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Dokumentenidentifikation DE102004050549A1 23.03.2006
Titel Folienumhüllte Vakuumdämmplatte und Verfahren zur Herstellung derselben
Anmelder va-Q-tec AG, 97070 Würzburg, DE
Erfinder Caps, Roland, Dr., 63839 Kleinwallstadt, DE
Vertreter Küchler, S., Dipl.-Ing. (Univ.), Pat.-Anw., 90402 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 16.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004050549
Offenlegungstag 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse F16L 59/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16L 59/065(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung richtet sich auf ein Vakuumisolationspaneel mit einem ein- oder mehrteiligen Kern und einer Umhüllung aus zwei zumindest bereichsweise übereinander liegenden Folienlagen mit einem hohen Diffusionswiderstand gegenüber Gasen (sog. Barriere- oder Hochbarrierefolie) sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vakuumisolationspaneels; ein erfindungsgemäßes Vakuumisolationspaneel zeichnet sich dadurch aus, dass die äußere Folienlage den Kern vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, die entlang ihres Zuschnittrandes (ihrer Zuschnittränder) über eine Klebeschicht miteinander verbunden ist (sind), und dass die innere Folienlage den Kern nicht vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, welche nicht miteinander, sondern nur - über eine Klebeschicht - mit der äußeren Folienlage verbunden ist (sind); das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass an der dem Kern zugewandten Innenseite einer oder mehrerer, diesen Kern vollständig umhüllender Folie(n) mindestens ein Segment einer weiteren Barrieren- oder Hochbarrierenfolie platziert wird, derart, dass der Kern von der inneren Folienlage nicht vollständig umgeben wird und die Siegelfläche(n) der Umhüllungsfolie und ggf. der weiteren Barriere- oder Hochbarrierefolie der (jeweils) anderen Folie zugewandt ist (sind und ggf. aufeinander liegen) und dass anschließend ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung richtet sich auf ein Vakuumisolationspaneel mit einem ein- oder mehrteiligen Kern und einer Umhüllung aus zwei zumindest bereichsweise übereinander liegenden Folienlagen mit einem hohen Diffusionswiderstand gegenüber Gasen (sog. Barrierefolie, vorzugsweise Hochbarrierefolie, bspw. eine Kunststoff-Aluminium-Verbundfolie, eine metallisierte Folie oder eine dicke Kunststoff-Folie wie eine Polyethylenfolie mit einer Dicke von mehr als 0,5 mm), sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vakuumisolationspaneels.

Mit evakuierten folienumhüllten Dämmplatten können gegenüber konventionellen Dämmstoffen bei gleicher Wärmedämmung die Dämmstärken um den Faktor 5 bis 10 verringert werden. Die Dämmkerne können z.B. aus druckbelastbarem mikroporösen Kieselsäurepulver, Aerogelen, offenporigem Schaum oder Glasfasermaterialien bestehen. Umhüllt sind die Dämmkerne aus einer weitgehend vakuumdichten Folie. Je nach verwendetem Material und dessen Porengröße ist der Dämmkern auf einen Gasdruck von 10 mbar bis 0,01 mbar evakuiert. Der Gasdruck kann aber im Laufe der Nutzung der Vakuumdämmplatte sich erhöhen, da durch die Umhüllungsfolie und deren Siegelnähte ständig eine kleine Menge Gas und Wasserdampf aus der umgebenden Luft eindringt. Bei einer Füllung aus mikroporöser Kieselsäure erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit des Dämmkerns z.B. um etwa 1% des Anfangswertes von 0,004 W/mK je Zunahme des Gasdrucks um 1 mbar.

