DE29823140U1

DE29823140U1 - Vakuumisolationspaneel

Info

Publication number: DE29823140U1
Application number: DE29823140U
Authority: DE
Original assignee: UVT GmbH
Current assignee: Uvt Umwelt- und Verfahrens-Technik De GmbH
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2008-12-31
Also published as: DE29823139U1

Description

UVT GmbH
74918 Angelbachtal

Vakuumisolationspaneel

(bedampfte Trägerfolie)

Die Erfindung betrifft ein Vakuumisolationspaneel (VIP) mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

VIP und deren Umhüllungen sind aus der Anwendung, z. B. in hochwertigen Haushaltskühlgeräten bekannt und zeichnen sich durch sehr geringe Wärmeleitfähigkeit aus; sie werden daher technisch in verschiedenen Bereichen als Isolationsmaterialien oder als Be-standteile von Isolationsmaterialien eingesetzt. Es handelt sich dabei um Füllkörper geringer Wärmeleitfähigkeit, die in einer evakuierten Umhüllung (Kammer) verschlossen verpackt sind. Diese Kombination von schlecht wärmeleitenden Füllstoffen in evakuierten Kammern bewirkt wesentlich erst die hervorragenden Isolationswerte solcher VIP (&lgr;-Werte von 6-8 mW/(mK) gegenüber herkömmlichen, guten Isolationsstoffen wie PUR-Schaum mit 20 - 25 mW/(mK)).

Als Füllkörper kommen dabei z. B. Materialien wie Glaswolle, mineralische Stoffe, verschiedenen Kunststoffe oder Kombinationen dieser Stoffe zur Anwendung. Für die Funktionseigenschaften eines VIP wesentlich ist der Aufbau und der Erhalt des in der Umhüllung vorhandenen Vakuums. Hierzu werden üblicherweise die Umhüllungen nach Einbau des Füllkörpers evakuiert und die Hüllen nach Erreichen des gewünschten Enddrucks gasdicht verschlossen.

Je nach Füllkörper bestehen bisher bekannte Umhüllungen

- komplett aus Metall (z.B. Edelstahl), bei denen Oberseite und Unterseite üblicherweise durch Verschweißen oder Löten miteinander gasdicht verbunden sind

Verbundfolien mit üblicherweise mehreren Kunststoffschichten und einer Metallfolie (i.d.R. Aluminium), wobei die innerste Schicht aus einem schweißbaren Kunststoff (z.B. PE, PP) besteht, durch den Oberseite und Unterseite miteinander verschweißt werden. Da diese Kunststoffschweißung nicht vollständig gasdicht ausgeführt werden kann, werden zusätzlich Gettermaterialien als Sorptionsmittel mit in das VIP eingebaut, die so dimensioniert sind, daß sie die Gasmengen, die während der erwarteten Lebensdauer eines VIP eindringen, auf-nehmen können. Die Verbundfolien-Umhüllungen werden in den derzeit üblichen technischen Anwendungen als Schlauchfolien oder als getrennte Ober- und Unterfolie hergestellt, aus denen den Geometrien der Füllkörper angepaßte Beutel udgl. zur Verpackung gefertigt werden.

Bei den derzeitigen technischen Anwendungen haben sich folgende Problemstellungen gezeigt:

1) Bei Kunststoffolien können Gase durch die Oberflächen oder durch die Schweißnähte in die evakuierten Paneele eindringen, somit den Druck erhöhen und bei entsprechenden Gasmengen mit der Zeit durch Zerstörung des eingebauten Vakuums die Isolationseigenschaften entscheidend verschlechtern. Versuche haben gezeigt, daß hierbei insbesondere Wasserdampf den hauptsächlichen und wesentlichen Anteil der eindringenden Gase ausmacht. Soweit bisher Getter-materialien in VIP zum Einsatz kommen, werden durch Reaktionen die eindringenden Gase, insbesondere Wasser bzw. Wasserdampf, gebunden und nicht physikalisch adsorbiert. Der bereits bekannte Zusatz bzw. die Beimischung von physikalischen, d. h. adsorbierenden Mitteln, z.B. Kieselsäure, zu den Füllermaterialien als offenes Pulver hat den Nachteil, daß dieses Pulver bereits vor dem Evakuiervorgang mit dem in den Füllkörpern vorhandenen Wassermengen reagiert bzw. diese adsorbiert und es kann somit nach dem Evakuieren nicht mehr als Adsorptionsmittel wirken. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn diese Füllkörper &zgr;. B. durch Vermischung mit wasser-haltigen Reaktions- bzw. Klebemitteln hergestellt bzw. bearbeitet werden.

