CN113927963A - 用于将易碎的隔热材料封装在聚异氰脲酸酯内的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例至少部分地基于发现了这样一种方法，所述方法用于将易碎的隔热材料(19)封装在聚异氰脲酸酯泡沫(25)内的方法，从而得到在隔热特性和机械耐久性之间具有有利平衡的建筑板(17)。

Description

用于将易碎的隔热材料封装在聚异氰脲酸酯内的方法
本申请是申请号为201580017561.5(对应的国际申请的申请号为PCT/US2015/023532)、申请日为2015年3月31日、优先权日为2014年3月31日、发明名称为“用于将易碎的隔热材料封装在聚异氰脲酸酯内的方法”的发明专利申请的分案申请。
本申请要求2014年3月31日提交的美国临时申请序列号61/972,737的权益，其以引用方式并入本文。
技术领域
本发明的实施例涉及用于将易碎的隔热材料封装在聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫内的方法。本发明的实施例有利地利用了连续加工技术。
背景技术
易碎的隔热材料是本领域已知的，并包括诸如真空隔热板之类的材料。尽管这些材料具有有利的隔热特性，但它们的机械属性通常很弱。举例来说，易碎的隔热材料(诸如真空隔热板)通常由非常易碎的材料(诸如气相二氧化硅、气凝胶、珍珠岩或玻璃)制成。因此，这些材料在使用中易受到机械损伤。另外，真空隔热板依靠气密性封装件确保适当的真空，从而为材料提供隔热能力。在此封装件(诸如通过穿刺)受损的情况下，材料的隔热能力减弱或丧失。
人们做了很多努力试图提供这样的复合物：其中在复合物内提供易碎的隔热材料(例如VIP)。举例来说，WO2006/134581提出了一种隔热板，其中VIP在制造该板期间被嵌入到泡沫中。这种制造方法包括铺设第一泡沫层，然后将VIP布置到该泡沫上，接着再次将泡沫铺设到VIP上。
这类方法(诸如WO2006/134581中提出的那些方法)具有明显的与将VIP适当地布置到泡沫层上的能力相关的问题。解决这些问题的尝试示于美国公布No.2013/0089696中，其中在应用泡沫材料之前将VIP粘接固定到覆面材料上。粘合剂的使用使得在制造过程中能够准确并稳定地布置VIP。这种准确布置使得VIP之间的空隙最小，从而降低边缘损失，并使得切割成品板尺寸的公差更好。
尽管以粘接方式将VIP固定到覆面上可在准确并稳定布置VIP方面具有优势，但仍然存在问题：即VIP未完全包封在其中，因此VIP未完全受到泡沫层的保护。
由于易碎的隔热材料(诸如真空隔热板)具有有利的隔热特性，因此它们在建筑业中作为隔热材料使用是非常有利的。但是这种有用性取决于使这些材料免受各种机械力损害的能力。此外，这些板在建筑业中的成功使用取决于开发可经济高效地生产商品的连续制造方法的能力。
附图说明
图1是根据本发明实施例的方法的示意图。
图2是用于放置根据本发明实施例的易碎的隔热材料的一种模式的俯视图。
图3是根据本发明实施例的方法的示意图。
图4是示出根据本发明实施例的方法的一个步骤的剖面侧视图。
图5是根据本发明实施例的方法的示意图。
发明内容
本发明的一个或多个实施例提供了一种用于封装易碎的隔热材料的方法，该方法包括：提供预制建筑板，将一种或多种易碎的隔热材料布置在所述板上，并将成形泡沫沉积在易碎的隔热材料上以至少部分地覆盖易碎的隔热材料，并使所述成形泡沫与所述建筑板至少部分地紧密配合。
本发明的一个或多个实施例提供了一种用于封装易碎的隔热材料的方法，该方法包括提供覆面材料，将成形泡沫沉积到所述覆面材料上，将一种或多种易碎的隔热材料布置到所述成形泡沫上，并将额外的成形泡沫沉积在所述易碎的隔热材料上以至少部分地覆盖所述易碎的隔热材料，并与此前沉积的成形泡沫紧密配合。
本发明的一个或多个实施例提供了一种用于封装易碎的隔热材料的方法，该方法包括提供覆面材料，将一个或多个隔离物布置到所述覆面材料上，然后将一种或多种易碎的隔热材料布置到所述隔离物上，将成形泡沫沉积到所述易碎的隔热材料和所述覆面上。
具体实施方式
