Комбинированная теплоизоляционная система

Авторы патента:


Изобретение относится к комбинированным теплоизоляционным системам и способу их сооружения. Комбинированная теплоизоляционная система, имеющая изоляционный слой, необязательно армирующий слой, нанесенный на изоляционный слой, и наружный слой, нанесенный на изоляционный слой или на армирующий слой при его наличии, отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы, которые содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при этом массовая доля неорганического твердого вещества составляет от 15 до 40 мас.% в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице, а размер композиционных частиц составляет от 5 до 5000 нм. Способ теплоизоляции наружных фасадов зданий, заключающийся в креплении указанной выше комбинированной теплоизоляционной системы к наружному фасаду здания. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при сооружении указанных выше комбинированных теплоизоляционных систем.. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, в наружном слое указанных выше комбинированных теплоизоляционных систем. Технический результат – повышение механической нагруженности – ударопрочности, образование стабильного барьера при сохранении ударопрочности. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

Настоящее изобретение относится к комбинированной теплоизоляционной системе и к способу сооружения комбинированной теплоизоляционной системы.

Для сооружения комбинированных теплоизоляционных систем (КТИС), называемых также системами скрепленной теплоизоляции (ССТИ), обычно к каменной кладке или стене из иного материала крепят клеевым раствором изоляционные плиты, например плиты из жесткого пенопласта или плиты из стеклянной или минеральной ваты. Затем на изоляционные плиты наносят армирующий слой, в который помещают армирующую ткань, чаще всего стеклоткань. В завершение такую комбинированную систему покрывают наружным слоем, так называемой накрывкой (накрывочным слоем штукатурки).

Так, например, в DE 2516916 описана внешняя комбинированная теплоизоляционная система, при сооружении которой фасад облицовывают плитами из жесткого пенополистирола, которые затем оштукатуривают цементным раствором. В DE 4216204 А1 описана теплоизоляция зданий минеральными изоляционными плитами из силиката кальция, диоксида кремния и пористого заполнителя. Такую теплоизоляцию снаружи покрывают слоем штукатурки, при этом между теплоизоляционными плитами и слоем штукатурки укладывают ткань из волокна. Эта накрывка может при этом дополнительно содержать волокнистые материалы или полимеры в качестве улучшающих сцепление средств.

Среди накрывок следует различать четыре следующие системы: минеральные штукатурки, силикатные штукатурки, штукатурки на основе синтетических смол и штукатурки на основе силиконовых смол. Минеральные штукатурки, которые обычно наносят в два слоя, называют также толстослойными системами, тогда как сравнительно тонкие силикатные штукатурки, штукатурки на основе синтетических смол и штукатурки на основе силиконовых смол известны как тонкослойные системы. Тонкослойные системы нашли широкое распространение на рынке, поскольку они дают лишь крайне незначительную усадку и благодаря сравнительно быстрому достижению своей конечной прочности относительно просты и экономичны в нанесении. У тонкослойных систем толщина их слоя составляет от 2 до 5 мм. Однако именно такие тонкослойные системы из-за их низкой стойкости к механическим нагрузкам, таким как удары острыми предметами или попадание града, могут создавать проблемы. В особенности у систем с полимерным связующим, таких как силиконовые штукатурки или штукатурки на основе синтетических смол, на переднем плане стоят проблемы с пожарной безопасностью. В случае пожара может происходить интенсивное тепло- и дымообразование, а накрывка может в результате плавления органического связующего разрушаться и даже капать. Вследствие этого накрывка утрачивает свою функцию противопожарной защиты плит из жесткого пенополистирола и свою барьерную функцию в отношении них.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать подобные комбинированные теплоизоляционные системы, имеющие изоляционный слой из изоляционных плит и нанесенный на него наружный слой, в том отношении, чтобы они обладали высокой механической нагружаемостью (ударопрочность), а также образовывали в случае пожара стабильный барьер, прежде всего при сохранении ударопрочности.

Указанные проблемы неожиданно удалось решить путем применения композиционных частиц в накрывке.

Объектом изобретения является комбинированная теплоизоляционная система, имеющая изоляционный слой, необязательно армирующий слой, нанесенный на изоляционный слой, и наружный слой, нанесенный на изоляционный слой или на армирующий слой при его наличии, и отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы, которые содержат по меньшей мере один органический полимер и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, массовая доля которого составляет от 15 до 40 мас. % в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице.