Sehr geringe Anstiege des Gasdruckes in einer Vakuumdämmplatte kann man erreichen, wenn man Aluminiumverbundfolien für die Umhüllung verwendet. Der Gas- und Wasserdampfeintrag durch die Folienflächen ist für pin-hole-freie Aluminumverbundfolien vernachlässigbar gering. Nur über die Siegelnähte, die üblicherweise aus Polyethylen bestehen, ist eine merkliche Diffusion von Gasen möglich. Die Gasdruckanstiege liegen im Bereich von 0,1 mbar pro Jahr. Nach einer Nutzungsdauer von 50 Jahren, wie es bei Anwendungen von Vakuumdämmplatten im Gebäudebereich erwartet wird, wäre hier die Wärmeleitfähigkeit erst um 5%, also vernachlässigbar gering, angestiegen. Aluminiumverbundfolien haben allerdings den Nachteil, dass sie recht gut Wärme über den Rand der Vakuumdämmplatte ableiten. Deshalb werden zur Umhüllung von Dämmkernen aus mikroporöser Kieselsäure vorzugsweise metallisierte Hochbarrierefolien verwendet, die nur eine Metallschichtdicke von Bruchteilen von Mikrometern aufweisen. Bei dieser Stärke ist die Wärmeableitung vernachlässigbar gering. Der Anstieg des Gasdruckes liegt bei den besten bisher verfügbaren metallisierten Folien für 20 mm dicke Vakuumdämmplatten bei etwa 1 mbar pro Jahr. Bei Anwendungen im Baubereich kann im Laufe der geplanten Nutzung der Vakuumdämmplatten aufgrund des Gaseintrages die Wärmeleitfähigkeit signifikant ansteigen. Hinzu kommt die Auswirkung des Wasserdampfeintrages in den Dämmkern. Dieser liegt bei den zur Verfügung stehenden metallisierten Folien bei mindestens 0,1 % pro Jahr. Untersuchungen deuten darauf hin, dass dadurch die Wärmeleitfähigkeit zusätzlich im ähnlichem Maße zunimmt wie aufgrund des Gaseintrages. Nach 50 Jahren Nutzungsdauer wird daher die Wärmeleitfähigkeit bei mikroporöser Kieselsäure voraussichtlich von 0,004 W/mK auf etwa 0,008 W/mK angestiegen sein.

Um die geschilderten Nachteile zu umgehen, wird in dem US-Patent US 4669632 vorgeschlagen, jeweils eine metallisierte Folie und eine Aluminiumverbundfolie an den vier Außenseiten aneinander zu siegeln. Dadurch verringert sich der Gas- und Wasserdampfeintrag auf etwa die Hälfte des Wertes der metallisierten Folie. Dadurch, dass nur die eine Hälfte des Randes mit einer gut wärmeleitenden Aluminiumschicht bedeckt ist, die andere Hälfte dagegen mit einer wenig wärmeleitenden metallisierten Folie erhöht sich der Wärmeverlust über den Rand der Dämmplatte nur unwesentlich im Vergleich zur Version mit einer allseitigen Umhüllung aus einer metallisierten Folie. Um auch an der nicht mit einer durchgehenden, Aluminiumverbundfolie abgedeckten Seite des plattenförmigen Kerns eine hohe Diffusionsbarriere zu schaffen, wird dort außen noch eine metallische Folie aufgeklebt. Der Rand dieser äußeren, flächenmäßig reduzierten Folie bildet jedoch eine Kante, mit der Gefahr des Unterhakens von Gegenständen oder gar der vorzeitigen, teilweisen Ablösung der zusätzlichen Folie, wodurch deren Wirkung als Diffusionsbarriere schnell abnimmt.

Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine Möglichkeit zu finden, wie die beiden Deckflächen einer Vakuumdämmplatte auf einfache Weise abgedichtet werden können, wobei eine langfristige Diffusionsbarriere dadurch sichergestellt sein soll, dass die zusätzliche, unvollständige Folienlage dauerhaft und unbeschädigt an Ort und Stelle fixiert bleibt.

Die Lösung dieses Problems gelingt bei einem gattungsgemäßen Vakuumisolationspaneel dadurch, dass die äußere Lage einer Barriere- oder Hochbarrierefolie den Kern vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, die entlang ihres Zuschnittrandes (ihrer Zuschnittränder) über eine Klebeschicht miteinander verbunden ist (sind), und dass die innere Lage einer Barriere- oder Hochbarrierefolie den Kern nicht vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, welche nicht miteinander, sondern nur – über eine Klebeschicht – mit der äußeren Barrierefolie verbunden ist (sind).

Somit wird die innere, nicht durchgängige Folienlage von der äußeren Umhüllung vollständig umgriffen und stets und überall an den Kern angepreßt, insbesondere auch dann, wenn aus anderen Gründen das Vakuum innerhalb der Dämmplatte allmählich absinkt. Die Wirkung als effiziente Diffusionsbarriere bleibt daher langfristig erhalten. Der Begriff der Folie kann dabei etwas weiter gefaßt werden als in dem allgemeinen Sprachgebrauch und kann – ggf. infolge einer erhöhten Dicke – auch steife, bspw. etwa plattenförmig steife Materialien umfassen. Ein solches Material eignet sich insbesondere als innere Folienlage, da diese nicht durchgängig ist und daher nicht unbedingt gefaltet werden muß.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Kern eine plattenförmige Gestalt aufweist mit zwei einander gegenüberliegenden, rechteckigen Deckflächen in einem Abstand, der kleiner ist als jede Seite der beiden Deckflächen. Aufgrund des extremen Vakuums sind die wärmedämmenden Eigenschaften eines solchen Paneels so gut, dass seine Stärke nur einige Zentimeter betragen muß. Dabei kann der Kern sowohl aus einem einzigen Block bestehen als auch aus mehreren Schichten und/oder nebeneinander liegenden Segmenten, die sodann ggf. in ihrer Gesamtheit von der äußeren Umhüllung umschlossen und dadurch aneinander gepreßt werden.

