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Alt 03.04.2006, 01:44   #1   Druckbare Version zeigen
Engel Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Hallo,

Ich weiß nicht ob ich hier richtig bin und ob mir hier jemand helfen kann?

Und zwar baue ich gerade einen mobilen Mikro-Kühlschrank. Dieser soll klein und leicht sein. Als Isolierdicke stehen mir daher nur 20 bis 25 mm zur Verfügung. Diese besteht aus PUR (poröser Polyuretan-Hartschaum). In der Industrie gibt es auch um den Faktor 5 bis 8 bessere Dämmstoffe, die durch Evakuierung der Luft und anschließender Ummantelung zu Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP´s) hergestellt werden. Da ich privat schlecht ein Vakuum erzeugen kann, kam ich auf die Idee, die Luft durch ein schlecht leitendes Gas (wie bei manchen Isolierfenstern, aber auch bei einigen Dämmstoffen) zu ersetzen. Dieses dürfte durch den porösen Dämmstoff und der unterschiedlichen spezifischen Gewichts von Luft und Krypton auch weitgehend möglich sein. Der Wärmeleitwert von modernen lufthaltigen Dämmstoffen liegt etwas über dem von Luft, da die Luft den größten Teil der Wäremeleitung des Dämmstoffes bestimmt. Das PUR hat einen von Lambda=0,025, Luft einen von 0,024 und Krypton einen von 0,0095. Da der Wärmeleitwert von Krypton nur 40 % der von Luft beträgt, könnte ich dann die Wäremverluste und damit auch die zu schleppenden Akkus vermutlich ungefähr halbieren.
Mein Problem ist „nur“, dafür zu sorgen, daß das Gas im Dämmstoff bleibt. Aufgrund der Kleinheit der Isolierung würde ich es am liebsten mehrfach in einer Flüssigkeit eintauchen, die dann trocknet und eine gasundurchlässigen Schicht bildet. Falls diese Schicht giftig (aber nicht sehr) oder mechanisch empfindlich ist, bräuchte ich noch eine zweite Schutzschicht, die aber dann wohl kein Problem sein wird. Insgesamt sollte(n) die Schicht(en) nicht zu dick sein, um den Isoliervorteil nicht wieder größtenteils zunichte zu machen. Gibt es hier eine ein Material (Lack,Gummi oder so), was meine Anforderung erfüllt?
Engel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.04.2006, 07:12   #2   Druckbare Version zeigen
Tiefflieger Männlich
Moderator
Beiträge: 5.444
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Wie möchtest Du denn das Gas in den PU-Schaum bekommen? Ich halte die Idee, für mit Haushaltsmitteln undurchführbar.
__________________
Vernünftig ist, dass die politischen Spitzen, wenn sie miteinander sprechen, darüber sprechen, wie mit der Sache umzugehen ist, wie ernst Vorwürfe zu nehmen sind und wie man damit umgeht, Vorwürfe zu besprechen, zu klären, zu verifizieren oder aus der Welt zu schaffen. (2013 Regierungssprecher Seibert)
Tiefflieger ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.04.2006, 15:34   #3   Druckbare Version zeigen
Engel Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Hallo, wenn ich dich richtig verstehe, ist das Hauptproblem, wie ich das Gas in den Hartschaum bekomme und wenn das gelöst ist, kann man sich optimistisch um die anderen Probleme kümmern?

