РАСТЯГИВАЮЩИЙСЯ СОТОВЫЙ БЛОК ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛАСТИЧНЫХ ИЗОЛИРУЮЩИХ ПОЛОТЕН ДЛЯ ТЕРМО-, ЗВУКО-, ГИДРОИЗОЛЯЦИИ И УПАКОВКИ
STRETCHING HONEYCOMB BLOCK FOR PRODUCTION OF ELASTIC INSULATING CLOTHS FOR HEAT, SOUND, HYDRAULIC INSULATION AND PACKAGE

Изобретение относится к легким прокладочным материалам для термо- и звукоизоляции стен, крыш, пустотелых панелей, труб, приборов, транспортных средств и для упаковки.
Уровень техники
Сотовые изоляторы, содержащие воздушные камеры уже известны (патенты: RU 250830 C2, RU 02047708, RU 02045634, RU 02040649, RU 02052604, RU 02126875, RU 202937, RU 2206458, RU 2029037 C1, 20.02.1995, патент Японии: 6004306, МПК B32B 3/12, 1988 г. Общей особенностью сотовых наполнителей, используемых в указанных выше панелях, является то, что воздушные полости в теле наполнителя образуются за счет соединенных между собой листовых элементов, которые образуют полые ячейки при растяжении. При этом соты, открывающиеся на поверхностях панели, требуют дополнительной защиты. Были разработаны сотовые панели, содержащие поверх сот слой вспененной пластиковой композиции (патент SU 1128488 A1). Выпускаются сотовые изоляторы, состоящие из вспененных пластиковых материалов. Например, изолятор AKAD FOIL, состоящий из вспененного полиуретана с ячеистой структурой. Выпускаются сотовые изоляторы на основе вспененного синтетического каучука (например, материалы JOLINE, Sound Isoler). Описанные выше сотовые изоляторы являются компонентами стабильных конструкций с фиксированной площадью покрытия и с фиксированной толщиной. Размеры воздушных камер заданы при производстве изолятора. Для защиты больших поверхностей, например стен или крыш, получили распространение тонкие листовые изоляторы, например сотовый поликарбонат. Это легкий пластиковый изолятор, содержащий систему воздушных каналов, проходящих в толще листа. Воздушная прослойка в панелях из сотового поликарбоната обеспечивает хорошую термоизоляцию. Сотовые поликарбонатные панели удобны тем, что могут быстро покрывать большие поверхности. Они легкие и прочные. Недостатком этих панелей является то, что они менее пластичные, чем изоляторы из вспененного синтетического каучука или вспененного полиэтилена. Поликарбонатные панели не могут растягиваться, не могут заполнять полости или защищать поверхности со сложной геометрией. Толстые, многослойные поликарбонатные панели дороги. Поэтому в строительстве, для изоляции больших площадей, чаще применяют дешевую минеральную вату. Она хорошо заполняет пустотелые конструкции. Минеральная вата хорошо изолирует от перепадов температуры. Недостатком минеральной ваты является ее гигроскопичность. В строительстве получили распространение влагостойкие термо-, звукоизоляторы из полистирольного пенопласта. Этот материал имеет преимущества перед минеральной ватой и описанными выше сотовыми изоляторами. Полистирольный пенопласт обеспечивает лучшую теплозащиту, чем минеральная вата или сотовый поликарбонат. Однако это материал хрупок, легко крошится, занимает большой объем и требует большой осторожности при транспортировке и хранении. Этого недостатка лишен вспененный полиэтилен (пенополиэтилен) - эластичный изолирующий материал, который производится в виде рулонов, труб или листов различной ширины и толщины. Материал характеризуется мелкопористой структурой, высокой упругостью, эластичностью, высокой химической, биологической стойкостью и долговечностью. Подобные изоляторы широко используются для защиты труб, полов и т.п. Материал может гнуться и сжиматься, он не ломается и быстро восстанавливает форму. Пенополиэтилен обладает низким влагопоглощением и низкой теплопроводностью, так как имеет замкнутые воздушные поры. Тонкие панели и пленки из вспененного полиэтилена, полиэтиленовые пленки, содержащие пузырьки воздуха, уже давно применяются для теплозвукоизоляции и гидроизоляции помещений и для упаковки. Для защиты больших поверхностей получили распространение тонкие, мягкие пенопропиленовые полотна, изготовленные из композиции на основе полиэтилена высокого давления (ГОСТ 16337-77). Например, полотно «Изонел» - эластичный пеноматериал, выпускаемый виде полотен, имеющих сплошную поверхностную пленку с обеих сторон. Выпускаются различные комбинированные пенопропиленовые изоляторы, имеющие на поверхности пластиковую пленку, пленку с пузырьками воздуха, алюминиевую фольгу и т.п.