本发明实施例至少部分地基于用于将易碎的隔热材料封装在聚异氰脲酸酯泡沫内的方法的发现，从而得到在隔热特性和机械耐久性之间具有有利平衡的建筑板。根据本发明的一个或多个实施例，易碎的隔热材料的封装通过下列方式实现：将聚氨酯或聚异氰脲酸酯的成形泡沫沉积在易碎的隔热材料的一个或多个表面上，得到其中所述易碎的隔热材料完全被泡沫封装的复合物。这些方法有利地采用了用于生产聚氨酯或聚异氰脲酸酯建筑板的常规设备，诸如常规泡沫涂布器和层压机系统。
易碎的隔热材料
实施本发明不必局限于选择通过本文所述的方法封装的易碎的隔热材料。在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料比包封这些材料的聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫具有更强的隔热特性。在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料比包封这些材料的聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫具有更低的导热性。在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料包括易碎组分。
在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料为(或包括)泡孔或开孔结构，其中所述泡孔结构的泡孔壁包含一种或多种二氧化硅(例如，气相二氧化硅或沉淀二氧化硅)、氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化铬、二氧化锡、玻璃棉、玻璃纤维和碳。在一个或多个实施例中，泡孔结构可包含硅铝酸盐，诸如但不限于珍珠岩。
在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料可包括气凝胶。具体例子包括碳气凝胶、二氧化硅气凝胶和氧化铝气凝胶。
在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料包括真空隔热板(VIP)。真空隔热板是已知的，通常包括围绕刚性芯的基本上气密的封装件，并且其中的空气已被抽空。该封装件可包括防止空气进入隔热板的膜式壁。刚性芯可包括在抽空空气之后，抵抗大气压力支承膜式壁的刚性、高度多孔的材料。
真空隔热板的例子包括那些包括泡孔芯的隔热板，该泡孔芯可包含二氧化硅(例如，气相二氧化硅或沉淀二氧化硅)、氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化铬、二氧化锡、玻璃棉、玻璃纤维、碳、硅铝酸盐(例如珍珠岩)、开孔聚苯乙烯或开孔聚氨酯。在这些实施例或其他实施例中，该芯可包含气凝胶，诸如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶和氧化铝气凝胶。
真空隔热板的一些具体例子也在美国专利公布No.2013/0216854、No.2013/0216791、No.2013/0142972、No.2013/0139948、No.2012/0009376、No.2009/0126600、No.2008/0236052、No.2004/0058119、No.2003/0159404和No.2003/0082357中有所描述，这些专利以引用方式并入本文中。
其他隔热产品包括可用作本发明中易碎的隔热材料的那些，其包括改良的大气隔热(MAI)板。这种性质的装置及其制造方法公开于美国公布No.2014/0360044和No.2014/0366480中，这些专利以引用方式并入本文中。
成形泡沫
在本说明书通篇中，均可参考成形泡沫。此术语应基于如下理解使用：聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫(这两个术语通常可在本文中互换使用，如下文所述)通过将包括含异氰酸酯化合物的第一料流与包括异氰酸酯反应性化合物的第二料流混合而形成。使用常规的术语，所述第一料流(即，包括含异氰酸酯化合物的料流)可被称为A侧料流、A侧反应物料流或简单的A料流。同样，所述第二料流(即，包括异氰酸酯反应性化合物的料流)可被称为B侧料流、B侧反应物料流或简单的B料流。在任何情况下，接着发生的反应生成泡沫，根据一种或多种动力学和热力学特性，该泡沫经过一段时间成形。因此，除非另外指明，否则应当理解，术语“成形泡沫”是指在固化之前存在的聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯反应物的混合物，这时反应混合物明显是不动的(例如，不再流动)。
