WO2022228814A1 - Isolationsmaterial, verfahren zur herstellung eines isolationsmaterials und verfahren zum recyclen eines isolationsmaterials - Google Patents

Isolationsmaterial, verfahren zur herstellung eines isolationsmaterials und verfahren zum recyclen eines isolationsmaterials Download PDF

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Uwe Reuther
Ulrich Schindler
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Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg
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Definitions

  • Insulation material method for producing an insulation material
  • the invention relates to an insulation material, a method for producing an insulation material and a method for recycling an insulation material.
  • MLI multilayer insulation or multilayer insulation
  • the invention is now based on the object of specifying a recyclable, sustainable and resource-saving thermal insulation material which, after use, can be processed back into an equivalent thermal insulation material. Furthermore, the efficiency of the thermal insulation material should be increased in relation to the weight and the overall layer thickness. Furthermore, the chemical and physical resistance of the insulation material should also be improved.
  • the object is achieved by an insulation material that has at least two layers, with at least a first layer being designed as a reflector layer and at least a second layer being designed as a spacer layer, with the at least one first layer and the at least one second layer each having polymeric components and wherein the polymeric components are formed from a single-variety polymeric material.
  • a method for producing an insulation material in particular according to claims 1 to 33, the following steps being carried out, in particular in the following order: a) providing at least a first layer as a reflector layer with a top and a bottom b) providing at least one second layer as a spacer layer c) connecting the at least one first layer to the at least one second layer in order to obtain an insulation material with at least two layers, the at least one first layer and the at least one second layer each having polymeric components , wherein the polymeric components are formed from a pure polymeric material.
  • Cleaning device wherein a washing liquid is used, and wherein inorganic components are dissolved and / or precipitated and / or separated and / or recycled, so that a pure polymeric material is provided.
  • the insulating material according to the invention, the method according to the invention for producing an insulating material and the method according to the invention for recycling an insulating material result in an insulating material which can be almost completely recycled and the products obtained from it can be used again to produce an insulating material . Due to the purity of the variety, a constant product quality is always guaranteed. Because the at least one first layer and the at least one second layer have polymeric components made from a single-variety polymeric material, there is no need for a complicated separation of the individual layers during recycling. The insulation material can therefore be crushed directly. This increases the efficiency of the recycling process and also represents an extremely economical recycling method.
  • Multilayer insulation or multilayer insulation is understood as meaning a multilayer thermal insulation material.
  • a reflector layer is a layer, in particular a polymeric layer and/or film, which is coated or coated on one or both sides with reflective material, in particular infrared-reflecting material. is steamed.
  • the reflective material can be inorganic and/or metallic.
  • spacer layer is meant a layer that provides a spatial separation between the layers. This keeps the layers apart and minimizes air movement between layers. It is therefore a thermal separation or insulation or insulation.
  • the spacer layer preferably has polymeric components. It is also possible for the spacer layer to have non-polymeric components.
  • Polymeric components are to be understood as meaning polymers such as, for example, PET, PE, PP, PA and/or biopolymers and/or the like, which can be processed into fibers and films.
  • Single-type means that the at least one first layer or reflector layer and the at least one second layer or spacer layer have the same polymeric material or the same polymeric components.
  • the polymer components can be recycled into an equivalent product due to the purity of the type.
  • Inorganic components are to be understood as meaning all non-polymeric components that come from the reflective layers, in particular infrared-reflecting layers, from inorganic flame-retardant substances, and impurities from the recycling process.
  • Foreign materials are materials associated with the insulation material that are sent to a separate recycling stream. It is preferably possible for the at least one first layer to have a layer thickness in the range from 3 gm to 250 gm, in particular from 10 gm to 55 gm.
  • the at least one first layer has an upper side and an underside, with at least one reflective layer, in particular an infrared-reflective layer, being applied to the upper side and/or the underside of the at least one first layer.
  • the upper side is always to be understood as the surface that is directed towards an outer surface of the insulation material.
  • the at least one first layer is also arranged inside the insulation material. In this case, the side that has the smaller distance to the center of the insulation material is always defined as the underside. The opposite side is then defined as the top.
  • the at least one reflective layer serves to reflect incident radiation, in particular infrared radiation and/or thermal radiation. Because incident radiation is reflected, the insulation properties of the insulation material are significantly improved.
  • the at least one reflecting layer, in particular infrared-reflecting layer to comprise metals, individually or in combination and/or as an alloy, selected from: aluminum,
  • the at least one reflective layer in particular an infrared-reflective layer, can additionally or alternatively have metal pigments and/or PVD pigments.
  • At least one binder is required in particular to bind components of the reflective layer, in particular pigments and/or particles for applying the reflective layer by means of printing processes. It is preferably provided that the at least one binder is a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • aluminum in particular an infrared-reflecting layer
  • aluminum hydroxide is obtained from the aluminum and can be introduced into the at least one second layer as a flame retardant during the production of the insulation material.
  • aluminum offers the advantage that it is inexpensive and can be applied uniformly to the at least one first layer by means of vapor deposition, in particular in a vacuum.
  • the at least one reflecting layer in particular infrared-reflecting layer, reflects 10% to 97%, preferably 60% to 97%, of incident radiation, in particular infrared radiation.
  • the reflection effect in the overall composite of the layers can be increased to up to 97% with respect to incident radiation.
  • At least one absorbing layer in particular an infrared-absorbing layer
  • at least one first layer has a reflective layer on the upper side and an absorbent layer on the lower side, or vice versa. It has been shown that this can reduce the disadvantage of conventional façade insulation materials, which is to prevent the façade from heating up due to solar radiation.
  • the at least one absorbing layer, in particular infrared absorbing layer to comprise a material or combination of materials selected from: carbon black, carbon, binder, metal, metal oxide.
  • the binder preferably comprises a polymer, in particular a pure polymer, for example based on polyester.
  • the at least one absorbing layer in particular infrared-absorbing layer, to absorb 5% to 96%, preferably 75% to 96%, of incident radiation, in particular infrared radiation.
  • the absorption effect in the overall composite of the layers can be increased by superimposing the absorbent layers.
  • the at least one reflecting layer in particular infrared-reflecting layer, to have a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m.
  • reflective layers of metals and/or metal oxides vapor-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • Reflective coatings comprising metal pigments and/or PVD pigments applied by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing, have a thickness of 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular from 2 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the at least one absorbing layer in particular infrared-absorbing layer, to have a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m.
  • absorbing layers of metals and/or metal oxides vapor-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • Absorbent coatings comprising carbon black and/or carbon applied by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing, have a thickness of 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular from 2 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • the at least one first layer to improve the corrosion resistance can also be possible for the at least one first layer to improve the corrosion resistance to have at least one inhibiting layer, which is preferably arranged on and/or below the reflective layer.
  • an inhibiting layer is understood to mean a layer of an inhibitor that improves the corrosion resistance of the at least one reflective layer.
  • the at least one inhibiting layer has a material or combination of materials selected from: pure polymers, inorganic coatings, silicon oxide (SiOx), silicon dioxide (SiO 2 ).
  • At least one binder is provided for binding components of the inhibiting layer, in particular pigments and/or particles for applying the inhibiting layer by means of printing processes.
  • the at least one binder is preferably a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • the at least one second layer has a thickness in the range from 0.5 mm to 120 mm, in particular from 2 mm to 5 mm, and/or a weight per unit area in the range from 10 g/m 2 to 2000 g/m m 2 , in particular from 50 g/m 2 to 200 g/m 2 . It is possible, for example, for the at least one second layer to be a structured film and/or air or gas cushion film and/or foam and/or fabric and/or nonwoven, in particular fleece and/or felt and/or fibers and/or hollow fibers, is trained.
  • Nonwovens are to be understood here as meaning all composite materials made from fibers that are spun, cut and/or laid. All woven composite materials do not fall under the term nonwoven.
  • the at least one second layer can also comprise a combination of different structures, for example a combination of fabric and fleece, and/or several layers of fleece.
  • the flexibility of the insulation material can be individually adjusted.
  • the insulation material can be thin, thick, flexible and/or rigid and specially designed for different areas of use. For example, when lining pipes, a certain flexibility of the insulation material is advantageous.
  • cladding house walls for example, a fairly rigid insulation material can be used.
  • the at least one second layer can have a lattice structure and/or honeycomb structure and/or diamond structure. These structures act as support structures and ensure a certain strength of the at least one second layer.
  • the cavities and/or chambers formed by the structures can be filled with gases and/or other substances in order to improve the insulating effect.
  • the at least one second layer comprises a plurality of fibers, in particular the fibers having different thicknesses and/or structures. It is also possible for the at least one second layer to have supporting structures which form two or more chambers, the chambers being delimited by the supporting structures are. These support structures increase the strength and/or rigidity of the insulation material. It is advantageous if the support structures comprise fibers with a thickness in the range from 1 gm to 1000 gm, in particular from 10 gm to 100 gm, and/or if the support structures are designed as airtight polymeric structures.
  • Air for example, can be used as the gas here.
  • the chambers can also be filled with gases that have a lower thermal conductivity than air. Such gases are, for example, argon, krypton, xenon and/or carbon dioxide. It is preferably also possible for the insulation material to be filled with at least one gas between the at least one first layer and the at least one second layer.
  • the at least one first layer is connected to the at least one second layer with linear airtight seams, in particular with the seams forming at least one chamber which extends through the surfaces of the at least one first layer and the at least one second layer as well as the seams is limited. It may also be possible for the gas to be filled between two layers of the same type, for example between two first layers arranged one above the other and/or between two second layers arranged one above the other.
  • the at least one second layer comprises at least one flame retardant or a combination of flame retardants selected from: inorganic flame retardants, inert gases, noble gases, inorganic vapor coatings, physically active flame retardants, chemically active flame retardants.
  • the at least one flame retardant has aluminum hydroxide Al(OH)3, which is preferably formed during the recycling process of the insulation material, in particular the at least one first layer, from the reflective layer comprising aluminum. With the addition of caustic soda and subsequent addition of carbon dioxide, the aluminum of the reflective layer is further processed into aluminum hydroxide. The resulting aluminum hydroxide can thus function as a flame retardant again.
  • the use of aluminum hydroxide is therefore extremely resource-saving and environmentally friendly, because the aluminum required for this is obtained from the recycling process of the insulation material.
  • the polymeric components comprise a material or a combination of materials selected from: PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PE (polyethylene), PA (polyamide), biopolymer.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PA polyamide
  • biopolymer biopolymer
  • the polymeric components have a purity in the range of 75% and 100%, preferably 95% and 100%.
  • the term "single type" is used. This purity ensures that the insulation material can be recycled into an equivalent product.
  • the insulation material it is preferably also possible for the insulation material to have a number of 2 to 30 layers, in particular 5 to 15 layers, in particular with the insulation material comprising the at least one first layer one or more times and/or the at least one second layer one or more times includes.
  • the insulation material from multiple first layers and multiple second layers.
  • the several first layers can have different layer thicknesses and can also be coated differently.
  • a first layer has both a reflective and an absorbing layer and another first layer has two reflective layers.
  • a plurality of first or second layers it is also possible for a plurality of first or second layers to be arranged one on top of the other. With this arrangement, the strength, flexibility and rigidity of the insulation material can be influenced and adapted for different areas of use.
  • the insulation material has a thickness in the range from 1 mm to 120 mm, in particular from 5 mm to 50 mm.
  • the insulation material may have at least one other recyclable foreign material, in particular the at least one foreign material having a substance and/or a combination of substances selected from: molded parts and/or panels, in particular made of natural materials, plastics and/or metals , Composite elements for the automotive sector, support elements, cladding elements, conventional thermal insulation materials, foam materials, mineral fibers, paper fibers, bark fibers, cork mats, felt fiber mats.
  • the result of this is that the foreign material can be easily separated from the insulation material before the recycling process of the latter, for example by an air classification process downstream of the comminution process.
  • the foreign material can then be fed into a separate recycling process and the insulation material can be recycled according to type.
  • the at least one foreign material and/or the at least one first layer and/or the at least one second layer to be connected using a method and/or a combination of methods selected from: friction welding, ultrasonic welding, laser welding, thermal welding , gluing, sewing, mechanical stapling.
  • the at least one foreign material and/or the at least one first layer and/or the at least one second layer is connected by means of a connecting element or a combination of connecting elements selected from: staple threads, in particular T-end staple threads, pins , needles, nails, screws, rivets, buttons.
  • the insulation material it is possible for the insulation material to have predefined openings, in particular in the form of holes, cuts and/or perforations, preferably with these openings being designed as a membrane with a defined permeability for certain substances and/or with these openings being a valve for material exchange are formed in only one direction.
  • the predefined openings also make it possible for components, such as mounts, pipes, cables or the like, to be guided through the insulation material in a simple manner. This makes handling and assembly much easier.
  • This aspect is important when physical rooms are connected to this insulation material via walls, which themselves have different temperatures or relative humidity and condensation is to be avoided. In other cases are Openings make sense if such insulation materials are to be installed in lawn structures with appropriate heating elements, for example, and water drainage/conduction is absolutely necessary. Such water drainage/conduction is caused, for example, by precipitation in the form of rain or snow.
  • the insulation material can also be possible for the insulation material to have a reinforcement made of the pure polymer material in the area of the openings. This ensures increased stability of the insulation material in the area of the openings, as a result of which possible damage in the area of the openings--for example when components are being handled and passed through--is to be prevented.
  • E normal flammability classification for fire behavior
  • the insulation material prefferably has a burning rate of 0 mm/min under the heat of a standard flame according to DIN 75200 and/or FMVSS 302 standardized burning tests, classified in particular according to FMVSS 302 as SE/NBR or “self-extinguishing/no burning rate”. is.
  • the implementation of the burn test and the classification is described in detail below with the help of the figures.
  • the at least one first layer and/or the at least one second layer is designed as a spacer layer and as a reflector layer.
  • it is preferably a structured vapor-coated film or a vapor-coated film air bubble film.
  • the surface of the film can be modified or structured in an extrusion process using structured rollers. This creates structures that act as spacers due to their elevations and/or depressions. These structures preferably have a rough surface. With the help of this rough surface, the insulation material can be better attached to the target material, since this rough surface can serve as an anchor and thus counteracts a slight displacement of the insulation material.
  • the at least one first layer and the at least one second layer can also be connected to one another during production due to their elevated temperature and the resulting state of aggregation.
  • the at least one first layer originates from an extrusion process and the at least one second layer is produced by means of a meltblown process.
  • the two manufacturing processes are linked with one another so that the two layers are connected to one another immediately after the extrusion process and the meltblown process.
  • the resulting insulation material then only has to be put together and connected in different and desired numbers of layers.
  • step d) aluminum, in particular silver or gold or combinations and/or alloys of these metals, is applied as a reflective layer, in particular an infrared-reflecting layer.
  • metal pigments and/or PVD pigments can be applied as a reflective layer, in particular an infrared-reflecting layer, in particular by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing.
  • soot and/or carbon and/or metals and/or metal oxides and/or binders are applied as an absorbing layer, in particular an infrared-absorbing layer. Provision is preferably made for the at least one absorbing layer, in particular infrared-absorbing layer, to be applied in step d) by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing.
  • a printing process in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing.
  • metals and/or metal oxides are applied as an absorbing layer, in particular an infrared-absorbing layer, in step d)
  • these are preferably applied by means of vapor deposition in a high vacuum.