Композиционные частицы известны из уровня техники, имеются в продаже и могут быть представлены в виде водных дисперсий или в виде диспергируемых в воде полимерных порошков. В WO 03/000760 А1 описан способ приготовления дисперсии композиционных частиц, а именно: дисперсии из неорганических твердых частиц и органического полимера путем полимеризации смеси мономеров, которая в небольших количествах содержит кремнефункциональный мономер, в присутствии дисперсии неорганических твердых частиц. Получаемые таким способом продукты рекомендуется использовать в качестве связующих для покрытий, в качестве клеев и в качестве модификаторов строительных растворов. Из WO 2004/035474 А1 известны водные дисперсии композиционных частиц, приготавливаемые путем смешения водных дисперсий силанизированных кремнеземных частиц с водными дисперсиями полимеров. Такие продукты рекомендуется использовать в качестве связующих в материалах для нанесения покрытий и в качестве добавок в составе цементных растворов. В WO 2009/112370 А1 описан способ приготовления дисперсии композиционных частиц путем конденсации одного или нескольких алкоксисиланов в водной дисперсии полимера с установленным на щелочное значением рН. Альтернативно этому можно отдельно путем конденсации алкоксисилана получать золь кремнекислоты и затем смешивать его с водной дисперсией полимера. В качестве возможных областей применения рекомендуется использование в материалах для нанесения покрытий и клеях. В WO 2012/110618 А1 описан способ получения модифицированных композиционных частиц путем смешения между собой водной дисперсии полимера и водного золя кремнекислоты и путем последующей полимеризации мономеров в такой смеси. В качестве возможных областей применения описываются уже указанные выше. В WO 2012/022667 А1 описано приготовление дисперсий композиционных частиц путем полимеризации этиленово ненасыщенных мономеров в присутствии дисперсно распределенных в воде неорганических твердых веществ, при этом для улучшения стойкости получаемой таким путем дисперсии при хранении в ходе полимеризации или после нее добавляют эпоксисилан.

Композиционные частицы состоят из органической полимерной фазы и распределенных в ней тонкодисперсных неорганических твердых частиц, которые преимущественно физическими связями (например, карбоксифункциональными мономерными звеньями в полимере) или химическими связями (например, кремнефункциональными мономерными звеньями в полимере) связаны с полимерными цепями органической полимерной фазы.

В качестве тонкодисперсных неорганических твердых частиц предпочтительны оксиды металлов или оксиды полуметаллов. Размер частиц диспергированных в воде твердых частиц в предпочтительном варианте составляет от 4 до 150 нм, особенно предпочтительно от 5 до 100 нм. Размер частиц при этом представляет собой среднемассовый размер dw, определяемый путем измерения методом статического светорассеяния, например анализатором размера частиц Nanosizer фирмы Coulter.

К пригодным оксидам металлов относятся, например, оксиды титана, циркония, алюминия, бария, магния или железа. Подобные оксиды металлов имеются в продаже, например диоксид титана, оксид циркония (IV), оксид олова (II), оксид олова (IV), оксид алюминия, оксигидроксид алюминия, оксид бария, оксид магния, оксид железа (II), оксид железа (III), оксид железа (II/III). В качестве предпочтительного оксида полуметалла следует назвать диоксид кремния. Диоксид кремния может быть представлен в аморфной форме и/или в различных кристаллических структурах. Диоксид кремния может быть представлен, например, в виде жидкого стекла или золей кремнекислоты. Пригодный диоксид кремния известен также под торговыми наименованиями Aerosil®, Nalco®, Levasil®, Ludox®, Nyacol®, Bindzil® и Snowtex®. Особенно предпочтительны золи кремнекислоты и модифицированные алюминатом или эпоксисиланом золи кремнекислоты. Для получения модифицированных золей кремнекислоты к обычному золю кремнекислоты при перемешивании и при необходимости при нагревании добавляют либо водный раствор алюмината, например NaAl(OH)4, либо эпоксисилан, например 3-глицидоксипропилтри-метоксисилан.

Способ получения тонкодисперсных неорганических твердых веществ известен, например их получают проведением реакций осаждения или химических реакций в газовой фазе (см. Е. Matijevic, Chem. Mater., 5, 1993, сс. 412-426; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, т. A23, cc. 583-660, изд-во Verlag Chemie, Weinheim, 1992).

