Forschungsbericht Dauerhaftigkeit von Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP)

CO2-Einsparung mit Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP): Untersuchung der Dauerhaftigkeit von VIPs mit verklebten Schutzschichten und in der klebetechnischen Anwendung

Nicht zuletzt durch die Meseberger Beschlüsse kommt der Thematik Energie- und CO₂-Einsparung in der Politik und Öffentlichkeit ein hoher Stellenwert zu. Zur Erreichung dieses Ziels im Gebäudebereich trägt die Verbesserung des Wärmeschutzes der Gebäudehülle einen maßgeblichen Beitrag. Neben konventionellen Dämmstoffen wurden in den letzten Jahren sog. Vakuum-Isolations-Paneele (VIPs) entwickelt. Diese besitzen den Vorteil, dass gegenüber konventionellen Dämmstoffen eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit um den Faktor 6-10 zu verzeichnen ist. So können Wärmeleitfähigkeiten von ca. 0,004 W/(mK) im Neu-zustand erreicht werden. Um solch niedrige Wärmeleitfähigkeiten jedoch über den kompletten Nutzungszeitraum sicherstellen zu können, bedarf es einer entsprechend dichten „Umhüllung“ dieser VIPs, um geringe Leckraten und damit geringe Druckanstiege im Paneel garantieren zu können. Bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit solcher Paneele ist es wichtig, alle relevanten Belastungen, die während der Nutzung auf das VIP einwirken, zu betrachten. Unter dieser Prämisse wurde im Sachverständigenausschuss des DIBt SVA B1 „Wärmeleitfähigkeit und Wärmedämmstoffe“ entsprechende Prüfszenarien erarbeitet, um die Dauerhaftigkeit der Wärmeleitfähigkeit von VIPs zu bewerten. Auf Grundlage dieser Prüfungen wurden in den vergangenen Jahren bereits nationale Zulassungen erteilt. 

In jüngster Vergangenheit erfolgt der Einbau solcher Produkte in die Gebäudehülle jedoch auch durch Kleben, durch Verarbeitung von bereits werkmäßig mit Schutzschichten aus Gummigranulat und EPS-Platten versehenen Verbundplatten oder durch die Integration in weitere Paneele mit polymeren Bestandteilen wie z.B. PU-Schäumen. Ebenso sind zukünftige Anwendungen denkbar, die das VIP in direkten Kontakt mit Beton, Estrich usw. bringen. Aus anderen Anwendungsbereichen ist bekannt, dass beim Kontakt von unterschiedlichen Polymeren bzw. beim Kontakt von Polymeren mit alkalischen Stoffen eine Diffusion von niedermolekularen Bestandteilen, wie z.B. Weichmachern und Ionen, stattfinden kann, die die Eigenschaften der Polymere negativ beeinflusst. 

Beispiele für die Wanderung von einzelnen Bestandteilen treten beim Kontakt von Verglasungsklötzen mit ausreagierten Dichtstoffen aus dem Randverbund von Mehrscheiben-Isolierglas und auch bei Dichtstoffen in Kontakt mit den Kanten von Verbund- und Verbundsicherheitsgläsern auf. Auch im Rahmen der ETAG 002 „Leitlinie für die Europäisch-technische Zulassung für Geklebte Glaskonstruktionen, Teil 1: Gestützte und ungestützte Systeme“ wird der Thematik Unverträglichkeit mit anderen Materialien im Abschnitt 5.1.4.2 Rechnung getragen.

Der Einfluss von organischen und anorganischen (ionischen) Komponenten auf die Dauerhaftigkeit der Umhüllung von VIPs aufgrund von Wechselwirkungen und Unverträglichkeit mit angrenzenden Materialien ist bislang noch nicht untersucht. Insbesondere der Kontakt mit polymeren und mineralischen Klebern und mit Putzen, Estrich und Betoninhaltsstoffen aus einer Außenwand ist von Interesse und bedarf der genaueren Betrachtung.

Materialwechselwirkungen und -unverträglichkeiten könnten eine Reduzierung der Gasdichtheit der Folie zur Folge haben. Diese chemischen Belastungen könnten durch mechanische Spannungen überlagert werden – Spannungen, die aus Zwängungen bei der Bewegung des Untergrundes oder unterschiedlichen thermischen Längenausdehnungen resultieren. Wenn man sich vor Augen führt, dass die Wärmeleitfähigkeit eines Paneels im neuen Zustand ca. 4 mW/(m K) beträgt, im belüften Zustand aufgrund einer nicht gasdichten Folie um den Faktor 5 höher ist, so wird klar, dass ausgeschlossen werden muss, dass durch Wechselwirkung mit angrenzenden Materialien, wie z.B. Klebern, oder mechanische Belastungen die Dichtigkeit der Verbundfolie reduziert wird.

Ziel des Vorhabens war es daher den Einfluss von unterschiedlichen Klebern und Klebsystemen sowie weitere Stoffe wie Betoninhaltsstoffe und Estriche auf die Dauerhaftigkeit der Folienumhüllung von VIPs zu untersuchen. Zusätzlich sollte auch der Einfluss der thermischen Ausdehnung von verklebten Deckschichten auf die Dauerhaftigkeit von VIPs beurteilt werden. Die notwendigen Untersuchungen konnten zum Teil an der Folie direkt durchgeführt werden, um entsprechende Reaktionen zwischen den „Beteiligten“ direkt visuell oder auch analytisch festzustellen. Ebenso wurden komplette VIPs mit unterschiedlichen Klebern in Kontakt gebracht und die Auswirkung auf den zeitlichen Druckanstieg des Paneels und infolgedessen auf die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ermittelt.