Weitere Vorzüge ergeben sich dadurch, dass ein oder mehrere Segement(e) der inneren Lage eine oder vorzugsweise beide Deckflächen des Kerns – vollständig oder unvollständig – bedeckt (-en). Die beiden Deckflächen bilden den größten Anteil der Oberfläche des Vakuumisolationspaneels und müssen daher besonders gut abgedichtet werden.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die beiden Deckflächen des Kerns zumindest bereichsweise von Segmenten der inneren Lage bedeckt sind, und dass es zwischen den beiden Deckflächen keine durchgängige Verbindung zwischen den Segmenten der inneren Lage der Umhüllung gibt. Eine solche Lücke in der inneren Lage erlaubt dort die Verwendung dickerer Materialien, da mangels einer Verbindung zur jeweils anderen Deckfläche hier keine Wärmeleitung auftreten kann.

Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden, dass die Segmente der nichtdurchgängigen, inneren Lage schiefwinklig zu der betreffenden Deckfläche angeordnet sind. Durch eine solche, leichte Verkantung kann ein bereichsweiser Überstand der Folienecken erzielt werden, die sich sodann unter (teilweiser) Abdeckung der angrenzenden Kanten des Dämmkerns umbiegen lassen, ohne eine Verbindung zu dem Foliensegment an der gegenüberliegenden Deckfläche herzustellen.

Die Erfindung empfiehlt, dass das (die) Segmente) der inneren, nichtdurchgängigen Lage der Umhüllung eine oder beide Deckflächen des Vakuumisolationspaneels derart genau bedeckt(-en), dass die Länge der Überstände oder nicht bedeckten Teile weniger als 1 %, vorzugsweise aber weniger als 0,5%, der jeweiligen Deckflächenlänge beträgt. Dadurch werden die beiden Deckflächen des Dämmkerns nahezu vollständig abgedeckt, und die Wirkung als Diffusionsbarriere ist optimal.

Eine weitere Bemessungsregel sieht vor, dass ein oder mehrere Segmente der inneren Lage eine Zuschnittsform hat (haben), die etwa einer Deckfläche des Kerns entspricht oder um bis zu 10 % kleiner oder größer ist als jene, vorzugsweise nur um 7 %, insbesondere nur um 4 %. Insbesondere eine gegenüber der betreffenden Deckfläche etwas verringerte Fläche ist zulässig, da solchenfalls die Diffusion nur um wenige Prozent gegenüber dem Idealwert ansteigt.

Vorzugsweise bestehen die verwendeten Barriere- oder Hochbarrierefolienschichten aus Polyester, Polyethylen, LDPE, HDPE, Metallen, metallisierten Schichten, SiOx oder jeweils ähnlich wirkenden Materialien.

Eine Ausführungsform, wobei der Kern aus mehreren übereinander liegenden Schichten und/oder aus mehreren nebeneinander liegenden Segmenten besteht, erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, dass wenigstens ein Segment der inneren Folienlage bereichsweise entlang des Zwischenraums zwischen zwei Kernschichten und/oder -segmenten verläuft. Ein solches Vakuumisolationspaneel wird von einer durch den Kern verlaufenden Folie in mehrere Kammern unterteilt, so dass im Fall des Undichtwerdens einer Kammer die noch unbeschädigte(n) Kammer(n) für eine nach wie vor relativ gute Dämmwirkung sorgen. Eine entlang von Stoßflächen zwischen den Kernschichten und/oder -segmenten verlaufende Folie kann im Randbereich mit der äußeren Umhüllungsfolie verklebt und dadurch zusätzlich fixiert sein.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass

  • a) an der dem Kern der Vakuumdämmplatte zugewandten Innenseite einer oder mehrerer, diesen Kern vollständig umhüllender Folie(n) mindestens ein Segment einer weiteren Barriere- oder Hochbarrierefolie platziert wird, derart, dass der Kern von der inneren Folienlage nicht vollständig umgeben wird und die Siegelfläche(n) der Umhüllungsfolie und ggf. der weiteren Barriere- oder Hochbarrierefolie der (jeweils) anderen Folie zugewandt ist (sind und ggf. aufeinander liegen), und
  • b) anschließend die (beiden) Siegelfläche(n) einer erhöhten Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Siegelfläche(n) ausgesetzt werden, so fange, bis die (beiden) Siegelfläche(n) miteinander oder mit der jeweils anderen Folie (-nbeschichtung) verschmelzen, wobei sich die beiden Umhüllungsfolien flächenhaft miteinander verbinden.

