DE4022506A1 - Thermal insulation layer between two walls - made of compacted particles of plastic or silicon di:oxide contg. clouding agent which has good infrared absorption or dispersing properties - Google Patents
Thermal insulation layer between two walls - made of compacted particles of plastic or silicon di:oxide contg. clouding agent which has good infrared absorption or dispersing propertiesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine thermische Dämmung, welche in aller breitester Form für die verschiedensten Isolationszwecke einsetz bar ist.The invention relates to thermal insulation, which in all use the widest shape for a wide variety of insulation purposes is cash.
Thermische Dämmungen begegnen uns im täglichen Leben in vielfäl tigen Formen, z. B. für Wohngebäude, Heizkessel, Wärmespeicher und Nachtstromspeicherheizungen, aber auch für Kühl- und Gefriergerä te, für Katalysatoren oder Vorwärmgeräte im Kraftfahrzeug, ebenso wie für Fernwärmeleitungen und Industrieöfen, oder auch für etwas exotischere Anwendungen, wie z. B. bei den neuartigen Hochtempera turbatterien für das Elektroauto der Zukunft oder bei Kryoleitun gen für den Transport flüssiger Gase.We encounter thermal insulation in many ways in everyday life term forms, e.g. B. for residential buildings, boilers, heat storage and Night electricity storage heaters, but also for refrigerators and freezers te, for catalysts or preheaters in the motor vehicle, as well like for district heating pipes and industrial stoves, or for something more exotic applications, such as B. in the new high temperature turbo batteries for the electric car of the future or at Kryoleitun conditions for the transport of liquid gases.
Den Anwendungen ist gemeinsam die Anforderung einer jeweils mög lichst hohen Effizienz an die thermische Dämmung, das heißt einer möglichst hohen thermischen Isolierwirkung bei geringem Bauvolu men und niedrigsten Kosten.The applications can collectively request one The highest possible level of efficiency for thermal insulation, i.e. one Thermal insulation effect as high as possible with low volume low cost.
Für viele der genannten Anwendungsfälle von thermische Dämmungen besteht daher nach wie vor die Aufgabe zur Schaffung verbesserter Lösungen, sei es um die Isolationswandstärken zu reduzieren und somit Platz zu sparen, um Abstrahlverluste zu minimieren und da mit Energie einzusparen, um die Handhabung bzw. Herstellung zu vereinfachen, oder auch um die Gestehungskosten zu drücken.For many of the above-mentioned applications of thermal insulation there is therefore still the task of creating improved Solutions, be it to reduce the insulation wall thicknesses and thus saving space to minimize radiation losses and there save energy to handle or manufacture simplify, or to reduce the production costs.
Obwohl nun z. B. derartige Dämmungen für Kühlschränke, in der heutzutage eingesetzten Form als Hartschaum, diese Anforderungen vollständig erfüllen und tagtäglich in riesigen Mengen herge stellt werden, sind sie doch ins Gerede gekommen, weil zu Ihrer Herstellung Fluorchlorkohlenwasserstoffe erforderlich sind, welche nach jüngsten Erkenntnissen eine Zerstörung der strato sphärischen Ozonschicht bewirken. Hier hat also ein Umdenkungs prozeß begonnen, mit dem Ziel, das an derartige Dämmstoffe be stehende Anforderungsprofil mehr nach den Gesichtspunkten der Umweltverträglichkeit auszurichten. Dabei wäre es ein entschei dender Nachteil, wenn solche alternativen umweltverträglichen Isolierstoffe eine wesentlich schlechtere Isolierwirkung aufwei sen würden, weil dadurch nur eine geringe Akzeptanz gegeben wäre. Deshalb besteht hier die Aufgabe zur Schaffung einer thermischen Dämmung, welche neben der Umweltverträglichkeit gleichzeitig bei möglichst identischer Isolierwirkung ohne Mehrkosten herstellbar ist.Although z. B. Such insulation for refrigerators in the Form used today as rigid foam, these requirements completely meet and in huge quantities every day have been talked about because of yours Manufacturing chlorofluorocarbons are required which, according to the latest findings, is a destruction of the strato cause spherical ozone layer. So here's a rethink Process started, with the goal that be to such insulation standing requirement profile more from the point of view of Align environmental compatibility. It would be a decision The disadvantage if such alternative environmentally friendly Insulating materials have a much poorer insulating effect because there would be little acceptance. Therefore there is the task of creating a thermal Insulation, which at the same time as the environmental compatibility insulating effect that is as identical as possible can be produced at no additional cost is.