  • the at least one reflective layer is applied with a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m, preferably from 5 nm to 200 nm, particularly preferably from 20 nm to 60 nm.
  • reflective layers of metals and/or metal oxides vapor-deposited in a high vacuum have a thickness in the range from 5 nm to 200 nm, in particular from 20 nm to 60 nm.
  • Applied by means of a printing process in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing reflective coatings comprising metal pigments and/or PVD pigments have a thickness in the range from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular from 2 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • At least one binder is required in particular to bind components of the reflective layer, in particular pigments and/or particles for applying the reflective layer by means of printing processes. It is preferably provided that the at least one binder has a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • step d) at least one absorbing layer, in particular infrared absorbing layer, with a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m, preferably from 20 nm to 60 nm, particularly preferably from 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, is applied .
  • absorbing layers of metals and/or metal oxides vapor-deposited in a high vacuum have a thickness in the range from 5 nm to 200 nm, in particular from 20 nm to 60 nm.
  • Absorbent coatings containing carbon black and/or carbon applied by means of a printing process are applied in a thickness in the range from 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular from 2 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • step d) the at least one reflective layer and/or the at least one absorbent layer is applied by means of vapor deposition, in particular in a high vacuum.
  • vapor deposition in particular in a high vacuum.
  • Particularly thin layer thicknesses can be realized by such a vapor deposition.
  • this enables homogeneous application.
  • the at least one absorbent layer can also be applied by means of a printing process, in particular with gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing.
  • At least one binder is required in particular to bind the absorbent soot and/or carbon of the absorbent layer in particular. It is preferably provided that the at least one binder has a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • step d) it may preferably be possible for the following step to be carried out before and/or after step d): e) application of at least one inhibiting layer, in particular by means of vapor deposition in a high vacuum and/or by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or or flexographic printing, onto the at least one reflective layer.
  • the inhibiting layer provides protection against corrosion, which makes the insulation material more durable. Provision is preferably made for the at least one inhibiting layer to be applied during the production of the at least one first layer.
  • the at least one inhibiting layer has a material or combination of materials selected from: pure polymers, inorganic coatings, silicon oxide (SiOx), silicon dioxide (SiO 2 ).
  • At least one binder in particular, is required to bind components of the inhibiting layer, in particular pigments and/or particles for applying the inhibiting layer by means of printing processes. It is preferably provided that the at least one binder has a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • step f) the openings are introduced into the insulation material as a membrane with a defined permeability for certain substances and/or as a valve for material exchange in only one direction.
  • step f) the openings are provided with reinforcements made of the pure polymeric material.
  • step f) the membranes and/or valves and/or reinforcements are fixed on and/or in the insulation material by means of thermal processes and/or gluing. This creates a solid bond with the insulation material and the valves or membranes are sealed against the insulation material.
  • step c) it is preferably possible for the following step to be carried out after step c): g) connecting the insulation material to at least one other recyclable foreign material, in particular the at least one foreign material having a substance and/or a combination of substances selected from: molded parts and/or panels, in particular made of natural materials, plastics and/or metals, composite elements for the Automotive sector, support elements, cladding elements, conventional thermal insulation materials, foam materials, mineral fibers, paper fibers, bark fibers, cork mats, wood fiber mats.
  • molded parts and/or panels in particular made of natural materials, plastics and/or metals, composite elements for the Automotive sector, support elements, cladding elements, conventional thermal insulation materials, foam materials, mineral fibers, paper fibers, bark fibers, cork mats, wood fiber mats.
  • the at least one foreign material is arranged so as to be detachable from the at least one first layer and/or the at least one second layer.
  • the foreign material can thus be separated from the insulation material before it is recycled. This enables the insulation material to be recycled according to type and the foreign material can be fed into a separate recycling process.
  • step g) the at least one foreign material is connected to the insulation material by means of a method and/or a combination of methods selected from: friction welding, ultrasonic welding, laser welding, thermal welding, gluing, sewing, mechanical stapling.
  • step g) the at least one foreign material is connected to the insulation material by means of a connecting element or a combination of connecting elements selected from: staples, in particular T-end staples, pins, needles, nails, screws, rivets , Buttons.
  • a connecting element selected from: staples, in particular T-end staples, pins, needles, nails, screws, rivets , Buttons.
  • these connecting elements are easy to detach, so that the foreign material can be easily separated from the insulation material and the foreign material can be fed to a separate recycling process.
  • step c) one or more layers of the first layer and one or more layers of the second layer are connected to form the insulation material, so that the insulation material has a number of 2 to 30 layers, in particular 5 to 15 layers .
  • the at least one first layer and the at least one second layer are arranged one above the other.
  • the provided at least one second layer, in particular spacer layer comprises at least one flame retardant or a combination of flame retardants selected from: inorganic flame retardants, inert gases, noble gases, inorganic vapor coatings, physically active flame retardants, chemically active ones flame retardants.
  • the at least one flame retardant prefferably has aluminum hydroxide, which is preferably formed during the recycling process of the insulation material, in particular the at least one first layer from the reflective layer comprising aluminum.
  • the aluminum of the aluminum hydroxide is obtained from the at least one reflective layer during recycling and further processed to form aluminum hydroxide with the addition of caustic soda and carbon dioxide.
  • the insulation material is filled with a gas, in particular the gas being in two or more chambers, which are formed by support structures of the at least one second layer, is included. It can also be provided that the gas is also introduced between the layers of the insulating material.
  • the at least one first layer and/or the at least one second layer are connected by means of linear, airtight seams, for example by means of welding. is preferred provided that the seams form at least one chamber which is delimited by the surfaces of the at least one first layer and the at least one second layer and the seams. Provision is preferably made for the gas to be filled into these chambers.
  • step I) the insulation material is chopped up and/or cut and/or shredded and/or torn.
  • step II a mixture of water (H2O) and sodium hydroxide (NaOH) is used as washing liquid.
  • H2O water
  • NaOH sodium hydroxide
  • the inorganic components include aluminium, in particular the aluminum originating from the at least one reflective layer of the at least one first layer of the insulation material, and that the aluminum is mixed with the washing liquid, in particular the water and the caustic soda, according to the reaction equation
  • step II) the sodium aluminate solution Na[Al(OH)4] together with carbon dioxide, in particular the carbon dioxide being removed from waste gas streams, according to the reaction equation Na[AI(OH) 4 ] + CO2 AI(OH)3 + NaHCOs to form aluminum hydroxide AI(OH)3 and sodium bicarbonate NaHCO3.
  • the sodium hydrogen carbonate NaHCCb can be reused in particular as a flame retardant, since it splits off CO2 when it is then heated, for example in the event of a fire, and accordingly creates a fire-retardant atmosphere.
  • the resulting aluminum hydroxide Al(OFI) 3 and the sodium bicarbonate NaFICCb are used again as flame retardants for the production of a new insulation material. It is provided in particular that the aluminum hydroxide and the sodium bicarbonate are used as flame retardants when the at least one second layer is exposed.
  • soot and/or carbon is used in the preparation of an absorption layer.
  • step II the following step is carried out: III) drying of the pure polymeric material by means of a drying device.
  • the insulation material is used, for example, in the aerospace industry, in building construction, in the automotive sector, to protect temperature-sensitive goods and goods during transport and storage. Due to the reflector layer of the insulation material, this is particularly advantageous for use in space travel. There is a vacuum in space, so that thermal radiation is the decisive factor with regard to insulation.
  • the reflector layer can reflect this thermal radiation.
  • Fig. 1a, b each show a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first layer and the functioning of the reflecting and absorbing layer with respect to radiation
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a method for preparing an insulating material
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a method for preparing an insulating material
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a method for preparing an insulating material
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a method for recycling an insulating material
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a method for recycling an insulation material
  • FIG. 11 shows a test setup according to DIN EN ISO 11925-2
  • FIG. 12 shows a detailed view of the test setup according to DIN EN ISO 11925-2
  • Fig. 1a shows a schematic representation of an insulation material 1 with a first layer 11 and a second layer 12.
  • the first and the second layer 11, 12 each have polymeric components, the polymeric components being formed from a single-variety polymeric material. In other words, this means that the first layer 11 and the second layer 12 essentially have the same polymeric material.
  • the polymeric components comprise a material or a combination of materials selected from: PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), PE (polyethylene), PA (polyamide), biopolymers. It is also preferably possible for the polymeric components to have a purity in the range from 75% to 100%, preferably from 95% to 100%. Such purity of the polymeric components ensures that after the recycling of the insulation material 1, the resulting polymeric material has a high degree of purity and also has the same physical and/or mechanical and/or chemical properties as the starting product.
  • FIG. 1b another embodiment of an insulating material 1 is shown schematically.
  • the insulation material 1 has two first layers 11 and a second layer 12 .
  • the two first layers 11 form the outer sides of the insulation material 1 and the second layer 12 is arranged as a spacer layer between the two first layers 11 .
  • the insulation effect is improved by means of the spacer layer.
  • the thickness of the spacer layer can be adjusted.
  • the at least one second layer 12 is a thickness in the range from 0.5 mm to 120 mm, in particular from 2 mm to 5 mm, and/or a basis weight in the range from 10 g/m 2 to 2000 g/m 2 , in particular from 50 g/m 2 to 200 g/m 2 .
  • the at least one second layer 12 as a structured film and / or air or gas cushion film and / or foam and / or fabric and / or nonwoven, in particular fleece and / or felt and / or fibers and / or Hollow fibers is formed.
  • the second shows a first layer 11 schematically, the first layer 11 having a reflective layer 13, in particular an infrared-reflecting layer, on its upper side and an absorbing layer 14, in particular an infrared-absorbing layer, on its underside.
  • the first layer 11 is preferably formed from a polymer carrier and/or a polymer film.
  • the at least one first layer 11 prefferably has a layer thickness in the range from 3 ⁇ m to 250 ⁇ m, in particular from 10 ⁇ m to 55 ⁇ m.
  • the incident radiation 21 and the reflected radiation 22 are represented by the open arrows. Due to the reflective layer 13, the incident radiation 21 is reflected when it strikes the surface of the reflective layer 13, in particular so that the angle of emergence of the reflected radiation 22 corresponds to the angle of incidence of the incident radiation 21. However, part of the incident radiation 21 is also emitted on the reflective layer 13 .
  • the emitted radiation 23 is represented by the solid arrows.
  • the reflective layer 13 shown in this embodiment is a layer of aluminum. This layer is preferably used in the manufacturing process by means of vapor deposition, in particular in High vacuum applied. However, it is also possible for the first layer 11 to be coated with the reflective layer 13 by other methods.
  • a reflective layer 13 made of aluminum offers the advantage that the aluminum is further processed when the insulation material 1 is recycled to form aluminum hydroxide, which in turn can be used as a flame retardant for the second layer 12 or the spacer layer of the insulation material 1 . It is preferably also possible for the reflective layer 13 to comprise metals as the material, individually or in combination and/or as an alloy, selected from: aluminum, silver, gold.
  • the first layer 11 has an absorbent layer 14 on its underside.
  • This absorbing layer 14 preferably comprises a material or combinations of materials selected from: carbon black and/or carbon and/or binders and/or metals and/or metal oxides.
  • incident radiation 21 is almost completely absorbed on the underside of the first layer 11, emitting in all directions.
  • the emitted radiation 23 is represented by the arrows filled in black.
  • the effectiveness of the thermal insulation can be steered in a preferred direction by the orientation of the reflecting and absorbing layers.
  • the reflective layer 13 has a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m.
  • reflective layers 13 of metals and/or metal oxides that are vapour-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • Reflective layers 13 comprising metal pigments and/or PVD pigments applied by means of a printing process, in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing, have a thickness of 2 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular 2 ⁇ m to 6 ⁇ m.
  • At least one binder is required to bind components of the reflective layer 13, in particular pigments and/or particles for applying the reflective layer 13 by means of printing processes. Provision is preferably made for the at least one binder to comprise a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • the absorbing layer 14, in particular the infrared-absorbing layer has a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m.
  • absorbing layers 14 of metals and/or metal oxides that are vapour-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • At least one binder is required in particular to bind the absorbent soot and/or carbon of the absorbent layer 14 in particular.
  • the at least one binder has a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • the insulating material 1 has a total of ten layers, with the two outer layers each being in the form of a first layer 11 in the form of a reflector layer.
  • Reflector layer means that the first layer 11 has at least one reflective layer 13, in particular an infrared-reflecting layer.
  • the two outer layers preferably have a PET film with a thickness of 23 ⁇ m.
  • the two outer layers are on both sides, ie on their upper side and lower side, coated with an aluminum vaporization in a thickness of 30 nm. This aluminum vapor deposition serves as a reflective layer 13, in particular an infrared-reflective layer.
  • the layers on the inside are both first layers 11 and second layers 12.
  • the first layers 11 on the inside have a PET film with a thickness of 12 ⁇ m and are additionally provided with aluminum vapor coating on both sides with a thickness of 30 nm.
  • the aluminum vapor coating serves as a reflective layer 13 in order to reflect incident infrared radiation.
  • the inner second layers 12 have a PET fleece with a thickness of 1 mm and a basis weight of 70 g/m 2 .
  • the second layer 12 is provided with aluminum hydroxide with a basis weight of 14 g/m 2 .
  • the aluminum hydroxide acts as a flame retardant and was preferably obtained from the reflective layer 13 of the insulation material 1 during the recycling process.
  • the composite of the layers is, for example, by a
  • Friction welding methods such as ultrasonic welding, and/or made by means of tacking threads.
  • Fig. 4 shows a method for producing an insulating material 1, the following steps being carried out, in particular in the following order: a) providing at least one first layer 11 as a reflector layer with an upper side and a lower side b) providing at least one second layer 12 as a Spacer layer c) connecting the at least one first layer 11 to the at least one second layer 12 to obtain an insulating material 1 having at least two layers, the at least one first layer 11 and the at least one second layer 12 each have polymeric components, the polymeric components being formed from a single-variety polymeric material.
  • the same polymeric material is used to produce the first layer 11 and the second layer 12, in particular with the polymeric material originating from a recycling process of the insulation material 1.
  • first layer 11 and the second layer 12 may be manufactured independently of one another and/or at different locations. However, it is also possible for the first layer 11 and the second layer 12 to be produced at the same location and for the two layers 11, 12 to be subsequently connected to one another.
  • step c) one or more layers of the first layer 11 and one or more layers of the second layer 12 are connected to form the insulation material 1, so that the insulation material 1 has a number of 2 to 30 layers, in particular 5 to 15 layers.
  • FIG. 5 A further embodiment of a method for producing an insulating material 1 is shown in FIG. 5 . It includes essentially the same steps a), b) and c) as in the method shown in FIG. 4, but with the difference that after step b) and before step c) the following step is further carried out: d) application at least one reflecting layer 13, in particular an infrared-reflecting layer, and/or at least one absorbing layer 14, in particular an infrared-absorbing layer, on the upper side and/or the lower side of the at least one first layer 11.
  • the at least one reflective layer 13 and/or the at least one absorbent layer 14 it is possible for the at least one reflective layer 13 and/or the at least one absorbent layer 14 to be applied during the production of the at least one first polymeric layer 11 .