在一个或多个实施例中，任一种料流都可携带附加的成分，这些成分包括但不限于阻燃剂、表面活性剂、发泡剂、催化剂、乳化剂/增溶剂、填充剂、杀真菌剂、抗静电物质以及上述两种或多种物质的混合物。
A侧料流
在一个或多个实施例中，A侧料流可仅包含这一种含异氰酸酯化合物。在一个或多个实施例中，A侧料流可包含多种含异氰酸酯化合物。在其他实施例中，A侧料流也可包含其他组分，诸如但不限于阻燃剂、表面活性剂、发泡剂和其他非异氰酸酯反应性组分。在一个或多个实施例中，添加到A侧料流的补充组分是非异氰酸酯反应性的。
合适的可用于制造聚异氰脲酸酯建筑板的含异氰酸酯化合物通常是本领域已知的，并且本发明的实施例不限于选择任何具体的含异氰酸酯化合物。可用的含异氰酸酯化合物包括聚异氰酸酯。可用的聚异氰酸酯包括芳香族聚异氰酸酯，诸如以其2,4'-、2,2'-和4,4'-异构体以及它们的混合物的形式存在的二苯甲烷二异氰酸酯。二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)及其低聚物的混合物可被称为“粗制”或聚合的MDI，这些聚异氰酸酯可具有大于2的异氰酸酯官能度。其他例子包括以其2,4'-和2,6'-异构体及其混合物形式存在的甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯以及1,4'-二异氰酸苯酯。示例性的聚异氰酸酯化合物包括聚合物Rubinate 1850(亨斯迈聚氨酯公司(Huntsmen Polyurethanes))、聚合物LupranateM70R(巴斯夫公司(BASF))和聚合物Mondur 489N(拜耳公司(Bayer))。
B侧料流
在一个或多个实施例中，B侧料流可仅包含这一种异氰酸酯反应性化合物。在一个或多个实施例中，B侧料流可包含多种异氰酸酯反应性化合物。在其他实施例中，B侧料流也可包含其他组分，诸如但不限于阻燃剂、表面活性剂、发泡剂和其他不含异氰酸酯的组分。在具体实施例中，B侧料流包含异氰酸酯反应性化合物和发泡剂。在这些实施例或其他实施例中，B侧料流还可包含阻燃剂、催化剂、乳化剂/增溶剂、表面活性剂、填充剂、杀真菌剂、抗静电物质、水和其他本领域的常规成分。
一种示例性的异氰酸酯反应性化合物为多元醇。术语多元醇或多羟基化合物包括二醇、多元醇和甘醇，如本领域通常所知，它们可含有水。伯胺和仲胺是合适的，聚醚多元醇和聚酯多元醇也是合适的。可用的聚酯多元醇包括邻苯二甲酸酐类PS-2352(Stepen)、邻苯二甲酸酐类多元醇PS-2412(Stepen)、对苯二甲酸类多元醇3522(科萨公司(Kosa))和共混的多元醇TR 564(奥西特公司(Oxid))。可用的聚醚多元醇包括基于蔗糖、甘油和甲苯二胺的那些。甘醇的例子包括二甘醇、双丙甘醇和乙二醇。合适的伯胺和仲胺包括但不限于乙二胺和二乙醇胺。在一个或多个实施例中，采用了聚酯多元醇。在一个或多个实施例中，本发明可在明显不存在任何聚醚多元醇的情况下实施。在某些实施例中，B侧料流的成分不含聚醚多元醇。
催化剂
可采用催化剂，据信当需要聚异氰脲酸酯泡沫时，所述催化剂引发异氰酸酯和多元醇之间的聚合反应，以及游离的异氰酸酯基团之间的三聚反应。尽管一些催化剂同时加快上述两种反应，但可采用两种或更多种催化剂来同时实现两种反应。可用的催化剂包括：碱金属盐和羧酸盐或酚盐，诸如例如辛酸钾；可缩合酚、含氧化合物和仲胺的单核或多核曼尼希碱，其任选地被烷基、芳基或芳烷基取代；叔胺，诸如五甲基二乙烯三胺(PMDETA)、2,4,6-三[(二甲氨基)甲基]苯酚、三乙胺、三丁胺、N-甲基吗啉和N-乙基吗啉；碱性含氮化合物，诸如氢氧化四烃基铵、碱金属氢氧化物、碱金属酚盐和碱金属醇盐；以及有机金属化合物，诸如羧酸的锡(II)盐、锡(IV)化合物和有机铅化合物，诸如萘酸铅和辛酸铅。
表面活性剂、乳化剂和增溶剂
