DE4133611A1 - Verfahren zur herstellung einer thermischen isolationskonstruktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein thermische Isolationen und im einzelnen ein Verfahren zur Herstellung einer thermischen Isolationskonstruktion, welche sich für die Anwendung in der Kühltechnik eignet.

Wie in dieser Technik bekannt besteht ein gegenwärtig ange­ wendetes Verfahren zur Herstellung einer thermischen Iso­ lationskonstruktion in Kühlgeräten darin, Schaumstoffiso­ lationen, beispielsweise Polyurethanschaum, einzusetzen. Eine Schaumstoffisolation enthält Chlorfluorkohlenstoffe, welche sich als umweltschädigend herausgestellt haben. Das Umweltministerium fordert eine Verminderung der zu­ künftigen Verwendung von Chlorfluorkohlenstoffen. Weiter erläßt das Energieministerium strenge neue Bestimmungen be­ züglich des Energieverbrauchs. Aufgrund dieser neuen Bestim­ mungen unternehmen Hersteller von Kühlgeräten beträchtliche Anstrengungen, um alternative Isolationskonstruktionen zu schaffen, durch welche der Verbrauch von Chlorfluorkohlen­ stoffen herabgesetzt wird und der Wirkungsgrad von Kühlge­ räten verbessert wird.

Eine bekannte Technologie, welche bezüglich des Erreichens der genannten Ziele vielversprechend erscheint, ist die Verwendung evakuierter Isolationstafeln, in welchen ein pulverförmiges Material mit verhältnismäßig großem Gasad­ sorptionsvermögen zusammengepreßt ist und in einen Behälter eingeschlossen ist, der aus einem Material mit verhältnis­ mäßig niedriger Durchlässigkeit für Gas besteht. Der Be­ hälter wird so evakuiert, daß sich eine Tafel mit geeigne­ ten thermischen Isolationseigenschaften ergibt, um dieses Bauteil in Kühlgeräten einsetzen zu können. Die in dieser Weise hergestellten Tafeln sind verhältnismäßig starr und können leicht in Kühlgeräte eingebaut werden, beispielsweise in der Türe und in den Wänden des Kühlschranks.

Wie weiter auf diesem Gebiete bekannt ist, sollen evakuierte tafelförmige Isolationen in gleicher Weise wie andere ther­ mische Isolationskonstruktionen dazu beitragen, das betref­ ende Kühlgerät mit verschiedenen wünschenswerten Eigenschaf­ ten zu versehen. Beispielsweise sollen ein verhältnismäßig niedriger Energieverbrauch, eine lange Lebensdauer und eine leichte und wirtschaftliche Herstellbarkeit erreicht werden. Der Energieverbrauch von Kühlgeräten hängt unter anderem von der thermischen Leitfähigkeit des Isolationsma­ terials ab, welche für den Wärmeübergang durch Leitung ver­ antwortlich ist. Im Falle einer evakuierten tafelförmigen Isolationskonstruktion beruht die Langzeit-Wirksamkeit der thermischen Isolation auf der Fähigkeit der Isolationskon­ struktion zur Gasadsorption oder der Gettereigenschaft. Eine solche Gettereigenschaft vermindert den Aufbau eines inneren Gasdruckes und setzt dadurch den Wärmeübergang durch Konvek­ tion herab. Die zu erwartende Lebensdauer des Kühlgerätes ist von der Lebensdauer der Isolationskonstruktion abhängig und ergibt sich allgemein aus der Zeitdauer, über welche hinweg das Kühlgerät ohne wesentliche Verschlechterung des Energiewirkungsgrades arbeitet. Die wirtschaftliche Her­ stellbarkeit umfaßt verschieden Faktoren, beispielsweise Materialkosten, Kosten der Herstellungseinrichtungen, Ein­ fachheit der Herstellung und Produktionszeit.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine thermische Isolationskonstruktion für Kühlgeräte in solcher Weise herstellen zu können, daß der Verbrauch von Chlor­ fluorkohlenstoffen herabgesetzt wird. Es soll auch eine thermische Isolationskonstruktion geschaffen werden, welche einen für die Verwendung in Kühlgeräten ausreichenden Ener­ giewirkungsgrad besitzt. Vornehmlich soll die Isolationskon­ stuktion in einer evakuierten tafelförmigen thermischen Iso­ lationskonstruktion verwirklicht werden, die verhätnismäßig billig, leicht und rasch hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im anliegenden Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des hier angegebenen Verfahrens sind in den dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprü­ chen gekennzeichnet.

