專利名稱：包含外部蒸汽滲透性泡沫體隔熱材料的建筑結(jié)構(gòu)體和用于將建筑結(jié)構(gòu)體隔熱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽滲透性泡沫體，使用這種泡沫體對包含這種隔熱材料的建筑和建 筑結(jié)構(gòu)體隔熱的方法。相關(guān)技術(shù)的描述在現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)體中需要提高熱絕緣程度，而且在建筑結(jié)構(gòu)體中不引起蒸汽積 累和冷凝。2002年的歐洲節(jié)能方針要求提高在歐洲成員國家的許多建筑結(jié)構(gòu)體的隔熱值，以 降低能耗。但是，關(guān)鍵的是在不增加建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)的蒸汽冷凝的可能性的情況下對這些建 筑結(jié)構(gòu)體增加隔熱性。建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)的蒸汽冷凝可能引起建筑結(jié)構(gòu)體組成部分的霉菌、發(fā) 霉和腐爛。因此，對現(xiàn)有房屋的任何隔熱性的增加都應(yīng)當(dāng)具有必需的蒸汽滲透性。還適宜的是附加的隔熱材料具有高的壓縮強(qiáng)度，同時(shí)具有所需的蒸汽滲透性水 平。將附加的隔熱材料安裝到現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)體中有利地包括將隔熱材料應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu) 體，特別是屋頂結(jié)構(gòu)體的外部，從而不干擾居住在建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)的能力。因此，隔熱材料應(yīng) 適宜地具有足夠的滲透性以避免建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)的蒸汽冷凝，同時(shí)具有足夠的壓縮強(qiáng)度以支 撐材料的重量以及施用隔熱材料的工人，而使其不受損傷。典型地，提高聚合物泡沫體的蒸汽滲透性，則降低泡沫體的壓縮強(qiáng)度。類似地，提 高蒸汽滲透性可能導(dǎo)致更低的壓縮強(qiáng)度和更高的熱導(dǎo)率。因此，仍然未知的是，使用熱塑性 泡沫體是否可以實(shí)現(xiàn)這樣的隔熱泡沫體的目的，該隔熱泡沫體具有足夠高的壓縮強(qiáng)度以支 撐材料和工人，而使其不損傷，并且具有適宜的熱導(dǎo)率和水蒸汽滲透率。美國專利申請US2005/0055973公開了一種隔熱結(jié)構(gòu)體，其具有立柱(stud)、內(nèi)部 和外部覆材以及在立柱之間的隔熱部件。外部覆材可以是泡沫體。但是，該參考文獻(xiàn)沒有 描述泡沫體的性能。在立柱之間的隔熱材料也可以是泡沫體，其優(yōu)選可高度滲透蒸汽，對于 5英寸(127mm)厚的部分，具有在約7至13perms 565ng/(Pa*s*m2)的蒸汽滲透性。這樣的 蒸汽滲透性對應(yīng)相對于空氣為約2. 1-3. Smu的滲透性。美國專利(USP) 5996289和USP 6145255公開了拱腹通風(fēng)系統(tǒng)，其可以包括開孔泡 沫體以允許通風(fēng)，同時(shí)防止蟲子進(jìn)入到閣樓空間。不清楚的是，這些專利的泡沫體是剛性的 還是柔性的。此外，在這些拱腹應(yīng)用中的泡沫體適宜地具有高的熱導(dǎo)率(低隔熱值)以防 止將熱捕獲在閣樓空間中。英國專利(GB) 1396182和GB 1396582公開了適合于需要蒸汽傳輸?shù)膽?yīng)用中使用 的開孔泡沫結(jié)構(gòu)體。泡沫體由將聚合物溶解在溶劑中的溶液制備。GB 1396182實(shí)現(xiàn)了具有 95%空隙體積(和約50千克/立方米(kg/m3)的密度)的實(shí)例，條件是聚合物組合物具有
4約lg/cm3的比重即，是“韌性的”。但是，具有98%的空隙體積(約20kg/m的密度)的另 一個(gè)實(shí)例是"軟而可壓縮的"。因此，清楚的是，降低這些泡沫體的密度，使得它們的壓縮 強(qiáng)度降低。因此，不清楚的是，密度低于48kg/m3的泡沫體將具有怎樣的壓縮強(qiáng)度。此外， 沒有論述這些泡沫體的熱導(dǎo)率或蒸汽滲透性的測量。澳大利亞專利申請AU2006203389公開了穿孔的泡沫體片材，其適用于需要水分 滲透性的隔熱材料。該參考文獻(xiàn)公開了在孔尺寸和可能在其它性能不同的泡沫體的7個(gè)實(shí) 施方案。一種泡沫體具有孔結(jié)構(gòu)，其孔形狀為圓柱形的，直徑在約8mm至25mm之間。具有 這種大的孔尺寸的泡沫體將具有差的隔熱性能，其原因是通過孔的熱的對流高。在該參考 文獻(xiàn)中的另一種類型的泡沫體是閉孔型泡沫體，其具有低于0. Imm的平均孔尺寸并且是柔 性的，且能夠卷起。發(fā)明簡述本發(fā)明是令人驚奇地發(fā)現(xiàn)一種這樣的泡沫體的結(jié)果，該泡沫體特別良好地適用于 將建筑結(jié)構(gòu)體隔熱，特別是對建筑結(jié)構(gòu)體的反向_隔熱(retro-insulating)，因?yàn)榕菽w 同時(shí)具有高得足以使水蒸汽從建筑結(jié)構(gòu)體逸出的蒸汽滲透性，同時(shí)還具有對于用作隔熱體 足夠低的熱導(dǎo)率和足以在安裝中支撐材料和工人的壓縮強(qiáng)度。