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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
selbst Unterdruck erzeugende Vakuumisolierpaneele und Verfahren zur
Herstellung und Verwendung derselben.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es ist seit langem bekannt, dass
Vakuum ein guter Isolator ist. Demgemäß sind Vakuumisolierpaneele in
einer Reihe von Gebieten zur Isolierung brauchbar. Obwohl Vakuumisolierpaneele
erwünscht
sind, sind sie teuer in der Herstellung. Schwierigkeiten und relativ
hohe Kosten sind insbesondere mit der Erzeugung des Vakuums und
bei der Bildung der physikalischen Form des Behälters verbunden. Beispielsweise
wird im US-Patent 5,107,649 ein Isolierpaneel beschrieben, das zwei
biegbare Metallblechwände
mit Abstandhaltern dazwischen umfaßt, wobei die Metallbleche
zusammengeschweißt
sind und dazwischen ein Vakuum gebildet wird.
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Um die Schwierigkeiten zu vermeiden,
die mit der Herstellung von Vakuumisolierpaneelen des zuvor genannten
Typs verbunden sind, ist versucht worden, Vakuumpaneele herzustellen,
die selbst Unterdruck erzeugen, d. h., bei denen es nicht erforderlich
ist, ein Vakuum zu der Zeit zu erzeugen, zu der das Isolierpaneel hergestellt
wird, sondern die Bildung eines Vakuums in situ zu dem Zeitpunkt
hervorzurufen, bei dem das Isolierpaneel durch Inkontaktbringen
mit einer Kältequelle
kalt wird. Beispielsweise wird im US-Patent 3,812,886 ein Isolierschlauch
mit einem Perlitkern beschrieben, der in eine Umhüllung eingeschlossen
ist, die mit einem kondensierbaren Gas wie beispielsweise Kohlendioxid
gefüllt
ist. Wenn der Isolierschlauch kalt wird, in dem er in die Nähe einer
Kältequelle
gebracht wird, kondensiert das Kohlendioxid, wobei ein isolierendes
Vakuum hervorgerufen wird. Im US-Patent 5,160,769 wird ebenfalls
ein isolierendes Gehäuse
beschrieben, das ein geschäumtes
Material umfaßt,
das mit Kohlendioxid gefüllte
Zellen enthält.
Wenn das isolierende Gehäuse
kalt wird durch Inkontaktbringen einer ausreichenden Kältequelle
verfestigt sich das Kohlendioxid, wodurch ein isolierendes Vakuum
hervorgerufen wird.
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Obwohl bereits selbst Unterdruck
erzeugende Vakuumisolierpaneele beschrieben worden sind, besteht
weiterhin ein Bedürfnis
nach einem verbesserten selbst Unterdruck erzeugenden Vakuumisolierpaneel und
einem Verfahren zur Herstellung desselben. Die vorliegende Erfindung
stellt ein solches selbst Unterdruck erzeugendes Vakuumisolierpaneel
und ein Verfahren zur Herstellung desselben bereit. Insbesonde re
kann das erfindungsgemäße Isolierpaneel
unter ähnlichen
Herstellungs- und
Verwendungsbedingungen ein größeres Vakuum
bereitstellen als herkömmliche
selbst Unterdruck erzeugende Isolierpaneele. Diese und andere Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der hier angegebenen Beschreibung
der Erfindung ersichtlich.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Isolierpaneel bereit, das einen luftundurchlässigen Behälter umfaßt, in dem sich ein Gas und
ein adsorbierendes Material befinden, das eine Oberfläche von
mindestens etwa 200 m2/g aufweist und das
bei einer Temperatur unterhalb etwa 0°C mehr von dem Gas adsorbiert
als bei 22°C, wobei
das Gas und das adsorbierende Material so ausgewählt sind, dass der Druck in
dem Behälter
bei –34°C nicht mehr
als etwa 80% des Drucks in dem Behälter bei 22°C beträgt. Die vorliegende Erfindung
stellt ein Verfahren bereit, um eine Oberfläche von thermischen Effekten
der Umgebung zu isolieren, wobei das Verfahren umfaßt, dass
das erfindungsgemäße Isolierpaneel über der
zu isolierenden Oberfläche
plaziert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine graphische Darstellung, die die vorhergesagte thermische Leitfähigkeit
k (W/mK), aufgetragen gegen den Druck verschiedener Gase: Stickstoff,
Argon, Krypton, Xenon und Kohlendioxid, veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung beruht
zumindest teilweise auf dem Verhalten eines Gases und eines absorbierenden
Materials für
das Gas bei verschiedenen Temperaturen. Insbesondere nimmt eine
bestimmte Menge eines Gases in einem undurchlässigen Behälter im allgemeinen bei einer
niedrigeren Temperatur weniger Volumen auf, d. h. in dem Behälter wird
ein Zustand niedrigeren Drucks oder ein partielles Vakuum erzeugt.
