КОМПОЗИЦИОННЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2012 года по МПК E04B1/80 

Настоящее изобретение относится к композиционному теплоизоляционному материалу с высокими эксплуатационными показателями, содержащему вакуумный теплоизоляционный материал и обычный теплоизоляционный материал, используемый, например, в зданиях.

В зданиях или подобных им (сооружениях) в целях улучшения свойств тепловой изоляции стен и крыши и так далее обычно используют или способ увеличения толщины подходящих теплоизоляционных материалов или подбора теплоизоляционного материала с еще более низкой теплопроводностью, то есть с лучшими теплоизоляционными характеристиками. Однако в случае, например, выполнения теплоизоляции стен зданий, то так как теплоизоляционный материал используется для заполнения полости, ограниченной наружной и внутренней стенками, существует верхний предел улучшения теплоизоляционных характеристик посредством увеличения толщины теплоизоляционного материала.

Более того, что касается теплоизоляционных материалов с хорошими теплоизоляционными характеристиками, среди применяемых в настоящее время таких теплоизоляционных материалов с использованием теплоизоляционных материалов из пластмассы является возможным обеспечить уровень тепловой изоляции приблизительно 0,02 Вт/(м·К) (W/m·K). Однако эта величина, по существу, является пределом и, в частности, не является достаточной применительно к зданиям в районах с холодным или очень жарким климатом. Следовательно, в дополнение к заполнению внутристеночных полостей теплоизоляционным материалом, является необходимым теплоизолирующее покрытие.

Вакуумные теплоизоляционные материалы, описываемые в патенте Японии 3580315 (JP2005220954), WO0185445 или в патенте Японии 3578172 (JP2005180594), являются известными в других областях техники как теплоизоляционные материалы с высокими эксплуатационными показателями. В случае с вакуумными теплоизоляционными материалами такой материал заполнителя, как стекловата, набивается внутрь наружного покровного материала, содержащего пленку из пластмассы или что-то подобное, и посредством поддержания состояния вакуума в зоне заполнителя является возможным обеспечение высококачественной тепловой изоляции. Такие материалы используются главным образом для тепловой изоляции в морозильных камерах и холодильниках и т.д.

Вакуумные теплоизоляционные материалы имеют высокие эксплуатационные показатели, но они являются очень непрочными в отношении внешнего воздействия. Следовательно, если раскрываемые в ранее упомянутых ссылках вакуумные теплоизоляционные материалы подвергаются обработке для использования в зданиях, то при воздействии ударов во время перевозки или установки и т.д. могут легко образовываться трещины и микроотверстия и при этом внутренний вакуум может нарушаться. Более того, как только величина вакуума снижается, эксплуатационные показатели немедленно снижаются до уровня обычного теплоизоляционного материала на основе волокна. Поэтому есть трудности в их применении для (тепло)изоляции здания.

Для того чтобы решить эту ранее упомянутую проблему, композиционный теплоизоляционный материал, относящийся к настоящему изобретению, содержит, по меньшей мере, два теплоизоляционных материала на основе волокна, выполненных в виде листов, между которыми размещается, по меньшей мере, один вакуумный теплоизоляционный материал, внешняя форма которого является такой, как у листа с размерами, меньшими, чем размеры листов наружных теплоизоляционных материалов на основе волокна, и при этом теплоизоляционные материалы на основе волокна соединяются в одно целое.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления (изобретения) на поверхности, по меньшей мере, одного из теплоизоляционных материалов на основе волокна наносятся линии, соответствующие внешним кромкам вакуумного теплоизоляционного материала, помещенного внутри.

