DE69007771T2

DE69007771T2 - Unterteilte vakuumisolierte Platte.

Info

Publication number: DE69007771T2
Application number: DE69007771T
Authority: DE
Inventors: Nihat Omer Cur; David Bruce Kirby
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2010-11-24
Also published as: US5018328A; EP0437930A1; ES2050969T3; CA2032111C; CA2032111A1; DE69007771D1; EP0437930B1; ATE103701T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Isolierplatten und insbesondere Isolierplatten mit einer äußeren, für Gas undurchlässigen Sperrschicht, die einen mikroporösen Füllstoff einschließt, der die äußeren Wandungen stützt, wenn atmosphärische Gase aus dem Platteninneren evakuiert werden.
Vakuum-Isolierplatten sind für verschiedene Anwendungen bekannt - bspw. für Kühlmöbel, deren Wärmeisalierung sie erheblich verbessern. Derartige Platten müssen für die gesamte Nutzungsdauer des Geräts - allgemein über 20 Jahre -funktionsfähig bleiben. Hierzu müssen die Platten für Gase undurchlässig, aber in der Lage sein, die nicht nur durch Leitung und Strahlung, sondern auch durch Leitung entlang der Plattenoberfläche erfolgende Transmission von Wärme durch bzw. über die Platten zu verhindern. Weiterhin müssen Gase, die über das erlaubte Ausmaß hinaus (abhängig vom isolierenden Füllstoff) durch die Plattenwandungen hindurchtreten, absorbiert oder sonstwie aufgefangen werden, um eine Beeinträchtigung der Platten zu verhindern, da diese für die Wärmeisolierung nur dann wirksam sind, wenn sämtliches Gas aus ihrem Inneren entfernt ist.
Vakuum-Isolierplatten sind bekannt - bspw. aus der US-A- 3 179 549, die eine herkömmliche Einkammer-Vakuum-Wärmeisolierplatte offenbart, die eine mikroporöse Pulver- oder Faserfüllung verwendet.
Die US-A-2 863 179 offenbart ein Mehrkammer-Isoliermaterial für Kühlmöbel. Ein Innenbeutel schließt eine Faserfüllung in einer mit einem Isoliergas gefüllten Umgebung dicht ab und soll das Isoliergas am Entweichen hindern. Der Innenbeutel und die angrenzenden Lagen der Faserisolierung sind in einem Außenbeutel enthalten. Der Zweck des Außenbeutels ist, Feuchtigkeit und Luft am Eindringen in den Innenbeutel zu hindern und Abrieb bei der Handhabung zu vermeiden. Der Innenbeutel ist jedoch nicht gegen den atmosphärischen Druck abgeschirmt.
Die US-A-4 529 638 offenbart in herkömmliche Einkammer- Vakuum-Wärmeisolierplatte. Die Platte hat eine Verbund- Sperrfolie und eine mikropoöse Pulverfüllung.
Die US-A-4 669 632 offenbart eine Vakuum-Wärmeisolierplatte. Die US-A-4 683 702 offenbart eine Vakuum-Wärmeisolierplatte mit mehreren Innenkammern, die das Evakuieren der Platte erleichtern sollen. Eine durchlässige innere Folienschicht schließt den Pulver-Füllstoff in einer Kammer ein, während die Platte durch die andere Kammer hindurch evakuiert wird. Die zusätzliche Kammer schirmt die Hauptkammer nicht gegen den atmosphärischen Druck ab.
Für den Aufbau von Vakuum-wärmeisolierplatten ist wichtig, daß das Vakuum in ihnen nicht durch eine geringe Durchlässigkeit der Plattenwandungen verlorengeht. Daher werden, wie bekannt, "Getter"-Stoffe in der Platte angeordnet, um verschiedene gasförmige Stoffe wie Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff usw. zu absorbieren. Die Verwendung solcher Getterstoffe in Vakuumisolierplatten ist bekannt und in der US-A-4 000 246, der US-A-4 444 821, der US-A-4 702 963 und der US-A-4 726 974 offenbart. Jede dieser Patentschriften offenbart die Verwendung eines Getterstoffs in einer einzigen Kammer einer Vakuumisolierplatte. Ein Problem bei der Verwendung derartiger Getterstoffe ist, daß einige von ihnen mehr als ein Gas absorbieren, daher von einem in verhältnismäßig großer Menge anwesenden Gas aufgebraucht werden und dann zur Absorption anderer Gase nicht mehr zur Verfügung stehen; zum Absorbieren von Wasserdampf sollten jedoch weniger teure Stoffe eingesetzt werden. Nach dem Verbrauch der Getterstoffe beginnt der Qualitätsverlust der Platte.
Die Erfindung schafft eine Vakuum-Wärmeisolierplatte mit einer ersten Außenwand, einer zweiten Außenwand, die mit der ersten Außenwand deckungsgleich und parallel verläuft, mindestens einer Innenwand, die mit den Außenwänden dekkungsgleich und parallel verläuft, zwischen der ersten und der zweiten Außenwand angeordnet ist und gegen die erste und die zweite Ausßenwand entlang ihres Umfangs hermetisch dicht abgeschlossen ist, und einer ersten Kammer, die evakuiert ist und eine vorbestimmte Menge eines mikroporösen Isolierstoffs enthält, wobei die erste Kammer von einer Innenwand und einer der Außenwände umschlossen ist. Diese Wärmeisolierplatte ist gekennzeichnet durch eine sehr kleine Druckdifferenz über der Innenwand und durch eine zweite Kammer, die evakuiert ist und eine vorbestimmte Menge eines mikroporösen Isolierstoffs enthält, wobei die zweite Kammer von einer Innenwand und der anderen der Außenwände umschlossen ist und die Druckdifferenz über der anderen Außenwand etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist.
