CN101925708A - 包含外部蒸汽渗透性泡沫体隔热材料的建筑结构体和用于将建筑结构体隔热的方法 - Google Patents

包含外部蒸汽渗透性泡沫体隔热材料的建筑结构体和用于将建筑结构体隔热的方法 Download PDF

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    • E04B2/707—Load-bearing walls of framework or pillarwork; Walls incorporating load-bearing elongated members with elongated members of wood with supporting function obturation by means of panels

Abstract

将热塑性聚合物泡沫体附着在结构体的多个隔开的结构支撑构件上，其中所述泡沫体具有以下性质：耐水蒸汽渗透性(mu)低于50，热导率低于40mW/m*K，压缩强度大于80KPa，并且密度为48kg/m3以下，从而在为所述结构体提供水蒸汽渗透性和结构耐久性的同时提供隔热性。

Description

包含外部蒸汽渗透性泡沫体隔热材料的建筑结构体和用于将建筑结构体隔热的方法
交叉引用说明
本申请要求2008年1月23日提交的美国临时申请61/022,915的权益。
发明背景
发明领域
本发明涉及蒸汽渗透性泡沫体，使用这种泡沫体对包含这种隔热材料的建筑和建筑结构体隔热的方法。
相关技术的描述
在现有的建筑结构体中需要提高热绝缘程度，而且在建筑结构体中不引起蒸汽积累和冷凝。
2002年的欧洲节能方针要求提高在欧洲成员国家的许多建筑结构体的隔热值，以降低能耗。但是，关键的是在不增加建筑结构体内的蒸汽冷凝的可能性的情况下对这些建筑结构体增加隔热性。建筑结构体内的蒸汽冷凝可能引起建筑结构体组成部分的霉菌、发霉和腐烂。因此，对现有房屋的任何隔热性的增加都应当具有必需的蒸汽渗透性。
还适宜的是附加的隔热材料具有高的压缩强度，同时具有所需的蒸汽渗透性水平。将附加的隔热材料安装到现有的建筑结构体中有利地包括将隔热材料应用到建筑结构体，特别是屋顶结构体的外部，从而不干扰居住在建筑结构体内的能力。因此，隔热材料应适宜地具有足够的渗透性以避免建筑结构体内的蒸汽冷凝，同时具有足够的压缩强度以支撑材料的重量以及施用隔热材料的工人，而使其不受损伤。
典型地，提高聚合物泡沫体的蒸汽渗透性，则降低泡沫体的压缩强度。类似地，提高蒸汽渗透性可能导致更低的压缩强度和更高的热导率。因此，仍然未知的是，使用热塑性泡沫体是否可以实现这样的隔热泡沫体的目的，该隔热泡沫体具有足够高的压缩强度以支撑材料和工人，而使其不损伤，并且具有适宜的热导率和水蒸汽渗透率。
美国专利申请US2005/0055973公开了一种隔热结构体，其具有立柱(stud)、内部和外部覆材以及在立柱之间的隔热部件。外部覆材可以是泡沫体。但是，该参考文献没有描述泡沫体的性能。在立柱之间的隔热材料也可以是泡沫体，其优选可高度渗透蒸汽，对于5英寸(127mm)厚的部分，具有在约7至13perms 565ng/(Pa*s*m2)的蒸汽渗透性。这样的蒸汽渗透性对应相对于空气为约2.1-3.8mu的渗透性。
美国专利(USP)5996289和USP 6145255公开了拱腹通风系统，其可以包括开孔泡沫体以允许通风，同时防止虫子进入到阁楼空间。不清楚的是，这些专利的泡沫体是刚性的还是柔性的。此外，在这些拱腹应用中的泡沫体适宜地具有高的热导率(低隔热值)以防止将热捕获在阁楼空间中。
英国专利(GB)1396182和GB 1396582公开了适合于需要蒸汽传输的应用中使用的开孔泡沫结构体。泡沫体由将聚合物溶解在溶剂中的溶液制备。GB 1396182实现了具有95％空隙体积(和约50千克/立方米(kg/m3)的密度)的实例，条件是聚合物组合物具有约1g/cm3的比重，即，是“韧性的”。但是，具有98％的空隙体积(约20kg/m的密度)的另一个实例是″软而可压缩的″。因此，清楚的是，降低这些泡沫体的密度，使得它们的压缩强度降低。因此，不清楚的是，密度低于48kg/m3的泡沫体将具有怎样的压缩强度。此外，没有论述这些泡沫体的热导率或蒸汽渗透性的测量。
