КОМПОЗИТНАЯ ВОЛОКНИСТАЯ ПАНЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК C08J9/00 B32B15/08 B32B21/08 E04C2/296 C08K13/04 C08K7/22 

Изобретение относится к композитной волокнистой панели, в частности акустической панели, особенно для применения в дверных конструкциях, изоляции пола или сэндвич-панелях.

Одна известная форма панели, используемая в дверных конструкциях, содержит смесь кокосовых волокон, полиуретановой (ПУ) пены, сыпучего каучука и клея. Гетерогенная природа этих панелей способствует их хорошим звукопоглощающим свойствам, и доступность их составных частей позволяет производить их по умеренной цене.

В патентной заявке US 4256803 A описывается панель, имеющая сердцевину на основе вспененной фенольной смолы, включающая наполнители и слой на основе поликонденсированной фенольной смолы, снаружи покрывающий слой, который упрочнен стеклотканью.

В японской заявке JP 2009052033 описывается композиция термопластичной смолы для формования с расширением (технология «expansion moulding»), которая включает древесную муку и наполнитель.

Панели, раскрытые в патентных документах US 4256803 A и JP 2009052033, не приспособлены ни для проявления предпочтительных звукопоглощающих свойств, ни для использования в особых сферах, предусмотренных для настоящего изобретения.

Одной из задач настоящего изобретения является разработка панелей, которые могут соответствовать известным панелям по акустическим характеристикам и стоимости, но также обеспечивать дополнительные преимущества.

Одним из объектов настоящего изобретения является композитная волокнистая панель, описанная в п. 1 формулы изобретения.

В частности, согласно настоящему изобретению обеспечивается композитная волокнистая панель, имеющая сердцевину, содержащую:

от 20 мас. % до 70 мас. % минеральных волокон; и

от 30 мас. % до 80 мас. % полимерного материала;

в которой полимерный материал содержит (i) полимерный материал в форме частиц, выбранный из группы, состоящей из резины(резин), натурального(-ых) каучука(-ов), синтетического(-их) каучука(-ов), полиуретана, эластомера(-ов) и их смесей, (ii) полимерный материал в форме пены и (iii) связующее;

и в которой полимерный материал в форме частиц имеет средний диаметр в интервале от 0,1 мм до 30 мм.

Другие объекты определены в зависимых пунктах формулы и в то же время зависимые пункты определяют предпочтительные и/или альтернативные варианты осуществления.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения сердцевина композитной панели содержит от 10 мас. % до 30 мас. % пены, предпочтительно полиуретановой пены.

В другом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения сердцевина композитной панели содержит от 10 мас. % до 30 мас. % полимерного материала в форме частиц.

В другом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения сердцевина композитной панели содержит связующее в количестве от 5% до 15% от массы панели.

В другом предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения волокна минеральной ваты представляют собой волокна каменной ваты, имеющие средний диаметр в диапазоне 2-10 мкм и среднюю длину в диапазоне 2-30 мм.

Минеральные волокна, например волокна каменной ваты или волокна стеклянной ваты, в определенных количествах могут использоваться для придания панелям преимущества в огнестойкости и/или хороших уровней прочности на сжатие и/или низкой теплопроводности. Каждое из этих свойств, либо индивидуально, либо в сочетании, является особенно полезным, когда композитные панели используются в дверных конструкциях или сэндвич-панелях.

Комбинация различных материалов в композитных волокнистых панелях способствует их способности поглощать звук и тем самым их акустическим свойствам. Пеноматериал, включенный в качестве части полимерного материала, служит такой же цели, что и полимерный материал в форме частиц и комбинация этих материалов. Пена может иметь структуру с закрытыми порами или структуру с открытыми порами или их комбинацию; она может содержать полиуретановую пену, пенополистирол (EPS), экструзионный пенополистирол (XPS) или их смеси. Полимерный материал в форме частиц может находиться в форме частиц, предпочтительно частиц различных размеров, и может быть представлен в виде отходов или переработанного материала; полимерный материал в форме частиц может содержать резину(-ы), натуральный(-е) каучук(-и), синтетический(-е) каучук(-и), полиуретан, эластомер(-ы) или их смеси. Средний геометрический диаметр полимерного материала в форме частиц может быть ≥0,1 мм или ≥0,2 мм или ≥0,5 мм или ≥1 мм или ≥2 мм. Средний геометрический диаметр полимерного материала в форме частиц может быть ≤30 мм или ≤20 мм или ≤10 мм или ≤5 мм.

