WO2000060184A1 - Vakuum isolier paneele - Google Patents

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WO2000060184A1
WO2000060184A1 PCT/EP2000/002511 EP0002511W WO0060184A1 WO 2000060184 A1 WO2000060184 A1 WO 2000060184A1 EP 0002511 W EP0002511 W EP 0002511W WO 0060184 A1 WO0060184 A1 WO 0060184A1
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vip
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polyolefin
vacuum insulating
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PCT/EP2000/002511
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Christian Kuckertz
Karl-Werner Dietrich
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Bayer Aktiengesellschaft
Wolff Walsrode Ag
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    • F25D2201/00—Insulation
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    • F25D2201/14—Insulation with respect to heat using subatmospheric pressure

Definitions

  • the present invention relates to vacuum insulation panels with improved insulation performance, a gas diffusion-tight plastic film suitable for producing such vacuum insulation panels and the use of such vacuum insulation panels in
  • Vacuum insulating panels have found great interest in all areas of thermal insulation as excellent insulation materials, but especially in household refrigeration appliances. They usually outperform rigid polyurethane foam, which is usually used in refrigeration appliances, by more than twice as much Vacuum panels are usually produced in which microporous carrier materials are wrapped with foils and welded in a vacuum. The pressure in a VIP is usually below 1 mbar, because the required insulation performance is only achieved at such low pressures. There are basically two types:
  • the disadvantage of the VIP based on a core layer made of microporous precipitated silica is that it is based on a powdery material and the VIP have considerable thickness tolerances and deviations from the planicity, which complicate the installation in the refrigeration devices.
  • Plastic foams only have a low gas, especially water vapor, absorption capacity, the gas tightness of the film used is of great importance for the use of these otherwise excellent VIP core materials. speed.
  • VIP vacuum insulating panels
  • I polyolefin heat seal layer
  • layer (V) vapor-coated with aluminum or SiOx or a metal oxide of the 2nd or 3rd main group, essentially made of polyester and / or polyamide and / or polypropylene.
  • a VIP according to the invention an oxygen diffusion of significantly less than 0.01 cm 3 / m 2 d bar and a water vapor diffusion of significantly less than 0.02 g / m 2 d can be achieved, so that the durability of the insulating effect of a VIP produced in this way meets the requirements of practice.
  • Polyolefin homo- or polyolefin copolymers can be used as the polyolefin heat seal layer (I).
  • Linear low density polyethylene (“LLDPE”), polybutylene (“PB”), ethyl vinyl acetate (“EVA”), high density polyethylene (“HDPE”), ionomer (“I”) and mixtures of these substances are preferred.
  • LLDPE Linear low density polyethylene
  • PB polybutylene
  • EVA ethyl vinyl acetate
  • HDPE high density polyethylene
  • I ionomer
  • the thickness of the polyolefin heat seal layer (I) is preferably 20 to 200 ⁇ m, particularly preferably 50 to 100 ⁇ m.
  • Reactive adhesives such as two-component polyurethane adhesives in particular
  • the thickness of the adhesive or connecting layer (II) is preferably a maximum of 6 ⁇ m, particularly preferably 2 to 6 ⁇ m.
  • the gas barrier layer (III) preferably consists essentially of polyvinyl alcohol (“PVOH”), ethylene vinyl alcohol copolymer (“EVOH”) and / or of polyamide or of mixtures of PA and EVOH or, in the case of a multilayer embodiment, of the layered combination of PA and EVOH or of mixtures of PA and EVOH and is preferably stretched at least monoaxially. It is optionally provided with a barrier coating, preferably with an acrylic paint.
  • the thickness of the gas barrier layer (III) is preferably 10 to 120 ⁇ m, particularly preferably 10 to 20 ⁇ m in the single-layer embodiment.
  • the polyolefin layer (IV) preferably consists essentially of polyethylene, polypropylene or polyethylene copolymers. This is preferred according to the invention
  • the layer (V) of polyester and / or polyamide and / or polypropylene layer is preferably vapor-coated in the usual way on the side facing away from the other layers with aluminum, SiOx or a metal oxide of the 2nd or 3rd main group and may not be able to do so vapor-coated side with a barrier coating, preferably with an acrylic paint.
  • Layer (V) is preferably a layer consisting essentially of polyester or polypropylene, which is vapor-deposited with aluminum, preferably in a thickness of 30 to 80 nm.
  • the thickness of the layer (V) is preferably 10 to 40 ⁇ m, particularly preferably 10 to 20 ⁇ m.
  • the at least seven-layer plastic film which is also the subject of the invention, can be provided in one or more layers with customary additives and auxiliaries such as, for example, with lubricants, antiblocking agents and antistatic agents in customary amounts.
  • VIP are preferred which use plastic foams as the core layer.
