СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
CONSTRUCTION INSULATION PANEL AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Изобретение относится к многослойной изоляционной панели для строительства, в частности огнестойкой изоляционной панели.
Многослойные изоляционные панели широко применяются в строительстве различных сооружений, например, для теплоизоляции стен, полов и крыш. Известные изоляционные строительные панели, как правило, содержат изолирующий слой, выполненный, например, из полиуретановой пены, заключенный между двумя защитными слоями, подходящими для создания защитного покрытия для такого изолирующего слоя. Такие защитные слои выполняют двойную задачу: во-первых, они предотвращают расширение полиуретановой пены, и, во-вторых, обеспечивают требуемую толщину и форму полиуретановой пены, обеспечивая, в то же время, стабильность размеров.
Например, известны изоляционные строительные панели, защитные слои для изолирующего слоя полиуретановой пены в которых выполняются из органических и неорганических материалов, например из бумаги, рубероида, покрытого битумом стекловолокна, минерализированного стекловолокна, алюминия, многослойной пленочной бумаги, алюминия и пленок в пластмассах в различных сочетаниях.
Один из способов выполнения изоляционной строительной панели описан в патентном документе ЕР №04023033 на имя заявителя.
Следует отметить, что толщина и состав вышеупомянутых защитных слоев обеспечивают их гибкость, то есть такие защитные слои можно изгибать и скатывать в рулон.
Как известно специалистам в данной области, изоляционные панели из полиуретановой пены с гибкими защитными слоями из органических или неорганических материалов могут быть подразделены на пять классов согласно европейской классификации, в зависимости от характеристик огнестойкости, которые демонстрирует данная панель, будучи подвергнутой тестам различных типов.
Классами огнестойкости по Европейской классификации являются классы F, Е, D, С, В; данным класса соответствуют:
класс Е - низкий уровень огнестойкости;
класс В - высокий уровень огнестойкости;
класс F - неопределенный уровень огнестойкости.
Например, изоляционные панели из полиуретановой пены с защитными слоями металлического типа (например, из алюминия) толщиной более 80 мкм соответствуют классу огнестойкости В.
Известный тест для оценки класса огнестойкости полиуретановой панели производится в соответствии с нормами UNI EN 11925 (по Кляйнбреннеру). Продолжительность такого теста варьируется в зависимости от классификации материала: 15 секунд для материалов класса Е, 30 секунд для материалов более высоких классов. Для прохождения теста необходимо, чтобы высота пламени на испытательном образце была меньше порогового значения 150 мм.
Еще одним известным тестом является тест SBI, который проводят для оценки воспламеняемости образца при подвергании его термическому воздействию величиной 40 кВт, создаваемому с помощью пропановой горелки в течение приблизительно 20 минут. В частности, при таком тесте определяют выраженную в кВт энергию, вырабатываемую при сгорании контрольного образца во время проведения испытаний. Измерение этого количества энергии производится косвенно, путем измерения потребления кислорода при сгорании. Кривая зависимости выделенного количества тепла от времени определяет интенсивность тепловыделения (RHR).
На основании вышеупомянутых тестов, по кривой интенсивности тепловыделения с помощью специальных алгоритмов можно вычислить параметр FIGRA (скорость распространения пламени). В частности, значение данного параметра, выраженное в Вт/с, дает возможность определить, к какому из вышеупомянутых Европейских классов относится данная изоляционная панель из полиуретана.
Например, панели, вычисленные значения скорости распространения пламени для которых превышают 750 Вт/с, относятся к классу Е. Панели, значения скорости распространения пламени которых находятся в диапазоне от 750 Вт/с до 250 Вт/с, относятся к классу D. Панели, значения скорости распространения пламени которых находятся в диапазоне от 250 Вт/с до 120 Вт/с, относятся к классу С. Панели, значения скорости распространения пламени у которых составляют менее 120 Вт/с, относятся к классу В.
Следует отметить, что огнестойкость таких строительных панелей из полиуретановой пены зависит от:
типа используемых защитных слоев (органического или неорганического типа);
типа полиуретановой пены.
Например, панелями, обладающими более низкой огнестойкостью (класса F), являются панели, в качестве материала для защитных слоев которых используется бумага (рубероид, строительный картон и т.д.). Такие панели являются применимыми в случаях, когда нет риска прямого контакта с огнем на начальных стадиях пожара (для изоляции пола под цементной стяжкой или для периметрических промежутков).
Как правило, для того, чтобы полиуретановую изоляционную панель можно было отнести к классам В или С по огнестойкости, согласно стандарту EN 13501-11925/2, защитные слои ее изолирующего слоя должны быть металлическими (например, из алюминиевых листов толщиной более 80 мкм).