生产聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫时也可采用表面活性剂、乳化剂和/或增溶剂，以便提高发泡剂与异氰酸酯和多元醇组分的相容性。表面活性剂可起到两种作用。首先，它们可有助于乳化/增溶所有组分以使这些组分完全反应。其次，它们可促进泡孔成核和泡孔稳定。
示例性的表面活性剂包括硅氧烷共聚物或键合到硅氧烷聚合物上的有机聚合物。尽管表面活性剂可同时起到两种作用，但它也可用于通过下列方式确保乳化/增溶：使用足够多的乳化剂/增溶剂保持乳化/增溶，并使用最少量的表面活性剂获得良好的泡孔成核和泡孔稳定。表面活性剂的例子包括Pelron表面活性剂9920、Goldschmidt表面活性剂B8522和GE 6912。各种可用的表面活性剂示于美国专利No.5,686,499和No.5,837,742中，这两个专利以引用方式并入本文。
合适的乳化剂/增溶剂包括DABCO Ketene 20AS(空气产品公司(Air Products))和Tergitol NP-9(壬基苯酚+9摩尔环氧乙烷)。
阻燃剂
阻燃剂可用于聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫的生产中，尤其是当所述泡沫包含易燃发泡剂(诸如戊烷异构体)时。可用的阻燃剂包括磷酸三(一氯丙)酯(也称磷酸三(氯丙基)酯)、磷酸三-2-氯乙酯(也称磷酸三(2-氯乙基)酯)、膦酸、甲酯、二甲基酯和二乙基酯。可用的发泡剂示于美国专利No.5,182,309中，该专利以引用方式并入本文。
发泡剂
可用的发泡剂包括异戊烷、正戊烷、环戊烷、烷烃、(环)烷烃、氢氟烃、氢氯氟烃、氟碳化合物、氟化醚、烯烃、炔烃、二氧化碳、氢氟烯烃(HFO)和惰性气体。
反应物的量
异氰脲酸酯是三个异氰酸酯形成六元环的三聚反应产物。NCO基团(由含异氰酸酯化合物或A侧料流提供)与异氰酸酯反应性基团(由异氰酸酯反应性化合物或B侧料流提供)的当量比可被称为指数或ISO指数。若NCO基团当量与异氰酸酯反应性基团当量相等，则所述比为1.00，将其称为指数100，并且该混合物被称为在化学计量学上相等。随着NCO基团当量与异氰酸酯反应性基团当量比值增大，所述指数也增大。指数大于约150的材料通常被称为聚异氰脲酸酯泡沫，即使仍存在许多可能未三聚化的聚氨酯键。指数小于约150的泡沫通常被称为聚氨酯泡沫，即使可能存在一些异氰脲酸酯键。出于本说明书的目的，除非提到具体ISO指数，否则当提到聚异氰脲酸酯和聚氨酯时，二者可互换使用。
在一个或多个实施例中，将含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物在相应A侧料流和B侧料流中的浓度调整为能够提供ISO指数至少为150的泡沫产品，在其他实施例中ISO指数至少为170，在其他实施例中ISO指数至少为190，在其他实施例中ISO指数至少为210，在其他实施例中ISO指数至少为220，以及在其他实施例中ISO指数至少为250。在这些实施例或其他实施例中，将含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物在相应A侧料流和B侧料流中的浓度调整为能够提供ISO指数至多为400的泡沫产品，在其他实施例中ISO指数至多为350，以及在其他实施例中ISO指数至多为300。在一个或多个实施例中，将含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物在相应A侧料流和B侧料流中的浓度调整为能够提供ISO指数为约150至约400的泡沫产品，在其他实施例中ISO指数为约170至约350，在其他实施例中ISO指数为约190至约330，以及在其他实施例中ISO指数为约220至约280。