Es ist gefunden worden, dass dieser Effekt in Gegenwart eines das
Gas absorbierenden Materials ausgeprägter ist, was die Herstellung
eines Isolierpaneels bei Atmosphärendruck
erlaubt, oder bei einem Druck, der geringer ist als Atmosphärendruck,
jedoch oberhalb herkömmlicher
Vakuumdrücke
liegt, das nichtsdestoweniger einen niedrigeren Druck oder einen
herkömmlichen
Vakuumdruck während
des Gebrauchs bereitstellt, d. h. wenn es in Kontakt mit einer Kältequelle
steht.
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Insbesondere stellt die vorliegende
Erfindung ein Isolierpaneel bereit, das einen luftundurchlässigen Behälter umfaßt, und
der ein Gas und ein adsorbierendes Material enthält, das eine Oberfläche von
mindestens etwa 200 m2/g aufweist und das
bei einer Temperatur unterhalb etwa 0°C mehr von dem Gas adsorbiert als
bei 22°C,
wobei das Gas und das adsorbierende Material so ausgewählt sind,
dass der Druck in dem Behälter
bei –34°C nicht mehr
als etwa 80% des Drucks in dem Behälter bei 22°C beträgt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird
die Notwendigkeit, in dem Behälter
des Isolierpaneels zum Zeitpunkt seiner Herstellung ein wesentliches
Vakuum oder überhaupt
ein Vakuum zu erzeugen hinfällig,
was zu reduzierten Paneelkosten und einer schnelleren Produktion
des Isolierpaneels führt.
Darüber
hinaus kann ein mittleres Vakuum in dem Behälter während seiner Herstellung zu
einem ultimativen Wärmeverhalten
während der
Verwendung zur Isolierung führen,
das dem Wärmeverhalten
eines Isolationspaneels äquivalent
ist, das mit einem sehr viel größeren Vakuum
hergestellt wurde. Ein signifikanteres Vakuum in dem Behälter während seiner
Herstellung kann gleichfalls zu einem besseren Wärmeverhalten während der
Verwendung als Isolierung führen
im Vergleich zum Wärmeverhalten
eines Isolierpaneels, das mit einem äquivalenten Vakuum hergestellt
wurde. Mit anderen Worten, weil das erfindungsgemäße Isolierpaneel
selbst Unterdruck erzeugt und das Gas kondensiert und auf der Oberfläche des
adsorbierenden Materials adsorbiert wird, kann die vorliegende Erfindung
ein größeres Vakuum
erzeugen als bislang bekannte selbst Unterdruck erzeugende Vakuumisolierpaneele
unter gleichen Bedingungen (z. B. ähnlicher Behälterdruck
bei Umgebungstemperatur). Dies kann dadurch erreicht werden, dass
man das erfindungsgemäße Isolierpaneel
während
seiner Herstellung und der Anwendung einer Kältequelle zur nötigen Isolierung
flexibel sein lässt,
wodurch man es während
der Anwendung auf die zu isolierende Oberfläche formen und modellieren
kann.
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Der Behälter des erfindungsgemäßen Isolierpaneels
kann aus jedem geeigneten Material sein. Vorzugsweise ist das Material
flexibel, so dass der Behälter
zu einer Vielzahl von zu isolierenden Oberflächen konfiguriert (z. B. modelliert
oder geformt) werden kann. Kunststoff (insbesondere in Form dünner Kunststofffolien) ist
ein bevorzugtes Material für
den Behälter.