澳大利亚专利申请AU2006203389公开了穿孔的泡沫体片材，其适用于需要水分渗透性的隔热材料。该参考文献公开了在孔尺寸和可能在其它性能不同的泡沫体的7个实施方案。一种泡沫体具有孔结构，其孔形状为圆柱形的，直径在约8mm至25mm之间。具有这种大的孔尺寸的泡沫体将具有差的隔热性能，其原因是通过孔的热的对流高。在该参考文献中的另一种类型的泡沫体是闭孔型泡沫体，其具有低于0.1mm的平均孔尺寸并且是柔性的，且能够卷起。
发明简述
本发明是令人惊奇地发现一种这样的泡沫体的结果，该泡沫体特别良好地适用于将建筑结构体隔热，特别是对建筑结构体的反向-隔热(retro-insulating)，因为泡沫体同时具有高得足以使水蒸汽从建筑结构体逸出的蒸汽渗透性，同时还具有对于用作隔热体足够低的热导率和足以在安装中支撑材料和工人的压缩强度。
在第一方面中，本发明是一种建筑结构体，其包括：(a)多个支撑构件，所述多个支撑构件彼此隔开使得两个相邻的支撑构件在它们之间具有空间，并且每一个支撑构件具有相反的内表面和外表面；和(b)热塑性聚合物泡沫体，所述热塑性聚合物泡沫体跨越在两个相邻的支撑构件之间的空间并且附着在2个以上的所述支撑构件的外表面上；其中所述热塑性聚合物泡沫体具有以下性质：(i)根据EN 12086的耐水蒸汽渗透性值低于50；(ii)根据EN12667测量的热导率低于40mW/m*K；(iii)根据EN 826测量的压缩强度大于80kPa；并且(iv)根据EN 1602的密度为48kg/m3以下。
本发明的第一方面的实施方案可以具有下列特征中的任何一个或下列特征中的多于一个的任何组合：热塑性聚合物泡沫体具有包含烯基芳族聚合物的连续聚合物相；该建筑结构体没有蒸汽阻挡组件，所述蒸汽阻挡组件具有根据EN12086测量的高于50的水蒸汽渗透性值，并且延伸跨过被所述热塑性聚合物泡沫体跨越的2个以上的支撑构件；所述热塑性聚合物泡沫体的耐水蒸汽渗透性为10以上；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ISO 845-95的密度为24-48kg/m3；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ASTM D2856的开孔率为40％以上且100％以下；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于厚度为50mm以上；所述建筑结构体是选自由屋顶结构体和墙结构体组成的组中的一种或多种结构体；所述建筑结构体是木构架墙结构体；所述建筑结构体是倾斜的屋顶结构体；并且相邻的支撑构件限定在它们之间的空腔，并且所述建筑结构体还包括位于多于一个的介于支撑构件之间的空腔中的隔热材料。
在第二方面中，本发明是一种用于将建筑结构体隔热的方法，所述方法包括下列步骤：(a)提供多个支撑构件，该多个支撑构件彼此隔开使得2个相邻的支撑构件在它们之间具有空间，并且各自具有相反的内表面和外表面；(b)提供热塑性聚合物泡沫体，所述热塑性聚合物泡沫体具有以下性质：根据EN12086测量的耐水蒸汽渗透性低于50，根据EN 12667测量的热导率低于40mW/m*K，根据EN 826测量的压缩强度大于80kPa，并且根据EN 1602的密度为48kg/m3以下；和(c)将所述热塑性聚合物泡沫体附着在2个以上的支撑构件上，使得所述泡沫体跨越2个相邻的支撑构件之间的空间。
第二方面的实施方案可以具有下列特征的任何一个或下列特征中多于一个的任何组合：热塑性聚合物泡沫体具有包含烯基芳族聚合物的连续聚合物相；所述热塑性聚合物泡沫体的耐水蒸汽渗透性值为10以上；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据EN 1602的密度为24-48kg/m3；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ASTM D2856的开孔率(opencell content)为40％以上且100％以下；所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于厚度为50mm以上；所述建筑结构体是选自由屋顶结构体和墙结构体组成的组中的一种或多种结构体；所述建筑结构体是木构架墙结构体；以及所述建筑结构体是倾斜的屋顶结构体。