在第一方面中，本發(fā)明是一種建筑結(jié)構(gòu)體，其包括(a)多個(gè)支撐構(gòu)件，所述多個(gè) 支撐構(gòu)件彼此隔開使得兩個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件在它們之間具有空間，并且每一個(gè)支撐構(gòu)件具 有相反的內(nèi)表面和外表面；和(b)熱塑性聚合物泡沫體，所述熱塑性聚合物泡沫體跨越在 兩個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件之間的空間并且附著在2個(gè)以上的所述支撐構(gòu)件的外表面上；其中所 述熱塑性聚合物泡沫體具有以下性質(zhì)(i)根據(jù)EN 12086的耐水蒸汽滲透性值低于50 ； ( )根據(jù)EN12667測量的熱導(dǎo)率低于40mW/m*K ； (iii)根據(jù)EN 826測量的壓縮強(qiáng)度大于 80kPa ；并且(iν)根據(jù)EN 1602的密度為48kg/m3以下。本發(fā)明的第一方面的實(shí)施方案可以具有下列特征中的任何一個(gè)或下列特征中的 多于一個(gè)的任何組合熱塑性聚合物泡沫體具有包含烯基芳族聚合物的連續(xù)聚合物相；該 建筑結(jié)構(gòu)體沒有蒸汽阻擋組件，所述蒸汽阻擋組件具有根據(jù)Em2086測量的高于50的水 蒸汽滲透性值，并且延伸跨過被所述熱塑性聚合物泡沫體跨越的2個(gè)以上的支撐構(gòu)件；所 述熱塑性聚合物泡沫體的耐水蒸汽滲透性為10以上；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還 在于根據(jù)ISO 845-95的密度為24-48kg/m3 ；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù) ASTM D2856的開孔率為40%以上且100%以下；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于厚 度為50mm以上；所述建筑結(jié)構(gòu)體是選自由屋頂結(jié)構(gòu)體和墻結(jié)構(gòu)體組成的組中的一種或多 種結(jié)構(gòu)體；所述建筑結(jié)構(gòu)體是木構(gòu)架墻結(jié)構(gòu)體；所述建筑結(jié)構(gòu)體是傾斜的屋頂結(jié)構(gòu)體；并 且相鄰的支撐構(gòu)件限定在它們之間的空腔，并且所述建筑結(jié)構(gòu)體還包括位于多于一個(gè)的介 于支撐構(gòu)件之間的空腔中的隔熱材料。在第二方面中，本發(fā)明是一種用于將建筑結(jié)構(gòu)體隔熱的方法，所述方法包括下列 步驟(a)提供多個(gè)支撐構(gòu)件，該多個(gè)支撐構(gòu)件彼此隔開使得2個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件在它們 之間具有空間，并且各自具有相反的內(nèi)表面和外表面；(b)提供熱塑性聚合物泡沫體，所述 熱塑性聚合物泡沫體具有以下性質(zhì)根據(jù)Em2086測量的耐水蒸汽滲透性低于50，根據(jù)EN 12667測量的熱導(dǎo)率低于40mW/m*K，根據(jù)EN 826測量的壓縮強(qiáng)度大于80kPa，并且根據(jù)EN 1602的密度為48kg/m3以下；和(c)將所述熱塑性聚合物泡沫體附著在2個(gè)以上的支撐構(gòu)件上，使得所述泡沫體跨越2個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件之間的空間。第二方面的實(shí)施方案可以具有下列特征的任何一個(gè)或下列特征中多于一個(gè)的任 何組合熱塑性聚合物泡沫體具有包含烯基芳族聚合物的連續(xù)聚合物相；所述熱塑性聚合 物泡沫體的耐水蒸汽滲透性值為10以上；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù)EN 1602的密度為24-48kg/m3 ；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù)ASTM D2856的開 孔率(opencell content)為40%以上且100%以下；所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在 于厚度為50mm以上；所述建筑結(jié)構(gòu)體是選自由屋頂結(jié)構(gòu)體和墻結(jié)構(gòu)體組成的組中的一種 或多種結(jié)構(gòu)體；所述建筑結(jié)構(gòu)體是木構(gòu)架墻結(jié)構(gòu)體；以及所述建筑結(jié)構(gòu)體是傾斜的屋頂結(jié) 構(gòu)體。本發(fā)明通過以下方式在隔熱建筑結(jié)構(gòu)體中具有特殊的應(yīng)用對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體建造 新的隔熱材料或增加隔熱材料，以滿足更高的隔熱要求和需要，同時(shí)避免與在建筑結(jié)構(gòu)體 內(nèi)保留水相關(guān)的危害。發(fā)明詳述術(shù)語〃多個(gè)〃是指2個(gè)以上?！?ASTM“是指美國測試和材料協(xié)會。ASTM測試方法是指由測試方法編號后面的 用連字符連接的后綴標(biāo)記的年份的測試方法或在提交本申請之前最新的測試方法?！皟?nèi)部"和"里面"是指最靠近被建筑結(jié)構(gòu)體限定的空間的那一側(cè)(因此，指在 內(nèi)部)。