СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПРОЧНЕННОГО ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНОГО (EPS) ТЕПЛОИЗОЛЯТОРА, УПРОЧНЕННЫЙ EPS-ТЕПЛОИЗОЛЯТОР И УПРОЧНЕННАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
METHOD OF MAKING REINFORCED FOAM POLYSTYRENE HEAT INSULATOR, FOAM POLYSTYRENE-REINFORCED HEAT INSULATOR AND REINFORCED HEAT INSULATION PANEL USING SAME

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора, являющегося пенополистиролом (далее именуемым «EPS-теплоизолятором»), имеющим прочность и прочность связи упрочненного материала (далее совокупно именуемых конструкционной прочностью), а также к упрочненному EPS-теплоизолятору и к упрочненной панели с его использованием.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В японской опубликованной заявке на патент № Н05-171723А раскрывается теплоизоляционная панель, используемая для двойной цели в качестве опалубки для бетона и основы для нанесения на нее внутренней отделки, причем в поверхности вспененного пластика теплоизоляционной панели (панели из вспененного пластика, такого как вспененный полистирол, вспененный полиэтилен, вспененный полиуретан, пеноматериал из фенольной смолы и т.д.) через заданные интервалы образованы вертикальные пазы с вогнутым поперечным сечением, и в пазы вставлены упрочняющие элементы с высокой жесткостью в форме прутка прямоугольного сечения. Теплоизоляционная плита из вспененного пластика и упрочняющие элементы соединены посредством адгезива, не повреждающего теплоизолятор. Теплоизоляционная панель имеет высокую жесткость, поскольку теплоизоляционная плита из вспененного пластика и упрочняющие элементы выполнены за одно целое с возможностью использования теплоизоляционной панели в качестве опалубки во время укладки бетона и использования упрочняющих элементов в качестве заменителей обрешетины. В теплоизоляционной панели упрочняющие элементы могут быть использованы в качестве материала основы для крепления панели для внутренней отделки к упрочняющим элементам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РАЗРЕШАЕМЫЕ ПОСРЕДСТВОМ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В теплоизоляционной панели согласно вышеописанной заявке к упрочняющим элементам может быть прикреплена панель для внутренней отделки. Теплоизоляционная панель может быть использована в течение длительного периода времени после строительства, во время которого могут происходить стихийные бедствия, такие как землетрясение. По этой причине вышеуказанная теплоизоляционная панель, даже если к упрочняющим элементам прикреплена панель для внутренней отделки, конструкционная прочность должна быть достаточной для выдерживания таких аварийных ситуаций. Однако в вышеуказанной заявке нет описания конструкционной прочности теплоизоляционной панели.
[0004] Целью настоящего изобретения является предусмотрение способа изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора, используемого в теплоизоляционной панели, имеющей конструкционную прочность, достаточную для противостояния стихийным бедствиям, таким как землетрясение, и упрочненного EPS-теплоизолятора и прикрепляемой с упрочнением теплоизоляционной панели с его использованием.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0005] Настоящее изобретение решает обсуждаемую выше проблему и имеет целью предоставление способа изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора. Способ содержит этапы предварительного вспенивания гранул исходного материала, имеющего неоднородный гранулометрический состав, для получения предварительно вспененных частиц, изготовления упрочненного EPS-блока, имеющего высокую степень соединения плавлением посредством заполнения предварительно вспененными частицами металлической пресс-формы в устройстве для формования блоков и посредством повторного вспенивания предварительно вспененных частиц паром при давлении, подходящем для образования EPS-блока, имеющего низкую степень соединения плавлением, из исходного материала, имеющего однородный размер частиц, для предотвращения неравномерной плотности и разрезания упрочненного EPS-блок на упрочненный EPS-теплоизолятор, имеющий заданную толщину.
2
[0006] В способе изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора согласно настоящему изобретению гранулометрический состав гранул исходного материала предпочтительно варьирует в диапазоне от 0,71 до 2,83 мм, и давление пара составляет величину в диапазоне от 0,3 до 0,35 кгс/см.
[0007] В способе изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора согласно настоящему изобретению размер камеры устройства для формования блоков является бóльшим, чем размер камеры для изготовления EPS-блока, имеющей такую же величину, как EPS-блок согласно настоящему изобретению, имеющий низкую степень соединения плавлением.