  • step d) aluminum, in particular silver or gold or combinations and/or alloys of these metals, is applied as a reflecting layer 13, in particular an infrared-reflecting layer.
  • soot and/or carbon and/or binders and/or metals and/or metal oxides it is preferably possible for soot and/or carbon and/or binders and/or metals and/or metal oxides to be applied as an absorbing layer 14, in particular an infrared-absorbing layer, in step d).
  • At least one binder is required in particular to bind the absorbent soot and/or carbon of the absorbent layer 14 in particular. Provision is preferably made for the at least one binder to comprise a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • the at least one reflective layer 13 is applied with a thickness in the range from 5 nm to 100 ⁇ m.
  • reflective layers 13 of metals and/or metal oxides that are vapour-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • absorbing layers 14 of metals and/or metal oxides that are vapour-deposited in a high vacuum have a thickness of 5 nm to 200 nm, in particular 20 nm to 60 nm.
  • step d) the at least one reflective layer 13 and/or the at least one absorbent layer 14 is applied by means of vapor deposition, in particular in a high vacuum.
  • FIG. 6 A further exemplary embodiment of a method for producing an insulating material 1 is shown schematically in FIG. 6 .
  • the method essentially corresponds to the method shown in FIG. 5, but with the difference that after step d) the following step is also carried out: e) Application of at least one inhibiting layer, in particular by means of vapor deposition in a high vacuum and/or by means of a printing process in particular gravure printing and/or screen printing and/or flexographic printing, onto the at least one first layer 11 and/or the at least one reflective layer 13.
  • the at least one inhibiting layer serves to improve the corrosion resistance of the at least one first layer 11, in particular the reflective layer 13.
  • the at least one inhibiting layer has a material or a combination of materials selected made of: pure polymers, inorganic coatings, silicon oxide (SiOx), silicon dioxide (S1O2).
  • At least one binder in particular, is required to bind components of the inhibiting layer, in particular pigments and/or particles for applying the inhibiting layer by means of printing processes. Provision is preferably made for the at least one binder to have a polymer, preferably a pure polymer, for example based on polyester.
  • FIG. 7 A method for recycling an insulating material 1 is shown in FIG. 7 .
  • the following steps are carried out, in particular in the following order:
  • a cutting mill for example, can be used as the comminuting device in step I).
  • the insulation material 1 is preferably chopped up and/or cut and/or shredded and/or torn in step I).
  • step II a mixture of water (H2O) and sodium hydroxide (NaOH) is used as washing liquid.
  • the inorganic components which include aluminum, in particular the aluminum from the at least one reflective layer 13 of the at least one first layer 11 of the insulation material 1 originates, and that the aluminum with the washing liquid, in particular the water and sodium hydroxide, according to the reaction equation
  • the resulting hydrogen is fed to thermal utilization.
  • the hydrogen can thus be used as an energy carrier for other processes. Therefore, in the method for recycling the insulation material 1, not only is the insulation material 1 recycled, but also the added substances that are necessary for recycling the insulation material 1 are fully utilized again.
  • step II the sodium aluminate solution Na[Al(OH)4] together with carbon dioxide CO2, in particular the carbon dioxide being removed from waste gas streams, according to the reaction equation
  • FIG. 8 A further exemplary embodiment of a method for recycling an insulating material 1 is shown schematically in FIG. 8 . This method corresponds to the method shown in Fig. 7, but with the difference that the following step is carried out after step II):
  • the dried single-variety polymeric material to be used again to prepare the at least one first layer 11 and/or the at least one second layer 12 of the insulation material 1 .
  • DIN 75200 (“Determining the burning behavior of materials used in motor vehicle interiors”; DIN 75200:1980-09; date of issue: 1980-09).
  • DIN 75200 corresponds to the American standard FMVSS 302 ("Federal Motor Vehicle Safety Standard - 49 CFR Part 571 - FMVSS 302 - Flammability of Interior Materials” with regard to the test setup and implementation as well as the assessment of the fire speed; issue date: December 2nd, 1971; change level F.R. Vol. 63 No. 185 - September 24, 1998).
  • the test setup shown in Fig. 9 shows a combustion box 30 made of stainless steel, a sample holder 32 made of two U-shaped metal plates located in the combustion box 30 and a burner 31 arranged in the combustion box 30.
  • the test piece 33 is clamped in the sample holder 32 in such a way , so that the specimen 33 does not sag.
  • the sample holder 32 can be pushed in and out of the burner 31 . Only at the start of the test is the specimen holder 32 with a clamped specimen 33 pushed into the combustion chamber 30 .
  • the burner 31 is in The combustion box 30 is arranged in such a way that the center of the nozzle is 19 mm below the center of the outer edge of the free end of the specimen 33.
  • the gas required to operate the burner 31 should have a calorific value of approximately 38 MJ/m 3 .
  • the burner 31 is then adjusted using a measuring mark so that the gas flame has a height of 38 mm. At least one minute is required as a pre-burn time. After the pre-burn time has elapsed, the sample holder 32 is inserted into the burn box 30 . The specimen 33 is now exposed to the gas flame for a period of 15 seconds. After this time, the burner 31 is turned off. The measurement of the burning time begins as soon as the flame on the specimen 33 has reached zone II, ie has covered a burning distance of exactly 38 mm. The division of the specimen 33 into four zones according to DIN 75200 is shown in FIG. Overall, the test body 33 has a length of 356 mm.
  • Zones I, II and IV are each 38 mm long and zone III is 216 mm long.
  • the zones are arranged in ascending order from Zone I to Zone IV.
  • Measuring marks are arranged between the zones so that the transition of the flame to the next zone can be recorded more precisely. Flame propagation is observed on the faster burning side of specimen 33 (top or bottom). The measurement of the burning time is to be ended when the flame has reached the last measuring mark or when the flame goes out before reaching the last measuring mark.
  • the burning distance that the flame has covered before it goes out is measured.
  • the decomposed part of the test specimen 33, which is destroyed on the surface or in the interior by burning, is considered to be the burning distance. If the test specimen 33 is ignited and does not continue to burn after the ignition flame has gone out or goes out before the first measuring mark is reached, no burning time is measured. In these cases, the result "burning rate 0" is recorded.
  • the American standard FMVSS 302 also contains other assessment criteria, which are listed in the following table:
  • the insulation material 1 has a burning rate of 0 mm/min under the heat of a standard flame according to DIN 75200 and/or FMVSS 302 standardized burning tests, in particular classified according to FMVSS 302 as SE/NBR or “self-extinguishing/no burning rate”. is. at
  • Fig. 11 is a test setup according to DIN EN ISO 11925-2 ("Tests on fire behavior - ignitability of products in direct flame exposure - Part 2: Single flame test (ISO 11925-2:2020); German version EN ISO 11925-2:2020” , Issue date: 2020-07) shown schematically.
  • This standard specifies a test method for determining the ignitability of products using a directly applied flame without additional thermal radiation.
  • This test setup is used to classify building products in terms of fire behavior and dripping behavior according to DIN EN 13501-1 (“Classification of building products and building types for their
  • Reaction to fire - Part 1 Classification using data from reaction to fire tests for construction products; German version EN 13501-1:2018", issue date: 2019-05 ).
  • the test according to DIN EN ISO 11925-2 simulates the stress on a product caused by a matchstick or lighter flame. The vertical flame propagation and the dripping behavior are examined.
  • FIG. 11 shows a combustion chamber 30 set up draft-free with a door 34 and a vent 35 .
  • the combustion box 30 there is a burner 31 and the sample holder 32, in which the sample 33 is clamped.
  • FIG. 12 A detailed view according to DIN EN ISO 11925-2 is shown in FIG. 12, in which the specimen holder 32, the specimen 33 and the burner 31 are shown.
  • test specimen 33 is a construction product, it is only tested with a surface flaming in accordance with DIN EN 13501-1, provided that direct flaming at the edge cannot occur in the intended practical application. This is the case, for example, with floor coverings. If edges can be exposed to fire in practical applications, both surface and edge flaming are carried out. In the case of surface flaming, the flame is directed at the center of the specimen 33, 40 mm above the lower edge, and in the case of edge flaming, the flame is directed at the center of the lower edge of the specimen 33.
  • d application thickness ( ⁇ 60 mm).
  • eight test specimens 33 are required for each product orientation, product orientation being understood to mean transverse or longitudinal, and twelve test specimens 33 each for multi-layer products.
  • three specimens 33 are tested, each in the longitudinal and transverse directions.
  • additional tests performed.
  • the specimen 33 is rotated 90° around its vertical axis and a flame is applied to the respective center line of the various layers, in each case to the lower edge.
  • An assessment is made as to whether the flame tip exceeds a measuring mark at a height of 150 mm within the assessment period and whether a filter paper lying under the test specimen 33 is ignited by falling material. For 15 second flaming the evaluation period is 20 seconds and for 30 second flaming the evaluation period is 60 seconds.

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Abstract

Die Erfindung umfasst ein Isolationsmaterial (1), ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials (1) und ein Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials (1). Das Isolationsmaterial (1) weist zumindest zwei Schichten auf, wobei zumindest eine erste Schicht (11) als Reflektorschicht ausgebildet ist und zumindest eine zweite Schicht (12) als Abstandsschicht ausgebildet ist, wobei die zumindest eine erste Schicht (11) und die zumindest eine zweite Schicht (12) jeweils polymere Bestandteile aufweisen, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.

Description

Isolationsmaterial, Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials und
Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials
Die Erfindung betrifft ein Isolationsmaterial, ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials und ein Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials.
Es ist bekannt zur thermischen Isolation Wärmedämmstoffe einzusetzen.
Hierbei wird zwischen Faserdämmstoffen, geschäumten Dämmstoffen und Mehrschichtisolierung bzw. Multilayer Insulations (= MLI) unterschieden. Bei einem MLI werden mehrere Lagen verschiedener Schichten übereinander angeordnet. Sämtliche Wärmedämmstoffe vereint das Problem, dass diese gar nicht oder nur sehr bedingt recyclingfähig sind. Üblich ist die Entsorgung durch Verbrennung oder auf einer Deponie. Hierbei werden nicht nur erhebliche Mengen an Ressourcen vernichtet, sondern auch viele Schadstoffe freigesetzt. Die aktuell verfügbaren MLI-Dämmstoffe bestehen aus verschiedensten Rohstoffen und Additiven, die eine Wiederverwertung solcher Dämmstoffe zu einem gleichwertigen Produkt unwirtschaftlich oder unmöglich machen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, recyclingfähiges, nachhaltiges und ressourcenschonendes thermisches Isolationsmaterial anzugeben, welches nach Gebrauch wieder zu einem gleichwertigen thermischen Isolationsmaterial verarbeitet werden kann. Weiter soll die Effizienz des thermischen Isolationsmaterials im Verhältnis zum Gewicht und zur Gesamtschichtdicke erhöht werden. Ferner soll auch die chemische und physikalische Beständigkeit des Isolationsmaterials verbessert werden. Die Aufgabe wird von einem Isolationsmaterial, das zumindest zwei Schichten aufweist, wobei zumindest eine erste Schicht als Reflektorschicht ausgebildet ist und zumindest eine zweite Schicht als Abstandsschicht ausgebildet ist, gelöst, wobei die zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht jeweils polymere Bestandteile aufweisen und wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.
Diese Aufgabe wird weiter von einem Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 33, gelöst, wobei die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: a) Bereitstellen zumindest einer ersten Schicht als Reflektorschicht mit einer Oberseite und einer Unterseite b) Bereitstellen zumindest einer zweiten Schicht als Abstandsschicht c) Verbinden der zumindest einen ersten Schicht mit der zumindest einen zweiten Schicht, um ein Isolationsmaterial mit zumindest zwei Schichten zu erhalten, wobei die zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht jeweils polymere Bestandteile aufweisen, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.
Diese Aufgabe wird ferner von einem Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 33, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach den Ansprüchen 34 bis 54, gelöst, wobei bei dem Verfahren die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge, durchgeführt werden:
I) Zerkleinern des Isolationsmaterials mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung II) Waschen des zerkleinerten Isolationsmaterials mittels einer
Reinigungsvorrichtung, wobei eine Waschflüssigkeit verwendet wird, und wobei anorganische Bestandteile gelöst und/oder gefällt und/oder getrennt und/oder wiederverwertet werden, sodass ein sortenreines polymeres Material bereitgestellt wird.
Hierbei hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Isolationsmaterial, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials und das erfindungsgemäße Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials ein Isolationsmaterial erhalten wird, das nahezu vollständig recycelt werden kann und die daraus gewonnenen Produkte wieder zur Herstellung eines Isolationsmaterials verwendet werden können. Dabei wird aufgrund der Sortenreinheit auch eine immer gleichbleibende Produktqualität gewährleistet. Dadurch dass die zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht polymere Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material aufweisen, kann beim Recyclen eine aufwendige Trennung der einzelnen Schichten entfallen. Das Isolationsmaterial kann also direkt zerkleinert werden. Dies steigert die Effizienz des Recyclingprozesses und stellt zudem eine äußerst wirtschaftliche Recyclingmethode dar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen bezeichnet.
Unter Multilayer Insulations (MLI) bzw. Mehrschichtisolierung wird ein mehrschichtiges thermisches Isolationsmaterial verstanden.
Unter Reflektorschicht ist eine Schicht, insbesondere polymere Schicht und/oder Folie, zu verstehen, die einseitig oder beidseitig mit reflektierendem Material, insbesondere infrarotreflektierendem Material beschichtet bzw. bedampft ist. Das reflektierende Material kann dabei anorganisch und/oder metallisch sein.
Unter Abstandsschicht ist eine Schicht zu verstehen, die eine räumliche Trennung zwischen den Schichten darstellt. Dadurch werden die Schichten auf Abstand gehalten und Luftbewegungen zwischen den Schichten minimiert. Es handelt sich somit um eine thermische Trennung bzw. Isolation oder Dämmung. Bevorzugt weist die Abstandsschicht polymere Bestandteile auf. Es ist auch möglich, dass die Abstandsschicht nicht polymere Bestandteile aufweist.
Unter polymere Bestandteile sind Polymere, wie zum Beispiel PET, PE, PP, PA und/oder Biopolymere und/oder dergleichen zu verstehen, die zu Fasern und Folien verarbeitet werden können.
Unter sortenrein ist zu verstehen, dass die zumindest eine erste Schicht bzw. Reflektorschicht und die zumindest eine zweite Schicht bzw. Abstandsschicht dasselbe polymere Material bzw. dieselben polymeren Bestandteile aufweisen. Die polymeren Bestandteile können aufgrund der Sortenreinheit zu einem gleichwertigen Produkt wiederverwertet werden.
Unter anorganische Bestandteile sind alle nicht polymere Bestandteile zu verstehen, die aus den reflektierenden Schichten, insbesondere infrarotreflektierenden Schichten, aus anorganischen flammhemmenden Stoffen sowie Verunreinigungen aus dem Recyclingprozess stammen.
