專利名稱：發(fā)泡絕緣材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由著色的和未著色的可膨脹苯乙烯聚合物顆粒形成的發(fā)泡絕緣材料。本發(fā)明的材料特別適合以片材形式有益地用于絕熱場(chǎng)合，和與此相應(yīng)地用于建筑物絕熱或其它應(yīng)用場(chǎng)合。此外，利用本發(fā)明的材料還能獲得更好的隔音性。
現(xiàn)有技術(shù)中已公開有這種由可膨脹苯乙烯聚合物顆粒所形成的材料。在生產(chǎn)中，可膨脹的、也可以是經(jīng)預(yù)膨脹的顆粒能夠在所謂的蒸汽室里進(jìn)行發(fā)泡，其中顆粒會(huì)出現(xiàn)至少另一次膨脹。同時(shí)，經(jīng)過相應(yīng)發(fā)泡的顆粒相互間會(huì)出現(xiàn)摩擦和粘連。在冷卻后，將如此制得的材料從蒸汽室中取出。
這種材料的制備也經(jīng)常在可用在蒸汽室中的模具內(nèi)進(jìn)行，由此也能得到由這種材料制成的具有某種形狀的物體。
也可以制備由這種材料構(gòu)成的較大的塊件。然后再可將這些較大形狀的塊件切割分成薄片材。
評(píng)價(jià)這種Styropor-材料的一項(xiàng)重要指標(biāo)是物理密度，并且是具有較高物理密度者也能具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，這除了斷裂強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度外還涉及拉伸強(qiáng)度。
除此之外，這種材料的熱傳導(dǎo)性也是非常關(guān)鍵的。因?yàn)闊醾鲗?dǎo)性取決于密度，而材料物理密度的提高會(huì)帶來熱傳導(dǎo)性的下降。
出于節(jié)約材料的考慮，人們致力于制備具有較小密度的材料，特別是片材。但是這種例如密度為15g/l的片材所具有的熱傳導(dǎo)能力卻不符合導(dǎo)熱等級(jí)035(根據(jù)DIN18164)的要求。然而人們希望能將材料分類入該導(dǎo)熱等級(jí)。
因此不乏做過很多試驗(yàn)，試圖通過對(duì)可膨脹的苯乙烯聚合物進(jìn)行著色以提供補(bǔ)救。在EP0981574B1中記載了含有石墨顆粒的可膨脹苯乙烯聚合物。如果用這些其中含有均勻分布的石墨顆粒的苯乙烯聚合物制成發(fā)泡材料，則它們會(huì)具有很好的絕熱性。根據(jù)EP0981574B1的教導(dǎo)，這種發(fā)泡材料在密度為10g/l的條件下所具有的導(dǎo)熱率低于35mW/m*k。
但在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)由這種材料制成的片材經(jīng)歷，例如較長(zhǎng)的熱輻射時(shí)，會(huì)發(fā)生不可控且不可逆的熱變形情況。特別是當(dāng)將此片材用于房屋外立面的絕熱時(shí)，這種變形現(xiàn)象就會(huì)起到不利作用。由此就可能在結(jié)合位置上形成片間縫隙。這種縫隙會(huì)另外導(dǎo)致在施涂于其上的加固灰漿中產(chǎn)生裂縫。
鑒于此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種發(fā)泡絕緣材料，其能夠在特別是有關(guān)熱傳導(dǎo)性和密度方面的物理性質(zhì)上，基本符合如前面所提及的歐洲專利文獻(xiàn)0981574B1中所記載的標(biāo)準(zhǔn)，而另一方面又要求其在受熱時(shí)在形狀上不會(huì)或只是極其微小地發(fā)生變化。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)可通過一種具有權(quán)利要求1中特征的發(fā)泡絕緣材料得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選方案和改進(jìn)方案可以通過記載在從屬權(quán)利要求中的特征來實(shí)現(xiàn)。
因此本發(fā)明推薦使發(fā)泡絕緣材料由可膨脹的含顏料和不含顏料的苯乙烯聚合物顆粒形成。申請(qǐng)人驚訝地發(fā)現(xiàn)，這種材料和由這種材料制成的發(fā)泡片材，當(dāng)其同時(shí)含有經(jīng)著色的和未經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒時(shí)，在松散密度為＜30g/l的條件下所具有的熱傳導(dǎo)性，與至今所公開的經(jīng)著色的、特別是含有石墨的發(fā)泡片材的熱傳導(dǎo)性相當(dāng)。但同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明由混合的苯乙烯聚合物顆粒構(gòu)成的材料哪怕在更長(zhǎng)時(shí)間受熱的情況下，依然不會(huì)發(fā)生不可逆的熱變形現(xiàn)象。