[0008] Упрочненный EPS-теплоизолятор согласно настоящему изобретению изготавливается посредством способа изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора, как описано выше.
[0009] В прикрепляемой с упрочнением теплоизоляционной панели согласно настоящему изобретению пазы, в которые вставляются упрочняющие элементы в форме прутков, образованы через заданные интервалы в поверхности упрочненного EPS-теплоизолятора.
ПРЕИМУЩЕСТВА
[0010] Настоящее изобретение позволяет изготавливать упрочненный EPS-теплоизолятор, используемый в упрочненной теплоизоляционной панели, имеющей достаточную конструкционную прочностью для противостояния стихийным бедствиям, таким как землетрясение. Кроме того, использование упрочненного EPS-теплоизолятора обеспечивает достаточную конструкционную прочность упрочненной теплоизоляционной панели для противостояния стихийным бедствиям.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011]
[Фиг. 1] На фиг. 1 показан пример конструкции упрочненной теплоизоляционной панели.
[Фиг. 2] На фиг. 2 показан пример упрочненной теплоизоляционной панели, используемой в качестве опалубки для бетона.
[Фиг. 3] На фиг. 3 показан пример конструкции упрочненной теплоизоляционной панели с прикрепленным материалом для наружной отделки.
[Фиг. 4] На фиг. 4 показан пример конструкции упрочненной теплоизоляционной панели с прикрепленным материалом для внутренней отделки.
[Фиг. 5] На фиг. 5 показаны примеры интервалов, через которые упрочняющие элементы размещаются на модуле лицевой панели, в единицах измерения «shaku» (Японская единица измерения длины, 1 shaku = приблизительно 0,994193908 фута (0,303 м)).
[Фиг. 6] На фиг. 6 показаны примеры интервалов, через которые упрочняющие элементы размещаются на модуле лицевой панели, в футах как единицах измерения. На фиг. 6(А) показана конфигурация из двух упрочняющих элементов. На фиг. 6(В) показана конфигурация из трех упрочняющих элементов. На фиг. 6(С) показана конфигурация из четырех упрочняющих элементов.
[Фиг. 7] На фиг. 7 показан пример сейсмической силы, вызывающей деформацию изгиба.
[Фиг. 8] На фиг. 8 показана модель упрочненного EPS-теплоизолятора с упрочняющими элементами, прикрепленными к его плоской поверхности. На фиг. 8(А) показан пример действия напряжения сдвига. На фиг. 8(В) показан пример действия напряжения сжатия. На фиг. 8(С) показан пример действия напряжения растяжения.
[Фиг. 9] На фиг. 9 показан пример соединения плавлением. На фиг. 9(А) показан пример высокой степени соединения плавлением. На фиг. 9(В) показан пример 0%-ной степени соединения плавлением.
[Фиг. 10] На фиг. 10 показан пример конструкции устройства для резки пеноматериала с использованием нихромовой проволоки.
[Фиг. 11] На фиг. 11 показан пример конструкции устройства для формования блоков.
[Фиг. 12] На фиг. 12 показана блок-схема примерного изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
[Фиг. 13] На фиг. 13 показан образец упрочненного EPS-теплоизолятора. На фиг. 13(А) показан вид в изометрии образца. На фиг. 13(В) показан вид образца в разрезе по линии А-А.
[Фиг. 14] На фиг. 14 показан образец упрочняющего элемента.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Далее продемонстрированы варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует отметить, что на всех чертежах для соответствующих идентичных элементов используются идентичные ссылочные позиции.
[0013] Сейсмическая сила воздействует на строение во всех направлениях - вверх и вниз, из стороны в сторону и назад и вперед. В качестве контрмера, для упрочненной теплоизоляционной панели согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения используется EPS-теплоизолятор в качестве теплоизоляционного материала. Это обусловлено тем, что EPS-теплоизолятор изготавливается посредством металлической пресс-формы и не проявляет различия в конструкционной прочности относительно каждого направления. Напротив, изолятор из вспененного пластика, изготавливаемый посредством способа экструзии, проявляет различную конструкционную прочность относительно направления экструзии. На фиг. 1 показан пример конструкции прикрепляемой с упрочнением теплоизоляционной панели 100. Упрочненная теплоизоляционная панель 100 содержит упрочненный EPS-теплоизолятор 101 и упрочняющие элементы 102. Упрочненный EPS-теплоизолятор 101 является EPS-теплоизолятором с повышенной конструкционной прочностью. Пазы (вертикальный паз или поперечный паз) с вогнутым поперечным сечением образованы в поверхности упрочненного EPS-теплоизолятора 101 через заданные интервалы. Упрочняющие элементы 102 имеют форму прямоугольного прутка. Упрочняющие элементы 102 выполнены из материала, имеющего малый вес и высокую жесткость, такого как легковесный стальной элемент, пиломатериал, или пластик. Упрочняющие элементы 102 встраиваются в пазы упрочненного EPS-теплоизолятора 101 и фиксируются посредством адгезива, не повреждающего теплоизолятор.