К числу этиленово ненасыщенных мономеров, пригодных для приготовления водной дисперсии органического полимера, относятся виниловые эфиры неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода, метакрилаты и акрилаты спиртов с 1-15 атомами углерода, винилароматические соединения, олефины, диены или винилгалогениды. К предпочтительным виниловым эфирам относятся винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винил-2-этилгексаноат, виниллаурат, 1-метилвинилацетат, винилпивалат и виниловые эфиры α-разветвленных монокарбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, например, продукты VeoVa9® или VeoVa10® (торговые наименования продуктов, выпускаемых фирмой Momentive). Особенно предпочтителен среди указанных выше виниловых эфиров винилацетат.К предпочтительным метакрилатам или акрилатам относятся метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, пропилакрилат, пропилметакрилат, н-бутилакрилат, н-бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, норборнилакрилат. Особенно предпочтительны среди них метилакрилат, метилметакрилат, н-бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат. Примерами олефинов и диенов являются этилен, пропилен и 1,3-бутадиен. К пригодным винилароматическим соединениям относятся стирол и винилтолуол. Одним из предпочтительных винилгалогенидов является винилхлорид.

В предпочтительном варианте с основным полимером дополнительно сополимеризуют один или несколько функциональных сомономеров в количестве от 0,05 до 20 мас. %, особенно предпочтительно от 1 до 10 мас. %, в пересчете на общую массу мономеров. В качестве примера таких функциональных сомономеров можно назвать этиленово ненасыщенные моно- и дикарбоновые кислоты, предпочтительно акриловую кислоту, метакриловую кислоту, фумаровую кислоту и малеиновую кислоту, а также малеиновый ангидрид, амиды и нитрилы этиленово ненасыщенных карбоновых кислот, предпочтительно акриламид и акрилонитрил, этиленово ненасыщенные сульфокислоты, соответственно их соли, предпочтительно винилсульфокислоту и 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоту. В качестве других примеров функциональных сомономеров можно также назвать сомономеры с эпоксидными функциональными группами, такие как глицидилметакрилат и глицидилакрилат.В качестве следующих примеров функциональных сомономеров можно назвать кремнефункциональные сомономеры, такие как акрилоксипропилтри(алкокси)- и метакрилоксипропилтри(алкокси)силаны, которые в качестве алкоксигрупп могут содержать, например, метоксиостатки, этоксиостатки и остатки простых эфиров этоксипропиленгликоля, такие как метакрилоксипропилтриметокси-силан, винилтриалкоксисиланы и винилметилдиалкоксисиланы, такие как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан или винилметилдиметоксисилан. В качестве примеров функциональных сомономеров можно назвать также мономеры с гидроксигруппами, например гидроксиалкиловые эфиры метакриловой и акриловой кислот, такие как гидроксиэтил-, гидроксипропил-или гидроксибутилакрилат или -метакрилат. Предпочтительны этиленово ненасыщенные моно- и дикарбоновые кислоты и кремнефункциональные сомономеры.

В качестве органических полимеров предпочтительны полимеры сложных виниловых эфиров, прежде всего винилацетата, с 3-12 мас. % этиленово ненасыщенных карбоновых кислот, таких как акриловая кислота или метакриловая кислота, и при необходимости с 0,1-3 мас. % этиленово ненасыщенных силанов, таких как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилметилдиметоксисилан или винилметилдиэтокси-силан, а также полимеры сложных виниловых эфиров, прежде всего винилацетата, с 0,1-3 мас. % этиленово ненасыщенных силанов, таких как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилметилдиметоксисилан или винилметилдиэтоксисилан, при этом каждый из таких полимеров может содержать еще по 5-45 мас. % одного или нескольких мономерных звеньев из группы, включающей отличные от сополимеризованных сложных виниловых эфиров виниловые эфиры неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 3-15 атомами углерода, метакрилаты и акрилаты спиртов с 1-15 атомами углерода, стирол, этилен, бутадиен и винилхлорид, причем указанные в мас. % значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас. %.

В качестве органических полимеров предпочтительны также полимеры (мет)акрилатов спиртов с 1-15 атомами углерода, таких как метил(мет)акрилат и/или н-бутил(мет)акрилат, с 3-12 мас. % этиленово ненасыщенных карбоновых кислот, таких как акриловая кислота или метакриловая кислота, и при необходимости с 0,1-3 мас. % этиленово ненасыщенных силанов, таких как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилметилдиметоксисилан или винилметилдиэтоксисилан, а также при необходимости с 0,1-50 мас. %, предпочтительно 5-30 мас. %, стирола, и полимеры (мет)акрилатов спиртов с 1-15 атомами углерода, таких как метил(мет)акрилат и/или н-бутил(мет)акрилат, с 0,1-3 мас. % этиленово ненасыщенных силанов, таких как винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винилметилдиметоксисилан или винилметилдиэтоксисилан, и при необходимости с 0,1-50 мас. %, предпочтительно 5-30 мас. %, стирола, при этом указанные в мас. % значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас. %.