Die Aufkaschierung eines Zuschnitts mit verringertem Umfang ist verfahrenstechnisch sehr einfach herzustellen.

Bei einer Ausführungsvariante werden zwei zugeschnittene Segmente einer Aluminiumverbundfolie, jeweils mit einer Größe, die etwa der Fläche der Vakuumdämmplatte entspricht, bei der Herstellung des Vakuumpaneels auf die Ober- und Unterseite des Dämmkerns lose mit eingelegt. Eine solche Aluminiumverbundfolie ist gewöhnlich aus drei Lagen aufgebaut, einer Siegelschicht aus Polyethylen, der eigentlichen Aluminiumfolie und einer Schutzfolie aus Polyester.

Die metallisierte Umhüllungsfolie besteht in der Regel neben der Siegelschicht aus Polyethylen noch aus einer oder mehreren dünnen Lagen aus Polyester, die mit Aluminium bedampft sind.

Die Aluminiumverbundfolie wird dabei so orientiert, dass ihre Siegelschicht der Siegelschicht der metallisierten Umhüllungsfolie zugewandt ist.

Der Dämmkern wird evakuiert und die Umhüllungsfolie wie üblich versiegelt. In diesem Zustand ist allerdings noch keine Verbesserung der Gasdichtigkeit zu erwarten, da über die Hüllfolie eindiffundierende Gasmengen entlang der Grenzfläche zwischen Hüllfolie und Aluminiumverbundfolie in das Vakuumpaneel eindringen können. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist nun, dass die evakuierte Dämmplatte kurzzeitig einer Temperatur ausgesetzt wird, bei der die beiden Siegelschichten der Aluminiumverbundfolie und der metallisierten Folie schmelzen und nach dem anschließenden Abkühlen fest miteinander verbunden sind. Die Grenzfläche zwischen beiden Folien wird vollkommen geschlossen. Dadurch, dass die Verbindung der Aluminiumverbundfolie und der metallisierten Folie im Vakuum unter Belastung durch den atmosphärischen Außendruck erfolgt, ist der Verbund der beiden Siegelflächen sehr innig. Es gibt keine Fehlstellen, z.B. durch Lufteinschlüsse.

Die Temperatureinwirkung auf die Vakuumdämmplatte kann z.B. durch eine zwei- bis dreiminütige Lagerung in einem Ofen mit einer Temperatur von 130 °C bis 180 °C durchgeführt werden. Die Vakuumdämmplatte nimmt durch diese kurzzeitige Temperatureinwirkung üblicherweise keinen Schaden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich sowohl auf zweiseitige Folienumhüllungen mit vier Seitennähten (4) als auch auf Folienumhüllungen mit einer Siegelnaht über einer Fläche der Dämmplatten anwenden (3). Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch das erfindungsgenmäße Verfahren durch die eingelegte Aluminiumverbundfolie auch die Siegelnaht der Hüllfolie soweit abgedichtet wird, dass der Gaseintrag über die Polyethylenschicht der Naht praktisch vollkommen unterbunden wird. Damit erfolgt eine Diffusion von Gasen nur noch über die beiden Siegelnähte an den kurzen Seitenkanten und der Fläche der Seitenkanten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann erreicht werden, wenn die Barriere- oder Hochbarrierefolie, insbesondere die Aluminiumverbundfolie, einige Millimeter größer als die Oberfläche des Dämmkerns zugeschnitten wird. Dadurch werden die stoßempfindlichen Kanten der Dämmplatte durch die Aluminiumverbundfolie zusätzlich verstärkt und geschützt. Die effektiv doppelt so dicke Folienumhüllung ist an den Kanten und Ecken deutlich weniger anfällig gegenüber Beschädigungen. Weiterhin werden Fehlstellen in der metallisierten Folie, die insbesondere im Bereich von Knickstellen der Folie an den Kanten und Ecken auftreten und zu vermehrten Gaseintrag führen können, von der Aluminiumverbundfolie abgedeckt und somit repariert. Eine teilweise Abdeckung der Kantenbereiche mit der Aluminiumverbundfolie erhöht den Wärmeübergang praktisch nicht, so lange ein in der Mitte eine Fläche von etwa der Hälfte der Kantenbreite frei bleibt.