Da der PUR-Schaum offenporig ist, kann die Luft den Schaum entzogen werden. Dies geschieht normalerweise durch Evakuierung, müßte aber doch genauso gehen, wenn die Luft durch Verdrängung „entzogen“ wird. Ähnlich wie wenn ich einen Schwamm in Wasser tauche, durch die poröse Struktur des Schwammes die leiche Luft durch schweres Wasser ersetzt wird, müßte es doch auch gehen, wenn ich den Schaum in ein hohes Gefäß mit Krypton lege, Das um ca. 1.7 mal schwerere Krypton verdrängt im Laufe der Zeit dann doch die Luft, oder warum nicht? Daß der Prozeß nicht in 30 Minuten abgeschlossen ist, macht ja nichts, da es ja Zeit hat. Habe ich hier einen Denkfehler oder liegt das Hauptproblem doch eher dadrin, das Ges zu halten?
Engel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.04.2006, 16:19   #4   Druckbare Version zeigen
Edgar Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.044
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

das Problem liegt wohl eher darin das Gas dann drin zu behalten. Lacke o. ä. scheiden da wohl aus, absolute Dichtigkei ist praktisch nicht zu erreichen und wenn: Durch dünne, leichte Schichten diffundiert das Gas recht schnell.
Am ehesten könnte wohl noch ein Al-ummantelter Isolierkörper eine Erfolgsaussicht haben. Warum nicht die Stoffe die für die notwendige mechanische Gehäusefestigkeit sorgen so gestalten dass sie einen gasdichten Isoliermantel bilden?
Also: Leichgewichtgehäuse aus Al, doppelwandig, evtl. verstrebt um die mechanische Belastbarkeit zu verbessern, bzw. eine Innen- und eine Aussenbox, dazwischen Schaum, dann innen mit Krypton fluten?
Edgar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.04.2006, 19:02   #5   Druckbare Version zeigen
Godwael Männlich
Moderator
Beiträge: 12.173
Blog-Einträge: 12
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Zitat:
Da ich privat schlecht ein Vakuum erzeugen kann
Diese Schlussfolgerung ist schon mal zu pessimistisch. Es dürfte nicht sooo überwältigend schwer sein, eine Wasserstrahlpumpe zu bekommen, die schafft schon nen ganz brauchbaren Unterdruck und braucht nur nen Wasseranschluss mit gängigem Schraubgewinde. Du brauchst ja auch kein perfektes Vakuum; je geringer der Druck, desto besser die Isolierung.
(Bevor jetzt wieder jemand rumnölt, das ginge nicht und man würde sich zwangsläufig die Bude fluten: Ich betreib ne Wasserstrahlpumpe in meiner Küche, an dem Anschluss an dem meine Waschmaschine sonst hängt. Kein Problem )

Mein Vorschlag: Du bastelst ein Sandwich aus dem PU und zwei stabilen Kunststoffplatten, und zwar mit ein paar stabilen Abstandhaltern zwischen den Platten (damit das Sandwich beim Evakuieren nicht kollabiert), dann verpackst du das ganze in eine stabile Hülle, so Gummiboot-Qualität, dafür gibt's m.E. auch ne ganze Reihe Ventiltypen und man kann alles selbst vulkanisieren. Dann einfach evakuieren, Ventil dicht und einbauen. Wenn die Isolation schlechter wird, baust du die Platte kurz wieder aus und evakuierst wieder.
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Fischer


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Alt 03.04.2006, 19:51   #6   Druckbare Version zeigen
FK Männlich
Moderator
Beiträge: 60.898
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Zitat:
Das um ca. 1.7 mal schwerere Krypton
Nicht so bescheiden; Kr hat etwa die 2,9fache Dichte von Luft.
SF6 wäre noch besser...

btw: es gibt sogenannte Barrierekunststoffe mit guter Sperrwirkung gegen Gase, wobei man hierbei das Augenmerk aber mehr auf Sauerstoff oder Kohlendioxid legt...

Gruß,
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Nichts, was ein Mensch sich auszudenken in der Lage ist, kann so unwahrscheinlich, unlogisch oder hirnrissig sein, als dass es nicht doch ein anderer Mensch für bare Münze halten und diese vermeintliche Wahrheit notfalls mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln verteidigen wird.