Разработка композитной волокнистой панели, имеющей высоту по меньшей мере 160 см и ширину по меньшей мере 60 см, позволяет использовать эту панель без необходимости заполнять дополнительными панелями полость огнестойкой двери. Обработка и сборка однослойной панели проще и рентабельнее, чем иметь дело с несколькими разными панелями. Кроме того, разработка одной или единичной панели, имеющей размеры, которые могут заполнить всю полость двери, помогает избежать риска слабого места или термического мостика в изоляции, которые могли бы возникнуть у опор отдельных, но примыкающих панелей. Панель может быть по существу прямоугольной; она может быть предоставлена с заранее сделанными прорезями и/или вырезанными отверстиями, чтобы ускорить ее установку в дверную полость. Панель может использоваться для однослойного или многослойного расположения, например двух или более накладываемых панелей.

Размеры композитной волокнистой панели могут составлять:

- высота ≥160 см, необязательно ≥180 см или ≥200 см и/или ≤300 см, необязательно ≤260 см или ≤230 см;

- ширина ≥60 см, необязательно ≥70 см или ≥80 см и/или ≤200 см, необязательно ≤140 см или ≤100 см;

- толщина предпочтительно ≥1 см, необязательно ≥1,5 см или ≥2 см и/или предпочтительно ≤12 см, необязательно ≤10 см или ≤8 см.

Композитная волокнистая панель особенно подходит для использования в дверях, особенно в огнестойких дверях, и еще более особенно в дверях с пределом огнестойкости Ei30, Ei45 или Ei60. Двери могут быть функциональными дверями. В одном варианте осуществления изобретения двери содержат внешнюю деревянную обшивку, или внешние деревянные панели, или внешние накладки, которые ограничивают внутреннюю полость двери, где расположена композитная волокнистая панель. Каждая деревянная внешняя накладка может иметь толщину ≥2 мм, в частности ≥2,5 мм или ≥3 мм и/или ≤8 мм, в частности ≤5 мм или ≤4,5 мм. Внешние накладки могут быть изготовлены из древесно-стружечных плит или древесно-волокнистых плит средней плотности (МДФ) и могут содержать шпон.

В альтернативном варианте осуществления двери содержат внешние металлические обшивочные листы или листовые металлические внешние панели, в частности из стали, которые ограничивают внутреннюю полость двери, где расположена композитная волокнистая панель.

Двери могут иметь толщину дверного полотна ≥30 мм, в частности ≥35 мм или ≥40 мм и/или ≤100 мм, в частности ≤75 мм или ≤50 мм. Вес дверного полотна в кг/м² может составлять ≥10, в частности ≥15 или ≥20 и/или ≤100, в частности ≤70 или ≤40.

Плотность композитных волокнистых панелей может составлять:

- по меньшей мере 300 кг/м³; в частности по меньшей мере 400 кг/м³ или по меньшей мере 500 кг/м³; и/или

- не более чем 800 кг/м³, в частности не более чем 700 кг/м³ или 600 кг/м³.

Полимерный материал в форме пены может иметь плотность ≤60 кг/м³, ≤50 кг/м³, или в частности ≤40 кг/м³; он может иметь плотность ≥5 кг/м³, ≥10 кг/м³ или в частности ≥20 кг/м³. Пены, имеющие такие плотности, могут называться "легкими пенами". Композитные волокнистые панели могут содержать твердую пену, например пену, имеющую плотность ≥60 кг/м³, ≥80 кг/м³ или в частности ≥100 кг/м³ и/или ≤160 кг/м³, или в частности ≤150 кг/м³.

Такие плотности могут содействовать прочности на сжатие и/или огнестойким характеристикам и, тем самым, облегчать использование в дверях, полах и/или сэндвич-панелях в строительных целях.

Прочность на сжатие композитных волокнистых панелей может составлять по меньшей мере 300 кПа, в частности по меньшей мере 350 кПа, по меньшей мере 400 кПа, по меньшей мере 450 кПа или по меньшей мере 500 кПа, что определяется согласно стандарту EN 826. Такая прочность на сжатие облегчает использование в дверях и/или сэндвич-панелях в строительных целях.

Толщина композитных волокнистых панелей может составлять по меньшей мере 15 мм, в частности по меньшей мере 20 мм, по меньшей мере 25 мм, по меньшей мере 30 мм, по меньшей мере 40 мм или по меньшей мере 50 мм; толщина может составлять не более чем 250 мм, в частности не более чем 200 мм. Такие толщины подходят для использования в дверях и/или сэндвич-панелях в строительных целях.

Теплопроводность композитных волокнистых панелей может составлять меньше чем 0,130 Вт/м⋅К, в частности меньше чем 0,110 Вт/м⋅К, меньше чем 0,105 Вт/м⋅К, меньше чем 0,100 Вт/м⋅К, предпочтительно меньше чем 0,095 Вт/м⋅К.