Unter Fremdmaterialien sind mit dem Isolationsmaterial verbundenen Materialien zu verstehen, die einem gesonderten Recyclingstrom zugeführt werden. Es ist bevorzugt möglich, dass die zumindest eine erste Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 3 gm bis 250 gm, insbesondere von 10 gm bis 55 gm, aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine erste Schicht eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht zumindest eine reflektierende Schicht, insbesondere eine infrarotreflektierende Schicht, aufgebracht ist. Als Oberseite ist dabei immer die Fläche zu verstehen, die zu einer Außenfläche des Isolationsmaterials gerichtet ist. Es kann sein, dass die zumindest eine erste Schicht auch im Inneren des Isolationsmaterials angeordnet ist. In diesem Fall ist stets die Seite, die den geringeren Abstand zur Mitte des Isolationsmaterials aufweist, als Unterseite definiert. Die gegenüberliegende Seite ist dann als Oberseite definiert. Die zumindest eine reflektierende Schicht dient dabei der Reflektion von einfallender Strahlung, insbesondere Infrarotstrahlung und/oder Wärmestrahlung. Dadurch, dass einfallende Strahlung reflektiert wird, werden die Isolationseigenschaften des Isolationsmaterials erheblich verbessert.
Bevorzugt ist es möglich, dass die zumindest eine reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, als Material Metalle, einzeln oder in Kombination und/oder als Legierung umfasst, ausgewählt aus: Aluminium,
Silber, Gold. Die zumindest eine reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, kann zusätzlich oder alternativ Metallpigmente und/oder PVD-Pigmente aufweisen.
Zur Bindung von Bestandteilen der reflektierenden Schicht, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der reflektierenden Schicht mittels Druckverfahren, ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist.
Insbesondere bei Verwendung von Aluminium als reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, ergibt sich der Vorteil, dass das Aluminium beim Recyclingprozess wiederverwertet werden kann. Wie weiter unten beschrieben, wird aus dem Aluminium Aluminiumhydroxid gewonnen, welches bei der Herstellung des Isolationsmaterials als Flammschutzmittel in die zumindest eine zweite Schicht eingebracht werden kann. Zudem bietet Aluminium den Vorteil, dass dieses kostengünstig ist und mittels Aufdampfen, insbesondere im Vakuum, gleichmäßig auf die zumindest eine erste Schicht aufgetragen werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die zumindest eine reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, einfallende Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zu 10% bis 97%, bevorzugt zu 60% bis 97%, reflektiert. Insbesondere bei Verwendung mehrerer ersten Schichten mit reflektierender Schicht, insbesondere infrarotreflektierender Schicht, kann die Reflexionswirkung im Gesamtverbund der Schichten gegenüber einfallender Strahlung auf bis zu 97% erhöht werden.
Es ist auch möglich, dass auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, aufgebracht ist. Hinsichtlich der Definition der Oberseite und der Unterseite gelten dieselben Ausführungen wie oben. Vorteilhaft ist, wenn die zumindest eine erste Schicht auf der Oberseite eine reflektierende Schicht und auf der Unterseite eine absorbierende Schicht oder umgekehrt aufweist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch der Nachteil konventioneller Fassadendämmstoffe, die Erwärmung einer Fassade durch Sonneneinstrahlung zu behindern, reduziert werden kann. Bevorzugt ist es möglich, dass die zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotrotabsorbierende Schicht, ein Material oder Kombinationen von Materialien umfasst, ausgewählt aus: Ruß, Kohlenstoff, Bindemittel, Metall, Metalloxid.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Bindung des absorbierenden Rußes und/oder Kohlenstoffs der absorbierenden Schicht zumindest ein Bindemittel erforderlich ist. Vorzugsweise umfasst das Bindemittel ein Polymer, insbesondere ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass Ruß und/oder Kohlenstoff im Recyclingprozess durch Flotation abgeschieden werden und nach einer Aufbereitung wieder als absorbierende Schicht eingesetzt werden können.
Es kann möglich sein, dass die zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, einfallende Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, zu 5% bis 96%, bevorzugt zu 75% bis 96%, absorbiert. Insbesondere bei der Verwendung von mehreren absorbierenden Schichten, kann durch die die Überlagerung der absorbierenden Schichten die Absorptionswirkung im Gesamtverbund der Schichten gesteigert werden.
Bevorzugt ist es möglich, dass die zumindest eine reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm aufweist. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte reflektierende Schichten aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte reflektierende Beschichtungen aufweisend Metallpigmente und/oder PVD- Pigmente weisen eine Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf. Bevorzugt ist es möglich, dass die zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 gm aufweist. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte absorbierende Schichten aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte absorbierende Beschichtungen aufweisend Ruß und/oder Kohlenstoff weisen eine Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf.
Es kann auch möglich sein, dass die zumindest eine erste Schicht zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zumindest eine inhibierende Schicht aufweist, welche vorzugsweise auf und/oder unterhalb der reflektierenden Schicht angeordnet ist. Als inhibierende Schicht wird dabei eine Schicht aus einem Hemmstoff verstanden, der die Korrosionsbeständigkeit der zumindest einen reflektierenden Schicht verbessert. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die zumindest eine inhibierende Schicht ein Material oder Kombinationen von Materialien aufweist, ausgewählt aus: sortenreine Polymere, anorganische Beschichtungen, Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (Si02).
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Bindung von Bestandteilen der inhibierenden Schicht, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der inhibierenden Schicht mittels Druckverfahren, zumindest ein Bindemittel vorgesehen ist. Das zumindest eine Bindemittel ist bevorzugt ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest eine zweite Schicht eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 120 mm, insbesondere von 2 mm bis 5 mm, aufweist und/oder ein Flächengewicht im Bereich von 10 g/m2 bis 2000 g/m2, insbesondere von 50 g/m2 bis 200 g/m2, aufweist. Es ist beispielsweise möglich, dass die zumindest eine zweite Schicht als strukturierte Folie und/oder Luft- bzw. Gaspolsterfolie und/oder Schaumstoff und/oder Gewebe und/oder Nonwoven, insbesondere Vlies und/oder Filz und/oder Fasern und/oder Hohlfasern, ausgebildet ist.
Unter Nonwoven sind hierbei alle Verbundmaterialen aus Fasern zu verstehen, die gesponnen, geschnitten und/oder gelegt sind. Alle gewebten Verbundmaterialen fallen nicht unter den Begriff Nonwoven. Die zumindest eine zweite Schicht kann auch eine Kombination von verschiedenen Strukturen umfassen, beispielsweise eine Kombination aus Gewebe und Vlies, und/oder mehrere Lagen Vlies. Durch die Kombination verschiedener Strukturen kann die Flexibilität des Isolationsmaterials individuell angepasst werden. So kann das Isolationsmaterial beispielsweise dünn, dick, flexibel und/oder starr ausgestaltet sein und für verschiedene Einsatzbereiche speziell ausgelegt sein. Beispielsweise ist bei der Verkleidung von Rohren eine gewisse Biegsamkeit des Isolationsmaterials vorteilhaft. Wohingegen bei der Verkleidung von Hauswänden beispielsweise ein recht starres Isolationsmaterial verwendet werden kann.
Insbesondere ist es möglich, dass die zumindest eine zweite Schicht eine Gitterstruktur und/oder Wabenstruktur und/oder Rautenstruktur aufweist. Diese Strukturen fungieren dabei als Stützstrukturen und sorgen für eine gewisse Festigkeit der zumindest einen zweiten Schicht. Zudem können die durch die Strukturen gebildeten Hohlräume und/oder Kammern mit Gasen und/oder anderen Stoffen gefüllt werden, um so die Dämmwirkung zu verbessern.
Es ist bevorzugt auch vorgesehen, dass die zumindest eine zweite Schicht mehrere Fasern umfasst, insbesondere wobei die Fasern unterschiedliche Dicken und/oder Strukturen aufweisen. Es ist auch möglich, dass die zumindest eine zweite Schicht Stützstrukturen aufweist, welche zwei oder mehrere Kammern ausbilden, wobei die Kammern durch die Stützstrukturen begrenzt sind. Diese Stützstrukturen erhöhen die Festigkeit und/oder Steifigkeit des Isolationsmaterials. Es ist vorteilhaft, wenn die Stützstrukturen Fasern mit einer Dicke im Bereich von 1 gm bis 1000 gm, insbesondere von 10 gm bis 100 gm, umfasst und/oder dass die Stützstrukturen als luftdichte polymere Strukturen ausgebildet sind.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die zwei oder mehreren Kammern mit mehreren Fasern mit einer Dicke im Bereich von 1 gm bis 100 gm, insbesondere von 5 gm bis 20 gm, und/oder mit zumindest einem Gas gefüllt sind. Als Gas kann hier beispielsweise Luft verwendet werden. Zur Steigerung der Effizienz können die Kammern auch mit Gasen gefüllt sein, die eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Derartige Gase sind beispielsweise Argon, Krypton, Xenon und/oder Kohlenstoffdioxid. Es ist bevorzugt auch möglich, dass das Isolationsmaterial zwischen der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht mit zumindest einem Gas gefüllt ist. Hierzu ist es bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest eine erste Schicht mit der zumindest einen zweiten Schicht mit linienförmigen luftdichten Nähten verbunden ist, insbesondere wobei die Nähte zumindest eine Kammer ausbilden, welche durch die Oberflächen der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht sowie den Nähten begrenzt ist. Es kann auch möglich sein, dass das Gas zwischen zwei Lagen derselben Art gefüllt ist, beispielsweise zwischen zwei übereinander angeordneten ersten Schichten und/oder zwischen zwei übereinander angeordneten zweiten Schichten.
Es kann auch möglich sein, dass die zumindest eine zweite Schicht zumindest ein Flammschutzmittel oder eine Kombination von Flammschutzmitteln umfasst, ausgewählt aus: anorganisches Flammschutzmittel, Inertgase, Edelgase, anorganische Bedampfungen, physikalisch wirksame Flammschutzmittel, chemisch wirksame Flammschutzmittel. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid AI(OH)3 aufweist, welches vorzugsweise beim Recyclingprozess des Isolationsmaterials, insbesondere der zumindest einen ersten Schicht, aus der Aluminium umfassenden reflektierenden Schicht entsteht. Unter Zugabe von Natronlauge und anschließender Zugabe von Kohlenstoffdioxid wird das Aluminium der reflektierenden Schicht zu Aluminiumhydroxid weiterverarbeitet. Das entstandene Aluminiumhydroxid kann somit wieder als Flammschutzmittel fungieren. Somit ist die Verwendung von Aluminiumhydroxid äußerst ressourcenschonend und umweltfreundlich, weil das dafür benötigte Aluminium aus dem Recyclingprozess des Isolationsmaterials gewonnen wird.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die polymeren Bestandteile ein Material oder eine Kombination von Materialien umfassen, ausgewählt aus: PET (Polyethylenterephtalat), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PA (Polyamid), Biopolymer. Grundsätzlich sind solche polymere Materialien geeignet, welche in mehreren Zyklen sowohl zu Folien als auch zu Fasern verarbeiten werden können. Vorteilhafterweise weisen zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht dasselbe Material auf. Dadurch wird ein sortenreines Recycling ermöglicht, wodurch ein qualitativ gleichwertiges Produkt entsteht.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die polymeren Bestandteile eine Reinheit im Bereich von 75% und 100%, bevorzugt von 95% und 100%, aufweisen. Insbesondere ist bei einer derartigen Reinheit von „sortenrein“ die Rede. Diese Reinheit gewährleistet, dass bei dem Recyclingverfahren des Isolationsmaterials wieder ein gleichwertiges Produkt entstehen kann.
Es ist bevorzugt auch möglich, dass das Isolationsmaterial eine Anzahl von 2 bis 30 Schichten, insbesondere von 5 bis 15 Schichten, aufweist, insbesondere wobei das Isolationsmaterial die zumindest eine erste Schicht ein oder mehrmals umfasst und/oder die zumindest eine zweite Schicht ein oder mehrmals umfasst. Somit ist es möglich, dass das Isolationsmaterial aus mehreren ersten Schichten und mehreren zweiten Schichten gebildet ist. Die mehreren ersten Schichten können dabei unterschiedliche Schichtdicken aufweisen und auch unterschiedlich beschichtet sein. Beispielsweise ist es möglich, dass eine erste Schicht sowohl eine reflektierende als auch eine absorbierende Schicht aufweist und eine andere erste Schicht zwei reflektierende Schichten aufweist. Es ist auch möglich, dass mehrere erste oder zweite Schichten übereinanderliegend angeordnet werden. Durch diese Anordnung kann das Isolationsmaterial in seiner Festigkeit, Biegsamkeit und Steifigkeit beeinflusst werden und für verschiedene Einsatzbereiche angepasst werden.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Isolationsmaterial eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 120 mm, insbesondere von 5 mm bis 50 mm, aufweist.
Es kann möglich sein, dass das Isolationsmaterial zumindest ein anderes recyclebares Fremdmaterial aufweist, insbesondere wobei das zumindest eine Fremdmaterial einen Stoff und/oder eine Kombination von Stoffen aufweist, ausgewählt aus: Formteile und/oder Platten, insbesondere aus Naturstoffen, Kunststoffen und/oder Metallen, Verbundelemente für den KFZ-Bereich, Stützelemente, Verkleidungselemente, konventionelle thermische Dämmstoffe, Schaumstoffe, Mineralfasern, Papierfaserstoffe, Rindenfaserstoffe, Korkmatten, Flolzfasermatten.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Fremdmaterial ablösbar von der zumindest einen ersten Schicht und/oder der zumindest einen zweiten Schicht angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass das Fremdmaterial vor dem Recyclingprozess des Isolationsmaterials von diesem leicht abgetrennt werden kann, beispielsweise durch einen dem Zerkleinerungsprozess nachgelagerten Windsichtungsprozess. Das Fremdmaterial kann dann einem gesonderten Recyclingprozess zugeführt werden und das Isolationsmaterial kann sortenrein wiederverwertet werden. Insbesondere ist es möglich, dass das zumindest eine Fremdmaterial und/oder die zumindest eine erste Schicht und/oder die zumindest eine zweite Schicht mittels eines Verfahrens und/oder einer Kombination von Verfahren verbunden ist, ausgewählt aus: Reibungsschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, thermisches Verschweißen, Kleben, Nähen, mechanisches Heften.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Fremdmaterial und/oder die zumindest eine erste Schicht und/oder die zumindest eine zweite Schicht mittels eines Verbindungselement oder eine Kombination von Verbindungselementen verbunden ist, ausgewählt aus: Heftfäden, insbesondere T-End-Heftfäden, Pins, Nadeln, Nägel, Schrauben, Nieten, Knöpfe.
Insbesondere ist es möglich, dass das Isolationsmaterial vordefinierte Öffnungen, insbesondere in Form von Löchern, Schnitten und/oder Perforationen, aufweist, bevorzugt wobei diese Öffnungen als Membran mit einer definierten Durchlässigkeit für bestimmte Stoffe ausgebildet sind und/oder wobei diese Öffnungen als Ventil zum Materialaustausch in nur eine Richtung ausgebildet sind. Durch die vordefinierten Öffnungen ist es zudem möglich, dass Bauelemente, wie zum Beispiel Halterungen, Rohre, Kabel oder ähnliches, auf einfache Art und Weise durch das Isolationsmaterial hindurchgeführt werden können. Dieses erleichtert die Handhabung und die Montage erheblich. Zudem ist es durch die Öffnungen, insbesondere der Membrane und/oder der Ventile möglich, einen Stoffaustausch in Form von Gasen, Luft, Wasserdampf und/oder Wasser mit der Umgebung zu gewährleisten. Dieser Aspekt ist von Bedeutung, wenn physikalische Räume überWände mit diesem Isolationsmaterial verbunden sind, die selbst unterschiedliche Temperaturen bzw. relative Luft-Feuchtigkeiten aufweisen und eine Kondensatbildung vermieden werden soll. In anderen Fällen sind Öffnungen sinnvoll, wenn derartige Isolationsmaterialien beispielsweise in Rasenaufbauten mit entsprechenden Heizungselementen verbaut werden sollen und eine Wasserableitung/-durchleitung zwingend notwendig ist. Eine derartige Wasserableitung/-durchleitung wird beispielsweise durch Niederschlag in Form von Regen oder Schnee hervorgerufen.