Органические полимеры можно получать известным специалисту методом полимеризации, таким как метод суспензионной полимеризации либо метод миниэмульсионной или предпочтительно эмульсионной полимеризации, как это описано, например, в Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, т. 8, cc. 659-677, изд-во John Wiley and Sons, Inc., 1987, или в DE 102006050336 A1. При этом этиленово ненасыщенные мономеры полимеризуют в водной среде в присутствии эмульгатора и/или защитного коллоида путем радикальной полимеризации.

Мономеры, соответственно массовые доли сомономеров выбирают при этом с таким расчетом, чтобы температура стеклования Тс полимера находилась в целом в пределах от -50 до +50°С. Температуру стеклования Тс полимеров можно определять известным путем методом дифференциальной сканирующей калориметрии (методом динамического дифференциального термического анализа, стандарт DIN EN ISO 11357-1/2), например проведением измерений с помощью динамического дифференциального калориметра DSC1 фирмы Mettler-Toledo в открытом тигле при скорости нагревания 10 K/мин. За температуру стеклования на диаграмме тепловых потоков принимают температуру в центре ступени (центр соответствует половине высоты ступени теплового потока) второй кривой нагрева. Приближенные значения температуры стеклования Тс можно также предварительно рассчитать по уравнению Фокса (Fox). В соответствии с методикой Фокса (Fox T.G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, 1956, с. 123) температуру стеклования можно рассчитать по следующей формуле:

где xn обозначает массовую долю (мас. %/100) мономера n, а Tcn обозначает выраженную в градусах Кельвина температуру стеклования гомополимера мономера n. Значения температуры стеклования Тс для различных гомополимеров приведены в справочнике Polymer Handbook, 2-е изд., изд-во J. Wiley & Sons, New York, 1975.

Композиционные частицы, содержащие органический полимер и тонкодисперсные неорганические твердые частицы, можно получать способами, указанными выше в описании уровня техники. При этом тонкодисперсные неорганические твердые частицы используют преимущественно в виде их стабильной водной дисперсии.

Водную дисперсию, содержащую тонкодисперсные неорганические твердые вещества, преимущественно добавляют в ходе полимеризации при получении органического полимера либо к готовой дисперсии полимера или полимеров.

Предпочтителен также способ, заключающийся в смешении водной дисперсии тонкодисперсных неорганических твердых веществ с дисперсией полимеров, которые содержат функциональные группы, например силановые группы и/или карбоксильные группы, в результате чего возможно образование химической или физической связи между неорганическими и органическими частицами.

Равным образом предпочтителен способ, заключающийся в смешении водной дисперсии, содержащей тонкодисперсные неорганические твердые вещества, с водной дисперсией полимера, который может при необходимости содержать функциональные группы, такие как силановые группы и/или карбоксильные группы, и с эпоксисилановым соединением, например 3-глицидоксипропилтриметоксисиланом или 3-глицидоксипропилметилдиэтокси-силаном.

Указанные процессы смешения проводят преимущественно при температуре от 20 до 70°C в течение преимущественно 1-12 ч.

Композиционные частицы имеют по меньшей мере частично структуру типа "сердцевина-оболочка". В такой структуре неорганические частицы образуют сердцевину, а полимерные цепи – оболочку. Массовая доля неорганического твердого вещества в композиционных частицах составляет от 15 до 45 мас.% в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице.

Получаемые таким путем композиционные частицы обычно представлены в виде водной дисперсии с содержанием твердого вещества преимущественно от 40 до 70%, особенно предпочтительно от 45 до 65%, наиболее предпочтительно от 50 до 60%.

Дисперсии композиционных частиц (композиционные дисперсии) имеют вязкость преимущественно от 65 до 3000 мПа•с, особенно предпочтительно от 75 до 2000 мПа•с, прежде всего от 80 до 900 мПа•с (вязкость по Брукфилду, определяемая на 50%-ной дисперсии в воде при 25°C и при 20 об/мин). Размер композиционных частиц составляет от 5 до 5000 нм. Предпочтительный размер композиционных частиц составляет от 50 до 500 нм. Размер композиционных частиц при этом представляет собой среднемассовый размер dw, определяемый путем измерения методом статического светорассеяния, например анализатором размера частиц Nanosizer фирмы Coulter.