Композитные волокнистые панели также могут содержать одну или более добавок, например маленькие камни (доломиты, кварцевый песок), бумагу. Такие добавки могут быть получены из переработанных материалов и/или представлены в форме частиц, в частности имеющих средний геометрический диаметр ≥0,1 мм или ≥0,2 мм или ≥0,5 мм или ≥1 мм или ≥2 мм и/или ≤10 мм или ≤5 мм.

Наличие полимерного материала предпочтительно снижает звукопередачу в диапазоне от 50 до 5000 Гц. Свойства (в частности диаметр, длина, плотность, состав, количество) полимерного материала в форме частиц, полимерного материала в форме пены, минеральных волокон или добавок и свойство композитной волокнистой панели (толщина) могут использоваться для контроля звукопередачи композитной волокнистой панели. Любая комбинация этих различных характеристик может использоваться для контроля амплитуды и/или частоты звука, передаваемого через панель.

Настоящее изобретение также относится к дверям и панелям, которые содержат композитные волокнистые панели по изобретению.

В частности, настоящее изобретение относится к панели, содержащей композитную волокнистую панель согласно настоящему изобретению, имеющую листовой материал, прикрепленный к каждой из ее двух основных поверхностей, где, в частности, композитная волокнистая панель расположена между двумя листовыми пластинами, выбранными из деревянных пластин и металлических пластин.

В предпочтительном варианте выполнения панели согласно настоящему изобретению сэндвич-панель имеет предел огнестойкости по меньшей мере Ei30.

Настоящее изобретение в частности также относится к двери, содержащей композитную волокнистую панель согласно настоящему изобретению и имеющей предел огнестойкости по меньшей мере Ei30.

В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения такие двери и панели могут иметь:

- категорию звукоизоляции по меньшей мере SSK3, предпочтительно SSK2, более предпочтительно SSK1; и/или

- звукоизоляцию R_W,R (DIN 4109) по меньшей мере 35-39 дБ, предпочтительно 30-34 дБ, более предпочтительно 25-29 дБ; и/или

- звукоизоляцию R_W (EN ISO 140-3), полученную в лабораторных условиях, по меньшей мере минимум 42 дБ, предпочтительно минимум 37 дБ, более предпочтительно минимум 32 дБ;

в частности для дверей или панелей, содержащих следующую конструкцию:

деревянная облицовочная панель толщиной 2-6 мм (в частности толщиной около 3-4,5 мм) /композитная волокнистая панель толщиной 15-60 мм (в частности толщиной около 25-50 мм, в частности толщиной 30-45 мм)/ деревянная облицовочная панель толщиной 2-6 мм (в частности толщиной около 3-4,5 мм).

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления сердцевины композитной волокнистой панели согласно настоящему изобретению, включающему тщательное смешивание:

a) от 20 мас. % до 70 мас. % минеральных волокон; и

b) от 30 мас. % до 80 мас. % полимерного материала, где полимерный материал содержит (i) полимерный материал в форме частиц, имеющих средний диаметр в интервале от 0,1 мм до 30 мм, и выбранный из группы, состоящей из резины(резин), натурального(-ых) каучука(-ов), синтетического(-их) каучука(-ов), полиуретана, эластомера(-ов) и их смесей, (ii) полимерный материал в форме пены; и (iii) связующее;

и предоставление возможности связующему затвердеть.

Далее будут описаны варианты осуществления изобретения, исключительно в качестве примера.

Были получены композитные волокнистые панели, имеющие следующие составы:

и следующие свойства:

Указанные панели были получены путем тщательного смешивая материалов вместе и предоставления возможности связующему затвердеть. Благодаря тщательному смешиванию, минеральные волокна и полимерный материал присутствуют во всей сердцевине указанной панели и в предпочтительном исполнении во всей толщине панели.

Были получены две сэндвич-панели, причем каждая имеет тонкий лист стали толщиной 1,0 мм, присоединенный к каждой основной поверхности волокнистой панели в соответствии с примером 2а. После сборки эти сэндвич-панели имели толщину сердцевины 20 мм. Когда эти панели были подвергнуты испытанию на огнестойкость согласно стандарту EN 1363-1, они достигали предела огнестойкости 37 мин. При сравнении аналогичная сэндвич-панель, смонтированная с сердцевиной согласно Сравнительному примеру Cb, начала гореть через 15 мин после начала подвергания испытанию.

