Защитный слой для изоляционных строительных панелей, содержащий экологически безопасные материалы, и способ изготовления такого защитного слоя
Группа изобретений относится к защитному слою изоляционной строительной панели. Панель содержит основной слой, выполненный из теплоизоляционного материала, с первой поверхностью и противоположной второй поверхностью, и по меньшей мере один защитный слой, который соединен с основным слоем вдоль по меньшей мере одной из таких поверхностей. Защитный слой состоит из армирующего слоя из волокнистого материала и слоя покрытия армирующего слоя. Волокнистый материал армирующего слоя по меньшей мере частично изготовлен из экологически безопасного материала, а слой покрытия выполнен путем нанесения на армирующий слой по меньшей мере одного экологически безопасного полимера с его последующей сушкой. Группа изобретений обеспечивает повышение экологической безопасности получаемых изделий. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область применения
Настоящее изобретение относится к нежесткой поддержке для изоляционных панелей и многослойных изоляционных строительных панелей, в частности, для теплоизоляционной панели, изготовленной из вспененного синтетического материала, с использованием такой нежесткой поддержки на одной или обеих противоположных наружных торцевых сторонах панели.
В частности, это изобретение относится к защитному слою для изоляционных строительных панелей, изготовленных с использованием экологически безопасных материалов, то есть изделий на биологической основе, переработанных материалов из природных или ископаемых источников.
Предшествующий уровень техники
Многослойные изоляционные панели широко используются в конструкциях зданий, например, для обеспечения теплоизоляции стен, полов и крыш или покрытий в целом.
Известная изоляционная строительная панель содержит теплоизоляционный слой, например, выполненный из пенополиуретана, расположенный между двумя защитными слоями, выполненными с возможностью покрытия теплоизоляционного слоя на его торцевых поверхностях большего размера (а не на внешних ограничивающих поверхностях или границах порезки).
Защитные слои имеют двойное назначение: с одной стороны, они сдерживают расширение пенополиуретана при изготовлении панели, с другой стороны, они придают отформованной панели заданные форму и толщину и способствуют стабильности размеров и механической прочности панели, например, сопротивлению изгибу, стойкости к удару и истиранию.
Известны защитные слои, выполненные, в свою очередь, как многослойные структуры, имеющие армирующий слой из волокнистого материала, например, стекловолокна, покрытого отделочным слоем минерального типа. Такой отделочный слой обычно изготавливают из связующих смол ископаемого происхождения и инертных наполнителей, таких как карбонаты.
Благодаря материалам отдельных армирующего и отделочного слоев, а также уменьшенной общей толщине такой защитный слой (до его нанесения и объединения с теплоизоляционным слоем из пенополиуретана) нежесткий и гнущийся, поэтому может быть намотан в рулоны без повреждения или структурных изменений.
Нанесение и прикрепление защитного слоя к теплоизоляционному слою из полиуретана происходят путем слипания между армирующим слоем и слоем полиуретана, обеспечиваемого, например, с помощью расширяющегося полиуретана.
Такие поддержки для изоляционных панелей с минеральными отделочными слоями, в состав которых входят связующие ископаемого происхождения, имеют недостатки, поскольку они требуют все большего количества природных ресурсов, увеличивающееся потребление которых вызывает повышение показателей воздействия на окружающую среду.
Кроме того, такие поддержки для панелей, включающие в себя минеральные отделочные слои, могут иметь высокие выбросы летучих органических соединений, или ЛОС, или вредных соединений, включая, например, формальдегид.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, задача настоящего изобретения - создание защитного слоя для теплоизоляционной панели и многослойной теплоизоляционной строительной панели, обладающей такими признаками, которые позволяют преодолеть недостатки, описанные со ссылкой на известный уровень техники.
В частности, настоящее изобретение относится к защитному слою для изоляционных строительных панелей, изготовленному с использованием экологически безопасных материалов. Далее термин «экологически безопасные материалы» будет использоваться для обозначения биопродуктов или материалов на биологической основе, материалов из природных возобновляемых источников, переработанных материалов из ископаемых или природных источников, материалов с низким уровнем вредных выбросов и аналогичных материалов, применяемых в качестве альтернативы сырьевым материалам ископаемого происхождения.