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Alt 03.04.2006, 20:44   #7   Druckbare Version zeigen
Godwael Männlich
Moderator
Beiträge: 12.173
Blog-Einträge: 12
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

SF6 ist ja schon ein recht dicker Brocken, ich denke das Zeug diffundiert nicht so wahnsinnig schnell, und ne Folie, die Sauerstoff aufhält, stoppt es allemal.
Das wichtigste Verwendungsgebiet für solche Folien ist die Lebensmitteltechnologie, wenn du ne Quelle suchst, einfach in der Bibliothek einschlägige Fachblättchen (Lebensmittelrundschau, Food Technologie, Eur. Food Res. Techn. etc.) durchblättern, da werben die Hersteller.
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Gruß,
Fischer


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Godwael ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 03.04.2006, 23:20   #8   Druckbare Version zeigen
Engel Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Hallo,

ich bin ja sehr überrascht, wie groß die Reaktion auf mein Eintrag ist. Vielen Dank für die vielen und fundierten Meinungen. Da ich mit Chemie o.ä. bisher nicht viel zu tun hatte, sind mir eure Meinungen sehr hilfreich. Mir sind wohl zwei Fehler unterlaufen: beim Gewicht von Krypton und bei der Gasundurchlässigkeit. Nach meiner Meinung muß die Ummantelung nicht gasundurchlässig, sondern nur luftdicht sein, denn das Gas ist ja innen, falls es ausweicht, aber keine Luft eindringt, komme ich ja dem Vakum näher und die Isolierwirkung wird sogar besser! (kann ich mir aber auch nicht so richtig vorstellen) Liege ich hier richtig, daß eine luftdichte Ummantelung zumindestens ausreicht?

Falls ich ein Gas nehmen sollte, wäre da nicht Krypton doch besser, da nach meiner Info die Wärmeleitfähigkeit wie folgt ist (Werte sehr stark gerundet):

Wärmeleitfähigkeit
in W/mK

Luft 0,024
SF6 0,014
Krypton 0,009.
Ich möchte bezweifeln, ob Kunststofffolien für Lebensmittel gut genug sind, denn ich möchte es nicht nur für wenige Wochen, sonder für ein bis fünf Jahre relativ luftdicht haben.

Ich hatte mal gelesen, daß bestimmte Kautschuk/Gummiarten, z.B. Butyl luftdicht sein soll, aber hier bekomme ich wohl keine Schicht drum?

Daher scheint mir die Variante mit der Aluminiumumhüllung noch die Beste zu sein. Ist Aluminium absolut oder auch nur relativ luftundurchlässig? Die Hauptschwierigkeit sehe ich nun darin, wie ich die Aluminiumkanten dicht bekomme. „Kleben“ wäre mir am liebsten, aber gibt es hier einen geeigneten Kleber, der luftdicht ist? Muß man Aluminium „schweißen“ oder gibt es noch Alternativen?
Engel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.04.2006, 11:00   #9   Druckbare Version zeigen
Edgar Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.044
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Kleben von Al geht, wird in der Luftfahrtindustrie gemacht, Schweißen vom Fachmann(!) ist sicher besser. Frag' doch mal bei Herstellern von Klebmitteln (Henkel?) nach geeigneten Stoffen.

Al an sich kannst du für deine Zwecke als absolut gasdicht betrachten.