Die im folgenden beschriebenen Platten bestehen aus drei oder mehr Schichten von Verbund-Sperrfolien, die entlang ihrer Kanten dicht abschließend miteinander verbunden sind, um einen Beutel mit zwei oder mehr aneinandergrenzenden Kammern zu bilden. In jede Kammer wird ein mikroporöser Füllstoff eingebracht und der Beutel dann evakuiert und verschlossen. Solange der niedrige Innendruck erhaltenbleibt, hat die resultierende Platte einen sehr hohen Widerstand gegen einen Wärmeübergang durch Gasleitung.
Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die Hauptfunktion der Sperrfolie, ein Eindringen von Gas und Wasserdampf in die Platte zu verhindern und so den gewünschten Unterdruck aufrechtzuerhalten.
Eine Sperrschicht aus mit Metallfolie laminierten Kunststoffolien oder eine Verbund-Sperrfolie, die aus zusammenlaminierten Kunststoff-, metalliserten Kunststoff- und Metallfolienschichten besteht, ergibt (im wesentlichen infolge der Undurchlässigkeit der Metallfolienschicht) einen ausgezeichneten Widerstand gegen den Durchgang von Gas und Wasserdampf. Die Sperrfolien mit Metallfolienschichten haben ausgenzeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Durchlässigkeit für Gas- und Wasserdampf. Außerdem haben Sperrfolien mit Metallfolienschichten gegenüber herkömmlichen Laminaten mit metallisierten Kunststoffschichten ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Durchlässigkeit für Gas und Wasserdampf. Die Vakuumisolierplatten lassen sich jedoch nicht mit nur metallfolienlaminierten Sperrschichten herstellen, da durch Leitung entlang der Außenfläche der Platte Wärme von der warmen zur kalten Plattenseite übergeht. Eine typische Metallfoliendicke von 0,0089 bis 0,025 mm (0.00035 bis 0.001 in.) ergibt einen ausgezeichneten Wärmeleitweg; eine erhebliche Wärmemenge wird entlang der Plattenoberfläche geleitet, wobei sie den- ausgezeichneten Wärmewiderstand des Vakuumisoliermaterials umgeht. Es ist jedoch nicht wünschenswert, die Metallfolie fortzulassen, da dann der Gas- und Wasserdampfdurchgang sich erhöht.
Um dieses Problem zu überwinden, ist bei den im folgenden dargestellten Ausführungsformen der Vakuum-Wärmeisolierplatte der Aufbau der Sperrfolien thermisch unterbrochen. Mit einer thermischen Unterbrechung wie der im folgenden beschriebenen lassen sich eine akzeptable thermische Leistung und Nutzungsdauer der Platte erreichen, indem man den größten Teil der Plattenoberfläche mit metallfolienlaminierten Sperrschichten abdeckt. Mit einer Metallfolienschicht, die nicht ganz bis an die Plattenkanten heran verläuft, wird die thermische Brücke von der warmen zur kalten Plattenseite unterbrochen. Insbesondere weist eine Seite der Platte eine Metallfolienschicht auf, die über die Plattenkante hinausverläuft. Auf der anderen Seite ist in mindestens 6,25 mm (0.25 in.) breiter Spalt zwischen der Kante der Metallfolie und der Außenkante des Platteninhalts vorgesehen. Werden die Vakuumplatten an eine sekundäre Metalloberfläche (bspw. die Isolierung einer Kühlschrankwand) angesetzt sollte die thermische Unterbrechung auf der abgewandten Seite der Vakuumplatte, nicht auf der der sekundären Metallwand zugewandten Seite liegen; ansonsten sollte der thermische Untzerbrechungsbereich der Vakuumplatte gegenüber der sekundären Wand mit einer Wärmeisolierung wie bspw. Schaumstoffband geschützt sein. Weiterhin sollte die Metallfolienschicht auf der Plattenoberfläche mit der thermischen Unterbrechung sich auf der dem Platteninneren zugewandten Seite der Sperrfolie befinden.
Die Sperrfolie als solche läßt sich wirtschaftlich in Rollenform herstellen. Die verschiedenen Schichten, von denen einige metallisiert sein können, werden zusammenlaminiert, wobei ein Spalt zwischen einer Kante der Sperrfolie und der Kante der Metallfolie vorgesehen sein kann, um eine thermische Unterbrechung an zwei Kanten der Platte zu erzeugen. Periodisch wiederkehrende Reihen von Unterbrechungen können in die Metallfolie quer über die Sperrfolien eingeschnitten sein. Damit erhält man eine thermische Unterbrechung für die verbleibenden zwei Kanten der Vakuumplatte.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer thermischen Unterbrechung bei einer kontinuierlichen aufgewikkelten Sperrfolie, deren Metallfolienschicht nicht bis zu den Kanten der Sperrfolie verläuft, ist, zwei Stücke Sperrfolie zuzuschneiden und unter 90º zueinander so anzuordnen, daß an jeder Plattenkante eine thermische Unterbrechung entsteht.
Eine längere Nutzungsdauer der Platte erhält man, wenn die Platten aus drei oder mehr Schichten Verbundfolie bestehen, die an ihren Kanten miteinander dicht abgeschlossen verbunden sind, um einen Beutel mit mehreren deckungsgleichen aneinandergrenzenden Kammern zu bilden. Ein Füllstoff oder Füllstoffe wird/werden in jede der aneinandergrenzenden Kammern eingebracht und der Beutel dann evakuiert und dicht verschlossen, so daß eine Vielzahl separater Vakuumisolierkammern entsteht. Die resultierende Platte hat einen sehr hohen Widerstand gegen einen Wärmeübergang, solange der Soll-Unterdruck erhalten bleibt.