  • the plastic foams can be: polyurethane or polystyrene foams. Also suitable are plates which are made from ground and pressed plastic foams, such as. B. be described in EP 0791155 B1.
  • microcellular, open-pore foam sheets are preferably used as the core layer.
  • ground closed-cell foams which, optionally with the addition of suitable binders, have been pressed into sheets, serve as the core layer for the VIP according to the invention. In this way, the production of VIP according to the invention can be used in the recycling process for old foam.
  • the preparation of the VIP is normally done by serving as the core layer microporous plate is placed in a prefabricated from the inventive films bag (polyolefin heat-sealable layer (I) on the inside) and seals the remaining open edge in vacuo at 10 "1 to 1 Torr After venting the vacuum chamber, the VIP according to the invention is obtained.
  • the high gas-tightness of the film according to the invention gives the VIP a sufficient lifespan despite the low absorption capacity of the core layer. If a getter is still to be used to ensure the service life, it can be dimensioned accordingly small. If necessary, even the use of small amounts of a water vapor binding substance is sufficient.
  • the film according to the invention can also be used only for producing one side of the film bag, the opposite side forming a conventional multilayer film with an Al barrier layer, which preferably has one
  • the VIP according to the invention can be widely used as high-performance insulation material in insulation in construction, technical insulation and in particular in refrigeration devices.
  • the properties of the multilayer film according to the present invention are determined by the following methods:
  • the water vapor permeability of the films is determined in accordance with DIN 53122.
  • the thermal conductivity coefficient ⁇ is determined in accordance with DIN 18164 part 1 and part 2.
  • Layer I Polyolefin sealing layer made of ethylene-vinyl acetate copolymer, 3.5% vinyl acetate, 50 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer III gas barrier layer made of polyvinyl alcohol, biaxially stretched, 12 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer IV polyethylene layer, 120 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer I Polyolefin sealing layer made of ethylene vinyl acetate copolymer, 3.5%
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer III gas barrier layer made of polyvinyl alcohol, biaxially stretched, 12 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer IV polyethylene layer, 120 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer V metallized biaxially stretched polypropylene film, 20 ⁇ m
  • Layer I Polyolefin sealing layer made of ethylene vinyl acetate copolymer, 3.5%
  • Layer IV polyethylene layer, 120 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer V metallized biaxially stretched polyethylene terephthalate film, 12 ⁇ m
  • Layer I Polyolefin sealing layer made of ethylene vinyl acetate copolymer, 3.5%
  • Vinyl acetate, 50 ⁇ m layer II two-component polyurethane adhesive
  • 2 ⁇ m layer III gas barrier layer made of a coextruded PA / EVOH / PA layer layer II: two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer IV polyethylene layer, 120 ⁇ m
  • Layer II two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • Layer V metallized biaxially stretched polyethylene terephthalate film, 12 ⁇ m
  • 1st layer polyolefin layer, 50 ⁇ m
  • 2nd layer two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • 3rd layer polyvinyl alcohol layer, 12 ⁇ m 4th layer: two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • 5th layer polyolefin layer, 120 ⁇ m
  • 6th layer two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m
  • 8th layer two-component polyurethane adhesive, 2 ⁇ m 9th layer: polyolefin layer, 120 ⁇ m
  • 11th layer stretched polyethylene terephthalate film, 12 ⁇ m
  • the film bags are manufactured by three-sided welding of 50 x 50 cm pieces of film. Bags were made from the following materials:
  • Symmetrically constructed film bag made of a commercially available metal-free barrier film (Combithen PXX from Wolff Walsrode, see example 1 .e).
  • Asymmetrically constructed film bag made from the multilayer film according to the invention described in 2. III and the aluminum-containing multilayer film described in 2.1.
  • 1000 g of a PUR foam foam from a refrigerator recycling plant are mixed with 35 g of water and 100 g of a polyisocyanate mixture of diphenylmethane diisocyanates and polyphenyl polymethylene polyisocyanates (Desmodur® VP PU 1520 A20; Bayer AG) with a Lödige ploughshare mixer 2 fabric nozzles mixed evenly.
  • a mixture of 400 x 400 mm is formed from this mixture in a mold frame, compacted uniformly and then pressed in a laboratory press under a pressure of 5 bar and a temperature of 120 ° C. for 8 minutes using a time measurement program to 25 mm .
  • a porous 25 mm plate with a bulk density of 250 kg / m 3 is obtained .
  • the plate was heated to 120 ° C. for about 2 hours in order to remove all volatile constituents.
  • the panels produced under 3. were placed in the foil bags produced according to 2.1 to 2. IV, evacuated to 2 x 10 " torr and welded. After ventilation, the corresponding VIP was obtained. It was noticed that the VIP with the film according to the invention had a much smoother surface than those with a thin film.
