonat, Polyethylenterephthalat verwendet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man glasklare
oder nur schwach opake Folien verwendet.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man Aerogele in Kugelform verwendet, die transparent bis opak sind.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
man Aerogele aus SiO2 verwendet.
9. Isoliersystem, hergestellt gemäß den Ansprüchen 1 bis 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3533805A DE3533805C2 (de) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | Verfahren zur Herstellung von Isolierscheiben mit hoher Wärme- und/oder Schallisolierung |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3533805A1 true DE3533805A1 (de) | 1987-03-26 |
DE3533805C2 DE3533805C2 (de) | 1996-02-29 |
Family
ID=6281648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3533805A Expired - Lifetime DE3533805C2 (de) | 1985-09-21 | 1985-09-21 | Verfahren zur Herstellung von Isolierscheiben mit hoher Wärme- und/oder Schallisolierung |
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