Bereits aus den genannten Anwendungsbeispielen wird deutlich, daß die temperaturmäßige Bandbreite thermischer Dämmungen leicht über viele hundert Grad hinweg reichen kann. Daraus läßt sich gleich zeitig ableiten, daß es so etwas wie eine Universaldämmung wohl schwerlich geben kann. Es versteht sich von selbst, daß z. B. für Hochtemperaturdämmungen entsprechend temperaturfeste Materialien unabdingbar sind.Already from the application examples mentioned it becomes clear that the temperature range of thermal insulation slightly above can go many hundreds of degrees. It can be said immediately derive early that there is something like universal insulation can hardly give. It goes without saying that, for. B. for High temperature insulation in accordance with temperature-resistant materials are indispensable.
Andererseits können zwischen den einzelnen Anwendungsfällen selbst bei gleichartiger Temperaturbeaufschlagung erhebliche Un terschiede in Bezug auf die geforderte Qualität der Isolation be stehen, so daß zur Realisierung möglicherweise total unterschied liche Dämmungskonzepte erforderlich sein können.On the other hand, you can choose between the individual applications Significant Un even with the same temperature exposure differences in the required quality of the insulation stand, so that there may be a total difference insulation concepts may be required.
Es ist nun bekannt, daß die Wärmeübertragung innerhalb einer thermischen Dämmung durch die Beiträge der Wärmeleitung, Konvek tion und Wärmestrahlung bestimmt wird. Ziel einer hochwertigen Lösung muß daher sein, diese drei Beiträge innerhalb der Dämmung zu minimieren. Derartige Überlegungen haben zur Entwicklung von sogenannten Dewar-Gefäßen aus Glas geführt, wie sie heute jeder mann als Thermosflaschen bekannt sind. Die hervorragenden Iso liereigenschaften von Dewar-Gefäßen in Bezug auf Wärmeleitung und Konvektion werden im wesentlichen durch das Vakuum zwischen inne rer und äußerer Wandung bewirkt, während die Wärmeübertragung durch Strahlung mittels einer Verspiegelung der Glasflächen weit gehend unterbunden wird.It is now known that heat transfer within a thermal insulation through the contributions of heat conduction, convex tion and heat radiation is determined. Aim of a high quality The solution must therefore be these three contributions within the insulation to minimize. Such considerations have led to the development of so-called Dewar vessels made of glass, as they are today are known as thermoses. The excellent iso properties of Dewar vessels in terms of heat conduction and Convection is essentially due to the vacuum between rer and outer wall during heat transfer by radiation by means of mirroring the glass surfaces is prevented.
Besonders bei hochwertigen Dämmungen hat man in den letzten Jah ren versucht, den Strahlungsanteil an der Wärmeübertragung weiter zu minimieren, weil dieser mit steigender Temperatur mit der dritten Potenz zunimmt, während z. B. die Wärmeleitung nur linear ansteigt. Bei sehr aufwendigen Systemen (Vakuumsuperisolationen) wird der Strahlungsanteil mittels reflektierender Folien redu ziert, welche in mehreren Lagen in den evakuierten Raum einge bracht sind. Bei evakuierten und tragfähigen, also mit einem Füllstoff gestützten Dämmungen, werden dem Dämmstoff sogenannte Trübungsmittel zugesetzt. Diese sind entweder Infrarotstrahlung absorbierende Substanzen (z. B. Ruß) oder Infrarotstrahlung streu ende Substanzen (z. B. Metalloxide, wie TiO2 oder Fe2O3). Das Zu mischen solcher Trübungsmittel ist jedoch aufwendig und damit kostensteigernd. Außerdem ist es lediglich bei bestimmten pul verförmigen Füllstoffen praktikabel, während es bei faserigen Strukturen oder aus Fasern gepreßten Formteilen nicht durchführ bar ist.Particularly in the case of high-quality insulation, attempts have been made in recent years to further minimize the radiation component in the heat transfer, because this increases with the third power with increasing temperature, while e.g. B. the heat conduction only increases linearly. In the case of very complex systems (vacuum superinsulations), the proportion of radiation is reduced by means of reflective foils which are introduced into the evacuated room in several layers. So-called opacifiers are added to the insulation material in the case of evacuated and load-bearing insulation, i.e. insulation supported by a filler. These are either infrared radiation absorbing substances (e.g. soot) or infrared radiation scattering substances (e.g. metal oxides such as TiO 2 or Fe 2 O 3 ). To mix such opacifiers is complex and therefore increases costs. In addition, it is only practical with certain pulverulent fillers, while it is not feasible with fibrous structures or molded parts made from fibers.