DE734643C - Mehrschichtisolierung, die aus einer Anzahl Folien aus giessbaren Kunstmassen, z.B. Zelluloseestern, besteht - Google Patents

Description

• Mehrschichtisolierung, die aus einer Anzahl Folien aus gießbaren Kunstmassen, z. B. Zelluloseestern, besteht Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeisolierungen, die nach dem Mehrschichtprinzip zu, sammengesetzt und beispielsweise in der Form. von Platten oder Matten aus Folien von Zelluloseestern, wie Acetylzellulose oder anderen gießbaren Kunstmassen, hergestellt sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der in einem Abstand von etwa 2,5 bis 6 min liegenden Folien weniger als ö,x mm beträgt und daß die Folien nicht wärmereflektierende Stoffe, wie Pigmente oder Farbstoffe,-aufweisen, die die Durchlässigkeit der Folien für Wärmestrahlen verringern bzw. verhindern. Vorzugsweisebeträgtdie Folienstärke o,ozbis o, z mm.
• Die äquivalente Wärmeleitungszahl- einer Mehrschichtisolierung, die im, umgekehrten Verhältnis zur Isolierfähigkeit steht, wird theoretisch um so niedriger, je mehr Schichten je Zentimeter Stärke der Isolierungverwendetwerden. Die untere Grenze der Wärmeleitfähigkeit ist die Leitfähigkeit von ruhender Luft bzw. ruhendem Gas, wenn andere Gase als Luft eingeschlossen sind. Als Regel für Mehrschichtisolierungen gilt, daß Strahlung und Konvektion von der mittleren Temperaturdifferenz zwischen den einzelnen Trennwänden der Mehrschichtisolierung abhängig sind. Die Strahlung folgt den bekannten Gesetzen für den Strahlungsaustausch zwischen zwei Flächen. Die Konvektion hängt von dem absoluten Abstand zwischen -den Wänden ab. Je größer die Temperaturaufteilung ist, d. h. je mehr Zwischenwände vorhanden sind, desto weniger Wärme wird durch Strahlung und Konvektion übertragen. Hierzu kommt aber sehr oft die Wärmeübertragung durch direkte Leitung in dem Material, aus dem die Isolierung aufgebaut ist. Aus praktischen Gründen kann nämlich nicht vermieden werden, daß die verschiedenen Zwischenwände der Isolierung urimittelbar in wärmeleitender Verbindung miteinander stehen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Isolierung aus gewellten oder mit Erhöhungen versehenen Folien aufgebaut ist.
• Um die Wiirm.eübertragung durch Strahlung möglichst herabzusetzen, hat man bei Mehrschichtisolierungen Zwischenw=ände aus einem Stoff mit niedriger Strahlungszahl, z. B. @letallfolien o. dgl., verwendet. Bei der Verwendung von Zwischenwänden aus Zelhiloseesterfolien, z. B. Acetylzellulose o. dgl., hat man, um die Strahlungszahl der Folien herabzusetzen, Aluminiumpulver in die durchsichtige Zellulosemasse eingemengt. Die Strahlungszahl wird hierdurch um io bis 250,', unter entsprechender Verbesserung der Isolierfähigkeit herabgesetzt.
• Nach den Gesetzen für Mehrschichtisolierungenfkann man jedoch auch mit Folien mit hohen Strahlungszahlen eine gute Isolierfähigkeit pro Volumen erzielen, wenn eine verhältnismäßig große Anzahl von Schichten, also eine große Anzahl'von Folienwänden je Zentimeter Querschnitt, verwendet wird. Diese Anwendung stößt jedoch auf p:aktische Schwierigkeiten, da die direkte Wärmeleitung durch aas Folienmaterial in dem Maße -zunimmt, in dem die Teilung zwischen den Wänden abnimmt. Hierzu kommen noch wirtschaftliche Gründe. Bei der Verwendung z. B. von Acetylzellulosefolien, die wegen ihrer Nichthygroskopizität für Isolierzwecke sehr geeignet sind, spielen die Materialkosten eine sehr große Rolle.