[0014] На фиг. 2 показан пример упрочненной теплоизоляционной панели 100, используемой в качестве опалубки для бетона. Напротив упрочненного EPS-теплоизолятора 101 устанавливается противоположный элемент 110 опалубки и фиксируется посредством реек 111, опалубочных стяжек 112 и других вспомогательных элементов. Бетон заливается между упрочненным EPS-теплоизолятором 101 и противоположным элементом 110 опалубки.
[0015] На фиг. 3 показан пример упрочненной теплоизоляционной панели 100 с прикрепленным материалом 123 для наружной отделки. Бетонный каркас 120 прочно сцепляется с задней стороной упрочненного EPS-теплоизолятор 101. В поверхность упрочненного EPS-теплоизолятора 101 через заданные интервалы горизонтально встраиваются упрочняющие элементы 102. Материалы 121 основы наружной отделки фиксируются вертикально относительно упрочняющих элементов 102 посредством винтов 122 или тому подобных. Материалы 123 для наружной отделки фиксируются на материалах 121 основы наружной отделки.
[0016] На фиг. 4 показан пример упрочненной теплоизоляционной панели 100, к которой прикрепляется материал 130 для внутренней отделки. Упрочненный EPS-теплоизолятор 101 его задней стороной плотно сцепляется с бетонным каркасом 120. В поверхность упрочненного EPS-теплоизолятора 101 через заданные интервалы горизонтально встраиваются упрочняющие элементы 102. На упрочняющих элементах 102 фиксируются материалы 130 для внутренней отделки посредством винтов 122 или тому подобных.
[0017] Японский стандарт сейсмической устойчивости в отношении строительных конструкций является чрезвычайно строгим. Это значит, что упрочненная теплоизоляционная панель 100 рассматривается как имеющая достаточную степень сейсмической устойчивости, даже при использовании в других странах, помимо Японии, при условии соответствия Японскому стандарту. Согласно инструкциям и правилам Японского Архитектурного Института в отношении сейсмостойкого проектирования и сооружения неконструкционного элемента, сейсмическая сила (инерционная нагрузка), воздействующая на неконструкционный элемент, такой как теплоизоляционная панель, материал для внутренней отделки и материал для наружной отделки, может быть рассчитана умножением коэффициента горизонтальной сейсмической нагрузки для проектирования (варьируемого от 0,5 до 1,5, при максимуме 1,5), который рассчитывается в соответствии с направлением, к которому прилагается сейсмическая нагрузка, на вес неконструкционного элемента. При монтаже неконструкционного элемента в стене здания (конструкционном элементе) требуется, чтобы конструкционная прочность неконструкционного элемента позволяла выдерживать сейсмическую нагрузку.
2
2
[0018] Материал для наружной отделки, такой как плитки и блоки, имеет большой вес, который может составлять от 100 до 150 кгс/м. Если максимальный вес материала для наружной отделки составляет 150 кгс/м, и коэффициент горизонтальной сейсмической нагрузки для проектирования составляет 1,5, то сейсмическая нагрузка рассчитывается по следующей формуле:
2
2
150 кгс/м×1,5=225 кгс/м.
2
Соответственно, можно сказать, что большинство материалов для внутренней отделки и материалов для наружной отделки может прикрепляться к прикрепляемой с упрочнением теплоизоляционной панели 100, если теплоизоляционная панель 100 имеет конструкционную прочность, достаточную для выдерживания сейсмической нагрузки 225 кгс/м.