Для получения композиционных частиц в виде порошков дисперсии модифицированных композиционных частиц можно подвергать распылительной сушке, при необходимости с добавлением защитных коллоидов в качестве способствующих сушке вспомогательных агентов. В качестве способствующих сушке вспомогательных агентов в предпочтительном варианте используют поливиниловые спирты. Распылительную сушку проводят при этом в обычных, предназначенных для этих целей установках, при этом для распыления дисперсий можно использовать одно-, двух- или многокомпонентные форсунки либо центробежный распылитель (вращающийся диск). Температуру на выходе обычно выбирают в пределах от 45 до 120°С, предпочтительно от 60 до 90°С. К полученному таким путем порошку для повышения его стойкости к слеживанию можно добавлять средство против слеживания (называемое также средством против спекания). В качестве примера таких средств против слеживания можно назвать карбонат кальция, тальк, диоксид кремния, каолины.

Полученные таким путем композиционные частицы в виде порошков можно путем последующего размола и/или редиспергирования в воде, органических растворителях или реакционноспособных разбавителях переводить в требуемую форму.

Основу комбинированной теплоизоляционной системы составляет изоляционный слой, который обычно образован уложенными вплотную друг к другу без зазоров изоляционными плитами, которые известным специалисту образом закреплены клеевым раствором и/или механическими крепежными элементами на наружном фасаде здания (стене здания).

Основу изоляционных плит составляют в целом органические или неорганические, природные или искусственные (тепло-)изоляционные материалы. В качестве примера искусственных изоляционных материалов можно назвать синтетические (полимерные) материалы, такие как полистирол, прежде всего вспененный или экструдированный полистирол, или полиуретан, прежде всего пенополиуретаны, минеральные материалы, прежде всего минеральные волокна, минеральную вату или минеральные пеноматериалы. В качестве примера природных неорганических изоляционных материалов можно назвать пористые материалы на известковом или цементном вяжущем. В качестве примера природных органических изоляционных материалов можно назвать плиты из древесных волокон, древесной шерсти, трав или стеблей злаков, которые скреплены обычно минеральными или органическими связующими. Технология изготовления изоляционных плит известна специалисту.

Наружный слой образуют путем нанесения строительного раствора на водной основе. В состав строительного раствора для нанесения наружного слоя входят в качестве его сухих компонентов одно или несколько минеральных вяжущих, при необходимости одно или несколько полимерных вяжущих, один или несколько заполнителей и при необходимости дополнительные добавки.

К пригодным для применения в составе строительного раствора минеральным вяжущим относятся, например, цементы, прежде всего портландцемент, глиноземистый цемент, магнезиальный цемент, шлакопортландцемент, а также смешанные цементы, пуццоланы, известь и гипс.

К пригодным для применения в составе строительного раствора полимерным вяжущим относятся сложные поливиниловые эфиры, такие как сополимеры этилена с винилацетатом, поли(мет)акрилаты, сополимеры стирола с акрилатами или сополимеры бутадиена со стиролом, которые для приготовления строительных растворов используют в виде их водных дисперсий или в виде их диспергируемых в воде порошков.

В качестве примера пригодных заполнителей можно назвать кварцевый песок, карбонат кальция, доломит, алюмосиликаты, глину, мел, гидрат белой извести, тальк и слюду, а также легкие заполнители, такие как пемза, пеностекло, газобетон, перлит, вермикулит, углеродные нанотрубки. Возможно также использование любых смесей указанных заполнителей. Предпочтительны кварцевый песок, кварцевая мука, карбонат кальция, мел и гидрат белой извести.

К числу дополнительных обычных добавок к строительным растворам относятся загустители, например полисахариды, такие как простые эфиры целлюлозы и модифицированные простые эфиры целлюлозы, простые эфиры крахмала, слоистые силикаты, поликарбоновые кислоты, такие как полиакриловая кислота и ее неполные эфиры, а также поливиниловые спирты, которые при необходимости могут быть ацетализированы или гидрофобно модифицированы, казеин и ассоциативные загустители. К обычным добавкам относятся также замедлители, такие как гидроксикарбоновые кислоты либо дикарбоновые кислоты или их соли, сахариды, щавелевая кислота, янтарная кислота, винная кислота, глюконовая кислота, лимонная кислота, сахароза, глюкоза, фруктоза, сорбит, пентаэритрит. Одну из групп обычных добавок образуют ускорители схватывания, например соли неорганических или органических кислот с щелочными или щелочноземельными металлами. Помимо этого следует также назвать гидрофобизаторы, консерванты, пленкообразующие вспомогательные средства, диспергаторы, стабилизаторы пены, пеногасители и антипирены (например, гидроксид алюминия). Такие добавки используют в обычных для них, зависящих от типа каждой конкретной из них количествах.