Obgleich wegen ihres extrem hohen Widerstands gegen einen Gas- und Wasserdampfdurchgang eine Verbund-Sperrfolie gewählt wird, bewirkt die hohe Druckdifferenz über den Außenwänden der Platte unvermeidbar mit der Zeit einen Gas- und Wasserdampfdurchgang durch die Verbundfolie. Dadurch kann der Innendruck der Platte ansteigen und infolge des höheren Anteils der Gasleitung den Wärmeübergangswiderstand senken. Bekannte Vakuumplattenisolierungen mit nur einer herkömmlichen Kammer waren infolge der schnellen Verschlechterung der Isolierleistung für Haushaltskühlmöbel ungeeignet.
Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen enthält eine Hauptkammer der Vakuumisolierung ein großes Volumen des isolierenden Füllstoffs und wirkt als primäre Isolierkammer. Angrenzend an die Hauptkammer ist eine bzw. sind mehrere deckungsleiche sekundäre Vakuumisolierkammern vorgesehen, die ein geringeres Volumen an isolierendem Füllstoff enthalten, der nicht notwendigerweise der gleiche wie der in der Hauptkammer ist. Der Zweck der sekundären Kammern ist, die Hauptkammer vor dem Eindringen von Gas und Wasserdampf zu schützen. Die Außenwandungen der sekundären Kammern sind immer noch hohen Druckgefällen ausgesetzt, die mit der Zeit einen gewissen Gas- und Wasserdurchgang in die sekundären Kam.mern bewirken. Die undurchlässige Wand, die die Hauptkammer von der sekundären Kammer trennt, ist über die Nutzungsdauer der Platte jedoch einer weitaus geringeren Partialdruckdifferenz ausgesetzt, so daß das Eindringen von Gas und Wasserdampf in die Hauptkammer mininiert wird. Damit bleibt der Unterdruck in der Hauptkammer weitaus länger erhalten. Schätzungsweise behalten Mehrkammer-Vakuumisolierplatten ihre gute Isoilerleistung über die gesamte Nutzungsdauer des Kühlgeräts bei, die sich mit min. 20 Jahren ansetzen läßt. Innerhalb der Mehrkammer-Vakuumisolierplatten lassen sich in den dicht abgeschlossenen Kammern Getterstoffe anordnen, die Gas oder Wasserdampf abfangen, das/der durch die Sperrschicht hindurch eindringt. Damit verhindert man einen Druckanstieg in den Innenkammern und erhält eine gute Wärmeisolierung aufrecht.
Die vorliegende Erfindung kann zum Einsatz in einer Mehrkammer-Vakuumplatte mit einem Gettersystem versehen werden, wie es die US-A-5 091 233 offenbart. Bei einer solchen Mehrkammerplatte enthält eine Hauptvakuumkammer ein großes Volumen des Füllstoffs und wirkt als primäre Isolierkammer. Angrenzend an die Hauptkammer, wie sie oben beschrieben ist, ist eine oder sind mehre sekundäre Kammer(n) vorgesehen, die ein kleineres Volumen des gleichen oder eines anderen Füllstoffs enthalten.
Mit Vorteil verwendet man in den sekundären Kammern einen verhältnismäßig kostengünstigen Wasserdampfgetter wie wasserfreies Calciumsulfat und in der Hauptkammer optional einen teureren Metall-Gasgetter. Der Wasserdampfgetter in der sekundären Kammer verhindert ein Aufbrauchen des Metall-Gasgetters in der Hauptkammer durch Wasserdampf, so daß sich die Nutzungsdauer des Gasgetters und damit die der Vakuumdämmplatte verlängern.
Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines Kühlgeräts, die die Verwendung der erfindungsgemäßen Vakuum- Wärmeisolierplatte ziegt;
Fig. 2 ist eine Perspektivdarstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumisolierplatte;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine 2-Kammer-Vakuumisolierplatte nach den Prizipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A ist ein Schnitt, der die Anordnung einer Vakuumisolierplatte in einem Kühlgerät zeigt;
Fig. 4B ist ein vergrößerter Schnitt durch einen ersten Wandteil der Vakuumisolierplatte;
Fig. 4C ist ein vergrößerter Schnitt durch einen zweiten Wandteil der Vakuumisolierplatte;
Fig. 4D ist ein vergrößerter Schnitt durch einen dritten Wandteil der Vakuumisolierplatte;
Fig. 5A ist eine Perspektivdarstellung der Anordnung einer Bahn des Folienmaterials;
Fig. 5B ist eine Perspektivdarstellung einer gemeinsamen Anordnung von zwei Stücken der Folienbahn;
Fig. 5C ist eine Perspektivdarstellung der Bahnen der Fig. 5B im zusammengesetzten Zustand;
Fig. 6 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vakuumisolierplatte nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung:
Die erfindungsgemäßen Vakuumisolierplatten sind für einen breiten Bereich von Anwendungen geeignet, um den Wärmeübergang von einem verhältnsimäßig warmen zu einem verhältnismäßig kalten Bereich zu verhindern. Sie sind jedoch von besonderem Nutzen für Kühlgeräte, so daß die Erfindung hier anhand eines Kühlgeräts beschrieben ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.
Die Fig. 1 zeigt allgemein bei 10 ein Kühlgerät mit einem Kühlabteil 12 und einem Gefrierabteil 14 über dem Kühlabateil 12. Natürlich läßt sich die Erfindung auch in anderen Kühlgeräten wie solchen mit nur einem Kühlabteil oder nur einem Gefrierabteil oder mit einer anderen Anordnung von Kühl- und Gefrierabteilen anwenden. Das hier gezeigte spezielle Kühlgerät ist nur ein Beispiel für eine Art Kühlgeräte, für die die vorliegende Erfindung einsetzbar ist. Ansonsten kann die vorliegende Erfindung in allen Umgebungen genutzt werden, in denen eine warme und eine kalte Seite vorliegen.