В композиционном теплоизоляционном материале, относящемся к настоящему изобретению, вакуумный теплоизоляционный материал, который является чувствительным к удару, размещается и защищается посредством выполненных в форме листов теплоизоляционных материалов на основе волокна, так что возможное ударное воздействие во время транспортировки и монтажа является ослабленным по сравнению с перемещением одного (не защищенного) вакуумного теплоизоляционного материала, и, таким образом, возможности транспортировки и простоты использования вакуумного теплоизоляционного материала заметно возрастают. К тому же предотвращением возможности снижения величины вакуума посредством ослабления удара таким способом является возможным обеспечивать стабильность теплоизоляционных характеристик. Следовательно, при одинаковой толщине, как и у обычных теплоизоляционных материалов на основе волокна, является возможным производить композиционный теплоизоляционный материал с более высокими эксплуатационными показателями, и по сравнению со способом заполнения стенок заданной толщины является возможным обеспечивать теплоизоляционные характеристики, которые лучше, чем были до настоящего времени.

Более того, когда вакуумный теплоизоляционный материал помещают между теплоизоляционными материалами на основе волокна, то поскольку вакуумный теплоизоляционный материал является более жестким, чем окружающие теплоизоляционные материалы на основе волокна, является возможным определять местоположение упомянутого вакуумного теплоизоляционного материала, в некоторой степени, всего лишь посредством нажатия с внешней стороны или посредством незначительного его изгибания. Однако определение его точного местоположения может быть затруднительным. Следовательно, при установке между стенками или наподобие этого, если, например, кромки композиционного теплоизоляционного материала подрезаются на месте для соответствия заданному расстоянию, то существует опасность, что вакуумный теплоизоляционный материал также будет прорезан.

Поэтому в одном конкретном варианте осуществления (изобретения) на поверхности, по меньшей мере, одного из теплоизоляционных материалов на основе волокна наносится трафарет, причем в виде линий, соответствующих внешним кромкам вакуумного теплоизоляционного материала, помещенного внутрь в виде сэндвичевой структуры. Так что является возможным уверенно исключать любое подобное прорезание вакуумного теплоизоляционного материала во время приведения изоляционного материала к соответствующему размеру (со ссылкой в дальнейшем как выполнения «размерной обработки»).

В другом варианте осуществления (изобретения) вакуумный теплоизоляционный материал относится к типу, состоящему из множества отдельных вакуумных изолированных ячеек, которые могут образовываться из множества элементов заполнителя, расположенных с заданными интервалами и заключенных в оболочку, герметизированную на каждом интервале. Размер ячеек может выбираться в соответствии с потребностями. Один подобный материал раскрывается в патенте Японии JP2004-197935, полное включение признаков которого выполняется здесь путем ссылки. С таким вакуумным теплоизоляционным материалом последствия прорезания ограничиваются количеством поврежденных ячеек. Также является возможным нанесение на поверхности, по меньшей мере, одного слоя теплоизоляционного материала трафарета, который совпадает с местоположениями, где прорезание является безопасным для вакуумной изоляции, причем такими как местоположения разделения ячеек, наподобие линии герметизации.

Ниже приводятся пояснения вариантов осуществления настоящего изобретения на основе прилагаемых чертежей.

Фиг.1 - вид в поперечном разрезе стенки, заполненной теплоизоляционным материалом по обычной строительной технологии.

Фиг.2 - вид в поперечном разрезе изображения образца, где используется композиционный теплоизоляционный материал по настоящему изобретению.

Фиг.3 - вид в поперечном разрезе изображения образца, где используется композиционный теплоизоляционный материал, имеющий отношение к другому варианту осуществления (изобретения).

Фиг.4 - вид в перспективе композиционного теплоизоляционного материала по настоящему изобретению, причем сформованного с возможностью выполнения «размерной обработки».

Фиг.5 - вид в частичном поперечном разрезе изображения композиционного теплоизоляционного материала по настоящему изобретению «заданного размера», причем сформованного с возможностью выполнения «размерной обработки».

На фиг.1 полость (пространство) S определяется в границах между поверхностями стойки 1 и стойки 2 (каркаса) посредством установки внешнего элемента 3 и внутреннего элемента 4 облицовочного строительного материала, и причем эта полость S заполняется теплоизоляционным материалом 5. Толщина теплоизоляционного материала 5 ограничивается шириной стойки 1 и стойки 2 (каркаса), и там, где это требуется, для подгонки используется больше изоляционного материала, причем до настоящего времени было необходимо покрывать наружную часть внешнего элемента 3 облицовочного строительного материала дополнительным изоляционным материалом.