• Eine Vei minderung der Stärke der Folien führt natürlich sowohl weniger direkte Wärmeleitung als auch veAnlnderte Materialkosten herbei, aber bei Folienstärken unter einer ge wissen Grenze tritt eine Erscheinung auf, an die sich die vorliegende Erfindung anschließt.
• Acetylzellulosefolien verhalten sich gegenüber Wärmestrahlung wie ein praktisch schwarzer Körper. Die Strahlungszahl ist sogar oft höher als für gerußte Flächen. Die Reflexion ist somit äußerst klein und die Absorption nahezu vollständig. Daß die Acetylzellulose für Lichtstrahlen durchlässig ist, hat an sich nichts mit der Absorption von Wärmestrahlen zu tun. Eine z. B. o,5 mm starke durchsichtige Acetylzellulosefolie reflektiert einen geringen Teil der einfallenden Wärmestrahlung und absorbiert den Rest vollständig gemäß; dem Kirchhoffschen Gesetz, das voraussetzt, daß die Stimme von Absorption un d Reflexion der ganzen einfallenden Strahlung j glei_7h, d. h. gleich i ist. In den Gesetzen für 1Iehrschichtisolierungen spielen theoretisch die Wandstärken der die Schichten begrenzenden Zwischenwände keine Rolle. Sie könnten beliebig dünn sein; die einzige Voraussetzung ist, daß das Kirchhofsche Gesetz gilt. Jede Strahlung und insbesondere die langwellige Wärmestrahlung hat eine gewisse Eindringungsfähigkeit auch in feste Medien, d. h. die Absorption des nicht reflektierten Teiles der j Strahlung ist erst vollständig auf einer gewissen "Tiefe unter der Fläche des Körpers. Die erforderliche Stärke der Schicht ist für ein und denselben Körper von der Wellenlänge und auch von dem Einfallwinkel abhängig. Eine gewisse Schichtstärke kann für verschiedene nicht wärmereflektierende Körper eine in hohem Grade veränderliche Absorption ergeben, die auch sehr verschiedene Werte für verschiedene Wellenlängen erreichen kann.
• Es ist klar, daß das Kirchhoffsche Gesetz über das Verhältnis des Absorptionsvermögens zum Emissionsvermögen das Vorhandensein einer genügend starken Absorptionsschicht für vollständige Absorption des nicht reflektierten Teiles voraussetzt, und die Gesetze für eine Mehrschichtisolierung beruhen somit auf dieser Voraussetzung.
• Bei der Herstellung von Mehrschichtisolierungen aus vom Strahlungsgesichtspunkt aus praktisch schwarzen Körpern in Foi m von Folien hat es sich aus den bereits erwähnten Grinden als vorteilhaft erwiesen, sehr dünne Folien, z. B. eine Stärke von zwischen o,oi und o,i inm, zu verwenden. Für gewisse Folien, insbesondere solche, die aus Kunstmassen, z. B. Zelluloseestern, bestehen, wird diese Folienstärke unter der für vollständige Absorption erforderlichen Schichtstärke liegen. Bei Acetylzellulosefolien tritt eine vollständige Absorption erst bei Stärken von über o,i mm, für Wellenlängen zwischen 7 und 1511" d. h. für `'Wärmestrahlung bei den gewöhnlich vorkommenden Temperaturen ein. Daß Acetylzellulosefolien bis zu einer gewissen Tiefe von Wäimestrahlen durchdrungen werden, kann durch Messung der Ausstrahlung von einem blanken :@letallzvlinder bei konstanter Temperatur mit Belägen von verschieden starken Acetylzellulosefolien festgestellt -,s-erden. Die Ausstrahlung kann gemessen «erden, indem man sie auf eine The:mosäule einwirken läßt, die ihrerseits einen elektrischen Strom nach einem Galvanometer sendet. Der Galvauometerausschlag ist dann ein Maß für die Größe der Ausstrahlung. Das beiliegende Kurvenblatt zeigt eine solche Messung für verschiedene Stärken von Acetvlzellulosefolien, die auf einen blanken Messingbehälter aufgezogen sind. Aus der Kurve geht hervor, daß der Galvanometerausschlag bis zu einer Folienstärke von o,1 min steigt; demnach wirkt bei kleineren Folienstärken die unter der Folie liegende Metallfläche auf die Strahlungszahl ein, d. h. die Acetvizellulose läßt bis zu einer Tiefe von etwa o,i inm für die fragliche Wellenlänge Strahlen durch, «-as bei den angegebenen Versuchen einer Temperatur von 62,2 -C entspricht. Aus der Kurve geht hervor, daß die Durchlässigkeit der Acetylzellulose sehr gering ist, aber daß sie bei dünnen Folien kräftig zunimmt. Bei einer Folienstärke von o,oa min, werden zwischen 15 und 20°;`" der Strahlen hindui#chgelassen.