Das hier angegebene Verfahren zur Herstellung einer ther­ mischen Isolationskonstruktion umfaßt im einzelnen die Ver­ fahrensschritte des Erhitzens eines Silikatpulvers auf eine Temperatur zwischen annähernd 175°C und 300°C, Einwirken lassen einer Kompressionskraft auf das Pulver, Einbringen des Pulvers in einen Behälter mit verhältnismäßig geringer Durchlässigkeit für Gas, Evakuieren des Behälters auf einen vorbestimmten Druckpegel innerhalb des Behälters und Ver­ schließen des Behälters derart, daß man eine starre, block­ artige oder tafelartige oder brettartige thermische Isola­ tionskonstruktion erhält.

Das Verfahren der hier angegebenen Art kann durch weitere Verfahrensschritte ausgestaltet und weitergebildet werden. So kann das Silikatpulver durch Ausfällen von Silikat bei der Reaktion eines alkalischen Wasserglases und einer Miner­ alsäure entstehen. Das Pulver kann in eine luftdurchlässige Tasche eingefüllt werden. Weiter kann das Pulver während des Verfahrensschrittes der Erhitzung gerührt werden und schließlich kann während der Erhitzung eine Evakuierung des Pulvers stattfinden. Eine luftdurchläßige Tasche zur Auf­ nahme des Silikatpulvers kann Anwendung finden, um bei der weiteren Bearbeitung die Handhabung zu erleichtern. Das Er­ hitzen des Pulvers bewirkt das Austreiben von Verunreini­ gungen auf der Oberfläche der Pulverpartikel. Das Evaku­ ieren und/oder Rühren des Pulvers während seiner Erhitzung vermindert die erforderliche Zeit für die Entfernung der Ver­ unreinigungen. Das Entfernen von Pulververunreinigungen ver­ bessert unter anderem die zu erwartende Lebensdauer der tafelförmigen Isolationskonstruktion sowie die Gettereigen­ schaft des fertigen Bauteils. Eine Verbesserung der Getter­ eigenschaft setzt den Energieverbrauch des Kühlgerätes durch Verminderung von Wärmeverlusten beziehungsweise Kühlver­ lusten herab. Weiter bewirkt das Entfernen von Pulververun­ reinigungen, daß die notwendige Zeit zum Evakuieren des Be­ hälters aus Material verhältnismäßig niedriger Gasdurch­ läßigkeit herabgesetzt wird, wodurch die Zeit und die Kosten bei der Herstellung der Isolationskonstruktion wiederum ge­ ringer werden.

Nachdem das Pulver erhitzt wird, bevor es in die luftdurch­ lässige Tasche eingefüllt wird, ist die Erhitzungstemperatur nicht durch die Materialeigenschaft dieser luftdurchlässigen Tasche begrenzt. Demgemäß kann das Pulver auf höhere Tem­ peraturen (beispielsweise 17°C-300°C) erhitzt werden, als es früher geschah, und die notwendige Einwirkzeit kann her­ abgesetzt werden. Ferner werden durch Rühren und/oder Evaku­ ieren des Pulvers während des Erhitzungs-Verfahrensschrittes die Pulververunreinigungen schneller und wirkungsvoller aus­ getrieben, was zu einer Verbesserung der Gettereigenschaft des Pulvers führt.

Durch das vorliegend angegebene Herstellungsverfahren wird eine starre, blockartige oder tafelartige evakuierte ther­ mische Isolationskonstruktion geschaffen, die sich besonders gut zum Einbau in Kühlgeräte eignet und verbesserte ther­ mische Eigenschaften aufweist, sich in kürzerer Zeit her­ stellen läßt und verminderte Herstellungskosten verursacht. Die Verminderung der Herstellungszeit und der Kosten er­ reicht man durch Verkürzung der erforderlichen Zeit für das Evakuieren des Behälters aus Material verhältnismäßig nied­ riger Gasdurchlässigkeit.Die Verkürzung der Evakuierungszeit erzielt man bei dem hier angegebenen Verfahren durch Besei­ tigung von Pulververunreinigungen während des Erhitzungs- Verfahrensschrittes, während solche Verunreinigungen sonst während der Evakuierung beseitigt werden müßten. Die Ver­ besserung der Gettereigenschaften auf Grund der Entfernung von Pulververunreinigungen während des Erhitzungsschrittes resultiert in einer Verminderung der Wärmeverluste und er­ höht die Lebensdauer der tafelförmigen Isolationskonstruk­ tion und führt außerdem zu einer Verminderung des Energie­ verbrauches des betreffenden Gerätes.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des hier angege­ benen Verfahrens unter Hinweis auf besondere Eigenschaften im einzelnen beschrieben.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Flußdiagramm eines Ver­ fahrens zur Herstellung einer thermischen Isolationskon­ struktion in Gestalt eines evakuierten tafelförmigen Bau­ teils gezeigt.