[0019] Жесткость упрочненного EPS-теплоизолятора 101 является гораздо меньшей, чем жесткость упрочняющих элементов 102. По этой причине область, повреждаемая при подвергании теплоизоляционной панели 100 сейсмической нагрузке, находится вокруг поверхности соединения упрочненного EPS-теплоизолятора 101 с упрочняющими элементами 102. Прочность этой области, как правило, коррелирует с размером поверхности соединения обоих материалов и варьируется в соответствии с числом упрочняющих элементов 102, встроенных в упрочненный EPS-теплоизолятор 101. При более тесном расположении интервалов, с которым размещены упрочняющие элементы 102, сейсмическая нагрузка, воздействующая на упрочненный EPS-теплоизолятор 101, более рассеянно принимается упрочняющими элементами 102, что позволяет прикреплять более тяжелый материал для внутренней отделки и материал для наружной отделки к теплоизоляционной панели 100.
[0020] Далее обсуждается прочность упрочненного EPS-теплоизолятора 101 в отношении удержания упрочняющих элементов 102 при выдерживании сейсмической нагрузки, воздействующей на упрочняющие элементы 102. В качестве материала для внутренней или наружной отделки применяются разнообразные модули лицевых панелей. Японский модуль лицевой панели главным образом измеряется в единицах измерения «shaku» (910×1820 мм). На фиг. 5 показаны примеры интервалов, с которыми упрочняющие элементы 102 размещены на модуле лицевой панели в единицах измерения «shaku». Если в модуле размещены два упрочняющих элемента 102, то интервал между двумя упрочняющими элементами составляет 455 мм и 303 мм для конфигурации из трех упрочняющих элементов, соответственно. Напротив, другие страны, нежели Япония, по большей части используют разнообразные модули лицевых панелей, измеряемые в таких единицах как футы (1220×2400 мм, 4×8 футов). На фиг. 6 показаны примеры интервалов, с которыми упрочняющие элементы размещены в модуле лицевых панелей, измеряемых в таких единицах как футы. Если в модуле размещены два упрочняющих элемента 102, то интервал между двумя ними составляет 610 мм, 406,7 мм для конфигурации из трех упрочняющих элементов, и 305 мм для конфигурации из четырех упрочняющих элементов, соответственно.
2
[0021] Упрочненная теплоизоляционная панель 100 фиксируется на основной конструкции посредством укрепляющих элементов 102 посредством винтов или тому подобных элементов. Поэтому для упрочненной теплоизоляционной панели требуется по меньшей мере два упрочняющих элемента 102 для простоты регулирования неровности. В случае двух упрочняющих элементов 102 сейсмическая нагрузка величиной 225 кгс/м распределяется по двум упрочняющим элементам 102. Сейсмическая нагрузка в расчете на метр упрочняющих элементов 102 рассчитывается по следующей формуле:
модуль лицевой панели в единицах измерения «shaku»:
2
225 кгс/м×(0,91 м×1 м)÷2=102,4 кгс=1003,3 Н,
модуль лицевой панели в футах как единицах измерения:
2
225 кгс/м×(1,22 м×1 м)÷2=137,3 кгс=1345,1 Н.
В случае трех или более упрочняющих элементов 102 сейсмическая нагрузка распределяется по трем или более упрочняющим элементам 102. В этом случае сейсмическая нагрузка в расчете на метр упрочняющих элементов 102 меньше, чем в случае двух упрочняющих элементов 102.
[0022] Воздействующая на стену сейсмическая нагрузка содержит горизонтальные и вертикальные перемещения параллельно поверхности стены, и перемещение назад и вперед перпендикулярно поверхности стены. Сейсмическая нагрузка в вертикальном и горизонтальном направлениях вызывает напряжение сдвига и напряжение изгиба около поверхности соединения упрочненного EPS-теплоизолятора 101 с армирующими элементами 102 и вызывает деформацию сдвига и изгиба упрочненного EPS-теплоизолятора 101. Как показано на Фиг. 7, сейсмическая нагрузка, вызывающая деформацию изгиба, параллельна основной поверхности упрочненного EPS-теплоизолятора 101. Поскольку основная поверхность является довольно широкой, то деформацией изгиба обычно можно пренебречь. Сейсмическая нагрузка, действующая в переднем направлении, вызывает напряжение растяжения, а нагрузка, действующая в заднем направлении, вызывает напряжение сжатия, соответственно, вокруг поверхности соединения упрочненного EPS-теплоизолятора 101 с упрочняющими элементами 102. Соответственно, необходимо, чтобы упрочненный EPS-теплоизолятор 101 обладал допустимой прочностью сдвига в горизонтальном и вертикальном направлениях, допустимой прочностью растяжения в переднем направлении и допустимой прочностью сжатия в заднем направлении, соответственно.
