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Wärmedämmung Mit Plastikflaschen das Haus warmhalten

Autor / Redakteur: Norbert Raabe* / Christian Lüttmann

Ein neues Dämmelement von Empa-Forschern soll Fenster zukünftig noch besser isolieren. Der Dämmsteg ist mit Kunststoff aus recycelten Plastikflaschen gefüllt und soll bis zu 20 Prozent weniger Wärme durchlassen als vergleichbare Elemente. Das Geheimnis ist der in Versuchsreihen fein abgestimmte Materialmix mit Luftbläschen im Inneren und stabiler Hülle außen.

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Einbaufertig: Der Alpet-Dämmsteg aus Kunststoff. Die grünliche Farbe des Füllmaterials rührt von der Verwendung von PET aus rezyklierten Flaschen her.
Einbaufertig: Der Alpet-Dämmsteg aus Kunststoff. Die grünliche Farbe des Füllmaterials rührt von der Verwendung von PET aus rezyklierten Flaschen her.
(Bild: Hochuli advanced)

Zürich/Schweiz – Ob draußen nun sommerliche 30 °C oder frostige Wintertemperaturen herrschen: in der Wohnung soll es möglichst immer gleich warm sein. Um Häuser möglichst gut vor Temperaturschwankungen draußen abzuschirmen, sind sie bestens isoliert. Dazu gehören auch die versteckt eingebauten Dämmstege im Inneren von Aluminium- und Metallprofilen für Fenster und Fassadenverglasungen. Sie fungieren als thermische Trenner zwischen der Außen- und Innenseite, weil Kälte oder Wärme sonst ungebremst durch das Metall strömen würde.

Gefüllt mit „alten Plastikflaschen“

Doch obwohl solche Dämmstege schon über vier Jahrzehnte in Häusern verbaut werden, haben sie noch Verbesserungspotenzial. Ein Entwicklerteam um Michel Barbezat und Giovanni Terrasi von der Empa-Abteilung „Mechanical Systems Engineering“ arbeitet an einem neuartigen Produkt – zusammen mit Experten des Metallbauunternehmens Hochuli im schweizerischen Wigoltingen.

Das Besondere des neuen „Alpet“-Dämmstegs: Im Inneren des glasfaser-verstärkten Kunststoffs steckt ein Schaumstreifen aus recycelten Kunststoff-Flaschen (also aus Polyethylenterephthalat bzw. PET). Die vielen Luftporen in dieser Schicht dämmen effizient: Durchschnittlich liegt die Wärmeleitfähigkeit des Prototypen, je nach Stegbreite, bei 0,1 W/mK – weit weniger als bei einem Standard-Dämmsteg aus dem Kunststoff Polyamid (etwa 0,25 W/mK).

Luftbläschen: eine Frage von Dämmleistung und Stabilität

Recyceltes PET zur Dämmung zu nutzen scheint ein simpler Ansatz – doch um die Idee in ein Produkt zu verwandeln, war viel Konzeptarbeit nötig, etwa bei der Produktionsmethode: Nach Tests mit unterschiedlichen Verfahren entschieden sich die Fachleute für die so genannte Extrusion. Der Streifen aus PET wird dabei von einem erhitzten, geschmolzenen Kunststoff (ein teilkristalliner Thermoplast) umhüllt. Dazu wird die Schmelze wie ein weicher Teig durch einen Schlitz gepresst und so um den PET-Kern herum geformt.

Unter dem Mikroskop: Die größten Luftporen (schwarz) haben einen Durchmesser von etwa 0,5 mm.
Unter dem Mikroskop: Die größten Luftporen (schwarz) haben einen Durchmesser von etwa 0,5 mm.
(Bild: Hochuli advanced)

Bei diesem Schritt stellte sich die Frage nach dem Anteil der Luftporen in der PET-Füllung. Je mehr Luftbläschen enthalten sind, desto besser ist die Dämmwirkung. Zu viel Luft hingegen hätte die Stabilität des vorbereiteten PET-Stranges gefährdet, weil seine Ummantelung mit dem schwarzen Kunststoff bei Temperaturen bis 300 °C und hohem Druck geschieht.

Auch die Dicke der Ummantelung passten die Forscher an: möglichst schmal für eine gute Dämmwirkung – doch dick genug, damit der Steg später die mechanischen Belastungen übersteht; inklusive der Nachbehandlung des fertigen Gesamtprofils.

Ein langwieriger Prozess, der sich am Ende gelohnt hat, wie Empa-Forscher Barbezat meint. „Technisch gesehen haben wir sicher sehr gute Chancen“, sagt er. Die Messwerte und das Produkt, das sich trotz zweier unterschiedlicher Materialien einfach rezyklieren ließe, seien überzeugend. Und auch bei der nötigen Langzeit-Stabilität über viele Jahre, die sein Team mit Experimenten simulierte, sind die Fachleute zuversichtlich.

Materialtests mit Brandversuch und Säurebad

Beim Prüfinstutut „ift Rosenheim“ setzten die Fachleute den Dämmsteg-Prototyp diversen Belastungstest aus, darunter Brandversuche und Bruchtests sowie weitere Prüfungen. Es wurde z. B. auch untersucht, ob sich Mikrorisse im Material bilden, wenn der Prototyp 1.000 Stunden in Öl oder leichter Säure gelagert wurde.

Mittlerweile liegen laut Industriepartner Frank Hochuli offizielle Zertifizierungen zum Brandverhalten und zur statischen Belastbarkeit vor. Nur das Attest zur Wärmedämmung steht noch aus – wegen geringfügiger Differenzen bei einzelnen Messwerten, die an den positiven Resultaten aber nichts ändern würden, wie der Ingenieur betont.

Wie würde sich der neue Dämmsteg im Gesamtsystem „Fenster“ mitsamt Glasscheiben, Aluprofilen, Dichtungen und allen anderen Details auswirken? Verglichen mit heutigen High-End-Ausführungen ließe sich die Wärmdämmung um bis zu 20 Prozent verbessern, schätzt der Industriepartner Hochuli, der den neuen Dämmsteg auf den Markt bringen will.

* N. Raabe, EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs- und Forschungsanstalt, Dübendorf/Schweiz

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