Eine thermische Isolationskonstruktion in Gestalt einer evakuierten Tafel enthält im allgemeinen drei Komponenten, nämlich eine pulverförmige Substanz, eine luftdurchlässige Tasche und einen Sperrbehälter. Im allgemeinen werden tafel­ förmige evakuierte Isolierkörper so hergestellt, daß das Pulver in die luftdurchläßige Tasche eingefüllt wird, die mit Pulver gefüllte Tasche zusammengepreßt wird, die ge­ preßte Tasche dann in einen Sperrbehälter mit verhältnis­ mäßig geringer Gasdurchläßigkeit eingesetzt wird und der Sperrbehälter schließlich auf einen bestimmten Druckwert evakuiert wird. Vorzugsweise hat das so hergestellte evaku­ ierte tafelförmige Bauteil eine Dicke von etwa 6,5 mm bis 38 mm und eine thermische Leitfähigkeit von weniger als oder gleich etwa 0,06 BTU·inch/ft²·h·°F, entsprechend 0,08·10^-3 N/s°C. Die Betriebslebensdauer beträgt annähernd 20 Jahre. Die resultierende thermische Isolationskonstruktion in Ge­ stalt eines evakuierten tafelförmigen Bauteils hat im we­ sentlichen gleichwertige thermische Eigenschaften wie her­ kömmlicherweise verwendete Isolationskonstruktionen aus Polyurethanschaum bei einer Dicke der Isolationskonstruktion von etwa nur einem Drittel der herkömmlichen Isolation, oder hat ganz wesentlich verbesserte thermische Eigenschaften ge­ genüber herkömmlichen Isolationskonstruktionen bei gleicher Dicke der Isolation.

Bei der Auswahl geeigneter Pulvermaterialien für die Ver­ wendung in einer thermischen Isolationskonstruktion in Ge­ stalt eines evakuierten tafelförmigen Bauteils sind ver­ schiedene Faktoren zu berücksichtigen. Das Pulver sollte eine verhältnismäßig geringe Partikelgröße haben, um ver­ hältnismäßig kleine Leerräume zwischen benachbarten Pulver­ partikeln zu erhalten, damit Wärmeverluste in das Kühlgerät hinein aufgrund von Konvektion vermindert werden. Eine be­ vorzugte Partikelgröße liegt zwischen etwa 7-100 µm. Weiter sollte das Pulver bevorzugtermaßen ein verhältnismäßig hohes Hohlraumvolumen oder, was dasselbe bedeutet, eine verhält­ nismäßig niedrige Dichte haben, um für den möglichen Wärme­ transport durch Wärmeleitung einen Wärmeleitweg hohen ther­ mischen Widerstandes vorzusehen. Die bevorzugte Dichte des Pulverrohmaterials liegt zwischen etwa 0,0485 und 0,162g/cm³ (entsprechend 3-10 lbs./Fuß³). Weiter ist eine verhältnis­ mäßig große Oberfläche der Pulverpartikel wünschenswert, da hierdurch die Fähigkeit des Pulvers verbessert wird, Gasmo­ leküle zu adsorbieren, da eine große Oberfläche zur Verfü­ gung steht, an der sich Gasmoleküle anlagern können. Ein bevorzugter Bereich der Oberflächengröße des Pulvers ist zwischen etwa 200 und 400 Meter²/g. Die Fähigkeit des Pul­ vers, Gas zu adsorbieren wird als Gettereigenschaft bezeichnet. Die Gettereigenschaft des Pulvers ist besonders wichtig, da diese Eigenschaft sowohl den Energieverbrauch als auch die zu erwartende Betriebslebensdauer des entsprechend aufge­ bauten Kühlgerätes beeinflußt. Das vorzugsweise verwendete Pulver muß vergleichsweise billig sein, um mit der herkömm­ lichen Isolationskonstruktion aus Schaumstoffen konkurrieren zu können. Das vorzugsweise verwendete Pulver ist hier ein als Fällprodukt erzeugtes Silikat, daß durch Reaktion von alkalischem Wasserglas und einer Mineralsäure gebildet wird, beispielsweise durch Reaktion von Natrium-Wasserglas und Schwefelsäure. Beispiele geeigneter Silikatpulverwerkstoffe sind Zeothix 177 und Zeothix 265, welche von der Firma J. M. Huber Corporation, Havre De Grace, Maryland bezogen werden können, sowie Sipernat 22LS, erhältlich von Firma North American Silica Corporation, Valley Forge, Pennsyl­ vania.