[0023] На основе простой модели, как показано на Фиг. 8, где упрочняющие элементы 102 прикреплены к плоской поверхности упрочненного EPS-теплоизолятора 101, рассчитываются требуемые величины прочности (прочность сдвига: σs, прочность сжатия: σc, прочность растяжения: σt) для упрочненного EPS-теплоизолятора 101. В этом случае, в качестве условия, упрочненный EPS-теплоизолятор 101 и упрочняющие элементы 102 соединены настолько плотно, что они не разделяются даже под воздействием сейсмической нагрузки. На самом деле, соединение упрочненного EPS-теплоизолятора 101 и упрочняющих элементов 102 является более прочным, чем в модели согласно Фиг. 8, поскольку упрочняющие элементы 102 встроены в вертикальные пазы упрочненного EPS-теплоизолятора 101, как показано на Фиг. 1. Площадь поверхности соединения упрочненного EPS-теплоизолятора 101 и упрочняющих элементов 102 выражается как «ширина × длину (единица длины: 1 м)» упрочняющих элементов 102. Если сейсмическая нагрузка в расчете на метр (в единицах измерения «shaku»: 1003,3 Н, в единицах измерения «фут»: 1345,1 Н) действует как напряжение сдвига, напряжение растяжения и напряжение сжатия, и, например, если ширина упрочняющих элементов 102 составляет 50 мм, то прочность «σs» сдвига, прочность «σc» сжатия и прочность «σt» растяжения выражаются, как приведено ниже:
модуль лицевой панели в единицах измерения «shaku»:
2
1003,3 Н÷(5 см×100 см)=2,01 Н/см,
модуль лицевой панели в таких единицах измерения как фут:
2
1345,1 Н÷(5 см×100 см)=2,69 Н/см.
В Таблице 1 указаны требуемые величины прочности «σs» сдвига, прочности «σc» сжатия, и прочности «σt» растяжения для упрочненного EPS-теплоизолятора 101, при ширине упрочняющих элементов 102 от 30 мм до 105 мм.
[0024] [Таблица 1]
[0025] Прочность EPS-теплоизолятора варьируется главным образом в соответствии с плотностью и степенью соединения плавлением. Степень соединения плавлением представляет собой численно выраженную долю вспененных частиц пеноматериала, которые визуально наблюдаются в контуре разреза. Как показано на Фиг. 9(А), если доля вспененных частиц пеноматериала высока, степень соединения плавлением является высокой. Как показано на Фиг. 9(В), если вспененные частицы пеноматериала отсутствуют, и все частицы пеноматериала остались невспененными, степень соединения плавлением равна 0%. В Таблица 2 показан результат допустимой интенсивности напряжения (допустимой интенсивности напряжения в области упругих деформаций, 1%напряжения смещения), измеренной по плотности в пределах диапазона, предписанного в Японском промышленном стандарте JIS А9511, «Preformed cellular plastics thermal insulation materials» («Предварительно сформованные пористые пластиковые теплоизоляционные материалы»), для EPS-теплоизолятора, имеющего 10%-ную степень соединения плавлением.
[0026] [Таблица 2]
2
3
[0027] Как правило, в качестве материала, применяемого в строительстве, используется показанный на Фиг. 2 EPS-теплоизолятор, имеющий 10%-ную степень соединения плавлением. Этот EPS-изолятор имеет допустимое напряжение сдвига только 1,21 Н/см даже при плотности 33 кг/м. Согласно Таблице 1, для соответствия вышеуказанному допустимому напряжению сдвига, модуль лицевой панели в единицах измерения «shaku» должен иметь упрочняющие элементы 102 шириной 75 мм или более. В модуле лицевой панели при использовании футов в качестве единиц измерения упрочняющие элементы 102 шириной даже 105 мм не соответствуют вышеуказанной величине допустимого напряжения сдвига. В этом отношении, принимая во внимание, что размер стойки дверного проема обычного деревянного дома составляет 33 мм, и что ширина деревянной обрешетины (вентиляционной обрешетины), к которой прикрепляется такой материал для наружной отделки, как наружная обшивка стен, составляет 45 мм, ширина обычно применяемого материала основы составляет от около 35 до 45 мм. Таким образом, упрочняющие элементы 102 шириной 75 мм или более оказываются гораздо больше материала основы.