das hier:
Zitat:
Nach meiner Meinung muß die Ummantelung nicht gasundurchlässig, sondern nur luftdicht sein, denn das Gas ist ja innen, falls es ausweicht, aber keine Luft eindringt, komme ich ja dem Vakum näher und die Isolierwirkung wird sogar besser!
ist Unsinn, es stellt sich ein Gleichgewicht her.
Edgar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.04.2006, 15:10   #10   Druckbare Version zeigen
Tiefflieger Männlich
Moderator
Beiträge: 5.444
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Das Problem an Deiner Konstruktion wird doch weniger der Wärmeduchgang durch die Panele, als vielmehr der Wärmeverlust durch Nahtstellen (Klebestellen, Stösse der Panelen usw.) sein. Somit wird es wohl am wichtigsten sein, möglichst ein nahtloses Isolierstück zu schaffen. Ich könnte mir vorstellen, dass Du ein Innengehäuse und ein Außengehäuse aus einem wenig wärmeleitenden Material z.B. Holz, diverse Kunststoffe herstellst. Den Zwischenraum kann man dann mit PU-Schaum ausfüllen. Hierzu würde ich 2K-Schaum verwenden, nicht den billigen 1K-Baumarktschaum. Der 2K-Schaum drückt wesentlich weniger nach, so dass das Gehäuse beim ausschäumen nicht so leicht deformiert wird.
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Vernünftig ist, dass die politischen Spitzen, wenn sie miteinander sprechen, darüber sprechen, wie mit der Sache umzugehen ist, wie ernst Vorwürfe zu nehmen sind und wie man damit umgeht, Vorwürfe zu besprechen, zu klären, zu verifizieren oder aus der Welt zu schaffen. (2013 Regierungssprecher Seibert)
Tiefflieger ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.04.2006, 17:08   #11   Druckbare Version zeigen
Edgar Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.044
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Zitat:
Zitat von Tiefflieger
Das Problem an Deiner Konstruktion wird doch weniger der Wärmeduchgang durch die Panele, als vielmehr der Wärmeverlust durch Nahtstellen (Klebestellen, Stösse der Panelen usw.) sein.
Das ist ein wichtiger Punkt den ich nicht ausreichend berücksichtigt habe!
Du solltest tatsächlich auf Schweißen bzw. auf jegliche direkte metallische Verbindung zwischen Innen- und Aussenwand grundsätzlich verzichten.
Edgar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 04.04.2006, 19:29   #12   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Ich weiss ja nicht was Du vor hast und wie micro und leicht Dein Kuehlschrank werden soll, aber wenn ich mir die aufwendigen Vorschlaege so anschaue und sehe dass das Ding 1-5 Jahre kuehlen soll und es doch nicht sooo leicht sein Muss dass nicht Aluminium in Betracht kaeme.
Wie waere es mit einer handelsueblichen Isolierflasche aus Edelstahl, bzw kleiner und Leichter eine Isoliertasse aus Edelstahl. Da gibt es inzwischen alle Groessen mit weiter und enger Oeffnung durch die auch die Technik passen koennte. Tassen in verschiedenen Groessen gibt es auch aus Titan da wird dann auch das Gewicht sehr gering und die Isolierwerte sind hervorragend...Findest Du alles bei Outdoorlaeden, nicht ganz billig aber vermutlich billiger als vieles von dem Bastelmaterial das hier vorgeschlagen wird und billiger ale irgend eine Aerogel-Higtech Loesung die es sicher auch noch gaebe und das Optimum waere
Nur so als ein weiterer Gedanke...
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Alt 04.04.2006, 20:11   #13   Druckbare Version zeigen
Engel Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Hallo,

Danke euch für die rege Beteiligung!

Da der PUR-Hartschaum keine großen Belastungen ausgesetzt sein wird, und die Außenhülle nochmal extra geschützt wird, habe ich gedacht, ich nehme einfach normale oder etwas dickere Aluminim-Haushaltsfolie. So wie ich euch verstanden habe ist Aluminium auf jeden Fall luftdicht/gasundurchlässig und die Hersteller von den VIP-Paneelen nehmen auch Alu-Folie. Dadurch wird das Gewicht nur unwesentlich erhöht, und ich habe mal ausgerechnet, durch die extreme Dünne der Folie verschlechtert sich die Isolierwirkung nur um ca. 2 %, ist also im Vergleich zu den erhofften Gewinn (ca- 40 bis 50 % ) relativ wenig. Wie die Hersteller der Vakuumpaneele die Aluminiumfolie dicht bekommen, verraten Sie leider nicht. Ich habe schon bei einem Klebstoff-Hersteller nachgefragt und warte noch auf Antowrt, kann ja auch noch bei Henkel nachfragen, aber so gut sind die Auskünfte meist nicht, wenn man überhaupt eine bekommt. Könnt ihr mir als Chemiker denn sagen, auf welcher Basis so ein Klebstoff überhaupt für mich geeignet sein kann? Große Klebekraft muß er ja nicht haben, aber eben gasundurchlässig sein. Hiermit werden Klebstoffhersteller wohl nicht so oft mit konfroniert. Kann es den überhaupt einen gasundurchlässigen Klebstoff geben oder ist alles nur relativ? Ich habe mal gelesen, daß Butyl und die Vulkanisationsflüssigkeit für Fahrradreparatur gasdicht sein soll, ist das richtig? Wenn es wirklich einen gasdichten Kleber geben sollte, kann ich doch gleich mein PUR drin eintauchen, und ich bin sicher, daß es keine Löcher gibt und es ist maßgearbeitet?