Zwar sind als Fällprodukte vorliegende Silikate besonders aufgrund ihres verhältnismäßig niedrigen Preises sehr zweckmäßig, doch können für die hier angegebenen Zwecke auch ausgedampfte Silikatpulver verwendet werden.

Eine luftdurchlässige, poröse Tasche dient bei dem hier an­ gegebenen Verfahren zweckmäßig als Behälter zur leichteren Handhabung des Pulvers bei den weiteren Herstellungsschrit­ ten. Aufgrund der luftdurchlässigen Eigenschaften einer solchen Tasche wird sie oft als "Teebeutel" bezeichnet. Die luftdurchlässige Tasche besteht aus einem Material, das so ausgewählt ist, daß es das Pulver einschließen kann, wobei diese Eigenschaft sowohl von der Porosität als auch von der Pulverpartikelgröße abhängig ist. Die Tasche wird ent­ sprechend ihrer Luftdurchlässigkeit ausgebildet. Die Luft­ durchlässigkeit der Tasche ist ein sehr wichtiger Faktor, da, wie zuvor schon erwähnt, während des Verfahrens die Tasche in einen Sperrbehälter eingesetzt wird, der danach evakuiert wird, derart, daß die Luftdurchläßigkeit der Tasche wesent­ lichen Einfluß auf die Zeit hat, die zur Evakuierung des Sperrbehälters auf ein gewünschtes Druckniveau erforderlich ist. Weitere, allerdings weniger kritische Faktoren bei der Auswahl eines geeigneten Materials für die Tasche sind die Möglichkeit, die Tasche einfach verschließen zu können, bei­ spielsweise durch Heißsiegeln oder Zukleben, sowie die Dau­ erhaftigkeit der Tasche, so daß bei der weiteren Handhabung während der Herstellung die Tasche nicht beschädigt wird.

Der Sperrbehälter, in welchen das Pulver oder die mit Pulver gefüllte Tasche während der Herstellung eingesetzt wird, soll für Gase verhältnismäßig undurchlässig sein, um einen optimalen Wirkungsgrad der resultierenden thermischen Isola­ tionskonstruktion zu gewährleisten. Der Durchlässigkeitsgrad des Sperrbehälters hat unmittelbaren Einfluß sowohl auf das Auftreten von Wärmeverlusten und damit auf den Energiever­ brauch des entsprechend ausgerüsteten Kühlgerätes, als auch auf die Lebensdauer des Gerätes. Obwohl das Pulver einen be­ stimmten Anteil des Gases, welches durch den Sperrbehälter hineinleckt, zu adsorbieren vermag, so hat doch das Pulver nur eine begrenzte Gettereigenschaft.

Nachdem Metalle verhältnismäßig undurchläßig für Gase sind, ist es zweckmäßig, den Sperrbehälter aus Metall zu fertigen. Während aber ein Sperrbehälter aus Metall Wärmeverluste dadurch minimal werden läßt, daß das Eindringen von Gas minimal ist, ergibt sich eine um so höhere thermische Leit­ fähigkeit des Behälters, je dicker das Metall ist. Im all­ gemeinen tritt wird der höchste Wärmetransport durch ther­ mische Leitfähigkeit des metallischen Sperrbehälters längs dessen äußeren Randes auf, dort, wo der Sperrbehälter ver­ schlossen ist. Beim Verschließen des Sperrbehälters berührt das Metall längs des Außenrandes des Behälters nur das Me­ tall auf der gegenüberliegenden Seite des betreffenden Be­ hälters und bildet hier einen Wärmetransportweg verhältnis­ mäßig niedrigen thermischen Widerstandes, wie er für Metall charakteristisch ist. Es sei jedoch bemerkt, daß der Effekt thermischer Ver­ luste an den äußeren Rändern des Behälters in Relation zu der gesamten thermischen Leitfähigkeit der tafelförmigen Isolationskonstruktion um so geringer ist, je größer die evakuierte Isolationstafel und damit der Sperrbehälter ist. Aus den oben beschriebenen Gründen können beispielsweise geeignete Sperrbehälter eine Aluminiumfolie als Schicht ent­ halten oder können aus einem metallisierten Folienlaminat bestehen oder können auch aus mehrschichtigen Kunststoff­ folien aufgebaut sein.