本发明通过以下方式在隔热建筑结构体中具有特殊的应用：对现有的结构体建造新的隔热材料或增加隔热材料，以满足更高的隔热要求和需要，同时避免与在建筑结构体内保留水相关的危害。
发明详述
术语
″多个″是指2个以上。
″ASTM″是指美国测试和材料协会。ASTM测试方法是指由测试方法编号后面的用连字符连接的后缀标记的年份的测试方法或在提交本申请之前最新的测试方法。
″内部″和″里面″是指最靠近被建筑结构体限定的空间的那一侧(因此，指在内部)。在住宅结构体中，″里面″或″内部″侧是朝向结构体的居住侧的那一侧，所述居住侧典型地在每年的较冷时间期间被加热的一侧。
″外部″或″外面″是指与内部或里面相反并且离被建筑结构体限定的空间最远的一侧。建筑元件的外部或外面部分离建造建筑结构体所在的自然环境最近。
″跨越″是指自始自终地延伸跨过。跨越2个支撑构件之间的空间是指从一个支撑构件跨过空间延伸至另一个支撑构件。
耐水蒸汽渗透性以″mu″或″μ″的量纲单位计。1mu等于通过静止空气的耐水蒸汽渗透性。根据EN 12086-95的通常程序测定给定材料的mu。
泡沫体隔热材料
在本发明中使用的热塑性聚合物泡沫体(″本发明热塑性聚合物泡沫体″)可以是任何类型的泡沫体，包括膨胀聚合物珠粒泡沫体或挤出聚合物泡沫体。
在可膨胀聚合物珠粒工艺中，通过将发泡剂掺混到聚合物组合物粒子中来制备可发泡的组合物(例如，在压力下使聚合物组合物的粒子吸入发泡剂)。随后，在模具中使粒子膨胀以得到包含大量膨胀的泡沫体珠粒(粒子)的泡沫体组合物，所述膨胀的泡沫体珠粒相互粘附而形成″珠粒泡沫体″。粒子可以在模具中膨胀之前经历一定程度的发泡以形成珠粒泡沫体。备选地，使珠粒远离模具膨胀，然后在模具内将它们一起热熔合，或者用粘合剂将它们熔合在一起。珠粒泡沫体具有特征的聚合物皮层的连续网络，该聚合物皮层对应在整个泡沫体内延伸的各个单独的珠粒的表面。
挤出工艺是最适宜的。由可膨胀泡沫体珠粒工艺制备的泡沫体具有聚合物皮层(珠粒皮层)的网络，该聚合物皮层(珠粒皮层)的网络在泡沫体内限定并封闭若干组泡孔。这样的皮层是来自膨胀形成泡沫体的各个泡沫体珠粒的残留皮层。珠粒皮层聚结在一起而形成泡沫体结构体，该泡沫体结构体包含多个膨胀的泡沫体珠粒。珠粒泡沫体趋向于比挤出的泡沫体更容易破碎，因为它们可能沿着珠粒皮层网络破碎。此外，珠粒皮层网络提供从泡沫体的任何一侧至相反侧的连续的热短路(thermal short)，这在隔热材料中不是适宜的。挤出的泡沫体是连续的无缝结构体，该结构体没有例如膨胀的珠粒泡沫体的珠粒皮层特征的网络。挤出的泡沫体可以是″线材泡沫体″。即，挤出的泡沫体可以包含多根熔合在一起的挤出泡沫体线材。线材泡沫体具有聚合物网络皮层，该皮层沿着泡沫体的挤出方向延伸，而不是在垂直挤出方向的方向上延伸。因此，线材泡沫体没有如在膨胀的珠粒泡沫体中一样的在垂直挤出方向的方向上自始自终延伸贯穿线材泡沫体的连续聚合物皮层(该皮层可以引起热短路)。然而，最适宜的是，挤出的泡沫体是与珠粒泡沫体结构体或包含多个单独的泡沫体的其它部件相反的连续的无缝结构体，所述多个单独的泡沫体被组装在一起以使结构完整性和隔热能力最大化。
在挤出工艺中通过以下方法制备可发泡的组合物：在挤出机中，在足够高的使聚合物组合物软化的温度下，混合热塑性聚合物组合物和任选的添加剂，然后在足以排除聚合物组合物的显著膨胀的另外压力下混合到发泡剂中。可接受的是，直接将添加剂供给到挤出机，或在添加至挤出机中之前，将添加剂与聚合物预-混合(即，将它复合或形成母料)。适宜的是，然后将可发泡的组合物冷却至发泡温度，然后将可发泡的组合物经由模头排出到压力比上述另外的压力更低的环境中。当可发泡的组合物进入更低压力的环境中时，它膨胀成聚合物泡沫体。