Es kann auch möglich sein, dass das Isolationsmaterial im Bereich der Öffnungen eine Verstärkung aus dem sortenreinen polymeren Material aufweist. Hierdurch wird im Bereich der Öffnungen eine erhöhte Stabilität des Isolationsmaterials gewährleistet, wodurch mögliche Beschädigungen im Bereich der Öffnungen - beispielsweise bei der Handhabung und Hindurchführung von Bauelementen - verhindert werden sollen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Isolationsmaterial unter der Hitze einer Normflamme eines gemäß DIN EN ISO 11925-2 normierten Brenntests und gemäß DIN EN ISO 13501-1 eine Klassifizierung zum Brandverhalten normalentflammbar, insbesondere „E“, oder besser aufweist. Die Durchführung des Brenntests und die Klassifizierung ist weiter unten unter Zuhilfenahme der Figuren detailliert beschrieben.
Es ist bevorzugt auch möglich, dass das Isolationsmaterial unter der Hitze einer Normflamme gemäß DIN 75200 und/oder FMVSS 302 normierten Brenntests eine Brennrate von 0 mm/min aufweist, insbesondere gemäß FMVSS 302 als SE / NBR bzw. „selbstverlöschend/keine Brennrate“ klassifiziert ist. Die Durchführung des Brenntests und die Klassifizierung ist weiter unten unter Zuhilfenahme der Figuren detailliert beschrieben.
In bevorzugten Ausführungen kann auch vorgesehen sein, dass die zumindest eine erste Schicht und/oder die zumindest eine zweite Schicht als Abstandsschicht und als Reflektorschicht ausgebildet ist. In diesem Fall handelt es sich bevorzugt um eine strukturierte bedampfte Folie oder eine bedampfte Luft-Gaspolsterfolie. Die Oberfläche der Folie kann bei einem Extrusionsprozess über strukturierte Walzen modifiziert bzw. strukturiert werden. Dabei entstehen Strukturen, die aufgrund ihrer Erhöhungen und/oder Vertiefungen als Abstandshalter fungieren. Bevorzugt weisen diese Strukturen eine raue Oberfläche auf. Mithilfe dieser rauen Oberfläche kann das Isolationsmaterial besser an das Zielmaterial angebracht werden, da diese raue Oberfläche als Verankerung dienen kann und somit einer leichten Verschiebung des Isolationsmaterials entgegengewirkt wird.
Es kann beispielsweise auch möglich sein, dass die zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht bereits bei der Herstellung aufgrund ihrer erhöhten Temperatur und dem sich daraus ergebenden Aggregatszustand miteinander verbinden. Beispielsweise ist es möglich, dass die zumindest eine erste Schicht aus einem Extrusionsprozess entstammt und die zumindest eine zweite Schicht mittels eines Meltblown-Prozesses hergestellt wird. Um die Verbindung der zumindest einen ersten Schicht mit der zumindest einen zweiten Schicht zu gewährleisten, werden die beiden Herstellungsprozesse miteinander verknüpft, sodass die beiden Schichten unmittelbar nach dem Extrusionsprozess und dem Meltblown-Prozess miteinander verbindet werden. Das resultierende Isolationsmaterial muss dann nur noch in verschiedener und gewünschter Lagenanzahl miteinander zusammengestellt und verbunden werden.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass nach dem Schritt a) und vor dem Schritt b) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: d) Aufbringen zumindest einer reflektierenden Schicht, insbesondere infrarotreflektierenden Schicht, und/oder zumindest einer absorbierenden Schicht, insbesondere infrarotabsorbierenden Schicht, auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht. Es kann auch möglich sein, dass dieser Schritt bereits bei der Herstellung der zumindest einen ersten Schicht durchgeführt wird. In diesem Fall wird dann im Schritt a) eine bereits mit reflektierender Schicht und/oder absorbierender Schicht beschichtete erste Schicht bereitgestellt.
Insbesondere ist es möglich, dass im Schritt d) Aluminium, insbesondere Silber oder Gold oder Kombinationen und/oder Legierungen dieser Metalle, als reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, aufgebracht wird. Es kann auch möglich sein, dass Metallpigmente und/oder PVD-Pigmente als reflektierende Schicht, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, insbesondere mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebracht werden.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt d) Ruß und/oder Kohlenstoff und/oder Metalle und/oder Metalloxide und/oder Bindemittel als absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht aufgebracht wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Schritt d) die zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebracht wird. Für den Fall, dass im Schritt d) Metalle und/oder Metalloxide als absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, aufgebracht werden, werden diese vorzugsweise mittels Aufdampfen im Hochvakuum aufgebracht.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht mit einer Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm, bevorzugt von 5 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 60 nm, aufgebracht wird. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte reflektierende Schichten aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte reflektierende Beschichtungen aufweisend Metallpigmente und/oder PVD- Pigmente weisen eine Dicke im Bereich von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf.
Zur Bindung von Bestandteilen der reflektierenden Schicht, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der reflektierenden Schicht mittels Druckverfahren ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist.
Bevorzugt ist es möglich, dass im Schritt d) zumindest eine absorbierende Schicht, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, mit einer Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm, bevorzugt von 20 nm bis 60 nm, besonders bevorzugt von 2 pm bis 6 pm, aufgebracht wird. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte absorbierende Schichten aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte absorbierende Beschichtungen aufweisend Ruß und/oder Kohlenstoff werden in Dicke im Bereich von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm aufgebracht.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht und/oder die zumindest eine absorbierende Schicht mittels Bedampfung, insbesondere im Hochvakuum, aufgebracht wird. Durch eine derartige Bedampfung können besonders dünne Schichtdicken realisiert werden. Zudem wird dadurch ein homogenes Aufbringen ermöglicht.
Es kann auch möglich sein, dass die zumindest eine absorbierende Schicht mittels eines Druckverfahrens, insbesondere mit Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebracht wird. Zur Bindung insbesondere des absorbierenden Rußes und/oder Kohlenstoffs der absorbierenden Schicht ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist.
Bevorzugt kann es möglich sein, dass vor und/oder nach dem Schritt d) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: e) Aufbringen zumindest einer inhibierenden Schicht, insbesondere mittels Bedampfung im Hochvakuum und/oder mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, auf die zumindest eine reflektierende Schicht.
Durch die inhibierende Schicht wird ein Korrosionsschutz bewirkt, der das Isolationsmaterial langlebiger macht. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Aufbringen der zumindest einen inhibierenden Schicht bereits bei der Herstellung der zumindest einen ersten Schicht erfolgt.
Es ist bevorzugt auch möglich, dass im Schritt e) die zumindest eine inhibierende Schicht ein Material oder Kombinationen von Materialien aufweist, ausgewählt aus: sortenreine Polymere, anorganischen Beschichtungen, Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (Si02).
Zur Bindung von Bestandteilen der inhibierenden Schicht, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der inhibierenden Schicht mittels Druckverfahren ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass nach dem Schritt c) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: f) Einbringen definierter Öffnungen in das Isolationsmaterial, insbesondere wobei die Öffnungen in Form von Löchern, Schnitten und/oder Perforationen eingebracht werden.
Wie bereits oben erwähnt, ist es durch die Öffnungen möglich Bauelemente, wie zum Beispiel Halterungen, Rohre, Kabel oder ähnliches, auf einfache Art und Weise durch das Isolationsmaterial durchzuführen.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt f) die Öffnungen als Membran mit einer definierten Durchlässigkeit für bestimmte Stoffe und/oder als Ventil zum Materialaustausch in nur eine Richtung in das Isolationsmaterial eingebracht werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt f) die Öffnungen mit Verstärkungen aus dem sortenreinen polymeren Material versehen werden.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt f) die Membrane und/oder Ventile und/oder Verstärkungen mittels thermischen Verfahren und/oder Kleben auf und/oder in dem Isolationsmaterial fixiert werden. Dadurch entsteht ein fester Verbund mit dem Isolationsmaterial und die Ventile bzw. Membrane werden gegenüber dem Isolationsmaterial abgedichtet.
Es ist bevorzugt möglich, dass nach dem Schritt c) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: g) Verbinden des Isolationsmaterials mit zumindest einem anderen recyclebaren Fremdmaterial, insbesondere wobei das zumindest eine Fremdmaterial einen Stoff und/oder eine Kombination von Stoffen aufweist, ausgewählt aus: Formteile und/oder Platten, insbesondere aus Naturstoffen, Kunststoffen und/oder Metallen, Verbundelemente für den KFZ-Bereich, Stützelemente, Verkleidungselemente, konventionelle thermische Dämmstoffe, Schaumstoffe, Mineralfasern, Papierfaserstoffe, Rindenfaserstoffe, Korkmatten, Holzfasermatten.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial ablösbar von der zumindest einen ersten Schicht und/oder der zumindest einen zweiten Schicht angeordnet wird. Wie bereits oben erwähnt, kann das Fremdmaterial so vor dem Recyclingprozess des Isolationsmaterial von diesem getrennt werden. Dadurch wird ein sortenreines Recycling des Isolationsmaterial ermöglicht und das Fremdmaterial kann einem gesonderten Recyclingprozess zugeführt werden.
Insbesondere ist es möglich, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial mittels einem Verfahren und/oder einer Kombination von Verfahren mit dem Isolationsmaterial verbunden wird, ausgewählt aus: Reibungsschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, thermisches Verschweißen, Kleben, Nähen, mechanisches Heften.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial mittels eines Verbindungselements oder einer Kombination von Verbindungselementen mit dem Isolationsmaterial verbunden wird, ausgewählt aus: Heftfäden, insbesondere T-End-Heftfäden, Pins, Nadeln, Nägel, Schrauben, Nieten, Knöpfe. Diese Verbindungselemente sind in der Regel leicht zu lösen, sodass das Fremdmaterial leicht von dem Isolationsmaterial getrennt werden kann und das Fremdmaterial einem gesonderten Recyclingprozess zugeführt werden kann.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt c) ein oder mehrere Lagen der ersten Schicht und ein oder mehrere Lagen der zweiten Schicht zu dem Isolationsmaterial verbunden werden, sodass das Isolationsmaterial eine Anzahl von 2 bis 30 Schichten, insbesondere von 5 bis 15 Schichten, aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass im Schritt c) die zumindest eine erste Schicht und die zumindest eine zweite Schicht übereinander angeordnet werden. Wie oben bereits erwähnt, können durch die Kombination verschiedener Lagen die Festigkeit, Biegsamkeit und Steifigkeit des Isolationsmaterials für den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden.
Es kann auch möglich sein, dass im Schritt b) die bereitgestellte zumindest eine zweite Schicht, insbesondere Abstandsschicht, zumindest ein Flammschutzmittel oder eine Kombination von Flammschutzmitteln umfasst, ausgewählt aus: anorganisches Flammschutzmittel, Inertgase, Edelgase, anorganische Bedampfungen, physikalisch wirksame Flammschutzmittel, chemisch wirksame Flammschutzmittel.
Bevorzugt ist es möglich, dass das zumindest eine Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid aufweist, welches vorzugsweise beim Recyclingprozess des Isolationsmaterials, insbesondere der zumindest einen ersten Schicht, aus der Aluminium umfassenden reflektierenden Schicht, gebildet wird. Wie oben bereits beschrieben, wird das Aluminium des Aluminiumhydroxid aus der zumindest einen reflektierenden Schicht beim Recycling gewonnen und unter Zugabe von Natronlauge und Kohlenstoffdioxid zu Aluminiumhydroxid weiterverarbeitet.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass vor und/oder während und/oder nach dem Verbinden im Schritt c) das Isolationsmaterial mit einem Gas gefüllt wird, insbesondere wobei das Gas in zwei oder mehreren Kammern, welche durch Stützstrukturen der zumindest einen zweiten Schicht gebildet werden, eingeschlossen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gas auch zwischen den Lagen des Isolationsmaterials eingebracht wird. Hierfür ist insbesondere vorgesehen, dass die zumindest eine erste Schicht und/oder die zumindest eine zweite Schicht mittels linienförmigen luftdichten Nähten verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Nähte zumindest eine Kammer ausbilden, welche durch die Oberflächen der zumindest einen ersten Schicht und der zumindest einen zweiten Schicht sowie den Nähten begrenzt sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Gas in diese Kammern gefüllt wird.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt I) das Isolationsmaterial gehäckselt und/oder geschnitten und/oder geschreddert und/oder gerissen wird.
Insbesondere ist es möglich, dass im Schritt II) als Waschflüssigkeit eine Mischung aus Wasser (H2O) und Natriumhydroxid (NaOH) verwendet wird.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt II) die anorganischen Bestandteile Aluminium umfassen, insbesondere wobei das Aluminium aus der zumindest einen reflektierenden Schicht der zumindest einen ersten Schicht des Isolationsmaterials stammt, und dass das Aluminium mit der Waschflüssigkeit, insbesondere dem Wasser und der Natronlauge, gemäß der Reaktionsgleichung
2AI + 6H2O + 2 NaOH 2 Na[AI(OH) ] + 3H2 zu einer Natriumaluminat-Lösung Na[AI(OH)4] und Wasserstoff H2 reagiert.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der entstehende Wasserstoff der thermischen Verwertung zugeführt wird. Somit werden alle Produkte des Recyclingverfahrens wiederverwertet, was besonders umweltfreundlich und ressourcenschonend ist.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt II) die Natriumaluminat-Lösung Na[AI(OH)4] zusammen mit Kohlenstoffdioxid, insbesondere wobei das Kohlenstoffdioxid aus Abgasströmen entnommen wird, gemäß der Reaktionsgleichung Na[AI(OH)4] + CO2 AI(OH)3 + NaHCOs zu Aluminiumhydroxid AI(OH)3 und Natriumhydrogencarbonat NaHC03 reagiert. Dadurch, dass das zur Reaktion nötige Kohlenstoffdioxid aus Abgasströmen gewonnen wird, kann der C02-Footprint deutlich reduziert werden, da das Kohlenstoffdioxid in dieser Reaktion nahezu vollständig verwertet wird. Das Natriumhydrogencarbonat NaHCCb kann insbesondere als Flammschutzmittel wiederverwendet werden, da es bei einer dann stattfindenden Erwärmung, beispielsweise bei einem Brand, CO2 abspaltet und entsprechend eine brandhemmende Atmosphäre schafft.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das entstandene Aluminiumhydroxid AI(OFI)3 sowie das Natriumhydrogencarbonat NaFICCb wieder als Flammschutzmittel zur Fierstellung eines neuen Isolationsmaterials verwendet wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Aluminiumhydroxid sowie das Natriumhydrogencarbonat als Flammschutzmittel bei der Fierstellung der zumindest einen zweiten Schicht eingesetzt wird.