В частности, настоящее изобретение учитывает растущий интерес к использованию сырьевых материалов растительного происхождения, таких как сахар, крахмал, натуральные масла и биомасса из сельскохозяйственных и растительных отходов, используемых как таковые или в качестве основы для синтеза и производства материалов, которые применяются при производстве промышленных изделий. Фактически использование такой биомассы обеспечивает преимущества для окружающей среды, снижая показатели воздействия на окружающую среду.
Конкретная задача настоящего изобретения - создание защитного слоя для теплоизоляционной панели, имеющего такие признаки, которые удовлетворяют следующие потребности:
- упругость и гибкость защитного слоя до его нанесения на изоляционную панель,
- механическая прочность,
- размерная стабильность,
- огнестойкость,
- воздухопроницаемость,
- пригодность для промышленного изготовления изоляционной панели, выполненной из синтетического вспененного/экструдированного материала, в частности из пенополиуретана,
и которой производят, по меньшей мере частично, с использованием экологически безопасных материалов, например материалов природного или биологического происхождения, или с использованием материалов природного или ископаемого происхождения, полученных из возобновляемых источников, переработанных материалов, материалов с низким уровнем выбросов и аналогичных материалов.
Эти и другие задачи решают с помощью защитного слоя для изоляционной строительной панели по п. 1, а также изоляционной строительной панели по пп. 11 и 12, а также с помощью способа изготовления защитного слоя для изоляционной строительной панели по п. 14 формулы изобретения.
Предпочтительные и преимущественные варианты осуществления составляют предмет зависимых пунктов формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные признаки и преимущества защитного слоя изоляционной строительной панели согласно настоящему изобретению станут очевидными из описания предпочтительных вариантов осуществления, приведенных в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на фиг. 1, которая представляет собой вид в разрезе теплоизоляционной строительной панели согласно варианту осуществления, где два наружных слоя основы изображены отделенными от внутреннего изоляционного слоя из вспененного синтетического материала (или еще не соединенными с ним).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Со ссылкой на фиг. 1, многослойная строительная панель, обладающая тепло- и/или звукоизоляционными свойствами, в целом обозначена позицией 10.
Преимущественно изоляционная панель 10 может использоваться в строительстве в качестве теплоизолирующего и/или звукоизолирующего покрытия и/или для изоляции стен, полов и накрытий.
Такая изоляционная панель 10 содержит основной слой 6, выполненный из изоляционного материала, преимущественно из пенополиуретана, имеющий первую поверхность 6' и вторую поверхность 6'', которые расположены друг напротив друга (имеются в виду поверхности большего размера, а не поверхности контура, по которым осуществляется наслоение панели 10).
В качестве предпочтительного примера основной теплоизоляционный слой 6 может быть изготовлен из пенополиуретана, вспененного или экструдированного полистирола, или фенольного пенопласта, или волокнистого изоляционного материала.
Изоляционная панель 10 дополнительно содержит, по меньшей мере, один защитный слой 2, соединенный с основным слоем 6 вдоль, по меньшей мере, одной или обеих поверхностей - первой 6' и второй 6'' поверхностей. Другими словами, основной слой 6 панели покрыт, по меньшей мере с одной стороны, защитным слоем 2 или расположен между двумя защитными слоями 2.
Защитный слой 2 состоит из армирующего слоя 4, выполненного из волокнистого материала, и слоя 3 покрытия армирующего слоя 4.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления этого изобретения, волокнистый материал армирующего слоя 4, по меньшей мере, частично изготовлен из экологически безопасного материала, то есть из материала на биологической основе, или материала из возобновляемых источников, или переработанного материала из природных или ископаемых источников.
Согласно вариантам осуществления, волокнистый материал армирующего слоя 4 может быть сформирован из:
- нетканого полотна, например состоящего из вышеупомянутого волокнистого материала или содержащего такой материал,
- ткани (уток-основы), состоящей из упомянутого волокнистого материала или содержащая такой материал, и/или
- сетки, состоящей из упомянутого волокнистого материала или содержащей такой материал.