在住宅結(jié)構(gòu)體中，"里面"或"內(nèi)部"側(cè)是朝向結(jié)構(gòu)體的居住側(cè)的那一側(cè)，所述居 住側(cè)典型地在每年的較冷時(shí)間期間被加熱的一側(cè)。“外部"或"外面"是指與內(nèi)部或里面相反并且離被建筑結(jié)構(gòu)體限定的空間最 遠(yuǎn)的一側(cè)。建筑元件的外部或外面部分離建造建筑結(jié)構(gòu)體所在的自然環(huán)境最近?！翱缭?是指自始自終地延伸跨過。跨越2個(gè)支撐構(gòu)件之間的空間是指從一個(gè)支 撐構(gòu)件跨過空間延伸至另一個(gè)支撐構(gòu)件。耐水蒸汽滲透性以"mu"或"μ “的量綱單位計(jì)。Imu等于通過靜止空氣的耐水 蒸汽滲透性。根據(jù)EN 12086-95的通常程序測定給定材料的mu。泡沫體隔熱材料在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物泡沫體(“本發(fā)明熱塑性聚合物泡沫體")可以 是任何類型的泡沫體，包括膨脹聚合物珠粒泡沫體或擠出聚合物泡沫體。在可膨脹聚合物珠粒工藝中，通過將發(fā)泡劑摻混到聚合物組合物粒子中來制備可 發(fā)泡的組合物(例如，在壓力下使聚合物組合物的粒子吸入發(fā)泡劑)。隨后，在模具中使粒 子膨脹以得到包含大量膨脹的泡沫體珠粒(粒子)的泡沫體組合物，所述膨脹的泡沫體珠 粒相互粘附而形成"珠粒泡沫體"。粒子可以在模具中膨脹之前經(jīng)歷一定程度的發(fā)泡以形 成珠粒泡沫體。備選地，使珠粒遠(yuǎn)離模具膨脹，然后在模具內(nèi)將它們一起熱熔合，或者用粘 合劑將它們?nèi)酆显谝黄?。珠粒泡沫體具有特征的聚合物皮層的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，該聚合物皮層對 應(yīng)在整個(gè)泡沫體內(nèi)延伸的各個(gè)單獨(dú)的珠粒的表面。擠出工藝是最適宜的。由可膨脹泡沫體珠粒工藝制備的泡沫體具有聚合物皮層 (珠粒皮層)的網(wǎng)絡(luò)，該聚合物皮層(珠粒皮層)的網(wǎng)絡(luò)在泡沫體內(nèi)限定并封閉若干組泡 孔。這樣的皮層是來自膨脹形成泡沫體的各個(gè)泡沫體珠粒的殘留皮層。珠粒皮層聚結(jié)在一起而形成泡沫體結(jié)構(gòu)體，該泡沫體結(jié)構(gòu)體包含多個(gè)膨脹的泡沫體珠粒。珠粒泡沫體趨向于 比擠出的泡沫體更容易破碎，因?yàn)樗鼈兛赡苎刂榱Ｆ泳W(wǎng)絡(luò)破碎。此外，珠粒皮層網(wǎng)絡(luò)提 供從泡沫體的任何一側(cè)至相反側(cè)的連續(xù)的熱短路(thermal short)，這在隔熱材料中不是 適宜的。擠出的泡沫體是連續(xù)的無縫結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體沒有例如膨脹的珠粒泡沫體的珠粒 皮層特征的網(wǎng)絡(luò)。擠出的泡沫體可以是"線材泡沫體"。即，擠出的泡沫體可以包含多根 熔合在一起的擠出泡沫體線材。線材泡沫體具有聚合物網(wǎng)絡(luò)皮層，該皮層沿著泡沫體的擠 出方向延伸，而不是在垂直擠出方向的方向上延伸。因此，線材泡沫體沒有如在膨脹的珠粒 泡沫體中一樣的在垂直擠出方向的方向上自始自終延伸貫穿線材泡沫體的連續(xù)聚合物皮 層(該皮層可以引起熱短路)。然而，最適宜的是，擠出的泡沫體是與珠粒泡沫體結(jié)構(gòu)體或 包含多個(gè)單獨(dú)的泡沫體的其它部件相反的連續(xù)的無縫結(jié)構(gòu)體，所述多個(gè)單獨(dú)的泡沫體被組 裝在一起以使結(jié)構(gòu)完整性和隔熱能力最大化。在擠出工藝中通過以下方法制備可發(fā)泡的組合物在擠出機(jī)中，在足夠高的使聚 合物組合物軟化的溫度下，混合熱塑性聚合物組合物和任選的添加劑，然后在足以排除聚 合物組合物的顯著膨脹的另外壓力下混合到發(fā)泡劑中?？山邮艿氖牵苯訉⑻砑觿┕┙o到 擠出機(jī)，或在添加至擠出機(jī)中之前，將添加劑與聚合物預(yù)-混合(即，將它復(fù)合或形成母 料)。適宜的是，然后將可發(fā)泡的組合物冷卻至發(fā)泡溫度，然后將可發(fā)泡的組合物經(jīng)由模頭 排出到壓力比上述另外的壓力更低的環(huán)境中。當(dāng)可發(fā)泡的組合物進(jìn)入更低壓力的環(huán)境中 時(shí)，它膨脹成聚合物泡沫體。發(fā)泡劑典型地以0. 001mol/100g聚合物至0. 5mol/100g聚合物的總濃度存在。在 擠出發(fā)泡工藝中使用的適宜的發(fā)泡劑包括下列各項(xiàng)中的一個(gè)或多項(xiàng)無機(jī)氣體如二氧化 碳、氬、氮和空氣；有機(jī)發(fā)泡劑如水，含1至9個(gè)碳的脂族和環(huán)狀烴，包括甲烷、乙烷、丙烷、正 丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷；含1至5個(gè)碳的完全和部分鹵化的 脂族烴，優(yōu)選無氯的含1至5個(gè)碳的完全和部分鹵化的脂族烴(例如，二氟甲烷(HFC-32)、 全氟甲烷、乙基氟(HFC-161)、1，1，-二氟乙烷(HFC-152a)、l，l，l-三氟乙烷(HFC_143a)、 1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2 四氟乙烷(HFC_134a)、五氟乙烷(HFC-125)、全氟乙 烷、2，2- 