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst breit, also über einen weiten Temperaturbereich und für die ver schiedensten Isolationsarten von der Schüttung bis zur evakuier ten Superisolation einsetzbare Dämmung zu schaffen, welche nicht nur umweltverträglich ist, sondern gleichzeitig auch eine verbes serte Isolationswirkung aufweist, und dabei auch noch eine Ko steneinsparung erlaubt. The invention is therefore based on the object, if possible wide, i.e. over a wide temperature range and for the ver various types of insulation from the bed to the evacuation to create super insulation that can be used, which is not is only environmentally friendly, but at the same time also a Serte isolation effect, and also a Ko cost savings allowed.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nach der im An spruch 1 gegebenen Lehre gelöst. Danach wird eine thermische Däm mung zwischen zwei voneinander beabstandeten Wandungen vorge schlagen, wobei in den Zwischenraum ein thermisch isolierender Füllstoff in Form von jeweils gestaltgleichen und aus einem vor übergehend flüssigen Zustand erstarrten Partikeln eingebracht ist, und in die einzelnen Partikel sogenannte Trübungsmittel mit einer in Bezug auf Infrarotstrahlung absorbierenden bzw. streu enden Wirkung direkt eingeschmolzen sind.The object of the invention is based on the in Proverb 1 given teaching solved. Then a thermal insulation tion between two spaced-apart walls beat, with a thermally insulating in the space Filler in the form of identical shapes and from a front introduced into the liquid state of solidified particles and so-called opacifiers in the individual particles one absorbing or scattering with respect to infrared radiation end effect are melted directly.
Grundlage der Erfindung ist nämlich die überraschende Erkenntnis, daß derartige direkt in die Partikel eingeschmolzene Trübungsmit tel bei thermischen Dämmungen zu gleich guten oder sogar besseren Isolierwirkungen führen, als mechanisch zugemischte Trübungsmit tel. Dabei ist die Direkteinschmelzung ein Verfahren, welches in der Regel viel einfacher und billiger zu realisieren ist, als das mechanische Einrühren und Vermischen. Bei vielen Herstellverfah ren, z. B. der Herstellung von Glasfasern, wird besonderes Augen merk darauf gerichtet, eine besonders reine Qualität zu erzeugen. Dadurch steigen die Herstellungskosten an. Andererseits sind ei nige der normalerweise ungewollten Verunreinigungen, z. B. Ruß, gerade als Trübungsmittel für den Zweck der thermischen Dämmung gut geeignet. Die Erfindung läßt sich in diesem Fall besonders gut verwirklichen, indem eine sozusagen "schmutzige" Glasfaser hergestellt wird, welche viel billiger ist, als eine sehr reine Glasfaser, und gleichzeitig aufgrund der eingeschmolzenen Trü bungsmittel bei der Verwendung innerhalb thermischer Dämmungen zu einer deutlich besseren Isolierwirkung führt.The basis of the invention is namely the surprising finding that such turbidity melted directly into the particles with thermal insulation at equally good or even better Isolation effects lead as mechanically mixed turbidity tel. Direct melting is a process which is carried out in is usually much easier and cheaper to implement than that mechanical stirring and mixing. With many manufacturing processes ren, e.g. B. the manufacture of glass fibers, special eyes Merk aimed to produce a particularly pure quality. This increases the manufacturing costs. On the other hand, there are some of the normally unwanted contaminants, e.g. B. carbon black, especially as an opacifier for the purpose of thermal insulation well suited. In this case, the invention is particularly useful well realized by a so-called "dirty" fiberglass is produced, which is much cheaper than a very pure one Glass fiber, and at the same time due to the melted-down cloudy agents when used within thermal insulation leads to a significantly better insulation effect.