发泡剂典型地以0.001mol/100g聚合物至0.5mol/100g聚合物的总浓度存在。在挤出发泡工艺中使用的适宜的发泡剂包括下列各项中的一个或多项：无机气体如二氧化碳、氩、氮和空气；有机发泡剂如水，含1至9个碳的脂族和环状烃，包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环丁烷和环戊烷；含1至5个碳的完全和部分卤化的脂族烃，优选无氯的含1至5个碳的完全和部分卤化的脂族烃(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)、1，1，1-三氟乙烷(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)、1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC-365mfc))；含1至5个碳的脂族醇，如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇；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；羧酸和化学发泡剂如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、苯磺酰肼、4，4-氧苯磺酰基氨基脲、对甲苯磺酰基氨基脲、偶氮二羧酸钡、N，N′-二甲基-N，N′-二亚硝基对苯二甲酰胺、三肼基三嗪和碳酸氢钠。
聚合物泡沫体可以含有下列添加剂中的任何单独一种或组合：红外线衰减剂(例如，炭黑、石墨、金属薄片、二氧化钛)；粘土如天然吸收剂粘土(例如，高岭石和蒙脱石)和合成粘土；成核剂(例如，滑石和硅酸镁)；阻燃剂(例如，溴化阻燃剂如六溴环十二烷、含磷阻燃剂如磷酸三苯酯和可以包含协同剂例如二枯基和聚枯基的阻燃剂混合物(flame retardantpackage))；润滑剂(例如，硬脂酸钙和硬脂酸钡)；和，酸清除剂(例如，氧化镁和焦磷酸四钠)。优选的阻燃剂剂混合物包括六卤代环十二烷(例如，六溴环十二烷)和四溴双酚A双(2，3-二溴苯基醚)的组合。
聚合物泡沫体的热导率为40mW/m*K(毫瓦/米*开尔文)以下，优选为35mW/m*K以下。更低的热导率值对于将泡沫体的隔热能力最大化是适宜的。泡沫体的热导率越低，厚度必需越小以实现隔热材料的给定测量。在10℃的平均温度的热导率根据测试方法EN 8301-91测量。
另外，聚合物泡沫体的压缩强度大于80kPa，优选为120kPa以上，更优选为170kPa以上，还更优选为200kPa以上。压缩强度根据ASTMD-1621-04进行测量。为了在处理、安装和使用中提供耐久性，在隔热泡沫体中，更高的压缩强度理想地胜过更低的压缩强度。本发明的热塑性聚合物泡沫体的压缩强度使得它们变成了刚性的泡沫体。相反，挠性泡沫体不是在本发明中使用的热塑性聚合物泡沫体的合适替代者。为了挠曲，挠性泡沫体必须具有不希望有的低压缩强度，因此不能像本发明的热塑性聚合物泡沫体那样在屋顶应用中支撑负荷而没有变形，或者抑制墙的倾斜(racking)。
本发明的聚合物泡沫体具有以下性质：令人惊奇地平衡了实现低热导率和高压缩强度(典型地使用具有低渗透性的闭孔泡沫体实现)以及实现足够高的蒸汽通过泡沫体的渗透性的冲突效果，这种足够高的蒸汽通过泡沫体的渗透性使得更多的水蒸汽渗透穿过泡沫体，而非从渗透穿过泡沫体中保留下来。
本发明的聚合物泡沫体根据EN 12086-95测量的耐水蒸汽渗透性(″mu″或″μ″)为50以下，优选40以下，更优选30以下。泡沫体可以具有20以下的mu值。更高的mu值对应具有更低的水蒸汽渗透率的泡沫体。当mu值大于50时，聚合物泡沫体通常将具有太低的水蒸汽传输能力，并且水冷凝物将可能在泡沫体所在的建筑结构体附近积累。同时，适宜的是不具有太低的mu值，或者泡沫体的隔热值变得太低而没有价值，并且典型地，压缩强度降低。因此，适宜的是，泡沫体具有10以上的mu值。
