15/12/2011

Fraunhofer-Gesellschaft

Schlanke Wärmedämmung

Dünne und trotzdem leistungsfähige Dämmplatten sind teuer. Als High-end-Produkte werden sie heute in energiesparende Kühlschränke eingebaut. Innovative Komponenten und Produktionsverfahren sollen jetzt die Kosten senken – damit auch Häuslebauer von der neuen Technik profitieren.

Steigende Heizölkosten haben in Deutschland einen Renovierungsboom ausgelöst. Um die Energiekosten zu senken, investieren immer mehr Hausbesitzer in wärmedämmende Fassaden. Die marktüblichen Dämmschichten haben jedoch einen Nachteil: Sie tragen auf. Die etwa 20 Zentimeter dicke Außenhaut verändert die Optik des Gebäudes und kann erhebliche Folgekosten verursachen – neue, tiefere Fensterbretter müssen montiert, mitunter sogar Dächer verlängert werden. Fraunhofer-Forscher entwickeln jetzt Folien für ein Material, mit dem sich Häuser künftig ohne große, zusätzliche Umbaumaßnahmen dämmen lassen: Vakuumisolationspaneele, kurz VIPs. Die Platten sind etwa zwei Zentimeter dick und dennoch genauso leistungsfähig wie eine klassische 15 Zentimeter starke Dämmschicht aus Polyurethanschaum. Das Innenleben der VIPs besteht meist aus pyrogener Kieselsäure. Eine Hightech-Folie hält das Material zusammen – sie sorgt dafür, dass keine Luft nach innen dringt.

Dr. Klaus Noller vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising und Prof. Gerhard Sextl vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg waren an der VIP-Entwicklung von Anfang an beteiligt. Jetzt wollen sie die Platten fit machen für eine kostengünstige Massenproduktion. »Der Dreh- und Angelpunkt sind dabei die Folien: Sie entscheiden über Qualität, Lebensdauer und Preis«, weiß Noller. »Das derzeit gängige Herstellungsverfahren ist aufwändig und teuer: Drei von fünf Lagen Kunststoff müssen mit Aluminium bedampft und miteinander verklebt werden. Dafür sind sieben Prozessschritte notwendig, das treibt die Preise in die Höhe.« Die teuren VIPs kommen derzeit nur dort zum Einsatz, wo Platzsparen etwas kosten darf: beispielsweise in hochwertigen Kühl- und Gefrierschränken.

Die neue Folie lässt sich einfacher produzieren, denn sie besteht aus nur zwei Kunststofffolien mit drei Barriereschichten: Eine mit Aluminium bedampfte Kunststofffolie wird mit einer Mikrometer dünnen Lage ORMOCER® beschichtet – eine Erfindung des ISC, und dann nochmal mit Aluminium bedampft. ORMOCER®e enthalten ein anorganisches Silizium-Sauerstoff-Netzwerk, das über eine organische Matrix vernetzt ist. Die Mischung macht das Material ungewöhnlich dicht und stabil. »Damit ist es ideal für die Isolation der Dämmplatten«, resümiert Noller. »Gase und Flüssigkeiten können die ORMOCER®-Schicht nur schwer passieren.« Die neuen Isolationsfolien lassen sich in nur fünf Schritten fertigen. Zunächst wird eine Folie bedampft, dann die ORMOCER®-Schicht aufgebracht, ein zweites Mal bedampft, bevor man zum Schluss die Barrierefolie auf einer Siegelfolie fixiert. »Das Endprodukt ist besser und günstiger als die Isolationsfolien, die bisher auf dem Markt sind«, erläutert Sextl.

Auch die Herstellung der VIP-Dämmelemente haben die Forscher optimiert: Am Fraunhofer-Anwendungszentrum für Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik AVV in Dresden haben sie ein automatisiertes Verfahren zur automatischen und schonenden Umhüllung der Kieselsäurekerne mit der Hochbarrierefolie entwickelt. Folie und Herstellungsverfahren sind mittlerweile patentiert. Sobald die neuen VIPs in großen Stückzahlen produziert würden, werde der Preis fallen. Dann seien die dünnen Paneele auch für die Bauindustrie interessant, davon sind Sextl und Noller überzeugt.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher den Produktionsprozess noch weiter vereinfachen und Langzeittests durchführen. Bisher mussten die Paneele nur zwölf Jahre durchhalten – das entspricht der mittleren Lebensdauer eines Kühlschranks. Die Baubranche stellt höhere Anforderungen: Fünfzig Jahre sollte eine Fassade halten. Noller und seine Kollegen testen jetzt die Stabilität von Folien und Dämmelementen in Klimakammern, die den jahreszeitlichen Wechsel von Hitze und Frost, Feuchtigkeit und Trockenheit simulieren. Die Ergebnisse sollen schon in wenigen Monaten vorliegen.

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