In einer weiteren Variante der Erfindung kann auch die Kantenfläche mit einem Streifen einer Folie belegt werden, wobei hier jedoch bevorzugt eine aluminumfoliefreie Verbundfolie zur Anwendung kommt. Die Siegelschicht der eingelegten Folie muss ebenfalls wieder auf die Siegelschicht der Umhüllungsfolie zeigen. Es kann aber auch eine beidseitig siegelbarer Folienstreifen eingesetzt werden, so dass zusätzlich eine Siegelverbindung zwischen Aluminumverbundfolie und dem Folienstreifen möglich ist. Falls die Umhüllungsfolie und der eingelegte Folienstreifen von der gleichen Art sind, halbiert sich auf diese Weise noch einmal der Gas- und Wasserdampfdurchgang über den Kantenbereich. Zudem werden mögliche Fehlstellen in den Siegelnähten durch den aufgesiegelte Folienstreifen kompensiert und die Gefahr der mechanischen Verletzung der Eckbereiche vermindert. Es ist auch möglich, zur Evakuierung eine Umhüllungsfolie zu verwenden, die gegenüber den üblich verwendeten Barriere- oder Hochbarrierefolien eine bedeutend höhere Transmission von Gas- und Wasserdampf aufweist, jedoch relativ preiswert ist. Durch das Aufsiegeln des hochwertigen Barrierefolienstreifens im Kantenbereich und der Aluminiumfolie über der Fläche wird mit geringeren Kosten dennoch eins sehr hohe Barrierewirkung erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf Kombinationen von Barrierefolien, insbesonder Aluminiumverbundfolien und metallisierten Folien, mit vier Seitennähten übertragen werden. In diesem Fall wird natürlich nur die mit der metallisierten Folie ausgerüsteten Umhüllungsseite mit dem beschriebenen Verfahren belegt. Dadurch ist eine weitere Verminderung des Gas- und Wasserdampfdurchgangs bis um den Faktor 10 möglich.

Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

1 einen Querschnitt durch eine Vakuumdämmplatte mit einem Dämmkern, einer aufgelegten Aluminiumverbundfolie sowie einer Umhüllungsfolie;

2 einen Querschnitt durch eine Vakuumdämmplatte ähnlich der aus 1, jedoch mit zusätzlicher metallisierter Folienlage im Kantenbereich;

3 einen Querschnitt durch eine Vakuumdämmplatte mit einer Umhüllungsfolie aus einem einzigen Zuschnitt, wobei Anfang und Ende der Folie auf der Oberseite miteinander versiegelt sind; sowie

4 einen Querschnitt durch eine Vakuumdämmplatte mit zwei Umhüllungsfolien und zwei eingelegten Aluminiumverbundfolien, wobei die beiden Umhüllungsfolien an den vier Seitenkanten miteinander versiegelt sind.

Gemäß 1 besteht ein erfindungsgemäßes Vakuumisolationspaneel 1 aus einem plattenförmigen Dämmkern 2 aus gepresster pyrogener Kieselsäure mit einer Stärke von 20 mm und einer Größe von 500 mm × 500 mm. Der Dämmkern 2 wird zur Verminderung der Staubentwicklung allseitig mit einem Polyestervlies umhüllt. Auf beiden Flachseiten 3 des Dämmkerns 2 wird darauf jeweils ein Bogen 4 einer Aluminiumverbundfolie 5 der Größe 510 mm × 510 mm durch ein oder zwei Klebepunkte fixiert, wobei die Siegelflächen 6 aus Polylethylen nach außen zeigen, während die eigentliche Aluminiumschicht 7 innen liegt. Die etwa 5 mm überstehenden Ränder werden umgefaltet, so dass entlang der Stirnseiten 8 des Dämmkerns 2 in der Mitte jeweils eine streifenförmige Lücke von etwa 10 mm frei bleibt.

Als weitere Barrierefolie wird eine aluminiumfolienfreie Hochbarrierefolie 9 aus einem einzigen Zuschnitt um diese Konstruktion herum gefegt. Diese Hochbarrierefolie 9 besteht aus einer Polyesterfolie 10 als Tragschicht, die auf einer Seite mit einer Metallisierung 11 und auf der anderen Seite mit einer Siegelschicht 12 versehen ist. Diese Folie 9 wird so orientiert, dass ihre Siegelschicht 12 nach innen weist.

Bei der Ausführungsvariante nach 3 verbindet eine auf einer Flachseite 3 des Dämmkerns 2 entlang laufende Siegelnaht 13 zwei gegenüberliegende Ränder 14 der Umhüllungsfolie 9. Eine weitere Siegelnaht wird entlang einer Stirnseite 8 des Dämmkerns 2 ausgeführt, möglichst nahe am Dämmkern 2.