Целью настоящего изобретения является создание многослойных изоляционных панелей, которые могли бы служить альтернативой многослойным изоляционным панелям с металлическими защитными слоями, сохраняя при этом практически такой же уровень огнестойкости.
Данная цель достигается с помощью многослойной изоляционной строительной панели по п. 1 формулы настоящего изобретения.
Предпочтительные варианты исполнения такой многослойной строительной панели раскрываются в пп. 2-20.
Объектом настоящего изобретения также является способ изготовления многослойной строительной панели по п. 2.
Объектами настоящего изобретения являются также способ создания защитного слоя в многослойной строительной панели (см. п. 24) и соответствующий защитный слой (см. п. 2).
Дальнейшие характеристики и преимущества изоляционной панели согласно настоящему изобретению станут очевидными после ознакомления с приведенным ниже описанием ее предпочтительных вариантов исполнения, приводимыми в качестве неограничивающих примеров со ссылками на прилагаемую фиг. 1, на которой представлено поперечное сечение конструкции многослойной изоляционной панели согласно настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 1, обладающая теплоизоляционными свойствами многослойная строительная панель согласно настоящему изобретению в целом обозначена ссылочной позицией 100. Для краткости, такую строительную изоляционную панель 100 ниже мы будем называть также изоляционной панелью или просто панелью.
Такая изоляционная панель 100 согласно настоящему изобретению может использоваться, предпочтительно, в строительстве для обшивки стен, полов и крыш.
Данная изоляционная панель 100 содержит основной слой 1, выполненный из изоляционного материала, например из полиуретановой пены. Данный основной слой 1 содержит первую поверхность 10 и вторую поверхность 20, расположенные напротив друг друга.
Далее, изоляционная панель 100 также содержит первый защитный слой 2 основного слоя 1 из полиуретана, прикрепленный к основному слою 1 по вышеуказанной первой поверхности 10. Кроме того, панель 100 содержит второй защитный слой 5 основного слоя, соединенный с основным слоем 1 по второй поверхности 20. Иными словами, основной слой 1 расположен между первым 2 и вторым 5 защитными слоями.
По меньшей мере, один из вышеуказанных первого 2 и второго 5 защитных слоев включает в себя армирующий слой 3 из волокнистого материала. Такой армирующий слой 3 изготовляется, например, из стекловолокна или комбинированного стекловолокна (например, содержащего от 40% до 60% полиэтилентерефталата) или созданного путем смешивания натуральных, минеральных и/или синтетических волокон. Кроме того, такой армирующий слой 3 может подвергаться обработке огнезащитными составами.
Следует отметить, что армирующий слой 3 способен придавать панели 100 механическую прочность и стабильность размеров.
Предпочтительно, по меньшей мере, один из первого 2 и второго 5 защитных слоев панели 100, включающих в себя армирующий слой 3 из волокнистого материала, также содержит огнестойкий и теплоизолирующий слой 4. В примере, показанном на Фиг. 1, первый защитный слой 2 содержит как слой из волокнистого материала 3, так и вышеупомянутый огнестойкий слой 4.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, такой огнестойкий слой 4 изготовляется из расширяющегося материала. В еще более предпочтительном варианте, такой огнестойкий слой 4 изготовляют из расширяющегося графита.
2
2
2
Необходимо отметить, что такой слой 4 из расширяющегося графита может содержать, например, от 50 г/м до 500 г/м графита. Предпочтительно, такой слой 4 содержит 100 г/м графита.
Кроме того, такой слой 4 из расширяющегося графита содержит графит в виде пластинок, средний диаметр которых составляет от 50 мкм до 2 мм.
При воздействии температур около 200°С такой расширяющийся графит начинает расширяться, достигая максимальной степени расширения при контакте с пламенем, то есть при температуре порядка 600-1000°С. Следует отметить, что при воздействии пламени объем графита может увеличиваться приблизительно в 50-400 раз. В частности, слой 4 из расширяющегося графита, входящий в состав первого защитного слоя 2 панели 100, при воздействии пламени может расширяться, создавая запирающий слой, который предотвращает проникновение пламени к основному слою 1 из полиуретана, или, по меньшей мере, замедляет проникновение пламени к этому внутреннему изолирующему слою панели 100.
Как показано на фиг. 1, в одном из возможных вариантов исполнения панели 100 согласно настоящему изобретению, первый защитный слой 2 включает в себя также облицовочный слой 6 для армирующего слоя 3; данный облицовочный слой 6 расположен между огнестойким слоем 4 и указанным армирующим слоем 3.