Наиболее близким к данному изобретению эластичным изолятором, является многослойное вспененное полотно «Изонел». Это комбинированный изолирующий материал в виде раскроенных по длине и ширине полотен пенопропилена, накладываемых друг на друга и соединенных методом термоконтактной сварки. Другим, наиболее близким к изобретению сотовым изолятором, является наполнитель, описанный в патенте RU 02030527 C1, 1995.03.10. Склеенные между собой полосовые заготовки образуют заполненную воздухом трехслойную сотовую конструкцию, образующую воздушные полости между обшивками изолирующей панели. Наполнитель способен растягиваться и образовывать соты. Недостатком этого изолятора является необходимость склеивания слоев и наличие дополнительных защитных кожухов и ребер жесткости. Близкими свойствами обладает другой сотовый изолятор, представленный в патенте RU 02052604 C1, 1996.01.20. Пакет, состоящий из склеенных между собой полос, образует многослойный блок, который надрезается в шахматном порядке и при растягивании в двух взаимно перпендикулярных направлениях, образует сотовую конструкцию, которую необходимо зафиксировать в ребрах изолирующей панели и защитить наружным кожухом. Недостатком подобных изоляторов является сложность их изготовления. Производство изоляторов из пенопласта, поликарбонатных сотовых панелей и пенистых пленок, содержащих пузырьки воздуха, много проще, чем эти изоляторы.
Целью данного изобретения является создание легкого и эластичного изолятора, объединяющего свойства сотовых панелей, вспененных пластиковых блоков и пленок.
В настоящее время не известны изоляторы, которые сочетают свойства растягивающихся сотовых конструкций, гибкость пленок, защитные свойства пенопласта и имеют сотовую структуру листового поликарбоната.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в снижении материалоемкости, облегчения веса, снижение объема теплоизолирующих элементов, уменьшение трудозатрат при сохранении высокого качества термо-, гидро- и звукозащиты.
Этот технический результат достигается следующим.
Из блока вспененного полиэтилена или вспененного синтетического каучука формируется мягкая сотовая конструкция, которая в результате растяжения образует многослойное сотовое полотно с воздушными каналами между слоями. Для получения данного технического результата может использоваться прямоугольный блок из пенополиэтилена или вспененного каучука, имеющий следующие размеры: длина от 0,5 метра до 5 метров, ширина от 0,5 метра до 3 метров. Толщина от 15 см до 100 см. Этот блок обрабатывается следующим образом. На двух противоположных поверхностях блока делаются параллельно идущие линейные надрезы. Эти надрезы покрывают всю площадь пеноблока. Каждый надрез начинается с торцов блока и проходит сквозь всю его поверхность. Глубина надрезов должна быть одинаковой. Минимальная глубина составляет 1/6 толщины блока. Максимальная глубина может достигать 1/3 толщины блока минус 0,2-2 см. Расстояние между надрезами одинаково. Шаг между линиями составляет от 0,5 см до 20 см. Аналогично делаются симметричные надрезы на противоположной стороне блока. В результате внутри блока между противоположными надрезами остается слой пеноматериала, который образует перемычку между надрезами. В толще этой перемычки делается дополнительный сквозной линейный надрез, проходящий в такой же плоскости, как остальные надрезы. Ширина внутреннего надреза должна быть такой, чтобы между ним и внешними надрезами оставался слой материала, толщиной в 0,2-2 см. Таким образом, внешние надрезы и внутренний надрез разделяются двумя перемычками из материала блока. Между соседними линейными надрезами в толще блока делаются дополнительные сквозные надрезы. Их делается по два между соседними перемычками. Они проходят в одной плоскости и локализуются таким образом, чтобы середина каждого надреза располагалась напротив перемычек, образованных соседними надрезами. Таким образом, в блоке формируются соты. Для создания одинаковых сот ширина надрезов (и слои материала, разделяющие надрезы), должны быть одинаковыми. Толщина слоя пеноматериала, расположенного между надрезами, зависит от физических характеристик и прочности конкретного материала. Этот слой