Mit einer verbliebenen offenen Seite wird der folienumhüllte Dämmkern 2 in eine Vakuumkammer gelegt und auf einen Gasdruck von 1 mbar evakuiert. In der Vakuumkammer wird die verbliebene Öffnung mit Hilfe eines Siegelbalkens verschlossen und die Kammer belüftet. Jetzt lastet der Atmosphärendruck auf den Vakuumdämmplatten und presst die äußere Hochbarrierefolie 9 und die eingelegten Bögen bzw. Segmente 5 der inneren Folie aufeinander.

Die Vakuumdämmplatte 1 wird nun für drei Minuten in einem Umluftofen mit einer Temperatur von 150 °C erhitzt. Diese Zeit reicht aus, dass die Polyethylenschichten 6, 12 der Verbundfolien 5, 9 miteinander verschmelzen und nach dem Abkühlen ein hochdichter Verbund zwischen der äußeren Umhüllungsfolie 9 und den eingelegten Foliensegmenten 5 entsteht.

Bei der Ausführungsvariante nach 2 wird nach Auflegen der Aluminiumverbundfolie 5 auf den Dämmkern 2 um dessen vier Stirnseiten 8 herum ein durchgehender, etwa 20 mm breiter Streifen einer aluminiumfolienfreien Hochbarrierefolie 15 gelegt, vorzugsweise mit dessen Siegelfläche 16 nach außen und seiner Hochbarriereschicht 17 nach innen orientert. Die beiden Enden dieses Streifens 15 werden miteinander verbunden.

Die Ausführungsvariante nach 4 unterscheidet sich von der nach 3 dadurch, dass für die Umhüllungsfolie 9 aus zwei deckungsgleichen Zuschnitten 18, 19 besteht, die entlang von an allen vier Stirnseiten 7 entlanglaufenden Siegelnähten 20 miteinander verbunden sind.

Die Transmission von Gasen und Wasserdampf durch die erfindungsgemäße Umhüllungskonstruktion 5, 9 wird gegenüber einer konventionellen Umhüllung um das Verhältnis der nicht mit der Aluminiumfolie abgedeckten Kantenfläche (ca. 0,02 m2) und der Gesamtoberfläche der Vakuumdämmplatten (0,27 m2), also auf weniger als ein Zehntel verringert. Zudem hilft die Abdichtung der Flächensiegelnaht 12 durch die Aluminiumverbundfolie 5 und der beiden Seitennähte durch den metallisierte Folienstreifen etwaig auftretende Fehlstellen in den Siegelnähten aufzufangen. Der Wärmeübergang an den Kanten ist aufgrund des aluminiumfolienfreien Streifens 15 nur wenig gegenüber einer üblichen Umhüllung aus einer metallisierten Folie erhöht. Die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Folienkonstruktion gegenüber mechanischer Verletzung ist aufgrund der doppelten Dicke der Umhüllung 5, 9 wesentlich geringer als bei einer üblichen Umhüllung.


Anspruch[de]
  1. Vakuumisolationspaneel (1) mit einem ein- oder mehrteiligen Kern (2) und einer Umhüllung aus zwei zumindest bereichsweise übereinander liegenden Folienlagen (5, 9) mit einem hohen Diffusionswiderstand gegenüber Gasen (sog. Barrierefolie, vorzugsweise Hochbarrierefolie, bspw. eine Aluminium-Verbund-Folie, metallisierte Folie oder eine dicke Kunstsstoff-Folie wie PE-Folie (d > 0,5 mm)), dadurch gekennzeichnet, dass

    a) die äußere Lage (9) einer Barriere- oder Hochbarrierefolie den Kern (2) vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, die entlang ihres Zuschnittrandes (ihrer Zuschnittränder) über eine Klebeschicht (Siegelnähte 12; 20) miteinander verbunden ist (sind), und