Ich hatte im Vorfeld schon mal nach sehr kleinen Kühlschränken geschaut, nichts gefunden, aber noch nicht nach Isoliertassen, das werde ich nochmal nachholen, auch wenn ich mir hier schwer vorstellen kann, daß diese besser sind und mit meiner Technik kompatibel sind
Engel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 05.04.2006, 11:17   #14   Druckbare Version zeigen
Edgar Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.044
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Beim Kleben wird es wohl eher auf die Fläche der Klebestelle ankommen: Auf Stoß kleben=kleine Klebefläche=dünne Sperrschicht ist dir Diffusionsgeschwindigkeit naturgemäss grösser als bei überlappenden Klebefugen.
Edgar ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.04.2006, 14:07   #15   Druckbare Version zeigen
Engel Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 22
AW: Welche gasundurchlässige Schicht für Isolierung eines Micro-Kühlschranks?

Hallo,

ich habe gestern mal bei Henkel angerufen, die meisten hatten keine Ahnung, haben mich weiterverbunden. Schließlich hatte ich jemanden, der wußte wovon ich sprach und auch etwas Ahnung hatte. Er hatte gemeint:

1. Unsere Klebstoffe werden nicht daraufhin gemacht und auch nicht getestet.
2. Silikonklebstoffe und lösungsmittelhaltige Klebstoffe sind wohl weniger geeignet.
3. HaushaltsAluminiumfolie läßt sich Aufgrund der „Beschichtung“ nur schwer verkleben, da hat sich Epoxidharz bewährt.
4. Klebstoffe bauen auf Kunststoffe auf und man könne deren Gasdichtigkeit von den entsprechenden Kunststoffen ableiten.

Inwieweit könnt ihr diesen Meinungen (2 bis 4) zustimmen?

Ich habe daraufhin im Internet nach Permeation(skoeffizienten) (Gasundurchlässigkeit) von Kunststoffen gesucht und folgendes gefunden:

Silikonkautschuk SI 605
Butylkautschuk IIR 1,3
Polyethylen PE 0,4
Polyvinylchlorid PVC 0,045
Polyacrylnitril PAN 0,0003
Polymid PL klein
Epoxidharz EP

Über PL und PAN habe ich (fast) nichts gefunden und düfte wohl auch schwer zu bekommen sein, aber PVC-Klebstoffe sind handelsüblich. Wäre das dann der Klebstoff meiner Wahl?

Ja, genau, das Aluminium muß sich an den Klebestellen soweit wie möglich überlappen und genausowichtig ist, den Klebstoff möglichst dünn aufzutragen.

Ist Haushaltsaluminiumfolie wirklich nicht nur Aluminium?

Da vor 50 Jahren meine Großmutter kein großer Aufwand Obst luftdicht zu „verpacken“, hätte ich nicht gedacht, daß es für mich heute recht aufwendig ist, etwas Hartschaum luftdicht zu einzupacken.
Engel ist offline   Mit Zitat antworten
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