  • the still low water vapor permeability can be determined by measuring the weight gain of the VIP after a storage test.
  • the weight gain was determined after a storage period of 1 year and extrapolated to 15 years. It was taken into account that the core layer consisting of the rigid polyurethane foam has a water absorption capacity of about 0.5 to 1% of its own weight and, as a result, the pressure in the panel does not initially increase.
  • the weight gain due to the permeability to oxygen, nitrogen and carbon dioxide can be neglected in comparison, since it is in the milligram range.
  • the VIPs with thick film preferred according to the invention were to be glued in better and more permanently than those with thin films, such as. B. according to structure 2.1. In the case of the latter, there was no liability between the VIP and the outside covering after the remaining room volume had been foamed.
  • the cabinet numbers of the freezers manufactured under 6 were examined as follows: The interior was brought to a temperature which was increased by 30 to 40 ° C. compared to the ambient temperature by means of a controllable electrical heater fitted inside the freezer. After the internal temperature had reached a steady state (usually after 4 days), the electrical heating output and the mean temperature difference between the interior and the surroundings were measured over a period of 24 hours
  • Cabinet number Z (in W / ° K) determines the temperature measurement in the interior by a total of 6 thermocouples. The following results were obtained:

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Refrigerator Housings (AREA)

Abstract

Vakuum Isolier Paneele (VIP) bestehend aus einer mikroporösen Platte als Kernlage und einer Umhüllung aus einer Kunststofffolie aus mindestens 7 Schichten mit der Schichtenfolge: (1) Polyolefin-Heisssiegelschicht (I); (2) Klebe- oder Verbindungsschicht (II); (3) Gasbarriereschicht (III); (4) Klebe- oder Verbindungsschicht (II); (5) Polyolefinschicht (IV); (6) Klebe-oder Verbindungsschicht (II); (7) mit Aluminium oder SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampfte Schicht (V) im wesentlichen aus Polyester und/oder Polyamid und/oder Polypropylen.

Description

Vakuum Isolier Paneele
Die vorliegende Erfindung betrifft Vakuum Isolier Paneele mit verbesserter Dämmleistung, eine zur Herstellung derartiger Vakuum Isolier Paneele geeignete, gasdiffu- sionsdichte Kunststoffolie und die Verwendung derartiger Vakuum Isolier Paneele in
Kältegeräten.
Vakuum Isolier Paneele („VIP") haben als hervorragende Dämmstoffe großes Interesse in allen Bereichen der Wärmedämmung, insbesondere aber bei Haushaltskälte- geraten gefunden. In der Regel übertreffen sie Polyurethanhartschaum, welcher üblicherweise in Kältegeräten verwendet wird, in ihrer Dämmleistung um mehr als das doppelte. Üblicherweise werden Vakuum Paneele hergestellt, in dem mikroporöse Trägermaterialien mit Folien umhüllt und im Vakuum eingeschweißt werden. Der Druck in einem VIP liegt üblicherweise unter 1 mbar, denn nur bei derart niedrigen Drücken wird die erforderliche Dämmleistung erreicht. Unter den heute üblichen VIP 's sind grundsätzlich zwei Arten zu unterscheiden:
Mit Kunststoffolie entsprechend EP 0 463 311 AI bzw. DE 40 19 870 AI, EP 0 396 961 Bl und EP 0 446 486 A2 bzw. DE 40 08 480 umhüllte mikroporöse Fällungs- kieselsaure und mit einer Aluminiumverbundfolie umhüllte mikrozelluläre Kunststoffschäume, wie sie beispielsweise in US Pat. 4,669,632 beschrieben sind.
Der Nachteil der VIP auf der Basis einer Kernlage aus mikroporöser Fällungskieselsäure ist, daß man von einem pulvrigen Material ausgeht und dadurch die VIP erhebliche Dickentoleranzen und Abweichungen von der Planizität aufweisen, die den Einbau in die Kältegeräte erschweren.
Der Nachteil der VIP auf der Basis einer Kernlage aus Kunststoffschäumen ist, daß
Kunststoffschäume nur eine geringe Gas-, insbesondere Wasserdampf - Absorptions- fähigkeit haben, so ist die Gasdichtigkeit der verwendeten Folie für die Anwendung dieser ansonsten hervorragend geeigneten VIP-Kernmaterialien von großer Wichtig- keit. Übliche Sperrschichtfolien aus Kunststoffen, wie sie beispielsweise EP 0 517 026 AI beschreibt, erreichen nicht die erforderliche Gassperrwirkung. Man kann zwar um eindiffundierende Gase zu binden und so den niedrigen Druck im VIP aufrechtzuerhalten der Kernschicht gasaufnehmende bzw. mit Gas reagierende Sub- stanzen („Getter") beifügen, jedoch führt diese Maßnahme nicht immer zum gewünschten Erfolg. Deswegen verwendet man zum Erhalt des Vakuums im VIP als totale Gassperre bevorzugt eine Aluminiumverbundfolie. Diese Aluminiumverbundfolie leitet jedoch über den Rand soviel Wärme ab, daß ein großer Teil der Dämmleistung des VIP 's wieder verloren geht. Allerdings läßt sich dieser Effekt wird nur bei der Messung des Wärmedurchganges in einem kompletten Kältegerät nachweisen. Bei der Messung der Wärmeleitzahl nach DIN 18164 Teil 1 und 2 kann der Einfluß der Randeffekte nicht festgestellt werden.