может быть от 0,2 см до 10 см. Таким образом, из нарезанного блока пеноматериала формируется сотовая конструкция, которая при растяжении способна образовывать многослойный сотовый изолятор. В результате равномерного растяжения блока внешние линейные надрезы распрямляются и формируют продолжение внешней поверхности изолятора. Сотовая конструкция при растягивании утончается. Внутренние надрезы расширяются и растягиваются, превращаясь в закрытые сотовые воздушные каналы, проходящие между наружными стенками изолятора. После полного растяжения сотовой конструкции она приобретает вид эластичной сотовой панели или многослойного сотового полотна. Это полотно легко закрепляется на изолируемой поверхности, оно может закрывать полости, им можно оборачивать трубы, натягивать между балок и т.п. Воздушные каналы этого изолятора аналогичны воздушным каналам сотового поликарбоната. Они проходят в стенке изолятора, однако не открываются на поверхностях панели. Поскольку пеноматериал, из которого сделан изолятор, сам содержит пузырьки воздуха, а между слоями этого материала имеются изолированные воздушные полости, защитные свойства этого изолятора выше, чем у сотового поликарбоната, полистирольного пеноблока, минеральной ваты и других известных изоляторов. В связи с тем, что все разрезы в пеноблоке имеют очень простую конфигурацию, их легко проделать одновременно, например механическим разрезанием, нагреванием, лазерной сваркой и т.п. Поэтому обработка пеноблока не занимает много времени. Производство данного изолятора проще, чем склеивание многослойной сотовой панели, штамповка воздушных панелей, прессование сотовых блоков.
Модель патентуемого изолятора была проверена по заказу фирмы GLOBAL TRIALS, Kacugin Management, Postfach 1263, 79312 Emmendingen, Germany.
Модель из растянутого в 2 раза сотового полиэтилена, размерами 50 см×50 см×20 см была разрезана на две одинаковые части. Эти части плотно закрыли с двух сторон электротермометр. После чего термометр был на один час помещен в холодильную камеру. Подобная процедура была проведена с термометром, покрытым одним слоем пенополиэтилена. Этот слой был такой же толщины, как все слои полиэтилена, образующие воздушные камеры. Сравнение показателей термометра выявило различия. Изолятор, образованный из нарезанного и растянутого пеноблока, содержащий воздушную прослойку, лучше сохранял тепло. Различия в температуре через 1 час составляли 6 градусов. Таким образом, модель сотового изолятора показала его работоспособность.
Преимуществом данного изолятора является то, что он легко увеличивает площадь защитного покрытия. Он легко приспосабливается к сложным поверхностям. Наличие воздушных каналов в его толще значительно снижает материалоемкость и стоимость по сравнению с изоляторами из монолитного вспененного пластика. Поскольку до своего растяжения данный изолятор не имеет воздушных камер, он занимает мало места. Это делает его удобным для хранения и транспортировки.
Преимущество данного сотового изолятора от существующих сотовых изоляторов с ячеистым наполнителем (патенты RU 02047708, RU 02045634, RU 02040649, RU 02052604, RU 02126875, RU 202937, RU 2206458) заключается в том, что сотовые каналы проходят под поверхностями изолятора в его толщине, а не перфорируют его поверхности. Наличие закрытых снаружи воздушных каналов в большей степени затрудняет теплообмен, чем у известных сотовых изоляторов с сотами открытыми на лицевой поверхности. Подобное расположение воздушных каналов обеспечивает защиту от воды и лучше снижает уровень шума. Полученный сотовый изолятор имеет преимущества перед известными жесткими изоляторами. Он пластичен, легко приспосабливается к любой поверхности, легко растягивается и покрывает большие площади. Для производства изолятора могут применяться любые эластичные вспененные материалы, обладающие достаточной прочностью, позволяющей формировать воздушные соты, например вспененный полиэтилен и вспененный синтетический каучук. Подобный тип растягивающихся сотовых изоляторов может изготовляться из более плотных материалов, не содержащих воздушные пузырьки, например из полиэтилена или из резины. В этом случае толщина стенок сот может быть уменьшена.