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Der Druck in dem Behälter des
erfindungsgemäßen Isolierpaneels
kann jeder geeignete Druck bei 22°C
sein. Beispielsweise ist der Druck in dem Behälter bei 22°C vorzugsweise Atmosphärendruck,
z. B. etwa 80–110
kPa (etwa 600–800
Torr). Natürlich
hängt der
Atmosphärendruck
von solchen Faktoren wie Höhe
und Wetter ab. Im allgemeinen beträgt der Atmosphärendruck
in Meereshöhe
etwa 100 kPa (etwa 760 Torr), kann jedoch in 2000 Metern Höhe bis zu
etwa 80 kPa (etwa 600 Torr) reichen.
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Das erfindungsgemäße Isolierpaneel verliert an
Flexibilität,
wenn der Druck in dem Behälter
abnimmt. Wenn daher ein Paneel gewünscht ist, das bei 22°C flexibel
ist, dann ist in dem Behälter
ein höherer
Druck, z. B. Atmosphärendruck
bei 22°C
bevorzugt. Typischerweise wird mit einem Behälter, der aus dünnen Kunststofffolien
gebaut ist, das Paneel beträchtlich
an Flexibilität
verlieren, wenn der Druck in dem Behälter weniger als etwa 40–55 kPa
(etwa 300–400
Torr) beträgt,
und zwar mit einem wesentlichen Verlust an Flexibilität, wenn
der Druck in dem Behälter
weniger als etwa 25 kPa (etwa 200 Torr) beträgt.
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Wenn die Flexibilität des Paneels
nicht von Bedeutung oder nicht erwünscht ist, kann der Druck in
dem Behälter
bei 22°C
wesentlich geringer als Atmosphärendruck
sein. In solchen Ausführungsformen
beträgt
der Druck in dem Behälter
bei 22°C
vorzugsweise etwa 15 kPa (etwa 100 Torr) oder weniger (z. B. etwa
0,1–15 kPa
(etwa 1–100
Torr)), bevorzugter etwa 1 kPa (etwa 10 Torr) oder weniger (z. B.
etwa 0,001–1
kPa (etwa 0,01–10
Torr)) und am meisten bevorzugt 0,1 kPa (etwa 1 Torr) oder weniger
(z. B. etwa 0,001–0,1
kPa (etwa 0,01–1
Torr)).
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Der Druck in dem Behälter bei –34°C beträgt nicht
mehr als 80% des Drucks in dem Behälter bei 22°C. Es ist erwünscht, dass
der Druck in dem Behälter
bei –34°C nicht mehr
als 65%, vorzugsweise nicht mehr als 60%, bevorzugter nicht mehr
als 50% und noch mehr bevorzugt nicht mehr als 30% des Drucks in
dem Behälter
bei 22°C
beträgt.
Am meisten bevorzugt beträgt
der Druck in dem Behälter
bei –34°C nicht mehr
als 20%, z. B. nicht mehr als 10% des Drucks in dem Behälter bei
22°C.
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Es kann jedes geeignete Gas in dem
Behälter
aus dem Isolierpaneel verwendet werden, solange das Gas in Kombination
mit dem adsorbierenden Material in dem Behälter bei –34°C einen Druck aufweist, der nicht
mehr als etwa 80% des Drucks in dem Behälter bei 22°C beträgt. Obwohl Gasmischungen in
dem Behälter
verwendet werden können,
ist das Gas üblicherweise
ein einzelnes Gas oder im wesentlichen ein einzelnes Gas. Geeignete
Gase weisen wünschenswerterweise
im Vergleich zu Stickstoff/Luft eine geringere thermische Leitfähigkeit
auf, wie beispielsweise Argon, Kohlendioxid, Krypton und Xenon.