Trotzdem haben VIP auf der Basis einer Kernlage aus Kunststoffschäumen eine bedeutende Marktposition erobert, da sie in ihren Dimensionen genau angepaßt werden können und als sehr ebene (plane) Plattenware einfach und kostengünstig zu verarbeiten sind. Gleichwohl steht der oben genannte Nachteil der Wärmeübertragung über den Rand der beidseitigen Aluminiumfolie ihrer weiteren Verbreitung im Wege.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, VIP bereitzustellen, die die Vorteile von VIP auf der Basis einer Kernlage aus Kunststoffschäumen aufweisen, nämliche ebene (plane) Oberflächen und dimensionsgenaue Herstellbarkeit, aber die Verluste an Dämmleistung durch Randeffekte vermeiden bzw. wesentlich vermin- dem.
Erfindungsgemäß gelang dies durch Vakuum Isolier Paneele (VIP) bestehend aus einer mikroporösen Platte als Kernlage und einer Umhüllung aus einer hoch gasdiffusionsdichten Kunststoffolie aus mindestens 7 Schichten mit der Schichten- folge ( 1 ) Polyolefm-Heißsiegelschicht (I)
(2) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(3) Gasbarriereschicht (III)
(4) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(5) Polyolefmschicht (IV)
(6) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(7) mit Aluminium oder SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampfte Schicht (V) im wesentlichen aus Polyester und/oder Polyamid und/oder Polypropylen.
Mit einem erfindungsgemäßen VIP läßt sich eine Sauerstoffdiffusion von deutlich unter 0,01 cm3 / m2 d bar und eine Wasserdampfdiffusion von deutlich weniger als 0,02 g / m2 d erreichen, so daß die Dauerhaftigkeit der Dämmwirkung eines so hergestellten VIP 's den Anforderungen der Praxis entspricht. Ein Verlust von Dämm- Wirkung über Randeffekte, wie bei der Verwendung von Aluminium verbundfolien gemäß Stand der Technik auftritt, wird nicht gefunden.
Als Polyolefm-Heißsiegelschicht (I) können Polyolefin-Homo- oder Polyolefin- Copolymere eingesetzt werden. Bevorzugt sind Linear Low Density Polyethylen („LLDPE"), Polybutylen („PB"), Ethylvinylacetat („EVA"), High Density Polyethylen („HDPE"), Ionomer („I") und Mischungen dieser Stoffe. Erfindungsgemäß möglich ist auch eine mehrschichtige, durch Coextrusion mehrerer Schichten aus den genannten Materialien hergestellte Ausführungsform der Polyolefm-Heißsiegelschicht (I). Die Dicke der Polyolefm-Heißsiegelschicht (I) beträgt vorzugsweise 20 bis 200 μm, besonders bevorzugt 50 bis 100 μm.
Als Klebe- oder Verbindungsschicht (II) kommen vorzugsweise handelsübliche
Reaktivklebstoffe wie insbesondere Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoffe zum
Einsatz. Es können aber auch polyolefinische Haftvermittler, vorzugsweise aus Poly- ethylen-Homopolymer, Ethylenethylacrylat („EAA") oder Ethylenmethacrylsäure („EMMA") eingesetzt werden. Die Dicke der Klebe- oder Verbindungsschicht (II) beträgt vorzugsweise maximal 6 μm, besonders bevorzugt 2 bis 6 μm.
Die Gasbarriereschicht (III) besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Polyvinyl- alkohol („PVOH"), Ethylenvinylalkohol-Copolymer („EVOH") und/oder aus Polyamid oder aus Mischungen von PA und EVOH oder im Falle einer mehrschichtigen Ausführungsform aus der schichtweisen Kombination von PA und EVOH oder von Mischungen aus PA und EVOH und ist vorzugsweise mindestens monoaxial verstreckt. Sie ist gegebenenfalls mit einer Sperrschichtlackierung, vorzugsweise mit einem Acryllack, versehen. Die Dicke der Gasbarriereschicht (III) beträgt vorzugsweise 10 bis 120 μm, in der einschichtigen Ausführungsform besonders bevorzugt 10 bis 20 μm.