Es ist bevorzugt vorgesehen, den aus der absorbierenden Schicht stammenden Ruß und/oder Kohlenstoff mittels Flotation von der Waschflüssigkeit abzutrennen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Ruß und/oder Kohlenstoff wieder für die Absorptionsschicht eines neuen Isolationsmaterials verwendet wird.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Ruß und/oder Kohlenstoff bei der Fierstellung einer Absorptionsschicht eingesetzt wird.
Es kann auch möglich sein, dass nach dem Schritt II) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: III) Trocknen des sortenreinen polymeren Materials mittels einer Trocknungsvorrichtung.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das getrocknete sortenreine polymere Material wieder zur Herstellung der zumindest einen ersten Schicht und/oder der zumindest einen zweiten Schicht des Isolationsmaterial verwendet wird.
Das Isolationsmaterial findet beispielsweise Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Gebäudebau, im KFZ-Bereich, zum Schutz temperaturempfindlicher Waren und Güter bei Transport und Lagerung. Aufgrund der Reflektorschicht des Isolationsmaterials ist dieses besonders vorteilhaft bei der Verwendung im Bereich der Raumfahrt. Im Weltall herrscht ein Vakuum, sodass bezüglich der Isolation die Wärmestrahlung die maßgebende Größe ist. Die Reflektorschicht kann diese Wärmestrahlung reflektieren.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind daher nicht einschränkend zu verstehen.
Fig. 1a, b zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines
Isolationsmaterials
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Schicht sowie die Funktionsweise der reflektierenden und absorbierenden Schicht gegenüber Strahlung
Fig. 3 zeigt eine Explosionsansicht eines beispielhaften
Isolationsmaterials mit mehreren Lagen Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Fierstellung eines Isolationsmaterials
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Fierstellung eins Isolationsmaterials
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Fierstellung eins Isolationsmaterials
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Recyclen eins Isolationsmaterials
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Recyclen eins Isolationsmaterials
Fig. 9 zeigt einen Testaufbau gemäß DIN 75200 zur Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung
Fig. 10 zeigt die Probe gemäß DIN 75200 zur Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung
Fig. 11 zeigt einen Prüfaufbau gemäß DIN EN ISO 11925-2 Fig. 12 zeigt eine detaillierte Ansicht des Prüfaufbaus gemäß DIN EN ISO 11925-2
Fig. 1a zeigt eine schematische Darstellung eines Isolationsmaterials 1 mit einer ersten Schicht 11 und einer zweiten Schicht 12. Die erste und die zweite Schicht 11, 12 weisen dabei jeweils polymere Bestandteile auf, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 im Wesentlichen dasselbe polymere Material aufweisen. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass das Isolationsmaterial 1 nahezu vollständig recycelt werden kann und aus dem entstehenden recycelten polymeren Material wieder neues Isolationsmaterial 1 hergestellt werden kann.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die polymeren Bestandteile ein Material oder eine Kombination von Materialien umfassen, ausgewählt aus: PET (Polyethylenterephtalat), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PA (Polyamid), Biopolymere. Es ist auch bevorzugt möglich, dass die polymeren Bestandteile eine Reinheit im Bereich von 75% und 100%, bevorzugt von 95% und 100%, aufweisen. Durch eine derartige Reinheit der polymeren Bestandteile wird gewährleistet, dass nach dem Recyclen des Isolationsmaterial 1 das entstehende polymere Material eine hohe Reinheit aufweist und auch dieselben physikalischen und/oder mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften aufweist, wie das Ausgangsprodukt.
In Fig. 1b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Isolationsmaterials 1 schematisch dargestellt. Das Isolationsmaterial 1 weist zwei erste Schichten 11 und eine zweite Schicht 12 auf. Die beiden ersten Schichten 11 bilden dabei die Außenseiten des Isolationsmaterials 1 und die zweite Schicht 12 ist als Abstandsschicht zwischen den beiden ersten Schichten 11 angeordnet.
Mittels der Abstandsschicht wird die Isolationswirkung verbessert. Hierzu kann beispielsweise die Dicke der Abstandsschicht angepasst werden. Je dicker die Abstandschicht ausgebildet ist, desto besser ist deren Isolationswirkung. Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest eine zweite Schicht 12 eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 120 mm, insbesondere von 2 mm bis 5 mm, aufweist und/oder ein Flächengewicht im Bereich von 10 g/m2 bis 2000 g/m2, insbesondere von 50 g/m2 bis 200 g/m2, aufweist.
Es ist bevorzugt auch möglich, dass die zumindest eine zweite Schicht 12 als strukturierte Folie und/oder Luft- bzw. Gaspolsterfolie und/oder Schaumstoff und/oder Gewebe und/oder Nonwoven, insbesondere Vlies und/oder Filz und/oder Fasern und/oder Hohlfasern, ausgebildet ist.
In Fig. 2 ist schematisch eine erste Schicht 11 dargestellt, wobei die erste Schicht 11 auf ihrer Oberseite eine reflektierende Schicht 13, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, aufweist und auf ihrer Unterseite eine absorbierende Schicht 14, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, aufweist. Die erste Schicht 11 ist Vorzugsausweise aus einem polymeren Träger und/oder einer polymeren Folie gebildet.
Weiter ist es bevorzugt möglich, dass die zumindest eine erste Schicht 11 eine Schichtdicke im Bereich von 3 pm bis 250 pm, insbesondere von 10 pm bis 55 pm, aufweist.
Auf der Oberseite sind die einfallende Strahlung 21 und die reflektierte Strahlung 22 durch die nichtausgefüllten Pfeile dargestellt. Aufgrund der reflektierenden Schicht 13 wird die einfallende Strahlung 21 bei Auftreffen auf die Oberfläche der reflektierenden Schicht 13 reflektiert, insbesondere sodass der Ausfallwinkel der reflektierten Strahlung 22 dem Einfallswinkel der einfallenden Strahlung 21 entspricht. Ein Teil der einfallenden Strahlung 21 wird jedoch auch auf der reflektierenden Schicht 13 emittiert. Die emittierte Strahlung 23 ist durch die ausgefüllten Pfeile dargestellt. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten reflektierenden Schicht 13 handelt es sich um eine Schicht aus Aluminium. Diese Schicht wird bei dem Herstellungsprozess bevorzugt mittels Bedampfung, insbesondere im Hochvakuum, aufgetragen. Es ist allerdings auch möglich, dass die erste Schicht 11 auch durch andere Verfahren mit der reflektierenden Schicht 13 beschichtet wird. Eine aus Aluminium bestehende reflektierende Schicht 13 bietet den Vorteil, dass das Aluminium beim Recyclen des Isolationsmaterial 1 zu Aluminiumhydroxid weiterverarbeitet wird, welches wiederum als Flammschutzmittel für die zweite Schicht 12 bzw. die Abstandsschicht des Isolationsmaterials 1 eingesetzt werden kann. Es ist bevorzugt auch möglich, dass die reflektierende Schicht 13 als Material Metalle, einzeln oder in Kombination und/oder als Legierung umfasst, ausgewählt aus: Aluminium, Silber, Gold.
In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 weist die erste Schicht 11 auf ihrer Unterseite eine absorbierende Schicht 14 auf. Diese absorbierende Schicht 14 umfasst vorzugsweise ein Material oder Kombinationen von Materialien ausgewählt aus: Ruß und/oder Kohlenstoff und/oder Bindemittel und/oder Metalle und/oder Metalloxide. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird einfallende Strahlung 21 auf der Unterseite der ersten Schicht 11 nahezu vollständig absorbiert, wobei sie in alle Richtungen emittiert. Die emittierte Strahlung 23 ist durch die schwarzausgefü Ilten Pfeile dargestellt. Somit kann die Wirksamkeit der thermischen Isolation durch die Ausrichtung der reflektierenden und absorbierenden Schichten in eine Vorzugsrichtung gelenkt werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die reflektierende Schicht 13 eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm aufweist. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte reflektierende Schichten 13 aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte reflektierende Schichten 13 aufweisend Metallpigmente und/oder PVD-Pigmente weisen eine Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf. Zur Bindung von Bestandteilen der reflektierenden Schicht 13, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der reflektierenden Schicht 13 mittels Druckverfahren ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, umfasst.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die absorbierende Schicht 14, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm aufweist. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte absorbierende Schichten 14 aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte absorbierende Schichten 14 aus Ruß und/oder Kohlenstoff weisen eine Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf.
Zur Bindung insbesondere des absorbierenden Rußes und/oder Kohlenstoffs der absorbierenden Schicht 14 ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Insbesondere ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist.
Fig. 3 zeigt eine schematische Explosionsansicht eines Isolationsmaterials 1. Das Isolationsmaterial 1 weist dabei insgesamt zehn Lagen auf, wobei die beiden äußeren Lagen jeweils als erste Schicht 11 in Form einer Reflektorschicht ausgebildet sind. Reflektorschicht bedeutet, dass die erste Schicht 11 zumindest eine reflektierende Schicht 13, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, aufweist. Die beiden äußeren Lagen weisen vorzugsweise eine PET-Folie mit einer Dicke von 23 pm auf. Zusätzlich sind die beiden äußeren Lagen beidseitig, d.h. auf ihrer Oberseite und ihrer Unterseite, mit einer Aluminiumbedampfung in einer Dicke von 30 nm beschichtet. Diese Aluminiumbedampfung dient als reflektierende Schicht 13, insbesondere infrarotreflektierende Schicht.
Die innenliegenden Lagen sind sowohl erste Schichten 11 als auch zweite Schichten 12. Die innenliegenden ersten Schichten 11 weisen dabei eine PET- Folie mit einer Dicke von 12 pm auf und sind zusätzlich mit einer beidseitigen Aluminiumbedampfung in einer Dicke von 30 nm versehen. Auch hier dient die Aluminiumbedampfung als reflektierende Schicht 13, um einfallende Infrarotstrahlung zu reflektieren.
Die innenliegenden zweiten Schichten 12 weisen ein PET-Vlies mit einer Dicke von 1 mm und einem Flächengewicht von 70 g/m2 auf. Zusätzlich ist die zweite Schicht 12 mit Aluminiumhydroxid mit einem Flächengewicht von 14 g/m2 versehen. Das Aluminiumhydroxid fungiert hierbei als Flammschutzmittel und wurde vorzugsweise beim Recyclingprozess aus der reflektierenden Schicht 13 des Isolationsmaterials 1 gewonnen.
Der Verbund der Lagen wird beispielweise durch ein
Reibungsschweißverfahren, wie zum Beispiel Ultraschallschweißen, und/oder mittels Heftfäden hergestellt.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials 1, wobei die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: a) Bereitstellen zumindest einer ersten Schicht 11 als Reflektorschicht mit einer Oberseite und einer Unterseite b) Bereitstellen zumindest einer zweiten Schicht 12 als Abstandsschicht c) Verbinden der zumindest einen ersten Schicht 11 mit der zumindest einen zweiten Schicht 12, um ein Isolationsmaterial 1 mit zumindest zwei Schichten zu erhalten, wobei die zumindest eine erste Schicht 11 und die zumindest eine zweite Schicht 12 jeweils polymere Bestandteile aufweisen, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.
Bei der Herstellung des Isolationsmaterials 1 ist es bevorzugt vorgesehen, dass zur Herstellung der ersten Schicht 11 und der zweiten Schicht 12 dasselbe polymere Material verwendet wird, insbesondere wobei das polymere Material aus einem Recyclingprozess des Isolationsmaterials 1 stammt.
Es kann möglich sein, dass die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 unabhängig voneinander und/oder an verschiedenen Standorten hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Herstellung der ersten Schicht 11 und der zweiten Schicht 12 am selben Standort erfolgt und nachfolgend die beiden Schichten 11, 12 miteinander verbunden werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass im Schritt c) ein oder mehrere Lagen der ersten Schicht 11 und ein oder mehrere Lagen der zweiten Schicht 12 zu dem Isolationsmaterial 1 verbunden werden, sodass das Isolationsmaterial 1 eine Anzahl von 2 bis 30 Schichten, insbesondere von 5 bis 15 Schichten, aufweist.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Verfahrens zur Herstellung eines Isolationsmaterials 1 dargestellt. Es beinhaltet im Wesentlichen dieselben Schritte a), b) und c) wie in dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: d) Aufbringen zumindest einer reflektierenden Schicht 13, insbesondere infrarotreflektierenden Schicht, und/oder zumindest einer absorbierenden Schicht 14, insbesondere infrarotabsorbierenden Schicht, auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht 11. In bevorzugten Ausführungsvarianten ist es möglich, dass das Aufbringen der zumindest einen reflektierenden Schicht 13 und/oder der zumindest einen absorbierenden Schicht 14 bereits bei der Herstellung der zumindest einen ersten polymeren Schicht 11 erfolgt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass im Schritt d) Aluminium, insbesondere Silber oder Gold oder Kombinationen und/oder Legierungen dieser Metalle, als reflektierende Schicht 13, insbesondere infrarotreflektierende Schicht, aufgebracht wird.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt d) Ruß und/oder Kohlenstoff und/oder Bindemittel und/oder Metalle und/oder Metalloxide als absorbierende Schicht 14, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht aufgebracht wird.
Zur Bindung insbesondere des absorbierenden Rußes und/oder Kohlenstoffs der absorbierenden Schicht 14 ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, umfasst.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht 13 mit einer Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm aufgebracht wird. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte reflektierende Schichten 13 aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte reflektierende Schichten 13 aufweisend Metallpigmente und/oder PVD-Pigmente weisen eine Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm auf. Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt d) zumindest eine absorbierende Schicht 14, insbesondere infrarotabsorbierende Schicht eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 gm aufgebracht wird. Insbesondere im Hochvakuum aufgedampfte absorbierende Schichten 14 aus Metallen und/oder Metalloxiden weisen eine Dicke von 5 nm bis 200 nm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm auf. Mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, aufgebrachte absorbierende Schichten 14 aufweisend Ruß und/oder Kohlenstoff werden in Dicke von 2 pm bis 100 pm, insbesondere von 2 pm bis 6 pm aufgebracht.
Es ist auch möglich, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht 13 und/oder die zumindest eine absorbierende Schicht 14 mittels Bedampfung, insbesondere im Hochvakuum aufgebracht wird.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Isolationsmaterials 1 schematisch dargestellt. Das Verfahren entspricht im Wesentlichen dem aus Fig. 5 dargestellten Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass nach dem Schritt d) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: e) Aufbringen zumindest einer inhibierenden Schicht, insbesondere mittels Bedampfung im Hochvakuum und/oder mittels eines Druckverfahrens insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, auf die zumindest eine erste Schicht 11 und/oder die zumindest eine reflektierende Schicht 13.
Die zumindest eine inhibierende Schicht dient dabei zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der zumindest einen ersten Schicht 11 , insbesondere der reflektierenden Schicht 13.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt e) die zumindest eine inhibierende Schicht ein Material oder Kombinationen von Materialien aufweist, ausgewählt aus: sortenreine Polymere, anorganische Beschichtungen, Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (S1O2).
Zur Bindung von Bestandteilen der inhibierenden Schicht, insbesondere von Pigmenten und/oder Partikeln zum Aufbringen der inhibierenden Schicht mittels Druckverfahren ist insbesondere zumindest ein Bindemittel erforderlich. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bindemittel ein Polymer, vorzugsweise ein sortenreines Polymer, beispielsweise auf Basis von Polyester, aufweist.