В частности, такой облицовочный слой 6 может быть изготовлен из смеси, состоящей из смолы, добавок, наполнителей и красителя.
Необходимо отметить, что такую смесь можно наносить в жидком виде на поверхность армирующего слоя 3 из стекловолокна, чтобы обеспечить равномерную толщину покрытия.
Предпочтительно, такая смесь может содержать полиуретановую пену в фазе расширения, поскольку такая пена будет частично или полностью закрывать поры в структуре армирующего слоя 3 из стекловолокна.
Кроме того, предпочтительно, такая смесь может содержать огнезащитный и огнеупорный агент, например каолин, обеспечивающий высокую сопротивляемость высоким температурам.
Кроме того, смесь может содержать пенообразующий агент, например модифицированный фосфат аммония, который при наличии огня вступает в химическую реакцию и выделяет углеродную пену, обладающую изолирующими свойствами, которая замедляет повышение температуры и контакт пламени с основным слоем 1 из полиуретана.
В одном из вариантов исполнения, в качестве смолы смеси используется бутадиен-стирольный каучук, смола из стирол-акрилового или акрилового полимера.
Кроме того, к числу добавок, используемых в вышеуказанной смеси, относятся деаэрирующий агент, уплотнитель, противоосадочный компонент, смачивающий агент, противогрибковый агент, бактерицидный компонент, антинасекомный агент.
Кроме того, наполнители смеси включают в себя инертные минеральные наполнители, например карбонат кальция. Вышеуказанные минеральные наполнители могут также содержать огнестойкие наполнители, например колеманит, гидроксид магния или другие аналогичные добавки.
2
2
Следует отметить, что облицовочный слой 6 первого защитного слоя 2 содержит от 50 г/м до 500 г/м такой смеси.
Кроме того, процентное содержание по весу смолы в смеси составляет от 5% до 20%. Процентное содержание по весу красителя в смеси составляет 5% или менее. Процентное содержание по весу добавок в смеси составляет от 10% до 30%. Процентное содержание по весу инертных минеральных наполнителей в смеси составляет от 30% до 60%. Процентное содержание по весу огнестойких минеральных наполнителей в смеси составляет от 1% до 15%.
Процентное содержание по весу вышеупомянутого пенообразующего агента в смеси составляет от 1% до 10%. Процентное содержание по весу огнеупорного агента в смеси составляет от 3% до 10%.
Как показано на Фиг. 1, первый защитный слой 2 панели 100 содержит, кроме того, связующий слой 7, расположенный на соответствующей поверхности 8 огнестойкого слоя 4, таким образом, что огнестойкий слой 4 расположен между облицовочным слоем 6 и вышеуказанным связующим слоем 7.
В частности, связующий слой 7 может создаваться путем распыления водного раствора силикатов натрия на соответствующую поверхность 8 огнестойкого слоя 4, то есть на расширяющийся графит. Такой раствор силиката натрия служит для привязки и фиксации пластинок расширяющегося графита без его дисперсии.
Основными свойствами растворов силиката натрия или аналогичных связующих агентов, которые могут быть использованы при создании строительной панели 100 согласно настоящему изобретению, являются:
адгезивность и способность приводить в инертное состояние благодаря возможности образования силоксановых полимерных цепей (то есть состоящих из переменно расположенных атомов кремния и кислорода) с одной группой силиката натрия;
привязывающее действие за счет физической и химической адгезии;
пленкообразующее действие благодаря испарению воды, полимеризации силоксана и повышению вязкости;
огнестойкость, обусловленная образованием огнеупорной и теплоизолирующей пленок, которые предотвращают непосредственный контакт воспламеняющихся материалов (дерева, бумаги, хлопка и т.д.) с горючим веществом (воздухом), что необходимо для возгорания;
термостойкость, обусловленная органической природой и, прежде всего, нелетучестью полимезированных силикатов.
Следует отметить, что второй защитный слой 5 панели 100 может иметь такую же структуру, что и первый защитный слой 2, так что панель 100 будет огнестойкой с обеих сторон. В качестве варианта, второй защитный слой 5 может быть изготовлен, например, из бумаги, рубероида, битуминизированного стекловолокна, минерализированного стекловолокна, алюминия, многослойной пленочной бумаги, алюминия и пленок в пластике, а также из различных комбинаций вышеуказанных материалов или из других металлических материалов.