• Dieses Beispiel zeigt, daß man keine Mehrschichtisolierung aus dünnen Folien aufbauen kann, sofern man sich nicht vergewissert, daß die Stärke für eine Gesamtabsorption ausreicht. Man erhält sonst dadurch Verluste, daß eine Schicht nicht nur mit den nächsten Schichten, sondern auch reit den darauffolgenden Schichten im Strahlungsaustausch steht.
• Die vorliegende Erfindung dient dem Zweck, bei der Verwendung von dünnen Folien für Mehrschichtisolierungen in die Folien die Wärmestrahlung absorbierende Stoffe einzumengen, so daß die Absorption vollständig wird, auch wenn die Folienstärke dünner ist, als für eine vollständige Absorption in, der Grundmasse erforderlich-ist. Als geeignet erweisen sich natürlich solche Stoffe, die auf Grund ih:-cr Molekularstruktur für Wärmestrahlen praktisch undurchlässig sind. Erfindungsgemäß ist eine Einmengung von Teilchen vorgesehen, die nicht wärmereflektie. end zu sein brauchen, aber die auch für geringe Schichtstärken kräftig die Wärme absorbieren. Die Farbe eines solchen Füllmittels spielt an sich keine Rolle, da die Absorption bei einem schwarzen Stoff nicht notwendigerweise stärker ist als bei weißen Stoffen. Ein klassisches Beispiel für ein Absorptionsmittel ist jedoch z. B. Kienruß, der- auf Grund seiner fein verteilten Form leicht in Kunstmassen eingemengt werden kann. Besonders geeignet sind solche Stoffe, die zu äußerst großer Feinheit gemahlen «-erden können und die nicht b_ ennbar sind. Als Beispiele können Kaolin, Schwerspat, Gips, Zinkweiß, Platinschwarz usw. erwähnt werden. Die meisten Farbpigmente sind für diesen Zweck ebenfalls geeignet; beispielsweise können für Acetylzellulosefolien gewöhnliche acetonlösliche Farbstoffe oder auch gewöhnliche nicht lösliche Farbpigmente verwendet werden. Eine Einmengung von solchen Absorptionsstoffen, die feuerlöschende Dämpfe entwickeln, ist ebenfalls denkbar, um die Entzündbarkeit der Folien zu erniedrigen. An sich farblose, durchsichtige Absorptionsmittel können auch verwendet werden, um: für Licht ganz durchlässige Isolierplatten gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben aufgezählten Arten von Zusatzstoffen beschränkt, sondern zielt allgemein darauf ab, bei Mehrschichtisolierungen unter Verwendung von Wandstärken unterhalb der für die fragliche Grundmasse zur vollständigen Absorption erforderlichen Mindeststärke in das Material Stoffe mit höherer Absorptionsfähigkeit als das Grundmaterial einzumengen. Wie bereits hervorgehoben worden ist, soll bei der Verwendung von Folien, die nicht nennenswert wärmereflektierend sind (Folien mit hoher St--ahlungszahl), eine größere Anzahl von Sehich-( ten verwendet werden als bei Folien mit niedrige erStrahlungszahl.Bei bereits bekannten Isoliei ungen aus Acetylzellulose mit eingemengtemAlttminiumpulver ist der mittlere Abstand zwischen den Folien in Isolierplatten, die aus gewellten Folien bestehen, im allgemeinen mit 5 bis 7 mm bemessen worden. Bei Folien gemäß der vorliegenden