Der Zugang zu den Abteilen 12, 14 erfolgt jeweils durch eine Tür 16 bzw. 18. Die Abteile sind von einer Innenwand 20 umschlossen, die innerhalb einer Außenwandung 22 angeordnet ist, die den Kühlschrank bildet. Ein Zwischenraum 24 zwischen der Innen- und der Außenwand ist normalerweise mit eine Isolierung 26 (Fig. 4A) bspw. aus Polyurethanschaum ausgefüllt, den man in flüssigem Zustand in den Zwischenraum 24 einspritzt, wo er expandiert und zu einem porösen festen Zustand härtet, in dem er einen tragenden Teil des Schranks sowie eine Wärmesperre bildet, die ein schnelles Aufwärmen der internen Abteile verhindert. Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Vakuumisolierplatte 28 (Fig. 2) die in den Raum 24 zwischen der Innenwand 20 und der Außenwand 22 einsetzbar ist, um die Isoliereigenschaften des Wärmeisoliersystems zu verbessern. Im System wird ebenfalls Polyurethanschaum 26 verwendet, um eine zusätzliche Wärmeisolierung und die üblichen Stützeigenschaften zu erbringen und die Platten 28 zwischen den Wänden 20, 22 in der Sollage zu halten.
Die spezielle Anordnung und Verwendung solcher Vakuumplatten ist in der US-A-5 082 335 offenbart und ist daher hier nicht weiter diskutiert.
Jede der Vakuumisolierplatten 28 ist mit einem Paar gasundurchlässiger Folien-Außenwände 30, 32 (Fig. 3) und mindestens einer gasundurchlässigen Innenwand 31 aufgebaut, um mindestens zwei aneinandergrenzende Kammern 35, 39 (Fig. 3) zu bilden, die ein oder mehrere mikroporöse Füll- bzw. Isolierstoffe 34 einschließen, die die Folienwandungen 30, 31, 32 der Platte abstützen, wenn atmosphärische Gase aus den Innenkammern 35, 39 der Platte evakuiert werden. Die Druckdifferenz über der Folienwand 31 ist sehr gering, während die Druckdifferenz über den Außenwänden 30, 32 jeweils angenähert gleich dem atmosphärischen Druck ist. Das/die mikroporöse(n) Füllstoff(e) 34 kann in Form einzelner Bögen aus Fasermaterials wie Glasfaserisolierung (vergl. Fig. 3) oder als mikroporöses Pulver vorliegen (vergl. Fig. 6) . Natürlich kann in den verschiedenen Kammern der vorliegenden Erfindung jede andere Form oder Kombination poröser oder mikroporöser Isolierstoffe eingesetzt werden. Die beiden Außenwände 30, 32 und eine Innenwand 31 (Fig. 3) oder mehr sind miteinander entlang der Außenkante oder des Umfangs 29 hermetisch dicht gegeneinander abgeschicssen, um mindestens zwei oder mehr vakuumdichte Kammern 35, 39 (Fig. 3) zu bilden. Die Hauptfunktion der aus flexiblen Sperrfolien hegestellten Kammerwandungen 30, 31, 32 ist, das Eindringen von Gas und Wasserdampf in die Vakuumplatte 28 zu verhindern und damit den Sollunterdruck aufrechtzuerhalten, der bei der Fertigung durch Evakuieren vor dem Verschließen der Umfangskanten der Platte zur Ausbildung der Vakuumisolierkammern erreicht wurde. Die Sperrfolie, die eine äußere Schicht aus metallisierten oder nichtmetallisierten Kunststofflaminaten und eine Schicht einer Metallfolie 36 aufweist, die auf die Innenfläche 37 der metallisierten oder nichtmetallisierten Kunststofflaminat-Sperrfolie auflaminiert ist, weist die besten Durchlässigkeitseigenschaften auf, d.h. sie erhält die Unterdruckbedingungen in der Platte am längsten aufrecht. Derartige metallfolienlaminierte Sperrfolien übertragen jedoch Wärme entlang ihrer Längenausdehnung, so daß eine thermische Unterbrechung in Form eines Spalts 38 vorzugsweise einer Breite in der Größenordnung von 6,35 mm (0.25 in.) oder größer in der Metallfolie 36 vorgesehen werden muß, um eine Wärmeleitung außen um die Platte 28 herum von der warmen zur kalten Seite zu verhindern.
Zur wirtschaftlichen Herstellung der Platten mit thermischer Unterbrechung, wie in der US-A-5 082 335 beschrieben, kann das hier offenbarte Verfahren angewandt werden. Wie die Fig. 5A zeigt wird die Sperrfolie 30 vorzugsweise kontinuierlich zu einer Rolle aufgewickelt hergestellt. Verschiedene Schichten werden zusammenlaminiert und der Spalt 38 zwischen den Seitenkanten 44, 46 der Folienrolle oder -bahn 30 und den Seitenkanten 48, 50 der Metallfolienschicht 36 vorgesehen, die unmittelbar auf die Folienbahn 30 aufgelegt und -laminiert wird. Periodisch wiederkehrende Reihen von Unterbrechungen 52 können längsweise entlang der Folie vorgesehen werden.. um eine Unterbrechung zwischen aufeinanderfolgenden Folienstreifen herzustellen. Diese Unterbrechungen erscheinen dann als Kanten der Bogenzuschnitte.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer thermischen Unterbrechung bei einer zu einer Rolle aufgewickelten Sperrfolie 30 ist in den Fig. 5B und 5C gezeigt, wobei die Metallfolie 36 mit gegenüber den Seitenkanten 44, 46 der Folie einwärts versetzten Seitenkanten 48, 50 direkt auf die Folienbahn auflaminiert wird. Allgemein quadratische Stücke werden von der Folie abgetrennt und um 90º gegeneinander gedreht miteinander verbunden. Auf diese Weise entstehen Spalte 38 an allen vier Kanten der zusammengesetzten Platte, wie die Fig. 5C zeigt. Bahnen unterschiedlicher Breiten können verwendet werden, falls rechteckige (im Gegensatz zu quadratischen) Platten aufgebaut werden sollen.