本發(fā)明的材料優(yōu)選具有10至90重量％的經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒和90至10重量％的未著色的苯乙烯聚合物顆粒。特別優(yōu)選材料中含有至少30重量％的經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒。若在材料中使用了約50重量％的經(jīng)著色的和50重量％的未著色的苯乙烯聚合物顆粒，則就能得到特別好的效果。
從物質(zhì)角度出發(fā)，所謂含有顏料的苯乙烯聚合物顆粒中的顏料，特別優(yōu)選的是碳黑、金屬氧化物、金屬粉末、色素和/或石墨。極其優(yōu)選的是如記載在EP0981574B1中的含有顏料的苯乙烯聚合物顆粒。
可以將本發(fā)明的材料設(shè)置成片材或塊件形式，并將其相應(yīng)地用于絕緣目的。特別優(yōu)選用于絕熱且特別是建筑物的絕熱。
在本發(fā)明的一個(gè)有益實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)使得經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒不均勻地分布于材料中。但也可以使經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒有組織地分布于材料內(nèi)。
另外，由于經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒不同于未經(jīng)著色的白色顆粒而大多數(shù)是有色的，特別是具有黑色，因此就可以在材料中設(shè)置具有某種形狀的且可肉眼識(shí)別出的圖案，并且該圖案還能，例如，改善總體的美觀效果。同時(shí)，也可以利用這些圖案來傳遞一些信息。
在另一替代方案中，當(dāng)經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒以特定著色方式有組織地分布時(shí)，也可以構(gòu)造一些層，以使得能夠有針對(duì)性地來局部影響材料的機(jī)械和熱性能。
這種層可以，例如，位于由根據(jù)本發(fā)明制成的材料構(gòu)成的片形物體的中心區(qū)域。這些層也可以類似于背覆層而構(gòu)成表面。顯而易見的，還可以在根據(jù)如上所述的本發(fā)明方法而制成的片形材料上涂覆粘合劑以構(gòu)造其他一些層。
本發(fā)明的片材形材料，由于其還可用于絕熱，因此其上也可例如根據(jù)槽/榫原理設(shè)置不同的邊沿結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的，例如松散密度為約15g/l的材料不僅能夠滿足導(dǎo)熱等級(jí)035的要求，而且這種材料在受到更長(zhǎng)的熱作用條件下也不會(huì)出現(xiàn)或只會(huì)出現(xiàn)無關(guān)緊要的變形現(xiàn)象。因此，本發(fā)明的材料兼具EP0981575B1中的材料的優(yōu)點(diǎn)，和堪與未著色的、即Styropor發(fā)泡材料相比的，優(yōu)良的熱變形方面的性質(zhì)。
由于本發(fā)明的發(fā)泡材料有著良好的熱和機(jī)械性能，因此也就會(huì)較少地出現(xiàn)不同熱膨脹率的現(xiàn)象，由此也就可以避免在這種接合區(qū)域內(nèi)，并在這些涂層或覆蓋層中出現(xiàn)裂縫。
以下將通過實(shí)施例并根據(jù)附

圖1和2來更詳細(xì)地闡釋本發(fā)明。
圖1列出了在實(shí)施例的片材上所得到的測(cè)量值。
圖2顯示的是片材形式的本發(fā)明材料3。經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒1含有石墨顆粒并且不均勻地分布于材料3中。其中未經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒則標(biāo)記為2。