Es sei nun auf die Zeichnung Bezug genommen. In dem Fluß­ diagram ist mit 10 ein Verfahren bezeichnet, durch welches eine thermische Isolationskonstruktion in Form evakuierter tafelförmiger Bauteile für die Verwendung in Kühlgeräten geschaffen wird. Im Verfahrensschritt 11 wird Silikat als Fällprodukt bereit gestellt, um ein feines Pulver zu erzeu­ gen, welches als Füllmaterial in dem evakuierten tafelför­ migen Bauteil dient. Silikate als Fällprodukte werden durch Reaktion eines alkalischen Wasserglases und einer Mineral­ säure erzeugt. Beispielsweise kann Silikat als Fällprodukt durch Reaktion von Natrium-Wasserglas und Schwefelsäure her­ gestellt werden. Das Pulvermaterial hat vorzugsweise eine verhältnismäßig kleine Partikelgröße, hohes Leerraumvolumen im oben angegebenen Sinne und eine große Partikeloberfläche, wie zuvor bereits aufgeführt wurde. Verschiedene Silikate als Fällprodukte haben vielerlei Eigenschaften, beispiels­ weise eine größere Getterfähigkeit gegenüber einem Gas als gegenüber einem anderen Gas, und sind im Handel jeweils er­ hältlich.

Wie oben gesagt ist es wünschenswert, daß das verwendete Pulvermaterial eine verhältnismäßig große Getterfähigkeit hat, um die Wirksamkeit der Isolation in thermischer Hin­ sicht zu verbessern und die zu erwartende Lebensdauer des mit der Isolation ausgerüsteten Kühlgerätes zu verlängern. Es ist weiter wünschenswert, den Zeit-und Kostenaufwand für die Herstellung evakuierter tafelförmiger Isolationskon­ struktionen herabzusetzen. Gute Ergebnisse in dieser Hin­ sicht werden durch den Verfahrensschritt 12 erzielt, durch welchen das Pulvermaterial vorbereitend verarbeitet wird. Im Verfahrensschritt 12 wird das Pulver auf eine Temperatur er­ hitzt, welche dazu ausreicht, Verunreinigungen von der Ober­ fläche der Pulverpartikel zu entfernen. Vorliegend wird das Pulver auf eine Temperatur zwischen 175°C und 300°C erhitzt. Da das Pulver erhitzt wird, bevor es in eine luftdurchläs­ sige Tasche eingefüllt wird, was im Verfahrensschritt 13 ge­ schieht, wird die Erhitzungstemperatur nicht durch die Ma­ terialeigenschaften der luftdurchlässigen Tasche beschränkt. Das Pulver kann demgemäß auf eine höhere Temperatur erhitzt werden, als dies bisher möglich war. Diese höhere Erhit­ zungstemperatur reduziert die Verarbeitungszeit durch Ver­ minderung derjenigen Zeit, welche zur Entfernung von Pulver­ verunreinigungen erforderlich ist und damit wird auch die Zeit vermindert, die zur Evakuierung des tafelförmigen Bau­ teils (Verfahrensschritt 16) erforderlich ist. Es sei be­ merkt, daß das Pulver auch auf noch höhere Temperaturen er­ hitzt werden könnte. Die sich hierdurch ergebende geringe Vergrößerung der Wirkung bezüglich des Entfernens von Verun­ reinigungen rechtfertigt aber im allgemeinen nicht die zu­ sätzlichen Kosten für die Herstellungseinrichtungen, welche dazu geeignet wären, das Pulver auf diese höheren Tempera­ turen zu erhitzen. Außerdem erleidet das Pulver bei Tempera­ turen von über etwa 500°C-550°C nichtreversible schäd­ liche Änderungen seiner Zusammensetzung. Die Gettereigen­ schaft des Pulvers wird durch die vorbereitende Verarbeitung verbessert, da durch Entfernen der Oberflächenverunreini­ gungen die Pulverpartikel eine größere Bereitschaft er­ halten, beim Getterprozeß Gasmoleküle anzunehmen. Bei dem vorbereitenden Verfahrenschritt 12 kann das Pulver während seiner Erhitzung gerührt werden, um das Entfernen der Ober­ flächenverunreinigungen dadurch zu beschleunigen, daß eine maximale Oberfläche der Pulverpartikel freigelegt wird, an der sich Verunreinigungen angelagert haben. Der vorbereiten­ de Verfahrensschritt 12 kann weiter ein Evakuieren des Pul­ vers gleichzeitig mit seiner Erhitzung oder gleichzeitig mit dem Erhitzen und Rühren des Pulvers umfassen. Das Evakuieren des Pulvers beschleunigt zusätzlich das Entfernen von Verun­ reinigungen von der Oberfläche der Pulverpartikel und be­ wirkt dadurch eine weitere Verbesserung der Gettereigen­ schaft des Pulvers. Die vorbereitende Behandlung im Verfah­ rensschritt 12 führt desfernern zu einer Verminderung der­ jenigen Zeit, welche erforderlich ist, das tafelförmige Bau­ teil zu evakuieren, wie weiter unten im Zusammenhang mit der Erläuterung des Verfahrensschrittes 16 ausgeführt wird. Es sei bemerkt, daß die Evakuierung des Pulvers während des vorbereitenden Behandlungsschrittes 12 sowohl die anfängli­ chen Anlagekosten sowie auch die Kosten zum Betreiben der Anlage erhöht. In bestimmten Fällen mag er daher so sein, daß die Verbesserung der Gettereigenschaft, welche durch die Evakuierung des Pulvers während seiner Erhitzung und mögli­ cherweise auch während des Rührens erzielt wird, die zusätz­ lichen Kosten nicht rechtfertigt.