Gut leitende Metallfolien können zu einem wärmetechnischen Kurzschluß an den Rändern des Paneels zwischen Oberseite und Unterseite führen, woraus ein starker Wärmefluß zwischen Oberseite und Unterseite entsteht. Dieser Wärmefluß verschlechtert die Isolations-eigenschaften des Paneel erheblich (Randeffekt). Diese Probleme können in Umhüllungen auftreten, die komplett aus Metallfolien bestehend (z.B. Edelstahl) verschweißt sind und in Folien, die als Kombinationen von Metallfolien (z.B. Aluminium) und Kunststoffolien bestehen.

Bei bisher in Gebrauch befindlichen Folien sind die einzelnen Schichten jeweils komplett über die gesamte Fläche einheitlich geschichtet. Insbesondere liegen die darin als Diffusionssperre eingebauten Metallfolien über die gesamte Folienfläche auf. Mit der Überdeckung der gesamten Folienfläche und somit der gesamten Außenflächen des VIP wird versucht die unter 1) beschriebenen Probleme der Diffusion zu lösen, gleichzeitig entsteht dadurch der unter 2) beschriebene Wärmefluß und vermindert dadurch die Isolationsfähigkeit des VIP insgesamt teilweise erheblich (Versuche haben hier gezeigt, daß z.B. bei einem VlP mit 40 &khgr; 40 cm Kantenlänge und einer Höhe von 2,5 cm von einer Verbesserung der Isolationswirkung bis zu 75 % durch diese Randeffekte verloren gehen).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vakuumisolationspaneel zu schaffen, das die unter 1) beschriebenen Probleme der Gasdiffusion und dabei insbesondere der Wasserdampfdiffusion löst und gleichzeitig die unter 2) beschriebenen bisher damit in Zusammenhang auftretenden Randeffekte vermeidet. Hierzu ist eine Folie erforderlich, die über die erwartete Lebensdauer des Paneels soweit gasdicht und insbesondere wasserdampf dicht ist, daß die eindringenden Gasmengen unterhalb der zulässigen bzw. technisch akzeptablen Menge bleiben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen. Gemäß der Erfindung wird die einzusetzende Folie so ausgeführt, daß diese praktisch insgesamt mit Metall bedampft bzw. be-

schichtet ist. Diese Folie kann als Einzelfolie oder als Folienverbund ausgeführt werden, wobei idealerweise eine nicht leitende Trägerschicht für die Metallbedampfung zu verwenden ist und eine ggf. zusätzliche, verschweißbare Folie mit verwendet wird. Zusätzlich können die weiteren Schichten mit gasadsorbierenden Mittel dotiert werden. Als Metall zur Bedampfung bzw. Beschichtung kommen u. a. vor allem Aluminium, Silber udgl. zur Anwendung. Vorteilhaft ist auch die Bedampfung bzw. Beschichtung mit Metalloxiden wie z. B. Aluminiumoxid (z.B. AI₂O₃) und/oder Titanoxid.

Zusätzlich kann bei Bedarf Kieselsäure in das VIP mit zugegeben werden. Dies kann durch Einbau eines vorgefertigten, wasserdampfdurchlässigen Behältnisses (z.B. eines Beutels mit wasserdampfdurchlässiger Umhüllung) erfolgen, der mit trockener Kieselsäure als Adsorptionsmittel gefüllt ist und der direkt vor dem Evakuiervorgang in eine vorbereitete bzw. dafür vorgesehene Aussparung am Vl P-Fül !körper eingelegt wird oder in das VIP in sonstiger Form (z.B. als Flachbeutel) mit verpackt wird.

Die ökonomischen und technischen Vorteile der Erfindung liegen in den insgesamt verbesserten Isolationseigenschaften der VIP, da Randverluste erheblich reduziert werden und dadurch höhere Energieeinsparungen möglich sind. Darüber hinaus wird mit dieser Erfindung die Einsatzmöglichkeit verschiedener VIP erweitert, da nunmehr auch kleinere Abmessungen ohne nennenswerte Randverluste eingesetzt werden können,

Anhand der Zeichnung wird der Stand der Technik und die Erfindung anhand von Beispielen gegenüber gestellt.