Во втором варианте исполнения, первый защитный слой 2 панели 100 содержит армирующий слой 3 из волокнистого материала и облицовочный слой 6 из такого армирующего слоя, аналогичный описанному выше. Огнестойкий слой 4, размещенный сверху облицовочного слоя 6, выполнен из еще одной смеси, в состав которой входят расширяющийся материал, такой как расширяющийся графит, обладающий вышеуказанными характеристиками, смола и добавки.
В одном из вариантов исполнения, дополнительная смесь огнестойкого слоя 4 содержит:
смолу в количестве от 40% до 55% по весу;
расширяющийся графит в количестве от 35% до 50% по весу;
добавки в количестве около 10% по весу.
В частности, такие добавки включают в себя:
воду в количестве от 4% до 9,4%;
пеногаситель, содержание которого составляет приблизительно от 0,2% до 2%;
диспергирующий пластифицирующий ингибирующий агент, содержание которого составляет приблизительно от 0,2% до 2%.
В частности, вышеуказанная смола может являться продуктом полимерной дисперсии полимеров и сополимеров, таких как акриловые, виниловые, силиконовые, силановые, полиуретановые, к которым, при необходимости, добавляются огнезащитные добавки.
Кроме того, данная смола может содержать расширяющийся графит, в частности, путем образования пленки, привязывающей графит к подложке 2. Иными словами, смола служит для придания пластичности огнестойкому слою 4, обеспечивая, в то же время, огнестойкость указанного защитного слоя 2 за счет содержащихся в нем огнезащитных добавок.
Ниже будет описан пример способа изготовления многослойной строительной панели 100 согласно настоящему изобретению.
На начальном этапе осуществляется создание первого защитного слоя 2.
Затем на армирующем слое 3 из волокнистого материала создается облицовочный слой 6. Более подробно, этот этап предусматривает напыление минеральной смеси в жидком виде на армирующий слой 3 из стекловолокна.
На втором этапе, способ изготовления панели 100 предусматривает операцию формирования огнестойкого слоя 4, которая заключается в нанесении пластинок расширяющегося графита на жидкий облицовочный слой 6, например, с помощью "талькирующего" устройства известного типа. В частности, в ходе этой операции достигается, по меньшей мере, частичная адгезия между вышеуказанными огнестойким 4 и облицовочным 6 слоями, и графит распределяется достаточно равномерно.
Необходимо отметить, что избыточный графит, нанесенный на облицовочный слой 6, удаляется путем пропускания армирующего слоя между соответствующими роликами, которые производят переворачивание данного слоя, по меньшей мере, дважды, последовательно относительно армирующего слоя 3. В результате, липшие частицы графита падают под действием силы тяжести, после чего производится их засасывание для повторного использования.
Третий этап предусматривает нанесение путем распыления раствора силиката натрия на графитовый слой 4 с целью создания связующего слоя.
В частности, такой раствор силиката натрия выполняет функцию фиксации и привязки пластинок графита на огнестойком слое 4, который, таким образом, остается прикрепленным к облицовочному слою 6 из минеральной смеси.
Как уже указывалось выше, вышеупомянутые армирующий 3, облицовочный 6, огнестойкий 4 и связующий 7 слои образуют первый огнестойкий защитный слой 2 панели 100, показанной на фиг. 1.
На следующем, четвертом этапе изготовления панели 100, производится высушивание первого защитного слоя 2, например, с помощью воздухонагревательной печи, при температуре приблизительно от 150°С до 200°С.
Это дает возможность высушить минеральную смесь и зафиксировать силикат натрия.
Необходимо отметить, что технологическая линия, на которой производится создание защитного слоя 2, работает непрерывно, с рулонной подачей материала, при которой стекловолоконный армирующий слой остается распрямленным, на него наносятся различные материалы, и повторное сматывание защитного слоя 2 производится после высушивания.
Способ изготовления строительной панели 100 включает в себя этап нанесения первого защитного слоя, по меньшей мере, на первую 10 или вторую 20 поверхности основного слоя 1 из теплоизоляционного материала панели 100.
В первом варианте исполнения, в случае, когда панель изготовляется из полиуретановой пены, данный этап нанесения включает в себя дополнительный этап напыления пенополиуретана между первым защитным слоем 2, выполненным согласно вышеописанной технологии, и вторым защитным слоем 5, который может быть как таким же, как первый слой 2, так и отличающимся от него. Во втором случае, второй защитный слой 5 может быть выполнен, например, из рубероида, битуминизированного стеклохолста, минерализованного стеклохолста, многослойной пленки, металла. Такие первый 2 и второй 5 защитные слои подходят для сдерживания расширения полиуретановой пены, образующей основной изолирующий слой 1.