Eine Art von Einrichtung zur vorbereitenden Behandlung des Pulvers im Verfahrensschritt 12 unter Erhitzung und Auf­ rühren ist ein Fließbetttrockner, in welchem erhitzte Luft durch das Pulver geleitet wird. Die Strömung der erhitzten Luft bewirkt sowohl eine Erhitzung als auch ein Aufrühren des Pulvers, um Pulververunreinigungen auszutreiben. Andere geeignete Einrichtungen für die vorbereitende Behandlung des Pulvers durch Erhitzen sehen vor, das Pulver in eine be­ heizte Kammer einzubringen, in welcher ein Rührmechanismus angeordnet sein kann, der das Aufrühren des Pulvers über­ nimmt. In solchen Fällen, in denen es wünschenswert ist, die Gettereigenschaft des Pulvers weiter zu verbessern, kann an die besagte Kammer eine Vakuumpumpe angeschlossen sein, um das Pulver zu evakuieren, während es gleichzeitig erhitzt und möglicherweise aufgerührt wird.

Wenn dann das Pulver vorbereitend behandelt ist, wird es in eine luftdurchlässige Tasche eingebracht und die Tasche wird in irgend einer herkömmlichen Art und Weise im Verfahrens­ schritt 13 verschlossen, beispielsweise durch Heißsiegeln oder Zukleben. Die Aufgabe der luftdurchlässigen Tasche ist es, daß Pulver so einzuschließen, daß eine weitere Handha­ bung erleichtert wird, während vorzugsweise dadurch die Zeit für das Evakuieren des Sperrbehälters nicht verlängert wird, wie im Zusammenhang mit der Erläuterung des Verfah­ rensschrittes 16 näher beschrieben wird. In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, ohne eine luftdurchlässige Tasche auszukommen.

Das Pulver, und im vorliegenden Falle die pulvergefüllte Tasche, wird dann im Verfahrensschritt 14 komprimiert, um einen verhältnismäßig bruchempfindlichen Formkörper gleich­ mäßiger Dicke zu erhalten, der Hohlräume gleichförmiger Größe zwischen den Pulverpartikeln aufweist. Die gleich­ förmige Dicke des Formkörpers ermöglicht den Aufbau eines evakuierten tafelförmigen Isolationskörpers gleichförmiger Dicke, was wünschenswert ist, um die Anordnung der Isola­ tionstafeln in den Kühlgeräten zu erleichtern. Die Gleich­ förmigkeit der Größe der Hohlräume zwischen den Pulverpar­ tikeln trägt dazu bei, daß die tafelförmigen evakuierten Isolationskörper gleichförmige thermische Leitfähigkeit be­ sitzen. Vorzugsweise wird das Pulver unmittelbar nach dem vorbereitenden Behandlungsschritt 12 komprimiert, so daß das Pulver nicht nach dem vorbereitenden Behandlungsschritt 12 wieder verunreinigt wird. Zwar wird die Außenfläche der luftdurchlässigen Tasche während des Verfahrensschrittes 14 bei der Kompression leicht verunreinigt, doch wird diese Verunreinigung während des Verfahrensschrittes 16 beim Eva­ kuieren rasch wieder entfernt, wie weiter unten beschrieben wird. Vorliegend wird eine herkömmliche hydraulische Presse dazu verwendet, die Pulver gefüllte Tasche mit einem Druck von etwa 0,69 bis 1,38 bar zu komprimieren. Die bevorzugte Kompressionskraft wird so gewählt, daß sich Leerräume zwischen den Pulverpartikeln ergeben, die ausreichend klein sind, um einen Wärmetransport durch Konvektion zu verhin­ dern, jedoch groß genug bleiben, um einen Wärmetransport durch Wärmelei­ tung zu vermeiden.