3
[0028] Как правило, в пенополистироле (EPS) чем больше плотность и степень соединения плавлением, тем выше конструкционная прочность. Однако при увеличении плотности также увеличивается его вес, повышая стоимость вследствие большего количества основного материала. Кроме того, при превышении величины плотности свыше 30 кг/м теплоизоляционная способность (теплопроводность) достигает почти равновесного уровня и больше не увеличивается, не обеспечивая никакой добавленной стоимости. По этой причине в упрочненном EPS-теплоизоляторе 101 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения конструкционная прочность усиливается посредством увеличения степени соединения плавлением.
[0029] Как показано на Фиг. 10, упрочненный EPS-блок 200 разрезается нихромовыми проволоками 202 устройства 201 для резки пеноматериала, для изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора 101. Как правило, плотность EPS-блока 200 в периферийной области является большей, чем в центральной области. То есть упрочненный EPS-блок 200 имеет неоднородную плотность. Увеличенная неоднородность плотности является неблагоприятной, поскольку становится большой разница в весе в зависимости от области, из которой вырезается упрочненный EPS-теплоизолятор 101.
[0030] Между тем предварительно вспененные частицы, загруженные в металлическую пресс-форму, спрессовываются под давлением и нагреваются паром для повторного расширения и соединения плавлением, для изготовления EPS-блока. Для увеличения степени соединения плавлением эффективным является регулирование давления пара (далее называемого «тепловым давлением») до высокого уровня. Чем больше тепловое давление, тем выше температура пара, что облегчает плавление предварительно вспененных частиц. В результате этого могут быть достигнуты высокая степень соединения плавлением и сокращение времени нагревания. Однако пропорционально возрастанию теплового давления повышается внутреннее давление (давление на поверхности металлической пресс-формы), приводя к высокой плотности вследствие измельчения частиц пеноматериала в области контакта с металлической пресс-формой и вызывая слишком сильное вспенивание частиц пеноматериала в центральной области. Соответственно, чем выше тепловое давление, тем выше неоднородность плотности. Для уменьшения неоднородности плотности необходимо устанавливать низкое тепловое давление. Что касается времени нагревания, то оно не оказывает столь значительного воздействия по сравнению с тепловым давлением. Это происходит потому, что вспененные пеноматериалы, которые плавятся на поверхности EPS-блока, препятствуют поступлению пара внутрь даже при увеличении времени нагревания.
[0031] В способе получения упрочненного EPS-теплоизолятора в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения в отличие от изготовления EPS-блока, имеющего низкую степень соединения плавлением, используются гранулы исходного материала, имеющего неоднородный размер частиц в заданном диапазоне гранулометрического состава (например, от 0,71 до 2,83 мм). Гранулы исходного материала подвергают предварительному вспениванию в установке для предварительного вспенивания с образованием предварительно вспененных частиц. И затем предварительно вспененными частицами заполняется металлическая пресс-форма 301 в устройстве 300 для формования блока, как показано на Фиг. 11, для повторного вспенивания с образованием частиц пеноматериала. Тепловое давление во время повторного вспенивания является низким для предотвращения неоднородности плотности. Тепловое давление является почти таким же, как для формования EPS-блока, имеющего 10%-ную степень соединения плавлением, при однородном размере частиц гранул исходного материала. Такое тепловое давление является достаточным для увеличения степени соединения плавлением, поскольку мелкие частицы внедряются в зазоры между крупными частицами и делают их более узкими благодаря разнородному размеру частиц. Для эффективной подачи пара в металлическую пресс-форму 301 размер камеры 302 устройства 300 для формования блока увеличивается на 60% (в 1,5 раза больше, чем в обычном формовочном устройстве) в сравнении с обычной установкой для формования блоков, формующей обычный EPS-блок такого же размера (примерно с 10%-ной степенью соединения плавлением).