In Fig. 7 ist ein Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials 1 dargestellt. Bei dem Verfahren werden die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge durchgeführt:
I) Zerkleinern des Isolationsmaterials 1 mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung
II) Waschen des zerkleinerten Isolationsmaterials 1 mittels einer Reinigungsvorrichtung, wobei eine Waschflüssigkeit verwendet wird, und wobei anorganische Bestandteile gelöst und/oder gefällt und/oder getrennt und/oder wiederverwertet werden, sodass ein sortenreines polymeres Material bereitgestellt wird.
Als Zerkleinerungsvorrichtung im Schritt I) kann beispielsweise eine Schneidmühle eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt möglich, dass im Schritt I) das Isolationsmaterial 1 gehäckselt und/oder geschnitten und/oder geschreddert und/oder gerissen wird.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt II) als Waschflüssigkeit eine Mischung aus Wasser (H2O) und Natriumhydroxid (NaOH) verwendet wird. Dabei hat sich vorteilhafterweise gezeigt, dass die anorganischen Bestandteile, welche Aluminium umfassen, insbesondere wobei das Aluminium aus der zumindest einen reflektierenden Schicht 13 der zumindest einen ersten Schicht 11 des Isolationsmaterials 1 stammt, und dass das Aluminium mit der Waschflüssigkeit, insbesondere dem Wasser und Natriumhydroxid, gemäß der Reaktionsgleichung
2AI + 6H2O + 2 NaOH 2 Na[AI(OH) ] + 3H2 zu einer Natriumaluminat-Lösung Na[AI(OH)4] und Wasserstoff H2 reagiert.
Insbesondere ist es möglich, dass der entstehende Wasserstoff der thermischen Verwertung zugeführt wird. Somit kann der Wasserstoff als Energieträger für andere Prozesse genutzt werden. Es wird daher bei dem Verfahren zum Recyclen des Isolationsmaterials 1 nicht nur das Isolationsmaterial 1 recycelt, sondern auch die zugegebenen Stoffe, die zum Recyclen des Isolationsmaterial 1 nötig sind, wieder vollständig verwertet.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass im Schritt II) die Natriumaluminat- Lösung Na[AI(OH)4] zusammen mit Kohlenstoffdioxid CO2, insbesondere wobei das Kohlenstoffdioxid aus Abgasströmen entnommen wird, gemäß der Reaktionsgleichung
Na[AI(OH)4] + CO2 -»· AI(OH)3 + NaHCOs zu Aluminiumhydroxid AI(OH)3 und Natriumhydrogencarbonat NaHCCb reagiert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kohlenstoffdioxid als Produkt der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht und dem resultierenden Abgasstrom entnommen wird. Somit kann das als ökologisch schädlich geltende Kohlenstoffdioxid für die Herstellung des Aluminiumhydroxids genutzt werden. Diese Methode ist besonders ökologisch und der C02-Footprint wird somit erheblich verbessert. In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Recyclen eines Isolationsmaterials 1 schematisch dargestellt. Dieses Verfahren entspricht dem in Fig. 7 gezeigten Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass nach dem Schritt II) weiter folgender Schritt ausgeführt wird:
III) Trocknen des sortenreinen polymeren Materials mittels einer Trocknungsvorrichtung.
Es ist insbesondere möglich, dass das getrocknete sortenreine polymere Material wieder zur Fierstellung der zumindest einen ersten Schicht 11 und/oder der zumindest einen zweiten Schicht 12 des Isolationsmaterial 1 verwendet wird.
In Fig. 9 ist ein Testaufbau zur Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung gemäß der DIN 75200 („ Bestimmung des Brennverhaltens von Werkstoffen der Kraftfahrzeuginnenausstattung“; DIN 75200:1980-09; Ausgabedatum: 1980-09) dargestellt. Die DIN 75200 entspricht bezüglich Versuchsaufbau und Durchführung sowie der Beurteilung der Brandgeschwindigkeit der amerikanischen Norm FMVSS 302 („ Federal Motor Vehicle Safety Standard - 49 CFR Part 571 - FMVSS 302 - Flammability of Interior Materials“; Ausgabedatum: 02.12.1971; Änderungsstufe F.R. Vol. 63 No. 185 - September 24, 1998).
Der in Fig. 9 gezeigte Testaufbau zeigt einen Brennkasten 30 aus nicht rostendem Stahl, eine in dem Brennkasten 30 befindliche Probenhalterung 32 aus zwei U-förmigen Metallplatten und einen in dem Brennkasten 30 angeordneten Brenner 31. Der Probekörper 33 wird in die Probenhalterung 32 derart eingespannt, sodass der Probekörper 33 nicht durchhängt. Die Probenhalterung 32 kann in den Brenner 31 ein- und ausgeschoben werden. Erst zu Testbeginn wird die Probenhalterung 32 mit einem eingespannten Probekörper 33 in den Brennkasten 30 eingeschoben. Der Brenner 31 ist in dem Brennkasten 30 derart angeordnet, dass sich die Düsenmitte 19 mm unterhalb des Mittelpunkts der äußeren Kante des freien Endes des Probekörpers 33 befindet.
Das zum Betrieb des Brenners 31 benötigte Gas soll einen Heizwert von ungefähr 38 MJ/m3 aufweisen. Der Brenner 31 wird anschließend mithilfe einer Messmarke so eingestellt, dass die Gasflamme eine Höhe von 38 mm aufweist. Als Vorbrennzeit ist mindestens eine Minute nötig. Nachdem die Vorbrennzeit verstrichen ist, wird die Probenhalterung 32 in den Brennkasten 30 eingeschoben. Der Probekörper 33 wird nun für eine Dauer von 15 Sekunden der Gasflamme ausgesetzt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Brenner 31 ausgemacht. Die Messung der Brennzeit beginnt, sobald die Flamme an dem Probekörper 33 die Zone II erreicht hat, also exakt 38 mm Brennstrecke zurückgelegt hat. Die Einteilung des Probekörpers 33 in vier Zonen gemäß DIN 75200 ist in Fig. 10 dargestellt. Insgesamt weist der Probekörper 33 eine Länge von 356 mm auf. Diese sind in vier Zonen unterteilt. Die Zonen I, II und IV sind dabei jeweils 38 mm lang und die Zone III ist 216 mm lang. Die Zonen sind in aufsteigender Reihenfolge beginnend mit Zone I bis zu Zone IV angeordnet. Zwischen den Zonen sind jeweils Messmarken angeordnet, sodass der Übergang der Flamme in die nächste Zone genauer erfasst werden kann. Die Flammausbreitung wird auf der schneller brennenden Seite des Probekörpers 33 (Ober- oder Unterseite) beobachtet. Die Messung der Brennzeit ist zu beenden, wenn die Flamme die letzte Messmarke erreicht hat oder wenn die Flamme vor Erreichen der letzten Messmarke erlischt.
Wenn die Flamme die letzte Messmarke nicht erreicht, wird die Brennstrecke ausgemessen, die die Flamme bis zu ihrem Erlöschen zurückgelegt hat. Als Brennstrecke gilt dabei der zersetzte Teil des Probekörpers 33, der an der Oberfläche oder im Inneren durch Verbrennen zerstört ist. Sofern der Probekörper 33 gezündet wird und nach dem Verlöschen der Zündflamme nicht weiterbrennt oder vor Erreichen der ersten Messmarke verlischt, wird keine Brennzeit gemessen. In diesen Fällen wird als Ergebnis „Brenngeschwindigkeit = 0“ festgehalten.
Bei Wiederhol- oder Reihenprüfung ist darauf zu achten, dass vor Beginn einer neuen Prüfung die Temperatur des Brennkastens 30 und der Probenhalterung 32 unterhalb von 30°C liegt. In der amerikanischen Norm FMVSS 302 sind neben der Brandgeschwindigkeit noch weitere Beurteilungskriterien enthalten, welche in nachfolgender Tabelle aufgelistet sind:
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Isolationsmaterial 1 unter der Hitze einer Normflamme gemäß DIN 75200 und/oder FMVSS 302 normierten Brenntests eine Brennrate von 0 mm/min aufweist, insbesondere gemäß FMVSS 302 als SE / NBR bzw. „selbstverlöschend/keine Brennrate“ klassifiziert ist. Bei
Beobachtungen hat sich dabei gezeigt, dass die Flamme bereits in der Zone II erlischt und somit im Wesentlich lediglich ein Loch in das Isolationsmaterial 1 brennt. Dies ist damit zu begründen, dass sich das Isolationsmaterial 1 durch Schmelzen der Flamme entzieht. Dabei zieht sich das Isolationsmaterial 1 zusammen und die Flamme erlischt.
In Fig. 11 ist ein Prüfaufbau gemäß DIN EN ISO 11925-2 („ Prüfungen zum Brandverhalten - Entzündbarkeit von Produkten bei direkter Flammeneinwirkung - Teil 2: Einzelflammentest (ISO 11925-2:2020); Deutsche Fassung EN ISO 11925-2:2020“, Ausgabedatum: 2020-07) schematisch dargestellt. Diese Norm legt ein Prüfverfahren zur Ermittlung der Entzündbarkeit von Produkten mittels einer direkt einwirkenden Flamme ohne zusätzliche Wärmestrahlung. Mit diesem Prüfaufbau erfolgt die Klassifizierung von Bauprodukten zum Brandverhalten und zum Tropfverhalten nach DIN EN 13501 -1 („ Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem
Brandverhalten - Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten; Deutsche Fassung EN 13501-1:2018“, Ausgabedatum: 2019-05 ). Die Prüfung gemäß DIN EN ISO 11925-2 simuliert die Beanspruchung eines Produktes durch eine Streichholz- oder Feuerzeugflamme. Dabei werden die vertikale Flammenausbreitung und das Tropfverhalten untersucht.
In Fig. 11 ist ein zugfrei aufgestellter Brennkasten 30 mit einer Tür 34 und einem Abzug 35 dargestellt. In dem Brennkasten 30 befindet sich ein Brenner 31 und die Probenhalterung 32, in welche der Probekörper 33 eingespannt wird. In Fig. 12 ist eine detaillierte Ansicht nach DIN EN ISO 11925-2 dargestellt, in der die Probenhalterung 32, der Probekörper 33 und der Brenner 31 gezeigt sind.
Hinsichtlich der Klassifizierung unterscheidet man zwischen einer 15-sekündigen Beflammung und einer 30-sekündigen Beflammung. Dabei wird eine 20 mm lange Flamme auf die Kante bzw. Oberfläche des Probekörpers 33 gerichtet. Flandelt es sich bei dem Probekörper 33 um ein Bauprodukt, werden diese gemäß DIN EN 13501-1 nur mit einer Flächenbeflammung geprüft, sofern in der beabsichtigten praktischen Anwendung eine direkte Beflammung an der Kante nicht auftreten kann. Dies ist beispielsweise bei Bodenbelägen der Fall. Wenn in der praktischen Anwendung Kanten durch Feuer beansprucht werden können, werden sowohl Flächen- als auch Kantenbeflammungen durchgeführt. Im Fall einer Flächenbeflammung wird die Flamme auf die Mitte des Probekörpers 33, 40 mm über der Unterkante, gerichtet und im Fall einer Kantenbeflammung wird die Flamme auf die Mitte der Unterkante des Probekörpers 33 gerichtet.
Der Probekörper 33 weist dabei Abmessung von 250 mm x 90 mm x d auf, wobei d = Anwendungsdicke (< 60 mm). Für die Prüfung gemäß DIN EN ISO 11925-2 werden acht Probekörper 33 je Produktausrichtung, wobei unter Produktausrichtung quer oder längs zu verstehen ist, und bei mehrschichtigen Produkten jeweils zwölf Probekörper 33 benötigt. Für jede Beflammungsart werden je drei Probekörper 33, jeweils in Längs- und Querrichtung, geprüft. Bei mehrschichtigen Produkten mit einer Dicke von mehr als 10 mm werden zusätzliche Prüfungen durchgeführt. Bei den zusätzlichen Prüfungen wird der Probekörper 33 um 90° um seine vertikale Achse gedreht und auf der jeweiligen Mittellinie der verschiedenen Schichten, jeweils an der unteren Kante, beflammt.
Bewertet wird, ob die Flammenspitze innerhalb des Bewertungszeitraumes eine Messmarke in 150 mm Höhe überschreitet und ob ein unter dem Probekörper 33 liegendes Filterpapier durch herabfallendes Material entzündet wird. Bei der 15-sekündigen Beflammung beträgt der Bewertungszeitraum 20 Sekunden und bei der 30-sekündigen Beflammung beträgt der Bewertungszeitraum 60 Sekunden.
Die Bewertungsklassifzierung nach DIN 4102 und DIN13501-1 ist in nachfolgender Tabelle dargestellt:
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Isolationsmaterial 1 unter der Hitze einer Normflamme eines gemäß DIN EN ISO 11925-2 normierten Brenntests und gemäß DIN EN ISO 13501 1 eine Klassifizierung zum Brandverhalten normalentflammbar, insbesondere „E“, oder besser aufweist.
Bezuqszeichenliste
1 Isolationsmaterial 11 erste Schicht
12 zweite Schicht
13 reflektierende Schicht
14 absorbierende Schicht 21 einfallende Strahlung
22 reflektierte Strahlung
23 emittierte Strahlung
30 Brennkasten 31 Brenner
32 Probenhalterung
33 Probekörper
34 Tür
35 Abzug

Claims

Patentansprüche
1. Isolationsmaterial (1 ), das zumindest zwei Schichten aufweist, wobei zumindest eine erste Schicht (11) als Reflektorschicht ausgebildet ist und zumindest eine zweite Schicht (12) als Abstandsschicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Schicht (11) und die zumindest eine zweite Schicht (12) jeweils polymere Bestandteile aufweisen, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.
2. Isolationsmaterial nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Schicht (11) eine Schichtdicke im Bereich von 3 pm bis 250 pm, insbesondere von 10 pm bis 55 pm, aufweist.
3. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Schicht (11) eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht (11) zumindest eine reflektierende Schicht (13), insbesondere eine infrarotreflektierende Schicht, aufgebracht ist.
4. Isolationsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine reflektierende Schicht (13), insbesondere infrarotreflektierende Schicht, als Material Metalle, einzeln oder in Kombination und/oder als Legierung umfasst, ausgewählt aus: Aluminium, Silber, Gold.
5. Isolationsmaterial nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine reflektierende Schicht (13), insbesondere infrarotreflektierende Schicht, einfallende Strahlung (21), insbesondere Infrarot-Strahlung, zu 10% bis 97%, bevorzugt zu 60% bis 97% reflektiert.
6. Isolationsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht (11) zumindest eine absorbierende Schicht (14), insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, aufgebracht ist.
7. Isolationsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine absorbierende Schicht (14), insbesondere infrarotrotabsorbierende Schicht, ein Material oder Kombinationen von Materialien umfasst, ausgewählt aus: Ruß, Kohlenstoff, Bindemittel, Metall, Metalloxid.
8. Isolationsmaterial nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine absorbierende Schicht (14), insbesondere infrarotabsorbierende Schicht, einfallende Strahlung (21), insbesondere Infrarot-Strahlung, zu 5% bis 96%, bevorzugt zu 75% bis 96%, absorbiert.