Die Polyolefϊnschicht (IV) besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylen-Copolymeren. Erfindungsgemäß bevorzugt ist diese
Schicht 5 - 500 μm, besonders bevorzugt 50 - 200 μm dick. Dabei gefunden, daß die relativ dicke Polyolefinschicht (IV) dem VIP eine wesentlich glattere und gleichmäßigere Oberfläche verleiht. Dies ist insbesondere beim Aufkleben des VIP bei der Montage eines Kältegerätes von Vorteil. Bei faltigen VIP reicht in der Regel die mit Kleber benetzte Oberfläche für eine Haftung der VIP nicht aus.
Die Schicht (V) aus Polyester- und/oder Polyamid- und/oder Polypropylenschicht ist vorzugsweise auf der den übrigen Schichten abgewandten Seite in übliche Weise mit Aluminium, SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampft und kann gegebenenfalls auf der nicht bedampften Seite mit einer Sperrschichtlackierung, vorzugsweise mit einem Acryllack, versehen werden. Bevorzugt handelt es sich bei der Schicht (V) um eine Schicht im wesentlichen aus Polyester oder Polypropylen, die mit Aluminium, vorzugsweise in einer Dicke von 30 bis 80 nm, bedampft ist. Die Dicke der Schicht (V) beträgt vorzugsweise 10 bis 40 μm, besonders bevorzugt 10 bis 20 μm. Die mindestens siebenschichtige Kunststoffolie, die gleichfalls Gegenstand der Erfindung ist, kann in einer oder mehreren Schichten mit üblichen Additiven und Hilfsmitteln wie z.B. mit Gleitmitteln, Antiblockmitteln und Antistatika in üblichen Mengen ausgerüstet sein.
Es hat sich gezeigt, daß gerade durch Kombination einer relativ dicken Polyolefin- schicht (IV) mit der Gassperrschicht (III) vorzugsweise aus Polyvinylalkohol und der bedampften Schicht (V) die unerwartet hohe Dichtigkeit erreicht wurde. Es ist hierbei auch wichtig, daß die Gassperrschicht (III) sich im Aufbau direkt unter der Siegelschicht befindet und dadurch vor Feuchtigkeit geschützt ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind VIP, die als Kernlage Kunststoffschäume verwenden. Die Kunststoffschäume können sein: Polyurethan oder Polystyrolschaumstoffe. In Frage kommen auch Platten welche aus gemahlenen und gepreßten Kunststoff- schäumen hergestellt werden, wie z. B. in EP 0791155 B 1 beschrieben werden.
Als Kernlage werden erfindungsgemäß bevorzugt mikrozelluläre, offenporige Schaumstoffplatten insbesondere aus Polyurethan oder Polystyrol verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dienen zermahlene geschlossenzellige Schaumstoffe, welche, gegebenenfalls unter Zusatz geeigneter Bindemittel, zu Platten verpreßt worden sind, als Kernlage für die erfindungsgemäßen VIP. Auf diese Weise kann die Herstellung von erfindungsgemäßen VIP im Recyclingprozeß für Altschaumstoff eingesetzt werden.
Die Herstellung der VIP geschieht üblicherweise, indem die als Kernlage dienende mikroporöse Platte in einem aus der erfindungsgemäßen Folien vorfabrizierten Beutel (Polyolefm-Heißsiegelschicht (I) auf der Innenseite) gesteckt und im Vakuum bei 10"1 bis 1 Torr die noch offenen Kante versiegelt wird. Nach dem Belüften der Vakuumkammer erhält man das erfindungsgemäße VIP. Die hohe Gasdichtigkeit der erfindungsgemäßen Folie verleiht dem VIP trotz der geringen Absoφtionsfähigkeit der Kernlage eine ausreichende Lebensdauer. Falls zur Sicherung der Lebensdauer dennoch ein Getter mit verwendet werden soll, so kann dieser entsprechend klein dimensioniert werden. Gegebenenfalls reicht auch schon der Einsatz kleiner Mengen einer Wasserdampf bindenden Substanz aus. Als
Getter kommen bevorzugt in Frage:
Zur Bindung der Luftbestandteile Sauerstoff und Stickstoff Alkali- und Erdalkalimetalle, zur Bindung von Feuchtigkeit und Kohlendioxid, Erdalkalioxide sowie zur Bindung von Feuchtigkeit alleine handelsübliche Silikagele und Molekularsiebe.
Geeignet konfektionierte Getter aus diesen Materialien sind kommerziell erhältlich.