在一个或多个采用了烷烃发泡剂的实施例中，在根据本发明的聚异氰脲酸酯泡沫建筑板的制造中所用烷烃发泡剂(例如，戊烷)的量可参照采用的异氰酸酯反应性化合物(例如多元醇)的量进行描述。举例来说，在一个或多个实施例中可使用至少12重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至少14重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至少18重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇。在这些实施例或其他实施例中可使用至多40重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至多36重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至多33重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇。在一个或多个实施例中可使用约12至约40重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用约14至约36重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用约18至约33重量份烷烃发泡剂/100重量份多元醇。
在一个或多个采用了氢氟烯烃发泡剂的实施例中，在根据本发明的聚异氰脲酸酯泡沫建筑板的制造中所用氢氟烯烃发泡剂的量可参照采用的异氰酸酯反应性化合物(例如多元醇)的量进行描述。举例来说，在一个或多个实施例中可使用至少15重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至少18重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至少20重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇。在这些实施例或其他实施例中可使用至多50重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至多45重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至多40重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇。在一个或多个实施例中可使用约15至约50重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用约18至约45重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用约20至约40重量份氢氟烯烃发泡剂/100重量份多元醇。
在一个或多个实施例中，在根据本发明的聚异氰脲酸酯泡沫建筑板的制造中所用表面活性剂(例如硅氧烷共聚物)的量可参照采用的异氰酸酯反应性化合物(例如多元醇)的量进行描述。举例来说，在一个或多个实施例中可使用至少1.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至少1.5重量份表面活性剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至少2.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇。在这些实施例或其他实施例中可使用至多5.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至多4.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至多3.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇。在一个或多个实施例中可使用约1.0至约5.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用约1.5至约4.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用约2.0至约3.0重量份表面活性剂/100重量份多元醇。