В одном варианте осуществления армирующий слой 4 обращен к соответствующей внешней поверхности 6', 6'' основного слоя 6 панели 10 и соединен с ней.
Следует отметить, что экологически безопасный материал, используемый для изготовления, по меньшей мере, части армирующего слоя 4, выбран из группы, состоящей из:
- материала природного происхождения,
- переработанного материала синтетического происхождения,
- материала, выполненного из полимеров, полученных из возобновляемых природных источников,
- материала минерального или синтетического происхождения, содержащего связующее, созданное на биологической основе.
В одном предпочтительном варианте осуществления армирующий слой 4, изготовленный из экологически безопасного волокнистого материала, представляет собой нетканое полотно из стекловолокна, включающее в себя связующее растительного происхождения, например крахмал, производящее выброс формальдегида в воздух помещения на уровне 0,010 мг/м3 или менее.
Вышеупомянутый армирующий слой 4 может быть обработан с помощью огнестойкого вещества.
Армирующий слой 4 придает защитному слою 2, а значит, и изоляционной панели 10 механическую прочность и/или размерную стабильность.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, слой 3 покрытия защитного слоя 2 изготовлен путем нанесения на армирующий слой 4 дисперсии одного или нескольких экологически безопасных полимеров (дисперсной фазы) и последующей сушки, в частности при высокой температуре.
Такая дисперсия одного или нескольких экологически безопасных полимеров также включает в себя экологически безопасные инертные наполнители.
Согласно одному варианту осуществления, упомянутая дисперсия может представлять собой водную дисперсию, в которой дисперсионная фаза по факту представляет собой воду. В качестве альтернативы дисперсионная фаза такой дисперсии может содержать органическую или неорганическую жидкость.
Для получения существенной однородности свойств и толщины защитного слоя 2 слой 3 покрытия наносят на армирующий слой 4 так, чтобы покрыть всю поверхность практически однородно.
В одном варианте осуществления слой 3 покрытия поддержки 2 должен быть повернут и обращен к соответствующей внешней поверхности 6', 6'' основного слоя 6 панели 10, соединен с ней и не должен иметь армирующего слоя 4.
В одном варианте осуществления слой 3 покрытия представляет собой нанесенный состав, содержащий:
- полимерную смолу, которая в дисперсии частично или полностью безопасна с экологической точки зрения,
- экологически безопасные инертные наполнители и, необязательно, воду и добавки.
В одном варианте осуществления экологически безопасная полимерная смола слоя 3 покрытия выбрана из группы, состоящей из смол синтетического происхождения, полученных из возобновляемых материалов, таких, например, как:
- полиэтилен, полученный синтезом из этилена, который получен из этанола, произведенного путем ферментации сахарного тростника;
- полимерные дисперсии полимеров или сополимеров, полученных из ингредиентов растительного происхождения, включая акрилы, стиролы, винилы, силиконы, силаны, полиуретаны, винилацетаты, винилверсататы.
В другом варианте осуществления экологически безопасная полимерная смола слоя 3 покрытия выбрана из группы, состоящей из смол растительного происхождения, полученных из возобновляемых материалов, таких как:
- крахмал и крахмальные смеси,
- полимолочная кислота (PLA), полученная из сахаров,
- целлюлоза,
- лигнин,
- натуральный каучук,
- полигидроксиалканаты (ПГА),
- казеин и другие материалы животного происхождения.
В одном особо предпочтительном варианте осуществления слой 3 покрытия армирующего слоя 4 представляет собой нанесенный состав, содержащий:
- от 5 до 30% (по массе) акриловой смолы растительного происхождения в водной дисперсии;
- от 40 до 80% (по массе) экологически безопасных инертных наполнителей,
- от 0,5 до 5% (по массе) добавок,
- от 10 до 30% (по массе) воды.
Процентные доли могут изменяться из-за добавления воды и добавок, таких как смачивающие, пеноподавляющие, диспергирующие вещества, биоциды, загустители и т.д.