Um einen Wärmeübergang durch Strahlung zu verhindern, hat sich bei der vorliegenden Erfindung als nützlich herausgestellt, innerhalb des mehrschichtigen Faserpapiermaterials 34 Schichten aus hochreflektierendem Material wie bspw. metallisierte Kunststofffolie oder Metallfolie 40 vorzusehen, so daß Infrarotstrahlung reflektiert, nicht durch die Platte 28 hindurch übertragen wird. Diese Strahlenabschirmung entzieht dem Vakuumplattensystem insgesamt keine Wärme; vielmehr stellt sie weiteren Widerstand in den Wärmeflußweg, so daß die Wärmeübertragung der Vakuumplatte insgesamt weiter verringert wird. Bei mikroporösen Pulver-Füllstoffen 34 wie in Fig. 6 erfüllt ein gleichmäßig im Füllstoff 34 dispergierter opazifizierenden Pulverzuschlag den gleichen Zweck.
Wie wiederum die Fig. 3 zeigt ist erforderlich, in den verschlossenen Platten 28 Stoffe vorzusehen, die Gase und Wasserdampf absorbieren (bzw. mit innen sonstwie in Wechselwirkung treten), die in der Lage sind, langsam durch die Follenwände 30, 32 der Platte hindurchzutreten. Solche Stoffe sind als "Getter" bekannt und schließen bspw. eine körnige Form von Calciumsulfat (CaSO&sub4;) und auch andere Getterstoffe wie bspw. ST707 (eine Zircon-Vanadium-Eisen- Legierung) sowie Barium ein, das die Beseitigung von Gasen wie Stick- und Sauerstoff erleichtert. Auch Aktivkohle, wie sie die Fig. 3 in Form der Schicht 51 zeigt, ist zum Beseitigen organischer Dämpfe geeignet. Getterstoffe zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind ausführlicher in der US-A-5 091 233 beschrieben.
Fig. 4A zeigt eine Platte 28, die mit Polyurethanschaum 26 in der Sollage gehalten wird, und zeigt drei verschiedene Wandteile 52, 54 und 56 der Platte 28 sowie drei Arten flexibler Sperrfolien, die ausführlicher in den Fig. 4B, 4C bzw. 4D dargestellt sind.
Die erste Folie bzw. der erste Wandteil 52 ist in der Fig. 4B gezeigt; sie kann auf einer Seite einer Schicht 66 aus Mylar (PET) einen äußeren klaren schützenden Kunststoffbelag, eine Klebstoffschicht 62 und eine Schicht 64 aus aufgedampftem Aluminium (500 - 1000 Å dick) aufweisen. Auf die andere Seite der Mylar-Schicht ist eine weitere Aluminiumschicht 68 aufgedampft und dann eine Klebstoffschicht 70 auf eine weitere Mylar-Schicht 72 aufgebracht. Eine weitere Aluminiumschicht 74 ist auf die entgegengesetzte Seite der Mylar-SchIcht 72 aufgedampft. Eine Klebstoffschicht 78 legt die eufgedampfte Aluminiumschicht 74 auf einer Aluminiumfolie 76 [vorzugsweise 0,0089 bis 0,025 mm (0.00035 bis 0.001 in.) dick] fest. Es folgt eine weitere Mylar-Schicht 80. Eine Klebstoffschicht 82 hält eine Außenschicht 84 fest, bei der es sich um ein geeignetes warmeverschweißbares Material handelt. Diese Art eine Sperrfolie ist ein Verbund aus metallisierten und mit Aluminiumfolie lamInIerten Kunststoff-Sperrfolien.
Der zweite Wandteil 54 weist eine laminierte metallisierte Kunststoffolie mit einer Oberflächenschicht 90 aus einem klaren schützenden Kunststoffbelag auf. Die Klebstoffschicht 92 legt die Außenschicht auf einer Mylar-Schicht 94 fest, die beidseitig mit einer Aluminiumschicht 96 bzw. 98 bedampft ist. Eine Klebstoffschicht 100 legt sie an eine zweiten Mylar-Folie 102 fest, die wiederum beidseitig mit einer Aluminiumschicht 104 bzw. 106 bedampft ist. Mit einer Vinyl-Klebstof fschicht 108 wird dies auf einer wärmeverschweißbaren Schicht 110 festgelegt. dieser Wandteil 54 unterscheidet sich vom Teil 52 hauptsächlich hinsichtlich des Entfernens der Al-Folienschicht 76 des Wandteils 52. Wie oben beschrieben, ist dies erforderlich, um eine thermische Unterbrechung herbeizuführen, die eine Wärmeleitung entlang der Kanten der Vakuumplatte verhindert. Ohne eine solche thermische Unterbrechung bildet die 0.025 mm (0.001 in.) dicke Aluminiumfolie einen ausgezeichneten Wärmeleitweg und kann unter Umgehung der Wärmeisolierung eine erhebliche Wärmemenge über die Folienbreite von der warmen zur kalten Seite der Platte gelangen.
Die Verwendung eines Wandteils wie bspw. 54 für den gesamten Beutel oder die gesamte Platte wäre nicht möglich, da die Sperr- bspw. Durchlässigkeitseigenschaft4en einer wolchen Folie nicht gut genug sind, um die gewünschte Nutzungsdauer de Platte von 20 Jahren zu erreichen.
Der in Fig. 4D gezeigte Wandteil 56 weist eine äußere klare Kunststoffschicht 110 auf, die mit einer Klebstoffschicht 112 auf einer Aluminiumfolienschicht 114 festgelegt ist. Diese Aluminiumfolie ist auf eine Mylar-Schicht 116 geklebt, die wiederum mit einer Klebstoffschicht 118 auf einer wärmeverschweißbaren Schicht 120 festgeklebt ist. Azuf diese Weise enthält der abschließende Wandteil 56 der Sperrfolie eine Aluminiunfolienschicht, die ausgezeichnete Durchlässigkeitseigenschaften aufweist und so die Nutzungsdauer der Platte verbessert. Diese Art einer Sperrfolie stellt im Prinzip eine mit Metallfolie laminierte Kunststoff-Sperrfolie dar.
Wie aus der vorgehenden Erläuterung einsichtig, lassen sich die drei allgemeinen Arten einer flexiblen Sperrfolie, nämlich 52, 54 und 56, auch mit verschiedenen Änderungen an den und unterschiedlichen Kombination von Schichten aufbauen, solange die Eigenschaften der Folie an sich erhalten bleiben.