С другой стороны, на фиг.2 отображается композиционный теплоизоляционный материал по настоящему изобретению, который является собранным из двух выполненных в форме листов теплоизоляционных материалов 6 на основе волокна и вакуумного теплоизоляционного материала 7, включенного (внедренного) между этими теплоизоляционными материалами 6 на основе волокна.

Является предпочтительным, чтобы участок между теплоизоляционными материалами 6 на основе волокна и вакуумного теплоизоляционного материала 7 скреплялся клеевым веществом.

Кроме того, что касается участка стыка 6' теплоизоляционных материалов 6 на основе волокна, то этот участок может быть сомкнутым благодаря использованию гибкости теплоизоляционных материалов 6 на основе волокна, как показано на фиг.2, но в случае, когда там, где вакуумный теплоизоляционный материал 7 является утолщенным, и при этом образуется зазор на упомянутом стыке 6', причем участок зазора можно заполнять тонко нарезанным теплоизоляционным материалом 6а на основе волокна, как показано на фиг.3.

Теплоизоляционный материал 6 на основе волокна является теплоизоляционным материалом, содержащим обычно используемую стекловату или что-то подобное. С другой стороны, вакуумный теплоизоляционный материал 7 получают посредством покрытия материала заполнителя, содержащего формованный материал из стекловаты или формованный материал из минеральной ваты с наружным покровным материалом, содержащим жесткую или гибкую пластмассу, нетканый или картонный материал и т.д.

Материал, из которого изготавливается заполнитель, не ограничивается ранее упомянутой стекловатой или минеральной ватой, но также включает в себя такой материал как органическое волокно, полимерная крошка или керамический порошок, и т.д., причем толщина его может сохраняться.

Кроме того, плотность вакуумного теплоизоляционного материала 7 составляет приблизительно 150-300 кг/м³, а плотность теплоизоляционного материала 6 на основе волокна из стекловаты находится в пределах 8-100 кг/м³, предпочтительно 10-96 кг/м³, даже более предпочтительно 10-32 кг/м³, тогда как в случае с теплоизоляционным материалом 6 на основе волокна, причем изготовленного из минеральной ваты, она составляет приблизительно 24-80 кг/м³.

Вакуум или в значительной степени пониженное давление в зоне заполнителя обеспечивается или созданием вакуумного теплоизоляционного материала 7 при пониженном давлении или последующим за формованием снижением давления. Вакуумный теплоизоляционный материал 7 этой конструкции отличается тем, что его удельная теплопроводность приблизительно на 1/5-1/20 ниже по сравнению с теплоизоляционным материалом 6 на основе волокна.

В одном иллюстративном варианте осуществления (изобретения) комбинированная изоляция была выполнена из стекловаты (толщиной) 100 мм с плотностью 24 кг/м³ (четыре слоя по 25 мм), охватывающей в своей середине вакуумный теплоизоляционный материал, так что общая плотность составляет приблизительно 34 кг/м³. Тепловое (термическое) сопротивление, измеренное в соответствии с промышленным стандартом Японии JIS А1412-2 измерительным прибором теплового потока, составляло 4,7 Вт/(м²·К) (м²·К/W), что соответствует теплопроводности 0,021 Вт/(м·К) (W/м·К), тогда как тепловое (термическое) сопротивление стекловолокна такой же толщины, только с плотностью 24 кг/м³, составляет 2,85 Вт/(м²·К) (м²·К/W), соответствующее теплопроводности 0,035 Вт/(м·К) (W/м·К). Композиционный материал по (настоящему) изобретению обеспечивает, таким образом, превосходные эксплуатационные показатели теплозащиты.

Посредством обеспечения, по меньшей мере, разности в удельной плотности (например, по меньшей мере, 30 или 50 кг/м³) между теплоизоляционным материалом 6 на основе волокна и вакуумным теплоизоляционным материалом 7 при нажиме снаружи или изгибе является в значительной степени возможным определять местоположение вакуумного теплоизоляционного материала 7, который размещается внутри и который нельзя увидеть снаружи, так что обрезка кромок является вероятной.