Во втором варианте осуществления, данный этап нанесения включает в себя операцию приклеивания указанного первого защитного слоя 2, по меньшей мере, либо к первой поверхности 10, либо ко второй поверхности 20 сформированного ранее основного изолирующего слоя 1. В последнем случае, ранее сформированный изолирующий слой может быть выполнен из полиуретана, или, как вариант, из синтетических изоляционных материалов, например, из пенополистирола или экструдированного пенополистирола, пенофенопласта, а также из минеральных или естественных материалов, таких как древесное волокно, что улучшает огнестойкость панели 100.
Возможен еще один вариант способа изготовления первого гибкого защитного слоя 2 панели 100, при котором огнестойкий слой 4 изготовляют из другой смеси, в состав которой входят расширяющийся графит и пластифицирующая смола, как указано ниже.
В частности, после создания армирующего слоя 3 из волокнистого материала, данный способ включает в себя операцию создания облицовочного слоя 6 на армирующем слое 3. Более подробно, этот этап предусматривает напыление минеральной смеси в жидком виде на армирующий слой 3 из стекловолокна.
На втором этапе создается огнестойкий слой 4 путем напыления на облицовочный слой 6 еще одной жидкой смеси, содержащей расширяющийся графит, смолу и добавки (воду, пеногаситель, диспергирующий агент).
После нанесения путем напыления данный способ включает в себя операцию высушивания первого защитного слоя 2, например, с помощью воздухонагревательной печи. Необходимо следить за тем, чтобы температура в такой печи не превышала 190°С, для предотвращения случайного расширения графита. Этап сушки позволяет как высушить минеральный состав облицовочного слоя 6, так и высушить и пластифицировать смолу огнестойкого слоя 4.
Во втором варианте осуществления, технологическая линия, на которой производится создание защитного слоя 2, работает непрерывно, с рулонной подачей материала, при которой стекловолоконный армирующий слой 3 остается распрямленным, на него наносятся различные смеси, и повторное сматывание защитного слоя 2 производится после высушивания. По сравнению со способом изготовления, описанным для первого варианта, нет необходимости переворачивать первый защитный слой 2 для удаления лишних графитовых пластинок.
Описанная выше многослойная изоляционная строительная панель 100 обладает многочисленными преимуществами.
Прежде всего, такая панель 100 обладает повышенной огнестойкостью.
В частности, огнестойкость панели 100 обеспечивается первым защитным слоем 2, особенно если такой защитный слой нанесен с обеих сторон на обе противоположные поверхности 10 и 20 основного изолирующего слоя 1. Фактически, первый защитный слой 2 защищает основной слой 1 из полиуретановой пены, предотвращая или замедляя непосредственный контакт пламени с пеной.
Огнестойкие свойства защитного слоя обеспечиваются использованием расширяющегося графита в огнестойком слое 4. Такой графит, расширяясь при повышении температуры, выполняет функцию первого барьера для пламени.
Кроме того, в состав смеси, из которой выполнен облицовочный слой 6, также могут входить огнезащитные и огнеупорные агенты, что повышает его термостойкость и огнестойкость. Иными словами, облицовочный слой 6 представляет собой второй барьер для распространения пламени по направлению к основному слою 1 панели 100.
Кроме того, смесь, из которой выполняется облицовочный слой 6, также может содержать фенольные смолы для дополнительного повышения огнестойкости панели 100.
Необходимо следить за тем, чтобы при тестировании панели 100 на огнестойкость по технологии SBI, экспериментально вычисленное значение скорости распространения пламени составляло приблизительно 119. При этом такую панель 100 можно будет отнести к классу В согласно стандарту EN 13501-11925/2.
Помимо этого, использование силикатов натрия в связующем слое 7 также обеспечивает дальнейшее повышение огнестойкости и термостойкости строительной панели 100.
Необходимо отметить, что использование расширяющегося графита в огнестойком слое 4 обеспечивает защиту от огня, в случае его возникновения, соединительных швов между установленными рядом панелями 100. В самом деле, расширение графита при повышении температуры обеспечивает перекрытие вышеупомянутых соединений.
Специалистам в данной области, несомненно, будут очевидны и другие возможные модификации и изменения вариантов исполнения многослойной изоляционной строительной панели и описанного выше способа ее изготовления, замены определенных элементов другими функционально эквивалентными, с целью выполнения требований, предъявляемых в каждом конкретном случае, не выходя за рамки объема охраны настоящего изобретения, определяемого пунктами приведенной ниже формулы изобретения. Каждый из отличительных признаков, представленных как принадлежащих к возможному варианту осуществления изобретения, может быть реализован независимо от других раскрываемых в данном описании вариантов осуществления.