21.01.2026 von Aileen Sammler
Die Guarded Hot Plate-Methode: Warum Gasart und Druck die Wärmeleitfähigkeit Ihrer Dämmstoffe verändern
Erfahren Sie, wie Gasart und Druck die WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit von Dämmstoffen beeinflussen – und warum das GHP 456 Titan® präzise Messungen unter Inertgas und Vakuum ermöglicht. NETZSCH berät Sie bei der passenden Lösung für Ihre Anwendung.
Wenn Sie in der Produktentwicklung, Qualitätssicherung oder im thermischen Design mit Dämmstoffen arbeiten, benötigen Sie Wärmeleitfähigkeitsdaten, die auf Messungen beruhen, die realen Begebenheiten widerspiegeln. Messungen unter Standardbedingungen reichen dafür oft nicht aus.
Denn: Gasart und Druck verändern die effektive Wärmeleitfähigkeit eines offenporigen Materials erheblich. Je nach Einsatzfall kann das darüber entscheiden, ob ein System stabil läuft oder thermisch ausfällt.
Unser NETZSCH Applikationslabor hat verschiedene Analysen für Sie durchgeführt. In diesem Artikel erfahren Sie:
- warum offenporige Dämmstoffe so sensibel reagieren,
- wie groß der Einfluss von Gas und Druck tatsächlich ist,
- und was Sie für präzise Messungen unbedingt berücksichtigen müssen.
Warum offenporige Isolationsmaterialien so empfindlich auf Gas und Druck reagieren
Die Wärmeleitfähigkeit von faserförmigen Dämmstoffen wie Glaswolle erfolgt hauptsächlich über drei Mechanismen:
- Wärmeleitung im Feststoff
- Strahlungsanteil
- Wärmeleitung über das Zellgas
Gerade der Gasanteil spielt eine Schlüsselrolle. In offenen Porensystemen ersetzt das Spül- oder Umgebungsgas praktisch das Zellgas und beeinflusst damit unmittelbar die Wärmeleitfähigkeit.
Hinzu kommt: Der Gasdruck bestimmt, wie viele Teilchen überhaupt noch Wärme übertragen können.
Die Folge: Schon kleine Änderungen der Gasart oder des Drucks führen zu starken Verschiebungen der gemessenen Wärmeleitfähigkeit.
Was die Messungen zeigen – und was das für Sie bedeutet
1. Unterschiedliche Gase führen zu deutlichen Abweichungen
Glaswolle wurde unter Stickstoff, Argon und Helium vermessen. Die Resultate:
- In Stickstoff ≈ Luft → kaum Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit
- In Argon: rund 28 % geringere Wärmeleitfähigkeit der Probe
- In Helium: bis zu 4× höhere Wärmeleitfähigkeit der Probe
Ihre Relevanz:
- Argon eignet sich für Testumgebungen mit niedriger Gasleitfähigkeit.
- Das andere Extrem wird mit Helium deutlich und steht stellvertretend für Gase mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit.
- Wer nur in Luft misst, erhält unter Umständen nicht die Werte, die in der Realität tatsächlich auftreten.
2. Die typische S-Kurve: So stark wirkt der Druck
Unter Stickstoff untersuchten wir Drücke von ca. 0,01 mbar bis 1000 mbar.
Das Ergebnis: Zunächst bleibt die Wärmeleitfähigkeit konstant – ab etwa 300 mbar fällt sie jedoch steil ab.
Was bedeutet das für Ihre Praxis?
- Bis zu einem gewissen Unterdruck verändert sich wenig.
- Sobald die mittlere freie Weglänge der Gasteilchen Porengröße erreicht, kippt das Verhalten.
- Unterhalb dieser Grenze hängt die Wärmeübertragung in der Gasphase von der Teilchenanzahl ab – und damit sinkt die Wärmeleitfähigkeit stark.
Besonders wichtig ist es zu beachten, wenn Sie:
- unter Vakuumbedingungen entwickeln,
- Materialien für Raumfahrt oder Kryotechnik einsetzen,
- realistische Randbedingungen für Simulationen benötigen.
Was das für Ihre Messstrategie bedeutet
Wenn Sie offenporige Dämmstoffe zuverlässig unter herausfordernden Bedingungen charakterisieren wollen, brauchen Sie ein Messverfahren, das:
- verschiedene Gase kontrolliert einführen kann,
- echte Vakuumbedingungen abbildet,
- den Druck präzise regelt,
- stabile stationäre Messwerte liefert.
Das GHP 456 Titan®-Analysegerät ermöglicht diese Messbedingungen mit einer automatisierten und sehr stabilen Druckregelung.
Relevanz für Ihre Praxis
Für verlässliche und anwendungsnahe Wärmeleitfähigkeitsdaten können Sie:
- nicht nur in Luft messen – sondern im relevanten Zellgas,
- die Druckabhängigkeit prüfen, wenn Ihr Material unter Unterdruck eingesetzt wird,
- Literaturwerte immer in Bezug auf die Randbedingungen interpretieren,
- ein Messsystem nutzen, das Atmosphärenwechsel reproduzierbar abbilden kann.
So vermeiden Sie typische Fehler wie:
- zu optimistische Wärmeleitfähigkeitswerte,
- falsche Materialauswahl,
- unzuverlässige Simulationsergebnisse,
- thermische Probleme im späteren Einsatz.
Lesen Sie die komplette Studie
Besuchen Sie unsere Website unter GHP als Schlüsseltechnologie: Präzise Charakterisierung der Wärmeleitfähigkeit von Isolationsmaterialien unter Inertgas und Vakuum - NETZSCH Analyzing & Testing oder laden Sie sich hier das PDF herunter
NETZSCH unterstützt Sie bei der Auswahl Ihrer Messmethode
Offenporige Dämmstoffe reagieren stark auf Gasart und Druck. Wenn Ihr Material bei diesen Einflüssen Verwendung findet, muss auch die Wärmeleitfähigkeit unter diesen Bedingungen getestet werden. Andernfalls messen Sie eine verfälschte effektive Wärmeleitfähigkeit.
Nur wenn Gasart und Druck so geregelt werden, dass sie den realen Bedingungen entsprechen, erhalten Sie Wärmeleitfähigkeitswerte, die zuverlässig mit der tatsächlichen Leistung übereinstimmen Das GHP 456 Titan® ist das passende Analysegerät, die effektive Wärmeleitfähigkeit unter diesen herausfordernden Messbedingungen zu bestimmen.
Als Lösungsanbieter unterstützt NETZSCH Sie genau dabei: Von der Auswahl der passenden Messmethode über die Auslegung der Messbedingungen (Gas, Druck, Temperaturbereich) bis hin zur Entscheidung, welches Gerät Ihre Anwendung am zuverlässigsten abdeckt – beispielsweise das GHP 456 Titan® für anspruchsvolle Isolationsmaterialien unter Inertgas und Vakuum.
Wenn Sie herausfinden möchten, welche Lösung für Ihre konkrete Anwendung am besten geeignet ist, kontaktieren Sie gern Ihren lokalen NETZSCH-Vertriebsmitarbeiter.
Gemeinsam finden Sie die Messkonfiguration, mit der Sie verlässliche Daten für Entwicklung, Qualitätssicherung und Simulation erhalten.
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