    b) die innere Lage (5) einer Barriere- oder Hochbarrierefolie den Kern (2) nicht vollständig umgibt und aus einem oder mehreren Segmenten einer Barriere- oder Hochbarrierefolie gebildet ist, welche nicht miteinander, sondern nur – über eine Klebeschicht (Siegelsschichten 6, 12) – mit der äußeren Barrierefolie (9) verbunden ist (sind).
  2. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) eine plattenförmige Gestalt aufweist mit zwei einander gegenüberliegenden, rechteckigen Deckflächen (3) in einem Abstand, der kleiner ist als jede Seitelinie der beiden Deckflächen (3).
  3. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Segmente) der inneren Lage (5) eine oder vorzugsweise beide Deckflächen (3) des Kerns (2) – vollständig oder unvollständig – bedeckt (-en).
  4. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 3, wobei die beiden Deckflächen (3) des Kerns (2) zumindest bereichsweise von Segmenten der inneren Lage (5) bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den beiden Deckflächen (5) keine durchgängige Verbindung zwischen den Segmenten der inneren Lage (5) der Umhüllung gibt.
  5. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der nichtdurchgängigen, inneren Lage (5) schiefwinklig zu der betreffenden Deckfläche (3) angeordnet sind.
  6. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der nichtdurchgängigen, inneren Lage (5) einen Überlapp auf eine oder mehrere der angrenzenden Randflächen (8) aufweisen.
  7. Vakuumisolationspaneel nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das (die) Segmente) der inneren, nichtdurchgängigen Lage (5) der Umhüllung eine oder beide Deckflächen (3) des Dämmkerns (2) derart genau bedeckt (-en), dass die Länge der Überstände oder nicht bedeckten Teile weniger als 1 %, vorzugsweise aber weniger als 0,5%, derjeweiligen Deckflächenlänge beträgt.
  8. Vakuumisolationspaneel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Segmente der inneren Lage (5) eine Zuschnittsform hat (haben), die etwa einer Deckfläche (3) des Kerns (2) entspricht oder um bis zu 10 % kleiner oder größer ist als jene, vorzugsweise nur um 7 %, insbesondere nur um 4 %.
  9. Vakuumisolationspaneel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Barriere- oder Hochbarrierefolienschichten (9) aus Polyester, Polyethylen, LDPE, HDPE, Metallen, metallisierten Schichten, SiOx oder jeweils ähnlich wirkenden Materialien bestehen.
  10. Vakuumisolationspaneel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus mehreren übereinander liegenden Schichten und/oder aus mehreren nebeneinander liegenden Segmenten besteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Segment der inneren Folienlage bereichsweise entlang des Zwischenraums zwischen zwei Kernschichten und/oder -segmenten verläuft.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Vakuumisolationspaneels (1) mit einem Kern (2) und einer Umhüllung aus zwei zumindest bereichsweise übereinander liegenden Folienlagen (5, 9) mit einem hohen Diffusionswiderstand gegenüber Gasen (sog. Barrierefolie, vorzugsweise Hochbarrierefolie, bspw. eine Aluminium-Verbund-Folie, metallisierte Folie oder eine dicke Kunstsstoff-Folie wie PE-Folie (d > 0,5 mm)), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) an der dem Kern (2) zugewandten Innenseite einer oder mehrerer, diesen Kern (2) vollständig umhüllender Folie(n) (9) mindestens ein Segment (4) einer weiteren Barriere- oder Hochbarrierefolie (5) platziert wird, derart, dass der Kern (2) von der inneren Folienlage (5) nicht vollständig umgeben wird und die Siegelfläche(n) (9) der Umhüllungsfolie und ggf. der weiteren Barriere- oder Hochbarrierefolie (5) der (jeweils) anderen Folie (9, 5) zugewandt ist (sind und ggf. aufeinander liegen), und