В общем случае строительные растворы для нанесения наружного слоя содержат минеральные вяжущие в количестве от 10 до 50 мас. %, полимерные вяжущие в количестве от 0 до 10 мас. %, заполнители в количестве от 40 до 80 мас. %, добавки в количестве от 0,1 до 10 мас. %, а также предпочтительно композиционные частицы в количестве от 5 до 20 мас. %, в каждом случае в пересчете на общую массу сухой смеси без воды, при этом указанные в мас. % значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас. %. Доля композиционных частиц в наружном слое в пересчете на его общую массу соответствует, таким образом, их доле в сухой смеси для строительного раствора.

При нанесении армирующего слоя его состав может соответствовать составу наружного слоя, за исключением того, что он не содержит композиционные частицы. В общем случае строительные растворы для нанесения армирующего слоя содержат минеральные вяжущие в количестве от 10 до 50 мас. %, полимерные вяжущие в количестве от 0 до 10 мас. %, заполнители в количестве от 40 до 80 мас. % и при необходимости добавки в количестве от 0,1 до 10 мас. %, в каждом случае в пересчете на общую массу сухой смеси без воды, при этом указанные в мас. % значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас. %. В армирующий слой обычно помещают волокнистую ткань, преимущественно стеклоткань.

Ниже изобретение дополнительно поясняется на примерах.

Дисперсии вяжущих

Сравнительная дисперсия 1

Водная, стабилизированная эмульгатором дисперсия сополимера винилхлорида с содержанием твердого вещества 57,7 мас. %, приготовленная путем эмульсионной полимеризации 76 мас. % винилхлорида, 6,2 мас. % виниллаурата, 17,4 мас. % этилена и 0,4 мас. % глицидилметакрилата.

Композиционная дисперсия 2

1098 г сравнительной дисперсии 1 смешивали в реакторе с 869,6 г золя кремнекислоты (содержание твердого вещества 41%, продукт Bindzil 2040 фирмы Akzo Nobel) и 31 г 3-глицидоксипропилтриметоксисилана (продукт Geniosil GF 80, фирма WACKER Chemie) и перемешивали при 40°С в течение пяти часов. Таким путем получили композиционную дисперсию с содержанием твердого вещества 51 мас. %. Содержание диоксида кремния в композиционной дисперсии составляло 34 мас. % в пересчете на общее содержание твердого вещества.

Сравнительная дисперсия 3

Водная, стабилизированная эмульгатором дисперсия сополимера с содержанием твердого вещества 44,7 мас. %, приготовленная путем полимеризации 59,5 мас. % бутилакрилата, 24 мас. % метилметакрилата, 11 мас. % стирола, 5 мас. % метакриловой кислоты и 0,5 мас. % винилтриэтоксисилана.

Композиционная дисперсия 4

2000 г сравнительной дисперсии 3 смешивали в реакторе с 394,5 г золя кремнекислоты (продукт Bindzil 2040) и перемешивали при 60°С в течение трех часов. После охлаждения получили композиционную дисперсию с содержанием твердого вещества 43,9 мас. %. Содержание диоксида кремния в пересчете на общее содержание твердого вещества составляло 15 мас. %.

Композиционная дисперсия 5

1388,6 г сравнительной дисперсии 3 смешивали в реакторе с 911,4 г золя кремнекислоты (продукт Bindzil 2040) и перемешивали при 60°С в течение трех часов. После охлаждения получили композиционную дисперсию с содержанием твердого вещества 42,8 мас. %. Содержание диоксида кремния в пересчете на общее содержание твердого вещества составляло 37 мас. %.

Сравнительная дисперсия 6

1200,6 г сравнительной дисперсии 3 смешивали в реакторе с 1098 г золя кремнекислоты (продукт Bindzil 2040) и перемешивали при 60°C в течение трех часов. После охлаждения получили композиционную дисперсию с содержанием твердого вещества 42,5 мас.%. Содержание диоксида кремния в пересчете на общее содержание твердого вещества составляло 45 мас.%.

