DE102007042039A1

DE102007042039A1 - Verfahren zur Herstellung von kleinformatigen evakuierten Dämmplatten

Info

Publication number: DE102007042039A1
Application number: DE102007042039A
Authority: DE
Original assignee: Va Q Tec AG
Current assignee: Va Q Tec AG
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Es wird ein Verfahren beschrieben, das es insbesondere erlaubt, kleinere Vakuumdämmplatten schneller und effizienter als bisher herzustellen. Zu diesem Zweck wird eine größere Anzahl von zu evakuierenden Kernplatten zwischen Oberfolie und Unterfolie aus Hochbarrierefolie so eingelegt, dass jeweils ein Abstand zwischen den Kernplatten von mindestens einem Zentimeter eingehalten wird. Das System wird mit den eingelegten Kernplatten in einer Vakuumkammer evakuiert und die offene Seite mit einem Siegelbalken verschlossen. Nach dem Belüften der Vakuumkammer wird der evakuierte Beutel thermisch auf eine Temperatur so weit erhitzt, dass aufeinanderliegende Folienteile miteinander verschmelzen und um die einzelnen Kernplatten eine vakuumdichte Siegelnaht bilden. Die Dichtigkeit der Siegelnaht kann noch dadurch weiter erhöht werden, dass beim Erhitzen der Folie ein Gasüberdruck von einem halben bis einigen bar aufgeprägt wird. Die einzelnen evakuierten Teile werden aus dem Beutel mit einer Schneidevorrichtung jeweils in der Art getrennt, dass eine ausreichende Breite der Siegelnaht übrig bleibt.