    b) anschließend die (beiden) Siegelfläche(n) (6, 12) einer erhöhten Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Siegelfläche(n) (6, 12) ausgesetzt werden, so lange, bis die (beiden) Siegelfläche(n) (6, 12) miteinander oder mit der jeweils anderen Folie (-nbeschichtung) verschmelzen, wobei sich die beiden Umhüllungsfolien (5, 9) flächenhaft miteinander verbinden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Innenseite der Umhüllungsfolie (9) vor deren Versiegelung ein oder mehrere Segmente der innenliegenden Barriere- oder Hochbarrierefolie (5) aufgebracht und durch einen Schmelzvorgang fixiert werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt b) die Umhüllungsfolie (9) unter Evakuieren des Innenraums des Dämmkerns (2) vollständig dicht versiegelt wird; und anschließend das Vakuumisolationspaneel (1) unter atmosphärischem Luftdruck einer erhöhten Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Siegelfläche(n) (6, 12) ausgesetzt wird, so lange, bis die (beiden) Siegelfläche(n) (6, 12) unter dem Einfluß des inneren Vakuums und der daraus resultierenden, äußeren Druckbelastung miteinander oder mit der jeweils anderen Folie (-nbeschichtung) (9, 5) verschmelzen, wobei sich die beiden Umhüllungsfolien (5, 9) flächenhaft miteinander verbinden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als außenliegende Umhüllungsfolie (9) eine aluminiumfolienfreie Barriere- oder Hochbarrierefolie verwendet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als außenliegende Umhüllungsfolie (9) eine Folie aus einem einzigen Zuschnitt verwendet wird, deren eine Siegelnaht (12) längs einer Deckfläche (3) des Dämmkerns (2) verläuft, und deren zwei weitere Siegelnähte entlang von zwei einander gegenüber liegenden Stirn- oder Schmalseiten (8) des Dämmkerns (2) verlaufen, zu deren Ebene die erste Siegelnaht (12) lotrecht verläuft.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als außenliegende Umhüllungsfolien (9) zwei Folienzuschnitte (18, 19) Verwendung finden, die an vier vorzugsweise zwischen den beiden Deckflächen (3) rundum laufenden Seiten (8) jeweils eine Siegelnaht (20) aufweisen.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als innenliegende Folie (5) ein oder mehrere Segmente (4) einer Aluminiumverbundfolie Verwendung finden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das (die) Segmente) (4) der innenliegenden Folie (5) jeweils innen bevorzugt im Bereich der oberen und/oder unteren Deckfläche (3) eines plattenförmigen Dämmkerns (2) so eingelegt werden, dass sie in Kontakt mit der vorzugsweise aluminiumfolienfreien Umhüllungsfolie (9) gelangen, und dass eine ggf. vorhandene Siegelschicht (6) dieses (-r) Foliensegments (-e) (4, 5) an der (den) Siegelschichten) (12) der außenliegenden Umhüllungsfolie (9) anliegt (-en).
  19. Verfahren nach einem Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet dass ein oder mehrere der eingefegten Segmente (4) der inneren Folie (5) derart zugeschnitten sind, dass ihre Größe in etwa einer Deckfläche (3) des Dämmkerns (2) entspricht.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet dass ein oder mehrere der eingelegten Segmente (4) der inneren Folie (5) derart zugeschnitten sind, dass sie gegenüber der betreffenden Deckfläche (3) des Kerns (2) – vorzugsweise an allen Rändern – etwa um ein Zehntel bis ein Drittel größer sind als die Dicke des Dämmkerns (3), so dass die überschüssigen Folienteile um die Kanten des Dämmkerns (2) umgefaltet werden können, wobei die betreffenden Kanten von der Aluminiumverbundfolie (5) bedeckt werden.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Segmente (4) der inneren Folie (5) derart eingelegt werden, dass sich entlang einer oder mehrerer, vorzugsweise entlang aller Stirn- oder Schmalseiten (8) des plattenförmigen Dämmkerns (2) eine Lücke zwischen den benachbarten Rändern dieses (-r) inneren Foliensegments (-e) (4, 5) ergibt.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer oder mehrerer Stirn- oder Schmalseiten (8) des plattenformigen Dämmkerns (2) ein aluminiumfolienfreier Barriere- oder Hochbarrierefolienstreifen (15) gelegt wird, dessen Breite etwa der Dicke des plattenförmigen Dämmkerns (2) entspricht, derart, dass die Siegelschicht (12) der Umhüllungsfolie (9) dem eingelegten Barriere- oder Hochbarrierefolienstreifen (15) zugewandt ist und ggf. eine Siegelschicht (16) des Barriere- oder Hochbarrierefoleinstreifens (15) an der Siegelschicht (12) der Umhüllungsfolie (9) anliegt.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet dass der eingelegte Folienstreifen (15) ein- oder beidseitig mit einer Siegelschicht (15) ausgestattet ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Barriere- oder Hochbarrierefolienstreifen (15) in Überlappungsbereichen mit einem Segment (4) der inneren, vorzugsweise aluminiumfolienfreien Barriere- oder Hochbarrierenfolie (5) zwischen dieser und der außenliegenden Umhüllung (9) platziert wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmkern (2) auf einen Gasdruck von weniger als 300 mbar, vorzugsweise auf weniger als 10 mbar und insbesondere auf weniger als 1 mbar, evakuiert wird, woraufhin die Evakuierungsöffnung verschlossen wird.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das evakuierte und mit dem äußeren Luftdruck beaufschlagte Vakuumisolationspaneel (1) für mehr als eine halbe Minute, vorzugsweise für mehr als eine Minute und insbesondere für etwa 2 bis 5 Minuten einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das evakuierte und mit dem äußeren Luftdruck beaufschlagte Vakuumisolationspaneel (1) einer erhöhten Temperatur von mindestens 100 °C, vorzugsweise mindestens 130 °C und insbesondere 140 °C bis 200 °C, ausgesetzt wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass für den Dämmkern (2) gepresstes pyrogenes Kieselsäurepulver, Fällungskieselsäuren, Perlitpulver sowie sonstige, vorzugsweise anorganische Pulver mit hoher Porosität, Mischungen dieser Pulver, offenporiger Polyurethanschaum sowie andere Kunststoff- und/oder Mineralschäume, Glasfaser- und/oder Mineralfaser und/oder Wabenstrukturen sowie Kombinationen dieser Materialien verwendet werden.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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