2
2
[0032] На Фиг. 12 показана блок-схема примерного изготовления упрочненного EPS-теплоизолятора в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Сначала предварительно вспененными частицами заполняется металлическая пресс-форма 301 (S1) и подвергается предварительному нагреванию (S2). Затем внутреннее давление в металлической пресс-форме 301 снижается до величины от -0,9 до -0,7 кгс/см (от 0,129 до 0,323 атм = от 131,25 до 327,25 гПа) (S3). Пар подается равномерно и мгновенно с боковых сторон металлической пресс-формы 301 для глубинного подвода пара во внутреннюю область металлической пресс-формы 301, вызывая вспенивание предварительно вспененных частиц с образованием упрочненного EPS-блока 200 (S4). Во время этого процесса тепловое давление пара поддерживается на низком уровне от 0,3 до 0,35 кгс/см (от 0,29 до 0,338 атм = от 293,8 до 342,4 гПа). Температура пара поддерживается на заданном уровне (от 110 до 120°С). Этапы S3 и S4 повторяются заданное число раз (S5). Упрочненный EPS-блок 200 подвергается вакуумному охлаждению (S6) и извлекается из металлической пресс-формы 301 (S7). Наконец, упрочненный EPS-блок 200 разрезается на плиты заданного размера с помощью нихромовых проволок 202 устройства 201 для резки пеноматериала для получения упрочненного EPS-теплоизолятора 101 (S8). В способе получения упрочненного EPS-теплоизолятора в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения требуется более длительный период времени формования (период времени после подачи пара в металлическую пресс-форму 301 до извлечения упрочненного EPS-блока 200 из пресс-формы), чем при изготовлении EPS-блока, имеющего низкую степень соединения плавлением. Это необходимо для обеспечения стабильной размерности.
3
2
2
[0033] В Таблице 3 показаны результаты измерения допустимой интенсивности напряжений (допустимой интенсивности напряжений в области упругих деформаций, 1% остаточной деформации) упрочненного EPS-теплоизолятора 101, который изготовлен в соответствии с вышеописанным способом изготовления. При тепловом давлении и температуре нагревания Этапа 4, при однородном размере гранул исходного материала, изготавливается EPS-теплоизолятор, имеющий примерно 10%-ную степень соединения плавлением. Однако повышение степени соединения плавлением до 40%, достигаемое в соответствии с вышеописанным способом изготовления, ведет к увеличению интенсивности допустимого напряжения сдвига примерно в 1,5 раза, интенсивности допустимого напряжения сжатия примерно в 1,3 раза и интенсивности допустимого напряжения растяжения примерно в 1,5 раза, соответственно. При условии, что плотность составляет 33 кг/м, интенсивность допустимого напряжения сдвига составляет 1,88 Н/см, т.е. повышено на 35% от 1,21 Н/см для ситуации с 10%-ной степенью соединения плавлением. При такой прочности ширина упрочняющих элементов 102 в модуле лицевой панели, в единицах измерения «shaku», снижается от менее 90 мм до менее 60 мм, и в модуле лицевой панели, в футах как единицах измерения, ширина менее 75 мм является достаточной для преодоления недостаточной прочности. Следовательно, использование упрочненного EPS-теплоизолятора 101, изготавливаемого вышеописанным способом, позволяет изготавливать практичную теплоизоляционную панель с двумя упрочняющими элементами.
[0034] [Таблица 3]
[0035] [ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ]
3
EPS-блок шириной 925 мм, длиной 3020 мм, толщиной 525 мм, средней плотностью 33 кг/м и средней степенью соединения плавлением 40% изготавливается посредством использования устройства 300 для формования блоков, в котором размер камеры 302 увеличен на 60% (в 1,5 раза больше, чем в обычном формовочном устройстве). Используются гранулы исходного материала с неоднородным распределением по размеру (гранулометрический состав находится в диапазоне от 0,71 до 2,83 мм).