二氟丙烷(HFC-272fb)、1，1，1-三氟丙烷(HFC_263fb)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷 (HFC-227ea)、l，l，l，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和 1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC_365mfc))； 含1至5個(gè)碳的脂族醇，如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇；含羰基化合物如丙酮、2-丁酮和乙 醛；含醚化合物如二甲醚、二乙醚、甲基乙基醚；羧酸酯化合物如甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸 乙酯；羧酸和化學(xué)發(fā)泡劑如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、苯磺酰胼、4，4_氧苯磺酰基氨基 脲、對甲苯磺?；被?、偶氮二羧酸鋇、N，N' - 二甲基-N，N' -二亞硝基對苯二甲酰胺、 三胼基三嗪和碳酸氫鈉。聚合物泡沫體可以含有下列添加劑中的任何單獨(dú)一種或組合紅外線衰減劑(例 如，炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天然吸收劑粘土(例如，高嶺石和蒙脫石) 和合成粘土；成核劑(例如，滑石和硅酸鎂)；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如六溴環(huán)十二烷、 含磷阻燃劑如磷酸三苯酯和可以包含協(xié)同劑例如二枯基和聚枯基的阻燃劑混合物(flame retardantpackage))；潤滑劑(例如，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇)；和，酸清除劑(例如，氧化鎂 和焦磷酸四鈉)。優(yōu)選的阻燃劑劑混合物包括六鹵代環(huán)十二烷(例如，六溴環(huán)十二烷)和四 溴雙酚A雙(2，3- 二溴苯基醚)的組合。
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聚合物泡沫體的熱導(dǎo)率為40mW/m*K (毫瓦/米*開爾文)以下，優(yōu)選為35mW/m*K 以下。更低的熱導(dǎo)率值對于將泡沫體的隔熱能力最大化是適宜的。泡沫體的熱導(dǎo)率越低， 厚度必需越小以實(shí)現(xiàn)隔熱材料的給定測量。在10°c的平均溫度的熱導(dǎo)率根據(jù)測試方法EN 8301-91 測量。另外，聚合物泡沫體的壓縮強(qiáng)度大于80kPa，優(yōu)選為120kPa以上，更優(yōu)選為170kPa 以上，還更優(yōu)選為200kPa以上。壓縮強(qiáng)度根據(jù)ASTMD-1621-04進(jìn)行測量。為了在處理、安 裝和使用中提供耐久性，在隔熱泡沫體中，更高的壓縮強(qiáng)度理想地勝過更低的壓縮強(qiáng)度。本 發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的壓縮強(qiáng)度使得它們變成了剛性的泡沫體。相反，撓性泡沫體 不是在本發(fā)明中使用的熱塑性聚合物泡沫體的合適替代者。為了撓曲，撓性泡沫體必須具 有不希望有的低壓縮強(qiáng)度，因此不能像本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體那樣在屋頂應(yīng)用中支 撐負(fù)荷而沒有變形，或者抑制墻的傾斜(racking)。本發(fā)明的聚合物泡沫體具有以下性質(zhì)令人驚奇地平衡了實(shí)現(xiàn)低熱導(dǎo)率和高壓縮 強(qiáng)度(典型地使用具有低滲透性的閉孔泡沫體實(shí)現(xiàn))以及實(shí)現(xiàn)足夠高的蒸汽通過泡沫體的 滲透性的沖突效果，這種足夠高的蒸汽通過泡沫體的滲透性使得更多的水蒸汽滲透穿過泡 沫體，而非從滲透穿過泡沫體中保留下來。本發(fā)明的聚合物泡沫體根據(jù)EN 12086-95測量的耐水蒸汽滲透性(“mu 〃 或"μ")為50以下，優(yōu)選40以下，更優(yōu)選30以下。泡沫體可以具有20以下的mu值。 更高的mu值對應(yīng)具有更低的水蒸汽滲透率的泡沫體。當(dāng)mu值大于50時(shí)，聚合物泡沫體通 常將具有太低的水蒸汽傳輸能力，并且水冷凝物將可能在泡沫體所在的建筑結(jié)構(gòu)體附近積 累。同時(shí)，適宜的是不具有太低的mu值，或者泡沫體的隔熱值變得太低而沒有價(jià)值，并且典 型地，壓縮強(qiáng)度降低。因此，適宜的是，泡沫體具有10以上的mu值。為了實(shí)現(xiàn)所需的水蒸汽滲透率，聚合物泡沫體的開孔率適宜地為40%以上，優(yōu)選 50%以上，更優(yōu)選60%以上。開孔率是根據(jù)美國測試和材料協(xié)會(ASTM)方法D2856進(jìn)行測 量的。增加開孔率使得水蒸汽滲透率增加。然而，太高的開孔率可能有害地升高熱導(dǎo)率并 且降低壓縮強(qiáng)度。典型地，聚合物泡沫體的開孔率為100%以下，更典型地80%以下。聚合物泡沫體的開孔率可以低于40%，甚至低于30%或20%或甚至10%。聚合 物泡沫體的開孔率可以為0%。但是，如果開孔率太低而不能達(dá)到所需的mu值，則泡沫體必 須經(jīng)歷穿孔以提供貫穿(though)泡沫體的穿孔，從而增加水蒸汽滲透率。適宜地，熱塑性 泡沫體沒有被穿孔，而是具有固有的開孔結(jié)構(gòu)體(即，在制備過程中由孔的膨脹產(chǎn)生的開 孔結(jié)構(gòu)體)。