WO2003042037A1

WO2003042037A1 - Isolierpaket und seine verwendung

Info

Publication number: WO2003042037A1
Application number: PCT/EP2002/012565
Authority: WO
Inventors: Hartwig Künzel; Andreas Holm; Theo Grosskinsky
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2003-05-22
Also published as: US20040245391A1; US7108227B2; DE10155925C1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Isolierpaket (10) zur Verringerung des Wärme- und/oder Schallübergangs zwischen der Aussenhaut (2) und dem Kabinenlining (3) eines Flugzeuges aus einem mit einer Hüllenmembran umschlossenen Dämmmaterial, wobei das Hüllmaterial zumindest bereichsweise einen von der Umgebungsfeuchte abhängigen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (sd-Wert) aufweist und bei einem Gradienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 3% bis 50% einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (sd-Wert) von mindestens 0,8 m und bei einem Gradienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 50% bis 93% einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (sd-Wert) von höchstens 0,3 m aufweist.

Description

Isolierpaket und seine Verwendung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Isolierpaket zur Verringerung des Wärmetransports zwi- sehen der Außenhaut und der Kabinenlining eines Flugzeuges. Derartige Isolierpakete werden zur Wärme- und Schalldämmung der Umschließungsflächen von Cockpit und Kabine in Flugzeugen verwendet.

Die Isolierpakete werden in der Regel im Bereich der metallischen Außenhaut des Flugzeuges befestigt. Sie stellen eine Primärisolierung dar, wobei in manchen Fällen noch eine zusätzliche Sekundärisolierung in Form von Isolierpaketen unmittelbar auf das sogenann- te Kabinenlining aufgebracht werden.

Aus Sicherheitsgründen und zur besseren Handhabung bestehen die Isolierpakete aus. nicht brennbaren bzw. schwer entflammbaren Dämmstoff atten (meist aus Mine- ralwolle) , die, wie bei einem Kissen, rundherum mit einer Hüllmembran versehen sind.

In der Reiseflughöhe herrschen an der metallischen Außenhaut des Flugzeugs Oberflächentemperaturen, die bei -30°C und darunter liegen. Dies entspricht einem Sättigungsdampfdruck von weniger als 40 Pa. Die Luft in der Kabine hat jedoch auch ohne eine eventuelle komfortbedingte Luftbefeuchtung eine relative Feuchte von ca. 15%. Dies entspricht bei einer Kabinentemperatur von 23°C einem Dampfdruck von ca. 400 Pa, also dem zehnfachen des Sättigungsdampfdrucks an der Außenhaut. Durch diese Dampfdruckdifferenz entsteht ein Diffusionsstrom in die Isolierpakete der Primäriso- lierung, wenn die Kabinenluft durch Undichtheiten hinter das Lining gelangen kann, was in der Regel der Fall ist. Durch das dabei ausfallende Tauwasser wird der Dämmstoff in den Isolierpaketen während des Fluges langsam feuchter. Befindet sich das Flugzeug am Boden, erwärmt sich die Außenhaut, und die Isolierpakete können in begrenztem Umfang wieder austrocknen. Um einen zu großen Feuchteeintrag während des Fluges zu verhindern, weist die herkömmliche Hüllmembran der Isolierpakete einen festen Dampfdiffusionswiderstand von ca. I m diffusionsäquivalenter Luftschichtdicke (Sd-Wert) auf. Durch derartige Hüllmembrane kommt es zu erhöhter Feuchte in den Isolierpaketen, was zu ei- ner energetisch ungünstigen Gewichtszunahme und einer Erhöhung des Treibstoffverbrauchs sowie zu abtropfen- dem Tauwasser aus der Kabinendecke führen kann. Die in Zukunft geplante Erhöhung der Kabinenluftfeuchte zur Verbesserung der physiologischen Luftqualität in Flugzeugen wird voraussichtlich die Tauwasserproblerne in den Isolierpaketen noch weiter erhöhen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Isolierpaket zur Verfügung zu stellen, in dem sich die Feuchte nicht anreichert und so eine ungünstige Gewichtszunahme, eine Erhöhung des Treibstoffverbrau- ches oder das Abtropfen von Tauwasser in Flugzeugen vermieden werden kann. Diese Aufgabe wird durch das Isolierpaket gemäß Patentanspruch 1 sowie mit seiner Anwendung in einem Flugzeug nach Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsge- mäßen Isolierpaketes werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Isolierpakete mit den erfindungsgemäßen Hüllmembranen mit variablem Dampfdiffusionswiderstand wird erzielt, daß die

Feuchtigkeitsaufnahme in großer Höhe verringert wird und zugleich eine Entfeuchtung der Isolierpakete erfolgen kann, wenn das Flugzeug am Boden ist.