Изготовление защитного слоя 2 и изоляционной панели 10 с помощью слоя 3 покрытия, выполненного из экологически безопасного материала, в частности, путем нанесения дисперсии, например водной дисперсии, экологически безопасных полимеров на волокнистый армирующий слой 4, изготовленный из экологически безопасного материала, что позволяет удовлетворить и взаимно согласовать требования по:
- упругости и гибкости защитного слоя 2 до его нанесения на изоляционную панель 10,
- механической прочности защитного слоя 2 и изоляционной панели 10,
- размерной устойчивости защитного слоя 2 и изоляционной панели 10,
- огнестойкости защитного слоя 2 и изоляционной панели 10,
- воздухопроницаемости защитного слоя 2,
- пригодности для промышленного изготовления изоляционной панели 10, выполненной из синтетического вспененного/экструдированного материала, в частности из пенополиуретана.
Следует заметить, что слой 3 покрытия содержит инертные наполнители, выбранные из группы, состоящей из неорганических или органических веществ в форме порошков, хлопьев, полых шариков, порошкообразного каучука, растительной крупы, гранул или волокон, порошков карбонатов и талька, оксидов, гидроксидов, сульфатов, фосфатов.
Предпочтительно, чтобы такие наполнители были экологически безопасными и были получены из возобновляемых источников, например имели растительное происхождение, или чтобы они были получены из карбоната кальция, добываемого из яичной скорлупы или раковин моллюсков.
Нанесение и прикрепление защитного слоя 2 к основному слою 6 изоляционной панели 10 происходит, например, путем склеивания армирующего слоя 4 (или слоя 3 покрытия) защитного слоя 2 с основным слоем 6, например, с помощью того же расширяющегося синтетического материала (полиуретана), из которого изготовлен основной слой 6.
Согласно примерному варианту осуществления, способ производства защитного слоя 2 по настоящему изобретению состоит из следующих этапов:
- размещение армирующего слоя 4 из волокнистого материала, причем такой волокнистый материал, по меньшей мере, частично изготовлен из экологически безопасного материала;
- изготовление слоя 3 покрытия путем нанесения дисперсии одного или нескольких экологически безопасных полимеров и экологически безопасных инертных наполнителей на армирующий слой 4 с последующей сушкой, предпочтительно при высокой температуре.
В частности, этап сушки при высокой температуре может быть осуществлен путем помещения защитного слоя 2 в печь или пропускания его через печь, например печь с горячим воздухом, например при температуре от 100 до 250°С.
Кроме того, этот способ может предусматривать этап наматывания защитного слоя 2 с образованием рулона, который подходит для транспортировки и/или использования в системе для разматывания защитного слоя 2 при изготовлении изоляционной панели 10.
Согласно варианту осуществления, изготовление защитного слоя 2 выполняют непрерывно с помощью системы и способа непрерывной рулонной подачи, в которой (расположенный в начале технологической цепочки) армирующий слой 4 из волокнистого материала непрерывно разматывается, в то время как (далее в технологической цепочке) осуществляется нанесение слоя 3 покрытия на размотанный армирующий слой 4 и (еще дальше в технологической цепочке) выполняется сушка нанесенного слоя 3 покрытия, и (еще дальше в технологической цепочке) выполняется повторное наматывание защитного слоя 2, полученного после высыхания слоя 3 покрытия.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, способ изготовления изоляционной панели 10 содержит следующие этапы:
- формирование основного слоя 6 из синтетического вспененного материала, например полиуретана,
- нанесение защитного слоя 2 только на одну или обе противоположные поверхности основного слоя 6 - первую 6' и вторую 6'', с армирующим слоем 4, обращенным к основному слою 6. В другом варианте осуществления слой 3 покрытия поддержки 2 обращен в сторону основного слоя 6.
Формирование основного слоя 6 может содержать этап распыления, и/или экструзии, и/или распределения полимерной пены, например полиуретана, только на первый защитный слой 2, а затем нанесение второго защитного слоя 2 на основной полимерный слой 6, образованный после расширения полимерной пены так, что такой основной слой 6 панели 10 расположен между двумя поддержками 2. Как альтернатива, формирование основного слоя 6 может содержать этап распыления, и/или экструзии, и/или распределения полимерной пены, например полиуретана, в зазоре между двумя из вышеупомянутых защитных слоев 2, выполненных ранее так, что защитные слои 2 образуют ограничение для расширения полимерной пены, которая образует основной изоляционный слой 6.