固有地開孔的泡沫體具有從泡沫體的一側(cè)到另一側(cè)的貫穿孔結(jié)構(gòu)體的彎曲路 徑，而沒有從一側(cè)貫穿至另一側(cè)的直線路徑。相反，穿孔的泡沫體具有從一側(cè)到另一側(cè)的貫 穿泡沫體的直線路徑，在這種情況下穿孔針穿過泡沫體。如果泡沫體含有穿孔，穿孔的直徑優(yōu)選為2mm以下，以使得對熱導(dǎo)率的有害影響 (即，熱導(dǎo)率增加)最小化。當(dāng)穿孔的直徑為2mm以下時(shí)，空氣流不會大量產(chǎn)生以致足以影 響熱導(dǎo)率。然而，水蒸汽仍然可以有效地滲透穿過所述穿孔。聚合物泡沫體的密度為64kg/m3以下，優(yōu)選40kg/m3以下，更優(yōu)選30kg/m3以下。泡 沫體的密度根據(jù)ISO 845-95進(jìn)行測量。密度更低的泡沫體是適宜的，因?yàn)樗鼈儗ㄖY(jié)構(gòu) 體貢獻(xiàn)的重量更低，并且對于屋頂結(jié)構(gòu)體，重量可能是一個(gè)受特別關(guān)注的問題。低密度泡沫 體對于更容易的處理和裝運(yùn)也是適宜的。典型地，聚合物泡沫體具有20kg/m3以上的密度以確保足夠的壓縮強(qiáng)度和耐久性。泡沫體的厚度適宜地為至少15mm，優(yōu)選至少30mm并且更優(yōu)選至少50mm，以提供最 佳的隔熱值，并且還對建筑結(jié)構(gòu)體提供結(jié)構(gòu)完整性(例如，提供對木框架結(jié)構(gòu)體的傾斜的 穩(wěn)定性)。熱塑性聚合物泡沫體具有連續(xù)的聚合物相，該聚合物相適宜地包含一種或多于一 種的烯基芳族聚合物，或者由一種或多于一種的烯基芳族聚合物組成。連續(xù)聚合物相包含 以基于熱塑性聚合物泡沫體重量計(jì)大于20重量％的濃度存在于熱塑性泡沫體中的全部聚 合物。與連續(xù)聚合物相的部分相反的是，以低于熱塑性聚合物泡沫體的20重量％的濃度存 在的聚合物被認(rèn)為是連續(xù)聚合物相中的添加劑。例如，即使存在以低于熱塑性聚合物泡沫 體重量的20重量％的濃度存在的非苯乙烯類聚合物添加劑，連續(xù)聚合物相也可以由苯乙 烯類聚合物組成。烯基芳族聚合物含有聚合的烯基芳族單體單元并且包括含有烯基芳族單體單元 的均聚物和共聚物(即，由包括烯基芳族單體在內(nèi)的單體制成)。聚苯乙烯(PS)基聚合物 (即，PS均聚物和共聚物)是一類特別優(yōu)選的烯基芳族聚合物。特別適宜的PS聚合物是PS 均聚物和與丙烯腈的PS共聚物(苯乙烯_丙烯腈共聚物(SAN))。典型地，本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體不含由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或PE和 PP的組合組成的連續(xù)聚合物相。大多數(shù)的PE和PP聚合物的模量太低而不能提供這樣的熱 塑性聚合物泡沫體具有本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的蒸汽滲透性、壓縮強(qiáng)度和熱導(dǎo)率 的組合的熱塑性聚合物泡沫體。本發(fā)明的熱塑性泡沫體的平均孔尺寸典型地為大于50微米，優(yōu)選大于70微米， 更優(yōu)選100微米以上，還更優(yōu)選200微米以上。平均孔尺寸適宜地為2000微米以下，優(yōu)選 1000微米以下，更優(yōu)選500微米以下。當(dāng)平均孔尺寸小于50微米時(shí)，熱導(dǎo)率和密度趨向于 不適宜地增加，原因是在特定的整個(gè)泡沫體橫截面上的聚合物的量大。當(dāng)孔尺寸超過2000 微米時(shí)，熱導(dǎo)率由于穿過泡沫體的對流而趨向于開始增加。平均孔尺寸根據(jù)美國測試和材 料協(xié)會方法D-3576進(jìn)行測量。隔熱的建筑結(jié)構(gòu)體本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體可用于使建筑結(jié)構(gòu)體隔熱。特別是，當(dāng)應(yīng)用于其中 隔熱材料必須可滲透水蒸汽以使蒸汽從隔熱泡沫體和建筑結(jié)構(gòu)體之間逸出到大氣中的建 筑物外部時(shí)，熱塑性聚合物泡沫體提供好于其它隔熱泡沫體的優(yōu)點(diǎn)。在不能滲透水蒸汽的 情況下，將隔熱泡沫體應(yīng)用于外部以防止在隔熱泡沫體和建筑結(jié)構(gòu)體之間的水蒸汽積累和 冷凝。典型地，在結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部和結(jié)構(gòu)元件/隔熱材料之間適宜地具有防止水蒸汽在結(jié) 構(gòu)元件/隔熱材料中被捕獲的水蒸汽阻擋層。當(dāng)在沒有這樣的水蒸汽阻擋層時(shí)，水蒸汽積 累和冷凝可能特別成問題，因?yàn)閬碜越Y(jié)構(gòu)體內(nèi)部的濕氣進(jìn)入結(jié)構(gòu)元件和隔熱材料。如果水 蒸汽不能從結(jié)構(gòu)元件/隔熱材料逸出，甚至問題更大。本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的高 蒸汽滲透性對于從外部應(yīng)用到結(jié)構(gòu)體上是特別有利的，因?yàn)樗试S水蒸汽從結(jié)構(gòu)體內(nèi)的結(jié) 構(gòu)元件/隔熱材料逸出。因此，本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體特別適于改進(jìn)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體 以增加隔熱性(即，使現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)體的“反向_隔熱”)。通常，熱塑性泡沫體可以以任何方式應(yīng)用于任何建筑結(jié)構(gòu)體上。但是，它特別可用