9. Isolationsmaterial nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine reflektierende Schicht (13), insbesondere infrarotreflektierende Schicht, eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 gm, insbesondere von 20 nm bis 60 nm, aufweist.
10. Isolationsmaterial nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine absorbierende Schicht eine Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm, insbesondere bei im Hochvakuum aufgedampfte Schichten aus Metallen und/oder Metalloxiden eine Dicke im Bereich von 20 nm bis 60 nm, oder bei mittels Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck, aufgebrachte Schichten aus Ruß und/oder Kohlenstoff eine Dicke im Bereich von 2 pm bis 6 pm, aufweist.
11. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Schicht (11 ) zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit zumindest eine inhibierende Schicht aufweist, welche vorzugsweise auf und/oder unterhalb der reflektierenden Schicht (13)) angeordnet ist.
12. Isolationsmaterial nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine inhibierende Schicht ein Material oder Kombinationen von Materialein aufweist, ausgewählt aus: sortenreinen Polymeren, anorganische Beschichtungen, Siliziumoxid (SiOx), Siliziumdioxid (Si02).
13. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 120 mm, insbesondere von 2 mm bis 5 mm, aufweist und/oder ein Flächengewicht im Bereich von 10 g/m2 bis 2000 g/m2, insbesondere von 50 g/m2 bis 200 g/m2, aufweist.
14. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) als strukturierte Folie und/oder Luft- bzw. Gaspolsterfolie und/oder Schaumstoff und/oder Gewebe und/oder Nonwoven, insbesondere Vlies und/oder Filz und/oder Fasern und/oder Hohlfasern, ausgebildet ist.
15. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) eine Gitterstruktur und/oder Wabenstruktur und/oder Rautenstruktur aufweist.
16. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) mehrere Fasern umfasst, insbesondere wobei die Fasern unterschiedliche Dicken und/oder Strukturen aufweisen.
17. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) Stützstrukturen aufweist, welche zwei oder mehrere Kammern ausbilden, wobei die Kammern durch die Stützstrukturen begrenzt sind.
18. Isolationsmaterial nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen Fasern mit einer Dicke im Bereich von 1 pm bis 1000 pm, insbesondere von 10 pm bis 100 pm, umfasst und/oder dass die Stützstrukturen als luftdichte polymere Strukturen ausgebildet sind.
19. Isolationsmaterial einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Kammern mit mehreren Fasern mit einer Dicke im Bereich von 1 pm bis 100 pm, insbesondere von 5 pm bis 20 pm, und/oder mit zumindest einem Gas gefüllt sind.
20. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine zweite Schicht (12) zumindest ein Flammschutzmittel oder eine Kombination von Flammschutzmitteln umfasst, ausgewählt aus: anorganisches Flammschutzmittel, Inertgase, Edelgase, anorganische Bedampfungen, physikalisch wirksame Flammschutzmittel, chemisch wirksame Flammschutzmittel.
21. Isolationsmaterial nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid AI(OFI)3 aufweist, welches vorzugsweise beim Recyclingprozess des Isolationsmaterials (1), insbesondere der zumindest einen ersten Schicht (11), aus der Aluminium umfassenden reflektierenden Schicht (13) entsteht.
22. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Bestandteile ein Material oder eine Kombination von Materialien umfassen, ausgewählt aus: PET (Polyethylenterephtalat), PP (Polypropylen), PE (Polyethylen), PA (Polyamid), Biopolymere.
23. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Bestandteile eine Reinheit im Bereich von 75% und 100%, bevorzugt von 95% und 100%, aufweisen.
24. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1 ) eine Anzahl von 2 bis 30 Schichten, insbesondere von 5 bis 15 Schichten, aufweist, insbesondere wobei das Isolationsmaterial (1 ) die zumindest eine erste Schicht (11 ) ein oder mehrmals umfasst und/oder die zumindest eine zweite Schicht (12) ein oder mehrmals umfasst.
25. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1 ) eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 120 mm, insbesondere von 5 mm bis 50 mm, aufweist.
26. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1 ) zumindest ein anderes recyclebares Fremdmaterial aufweist, insbesondere wobei das zumindest eine Fremdmaterial einen Stoff und/oder eine Kombination von Stoffen aufweist, ausgewählt aus: Formteile und/oder Platten, insbesondere aus Naturstoffen, Kunststoffen und/oder Metallen, Verbundelemente für den KFZ-Bereich, Stützelemente, Verkleidungselemente, konventionelle thermische Dämmstoffe, Schaumstoffe, Mineralfasern, Papierfaserstoffe, Rindenfaserstoffe, Korkmatten, Flolzfasermatten.
27. Isolationsmaterial nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fremdmaterial ablösbar von der zumindest einen ersten Schicht (11 ) und/oder der zumindest einen zweiten Schicht (12) angeordnet ist.
28. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fremdmaterial und/oder die zumindest eine erste Schicht (11 ) und/oder die zumindest eine zweite Schicht (12) mittels einem Verfahren und/oder einer Kombination von Verfahren verbunden ist, ausgewählt aus: Reibungsschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, thermisches Verschweißen, Kleben, Nähen, mechanisches Heften.
29. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Fremdmaterial und/oder die zumindest eine erste Schicht (11 ) und/oder die zumindest eine zweite Schicht (12) mittels eines Verbindungselement oder eine Kombination von Verbindungselementen verbunden ist, ausgewählt aus: Heftfäden, insbesondere T-End-Heftfäden, Pins, Nadeln, Nägel, Schrauben, Nieten, Knöpfe.
30. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1 ) vordefinierte Öffnungen, insbesondere in Form von Löchern, Schnitten und/oder Perforationen, aufweist, bevorzugt wobei diese Öffnungen als Membran mit einer definierten Durchlässigkeit für bestimmte Stoffe ausgebildet sind und/oder wobei diese Öffnungen als Ventil zum Materialaustausch in nur eine Richtung ausgebildet sind.
31 . Isolationsmaterial nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1) im Bereich der Öffnungen eine Verstärkung aus dem sortenreinen polymeren Material aufweist.
32. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1) unter der Hitze einer Normflamme eines gemäß DIN EN ISO 11925-2 normierten Brenntests und gemäß DIN EN ISO 13501-1 eine Klassifizierung zum Brandverhalten normalentflammbar, insbesondere „E“, oder besser aufweist.
33. Isolationsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (1) unter der Hitze einer Normflamme gemäß DIN 75200 und/oder FMVSS 302 normierten Brenntests eine Brennrate von 0 mm/min aufweist, insbesondere gemäß FMVSS 302 als SE / NBR bzw. „selbstverlöschend/keine Brennrate“ klassifiziert ist.
34. Verfahren zur Herstellung eines Isolationsmaterials (1), insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 33, wobei die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge, durchgeführt werden: a) Bereitstellen zumindest einer ersten Schicht (11 ) als Reflektorschicht mit einer Oberseite und einer Unterseite b) Bereitstellen zumindest einer zweiten Schicht (12) als Abstandsschicht c) Verbinden der zumindest einen ersten Schicht (11 ) mit der zumindest einen zweiten Schicht (12), um ein Isolationsmaterial (1) mit zumindest zwei Schichten zu erhalten, wobei die zumindest eine erste Schicht (11) und die zumindest eine zweite Schicht (12) jeweils polymere Bestandteile aufweisen, wobei die polymeren Bestandteile aus einem sortenreinen polymeren Material gebildet sind.
35. Verfahren nach dem Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt a) und vor dem Schritt b) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: d) Aufbringen zumindest einer reflektierenden Schicht (13), insbesondere infrarotreflektierenden Schicht, und/oder zumindest einer absorbierenden Schicht (14), insbesondere infrarotabsorbierenden Schicht, auf die Oberseite und/oder die Unterseite der zumindest einen ersten Schicht (11 ).
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) Aluminium, insbesondere Silber oder Gold oder Kombinationen und/oder Legierungen dieser Metalle, als reflektierende Schicht (13), insbesondere infrarotreflektierende Schicht, aufgebracht wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) Ruß und/oder Kohlenstoff und/oder Metalle und/oder Metalloxide und/oder Bindemittel als absorbierende Schicht (14), insbesondere infrarotabsorbierende Schicht aufgebracht wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht (13) mit einer Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 pm, bevorzugt von 5 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 60 nm, aufgebracht wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 3837, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die zumindest eine absorbierende Schicht (14) ein Dicke im Bereich von 5 nm bis 100 gm, bevorzugt von 20 nm bis 60 nm, besonders bevorzugt von 2 gm bis 6 gm, aufweist.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die zumindest eine reflektierende Schicht (13) und/oder die zumindest eine absorbierende Schicht (14) mittels Bedampfung, insbesondere im Hochvakuum, aufgebracht wird.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach dem Schritt d) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: e) Aufbringen zumindest einer inhibierenden Schicht, insbesondere mittels Bedampfung im Hochvakuum und/oder mittels eines Druckverfahrens, insbesondere Tiefdruck und/oder Siebdruck und/oder Flexodruck, auf die zumindest eine erste Schicht und/oder die zumindest eine reflektierende Schicht (13).
42. Verfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt e) die zumindest eine inhibierende Schicht ein Material oder Kombinationen von Materialein aufweist, ausgewählt aus: sortenreine Polymere, anorganische Beschichtungen, Siliziumoxid, (SiOx), Siliziumdioxid (Si02).
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: f) Einbringen definierter Öffnungen in das Isolationsmaterial (1), insbesondere wobei die Öffnungen in Form von Löchern, Schnitten und/oder Perforationen eingebracht werden.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt f) die Öffnungen als Membran mit einer definierten Durchlässigkeit für bestimmte Stoffe und/oder als Ventil zum Materialaustausch in nur eine Richtung in das Isolationsmaterial (1) eingebracht werden.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt f) die Öffnungen mit Verstärkungen aus dem sortenreinen polymeren Material versehen werden.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt f) die Membrane und/oder Ventile und/oder Verstärkungen mittels thermischen Verfahren und/oder Kleben auf und/oder in dem Isolationsmaterial (1) fixiert werden.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c) weiter folgender Schritt ausgeführt wird: g) Verbinden des Isolationsmaterials (1) mit zumindest einem anderen recyclebaren Fremdmaterial, insbesondere wobei das zumindest eine Fremdmaterial einen Stoff und/oder eine Kombination von Stoffen aufweist, ausgewählt aus: Formteile und/oder Platten, insbesondere aus Naturstoffen, Kunststoffen und/oder Metallen, Verbundelemente für den KFZ-Bereich, Stützelemente, Verkleidungselemente, konventionelle thermische Dämmstoffe, Schaumstoffe, Mineralfasern, Papierfaserstoffe, Rindenfaserstoffe, Korkmatten, Holzfasermatten.
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial ablösbar von der zumindest einen ersten Schicht (11 ) und/oder der zumindest einen zweiten Schicht (12) angeordnet wird.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial mittels einem Verfahren und/oder einer Kombination von Verfahren mit dem Isolationsmaterial (1) verbunden wird, ausgewählt aus: Reibungsschweißen, Ultraschallschweißen, Laserschweißen, thermisches Verschweißen, Kleben, Nähen, mechanisches Heften.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt g) das zumindest eine Fremdmaterial mittels eines Verbindungselements oder einer Kombination von Verbindungselementen mit dem Isolationsmaterial (1) verbunden wird, ausgewählt aus: Heftfäden, insbesondere T-End-Heftfäden, Pins, Nadeln, Nägel, Schrauben, Nieten, Knöpfe.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) ein oder mehrere Lagen der ersten Schicht (11) und ein oder mehrere Lagen der zweiten Schicht (12) zu dem Isolationsmaterial (1) verbunden werden, sodass das Isolationsmaterial (1) eine Anzahl von 2 bis 30 Schichten, insbesondere von 5 bis 15 Schichten, aufweist.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) die bereitgestellte zumindest eine zweite Schicht, insbesondere Abstandsschicht, zumindest ein Flammschutzmittel oder eine Kombination von Flammschutzmitteln umfasst, ausgewählt aus: anorganisches Flammschutzmittel, Inertgase, Edelgase, anorganische Bedampfungen, physikalisch wirksame Flammschutzmittel, chemisch wirksame Flammschutzmittel.
53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid aufweist, welches vorzugsweise beim Recyclingprozess des Isolationsmaterials (1), insbesondere der zumindest einen ersten Schicht (11), aus der Aluminium umfassenden reflektierenden Schicht (13) und/oder absorbierenden Schicht (14), gebildet wird.
54. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während und/oder nach dem Verbinden im Schritt c) das Isolationsmaterial (1) mit einem Gas gefüllt wird, insbesondere wobei das Gas in zwei oder mehreren Kammern, welche durch Stützstrukturen der zumindest einen zweiten Schicht gebildet werden, eingeschlossen wird.
55. Verfahren zum Recyclen eines Isolationsmaterials (1) gemäß den Ansprüchen 1 bis 33, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach den Ansprüchen 34 bis 54, wobei bei dem Verfahren die folgenden Schritte, insbesondere in der folgenden Reihenfolge, durchgeführt werden:
I) Zerkleinern des Isolationsmaterials (1) mittels einer Zerkleinerungsvorrichtung II) Waschen des zerkleinerten Isolationsmaterials (1) mittels einer
Reinigungsvorrichtung, wobei eine Waschflüssigkeit verwendet wird, und wobei anorganische Bestandteile gelöst und/oder gefällt und/oder getrennt und/oder wiederverwertet werden, sodass ein sortenreines polymeres Material bereitgestellt wird.
56. Verfahren nach dem Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt II) als Waschflüssigkeit eine Mischung aus Wasser (H2O) und Natriumhydroxid (NaOH) verwendet wird.
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt II) die anorganischen Bestandteile Aluminium umfassen, insbesondere wobei das Aluminium aus der zumindest einen reflektierenden Schicht (13) der zumindest einen ersten Schicht (11 ) des Isolationsmaterials (1 ) stammt, und dass das Aluminium mit der Waschflüssigkeit, insbesondere dem Wasser und der Natronlauge, gemäß der Reaktionsgleichung
2AI + 6H2O + 2 NaOH 2 Na[AI(OH) ] + 3H2 zu einer Natriumaluminat-Lösung Na[AI(OH)4] und Wasserstoff H2 reagiert.
58. Verfahren nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass der entstehende Wasserstoff der thermischen Verwertung zugeführt wird.
59. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 oder 58, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt II) die Natriumaluminat-Lösung Na[AI(0H)4] zusammen mit Kohlenstoffdioxid, insbesondere wobei das Kohlenstoffdioxid aus Abgasströmen entnommen wird, gemäß der Reaktionsgleichung Na[AI(OH)4] + CO2 AI(OH)3 + NaHCOs zu Aluminiumhydroxid AI(OH)3 und Natriumhydrogencarbonat NaHC03 reagiert.
60. Verfahren nach einem der Ansprüche 55 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt II) weiter folgender Schritt ausgeführt wird:
III) Trocknen des sortenreinen polymeren Materials mittels einer T rocknungsvorrichtung.
61.Verfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete sortenreine polymere Material wieder zur Herstellung der zumindest einen ersten Schicht (11 ) und/oder der zumindest einen zweiten Schicht (12) des Isolationsmaterial (1 ) verwendet wird.
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