Description

Ein gebräuchliches Kernmaterial für die Herstellung von Vakuumisolationspaneelen mit sehr geringen Wärmeleitfähigkeiten ist pulverförmige, mikroporöse Kieselsäure, die zusammen mit Trübungsmitteln und einem geringen Anteil an Verbindungsfasern zu Platten verpresst wird. Weitere Kernmaterialien sind sehr feine Glasfasern oder offenporige Schäume, die allerdings aufgrund ihrer relativ grobporigen Struktur sehr niedrige Gasdrücke im Inneren erfordern, um die Wärmeleitfähigkeit der Restgase auszuschalten.
Ein übliches Verfahren zur Herstellung von Vakuumdämmplatten besteht darin, die Kernmaterialien, gegebenenfalls mit einer luftdurchlässigen Staubschutzumhüllung, in einen vorbereiteten Beutel aus Hochbarrierefolie einzuschieben und in einer Vakuumkammer über die verbliebene Öffnung zu evakuieren. Nach einer ausreichenden Evakuierzeit wird mit Hilfe eines Siegelbalken der Beutel verschlossen, die Vakuumkammer belüftet und das evakuierte Teil entnommen. Ein weiteres Verfahren beschreibt DE 10058566 , bei dem ein Kernmaterial vor dem Evakuieren von einem einzigen Zuschnittbogen umhüllt und der Beutel um das Kernmaterial herum geformt wird.
Beiden Verfahren ist gemein, dass bei kleineren Formaten der Vakuumdämmplatten (Größen typischerweise kleiner 20 cm × 20 cm) eine große Anzahl von Umhüllungsbeuteln hergestellt werden muss. Für einen Quadratmeter Vakuumpaneel mit der Größe 10 cm × 10 cm müssten alleine 100 Folienbeutel geformt und gesiegelt, mit den Kernplatten versehen und evakuiert werden. Typischerweise hat aber eine Vakuumkammer eine Größe von 120 cm × 200 cm, wobei jeweils eine bis drei Siegelleisten an den Seiten angebracht sind. Mit dieser Kammer können Vakuumdämmplatten ab einem halben Quadratmeter Größe sehr effektiv verarbeitet werden, da die Fläche der Kammer mit mehreren Platten zu einem großen Teil belegt werden kann. Kleine Vakuumdämmplatten mit z. B. der Größe 10 cm × 10 cm könnten dagegen nur einen kleinen Flächenanteil der Vakuumkammer belegen, da sie mit der geöffneten Seite zwischen die außenliegenden Siegelbalken gelegt werden müssen. Bei einer Vakuumkammer der oben genannten Größe könnte damit nur ein kleiner Bruchteil, etwa 20% der nutzbaren Kapazität, genutzt werden.
Es sind Vakuumdämmplatten bekannt, bei denen Anordnungen vieler Teilkernplatten zwischen Folien vorgeschlagen werden ( DE 10 2004 026 894 , EP 1 655 419 , EP 1558 869 ). Die Versiegelung der Folien zwischen den Teilkernplatten erfolgt hier in der Vakuumkammer, was aufgrund der jeweiligen komplexen Form der Siegelnähte zwischen den Einzelplatten sehr aufwändig ist.
Die bisherigen Techniken sind für kleinformatige Vakuumdämmplatten daher relativ aufwändig und kostenintensiv. Die Aufgabe besteht darin, ein Herstellungsverfahren insbesondere für kleinformatige Vakuumpaneele zu finden, das wesentlich kostengünstiger ist.
Die Aufgabe wird durch folgendes Verfahren gelöst: Eine größere Anzahl von zu evakuierenden Kernplatten wird zwischen einer Oberfolie und einer Unterfolie aus Hochbarrierefolie so eingelegt, dass jeweils ein seitlicher Abstand zwischen den Kernplatten von mindestens einem Zentimeter eingehalten wird. Diese Anordnung wird mit den eingelegten Kernplatten in einer Vakuumkammer auf einen ausreichend geringen Gasdruck hin evakuiert. In der Vakuumkammer werden Oberfolie und Unterfolie mit Hilfe einer Siegelvorrichtung rundherum um die Anordnung der Kernplatten miteinander verbunden. Die Siegelvorrichtung bildet dabei eine geschlossene Linie um die Anordnung der Kernplatten herum mit vorzugsweise rechteckförmiger und kreisrunder Form. Die Bereiche zwischen den Kernplatten sind dabei noch unversiegelt.
Alternativ können die Kernplatten in einen auf drei Seiten geschlossenen Beutel aus Hochbarrierefolie eingelegt werden. Der an einer Seite offene Beutel wird mit den eingelegten Kernplatten in einer Vakuumkammer evakuiert und die offenen Seite mit einem Siegelbalken verschlossen.
Nach dem Belüften der Vakuumkammer wird erfindungsgemäß in beiden Fällen das evakuierte und folienumhüllte Produkt vorzugsweise in einem Ofen so weit erhitzt, dass aufeinanderliegende Folienteile, durch den äußeren Luftdruck zusammengedrückt, miteinander verschmelzen und um die einzelnen Kernplatten herum eine vakuumdichte Siegelnaht bilden. Jede einzelne Kernplatte sitzt danach in einem separaten, evakuierten Volumen.
Die Dichtigkeit der Siegelnaht kann dadurch noch weiter erhöht werden, dass beim Erhitzen der Folie im Ofen ein Gasüberdruck von einem halben bis einigen bar aufgeprägt wird.
Nach dem Abkühlen der Folie und werden die einzelne Vakuumelemente mit Dämmkern mit Hilfe einer Schneidevorrichtung jeweils in der Art getrennt, dass eine ausreichende Breite der Siegelnaht übrig bleibt. Die Breite der Siegelnaht um das einzelne Vakuumelement herum sollte dabei immer mindestens 2 mm betragen.