9于跨越建筑結(jié)構(gòu)體的彼此隔開的2個(gè)以上(“多個(gè)")支撐構(gòu)件。例如，屋頂椽和墻托梁 是建筑結(jié)構(gòu)體的支撐構(gòu)件的實(shí)例。本發(fā)明的熱塑性泡沫體的高壓縮強(qiáng)度使得本發(fā)明的熱塑 性泡沫體非常適于支撐負(fù)荷，甚至在支撐構(gòu)件之間的負(fù)荷，而不斷裂。通常，具有類似于本 發(fā)明的泡沫體的高蒸汽滲透性的隔熱熱塑性泡沫體沒有足夠的壓縮強(qiáng)度來支撐在支撐構(gòu) 件之間的負(fù)荷。因此，包括多個(gè)支撐構(gòu)件的隔熱建筑結(jié)構(gòu)體是獨(dú)特的，并且提供具有高隔熱 性、高壓縮強(qiáng)度和蒸汽滲透性的組合的理想結(jié)構(gòu)體，其中所述多個(gè)支撐構(gòu)件彼此隔開使得 兩個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件在它們之間具有空間，并且每一個(gè)支撐構(gòu)件具有相反的內(nèi)部和外部表 面，并且本發(fā)明的熱塑性泡沫體跨越2個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件之間的空間并且附著在2個(gè)以上 的支撐構(gòu)件的外表面上。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過附著到屋頂結(jié)構(gòu)元件的外表面上，熱塑性泡沫體可用于 建筑結(jié)構(gòu)體如房屋上的斜屋頂?shù)母魺?，特別是反向-隔熱。屋頂結(jié)構(gòu)體典型地包括隔開的 結(jié)構(gòu)元件如椽或襯板條跨接椽(furring stripsspanning rafter)。這些元件具有相反的 內(nèi)表面和外表面，其中內(nèi)表面最接近建筑結(jié)構(gòu)體的閣樓或內(nèi)部。在許多更老式的建筑中，通 過屋頂和在椽之間的任何隔熱材料(例如，礦棉)，足以進(jìn)行通風(fēng)，從而使水蒸汽從屋頂結(jié) 構(gòu)體的內(nèi)部通到外部。其它的泡沫體隔熱材料，如閉孔聚合物泡沫體和具有可能滲透蒸汽 裝潢材料(facer)的隔熱材料不適于這樣的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈儗⑺植东@在閣樓內(nèi)。即使在 更新的建筑中，蒸汽阻擋層典型地最靠近于結(jié)構(gòu)元件的內(nèi)部而存在，因此將隔熱材料組件 應(yīng)用于不能滲透水蒸汽的外部上將不適宜地起著將水分捕獲在隔熱材料和建筑結(jié)構(gòu)元件 之間。除結(jié)構(gòu)元件和本發(fā)明的熱塑性泡沫體以外，本發(fā)明的斜屋頂結(jié)構(gòu)體還包括下列其 它元件中的至少一種透氣性膜和精加工元件(如木瓦、板條和瓦)，以及在一個(gè)或多個(gè)其 它元件和結(jié)構(gòu)元件之間的熱塑性泡沫體。一個(gè)或多個(gè)其它元件適宜地附著在熱塑性泡沫體 上，該熱塑性泡沫體附著在結(jié)構(gòu)元件上使得熱塑性泡沫體在一個(gè)或多個(gè)其它元件和結(jié)構(gòu)元 件之間。本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體理想地適用于從外部隔熱墻結(jié)構(gòu)體，特別適宜于反 向-隔熱建筑結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的蒸汽滲透性允許水分逸出。此外， 本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的壓縮強(qiáng)度加強(qiáng)墻結(jié)構(gòu)體以防止由于例如傾斜而變形。在本發(fā)明的任何一個(gè)隔熱結(jié)構(gòu)體實(shí)施方案中，其它隔熱材料可以存在于由相鄰的 結(jié)構(gòu)元件限定的空腔中。例如，托梁間或椽間的空腔可以容納礦棉或玻璃纖維或其它纖維 隔熱材料，同時(shí)本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體跨越限定所述空腔的托梁、椽或其它結(jié)構(gòu)元 件的外表面。建筑結(jié)構(gòu)體的隔熱方法通過以下方式制備本發(fā)明的建筑結(jié)構(gòu)體提供多個(gè)支撐構(gòu)件，所述多個(gè)支撐構(gòu)件 彼此隔開以在它們之間形成空間，并且各自具有相反的內(nèi)部和外部表面；提供本發(fā)明的熱 塑性聚合物泡沫體并且將熱塑性聚合物泡沫體附著在2個(gè)以上的支撐構(gòu)件上，使得泡沫體 跨越在2個(gè)支撐構(gòu)件之間的空間。單個(gè)泡沫體可以跨越多于一對的相鄰的支撐構(gòu)件之間的 空間。支撐構(gòu)件可以具有任何組成，通常的材料是木材(例如，木托梁和立柱)和金屬 (例如，金屬托梁和立柱)。通過包括螺桿、釘子、粘合劑或它們的任何組合在內(nèi)的任何手構(gòu)件上。本發(fā)明的熱塑性泡沫體可以直接接觸支 撐構(gòu)件或者可以通過蒸汽滲透性不低于本發(fā)明的熱塑性聚合物泡沫體的蒸汽滲透性的任 何物體與支撐構(gòu)件分隔。