Изготовление комбинированных теплоизоляционных систем (КТИС-образцы для испытаний)

На противопожарной (огнезащитной) плите из силиката кальция на цементном вяжущем (продукт Promatect-H фирмы Promat AG) в качестве плиты-основы размером 150х100 см и толщиной 12 мм создавали комбинированную теплоизоляционную систему.

На плиту-основу наносили клеевой раствор слоем толщиной 4 мм и затем на этот слой клеевого раствора накладывали и прижимали к нему полистирольную изоляционную плиту (фасадная изоляционная плита Isover EPS 040 WDV фирмы Saint Gobain) размером 100х50 см и толщиной 7 см.

После этого на полистирольную изоляционную плиту наносили армирующий раствор слоем толщиной 4 мм и на этот слой штукатурки укладывали стеклоткань (стеклоткань для КТИС, удельная масса 165 г/м2, размер ячеек 4х4 мм, белая).

В завершение на армирующий слой наносили накрывочный раствор слоем толщиной 4 мм.

Клеевой раствор и армирующий раствор имели указанный в таблице 1 состав.

Накрывочный раствор имел указанный в таблице 2 состав.

Методы испытаний

Механическую нагружаемость комбинированных теплоизоляционных систем определяли испытанием на образование вмятин согласно стандарту ЕТ ISO 7892 (стальной шар массой 1 кг, отклонение на 1,02 м).

Полученные результаты представлены в таблице 3.

Испытание на поведение при горении и огнестойкость проводили в соответствии со стандартом DIN EN 13823, проводя испытания с одиночным источником горения (SBI от англ. "single burning item"), и классифицировали в соответствии со стандартом DIN EN 13501-1.

Испытание с одиночным источником горения представляет собой метод испытания строительных материалов на поведение при горении и огнестойкость. Для этого испытываемые образцы подвергали воздействию пламени от одиночного источника горения, представляющего собой пропановую горелку в ящике с песком. Испытываемый образец располагали в двугранном угле тележки и устанавливали ее под дымоходом. Реакцию испытываемого образца на воздействие пламени регистрировали измерительными приборами и визуально и на основании результатов измерений рассчитывали показатели распространения огня, дымообразования и тепловыделения.

Скорость распространения огня FIGRA [Вт/с]:

В случае показателя FIGRA (от англ. "Fire GRowth RAte") речь идет об определении скорости распространения огня в Вт/с.

Тепловыделение в течение 10 мин THR600s [МДж]:

В случае показателя THR600s (от англ. "Total Heat Release") речь идет об определении общего тепловыделения в течение 600 секунд.

Дымообразование в течение 10 мин TSP(600) [м2]:

Отдельные значения TSP(t) (от англ. "Total Smoke Production", единица измерения м2) отражают общее дымообразование образцами до момента t процесса измерения. Показатель TSP(t) соответствует сумме отдельных значений SPRav(t) за интервал времени от начала измерения до момента t. При этом отдельные значения SPRav(t) (от англ. "Smoke Production Rate", скорость дымообразования, единица измерения м2/с) характеризуют фактическое дымообразование образцами до момента t процесса измерения. Показатель SPRav представляет собой отношение объемного расхода дымового газа в м3/с к длине пути луча света в м через трубу фотометрического измерительного устройства, откуда следует единица измерения м2/с. Показатель TSP представляет собой произведение суммы значений SPRav в м2/с на соответствующий интервал времени в с, откуда следует единица измерения м2.

Скорость (индекс скорости) дымообразования SMOGRA [м22]:

Значения SMOGRA (от англ. "SMOke GRowth RAte index", единица измерения м22) представляют собой максимальные значения отношений значений скорости дымообразования образцами SPRav(t) к соответствующим моментам t процесса измерения. Показатель SMOGRA рассчитывается делением значения SPRav(t) в м2/с на соответствующий момент t в с, откуда следует единица измерения м22.

Полученные результаты представлены в таблице 4.

Полученные результаты подтверждают, что накрывка у предлагаемой в изобретении КТИС обладает в сопоставлении со сравнительными накрывками без композиционных частиц хорошей механической прочностью в испытании на образование вмятин, а также пониженными показателями распространения огня (FIGRA) и тепловыделения (THR). Помимо этого у накрывки предлагаемой в изобретении КТИС ниже также дымообразование (TSP), что относится и к скорости дымообразования (SMOGRA).