Die erfindungsgemäße Folie kann in einer speziellen Ausführungsform auch nur zur Herstellung einer Seite des Folienbeutels verwendet werden, wobei die Gegenseite eine konventionelle Mehrschichtfolie mit AI-Sperrschicht bildet, die bevorzugt eine
AI-Schicht mit einer Dicke von 6 - 20 μm und eine PE-Schicht mit einer Dicke von 50 - 200 μm aufweist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Wärmedämmung durch Randeffekte nicht wesentlich beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäßen VIP können als Hochleistungsdämmstoff breite Anwendung finden in der Dämmung im Bauwesen, der technischen Isolierung und insbesondere in Kältegeräten.
Bei der Anwendung in Kältegeräten nehmen sie üblicherweise einen Teil des Dämm- volumens ein - normalerweise sind Kältegeräte mit Polyurethanhartschaum gedämmt. Hierdurch lassen sich Energieeinsparungen von bis zu 30 % erzielen, ohne daß die Wanddicke erhöht wird. Beispiele:
Meßmethoden:
Die Eigenschaften der Mehrschichtfohe gemäß der vorliegenden Erfindung werden nach den folgenden Methoden bestimmt:
Die Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit der Folien wird nach
DIN 53380 bestimmt.
Die Wasserdampfdurchlässigkeit der Folien wird nach DIN 53122 bestimmt. Die Wärmeleitzahl λ wird nach DIN 18164 Teil 1 und Teil 2 bestimmt.
Die Bestimmung der Schrankziffer (Wärmedurchgang durch die Hülle des
Kältegerätes) ist in Beispiel 7 im Detail beschrieben.
Der Gegenstand der Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden:
1. Folien:
Die hohe Barriere Wirkung der erfindungsgemäßen Folien wurde anhand der folgen- den Folienbeispiele nachgewiesen:
Beispiel a:
Schicht I: Polyolefin-Siegelschicht aus Ethylenvinylacetat-Copolymer, 3,5 % Vinylacatat, 50 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht III: Gasbarriereschicht aus Polyvinylalkohol, biaxial gereckt, 12 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht IV: Polyethylen-Schicht, 120 μm Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht V: metallisierte biaxial gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm Beispiel b:
Schicht I: Polyolefin-Siegelschicht aus Ethylenvinylacetat-Copolymer, 3,5 %
Vinylacatat, 50 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht III: Gasbarriereschicht aus Polyvinylalkohol, biaxial gereckt, 12 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht IV: Polyethylen-Schicht, 120 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht V: metallisierte biaxial gereckte Polypropylenfolie, 20 μm
Beispiel c:
Schicht I: Polyolefin-Siegelschicht aus Ethylenvinylacetat-Copolymer, 3,5 %
Vinylacatat, 50 μm Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm Schicht III: Gasbarriereschicht aus einer beidseitig mit PVDC lackierten PVOH Schicht Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht IV: Polyethylen-Schicht, 120 μm Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm Schicht V: metallisierte biaxial gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm
Beispiel d:
Schicht I: Polyolefin-Siegelschicht aus Ethylenvinylacetat-Copolymer, 3,5 %
Vinylacatat, 50 μm Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm Schicht III: Gasbarriereschicht aus einer coextrudierten PA/EVOH /PA Schicht Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm Schicht IV: Polyethylen-Schicht, 120 μm
Schicht II: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
Schicht V: metallisierte biaxial gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm
Vergleichsbeipiel e: (Combithen PXX, gemäß EP 0 517 026 AI):
1. Schicht: Polyolefin-Schicht, 50 μm
2. Schicht: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
3. Schicht: Polyvinylalkohol-Schicht, 12 μm 4. Schicht: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
5. Schicht: Polyolefin-Schicht, 120 μm
6. Schicht: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
7. Schicht: Polyvinylalkohol-Schicht , 12 μm,
8. Schicht: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm 9. Schicht: Polyolefin-Schicht, 120 μm
10. Schicht: Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
11. Schicht: gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm
Vergleichsbeipiel f: (Aluthen P, Wolff-Walsrode):
1. Schicht Polyolefin-Schicht, 50 μm
2. Schicht Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
3. Schicht gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm
4. Schicht Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
5. Schicht Aluminium Folie, 12 μm
6. Schicht Zwei-Komponenten Polyurethanklebstoff, 2 μm
7. Schicht gereckte Polyethylenterephthalatfolie, 12 μm Folgende Wasserdampf-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeiten wurden ermittelt:
Figure imgf000012_0001
2.) Beschreibung der Folienbeutel:
Die Herstellung der Folienbeutel erfolgt durch eine Dreiseiten-Verschweißung von 50 x 50 cm großen Folienstücken. Beutel wurden aus den folgenden Materialien hergestellt:
I. Symmetrisch aufgebauter Folienbeutel aus einer kommerziell erhältlichen aluminiumhaltigen Mehrschichtfolie (Aluthen-P der Fa. Wolff Walsrode, siehe Beispiel l .f).
