Entwicklung einer multifunktionalen Innenwanddämmung unter Verwendung hochdämmender, dünner, innovativer Glasfaser‐VIP

Abstract

Vakuum-Isolations-Paneele (kurz VIP) stellen zunehmend eine Alternative zu bekannten Dämmstoffen dar. Die acht-bis zehnfach dünnere Dämmstärke bei gleichem Wärmedurchlasswiderstand erweist sich in sehr vielen Baukonstruktionen als enormer Vorteil. Die Wirksamkeit konventioneller Dämmstoffe beruht darauf, dass möglichst viel Luft mit möglichst wenig Material in möglichst kleinen Zellen eingeschlossen wird. Dämmstoffe sind daher in der Regel leichte Materialien, d. h. sie enthalten wenig Feststoff im Vergleich zu Baustoffen wie Backstein, Beton, Glas oder auch Holz. Vakuum-Isolations-Paneele bestehen im Wesentlichen aus einem Kernmaterial, welches in einer Vakuumkammer in ein hoch gasdichtes Hüllmaterial ein-geschweißt wird. Das Vakuum spielt dabei die Schlüsselrolle, denn die Wärmeleitfä-higkeit dieser Art von Dämmstoffen wird maßgeblich durch die Wärmeleitung des eingeschlossenen Gases bestimmt. Durch die Evakuierung wird diese Gasleitung unterbunden. Die führenden Produkte auf dem Markt sind dabei Vakuum-Isolations-Paneele mit Stützkernen aus pyrogener Kieselsäure. Dies ist ein mineralisches, nanoporöses Pulver, das bereits bei Normaldruck sehr gute Wärmeleitfähigkeitswerte von nur 18 mW/mK aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit eines evakuierten VIP nach Stand der Technik beträgt unmittelbar nach der Herstellung (ohne Einfluss der Wärmebrücken-Randeffekte) etwa 4 mW/mK. In der Vergangenheit wurden verschiedene Füllmaterialien untersucht. Typische Füllmaterialien sind offenporige Schäume auf Basis von Polystyrol, Polyurethan oder Faserdämmstoffe, z. B. getemperte Glasfaserboards und Pul-Gesamtziel des Forschungs-und Entwicklungsvorhabens war die Verfahrens-und Produktentwicklung hochdämmender, kostengünstiger Bauelemente geringer Dicke mit Glasfaserstützkern sowie die Entwicklung und Erprobung konstruktiver und technologischer Lösungen für diverse Applikationen mit höchsten Anforderungen an die Wärmedämmung und Energieeffizienz. Die Motivation für die durchgeführte Entwicklung ergab sich aus dem dringenden Bedarf an dünnen, kosteneffektiven, hochisolierenden Materialien in verschiedenen Anwendungsbereichen zur Erhöhung der Energieeffizienz durch Minimierung von Energieverlusten. Die steigenden Isolationsanforderungen (u. a. gegeben durch EnEV 2014/2016, Pariser Klimaabkommen) können mit herkömmlichen Dämmmaterialien wie Mineralwolle, Polyurethanschaum oder extrudierter Polystyrolschaum aufgrund ihrer vergleichsweisen hohen Wärmeleitfähigkeiten (20-40 mW/mK) nicht erfüllt werden. Um hochisolierende Anforderungen zu erreichen, müssen hochdämmende Materialien mit extrem niedrigen Wärmeleitfähigkeiten verwendet werden, wie zum Beispiel Vakuum-Isolations-Paneele (VIP). Ziel des Projektes war die Werkstoff-und Verfahrensentwicklung eines hochdämmenden (ca. 2,5 mW/mK), langlebigen (ca. 30 Jahre), temperaturbeständigen (ca. 300 °C), verletzungsbeständigeren Glasfaser-VIP sowie die Entwicklung innovativer Applikationen im Bereich Bauwesen (Innenwanddämmung), Behälterbau sowie Containerbau mit höchsten Anforderungen an die Wärm...