DE10031149C2 - Wärmedämmplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmedämm­ platte, die aus einem evakuierten Hohlkörper mit zwei im wesentlichen ebenen, deckungsgleichen und zueinander parallel verlaufenden Deckplatten besteht, die durch einen Stützkörper geringer Wärmeleitfähigkeit auf Abstand und durch einen Randstreifen zusammengehalten werden. Eine solche Wärmedämmplatte ist bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift DE 37 07 768 A.

Bei der Vakuumwärmeisolierung, oft auch als VSI (Vakuum-Superisolierung) bezeichnet, die zunehmend für besondere Anforderungen an die Wärmedämmung am Bau und beim Kühltransport eingesetzt wird, sind zwei Pro­ bleme zu lösen, die für die Wirksamkeit der Wärmeisolie­ rung entscheidend sind:

• - Wegen des gewünschten niedrigen Innendrucks muß der Zwischenraum zwischen den beiden Deckplatten durch einen Stützkörper möglichst geringer Wärme­ leitfähigkeit abgestützt werden. Hierfür wurden offen­ poriger Kunststoffschaum, mit einem Bindemittel sta­ bilisierte Steinwollefasern sowie punktuelle Stützkon­ struktionen mit kleinen Säulen aus Kunststoff, wie in der oben genannten Druckschrift, vorgeschlagen.
• - Weiter ist ein die Ränder der Deckplatten zusam­ menfügender Rahmen erforderlich, der mechanisch stabil und diffusionsfest sein muß und doch eine ex­ trem niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzen soll. Gemäß der oben genannten Druckschrift wird dieser Rahmen von einem im Querschnitt U-förmigen Kunststoffpro­ fil, auf dessen Schenkeln die beiden Deckplatten ruhen, und von einer gasdichten Edelstahlfolie gebildet, die das Profil abdeckt und auf die Hauptseiten der Deck­ platten übergreift.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung des Rahmens. Die dort verwendete Folie soll eine gewisse mechanische Schutzfunktion erfüllen und un­ ter den herrschenden Betriebsbedingungen (evakuierter In­ nenraum) diffusionsfest sein, d. h. Gase der Luft (besonders problematisch Argon und Helium, aber auch Wasserstoff) so wirksam abwehren, daß die Aufnahmekapazität von inkor­ porierten Getterstoffen möglichst jahrelang nicht überschrit­ ten wird. Im Fall von Edelstahlfolien würde die Dicke, wel­ che hierfür erforderlich wäre, zu einer drastischen Ver­ schlechterung des thermischen Isolationsvermögens im Randbereich der Dämmplatte führen. Da aber die Wärme­ dämmung eines Raums oder eines Behälters stets mehrere Dämmplatten erfordert, ergäben sich sehr störende Wärme­ brücken entlang aller Stoßstellen zwischen den Dämmplat­ ten.

Aufgabe der Erfindung ist es also, Wärmedämm­ platten der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Randstreifen sowohl in hohem Maß diffusionsdicht und me­ chanisch stabil ist, als auch eine im Vergleich zum Stand der Technik eine deutlich verringerte Wärmeleitfähigkeit be­ sitzt. Diese Aufgabe wird durch die Wärmedämmplatte ge­ mäß dem beiliegenden Anspruch 1 gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen wird auf die nachgeordneten Ansprüche verwiesen. Außerdem ist Ge­ genstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wärmedämmplatte, wie es in Anspruch 7 und den diesem nachgeordneten Unteransprüchen definiert ist.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch die er­ findungsgemäße Wärmedämmplatte.

Fig. 2 zeigt eine zur Evakuierung dieser Platte ge­ eignete Pumpvorrichtung.

Die Wärmedämmplatte gemäß Fig. 1 ist ein Hohl­ körper aus zwei Deckplatten 1 und 2, die deckungsgleich sind und beispielsweise aus Glas, Stahl oder einem anderen diffusionsdichten Material bestehen. Die Deckplatten sind über einen nachfolgend näher beschriebenen Randstreifen 3 miteinander verbunden. Der so gebildete Hohlkörper wird ganz von einem Stützkörper 4 gefüllt, der von einem Mate­ rial geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, beispiels­ weise einem mit einem Faserbindemittel stabilisierten Block aus Glas-, Steinwolle- oder Keramikfasern oder einem Kunststoffblock aus offenporigem Hartschaum. Die Deck­ platten 1 und 2 liegen auf diesem Block auf.