II. Symmetrisch aufgebauter Folienbeutel aus einer kommerziell erhältlichen metallfreien Sperrschichtfolie (Combithen PXX der Fa. Wolff Walsrode, siehe Beispiel l .e). III. Symmetrisch aufgebauter Folienbeutel der erfindungsgemäßen Mehrschichtfohe gemäß Beispiel a.
IV. Asymmetrisch aufgebauter Folienbeutel aus der in 2. III beschriebenen erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie und der in 2.1 beschriebenen aluminium- haltigen Mehrschichtfolie.
3.) Beschreibung Kernlage: - Platte aus recycliertem Hartschaum entsprechend WO 96/14207
1000 g eines PUR-Hartschaummehles aus einer Kältegeräte-Recyclinganlage werden mit 35 g Wasser und 100 g eines Polyisocyanatgemisches von Diphenylmethan- diisocyanaten und Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten (Desmodur® VP PU 1520 A20; Bayer AG) mit einem Lödige-Pflugschar-Mischer mit 2-Stoffdüsen gleichmäßig vermischt. Aus dieser Mischung wird in einem Form-Rahmen ein Formling von 400 x 400 mm gebildet, gleichmäßig verdichtet und anschließend in einer Laboφresse unter einem Druck von 5 bar und einer Temperatur von 120°C 8 Minuten unter Verwendung eines Zeit-Meßprogrammes auf 25 mm veφreßt.
Man erhält eine poröse 25 mm-Platte mit einer Rohdichte von 250 kg/m3. Die Platte wurde ca. 2 h auf 120°C erwärmt, um sie von allen flüchtigen Bestandteilen zu befreien.
4. Herstellung VIP
Die unter 3. hergestellte Paneele wurden in die gemäß 2.1 bis 2. IV hergestellten Folien-Beutel eingelegt, auf 2 x 10"' torr evakuiert und verschweißt. Nach Belüften erhielt man die entsprechenden VIP. Hierbei fiel auf, daß die VIP mit der erfindungsgemäß dicken Folie eine wesentlich glattere Oberfläche aufwiesen als diejenigen mit einer dünnen Folie.
Die noch vorhandene, geringe Wasserdampfdurchlässigkeit kann durch eine Messung der Gewichtszunahme der VIP nach einem Lagertest bestimmt werden. Die Gewichtszunahme wurde nach einer Lagerzeit von 1 Jahr ermittelt und auf 15 Jahre hochgerechnet. Dabei wurde berücksichtigen, daß die aus dem Polyurethan-Hartschaumstoff bestehende Kernlage ein Wasserabsoφtionsvermögen von etwa 0,5 bis 1 % ihres Eigengewichtes aufweist und dadurch zunächst der Druck im Paneel nicht ansteigt. Die Gewichtszunahme aufgrund der Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit kann im Vergleich dazu vernachlässigt werden, da sich diese im Milligramm-Bereich bewegt.
Berechnete und gemessene Gewichtszunahme aus der Wasserdampfdurchlässigkeit:
Figure imgf000014_0001
5. Messung der Wärmeleitzahl λ
Für die unter 4. hergestellten VIP mit dem Folienaufbau 2.1 bis 2. IV. wurde nach
DIN 18164 Teil 1 und 2 der Wärmedurchgang gemessen. Die Platten haben alle einen vergleichbaren Wärmedurchgang mit 9,0 - 9,1 mW/m°K. 6. Einbau der VIP's in ein Kältegerät
Wie in Fig. 1 an einem senkrechten Schnitt dargestellt, wurden VIP (Bezugszeichen (1)) mit dem Folienaufbau gemäß 2.1 bis 2. IV, jedoch den Maßen 60 x 50 x 2,5 bzw.
50 x 50 x 2,05 in einem Tischgefriergerät vor der Montage auf die Innenseite des Außengehäuses (Bezugszeichen (2)) geklebt. Je ein weiteres VIP wurde auf die Innenseite der Tür und die Rückwand (beide in Fig. 1 nicht dargestellt) geklebt. Die VIP nehmen so einen Teil des Dämmvolumens ein.Nach der Montage des Innenge- häuses (Bezugszeichen (3)) wurde das restliche Dämmvolumen konventionell mit
PUR - Schaum (Bezugszeichen (4)) ausgefüllt.
Es wurden 4 Geräte mit unterschiedlichem Folienaufbau des jeweils verwendeten VIP's hergestellt.
Beim Einkleben waren die VIP mit erfindungsgemäß bevorzugter dicker Folie besser und dauerhaftend einzukleben, als die mit dünnen Folien, wie z. B. gemäß Aufbau 2.1. Bei Letzteren war nach dem Aufschäumen des restlichen Raumvolumens teilweise keine Haftung zwischen VIP und dem Außenbelag vorhanden.