为了实现所需的水蒸汽渗透率，聚合物泡沫体的开孔率适宜地为40％以上，优选50％以上，更优选60％以上。开孔率是根据美国测试和材料协会(ASTM)方法D2856进行测量的。增加开孔率使得水蒸汽渗透率增加。然而，太高的开孔率可能有害地升高热导率并且降低压缩强度。典型地，聚合物泡沫体的开孔率为100％以下，更典型地80％以下。
聚合物泡沫体的开孔率可以低于40％，甚至低于30％或20％或甚至10％。聚合物泡沫体的开孔率可以为0％。但是，如果开孔率太低而不能达到所需的mu值，则泡沫体必须经历穿孔以提供贯穿(though)泡沫体的穿孔，从而增加水蒸汽渗透率。适宜地，热塑性泡沫体没有被穿孔，而是具有固有的开孔结构体(即，在制备过程中由孔的膨胀产生的开孔结构体)。固有地开孔的泡沫体具有从泡沫体的一侧到另一侧的贯穿孔结构体的弯曲路径，而没有从一侧贯穿至另一侧的直线路径。相反，穿孔的泡沫体具有从一侧到另一侧的贯穿泡沫体的直线路径，在这种情况下穿孔针穿过泡沫体。
如果泡沫体含有穿孔，穿孔的直径优选为2mm以下，以使得对热导率的有害影响(即，热导率增加)最小化。当穿孔的直径为2mm以下时，空气流不会大量产生以致足以影响热导率。然而，水蒸汽仍然可以有效地渗透穿过所述穿孔。
聚合物泡沫体的密度为64kg/m3以下，优选40kg/m3以下，更优选30kg/m3以下。泡沫体的密度根据ISO 845-95进行测量。密度更低的泡沫体是适宜的，因为它们对建筑结构体贡献的重量更低，并且对于屋顶结构体，重量可能是一个受特别关注的问题。低密度泡沫体对于更容易的处理和装运也是适宜的。典型地，聚合物泡沫体具有20kg/m3以上的密度以确保足够的压缩强度和耐久性。
泡沫体的厚度适宜地为至少15mm，优选至少30mm并且更优选至少50mm，以提供最佳的隔热值，并且还对建筑结构体提供结构完整性(例如，提供对木框架结构体的倾斜的稳定性)。
热塑性聚合物泡沫体具有连续的聚合物相，该聚合物相适宜地包含一种或多于一种的烯基芳族聚合物，或者由一种或多于一种的烯基芳族聚合物组成。连续聚合物相包含以基于热塑性聚合物泡沫体重量计大于20重量％的浓度存在于热塑性泡沫体中的全部聚合物。与连续聚合物相的部分相反的是，以低于热塑性聚合物泡沫体的20重量％的浓度存在的聚合物被认为是连续聚合物相中的添加剂。例如，即使存在以低于热塑性聚合物泡沫体重量的20重量％的浓度存在的非苯乙烯类聚合物添加剂，连续聚合物相也可以由苯乙烯类聚合物组成。
烯基芳族聚合物含有聚合的烯基芳族单体单元并且包括含有烯基芳族单体单元的均聚物和共聚物(即，由包括烯基芳族单体在内的单体制成)。聚苯乙烯(PS)基聚合物(即，PS均聚物和共聚物)是一类特别优选的烯基芳族聚合物。特别适宜的PS聚合物是PS均聚物和与丙烯腈的PS共聚物(苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN))。
典型地，本发明的热塑性聚合物泡沫体不含由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或PE和PP的组合组成的连续聚合物相。大多数的PE和PP聚合物的模量太低而不能提供这样的热塑性聚合物泡沫体：具有本发明的热塑性聚合物泡沫体的蒸汽渗透性、压缩强度和热导率的组合的热塑性聚合物泡沫体。
本发明的热塑性泡沫体的平均孔尺寸典型地为大于50微米，优选大于70微米，更优选100微米以上，还更优选200微米以上。平均孔尺寸适宜地为2000微米以下，优选1000微米以下，更优选500微米以下。当平均孔尺寸小于50微米时，热导率和密度趋向于不适宜地增加，原因是在特定的整个泡沫体横截面上的聚合物的量大。当孔尺寸超过2000微米时，热导率由于穿过泡沫体的对流而趋向于开始增加。平均孔尺寸根据美国测试和材料协会方法D-3576进行测量。
隔热的建筑结构体
本发明的热塑性聚合物泡沫体可用于使建筑结构体隔热。特别是，当应用于其中隔热材料必须可渗透水蒸汽以使蒸汽从隔热泡沫体和建筑结构体之间逸出到大气中的建筑物外部时，热塑性聚合物泡沫体提供好于其它隔热泡沫体的优点。在不能渗透水蒸汽的情况下，将隔热泡沫体应用于外部以防止在隔热泡沫体和建筑结构体之间的水蒸汽积累和冷凝。