1. Комбинированная теплоизоляционная система, имеющая изоляционный слой, необязательно армирующий слой, нанесенный на изоляционный слой, и наружный слой, нанесенный на изоляционный слой или на армирующий слой при его наличии, отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы, которые содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при этом массовая доля неорганического твердого вещества составляет от 15 до 40 мас.% в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице, а размер композиционных частиц составляет от 5 до 5000 нм.

2. Комбинированная теплоизоляционная система по п. 1, отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы в количестве от 5 до 20 мас.% в пересчете на его общую массу.

3. Комбинированная теплоизоляционная система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве неорганического твердого вещества содержится один или несколько оксидов титана, циркония, алюминия, бария, магния или железа или диоксид кремния.

4. Комбинированная теплоизоляционная система по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве органического полимера содержится один или несколько полимеров этиленово ненасыщенных мономеров из группы, включающей виниловые эфиры неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода, метакрилаты и акрилаты спиртов с 1-15 атомами углерода, винилароматические соединения, олефины, диены и винилгалогениды, и при необходимости один или несколько функциональных сомономеров из группы, включающей этиленово ненасыщенные моно- и дикарбоновые кислоты и кремнефункциональные сомономеры, в количестве от 0,05 до 20 мас.% в пересчете на общую массу мономеров.

5. Комбинированная теплоизоляционная система по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве органического полимера содержится один или несколько полимеров (мет)акрилатов спиртов с 1-15 атомами углерода с 3-12 мас.% этиленово ненасыщенных карбоновых кислот и при необходимости с 0,1-3 мас.% этиленово ненасыщенных силанов, а также при необходимости с 0,1 - 50 мас.% стирола или полимеров (мет)акрилатов спиртов с 1-15 атомами углерода с 0,1-3 мас.% этиленово ненасыщенных силанов и при необходимости с 0,1-50 мас.% стирола, при этом указанные в мас.% значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас.%.

6. Комбинированная теплоизоляционная система по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве органического полимера содержится один или несколько полимеров виниловых эфиров неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода с 3-12 мас.% этиленово ненасыщенных карбоновых кислот и при необходимости с 0,1-3 мас.% этиленово ненасыщенных силанов или полимеров виниловых эфиров неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода с 0,1-3 мас.% этиленово ненасыщенных силанов, при этом такие полимеры могут содержать еще 5-45 мас.% одного или нескольких мономерных звеньев из группы, включающей отличные от сополимеризованных сложных виниловых эфиров виниловые эфиры неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 3-15 атомами углерода, метакрилаты и акрилаты спиртов с 1-15 атомами углерода, стирол, этилен, бутадиен и винилхлорид, причем указанные в мас.% значения в каждом случае в сумме составляют 100 мас.%.

7. Способ теплоизоляции наружных фасадов зданий, заключающийся в креплении комбинированной теплоизоляционной системы по одному из пп. 1-6 к наружному фасаду здания.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что крепление осуществляют клеевым раствором и/или механическими крепежными средствами.

9. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при сооружении комбинированных теплоизоляционных систем по одному из пп. 1-6.

10. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, в наружном слое комбинированных теплоизоляционных систем по одному из пп. 1-6.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к комбинированным теплоизоляционным системам и способу их сооружения. Комбинированная теплоизоляционная система, имеющая изоляционный слой, необязательно армирующий слой, нанесенный на изоляционный слой, и наружный слой, нанесенный на изоляционный слой или на армирующий слой при его наличии, отличающаяся тем, что наружный слой содержит композиционные частицы, которые содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при этом массовая доля неорганического твердого вещества составляет от 15 до 40 мас. в пересчете на общую массу органического полимера и неорганического твердого вещества в композиционной частице, а размер композиционных частиц составляет от 5 до 5000 нм. Способ теплоизоляции наружных фасадов зданий, заключающийся в креплении указанной выше комбинированной теплоизоляционной системы к наружному фасаду здания. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, при сооружении указанных выше комбинированных теплоизоляционных систем.. Применение композиционных частиц в качестве композиционной покрывающей дисперсии, которые обладают размером от 5 до 5000 нм и содержат по меньшей мере один органический полимер в качестве органической полимерной фазы и по меньшей мере одно неорганическое твердое вещество, частицы которого распределены в органической полимерной фазе, в наружном слое указанных выше комбинированных теплоизоляционных систем. Технический результат – повышение механической нагруженности – ударопрочности, образование стабильного барьера при сохранении ударопрочности. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

Наверх