Фиг.4 и 5 изображают другие варианты осуществления (изобретения), в которых фиг.4 является видом в перспективе композиционного теплоизоляционного материала по настоящему изобретению, причем сформованного с возможностью выполнения «размерной обработки»; а фиг.5 является видом в частичном поперечном разрезе изображения композиционного теплоизоляционного материала по настоящему изобретению с «заданным размером», причем сформованного с возможностью выполнения «размерной обработки».

На фиг.4 четыре листа вакуумного теплоизоляционного материала 7 заполняют в упаковке теплоизоляционными материалами 6 на основе волокна. Линии 8, соответствующие внешним кромкам каждого из этих вакуумных теплоизоляционных материалов 7, являются нанесенными на (наружные) поверхности теплоизоляционных материалов 6 на основе волокна. Пространство W между этими линиями является участком, где прорезание является вероятным во время «размерной обработки». Когда полости в стенках или потолках, и так далее, заполняются с использованием композиционного теплоизоляционного материала по настоящему изобретению с выполнением формования таким способом, то посредством осуществления «размерной обработки» на участках пространства W является возможным произвести подгонку для сопряжения с шириной стенки, и так далее, без повреждения вакуумного теплоизоляционного материала 7. Фиг.5 иллюстрирует образец, в котором «размерная обработка» была выполнена в пространстве W (на участке А с обозначением стрелкой).

На фиг.4 иллюстрируется образец, который выполняется в упаковке из четырех листов вакуумного теплоизоляционного материала 7, но помещаемый (внутри) вакуумный теплоизоляционный материал 7 может также выполняться одним листом. В таких условиях местоположением разреза является кромка участков композиционного теплоизоляционного материала.

В случае, когда вакуумный теплоизоляционный материал относится к такому типу, который содержит отдельные вакуумные изолирующие ячейки, разделительная линия может совпадать с местоположением разделения между ячейками в качестве линии выполнения герметизации.

Композиционный теплоизоляционный материал, относящийся к настоящему изобретению, может использоваться в качестве теплоизоляционного материала с высокими эксплуатационными показателями для заполнения полостей, ограниченных внутренними и внешними стенками.

Композиционный теплоизоляционный материал, подходящий для использования в зданиях, который может демонстрировать высокие показатели тепловой изоляции при заполнении полости, ограниченной наружной и внутренней стенками. Композиционный материал образован из теплоизоляционных материалов 6 на основе волокна в форме двух листов и вакуумного теплоизоляционного материала 7, который включен между этими теплоизоляционными материалами 6 на основе волокна. Слои теплоизоляционного материала на основе волокна соединяются в одно целое, и участок стыка между теплоизоляционными материалами заполнен тонко нарезанным теплоизоляционным материалом на основе волокна. Технический результат: обеспечение защиты вакуумного материала от повреждений в результате внешнего воздействия, улучшение теплоизоляционных и прочностных свойств. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Композиционный теплоизоляционный материал, характеризующийся тем, что между, по меньшей мере, двумя теплоизоляционными материалами (6) на основе волокна в форме листа помещен, по меньшей мере, один слой вакуумного теплоизоляционного материала (7), у которого внешняя форма такая, как у листа с размерами, меньшими, чем размеры листов теплоизоляционного материала на основе волокна, и при этом слои теплоизоляционного материала на основе волокна соединяются в одно целое, и участок стыка (6) между теплоизоляционными материалами (6) заполнен тонко нарезанным теплоизоляционным материалом (6а) на основе волокна.

2. Композиционный теплоизоляционный материал по п.1, в котором на поверхности, по меньшей мере, одного из теплоизоляционных материалов (6) на основе волокна нанесен трафарет, линии которого соответствуют наружным кромкам вакуумного теплоизоляционного материала, помещенного внутри.

3. Композиционный теплоизоляционный материал по п.1 или 2, в котором вакуумный теплоизоляционный материал (7) является состоящим из множества независимых вакуумных изолирующих ячеек.