典型地，在结构体的内部和结构元件/隔热材料之间适宜地具有防止水蒸汽在结构元件/隔热材料中被捕获的水蒸汽阻挡层。当在没有这样的水蒸汽阻挡层时，水蒸汽积累和冷凝可能特别成问题，因为来自结构体内部的湿气进入结构元件和隔热材料。如果水蒸汽不能从结构元件/隔热材料逸出，甚至问题更大。本发明的热塑性聚合物泡沫体的高蒸汽渗透性对于从外部应用到结构体上是特别有利的，因为它允许水蒸汽从结构体内的结构元件/隔热材料逸出。因此，本发明的热塑性聚合物泡沫体特别适于改进现有的结构体以增加隔热性(即，使现有的结构体的“反向-隔热”)。
通常，热塑性泡沫体可以以任何方式应用于任何建筑结构体上。但是，它特别可用于跨越建筑结构体的彼此隔开的2个以上(″多个″)支撑构件。例如，屋顶椽和墙托梁是建筑结构体的支撑构件的实例。本发明的热塑性泡沫体的高压缩强度使得本发明的热塑性泡沫体非常适于支撑负荷，甚至在支撑构件之间的负荷，而不断裂。通常，具有类似于本发明的泡沫体的高蒸汽渗透性的隔热热塑性泡沫体没有足够的压缩强度来支撑在支撑构件之间的负荷。因此，包括多个支撑构件的隔热建筑结构体是独特的，并且提供具有高隔热性、高压缩强度和蒸汽渗透性的组合的理想结构体，其中所述多个支撑构件彼此隔开使得两个相邻的支撑构件在它们之间具有空间，并且每一个支撑构件具有相反的内部和外部表面，并且本发明的热塑性泡沫体跨越2个相邻的支撑构件之间的空间并且附着在2个以上的支撑构件的外表面上。
在一个实施方案中，通过附着到屋顶结构元件的外表面上，热塑性泡沫体可用于建筑结构体如房屋上的斜屋顶的隔热，特别是反向-隔热。屋顶结构体典型地包括隔开的结构元件如椽或衬板条跨接椽(furring stripsspanning rafter)。这些元件具有相反的内表面和外表面，其中内表面最接近建筑结构体的阁楼或内部。在许多更老式的建筑中，通过屋顶和在椽之间的任何隔热材料(例如，矿棉)，足以进行通风，从而使水蒸汽从屋顶结构体的内部通到外部。其它的泡沫体隔热材料，如闭孔聚合物泡沫体和具有可能渗透蒸汽装潢材料(facer)的隔热材料不适于这样的应用，因为它们将水分捕获在阁楼内。即使在更新的建筑中，蒸汽阻挡层典型地最靠近于结构元件的内部而存在，因此将隔热材料组件应用于不能渗透水蒸汽的外部上将不适宜地起着将水分捕获在隔热材料和建筑结构元件之间。
除结构元件和本发明的热塑性泡沫体以外，本发明的斜屋顶结构体还包括下列其它元件中的至少一种：透气性膜和精加工元件(如木瓦、板条和瓦)，以及在一个或多个其它元件和结构元件之间的热塑性泡沫体。一个或多个其它元件适宜地附着在热塑性泡沫体上，该热塑性泡沫体附着在结构元件上使得热塑性泡沫体在一个或多个其它元件和结构元件之间。
本发明的热塑性聚合物泡沫体理想地适用于从外部隔热墙结构体，特别适宜于反向-隔热建筑结构体。本发明的热塑性聚合物泡沫体的蒸汽渗透性允许水分逸出。此外，本发明的热塑性聚合物泡沫体的压缩强度加强墙结构体以防止由于例如倾斜而变形。
在本发明的任何一个隔热结构体实施方案中，其它隔热材料可以存在于由相邻的结构元件限定的空腔中。例如，托梁间或椽间的空腔可以容纳矿棉或玻璃纤维或其它纤维隔热材料，同时本发明的热塑性聚合物泡沫体跨越限定所述空腔的托梁、椽或其它结构元件的外表面。
建筑结构体的隔热方法
通过以下方式制备本发明的建筑结构体：提供多个支撑构件，所述多个支撑构件彼此隔开以在它们之间形成空间，并且各自具有相反的内部和外部表面；提供本发明的热塑性聚合物泡沫体并且将热塑性聚合物泡沫体附着在2个以上的支撑构件上，使得泡沫体跨越在2个支撑构件之间的空间。单个泡沫体可以跨越多于一对的相邻的支撑构件之间的空间。
支撑构件可以具有任何组成，通常的材料是木材(例如，木托梁和立柱)和金属(例如，金属托梁和立柱)。通过包括螺杆、钉子、粘合剂或它们的任何组合在内的任何手段，将本发明的热塑性泡沫体附着在支撑构件上。本发明的热塑性泡沫体可以直接接触支撑构件或者可以通过蒸汽渗透性不低于本发明的热塑性聚合物泡沫体的蒸汽渗透性的任何物体与支撑构件分隔。
实施例
下列实施例用来进一步说明本发明的实施方案。
用于本发明的热塑性聚合物泡沫体的制备
泡沫体样品1：SAN泡沫体