Ist einmal das bruchempfindliche Formteil gleichförmiger Dicke im Verfahrensschritt 14 geschaffen, so wird es in einen Sperrbehälter verhältnismäßig geringer Gasdurchlässig­ keit eingesetzt. In dem Verfahrensschritt 16 wird der Sperr­ behälter evakuiert. Wie zuvor erwähnt, ist es erstrebenswert, die Zeit minimal zu halten, welche zur Evakuierung des Sperrbehälters auf ein bestimmtes Druckniveau erforderlich ist, um die Herstellungszeit des tafelförmigen Isolierbau­ teils und damit die Gesamtkosten für die Herstellung dieses Bauteil zu reduzieren. Der Druckpegel, auf welchen der Sperrbehälter evakuiert wird, ist von der thermischen Leit­ fähigkeit des resultierenden tafelförmigen Isolierbauteiles abhängig, so daß im allgemeinen ein niedrigeres Druckniveau oder eine stärkere Evakuierung zu einer niedrigeren ther­ mischen Leitfähigkeit führt. Vorzugsweise wird der Sperrbe­ hälter auf ein Druckniveau zwischen etwa 0,13 und 106,64 mbar evakuiert.

Ist schließlich der Sperrbehälter auf das vorbestimmte Druckniveau im Verfahrenschritt 16 evakuiert, so wird im Verfahrensschritt 17 der Sperrbehälter durch herkömmliche Technik, beipielsweise durch Heißsiegeln oder durch Zukle­ ben, verschlossen, so das eine starre brettartige oder blockartige evakuierte Isolationskonstruktion, insbesondere in Tafelform, entsteht. Die starren evakuierten tafelfor­ migen Bauteile, die in dieser Weise hergestellt sind, zeigen thermische Eigenschaften, welche sie für die Verwendung in Kühlgeräten geeignet machen, wobei die thermischen Eigen­ schaften denjenigen von bedeutend dickeren Schaumstoffiso­ lationen gleichwertig sind. Gleichwertige thermische Eigen­ schaften können also durch dünnere evakuierte tafelförmige Isolationskonstruktionen erreicht werden, wodurch die ge­ samte Baugröße eines Kühlgerätes veringert werden kann oder bei gleichbleibender Baugröße ein vergrößertes Fassungsver­ mögen beispielsweise des Raumes zur Aufnahme von Nahrungs­ mittel erreicht werden kann. Alternativ kann auch die Dicke der Isolationskonstruktion gleich groß wie bei Schaumstoff­ isolation gewählt werden und es ergibt sich dann eine ver­ besserte thermische Verhaltensweise. Es kann aber zweckmäßig sein, evakuierte tafelförmige Isolationsbauteile in Verbin­ dung mit einer Schaumstoffisolation einzusetzen, da die Schaumstoffisolation eine beträchtliche mechanische Festig­ keit des betreffenden Kühlgerätes gewährleistet, wobei eine solche Festigkeit nicht bei Verwendung evakuierter tafelför­ miger Isolationsbauteile allein erreicht wird.

Nach dem Verfahren 10 der oben beschriebenen Art kann eine evakuierte tafelförmige thermische Isolationskonstruktion hergestellt werden, welche den Verbrauch von Chlorfluorkoh­ lenstoffen reduziert und zu einem guten Energiewirkungsgrad entsprechend ausgerüsteter Kühlgeräte führt. Im einzelnen erhöht die Erhitzung im vorbereitenden Behandlungsschritt 12 die Gettereigenschaft des Pulvers, wodurch die Lebensdauer verlängert wird und der Energieverbrauch herabgesetzt wird. Weiter werden der Zeitaufwand und die Kosten bei der Her­ stellung vermindert, wenn evakuierte tafelförmige Isola­ tionskonstruktionen in Kühlgeräten eingebaut werden. Nach­ folgend wird ein Beispiel für die Ausübung des hier angege­ benen Verfahrens beschrieben.