實(shí)施例下列實(shí)施例用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施方案。用于本發(fā)明的熱塑件聚合物泡沬體的制備泡沬體樣品1 SAN泡沬體在約200°C的溫度，通過將SAN共聚物(80%是Mw = 118，000以及Mw/Mn = 2. 3， 并且20%是Mw = 145，000和Mw/Mn = 2. 2)、按100重量份共聚物計(jì)0. 22重量份(pph)的 硬脂酸鋇、0. 25pph的聚乙烯、0. 20pph的銅藍(lán)酞菁、0. 12pph的焦磷酸四鈉和2pph的六溴環(huán) 十二烷的共混物供給到擠出機(jī)中，以形成熔體來制備可發(fā)泡的組合物。將熔體擠出到混合 機(jī)中，并且在136巴的壓力下向熔體注入按100重量份SAN共聚物計(jì)9. 8重量份的發(fā)泡劑 組合物，該發(fā)泡劑組合物由19重量％的二氧化碳、67重量％的四氟乙烷(R134a)和14重 量％的異丁烷(iC4)組成，并且混合以形成可發(fā)泡的組合物。將可發(fā)泡的組合物冷卻至約130°C的溫度，并且通過狹縫模頭(slit die)擠出到 大氣壓中，由此可發(fā)泡的組合物膨脹成聚合物泡沫體(樣品1)。表1確認(rèn)了樣品1的性質(zhì)。樣品2 聚苯乙烯泡沬體表1還確認(rèn)了樣品2，即聚苯乙烯泡沫體的性質(zhì)。表 1 泡沫體密度根據(jù)ISO 845-95進(jìn)行測量，孔尺寸根據(jù)ASTM D-3576進(jìn)行測量，壓縮 強(qiáng)度根據(jù)ASTM D-1621-04進(jìn)行測量，泡沫體尺寸穩(wěn)定性根據(jù)DLT (1) 5 (WD) -EN 1605進(jìn)行測 量，開孔率根據(jù)ASTM方法D2856進(jìn)行測量，在10°C的平均溫度的熱導(dǎo)率根據(jù)EN 8301-91進(jìn) 行測量，并且耐水蒸汽滲透性根據(jù)EN 12086-95進(jìn)行測量。屋頂結(jié)構(gòu)體的實(shí)施例適宜的是，能夠增加建筑結(jié)構(gòu)體的斜屋頂?shù)母魺岵牧?，而不干擾建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)部 的占用率。因此，適宜的是從建筑結(jié)構(gòu)體的外部增加隔熱材料，而且在該工藝中適宜的是不 在結(jié)構(gòu)體的外部形成水蒸汽阻擋層，以避免水蒸汽在建筑結(jié)構(gòu)體內(nèi)部冷凝。該實(shí)施例提供 了將隔熱材料安裝到屋頂結(jié)構(gòu)體上的一種方法的示例，該屋頂結(jié)構(gòu)體包括多根椽，在所述 椽之間任選地含有隔熱材料。在該實(shí)施例中，提供屋頂結(jié)構(gòu)體，該屋頂結(jié)構(gòu)體具有隔開的椽，在椽之間任選地含 有玻璃纖維或礦棉隔熱材料，任選地含有固定于屋頂結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的板條結(jié)構(gòu)體，該板條結(jié) 構(gòu)體為作為用于結(jié)構(gòu)體的內(nèi)壁的子結(jié)構(gòu)體被固定的石膏或石膏板提供水平表面。板條也被 固定到附著有屋頂材料如瓦或木瓦的結(jié)構(gòu)體的外表面上。在該示例性的實(shí)施方案中，通過首先移除屋頂材料(例如，瓦或木瓦)和在椽的外 部上的板條，以增加該屋頂結(jié)構(gòu)體的隔熱性。通過粘合劑或機(jī)械緊固件(例如，釘子或螺 桿)將苯乙烯基聚合物泡沫體板(例如，樣品1或樣品2中任何一個(gè))固定到多根椽上，使 得聚合物泡沫體板整個(gè)跨越2根以上的椽，其中所述苯乙烯基聚合物泡沫體板具有以下性 質(zhì)根據(jù)Em2086測量的耐水蒸汽滲透性低于50，根據(jù)EN 12667測量的熱導(dǎo)率低于40mW/ m*K，根據(jù)EN 826測量的壓縮強(qiáng)度大于80kPa，并且根據(jù)EN 1602的密度為48kg/m3以下。理 想地，重復(fù)該過程，使得所有的椽被聚合物泡沫體覆蓋，并且在聚合物泡沫體板之間沒有間 距。適宜地但不是必需地，將能滲透水蒸汽的膜應(yīng)用到聚合物泡沫體板上。適宜地，將順?biāo)?條應(yīng)用到滲透性膜上或聚合物泡沫體板上。適宜地，如果存在順?biāo)畻l的話，將板條應(yīng)用到順 水條上；如果不存在的話，將板條應(yīng)用到滲透性膜(如果存在的話)上；或如果順?biāo)畻l和水 蒸汽滲透率膜都不存在，則將板條應(yīng)用到聚合物泡沫體上。將屋頂材料如瓦、木瓦或金屬片 材應(yīng)用到板條上。
1權(quán)利要求
一種建筑結(jié)構(gòu)體，所述建筑結(jié)構(gòu)體包括a.多個(gè)支撐構(gòu)件，所述多個(gè)支撐構(gòu)件彼此隔開使得兩個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件在它們之間具有空間，并且每一個(gè)支撐構(gòu)件具有相反的內(nèi)表面和外表面；和b.熱塑性聚合物泡沫體，所述熱塑性聚合物泡沫體跨越兩個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件之間的空間并且附著在2個(gè)以上的所述支撐構(gòu)件的外表面上；其中所述熱塑性聚合物泡沫體具有以下性質(zhì)(i)根據(jù)EN 12086的耐水蒸汽滲透性低于50；(ii)根據(jù)EN12667測量的熱導(dǎo)率低于40mW/m*K；(iii)根據(jù)EN 826測量的壓縮強(qiáng)度大于80kPa；并且(iv)根據(jù)EN 1602的密度為48kg/m3以下。