Vorzugsweise ist das Gas in dem Isolierpaneel im wesentlichen ganz
aus Kohlendioxid. Kohlendioxid ist bevorzugt, da es relativ kostengünstig ist,
eine niedrige Gasleitfähigkeit
aufweist und bei Temperaturen leicht unterhalb der Umgebungstemperatur
(z. B. 22°C)
auf verschiedenen Materialien adsorbiert wird. Darüber hinaus
ermöglicht
Kohlendioxid ein verbessertes thermisches Verhalten im Vergleich
zu Paneelen, die bei Atmosphärendruck
(z. B. etwa 80–110 kPa
(etwa 600–800
Torr)) mit Stickstoff/Luft gefüllt
sind. Andere bevorzugte Gase sind Krypton und Xenon.
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Das adsorbierende Material kann jedes
beliebige Material sein, das in Kombination mit dem Gas zu der zuvor
beschriebenen Druckabnahme in dem Behälter des erfindungsgemäßen Isolierpaneels
führt und
ist wünschenswerterweise
auch ein guter Wärmeisolator.
Ein bevorzugtes adsorbierendes Material ist Silica, insbesondere
in einem hydrophilen (anstatt hydrophoben) Zustand. Bevorzugter
ist das adsorbierende Material ein Silicagel oder ein Silicaaerogel.
Ein anderes bevorzugtes adsorbierendes Material ist Kohlenstoff,
vorzugsweise aktivierter Kohlenstoff. Das adsorbierende Material
kann eine Kombination aus zwei oder mehreren verschiedenen Materialien
sein. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform in dieser Hinsicht
ist die Kombination aus Silica und Kohlenstoff, insbesondere ein
Silicaaerogel und aktivierter Kohlenstoff. Sowohl Silica als auch
Kohlenstoff sind gute adsorbierende Materialien, Silica ist jedoch
auch ein gutes Isoliermaterial per se und Kohlenstoff kann zur Isolierfunktion
beitragen, indem es das Isolierpaneel opak, vorzugsweise schwarz, macht.
Aktivierter Kohlenstoff weist daher die Vorteile eines abnehmenden
Infrarotstrahlungstransfers auf und ist zugleich für viele
Gase wie Kohlendioxid ein hervorragendes Adsorbens. Es kann jede
geeignete Kohlenstoffmenge in Bezug auf die Silicamenge vorliegen.
Der aktivierte Kohlenstoff liegt vorzugsweise in einer Menge von
etwa 1 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Silicapartikel
vor.
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Das adsorbierende Material kann in
jeder geeigneten Form, vorzugsweise in Form von Partikeln, vorliegen.
Partikel aus adsorbierenden Materialien können jede geeignete Partikelgröße aufweisen.
Wenn das adsorbierende Material Silica ist, weisen die Silicapartikel
im allgemeinen einen Durchmesser von vorzugsweise weniger als etwa
500 μm auf.
Wenn das adsorbierende Material Kohlenstoff ist, insbesondere aktivierter
Kohlenstoff, weisen die Kohlenstoffpartikel vorzugsweise einen Durchmesser
von weniger als etwa 100 μm
auf.
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Das adsorbierende Material weist
eine Oberfläche
von mindestens etwa 200 m2/g auf. Im allgemeinen sind größere Oberflächen wünschenswerter,
insofern als mit zunehmender Oberfläche eine zunehmende Isolierwirkung
und adsorptive Kapazität
vorliegt. Die Oberfläche
des adsorbierenden Materials beträgt daher, insbesondere wenn
es Silica ist, vorzugsweise mindestens etwa 400 m2/g,
bevorzugter mindestens etwa 600 m2/g und am meisten bevorzugt mindestens
etwa 800 m2/g.
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Die vorliegende Erfindung stellt
auch ein Verfahren zum Isolieren einer Oberfläche gegen thermische Effekte
aus der Umgebung bereit, das umfaßt, dass das erfindungsgemäße Isolierpaneel über der
zu isolierenden Oberfläche
plaziert wird. Das erfindungsgemäße Isolierpaneel
kann zum Isolieren jeder geeigneten Oberfläche, z. B. Lagerbehälter, Tanks,
Rohre usw. verwendet werden.
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Die Kombination aus einem flexiblen
Behälter
und einem flexiblen adsorbierenden Material, z. B. in Form von Partikeln,
gewährleistet,
dass das Isolierpaneel bei Umgebungstemperaturen flexibel ist. Das
Isolierpaneel kann daher während
der Herstellung und/oder während
es zum Isolieren einer kalten Oberfläche ausgesetzt wird, physikalisch
geformt werden, worauf beim Kühlen
in dem Behälter
ein Vakuum gebildet wird wodurch bewirkt wird, dass das Isolierpaneel
steif wird.