Beispiel

Verschiedene Behälter, jeder gefüllt mit 53 g eines ausge­ fällten Silikats, wurden durch verschiedene Techniken vor­ bereitend behandelt, einschließlich einer Wärmebehandlung allein bei verschiedenen Temperaturen und einer Wärmebe­ handlung mit gleichzeitiger Evakuierung bei verschiedenen Temperaturen. Die Vorbehandlungsbedingungen sind in der nachfolgenden Tabelle in deren erster Spalte aufgeführt. In jedem Falle wurde das Pulver während zwei Stunden vorbehan­ delt. Das ausgefällte Silikat, welches hier verwendet wurde, kann von Firma J. M. Huber Corporation, Havre De Grace, Maryland, unter der Bezeichnung Zeothix 265 bezogen werden und hat Gettereigenschaft vorzugsweise gegenüber Wasser­ dampf mehr als gegenüber anderen Gasen. Im vorliegenden Bei­ spiel wurde zur vorbereitenden Behandlung des Pulvers eine erhitzte Kammer verwendet, an welche eine Vakuumpumpe ange­ schlossen war. Nach dem vorbereitenden Verfahrensschritt wurde jeder mit Pulver gefüllte Behälter gewogen und das er­ mittelte Gewicht mit dem Ausgangsgewicht verglichen, um den prozentualen Gewichtsverlust zu erhalten, der in der zweiten Spalte der nachfolgenden Tabelle eingetragen ist. Je höher der prozentuale Gewichtsverlust ist, desto mehr Verunreini­ gungen wurden von dem Pulver entfernt und demgemäß wurde eine um so größere Verbesserung der Gettereigenschaft des Pulvers erreicht.

Die jeweiligen Mengen vorbereitend behandelten Pulvers wurden dann in luftdurchlässige Taschen eingefüllt. Es han­ delte sich um thermisch gebundenes, nicht gewebtes Poly­ propylen-Blattmaterial in einer Dicke von 0,2 mm, erhältlich von Firma Fibreweb Corporation, Simpsonville, Sout Carolina. Die pulvergefüllten Taschen wurden dann zusammengepreßt, was in einer gebräuchlichen hydraulischen Presse geschah, in welcher ein Druck von etwa 1,04 bar erzeugt wurde. Nachdem die pulvergefüllten Taschen zu gleichförmig dicken Form­ körpern gepreßt worden waren, wurden diese Formkörper in Sperrbehälter eingesetzt, welche auf drei Seiten oder Rändern schon geschlossen waren, während die vierte Seite offen war, um die Evakuierung zu erleichtern. Im vorlie­ genden Beispiel bestanden die Sperrbehälter aus einem mehr­ schichtigen Laminat mit Schichten aus Nylon, Aluminiumfolie und Polyäthylen geringer Dichte, wobei solche Schichtmate­ rialien von Firma Ludlow Corporation, Homer, Louisiana unter der Bezeichnung Marvelseal 360 erhältlich sind. Die Sperrbe­ hälter wurden dann einer nach dem anderen in eine Kammer eingesetzt, welche mit einer Einrichtung zum Verschließen der Sperrbehälter und einer Vakuumpumpe ausgerüstet war.

Die Kammer und damit die Sperrbehälter wurden auf einen Druck von annähernd 0,4 mbar evakuiert und dann wurde ein erhitzter Metallstab über die vierte offene Seite des Sperr­ behälters gelegt, um den Behälter durch Heißsiegeln zu ver­ schließen.

Die nachfolgende Tabelle enthält den prozentualen Gewichts­ verlust, die Zeit zur Evakuierung des Sperrbehälters auf einen Druck von 0,4 mbar und den durchschnittlichen K-Faktor des resultierenden evakuierten tafelförmigen Bauteils, welches in der hier angegebenen Weise unter Anwendung ver­ schiedener vorbereitender Behandlungsschritte hergestellt worden ist.

Tabelle

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer thermischen Isolations­ konstruktion, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:
Erhitzen eines Silikatpulvers auf eine Temperatur zwischen etwa 175°C und 300°C, Einwirkenlassen einer Kompressionskraft auf das Pulver,
Einbringen des Pulvers in einen Behälter mit ver­ hältnismäßig geringer Gasdurchlässigkeit,
Evakuieren des Behälters bis zu einem bestimmten Druckniveau innerhalb des Behälters und
dichtes Verschließen des Behälters zur Erzeugung einer starren thermischen Isolationskonstruktion.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erhitzte Pulver oder das Pulver nach dem Erhitzen in eine luftdurchlässige Tasche eingefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver während seiner Erhitzung aufgerührt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Silikatpulver als Fällprodukt bereit­ gestellt wird und durch Reaktion eines alkalischen Wasser­ glases und einer Mineralsäure erzeugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Silikatpulver während seiner Erhitzung evakuiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter verhältnismäßig niedriger Gasdurchlässigkeit auf einen Druck zwischen etwa 0,13 mbar und 106,64 mbar evakuiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckkraft beim Zusammenpressen des Pulvers zwischen 0,69 bis 1,38 bar beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Silikatpulver, gegebenenfalls in die beziehungsweise eine luftdurchlässige Tasche eingefüllt, zu einem tafelförmigen Bauteil gepreßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Silikatpulver während der Erhitzung evakuiert und/oder aufgerührt wird.