實(shí)施例本實(shí)施例中所制得的片材都是在相同條件下且在使用統(tǒng)一的操作參數(shù)和相同機(jī)器的條件下制得的。
本發(fā)明的材料由預(yù)膨脹的聚苯乙烯聚合物顆粒(Styroporpartikel F 215，BASF公司)和等量(50重量％)的經(jīng)石墨著色過的聚苯乙烯聚合物顆粒(Neopor，BASF公司)制成。由于Neopor顆粒為黑色，因此所得到的片材具有黑-白色的表面(黑白相間)。其密度為15.6kg/m3，并且根據(jù)DIN52612，在23℃下并在使用Hesto公司的測(cè)量設(shè)備的條件下，其導(dǎo)熱率值為32.8mW/m*K。
與此不同的，現(xiàn)有技術(shù)中未經(jīng)著色的發(fā)泡材料(白)具有的密度為14.77kg/m3，導(dǎo)熱率為37.9mW/m*K，而對(duì)于密度為17.38kg/m3的純石墨著色的發(fā)泡材料，其導(dǎo)熱率為32.2mW/m*K。
現(xiàn)有技術(shù)中的未經(jīng)著色的發(fā)泡材料具有115至120kPa的垂直于片材平面的剝離強(qiáng)度。同樣是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的純石墨著色的發(fā)泡材料具有160kPa的剝離強(qiáng)度。而根據(jù)本發(fā)明由黑色(石墨)和白色(不含顏料)的發(fā)泡顆粒制成的發(fā)泡材料具有160kPa的剝離強(qiáng)度。測(cè)量值都列于圖1的表格中。
權(quán)利要求
1.由可膨脹苯乙烯聚合物顆粒形成的發(fā)泡絕緣材料，其特征在于，其由含顏料的和不含顏料的苯乙烯聚合物顆粒形成。
2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，含顏料的苯乙烯聚合物顆粒中的顏料選自碳黑、金屬氧化物、金屬粉末、色素和/或石墨。
3.如權(quán)利要求2所述的材料，其特征在于，含顏料的苯乙烯聚合物顆粒含有均勻分布的石墨顆粒。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的材料，其特征在于，其由10至90重量％的經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒和90至10重量％的未經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒形成。
5.如權(quán)利要求4所述的材料，其特征在于，其由至少30重量％的經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒形成。
6.如權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒不均勻地分布于材料中。
7.如權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒有組織地分布于材料中。
8.如權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒被設(shè)置構(gòu)成圖案。
9.如權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，經(jīng)著色的苯乙烯聚合物顆粒形成層。
10.如前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的材料，其特征在于，其熱傳導(dǎo)性低至滿足導(dǎo)熱等級(jí)035(根據(jù)DIN18164，部分1)的要求。
11.如權(quán)利要求1至10中至少一項(xiàng)所述的材料的應(yīng)用，用于建筑物和建筑部件的絕熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由經(jīng)著色的和未經(jīng)著色的膨脹苯乙烯聚合物顆粒形成的發(fā)泡絕緣材料。本發(fā)明的材料適合，特別是以片材形式用于絕熱用途，并因此能夠用于建筑物等的絕熱。本發(fā)明的材料能夠用于更好地隔音。
文檔編號(hào)C08J9/232GK1742043SQ200380109049
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月20日
發(fā)明者于爾根·雅格, 弗蘭克·瓦格納, 岡特·施米特, 克里斯蒂安·特賴貝爾 申請(qǐng)人:羅伯特繆加爾基金會(huì)的德國(guó)埃莫菲鮑林工廠和兩合公司