Die erfindungsgemäße Art der Herstellung erlaubt es, die Fläche der Vakuumkammer zu einem großen Teil auszunutzen. Sie ist besonders vorteilhaft bei Kernplatten mit einer maximalen Stärke von 20 mm, bevorzugt 10 mm und besonders bevorzugt 5 mm. Je dünner die Kernplatte ist desto besser legt sich die Barrierefolie um den Rand herum.
Vorteil des Verfahrens ist, dass die gefertigte Vakuumdämmplatte beliebige Formen (rund, oval, mit konkaven und konvexen Randteilen) aufweisen kann und der Siegelungsbereich trotzdem direkt an den Randbereich angrenzen kann. Mit dem bisherigen Verfahren müssten zur Herstellung von komplexen Randflächenformen jeweils spezielle Siegelvorrichtungen, die diese Form nachvollziehen, hergestellt werden. Die eingesetzte Kernplatte selber kann relativ leicht durch Schneiden, Sägen oder Stanzen in der gewünschten Form herstellt werden. Die Randsiegelung passt sich dann beim Herstellen der Vakuumdämmplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der beliebigen Randform an.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher nicht nur für die Herstellung von kleinformatigen Vakuumdämmplatten geeignet sondern auch für einzelne, größere Elemente mit beliebiger Ausformung des Randes.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10058566 [0002]
- DE 102004026894 [0004]
- EP 1655419 [0004]
- EP 1558869 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern beliebiger Flächenform, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine oder mehrere Kernplatten zwischen einer Unterfolie und Oberfolie einer Hochbarrierefolie platziert werden, so dass im Falle mehrerer Kernplatten an allen Stellen der Kernplatten ein seitlicher Abstand untereinander von mindestens 5 mm verbleibt, b) in einer Vakuumkammer die Anordnung über die seitlichen Öffnungen evakuiert wird, c) mit einer Siegelvorrichtung diese Öffnungen rundum um die Kernplatte(n) verschlossen werden, d) nach der Belüftung der Vakuumkammer die evakuierte Anordnung auf eine Temperatur erhitzt wird, bei dem die Siegelschichten zwei aufeinanderliegende Folienseiten miteinander verschmelzen und d) nach dem Erkalten der Folienseiten gegebenenfalls die einzelnen Vakuumdämmplatten so aus dem Beutel herausgeschnitten werden, dass jeweils eine Siegelrandbreite um die Kernplatten von mindestens 2 mm verbleibt.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern beliebiger Flächenform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberfolie und Unterfolie ein dreiseitig geschlossener Beutel eingesetzt wird, der nach dem Evakuiervorgang und vor der Belüftung der Vakuumkammer an der offenen Seite mit einer Siegelvorrichtung verschlossen wird.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kernplatten maximal 30 mm, bevorzugt unter 10 mm und besonders bevorzugt 5 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus pyrogener Kieselsäure, aus Fällungskieselsäure, aus Perlitpulver, aus Glasfasermaterial oder aus offenporigem organischen Schaum besteht.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochbarrierefolie aus mehreren metallisierten Schichten und einer Siegelschicht aus Polyethylen niedriger Dichte besteht.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochbarrierefolie aus mehreren metallisierten Schichten und einer Siegelschicht aus Polyethylen hoher Dichte oder Polypropylen besteht.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zur Verschmelzung der Ober- und Unterseite der aufeinanderliegenden Folienteile mehr als 100°C, bevorzugt 130° und besonderes bevorzugt 150°C beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Vakuumisolationskörpern nach Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Temperaturbehandlung eine Überdruck von mindestens 0,5 bar, vorzugsweise bis 5 bar und besonders bevorzugt von 3 bar angelegt wird.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsfolie bestehend aus Ober- und Unterfolie von einer einzigen durchgehenden Versiegelung umgeben ist.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsfolie mit dem Kernmaterial, Teilen oder Partikeln des Kernmaterials eine Verbindung eingeht.
Vakuumisolationskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindung eine Schmelzklebeverbindung ist.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus mehreren Teilen besteht und die Zwischenbereiche mit dem beschriebenen Verfahren versiegelt sind.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenform des Kernmaterials beliebig sein kann, insbesondere rund, oval und mit konkaven und konvexen Randteilen.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenform des Kernmaterials beliebig sein kann, insbesondere auch innerhalb der Fläche beliebig geformte Öffnungen vorhanden sein können.
Vakuumisolationskörper hergestellt nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versiegelung unabhängig von der Flächenform unmittelbar an dem Kernmaterial anliegt.