Die erfindungsgemäßen Hüllmembranen sind vorteilhafterweise so konzipiert, daß sie unter den Feuchte- und Temperaturverhältnissen im Flug einen Sa-Wert von ca. I m besitzen. Damit ist ihr Dampfdiffusionswider- stand während der flugbedingten Tauperiode etwas so groß wie bei den bisher verwendeten Hüllfolien. Unter den Bedingungen am Boden, wenn die Isolierpakete wieder austrocknen können (Verdunstungsperiode) ist der Sd-Wert vorteilhafterweise um den Faktor 3 kleiner als während der Tauperiode im Flug, so daß die Aus- trocknung entsprechend beschleunigt wird. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, daß eine Membran gewählt wird, deren Dampfdiffusionswiderstand folgendermaßen von den Umgebungsbedingungen abhängt: gemäß DIN 52615 soll der Sd-Wert der Membran im bei 23°C im Trockenbereich (3% - 50% r.F.) mindestens

0,8 m und im Feuchtbereich (50% - 93% r.F.) höchstens 0,3 m betragen. Da alle in der Flugzeughülle eingesetzten Funktionsschichten möglichst leicht sein sollen, ist außerdem vorteilhafterweise ein Flächengewicht der Membran von weniger als 20 g/m² anzustre- ben.

Membranen, die diese Eigenschaften besitzen, sind beispielsweise Folien auf der Basis von Polyamid (PA6, PAββ, PA4 sowie Mischpolyamide) mit einer Dicke zwischen 10 und 20 μm. Polyamid ist schwer entflammbar (Brandschutzklasse Bl) , so daß solche Folien auch aus brandschutztechnischer Sicht einsetzbar sind.

In der einzigen Fig. -1 ist in Teilbild A ein Quer- schnitt durch einen Flugzeugrumpf 1 dargestellt. Dieser Flugzeugrumpf besitzt eine Außenhaut 2, der sich innen liegend konzentrisch zur Außenhaut 2 ein Kabinenlining 3 anschließt. Zwischen Außenhaut 2 und Kabinenlining 3 ist ein Zwischenraum, in den die erfin- dungsgemäßen Isolierpakete eingebracht werden. Diese füllen den Luftspalt 4 zwischen Außenhaut 2 und Kabinenlining 3 ganz oder teilweise. Weiterhin erstellen in Fig. 1A das Bezugszeichen 5 einen Kabinenluftein- laß, 6 einen Luftauslaß (Zonal Dryer) , 7 ein Hatrack (über Kopfgepäckraum) , 8 eine Sarma-Stange, 9 ein Da- do-Panel, 10 ein Isolierpaket, 11 einen Stringer (Befestigungsvorrichtung) , 12 einen Dreiecksbereich unterhalb der Passagierebene und das Bezugszeichen 13 einen Kanal zur Durchmischung von Kabinenluft und Luft aus dem Luftspalt 4 zwischen Außenhaut 2 und Kabinenlining 3.

Fig. 1B zeigt einen Querschnitt durch die Außenhaut des Flugzeugrumpfes, wie er in Fig. 1A mit B einge- kreist und bezeichnet ist. In der gesamten Fig. 1 werden einheitliche Bezugszeichen verwendet. Erfindungsgemäß ist das in Fig. 1B dargestellte Isolierpaket 12 mit einer Polyamid 6 Membran mit einer Dicke von 18 μm umgeben. Dieses verhindert nun in großer Höhe wie herkömmliche Isolierpakethüllen das Eindringen von Kondensatfeuchtigkeit in die Mineralwollfüllung des Isolierpaketes 10 und ermöglicht am Boden das Austrocknen etwaiger eingedrungener Feuchtigkeit aus der Mineralwollfüllung des Isolierpaketes 10 an die Umgebung.

Claims

Patentansprüche

1. Isolierpaket zur Verringerung des Wär e- und/oder Schallübergangs zwischen der Außenhaut und dem Kabinenlining eines Flugzeuges aus einem mit einer Hüllmembran umschlossenen Dämm- material, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllmaterial zumindest bereichsweise einen von der^" Umgebungsfeuchte abhängigen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (Sd-Wert) aufweist und bei einem Gra- dienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 3% bis 50% einen Wasserdampf- Diffusionswiderstand (Sd-Wert) von mindestens 0,8 m und bei einem Gradienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 50% bis 93% ei- nen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (Sd-Wert) von höchstens 0,3 m aufweist.

2. Isolierpaket nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf- Diffusionswiderstand (Sd-Wert) bei einem Gra- dienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 3% bis 50% mindestens das Dreifache des Wasserdampf-Diffusionswiderstandes (Sd-Wert) bei einem Gradienten der relativen Feuchte über der Hüllmembran von 50% bis 93% beträgt.

3. Isolierpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß die Hüllmembran zumindest bereichsweise ein Flächengewicht von we- niger als 30 g/m² aufweist.

4. Isolierpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllmembran eine Folie ist, die zumindest bereichsweise Polyamid oder eine Mischung aus Polyamiden enthält oder daraus besteht.

5. Isolierpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllmembran eine Folie aus Polyamid 4, Polyamid 6, Polyamid 6β oder einer Mischung hiervon ist.

6. Isolierpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllmembran zu- mindest bereichsweise eine Dicke zwischen lOμm und 20 um aufweist.

7. Isolierpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämmmaterial Mi- neralwolle enthält oder daraus besteht.

8. Flugzeug mit einer Außenhaut und einem parallel in einem vorbestimmten Abstand zu der Außenhaut angeordneten Kabinenlining, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abstand zwi- sehen der Außenhaut und dem Kabinenlining Iso-

.lierpakete nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet sind.