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Die folgenden Beispiele veranschaulichen
die vorliegende Erfindung, sollen jedoch ihren Umfang in keiner
Weise einschränken.
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BEISPIEL 1
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Dieses Beispiel zeigt das verbesserte
Wärmeverhalten
von Gasen bei verschiedenen Drücken,
die für einen
Pressling von 0,1 g/cm3 Aerogelkörnchen bei
Umgebungstemperatur als eine Funktion von Füllgas und Druck berechnet wurde.
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Der Rahmen für das Modell des Wärmetransports
in Aerogelen ist gut bekannt. Siehe Fricke et al., Int. J. Heat
Mass Transfer, 35, 2305 (1992), Hrubesh und Pekala, J. Mater. Res.,
9, 731 (1994), Zeng et al., J. Non-Cryst. Solids, 186, 264 (1995).
Wärmetransfer
in einem porösen
Festkörper
niedriger Dichte wie einem Aerogel besteht aus drei Mechanismen:
(1) Festphasenleitung, (2) Gasphasenleitung in den Poren und (3) Wärmestrahlung.
Der verwendete Modellansatz zur Berechnung der Daten für dieses
Beispiel folgt direkt dem in Hrubesh und Pekala, siehe oben, beschriebenen,
mit drei Änderungen.
Es wird ein weiterer Term für
die Gasphasenleitung verwendet und zwar für den intergranulären Wärmetransfer.
Die für
den intergranulären
Bereich verwendete Porengröße wird
berechnet als der hydraulische Durchmesser, wobei der Körnchendurchmesser
und die Packungsfraktion Φ verwendet
werden. Φ ist
definiert als die Volumenfraktion der Körnchen in dem Pressling. Für die intergranuläre Porengröße wurden
die Dichte und die Oberfläche
bestimmt, da das diejenigen Eigenschaften sind, die während der
Synthese kontrolliert werden können.
Die durchschnittliche Porengröße, die
als der hydraulische Durchmesser genommen wird, ist für eine gegebene
Dichte durch einen praktischen Oberflächenbereich von 100–1000 m2/g gebunden. Die Zugabe eines Opakmachers
für die
Wärmestrahlung
wird berechnet durch: (a) Variieren des spezifischen Extinktionskoeffizienten
und (b) einer Addition der Festphasenwärmeleittähigkeit des Opakmachens entweder
nach einem Serien- oder Parallelmodell. Die Summe der einzelnen
Komponenten wird über
die gesamte thermische Leitfähigkeit
genommen: kinsgesamt = kStrahlung +
kFeststoff,Körnchen +
kGas,Körnchen +
kGas
,intergranulär Die
ersten beiden Komponenten, kStrahlung Und
kFeststoff,Körnchen sind
unabhängig
von Gasdruck und -typ. Die Gasphasenleitfähigkeit in den Körnchen variiert
mit dem Gasdruck in der Nähe
des Umgebungsdrucks (je nach der Porengröße). Es sind viel geringere
Drücke
erforderlich, um die Gasphasenleitung in den intergranulären Bereichen
zu erniedrigen. Dies sind berechnete k-Werte für ein nicht opakifiziertes
granuläres
Aerogel mit einer Packungsfraktion von 0,7. Für die thermischen Berechnungen
dieses Beispiels wurden Aerogelkörnchen
mit einer Oberfläche
von 800 m2/g, einer Partikelgröße von 100 μm und einer
Packungsfraktion von 0,9 verwendet. Es wurde angenommen, dass der
Pressling 15 Gew.-% Kohlenstoff enthält und eine Dichte von 99,3
kg/m3 aufweist.
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Die Oberfläche von Silicas wie beispielsweise
Aerogelen beruht auf der Menge von adsorbiertem Stickstoff bei fünf verschiedenen
relativen Drücken über einen
Bereich von 0,05 bis 0,25 gemäß dem Brunauer-Emmett-Teller
(BET)-Modell, das in Gregg, S. J. und Sing, K.S.W, „Adsorption,
Surface Area and Porosity," S. 285, Academic Press, New York (1991)
beschrieben ist.