Erfindung hat es sich als technisch und wirtschaftlich zweckmäßig erwiesen, einen mittleren Abstand von 2,5 bis 6 mm zu verwenden. Die Stärke der Folien soll aus wirtschaftlichen Gründen und im Hinblick auf die direkte `Wärmeleitung möglichst klein sein, aber es hat sich gezeigt, daß aus praktischen Gründen nicht unter eine Dicke von o,oi bis 0,03 mm gegangen werden kann. Es ist s-_ hwierig, in dünnere Folien für Wärmestrahlung undurchdringliche Stoffe in genügender Menge einzuführen, da Pigmente die Folien sp öde machen und ihre Herstellung erschweren. Außerdem sind dünnere Folien schwerer zu handhaben. Die Pigmentmenge hängt auch von der Durchdringlichkeit, Deckfähigkeit, dem spezifischen Gewicht usw. des fraglichen Stoffes ab. Die Pigmentmenge soll 2 o Gewichtsprozent nicht unterschreiten und braucht im allgemeinen nicht mehr als 2o Gewichtsprozent zu betragen.
• Die Füllmittel sollen in äußerst fein verteilter Form in die Grundmasse eingeführt werden. Zweckmäßig sollen die Farben in einer Kugelmühle unter Einrühren in ein geeignetes Weichmachungsmittel, z. B. Trikresylphosphat, fein gemahlen werden. Es hat sich gezeigt, daß geeignete Pigmente in dieser Weise aus Farben, wie Graphitfarbe, absolutem Schwarz, gewöhnlichen Mineralfarben, Erdfarben und sogenannten - Kohlefarben, hergestellt werden können. Durch die feine Verteilung wird die Brennbarkeit erheblich erhöht, und es ist daher wichtig, ein Pigment zu verwenden, das keine erhebliche Affinität zum Sauerstoff hat.
• In der Literatur sind viele feste Zusatzstoffe beschrieben, die die Brennbarkeit von Acetvlzellulose vermindern. Diese Stoffe sind für das bei der Erfindung verfolgte Ziel sehr geeignet.
• Salze in fein verteiltem Zustande können ebenfalls in der Grundmasse enthalten sein, um die Absorption zu erhöhen und die Brennbarkeit zu vermindern. Beispiele derartiger Stoffe sind Borsäure, Natriumbiborat, Ammoniumsulfat, Antimonverbindungen, Calciumsulfat, Ceriumoxalat, Aluminiumfluorid und -phosphat und Calcium-und Magnesiumtartrat bzw.-nitrat.
• In Aceton oder in anderen Lösungsmitteln für die verwendeten Zelluloseester lösliche Stoffe mit höherer Absorptionsfähigkeit, d. h. geringer Durchlässigkeit für Wärmestrahlen als die Grundmasse, sind besonders geeignete Zusatzstoffe. Ferner ist auf den Unterschied in der Durchlässigkeit für Wärmestrahlen bei verschiedenen Zelluloseesterarten zu achten.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mehrschichtisolierung, die aus einer Anzahl Folien aus gießbaren Kunstmassen, z.B. Zelluloseestern, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der in einem Abstand von etwa 2,5 bis 6 mm liegenden Folien weniger als o,i mm beträgt und daß die Folien nicht wärmereflektierende Stoffe, wie Pigmente oder Farbstoffe, aufweisen, die die Durchlässigkeit der Folien für Wärmestrahlen verringern bzw. verhindern.
2. 2. Mehrschichtisolierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Folien zwischen o,oi und o,i mm liegt.