在约200℃的温度，通过将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重量份共聚物计0.22重量份(pph)的硬脂酸钡、0.25pph的聚乙烯、0.20pph的铜蓝酞菁、0.12pph的焦磷酸四钠和2pph的六溴环十二烷的共混物供给到挤出机中，以形成熔体来制备可发泡的组合物。将熔体挤出到混合机中，并且在136巴的压力下向熔体注入按100重量份SAN共聚物计9.8重量份的发泡剂组合物，该发泡剂组合物由19重量％的二氧化碳、67重量％的四氟乙烷(R134a)和14重量％的异丁烷(iC4)组成，并且混合以形成可发泡的组合物。
将可发泡的组合物冷却至约130℃的温度，并且通过狭缝模头(slit die)挤出到大气压中，由此可发泡的组合物膨胀成聚合物泡沫体(样品1)。表1确认了样品1的性质。
样品2：聚苯乙烯泡沫体
表1还确认了样品2，即聚苯乙烯泡沫体的性质。
表1
  性质   单位   样品1   样品2
  厚度   mm   17   60
  密度   Kg/m3   33.5   32.7
  孔尺寸   mm   0.12   0.38
  压缩强度   kPa   399   372
  尺寸稳定性   ％   0.8   1.8
  开孔率   ％   34.7   84.4
  热导率   mW/m*K   34.6   37.3
  水蒸汽渗透率   ng/m*s*Pa   4.2   9.75
  耐水蒸汽渗透性   mu(μ)   47   21
泡沫体密度根据ISO 845-95进行测量，孔尺寸根据ASTM D-3576进行测量，压缩强度根据ASTM D-1621-04进行测量，泡沫体尺寸稳定性根据DLT(1)5(WD)-EN 1605进行测量，开孔率根据ASTM方法D2856进行测量，在10℃的平均温度的热导率根据EN 8301-91进行测量，并且耐水蒸汽渗透性根据EN 12086-95进行测量。
屋顶结构体的实施例
适宜的是，能够增加建筑结构体的斜屋顶的隔热材料，而不干扰建筑结构体内部的占用率。因此，适宜的是从建筑结构体的外部增加隔热材料，而且在该工艺中适宜的是不在结构体的外部形成水蒸汽阻挡层，以避免水蒸汽在建筑结构体内部冷凝。该实施例提供了将隔热材料安装到屋顶结构体上的一种方法的示例，该屋顶结构体包括多根椽，在所述椽之间任选地含有隔热材料。
在该实施例中，提供屋顶结构体，该屋顶结构体具有隔开的椽，在椽之间任选地含有玻璃纤维或矿棉隔热材料，任选地含有固定于屋顶结构体内部的板条结构体，该板条结构体为作为用于结构体的内壁的子结构体被固定的石膏或石膏板提供水平表面。板条也被固定到附着有屋顶材料如瓦或木瓦的结构体的外表面上。
在该示例性的实施方案中，通过首先移除屋顶材料(例如，瓦或木瓦)和在椽的外部上的板条，以增加该屋顶结构体的隔热性。通过粘合剂或机械紧固件(例如，钉子或螺杆)将苯乙烯基聚合物泡沫体板(例如，样品1或样品2中任何一个)固定到多根椽上，使得聚合物泡沫体板整个跨越2根以上的椽，其中所述苯乙烯基聚合物泡沫体板具有以下性质：根据EN12086测量的耐水蒸汽渗透性低于50，根据EN 12667测量的热导率低于40mW/m*K，根据EN 826测量的压缩强度大于80kPa，并且根据EN 1602的密度为48kg/m3以下。理想地，重复该过程，使得所有的椽被聚合物泡沫体覆盖，并且在聚合物泡沫体板之间没有间距。适宜地但不是必需地，将能渗透水蒸汽的膜应用到聚合物泡沫体板上。适宜地，将顺水条应用到渗透性膜上或聚合物泡沫体板上。适宜地，如果存在顺水条的话，将板条应用到顺水条上；如果不存在的话，将板条应用到渗透性膜(如果存在的话)上；或如果顺水条和水蒸汽渗透率膜都不存在，则将板条应用到聚合物泡沫体上。将屋顶材料如瓦、木瓦或金属片材应用到板条上。

Claims (20)

1.一种建筑结构体，所述建筑结构体包括：
a.多个支撑构件，所述多个支撑构件彼此隔开使得两个相邻的支撑构件在它们之间具有空间，并且每一个支撑构件具有相反的内表面和外表面；和
b.热塑性聚合物泡沫体，所述热塑性聚合物泡沫体跨越两个相邻的支撑构件之间的空间并且附着在2个以上的所述支撑构件的外表面上；