2.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述熱塑性聚合物泡沫體具有連續(xù)的聚合物 相，所述連續(xù)的聚合物相包含烯基芳族聚合物。
3.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體不包含蒸汽阻擋組件，所述蒸 汽阻擋組件具有根據(jù)Em2086測量的高于50的耐水蒸汽滲透性，并且延伸跨過被所述熱塑 性聚合物泡沫體跨越的2個(gè)以上的支撐構(gòu)件。
4.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的耐水蒸汽滲透性為 10以上。
5.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù) ISO 845-95 的密度為 24-48kg/m3。
6.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù) ASTM D2856的開孔率為40%以上且100%以下。
7.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于厚度為 50mm以上。
8.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是選自由屋頂結(jié)構(gòu)體和墻結(jié)構(gòu) 體組成的組中的一種或多種結(jié)構(gòu)體。
9.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是木構(gòu)架墻結(jié)構(gòu)體。
10.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是傾斜的屋頂結(jié)構(gòu)體。
11.權(quán)利要求1所述的建筑結(jié)構(gòu)體，其中相鄰的支撐構(gòu)件限定在它們之間的空腔，并且 所述建筑結(jié)構(gòu)體還包括位于多于一個(gè)的介于支撐構(gòu)件之間的空腔中的隔熱材料。
12.一種用于將建筑結(jié)構(gòu)體隔熱的方法，所述方法包括下列步驟a.提供多個(gè)支撐構(gòu)件，所述多個(gè)支撐構(gòu)件彼此隔開使得2個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件在它們之 間具有空間，并且各自具有相反的內(nèi)表面和外表面；b.提供熱塑性聚合物泡沫體，所述熱塑性聚合物泡沫體具有以下性質(zhì)根據(jù)EN12086 測量的耐水蒸汽滲透性低于50，根據(jù)EN 12667測量的熱導(dǎo)率低于40mW/m*K，根據(jù)EN 826 測量的壓縮強(qiáng)度大于80kPa，并且根據(jù)EN 1602的密度為48kg/m3以下；和c.將所述熱塑性聚合物泡沫體附著在2個(gè)以上的所述支撐構(gòu)件上，使得所述泡沫體跨 越2個(gè)相鄰的支撐構(gòu)件之間的空間。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱塑性聚合物泡沫體具有連續(xù)的聚合物相，所 述連續(xù)的聚合物相包含烯基芳族聚合物。
14.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的耐水蒸汽滲透性為10以上。
15.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù)EN 1602 的密度為 24-48kg/m3。
16.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于根據(jù)ASTM D2856的開孔率為40%以上且100%以下。
17.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱塑性聚合物泡沫體的特征還在于厚度為50mm 以上。
18.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是選自由屋頂結(jié)構(gòu)體和墻結(jié)構(gòu)體組 成的組中的一種或多種結(jié)構(gòu)體。
19.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是木構(gòu)架墻結(jié)構(gòu)體。
20.權(quán)利要求12所述的方法，其中所述建筑結(jié)構(gòu)體是傾斜的屋頂結(jié)構(gòu)體。
全文摘要
將熱塑性聚合物泡沫體附著在結(jié)構(gòu)體的多個(gè)隔開的結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件上，其中所述泡沫體具有以下性質(zhì)耐水蒸汽滲透性(mu)低于50，熱導(dǎo)率低于40mW/m*K，壓縮強(qiáng)度大于80KPa，并且密度為48kg/m3以下，從而在為所述結(jié)構(gòu)體提供水蒸汽滲透性和結(jié)構(gòu)耐久性的同時(shí)提供隔熱性。
文檔編號E04B1/26GK101925708SQ200980102913
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者卡洛斯·卡斯特羅, 范-召·沃, 馬丁·賴默斯 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司