Im ersten Leben PET-Flasche – jetzt Teil der Wärmedämmung
Wer energieeffizient bauen möchte, sollte nicht nur auf das Offensichtliche achten, wie ein gut gedämmtes Dach. Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben Dämmstege für Alu-Fensterprofile und Fassaden entwickelt – aus Recyclingmaterial. Das unterstützt die Wärmedämmung.
Der Alpet-Dämmsteg besteht aus recyceltem Kunststoff – wie die grünliche Farbe des Füllmaterials beweist.
Foto: Hochuli advanced
Dämmstege sind eher unbekannte Teile. Sie stecken in den Aluminium- und Metallprofilen in Fenstern und Fassadenverglasungen. Dabei fungieren sie als sogenannte thermische Trennungen zwischen der Außen- und Innenseite. Gäbe es sie nicht, könnte Kälte und Wärme ohne Hürde durch das Metall strömen. So unscheinbar ein Dämmsteg scheint, so wichtig ist er doch, vor allem im Hinblick auf den Klimawandel. Denn diese kleinen Bauteile, die sich fast so gut verstecken wie Schrauben, helfen dabei, CO2-Emissionen zu senken.
Der Dämmsteg an sich ist keine neue Erfindung. Ihn gibt es schon seit mehr als vier Jahrzehnten. Doch Forschende der Empa waren der Meinung, ihn noch verbessern zu können. Ein Team um Michael Barbezat und Giovanni Terrasi von der Abteilung „Mechanical Systems Engineering“ kooperierte deshalb mit Experten des Metallbauunternehmens Hochuli in Wigoltingen, einer Gemeinde im Kanton Thurgau, Schweiz. Das Unternehmen gründete für das gemeinsame Projekt eine eigene Firma: „hochuli advanced“.
Eine gute Wärmedämmung unterstützt klimafreundliches Bauen
Gemeinsam entwickelten Forschende und Metallexperten den „Alpet“-Dämmsteg. Das Besondere an ihm ist ein Schaumstreifen aus Polyethylenterephtalat (PET). Das PET wird aus recycelten Flaschen gewonnen und der Streifen dannin den glasfaser-verstärkten Kunststoff integriert. In dem Schaumstreifen sind zahlreiche Luftporen. Und genau die sind für ihren hohen Dämmeffekt bekannt. Vergleicht man die Wärmeleitfähigkeit des Alpet mit einem herkömmlichen Dämmsteg aus Polyamid, schafft der neue Prototyp je nach Breite rund 0,1 W/mK, der herkömmliche Steg dagegen etwa 0,25 W/mK. Die Abkürzung W/mK steht für Watt pro Quadratmeter und Kelvin und bezeichnet die Wärmeleitfähigkeit. Die Experten schätzen, dass sich mit dem Alpet-Dämmsteg die Wärmedämmung in einem neuen Bürogebäude um bis zu einem Fünftel verbessern ließe. Sie haben auch darauf geachtet, dass der Steg mit allen gängigen Systemen kompatibel ist.
Um allerdings die ideale Anzahl von Poren innerhalb des PET-Streifens hinzubekommen, waren etliche Tests nötig. Denn natürlich sind möglichst viele Poren sinnvoll im Hinblick auf eine hohe Dämmwirkung. Doch zu viele Poren wirken sich negativ auf die Stabilität aus. Schließlich erfolgt die Ummantelung des Dämmsteges mit dem schwarzen Kunststoff bei Temperaturen bis 300 Grad Celsius und unter hohem Druck. Die Forschenden entschieden sich für das sogenannte Extrusionsverfahren, bei dem der erhitzte und geschmolzene Kunststoff als weicher Teig durch einen Schlitz gepresst und so in die gewünschte Form gebracht wird. Er soll um den Streifen aus PET herumlaufen. Zugleich galt es, die Dicke dieser „Hülle“ gut anzupassen: Sie sollte möglichst schmal bleiben, was eine gute Dämmwirkung ermöglicht, aber zugleich dick genug, um den mechanischen Belastungen standzuhalten. Dazu zählen unter anderem das anschließende Pulverlackieren oder Eloxieren.
Wärmedämmung ohne lokale Schwachstellen
Nach diversen Tests und unterschiedlichen Stegen kristallisierten sich sieben Varianten heraus, aus denen dann der endgültige Prototyp entstand. Während der Tests ergab sich ein entscheidender Schritt für die Produktion: Praktischerweise verschweißt sich der Steg wie von selbst – allein durch die Hitze. Es ist keine zusätzliche Verklebung notwendig. „Das ist schon ein großer Vorteil“, sagt Metallbauingenieur Frank Hochuli vom Industriepartner. „Es gibt keine lokalen Schwachstellen, an denen sich Material ablösen könnte. Und je weniger Arbeitsschritte, umso günstiger das Produkt.“
Im Prüfinstitut ift Rosenheim, einem Institut für Fenstertechnik, wird der Alpet-Dämmsteg nun noch einmal getestet. Dort wurden die Versuche der Forschenden wiederholt und der Prototyp noch weiteren Belastungen ausgesetzt. Das Prüfinstitut untersuchte das Verhalten bei Brand, Bruch und auf nicht sichtbare Mikrorisse, nachdem sie den Prototypen für 1.000 Stunden in Öl, leichter Säure und auf starkem Zug in Querrichtung gelagert hatten. Daraus ergab sich eine offizielle Zertifizierung des ift zum Brandverhalten und zur statischen Belastbarkeit. Das Attest zur Wärmedämmung steht noch aus aufgrund geringfügiger Differenzen bei einzelnen Messwerten. Sobald auch diese Zertifizierung geschafft ist, will Frank Hochuli den Alpet-Dämmsteg auf den Markt bringen. Und die Empa-Fachleute sollen das auch weiterhin mit ihrem Know-how begleiten.
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