Es hat sich erwiesen, daß man eine akzeptable thermische Leistung und Nutzungsdauer erhält, wenn der größte Teil der Plattenoberfläche mit einer Folie einer der anhand der Plattenteile 52 und 56 dargestellten Art, die eine Metallfolie aufweist, bedeckt ist, sofern die Platte an richtiger Stelle eine thermische Unterbrechung aufweist. Wie oben beschrieben, hat sich bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung herausgestellt, daß eine solche thermische Unterbrechung abhängig von der Dicke der Platte und der Art des mikroporösen Materials in ihr eine Abmessung von 6,35 mm (0.25 in.) oder mehr haben sollte.
Eine längere Nutzungsdauer der Platte erhält man, wenn sie aus drei oder mehr Schichten Verbundfolie besteht, die an ihren Kanten dicht abschließend miteinander verbunden sind, um einen Beutel mit mehreren aneinandergrenzenden Kammern zu bilden. Bspw. zeigt die Fig. 7 eine Platte 150 mit vier getrennten Folienlagen 152, 154, 156 und 158, die drei separate interne Kammern 160, 162 und 164 bilden.
In jeder der Cneinandergrenzenden Kammern 160, 162, 164 wird ein mikroporöser Füllstoff 166 oder ein anderer poröser Isolierstoff angeordnet und der Beutel dann evakuiert und entlang des Umfangs 168 dicht verschlossen, so daß eine Vielzahl getrennter Vakuumkammern entsteht. Die isolierenden Füllstoffe brauchen für die jeweiligen Kammern nicht unbedingt gleich zu sein. Auch können die Kammern jeweils Mischungen unterschiedlicher isolierender Füllstoffe enthalten. Die resultierende Platte hat einen sehr hohen Wärmedurchgangswiderstand, solange für einen gegebenen isolierenden Füllstoff das Sollvakuum erhalten bleibt.
Vorzugsweise ist auf die Folienschicht 158 eine Aluminiumfolie auflaminiert, um die oben erwähnte geringe Durchlässigkeit zu erreichen. Die anderen Wände können jeweils aus einer Sperrfolie bestehen, die nur eine Metallisierungsschicht aufweist. Es ist jedoch gezeigt, daß auf einem Teil der obersten Schicht 152 eine Aluminiumfolie 170, aber mit einer thermischen Unterbrechung 172 festgelegt ist. Dadurch bleibt die Durchlässigkeit diese Platte sehr niedrig.
Die Verwendung mehrerer Kammern verbessert die effektive Nutzungsdauer der Hauptkammer 162, indem das Druckgefälle über die äußeren Wände 152, 158 im wesentlichen auf einer Atmosphäre Druck bleibt, während die Druckdifferenz über den inneren Wänden 154, 156 sehr niedrig ist. Auch wenn ein gewisser Durchgang durch die Außenwandungen 152, 158 stattfindet, hat die Hauptkammer 156 eine wesentlich längere Nutzungsdauer, weil der Durchgang durch deren Wände gering bleibt.
Die Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des 3- Kammer-Aufbaus, bei der die Aluminiumfolienschicht 170 auf die innere Beutelwand 154, nicht auf die äußere Wand 152 (Fig. 7) aufgetragen ist.
Die Fig. 9 zeigteine weiterre Ausführungsform, bei der keine Wand eine Folienschicht aufweist, sondern es sich bei allen Wänden um metallisierte Sperrfolien handelt, die weniger kostenaufwendig sind; die benötigten Sperreigenschaften werden durch die Mehrkammer-Anordnung erreicht.
Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Platte 200 mit drei Folienschichten 202, 204 und 206, die zwei interne Kammern 208, 210 bilden. Die Kammer 210 ist die Hauptkammer; jedoch sind beide Kammern mit einem mikroporösen Füllstoff 212 gefüllt. Auch hier bewirkt die Verwendung von mehreren Kammern eine Verlängerung der Nutzungsdauer und reduziert den Durchgang von Gasen und Dämpfen in die Hauptkammer 210. Die Wand 206 kann eine mit Aluminiumfolie laminierte Kunststoffolie sein, die, wie oben beschrieben, vorzügliche Durchgangseigenschaften bietet, während die Wände 202 und 204 eine ausreichende Sperre gegen einen Durchgang - insbesondere infolge des geringen Druckgefälles über der Innenwand 204 - bieten.
Die Fig. 11 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Platte 220, bei der eine Schicht 222 Aluminiumfolie auf die Innenfläche 224 der Außenschicht 202 aufgebracht ist, um die Durchgangseigenschaften der Platte 220 zu verbessern. Wie oben beschrieben, ist eine thermische Unterbrechung vorgesehen.
Fig. 12 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Schicht 222 Aluminiumfolie auf eine Innenfläche 230 der Innenwand 204 aufgebracht ist, um einen Durchgang in die Hauptkammer 210 zu verhindern.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von mehreren Kammern ist, daß sich Getterstoffe erwünschtenfalls so anordnen lassen, daß zwei konkurrierende Getterstoffe voneinander isoliert werden, wie in der US-A-5 091 233 beschrieben. Dient bspw. Barium als Sauer- und Stickstoffabsorber, da es schnell auf Wasserdampf reagiert und diesen nicht benötigt, um Sauer- und Stickstoff aufzunehmen, wäre es von Vorteil, als Getterstoff in der/den äußeren Kammer(n) Calciumsulfat 228 und in der Hauptkammer Barium 229 zu verwenden. Da Barium weitaus teurer ist als Calciumsulfat, ist es wünschenswert, zur Reaktion mit Wasserdampf nicht Barium, sondern Calciumsulfat einzusetzen.
EU 163 HO/Cl