其中所述热塑性聚合物泡沫体具有以下性质：
(i)根据EN 12086的耐水蒸汽渗透性低于50；(ii)根据EN12667测量的热导率低于40mW/m*K；(iii)根据EN 826测量的压缩强度大于80kPa；并且(iv)根据EN 1602的密度为48kg/m3以下。
2.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述热塑性聚合物泡沫体具有连续的聚合物相，所述连续的聚合物相包含烯基芳族聚合物。
3.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述建筑结构体不包含蒸汽阻挡组件，所述蒸汽阻挡组件具有根据EN12086测量的高于50的耐水蒸汽渗透性，并且延伸跨过被所述热塑性聚合物泡沫体跨越的2个以上的支撑构件。
4.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述热塑性聚合物泡沫体的耐水蒸汽渗透性为10以上。
5.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ISO 845-95的密度为24-48kg/m3。
6.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ASTM D2856的开孔率为40％以上且100％以下。
7.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于厚度为50mm以上。
8.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述建筑结构体是选自由屋顶结构体和墙结构体组成的组中的一种或多种结构体。
9.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述建筑结构体是木构架墙结构体。
10.权利要求1所述的建筑结构体，其中所述建筑结构体是倾斜的屋顶结构体。
11.权利要求1所述的建筑结构体，其中相邻的支撑构件限定在它们之间的空腔，并且所述建筑结构体还包括位于多于一个的介于支撑构件之间的空腔中的隔热材料。
12.一种用于将建筑结构体隔热的方法，所述方法包括下列步骤：
a.提供多个支撑构件，所述多个支撑构件彼此隔开使得2个相邻的支撑构件在它们之间具有空间，并且各自具有相反的内表面和外表面；
b.提供热塑性聚合物泡沫体，所述热塑性聚合物泡沫体具有以下性质：根据EN12086测量的耐水蒸汽渗透性低于50，根据EN 12667测量的热导率低于40mW/m*K，根据EN 826测量的压缩强度大于80kPa，并且根据EN 1602的密度为48kg/m3以下；和
c.将所述热塑性聚合物泡沫体附着在2个以上的所述支撑构件上，使得所述泡沫体跨越2个相邻的支撑构件之间的空间。
13.权利要求12所述的方法，其中所述热塑性聚合物泡沫体具有连续的聚合物相，所述连续的聚合物相包含烯基芳族聚合物。
14.权利要求12所述的方法，其中所述热塑性聚合物泡沫体的耐水蒸汽渗透性为10以上。
15.权利要求12所述的方法，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据EN 1602的密度为24-48kg/m3。
16.权利要求12所述的方法，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于根据ASTM D2856的开孔率为40％以上且100％以下。
17.权利要求12所述的方法，其中所述热塑性聚合物泡沫体的特征还在于厚度为50mm以上。
18.权利要求12所述的方法，其中所述建筑结构体是选自由屋顶结构体和墙结构体组成的组中的一种或多种结构体。
19.权利要求12所述的方法，其中所述建筑结构体是木构架墙结构体。
20.权利要求12所述的方法，其中所述建筑结构体是倾斜的屋顶结构体。
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