Der Randstreifen 3 enthält erfindungsgemäß eine Folie 5 aus Flüssigkristallpolyester (LCP). Dieses Material besitzt eine gegenüber anderen Polymeren außerordentlich geringe Gasdiffusionsrate senkrecht zur allgemeinen Aus­ richtung der Moleküle, die bekanntlich bei gereckten Folien in der Folienebene verläuft. Die Foliendicke beträgt zwi­ schen 50 und 200 µm. Schon bei einer Foliendicke von 100 µm konnte man weder eine spontane noch eine Lang­ zeitdiffusion nachweisen. Die Folie ist mit einem auf die In­ nenseiten der Deckplatten 1 und 2 aufgebrachten dünnen Schicht eines Klebers, insbesondere eines Polyacrylatkle­ bers, an diesen befestigt.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Folie verwendet, die an der Au­ ßenseite mit einer hauchdünnen Beschichtung aus Metall oder einem Metalloxid, beispielsweise durch Aufdampfen unter Hochvakuum, versehen ist, wodurch die Gasdiffusi­ onsrate weiter verringert wird. Dagegen vergrößert sich durch diese Beschichtung die Wärmeleitfähigkeit kaum meßbar.

Will man die mechanische Stabilität weiter stei­ gern, was insbesondere für die Knickbereiche der LCP-Folie von Bedeutung ist, dann kann man die Außenseite der LCP- Folie mit einer weiteren Polymerfolie 6 schützen, die vor­ zugsweise aus einem Fluorthermoplastmaterial des Typs THV (Copolymer aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid) besteht. Dieses Material hat eine starke Barrierewirkung gegen Gasdiffusion und ist von na­ hezu elastomerartiger, weicher Konsistenz. Es eignet sich somit in Kombination mit der LCP-Folie als Schutz- und Barriereschicht. Im Stirnbereich der Dämmplatte ist die THV-Folie 6 durch einen Kleber 7, beispielsweise Polyacry­ lat, mit der LCP-Folie 5 verbunden. In dem über die Deck­ platten 1 und 2 übergreifenden Bereich 8 wird vorzugsweise die Verbindung durch Aufschmelzen hergestellt. Hierzu wird der Bereich 8 der Deckplatten 1 und 2 beispielsweise mittels Koronaentladung, Plasmaätzung oder einer Flam­ menplasmabeschichtung mit Metalloxid, vorbehandelt. Durch die Eigenschaft, keinen scharfen Schmelzpunkt, son­ dern einen breiten Schmelzbereich aufzuweisen, ist das THV-Material besonders geeignet, da es sich auch um scharfe Kanten und Ecken herum mittels Heißluftstrom for­ men und mit Metall und anderen Stoffen verbinden läßt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärme­ dämmplatte wird zuerst die LCP-Folie 5 um den Rand des Stützkörpers 4 herumgelegt, worauf die inneren Randberei­ che der Deckplatten mit einem Kleber beschichtet werden. Alternativ kann man auch die ganze Außenseite der LCP- Folie 5 vollflächig vorab mit einer Kleberschicht 7 versehen. Dann werden die Deckplatten 1 und 2 auf den Stützkörper 4 aufgepreßt. Als nächstes werden die Randzonen 8 der Deck­ platten durch eines der oben erwähnten Verfahren vorbehan­ delt, und die Außenseite der LCP-Folie wird, falls nicht schon geschehen, mit einer Schicht eines Polyacrylat-Kle­ bers versehen. Dann legt man die THV-Folie 6 um den Rand der Wärmedämmplatte, sodaß sie auf die Randzonen 8 der Außenseite der Platten 1 und 2 übergreift. In diesem Bereich wird dann mit einem Heißluftstrom die Folie 6 mit der Deckplatte 1 bzw. 2 verschmolzen.