2
2
2
[0036] Сначала гранулы исходного материала в предварительно определенной партии подвергаются предварительному вспениванию в установке для предварительного вспенивания. Предварительно вспененные частицы отверждаются в бункере для выдерживания. Металлическая пресс-форма 301 предварительно нагревается со всех сторон (с боковых сторон, верхней стороны и нижней стороны) и заполняется предварительно вспененными частицами. Внутренняя часть металлической пресс-формы 301 нагревается при поддержании высокого внутреннего давления пара предварительно вспененных частиц посредством повторяемых вакуумирования и обработки тепловым давлением, с последующим сбросом давления до -0,8 кгс/см (-838,2 гПа), для удаления ненужного воздуха настолько, насколько возможно. С боковых сторон большое количество пара при низком давлении (0,3 кгс/см=294,0 гПа) мгновенно подается в центр металлической пресс-формы для нагревания предварительно вспененных частиц, не вызывая неоднородности в соединении плавлением. При достижении величины контактного давления в устройстве 300 для формования от 0,7 до 0,9 кгс/см (от 685,9 до 881,9 гПа) осуществляется его нагревание со всех сторон (боковых поверхностей, верхней поверхности и нижней поверхности) в течение около 70 секунд для обеспечения соединения плавлением в упрочненном EPS-блоке 200, и затем подача пара прекращается. Металлическая пресс-форма 301 подвергают вакуумному охлаждению, и упрочненный EPS-блок 200 извлекается из нее. EPS-блок 200 разрезается на панели, каждая из которых имеет толщину 75 мм, посредством устройства 201 для резки пеноматериала нихромовыми проволоками, и затем панель, вырезанная из центральной части EPS-блока 200, отбирают в качестве образца для упрочненного EPS-теплоизолятора 101 для подтверждения его требуемой прочности.
2
[0037] Затем, как показано на Фиг. 13, в образце упрочненного EPS-теплоизолятора 101 посредством зензубеля образуются пазы, каждый из которых имеет ширину 45 мм и глубину 20 мм, с интервалом 455 мм. Как показано на Фиг. 14, образец упрочняющих элементов 102, имеющий ширину 45 мм и толщину 20 мм и выполненный из полистирольной смолы, изготавливается посредством экструзионного формования со вспениванием диоксидом углерода. Адгезив из уретановой смолы наносится в пазы образца упрочненного EPS-теплоизолятора 101 так, что площадь адгезива составляет 600 см на метр упрочняющего элемента. Упрочняющие элементы 102 вставляются в паз, с последующим высушиванием до отверждения адгезива, и затем изготавливается теплоизоляционная панель 100. Наконец, упрочненная теплоизоляционная панель 100 вырезается до заданного размера, и ее механические свойства испытываются на необходимую прочность посредством универсального испытательного устройства.
[0038] За счет вставки в пазы вышеописанной теплоизоляционной панели 100 упрочняющих элементов 102 уменьшается ее общая толщина, делая транспортировку более практичной и т.д. Применительно к трем видам напряжения, принимаемых упрочненным EPS-теплоизолятором 101 от упрочняющих элементов 102, т.е. сдвига, сжатия и растяжения, соединение упрочненного EPS-теплоизолятора 101 и упрочняющих элементов 102 наиболее уязвимо к воздействию напряжения сдвига. Следовательно, два вида напряжения (сжатия и растяжения), отличные от напряжения сдвига, воздействуют на обе стороны упрочняющих элементов 102 в результате вставки упрочняющих элементов 102 в пазы, усиливая соединение упрочненного EPS-теплоизолятора 101 и упрочняющих элементов 102.
3
2
[0039] Как было описано выше, благодаря повторению опытного производства с регулированием распределения гранул исходного материала, степени снижения давления внутри металлической пресс-формы, температуры пара, давления пара, времени формования и т.д., стало возможным изготовление упрочненного EPS-теплоизолятора, имеющего высокую степень соединения плавлением (в среднем 40%-ную степень соединения плавлением) и среднюю плотность от 30 до 33 кг/м. Упрочненный EPS-теплоизолятор этого типа соответствует Параграфу №1 JIS-стандарта А 9511, и если в него вставлены упрочняющие элементы для изготовления упрочненной теплоизоляционной панели, его конструкционная прочность является достаточной для выдерживания сейсмической нагрузки, воздействующей на тяжелый материал для наружной отделки (150 кгс/м).
[0040] Разнообразные модификации и комбинации, обусловленные конструкцией и прочими особенностями, включены в заявляемую группу изобретений и объем изобретения в соответствии с описанными вариантами осуществления.
[0041] 100: упрочненная теплоизоляционная панель, 101: упрочненный EPS-теплоизолятор, 102: упрочняющий элемент, 110: противоположный элемент опалубки, 111: рейка, 112: опалубочная стяжка, 120: бетонный каркас, 121: материал основы наружной отделки, 122: винт, 123: материал для наружной отделки, 130: материал для внутренней отделки, 200: упрочненный EPS-блок, 201: устройство для резки пеноматериала нихромовыми проволоками, 202: нихромовая проволока, 300: устройство для формования блоков, 301: металлическая пресс-форма, 302: камера.