在一个或多个实施例中，在根据本发明的聚异氰脲酸酯泡沫建筑板的制造中所用阻燃剂(例如液体磷酸酯)的量可参照采用的异氰酸酯反应性化合物(例如多元醇)的量进行描述。举例来说，在一个或多个实施例中可使用至少5重量份阻燃剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至少10重量份阻燃剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至少12重量份阻燃剂/100重量份多元醇。在这些实施例或其他实施例中可使用至多30重量份阻燃剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用至多25重量份阻燃剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用至多20重量份阻燃剂/100重量份多元醇。在一个或多个实施例中可使用约5至约30重量份阻燃剂/100重量份多元醇，在其他实施例中可使用约10至约25重量份阻燃剂/100重量份多元醇，以及在其他实施例中可使用约12至约20重量份阻燃剂/100重量份多元醇。
在一个或多个实施例中，在实施本发明中所用的催化剂的量可由技术人员很容易地确定，而无需进行过多实验或计算。实际上，技术人员了解影响所需催化剂量的各种方法参数。另外，可改变催化剂的用量来实现各种所需特性，诸如所需的指数。
泡沫包封特征
如上文所指出的那样，通过本发明的一个或多个实施例制备的泡沫包括聚氨酯和聚异氰脲酸酯泡沫，这些泡沫用来包封易碎的隔热材料。如本领域中通常所理解的，泡沫为泡孔结构，该结构可包括互连的固体撑条或板网络，这些固体撑条或板形成泡孔的边缘和面。在一个或多个实施例中，这些泡孔结构也可由小于0.8的“相对密度”限定，在其他实施例中由小于0.5的“相对密度”限定，以及在其他实施例中由小于0.3的“相对密度”限定。如本领域的技术人员所理解的，“相对密度”是指泡孔材料的密度除以制成泡孔壁的固体的密度。随着相对密度增大，泡孔壁变厚，同时孔隙空间收缩，以致在某种程度上发生从泡孔结构到一种最好定义为含隔离孔的固体的结构的转变。
在一个或多个实施例中，成形泡沫经工程改造以得到由相对低的密度来表征的最终泡沫结构。在一个或多个实施例中，这种泡沫可具有根据ASTMC303定义的小于2.5磅/立方英尺(12kg/m2)的密度，在其他实施例中具有小于2.0磅/立方英尺(9.8kg/m2)的密度，在其他实施例中具有小于1.9磅/立方英尺(9.3kg/m2)的密度，并且仍在其他的实施例中具有小于1.8磅/立方英尺(8.8kg/m2)的密度。在一个或多个实施例中，泡沫的特征可在于具有大于1.50磅/立方英尺(7.32kg/m2)的密度，并任选地大于1.55磅/立方英尺(7.57kg/m2)的密度。
在其他实施例中，成形泡沫经工程改造以得到具有相对高的密度的最终泡沫产品。在一个或多个实施例中，这种泡沫具有如由ASTM C303定义并根据ASTM C303测定的大于2.5磅/立方英尺(12.2kg/m2)的密度，在其他实施例中密度大于2.8磅/立方英尺(13.7kg/m2)，在其他实施例中密度大于3.0磅/立方英尺(14.6kg/m2)，并且仍在其他的实施例中密度大于3.5磅/立方英尺(17.1kg/m2)。在一个或多个实施例中，泡沫的密度可小于20磅/立方英尺(97.6kg/m2)，在其他实施例中小于10磅/立方英尺(48.8kg/m2)，在其他实施例中小于6磅/立方英尺(29.3kg/m2)，在其他实施例中小于5.9磅/立方英尺(28.8kg/m2)，在其他实施例中小于5.8磅/立方英尺(28.3kg/m2)，在其他实施例中小于5.7磅/立方英尺(27.8kg/m2)，在其他实施例中小于5.6磅/立方英尺(27.3kg/m2)，并且仍在其他实施例中小于5.5磅/立方英尺(26.9kg/m2)。
在一个或多个实施例中，成形泡沫经工程改造以得到具有所需ISO指数的最终泡沫产品。如技术人员所理解，ISO指数与PIR/PUR比值相关，并可使用指数已知的标准泡沫(注意，PIR/PUR比值为3时，ISO指数为300)通过IR光谱测定，ISO指数为至少150，在其他实施例中为至少180，在其他实施例中为至少200，在其他实施例中为至少220，在其他实施例中为至少240，在其他实施例中为至少260、270，在其他实施例中为至少285，在其他实施例中为至少300，在其他实施例中为至少315，并在其他实施例中为至少325。在这些实施例或其他实施例中，泡沫的特征可在于ISO指数小于350，在其他实施例中小于300，在其他实施例中小于275，在其他实施例中小于250，在其他实施例中小于225，以及在其他实施例中小于200。