Nun braucht der Hohlkörper nur noch so weit eva­ kuiert zu werden, daß in ihm Molekulaströmungsbedingun­ gen herrschen. Der dafür erforderliche Enddruck hängt von der Art des Stützkörpers ab und liegt bei einem offenporigen Schaumstoffkörper mit kleinen Poren bei etwa 1 mbar. Das Evakuieren geschieht beispielsweise über eine in einer der Deckplatten vorbereitete Pumpöffnung, auf die eine Pump­ vorrichtung aufgesetzt wird. Eine bekannte derartige Vor­ richtung 12 ist in Fig. 2 dargestellt. Mit dieser Vorrichtung, die dicht auf die Pumpöffnung 11 aufgesetzt wird, kann man durch abwechselndes Pumpen mit einer Vakuumpumpe 13 und Einspeisen von Gasen wie H₂, N₂ oder von trockener Luft über Ventile wie das Ventil 14 eine Entgasung durch­ führen. Nach dem letzten Entgasungszyklus läßt man über ein weiteres Ventil 15 Xenon oder Krypton in die Vorrich­ tung bis zu einem bestimmten Partialdruck (z. B. 7 mbar) einströmen, um die Wärmekonvektion niedrig zu halten, aber den störenden Einfluß von ausgasenden Dämpfen zu senken. Danach verschließt man die Pumpöffnung 11 mit­ hilfe eines absenkbaren Stempels 16, der eine diffusions­ dichte Metallfolie auf die Öffnung drückt. Vorzugsweise wird die Klebefläche so vorbehandelt, daß die Dämmplatte bei Bedarf nachevakuiert werden kann.

Das in der erfindungsgemäßen Dämmplatte einge­ setzte Gettermaterial besteht vorzugsweise aus CaO zur Re­ aktion mit Wasserdampf und CO₂, sowie aus Lithium in Form eines Granulats oder eines Metallstreifens. Letzteres wird erst nach dem Abpumpen der im Stützkörper enthalte­ nen Gase und Dämpfe z. B. mit Ultraschall reibungsakti­ viert, wenn Wasser und CO₂ schon chemisch gebunden sind. Danach bindet das Li-Metall die anderen reaktionsfähigen Permanentgase.

Die Erfindung ist nicht in allen Einzelheiten auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern nur durch die Merkmale der Ansprüche definiert.

Claims (9)

1. Wärmedämmplatte, die aus einem evakuierten Hohl­ körper mit zwei im wesentlichen ebenen, deckungsgleichen und zueinander parallel verlaufenden Deckplatten (1, 2) besteht, die durch einen Stützkörper (4) geringer Wärmeleitfähigkeit auf Abstand und durch einen gasdichten Randstreifen (3) zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Randstreifen (3) zumindest aus einer Folie (5) eines Flüs­ sigkristallpolyesters (LCP) besteht, die mit den Innenseiten der Ränder der Deckplatten (1, 2) verbunden ist.

2. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die LCP-Folie (5) eine Dicke zwi­ schen 50 und 200 µm besitzt.

3. Wärmedämmplatte nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenseite der LCP- Folie (5) mit einer Beschichtung aus einem Metall oder Metalloxid einer Dicke im Mikrometerbereich, insbe­ sondere zwischen 100 nm und 2 µm, versehen ist.

4. Wärmedämmplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die LCP- Folie (5) eine weitere Folie (6) aus einem Kopolymer von Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen und Vinyli­ denfluorid (THV) aufgebracht ist, die auf die Außen­ seite der Ränder der Deckplatten (1, 2) übergreift.

5. Wärmedämmplatte nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die THV-Folie (6) im Berührungsbe­ reich mit der LCP-Folie (5) durch einen Polyacrylat- Kleber (7) mit dieser verbunden ist.

6. Wärmedämmplatte nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die auf die Außenseite der Ränder der Deckplatten (1, 2) übergreifenden Bereiche der THV-Folie auf diese aufgeschmolzen sind.

7. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die LCP-Folie (5) um den Rand des Stützkörpers her­ umgelegt wird, daß dann die Deckplatten (1, 2) auf den Stützkörper (4) und die LCP-Folie aufgeklebt werden, daß die THV-Folie (6) auf die Ränder der Deckplatten (1, 2) aufgeschmolzen wird und daß schließlich der In­ nenraum mindestens so weit evakuiert wird, daß in ihm Molekularströmungsbedingungen herrschen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußeren Randzonen (8) der Deckplatten (1, 2) vor dem Aufschmelzen der THV-Folie durch eine Koronaentladung, durch Plasmaätzen oder eine Flam­ menplasmabeschichtung mit einem Metalloxid behan­ delt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Außenseite der LCP-Folie (5) mit einer Schicht (7) eines Klebers, vorzugsweise eines Poly­ acrylatklebers, versehen wird.