Группа изобретений относится к композитной волокнистой панели, в частности для применения в дверных конструкциях иди сэндвич-панелях. Описана композитная волокнистая панель, сердцевина которой содержит от 20 до 70 мас. % минеральных волокон и от 30 до 80 мас. % полимерного материала. Полимерный материал содержит (i) полимерный материал в форме частиц, выбранный из группы, состоящей из резины (резин), натурального (натуральных) каучука (каучуков), полиуретана, эластомера (эластомеров) и их смесей, (ii) полимерный материал в форме пены и (iii) связующее. При этом полимерный материал в форме частиц имеет средний геометрический диаметр в интервале от 0,1 до 30 мм. Описаны также сэндвич-панель, дверь, характеризующаяся улучшенным пределом огнестойкости или звукоизоляционной способности, а также способ получения композитной волокнистой панели. Технический результат – обеспечение композитной волокнистой панели с пределом огнестойкости Ei30, где наличие полимерного материала предпочтительно снижает звукопередачу в диапазоне от 50 до 5000 Гц, а прочность на сжатие составляет по меньшей мере 500 кПа. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 пр.

1. Композитная волокнистая панель, имеющая сердцевину, содержащую:

от 20 мас.% до 70 мас.% минеральных волокон; и

от 30 мас.% до 80 мас.% полимерного материала;

в которой полимерный материал содержит (i) полимерный материал в форме частиц, выбранный из группы, состоящей из резины (резин), натурального(-ых) каучука(-ов), синтетического(-их) каучука(-ов), полиуретана, эластомера(-ов) и их смесей, (ii) полимерный материал в форме пены и (iii) связующее;

и в которой полимерный материал в форме частиц имеет средний геометрический диаметр в интервале от 0,1 мм до 30 мм.

2. Композитная волокнистая панель по п. 1, где сердцевина композитной панели содержит от 10 мас.% до 30 мас.% пены, предпочтительно полиуретановой пены.

3. Композитная волокнистая панель по п. 1, где сердцевина композитной панели содержит от 5 мас.% до 15 мас.% связующего.

4. Композитная волокнистая панель по п. 1, где волокна минеральной ваты представляют собой волокна каменной ваты, имеющие средний диаметр в диапазоне 2-10 мкм и среднюю длину в диапазоне 2-30 мм.

5. Композитная волокнистая панель по п. 1, где композитная волокнистая панель имеет толщину по меньшей мере 15 мм, предпочтительно по меньшей мере 20 мм.

6. Композитная волокнистая панель по п. 1, где композитная волокнистая панель имеет высоту по меньшей мере 160 см и ширину по меньшей мере 60 см.

7. Композитная волокнистая панель по п. 1, где композитная волокнистая панель имеет плотность в диапазоне от 300 кг/м³ до 800 кг/м³.

8. Композитная волокнистая панель по п. 1, где композитная волокнистая панель имеет прочность на сжатие по меньшей мере 300 кПа.

9. Композитная волокнистая панель по п. 1, где композитная волокнистая панель имеет теплопроводность не более чем 0,130 Вт/м⋅К.

10. Сэндвич-панель, содержащая композитную волокнистую панель по п. 1, имеющая листовой материал, прикрепленный к каждой из ее двух основных поверхностей, где, в частности, композитная волокнистая панель расположена между двумя листовыми пластинами, выбранными из деревянных пластин и металлических пластин.

11. Сэндвич-панель по п. 10, где сэндвич-панель имеет предел огнестойкости по меньшей мере Ei30.

12. Дверь, содержащая композитную волокнистую панель по п. 1 и имеющая предел огнестойкости по меньшей мере Ei30.

13. Дверь, содержащая композитную волокнистую панель по п. 1, где дверь имеет

- категорию звукоизоляции по меньшей мере SSK3, предпочтительно SSK2, более предпочтительно SSK1; и/или

- звукоизоляцию R_W,R (DIN 4109) по меньшей мере 35-39 дБ, предпочтительно 30-34 дБ, более предпочтительно 25-29 дБ; и/или

- звукоизоляцию R_W (EN ISO 140-3), полученную в лабораторных условиях, по меньшей мере минимум 42 дБ, предпочтительно минимум 37 дБ, более предпочтительно минимум 32 дБ.

14. Способ изготовления сердцевины композитной волокнистой панели по п. 1, включающий тщательное смешивание:

a) от 20 мас.% до 70 мас.% минеральных волокон; и

b) от 30 мас.% до 80 мас.% полимерного материала, где полимерный материал содержит (i) полимерный материал в форме частиц, имеющий средний геометрический диаметр в интервале от 0,1 мм до 30 мм и выбранный из группы, состоящей из резины (резин), натурального(-ых) каучука(-ов), синтетического(-их) каучука(-ов), полиуретана, эластомера(-ов) и их смесей, (ii) полимерный материал в форме пены и (iii) связующее;

и предоставление возможности связующему затвердеть.