Согласно дополнительному варианту осуществления, этап нанесения защитного слоя 2 может предусматривать приклеивание защитного слоя 2 только к одной или обеим противоположным первой и второй поверхностям 6', 6'' уже сформированного основного слоя 6 (например, уже полностью расширенного и сформированного или изготовленного из волокнистого изоляционного материала), с армирующим слоем 4, обращенным в сторону основного слоя 6.
Защитный слой 2 для изоляционных панелей 10, согласно настоящему изобретению, имеет несколько преимуществ.
Фактически, поскольку защитный слой 2 изготовлен из сырья, по меньшей мере частично, природного происхождения, на основе биологических продуктов или возобновляемых источников, он оказывает незначительное воздействие на окружающую среду, обеспечивая низкие уровни загрязняющих выбросов, таких как летучие органические соединения, или ЛОС. Такие соединения содержат, среди прочего, алифатические, ароматические и хлорированные углеводороды, альдегиды, терпены, спирты, сложные эфиры и кетоны.
В частности, проведя испытания в соответствии со стандартами ISO 16000-3 и ISO 16000-6, Заявитель подтвердил, что при наличии защитного слоя 2 согласно настоящему изобретению концентрация формальдегида в выбросах, который является одним из самых вредных соединений, поддерживается на уровне 0,010 мг/м3 и менее при использовании такой же поддержки.
Кроме того, если защитный слой 2, по настоящему изобретению, объединен с изоляционными материалами, такими как биологически безопасные полиуретаны, изготовленные из полимасел на основе растительных масел, в целом система изоляционных панелей 10, созданная таким образом, оказывает незначительное воздействие на окружающую среду, отвечая текущим требованиям рынка и наиболее строгим европейским нормам, касающимся безопасности и защиты окружающей среды.
Каждый из отдельных признаков, описанных в качестве примера и в сочетании с другими признаками, также следует понимать как описанный независимо и отдельно и, следовательно, как применимый к другим описанным вариантам осуществления для защитного слоя 2, для изоляционной панели 10 и для способа ее изготовления.
Эти варианты осуществления с признаками, которые являются отдельными или объединены с признаками других вариантов осуществления, в настоящем документе предусмотрены явным образом, но не описаны для краткости.
1. Защитный слой (2) для изоляционной строительной панели (1), который содержит:
- основной слой (6) из теплоизоляционного материала, содержащий первую поверхность (6') и противоположную вторую поверхность (6'');
- по меньшей мере один защитный слой (2), связанный с основным слоем (6), по меньшей мере по одной из упомянутых первой и второй поверхностей (6', 6''),
при этом упомянутый защитный слой (2) содержит:
- армирующий слой (4) из волокнистого материала,
- слой (3) покрытия армирующего слоя,
отличающийся тем, что
слой (3) покрытия изготавливают путем нанесения по меньшей мере одного экологически безопасного полимера на армирующий слой (4) с его последующей сушкой и
упомянутый слой (3) покрытия представляет собой наносимый состав, содержащий экологически безопасные инертные наполнители в дополнение по меньшей мере к одному экологически безопасному полимеру, при этом экологическая полимерная смола выбрана из группы, состоящей из смол растительного происхождения, полученных из возобновляемых материалов: крахмал и крахмальные смеси, полимолочная кислота, полученная из сахаров, целлюлоза, лигнин, натуральный каучук, полигидроксиалканаты, казеин, или выбрана из группы, состоящей из смол синтетического происхождения, полученных из возобновляемых материалов: полиэтилен, полимерные дисперсии полимеров или сополимеров, полученных из ингредиентов растительного происхождения, включая акрилы, стиролы, винилы, силиконы, силаны, полиуретаны, винилацетаты, винилверсататы, экологически безопасные инертные наполнители выбраны из группы: неорганических или органических веществ в форме порошков, хлопьев, полых шариков, порошкообразного каучука, растительной крупы, гранул или волокон, порошков карбонатов и талька, оксидов, гидроксидов, сульфатов, фосфатов, веществ растительного происхождения, карбоната кальция, получаемого из яичной скорлупы или раковин моллюсков.