7. Messung der Schrankziffer von mit unterschiedlichen VIP hergestellten Gefriergeräten
Die unter 6. hergestellten Gefriergeräte wurden auf ihre Schrankziffern wie folgt untersucht: Durch eine im inneren des Gefriergerätes angebrachte regelbare elektrische Heizung wurde der Innenraum auf eine gegenüber der Umgebungstemperatur um 30 bis 40 °C erhöhte Temperatur gebracht. Nachdem die Innentemperatur einen stationären Zustand erreicht hatte (in der Regel nach 4 Tagen), wurde durch die Bestimmung der elektrischen Heizleistung und der mittleren Temperaturdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung über einen Zeitraum von 24 Stunden die
Schrankziffer Z (in W/°K) bestimmt, wobei die Temperaturmessung im Innenraum durch insgesamt 6 Thermoelemente erfolgte. Hierbei wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Figure imgf000016_0001
Wie man sieht, ist im Falle von 2.1 (Aluminiumverbundfolie beidseitig) die Wärmeübertragung wesentlich größer als bei der Verwendung der Kunststoffolie, und zwar auch wenn die Kunststoffolie nur einseitig in Kombination mit Aluminiumverbundfolie (2. IV) auf der anderen Seite verwendet wird .

Claims

Patentansprüche
1. Vakuum Isolier Paneele (VIP) bestehend aus einer mikroporösen Platte als Kernlage und einer Umhüllung aus einer Kunststoffolie aus mindestens 7 Schichten mit der Schichtenfolge
( 1 ) Polyolefm-Heißsiegelschicht (I)
(2) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(3) Gasbarriereschicht (III) (4) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(5) Polyolefinschicht (IV)
(6) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(7) mit Aluminium oder SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampfte Schicht (V) im wesentlichen aus Polyester und/oder Polyamid und/oder Polypropylen.
2. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß Anspruch 1, wobei die Polyolefm- Heißsiegelschicht (I) ein oder mehrschichtig ist und im wesentlichen aus Polyolefϊn-Homo- oder Polyolefin-Copolymeren besteht.
3. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei als Klebeoder Verbindungsschicht (II) Zwei-Komponenten-Polyurethanklebstoffe oder polyolefinische Haftvermittler eingesetzt werden.
4. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die
Gasbarriereschicht (III) im wesentlichen aus Polyvinylalkohol („PVOH"). Ethylenvinylalkohol-Copolymer („EVOH") und/oder aus Polyamid oder aus Mischungen von PA und EVOH besteht und gegebenenfalls mehrschichtig aufgebaut sein kann.
5. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Polyolefinschicht (IV) im wesentlichen aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyethylen-Copolymeren besteht und vorzugsweise eine Dicke von 5 -
500 μm aufweist.
6. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei der Schicht (V) um eine Schicht im wesentlichen aus Polyester oder Polypropylen handelt, die mit Aluminium, vorzugsweise in einer Dicke von 30 bis 80 nm, bedampft ist.
7. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Kernlage erfindungsgemäß mikrozelluläre, offenporige Schaumstoffplatten aus Polyurethan oder Polystyrol verwendet werden.
8. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zermahlene geschlossenzellige Schaumstoffe, die, gegebenenfalls unter Zusatz geeigneter Bindemittel, zu Platten veφreßt worden sind, als Kernlage dienen.
9. Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei nur eine Seite der Umhüllung aus einer Kunststoffolie aus mindestens 7 Schichten mit der Schichtenfolge
(1) Polyolefm-Heißsiegelschicht (I) (2) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(3) Gasbarriereschicht (III)
(4) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(5) Polyolefinschicht (IV)
(6) Klebe- oder Verbindungsschicht (II) (7) mit Aluminium oder SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampfte Schicht (V) im wesentlichen aus Polyester und/oder Polyamid und/oder Polypropylen
besteht und die Gegenseite eine konventionelle Mehrschichtfolie mit AI-
Sperrschicht gebildet wird.
10. Kunststoffolie zur Herstellung von Vakuum Isolier Paneele (VIP) aus mindestens 7 Schichten mit der Schichtenfolge
(1) Polyolefm-Heißsiegelschicht (I)
(2) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(3) Gasbarriereschicht (III)
(4) Klebe- oder Verbindungsschicht (II) (5) Polyolefinschicht (IV)
(6) Klebe- oder Verbindungsschicht (II)
(7) mit Aluminium oder SiOx oder einem Metalloxid der 2. oder 3. Hauptgruppe bedampfte Schicht (V) im wesentlichen aus Polyester und/oder Polyamid und/oder Polypropylen
11. Verwendung einer Vakuum Isolier Paneele (VIP) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Isolierung von Kältegeräten.
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