Claims

1. Vakuum-Wärmeisolierplatte mit

einer ersten Außenwand (30, 152, 202),

einer zweiten Außenwand (32, 158, 206), die mit der ersten Außenwand deckungsgleich und parallel verläuft,

mindestens einer Innenwand (31, 154, 156, 204), die mit den Außenwänden (30, 32, 152, 158, 202, 206) deckungsgleich und parallel verläuft, zwischen der ersten und der zweiten Außenwand angeordnet ist und gegen die erste und die zweite Außenwand entlang ihres Umfangs hermetisch dicht abgeschlossen ist, und

einer ersten Kammer (35, 160, 208) , die evakuiert ist und eine vorbestimmte Menge eines mikroporösen Isolierstoffs (34, 166, 212) enthält, wobei die erste Kammer von einer Innenwand (31, 154, 204) und einer (30, 152, 202) der Außenwände umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz über der Innenwand (31, 154, 204) sehr gering ist und daß eine zweite Kammer (39, 164, 210) vorgesehen ist, die evakuiert ist und eine vorbestimmte Menge eines mikroporösen Isolierstoffs (34, 166, 212) enthält, wobei die zweite Kammer von einer Innenwand (31, 156, 204) und der anderen (32, 158, 206) der Außenwände umschlossen ist und die Druckdifferenz über der anderen Außenwand etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist.

2. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl von Innenwänden (154, 156), die deckungsgleich mit und parallel zu den Außenwänden (152, 158) verlaufen und mit mindestens einer dritten Kaminer (162), die evakuiert ist und eine vorbestimmte Menge eines mikroporösen Isolierstoffs (166) enthält, wobei die Kammer von zweien (154, 156) der Innenwände umschlossen ist und die Druckdifferenz über den Innenwänden sehr gering ist.

3. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der die Wände (30, 31, 32, 152, 154, 156, 158, 202, 204, 206) mehrere Schichten aus flexiblem gasundurchlässigem Material aufweisen und mindestens eine der Wände eine Metallfolienschicht (36, 64, 68, 74, 76, 96, 98, 104, 106, 114, 170, 222) aufweist.

4. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 3, bei der die Metallfolienschicht (36, 64, 68, 74, 76, 96, 98, 104, 106, 114, 170, 222) eine Aluminiumfolienschicht einer Dicke von 0,0089 bis 0,025 mm (0.00035 bis 0.001 in.) ist.

5. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Wand mit der Metallfolienschicht (36, 170, 222) eine Außenwand (30, 152, 202) ist.

6. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Wand mit der Metallfolienschicht (170, 222) eine Innenwand (154, 204) ist.

7. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 3 oder 4, bei der die mindestens eine Wand mit der Metallfolienschicht als zwei Außenwände vorliegt, wobei eine erste Außenwand eine erste Schicht Metallfolie und eine zweite Außenwand eine zweite Schicht Metallfolie aufweist und mindestens eine der Wände eine Schicht Metallfolie aufweist, die auf eine Innenseite einer Kunststofffolie auflaminiert ist, wobei die Schicht Metallfolie 6,35 mm (0.25 in.) oder mehr vor der Kante der Außenfläche der Vakuum-Wärmeisolierplatte endet und so eine thermische Unterbrechung bildet, um eine Wärmeleitung von einer wärmeren zu einer kälteren Seite der Vakuum-Isolierplatte durch die Metallfolien schicht hindurch zu verhindern.

8. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 3 oder 4 bei der die mindestens eine Wand mit der Metallfolienschicht eine Innenwand ist, die eine Schicht Metallfolie aufweist die auf eine Innenseite einer Kunststofffolie auflaminiert ist, wobei die Schicht Metallfolie 6,35 mm (0.25 in.) oder mehr vor der Kante der Außenfläche der Vakuum-Wärmeisolierplatte endet und dadurch eine thermische Unterbrechung bildet, die eine Wärmeleitung von einer wärmeren zu einer kälteren Seite der Vakuum-Wärmeisolierplatte durch die Schicht Metallfolie hindurch verhindert.

9. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach einem der vorgehenden Ansprüche weiterhin mit einem Feuchtigkeit absorbierenden Material in der zweiten Kammer (39, 164, 210) und einem Gas absorbierenden Material in der ersten Kammer (35, 160, 208).

10. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei der die Außenwände und die eine oder alle Innenwände aus flexiblen gasundurchlässigen Folien ausgebildet sind.

11. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 2, weiterhin mit

einem verhältnismäßig kostengünstigen Getterstoff für Feuchtigkeit, der in der ersten und in der zweiten Kammer angeordnet ist, um durch die Außenwände (152, 158) hindurchtretende Feuchtigkeit zu absorbieren, und mit

einem Getterstoff für Gas, der in der mindestens einen dritten Kammer (162) angeordnet ist, um Gase zu absorbieren, die durch die Innenwände (152, 156) hindurchtreten.

12. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 1 oder 2, die zwischen einem warmen und einem kalten Bereich angeordnet ist und so eine wärmere und eine kältere Seite der Platte definiert und die

eine erste Schicht Metallfolie, die deckungsgleich mit einer Wand auf einer Seite der Vakuum-Wärmeisolierplatte verläuft, und

eine zweite Schicht Metallfolie aufweist, die auf die Innenseite der Außenwand auf der anderenSeite der Vakuum- Wärmeisolierplatte auflaminiert ist,wobei die zweite Schicht Metallfolie mindestens 6,35 mm (0.25 in.) vor der Kante der Außenfläche der Vakuum-Warmeisolierplatte endet und so eine thermische Unterbrechung bildet, die eine Wärmeleitung von der wärmeren zur kälteren Seite der Vakuum-Wärmeisolierplatte durch die erste und zweite Schicht Metallfolie hindurch unterbindet.

13. Vakuum-Wärmeisolierplatte nach Anspruch 1, bei der eine der Wände eine Schicht eines flexiblen Kunststoff- Sperrfolienlaminats (30), die deren Außenfläche bildet, sowie eine Schicht Metallfolie (36) aufweist,die auf die Innenseite des Kunststoff-Sperrfolienlaminats auflaminiert ist, wobei die Schicht Metallfolle mindestens 6,35 mm (0.25 in.) vor den Kanten (44, 46) zweier gegenüberliegender Seiten der Außenfläche der Vakuum-Wärmeisolierplatte endet und so an zwei Kanten eine thermische Unterbrechung bildet und die Schicht Metallfolie an den Kanten der beiden übrigen Seiten der Vakuum-Wärmeisolierplatte endet; und wobei eine andere der Wände ähnlich der einen Wand aufgebaut und mit dieser dicht abgeschlossen verbunden ist, um mit ihr eine dicht verschlossene Kammer zu bilden, wobei die zweite Wand bezüglich der einen Wand um 90º verdreht liegt, so daß an jeder Kante der Vakuum-Wärmeisolierplatte eine thermische Unterbrechung liegt.

EU 163 HO/Cl