Aerogel-Polymer Compounds für die Anwendung in ETFE-Dachfolien (AeroCom)

Das IGF-Vorhaben Nr. 19507 BG der Forschungsvereinigung „Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH“, Meißner Ring 1-5, 09599 Freiberg wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.


Das Ziel des Vorhabens bestand darin, material- und prozessspezifische Grundlagen für die Entwicklung von stabilen, transluzenten ETFE-Folien mit einer gegenüber herkömmlichen ETFE-Folien um mindestens 20 % verringerten Wärmeleitfähigkeit zu erarbeiten. Es wurden verschiedene Verfahren der Herstellung von modifizierten ETFE-Folien untersucht, wobei ein Silica-Aerogel als thermisch isolierend wirkender Zusatz verwendet wurde. Besondere verfahrenstechnische Schwierigkeiten resultierten aus dem sehr großen Dichteunterschied von ETFE und Aerogel.

Ergebnisse

  • Es wurden ETFE-Aerogel-Folien mit einem Gehalt von bis zu 7 Ma% oder 50 Vol% Aerogel hergestellt.
  • Die Folien sind transluzent.
  • Die Aerogelpartikel sind gleichmäßig im Folienvolumen verteilt und in der Regel kleiner als 35 µm.
  • Die Hülldichte der Folien nimmt mit steigendem Aerogelgehalt ab.
  • Unter bestimmten Prozessbedingungen wird ein Teil des Silica-Aerogels ‚deaktiviert‘.
  • Bei ETFE-Aerogel-Folien, deren Hülldichte kleiner als 1,67 g/cm³ ist, wird eine signifikante Verringerung der thermischen Leitfähigkeit erreicht.
  • Im besten Fall wurde ein Wert von 83 mW/(m·K) erhalten.
  • Im Fall von extrudierten Folien wurde eine Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit um ca. 25 % und im Fall von thermogepressten Folien um bis zu 50 % erzielt.
  • Die niedrigere Wärmeleitfähigkeit von aerogelhaltigen Folien im Vergleich zu reinen ETFE- Folien wurde mit Hilfe eines Demonstrators qualitativ nachgewiesen.
  • Die ETFE-Aerogel-Folien weisen eine ausreichende Zugfestigkeit aber eine merklich verminderte Bruchdehnung auf und wirken schalldämmend.

Das mit dem Vorhaben verfolgte Konzept der Senkung der Wärmeleitfähigkeit von ETFE-Folien durch deren Modifizierung mit einem Aerogel kann ohne weiteres auf andere Polymere übertragen werden. Aussichtsreiche Kandidaten sind Polyolefine und TPO bzw. die aus ihnen hergestellten Dachbahnen.

 

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