Dabei ist die beschriebene Erfindung für die unterschiedlichsten Raumformen der Partikel anwendbar, z. B. neben Fasern auch für Plättchen oder Kugeln. Ebenso sind als Trübungsmittel sämtliche Stoffe mit einer in Bezug auf Infrarotstrahlung absorbierenden bzw. streuenden Wirkung verwendbar.The described invention is for the most varied Spatial shapes of the particles applicable, e.g. B. in addition to fibers for Tiles or balls. Likewise, all are opacifiers Fabrics with an infrared radiation absorbent or scattering effect can be used.
Als Grundstoff der erfindungsgemäßen Partikel sind prinzipiell alle schmelzbaren Stoffe einsetzbar, deren Schmelzpunkte oberhalb der vorgesehenen Einsatztemperatur liegen, jedoch werden entweder Kunststoffe oder künstliches amorphes Siliziumdioxid bevorzugt vorgeschlagen.In principle, the basic material of the particles according to the invention are all meltable substances can be used, their melting points above the intended operating temperature, but either Plastics or artificial amorphous silicon dioxide preferred suggested.
Künstliches amorphes Siliziumdioxid fällt z. B. in großen Mengen in Form winziger Kügelchen als Abfallprodukt bei der Herstellung von metallischem Silizium, bzw. Ferrosilizium an, wobei die Kü gelchen in Schloten bei hohen Temperaturen durch Kondensation aus der Dampfphase entstehen, also auch eine vorübergehend flüssige Phase durchlaufen. Die beim normalen Herstellungsprozeß bereits in geringen Mengen eingeschmolzenen Verunreinigungen z. B. aus Ruß oder Metalloxiden mit der Wirkung von Trübungsmitteln lassen sich durch geringfügige Eingriffe in den Prozeß derart steuern, daß ihr Anteil so gesteigert wird, daß die erfindungsgemäße Ein schmelzung in optimaler Weise zur Wirkung kommt.Artificial amorphous silicon dioxide falls e.g. B. in large quantities in the form of tiny beads as a waste product in the manufacture of metallic silicon, or ferrosilicon, the Kü gelatinize in chimneys at high temperatures through condensation the vapor phase, i.e. also a temporarily liquid one Go through phase. Already in the normal manufacturing process in small amounts melted impurities z. B. from soot or metal oxides with the effect of opacifying agents by minor interventions in the process so that their proportion is increased so that the one according to the invention melting has an optimal effect.
Nach weiterer Erfindung wird vorgeschlagen, dem Füllstoff aus Partikeln mit eingeschmolzenen Trübungsmitteln nochmals derarti ge Trübungsmittel mechanisch beizumengen. Zur weiteren Überra schung wurde nämlich gefunden, daß auf diese Weise die Isolier wirkung einer thermischen Dämmung nochmals gesteigert wird, also höher ist, als bei einer Einschmelzung oder bei einer Zumischung allein. Derartig kombinierte Füllstoffe sind vor allem bei sehr hohen Ansprüchen an die Isolierung angezeigt, z. B. auch in Ver bindung mit einer Evakuierung des befüllten Raums.According to a further invention, the filler is proposed Particles with melted opacifiers again in this way Add mechanical opacifiers mechanically. For further surprises Research has found that in this way the insulation effect of thermal insulation is increased again, so is higher than with a meltdown or with an admixture alone. Combined fillers of this type are especially useful for very high demands on the insulation displayed, for. B. also in Ver binding with an evacuation of the filled room.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un teransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the Un claims.
Mit der Erfindung wird somit eine thermische Dämmung zur Verfü gung gestellt, welche in den unterschiedlichsten Formen zu ver wirklichen ist und gleichzeitig sehr preiswert hergestellt werden kann. Die thermische Isolierwirkung ist gegenüber gleichartigen, dem Stand der Technik entsprechenden belüfteten oder evakuierten Isolationen verbessert.With the invention, thermal insulation is thus available which are available in a wide variety of forms is real and at the same time very inexpensive to manufacture can. The thermal insulation effect is compared to similar, state of the art ventilated or evacuated Insulations improved.
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