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Die erhaltenen Daten sind in 1 als graphische Darstellung
angegeben. Wie aus dieser Figur hervorgeht, weisen Argon, Kohlendioxid,
Krypton und Xenon eine beträchtlich
größere Isolierkapazität auf als Stickstoff,
insbesondere bei höheren
Drücken
(wie durch die niedrigeren Wärmeleitfähigkeitswerte
k bewiesen wird). Da Kohlendioxid darüber hinaus sehr geringe Drücke erreicht,
kann sein Wärmeverhalten
im Vergleich zu seinem Wärmeverhalten
bei Atmosphärendruck
doppelt so gut sein.
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BEISPIEL 2
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Dieses Beispiel veranschaulicht die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen selbst
Unterdruck erzeugenden Vakuumisolierpaneels.
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Entsprechende Container wurden mit
Kohlendioxid und entweder keinem zusätzlichem Material (Probe B),
hochdispersem Silica (Proben C und D), hydrophilem Silicaaerogel
(Proben E, F und H), hydrophobem Silicaaerogel (Probe G) oder hydrophilem
Silicaaerogel in Kombination mit aktiviertem Kohlenstoff (Proben
I, J und K) gefüllt,
wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben ist. Zu weiteren Vergleichszwecken
wurde ein Behälter
mit Luft und keinem zusätzlichen
Material (Probe A) gefüllt.
Die hydrophilen und hydrophoben Silicaaerogele wurden aus einem
nassen (wäßrigen)
Gel geformt und die Menge an Silica in Gew.-% in dem nassen Vorstufengel
ist ebenfalls in Tabelle 1 angegeben. Wenn aktivierter Kohlenstoff
vorlag, ist die Menge an Gew.-% des aktivierten Kohlenstoffs in
Bezug auf die Menge der Gesamtfeststoffe (d. h. Silica und aktivierter Kohlenstoff)
in Tabelle 1 angegeben. Die adsorbierenden Materialien der Proben
C-E und G-K lagen in gemahlener Form vor, während die adsorbierenden Materialien
der Probe F in Form von Körnchen
vorlagen.
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Insbesondere wurde für jede der
Proben entweder kein adsorbierendes Material oder eine bekannte Menge
an adsorbierendem Material in ein ASAP-Meßröhrchen (ein Glasröhrchen mit
einer kugelförmigen
Verdickung am Boden) gegeben. Dann wurden Glasstäbe in den Hals des Röhrchens
gegeben, um zusätzliches Volumen
zu verdrängen.
Die Masse des adsorbierenden Materials wurde sowohl vor als auch
nach dem Experiment gemessen, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Die Proben wurden dann auf 0,3–2
kPa (2–15
Torr) 2-3 Minuten lang evakuiert und mit CO2 bis
etwa 90 kPa (675 Torr) aufgefüllt
und dieses Verfahren wurde viermal wiederholt, um zu gewährleisten,
dass die meisten atmosphärischen
Verunreinigungen entfernt wurden. Obwohl die Proben nicht vorerhitzt
wurden, um adsorbiertes Wasser zu entfernen, würde viel von einer solchen
Verunreinigung durch die wiederholte Evakuierung entfernt worden
sein. Die Oberflächen
und Dichten des adsorbierenden Materials wurden experimentell bestimmt
durch Verwendung von isothermem Gas (Stickstoff). Die Masse, Dichte,
Oberfläche
und Volumen des adsorbierenden Materials für jede der Proben sowie das
Zellvolumen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben, und zwar
gemessen nach dem zuvor genannten Auffüllen mit CO2.
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Die Proben wurden bei den in der
folgenden Tabelle 2 angegebenen Drücken mit Luft oder Kohlendioxid
bei Umgebungstemperatur (22°C)
gefüllt
und wurden dann in eine Aufschlämmung
aus Ethylenglycol und Wasser (mit einem Gefrierpunkt von etwa –40°C), die mittels
Trockeneis gekühlt
wurde, um eine Temperatur zwischen –32°C und –38°C aufrechtzuerhalten, eingetaucht.