2. Защитный слой (2) по п. 1, в котором упомянутый слой (3) покрытия представляет собой наносимый состав, содержащий:
- по меньшей мере частично экологически безопасную полимерную смолу в дисперсии,
- экологически безопасные инертные наполнители и необязательно воду и добавки.
3. Защитный слой (2) по п. 1 или 2, в котором упомянутый слой (3) покрытия представляет собой наносимый состав, содержащий:
- от 5 до 30% по массе акриловой смолы растительного происхождения в водной дисперсии;
- от 40 до 80% по массе экологически безопасных инертных наполнителей,
- от 0,5 до 5% по массе добавок,
- от 10 до 30% по массе, воды.
4. Защитный слой (2) по п. 1, в котором полиэтилен для изготовления смолы синтетического происхождения получен синтезом из этилена, который получен из этанола, произведенного путем ферментации сахарного тростника.
5. Защитный слой (2) по п. 1, в котором волокнистый материал армирующего слоя (4) выбран из группы, состоящей из:
- нетканого полотна,
- ткани (уток-основы),
- сетки.
6. Защитный слой (2) по любому из пп. 1 или 5, в котором волокнистый материал армирующего слоя (4) по меньшей мере частично изготовлен из экологически безопасного материала, выбранного из группы, состоящей из:
- материала природного происхождения,
- переработанного материала синтетического происхождения,
- материала, выполненного из полимеров, полученных из возобновляемых природных источников,
- материала минерального или синтетического происхождения, содержащего связующее, созданное на биологической основе.
7. Защитный слой (2) по любому из пп. 5 или 6, в котором упомянутый армирующий слой (4) из волокнистого материала представляет собой нетканое полотно из стекловолокна, включающее в себя связующее вещество растительного происхождения.
8. Защитный слой (2) по п. 7, в котором упомянутым связующим веществом растительного происхождения является крахмал.
9. Изоляционная строительная панель (1), содержащая:
- основной слой (6) из теплоизоляционного материала, содержащий первую поверхность (6') и противоположную вторую поверхность (6''),
- защитный слой (2) по любому из пп. 1-8, связанный с основным слоем (6) вдоль по меньшей мере одной из упомянутых первой и второй поверхностей (6', 6'') с помощью армирующего слоя (4), выполненного из волокнистого материала, обращенного к основному слою (6).
10. Изоляционная строительная панель (1), содержащая:
- основной слой (6) из теплоизоляционного материала, содержащий первую поверхность (6') и противоположную вторую поверхность (6''),
- защитный слой (2) по любому из пп. 1-9, связанный с основным слоем (6) вдоль по меньшей мере одной из упомянутых первой и второй поверхностей (6', 6'') с помощью слоя (3) покрытия армирующего слоя, обращенного к основному слою (6).
11. Изоляционная строительная панель (1) по п. 10, в которой защитный слой (2) прикреплен к основному слою (6) путем приклеивания армирующего слоя (4) защитного слоя (2) к основному слою (6) посредством расширяющегося синтетического материала основного слоя (6).
12. Способ изготовления защитного слоя (2) для изоляционной строительной панели (1), который содержит:
- основной слой (6) из теплоизоляционного материала, содержащий первую поверхность (6') и противоположную вторую поверхность (6''),
- по меньшей мере один защитный слой (2), связанный с основным слоем (6) по меньшей мере по одной из упомянутых первой и второй поверхностей (6', 6''),
при этом такой способ содержит этапы:
- создания армирующего слоя (4) из волокнистого материала по любому из пп. 5-6;
- создания слоя (3) покрытия путем нанесения дисперсии по меньшей мере одного экологически безопасного полимера по п. 1 и экологически безопасных инертных наполнителей по п. 1 на армирующий слой (4) с его последующей сушкой.
13. Способ изготовления по п. 12, в котором этап сушки осуществляют путем помещения защитного слоя (2) в печь с горячим воздухом при температуре от 100 до 250°С.