Es zeigen: Fig.1 einen Schnitt durch und Fig. 2 eine Draufsicht

auf ein Vakuumisolationspaneel gemäß dem Stand der Technik

Fig.3 den Umhüllungsaufbau gemäß dem Stand der
Technik

Fig.4 den Umhüllungsaufbau des Vakuumisolationspaneels
Fig.5 vergrößert den Randbereich der gesamten Folie

Das in Fig. 1 im Schnitt gezeigte Vakuumisolationspaneel gemäß dem Stand der Technik weist einen Füller 1, eine aus Oberseite 2, Unterseite 4, Randbereich 5 und Verschweißbereich 3 bestehende Umhüllung auf. Die Fig. 2 zeigt dieses Paneel in Draufsicht. Fig. 3 zeigt den Aufbau der Umhüllung 2 der Fig. 1 und zwar einen Ausschnitt links außen. Es sind eine Außenfolie 6, eine Metallfolie 7 und eine Innenfolie 8 vorgesehen. Die Außenfolie 6 und entsprechend die anderen Folien 7 und 8 weisen einen der Oberseite 2 entsprechenden Abschnitt 6a, einen Randbereich 6b und einen Schweißbereich 6c auf. In der Praxis sind diese verschiedenen Folienlagen fest und dicht miteinander verbunden, z. B. durch Verklebung.

Fig. 4 zeig^daß die Innenfolie 14 mit einer Metallschicht 13 bedampft ist. Auch der Randbereich 14b und der Schweißbereich 14c trägt eine solche Bedampfung 13. Über der Bedampfung 13 liegt die Außenfolie 12. Die Umhüllung könnte noch weitere Folien aufweisen. Auch diese sind in der Praxis fest miteinander verbunden. Der Metallbelag könnte auch auf der Unterseite der Folienschicht 12 in analoger Weise aufgebracht sein.

Die Trägerfolie 14, bzw. wenigstens eine der Folien kann aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) oder PET bestehen. Auch ist eine Kombination einer oder mehrerer der genannten Stoffe mit einer Polyalkohol- und/oder einer Alkoholpolymerverbindung möglich.

Die Fig. 5 zeigt im Gegensatz zu Fig. 4 den Randbereich des gesamten Paneels mit der Außenfolie 12, der Innenfolie 14 und einer Metal !bedampf ung 13.

Claims

Patentansprüche

1) Vakuumisolationspaneel bestehend aus einer Umhüllung und einem Füller, wobei die Umhüllung aus wenigstens zwei Schichten besteht, von denen wenigstens eine, eine gasundurchlässige Schicht ist, und wobei die offenen Ränder der Ober- und Unterseite der Umhüllung miteinander verschweißt sind und die Umhüllung evakuiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der gasundurchlässigen Schicht (13) eine durch Beschichtung oder Bedampfung einer der Schichten (Trägerfolien 14) erzeugte Schicht ist und daß die Fläche der gasundurchlässigen Schicht 13) etwa die gleiche Größe wie die Trägerfolie (14) aufweist.

2) Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Beschichtung oder Bedampfung erzeugte Schicht eine Metallschicht (13) ist.

3) Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, durch die Beschichtung oder Bedampfung erzeugte Schicht eine Metalloxidschicht (13), insbesondere Aluminiumoxidschicht ( z. B. AI2O3) und/oder Titanoxidschicht ist.

4) Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Wärmeflußrichtung verlaufenden Ränder (12b, 14b) und die miteinander verbundenen, verschweißten Ränder (12c, 14c) aus nicht wärmeleitenden Schichten bestehen.

5) Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der nicht wärmeleitenden Schichten (Folien) mit einem gasadsorbierenden Material versehen (dotiert) ist.

6) Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung Wasserdampf adsorbierendes Material enthält.

7) Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf adsorbierende Material in wenigstens einem wasserdampfdurchlässigen Behältnis untergebracht ist.

8) Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Material Kieselsäure ist.

9) Vakuumisolationspaneel nach einem der Sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die gasundurchlässige Schicht (13) tragende Trägerfolie (14) aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) oder PET besteht.

10) Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (14) aus der Kombination von PP/und oder PE und/oder PET mit einer Polyalkohol- und/oder Alkoholpolymer-Verbindung besteht.