Der Druck wurde gemessen als eine Funktion der Zeit, während die
Probe in der Aufschlämmung
eingetaucht war, wobei die in der folgenden Tabelle 2 angegebenen
Enddrücke
die Gleichgewichtsdrücke
nach langen Expositionszeiten (im allgemeinen 15–20 Minuten) sind, wenn die
Temperatur –34°C ±1°C betrug.
Die Drücke
wurden mittels eines digitalen Psitronix Druckmessgeräts gemessen,
das den Druck in absoluten kPa-Werfen mit einer Genauigkeit von ±0,25 kPa
maß und
die Temperaturen wurden mit einem in der Hand gehaltenen Omegathermometer
mit einer Genauigkeit von ±0,2°C gemessen.
Die Ergebnisse der Druckmessungen sind in der folgenden Tabelle
2 angegeben.
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Wie aus den zuvor genannten Daten
für die
Proben A und B hervorgeht, führte
die Verwendung von Luft und Kohlendioxid alleine, d. h. ohne ein
adsorbierendes Material, bei –34°C zu Drücken, die
lediglich 87–88%
der Drücke
bei 22°C
betrugen. Die Verwendung von hochdispersem Silica als dem adsorbierenden Material,
wie in den Beispielen C und D, führte
zu einem signifikant größeren Druckabfall,
insbesondere bei Drücken
bei –34°C, die 56–61% der
Drücke
bei 22°C
betrugen. Die Verwendung von Silicaaerogelen führte zu noch größeren Verbesserungen,
insbesondere hydrophiles Silicaaerogel. Insbesondere führte die
Verwendung eines hydrophoben Silicaaerogels in den Proben G und
hydrophilen Silicaaerogels in den Proben E, F und H zu Drücken bei –34°C, die 43%
bzw. 15–32%
der Drücke
bei 22°C
betrugen. Die Gegenwart von aktiviertem Kohlenstoff mit den hydrophilen
Silicaaerogels in den Proben I, J und K führte bei –34°C zu Drücken, die
12–17%
der Drücke
bei 22°C
betrugen. Diese Daten bestätigen,
dass das erfindungsgemäße selbst
Unterdruck erzeugende Vakuumpaneel ein beträchtliches isolierendes Vakuum
erzeugen kann, selbst wenn der Anfangsgasdruck in dem Paneel relativ
hoch ist, z. B. bei oder nahe Atmosphärendruck.
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BEISPIEL 3
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Dieses Beispiel veranschaulicht darüberhinaus
die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen selbst Unterdruck erzeugenden
Vakuumisolierpaneels.
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Das in Beispiel 2 angegebene Versuchsprotokoll
wurde wiederholt mit der Ausnahme, dass entsprechende Behälter mit
Kohlendioxid bei verschiedenen Anfangsdrücken und hydrophobem Silicaaerogel
gefüllt wurden.
Die Masse, Dichte, Oberfläche
und Volumen des adsorbierenden Materials für jede der Proben sowie das
Zellvolumen sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben, und wurden
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 angegeben gemessen.
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Die Proben wurde auf dieselbe Weise
wie in Beispiel 2 behandelt und die Ergebnisse der Druckmessungen
sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben.
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Wie aus einem Vergleich der zuvor
genannten Daten für
die Proben L, M, N und O hervorgeht, reduziert die Verwendung eines
adsorbierenden Materials den Druck in dem erfindungsgemäßen selbst
Unterdruck erzeugenden Vakuumpaneels in beträchtlicher Weise, ungeachtet
des Anfangsgasdrucks. Der Druck bei –34°C betrug 20–24% des Drucks bei 22°C, wenn der
Anfangsdruck etwa 70% des Atmosphärendrucks bei Meereshöhe betrug,
wie in den Beispielen L und M. Gleichfalls betrug der Druck bei –34°C 17% bzw.
16% des Drucks bei 22°C,
wenn der Anfangsdruck etwa 50% bzw. 30% des Atmosphärendrucks
bei Meereshöhe
betrug, wie in den Beispielen N bzw. O.