封装方法—第一实施例
在一个实施例中，封装易碎的隔热材料的方法包括：提供预制建筑板，将一种或多种易碎的隔热材料布置在所述板上，并将成形泡沫沉积在所述易碎的隔热材料上以至少部分地覆盖所述易碎的隔热材料，并使所述成形泡沫与所述建筑板至少部分地紧密配合。
这些实施例中一个或多个实施例的实施不必受限于所用建筑板的类型。在一个或多个实施例中，建筑板通常为固体材料，诸如木板、颗粒板或纤维板。在一个或多个实施例中，建筑板为木板，诸如胶合板、胶合板单板(luan board)或定向刨花板(OSB)。在其他实施例中，建筑板为颗粒板或纤维板，诸如美森耐板、墙板、石膏板和它们的各种变型，诸如那些以商品名DensDeck销售的板。
在其他实施例中，建筑板为或包括聚合物材料。在一个或多个实施例中，聚合物材料通常为固体，这是指其中相对密度大于0.8的结构，在其他实施例中相对密度大于0.85，在其他实施例中相对密度大于0.90，以及在其他实施例中相对密度大于0.95。在其他实施例中，聚合物材料本质上是泡孔的，这是指相对密度小于0.8的材料，在其他实施例中相对密度小于0.5，以及在其他实施例中相对密度小于0.3。如本领域的技术人员所理解的，“相对密度”是指泡孔材料的密度除以制成泡孔壁的固体的密度。随着相对密度增大，泡孔壁变厚，同时孔隙空间收缩，以致在某种程度上发生从泡孔结构到一种最好定义为含隔离孔的固体的结构的转变。
在一个或多个实施例中，建筑板为相对低密度聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫板。如本领域技术人员所认识到的，这些泡沫板的特征通常可在于如由ASTM C303定义的小于2.5磅/立方英尺(12kg/m2)的密度，在其他实施例中小于2.0磅/立方英尺(9.8kg/m2)的密度，在其他实施例中小于1.9磅/立方英尺(9.3kg/m2)的密度，并且仍在其他的实施例中小于1.8磅/立方英尺(8.8kg/m2)的密度。在一个或多个实施例中，泡沫板的密度大于1.50磅/立方英尺(7.32kg/m2)，并任选地大于1.55磅/立方英尺(7.57kg/m2)。
在一个或多个实施例中，建筑板为相对高密度聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫板。在一个或多个实施例中，这些泡沫板的特征通常可在于如由ASTM C300定义并如根据ASTMC303测定的大于2.5磅/立方英尺(12.2kg/m2)的密度，在其他实施例中该密度大于2.8磅/立方英尺(13.7kg/m2)，在其他实施例中该密度大于3.0磅/立方英尺(14.6kg/m2)，并且仍在其他的实施例中该密度大于3.5磅/立方英尺(17.1kg/m2)。在一个或多个实施例中，主体11的密度可小于20磅/立方英尺(97.6kg/m2)，在其他实施例中小于10磅/立方英尺(48.8kg/m2)，在其他实施例中小于6磅/立方英尺(29.3kg/m2)，在其他实施例中小于5.9磅/立方英尺(28.8kg/m2)，在其他实施例中，小于5.8磅/立方英尺(28.3kg/m2)，在其他实施例中小于5.7磅/立方英尺(27.8kg/m2)，在其他实施例中小于5.6磅/立方英尺(27.3kg/m2)，并且仍在其他实施例中小于5.5磅/立方英尺(26.9kg/m2)。
无论密度如何，聚氨酯或聚异氰脲酸酯泡沫板的特征可在于厚度大于0.255英寸(0.65cm)，在其他实施例中大于0.30英寸(0.76cm)，在其他实施例中大于0.375英寸(0.95cm)，以及在其他实施例中大于0.40英寸(1.01cm)。在这些实施例或其他实施例中，厚度20可为约0.375至4.0英寸(0.95-10.16cm)，或在其他实施例中为约0.38至2.0英寸(0.97-5.08cm)。
这些实施例的方法可参考图1来描述，其示出了采用传送系统13的连续方法11。在方法11的第一步骤15中，将建筑板17放置在传送系统13上。在该步骤15之后的第二步骤21中，将易碎的隔热材料19沉积在或涂布到建筑板17上。在一个或多个实施例中，通过使用粘合剂，将易碎的隔热材料19以粘接方式紧密配合或以其他方式附连到建筑板17的顶部平坦表面上。因此，该方法可包括下列步骤：将粘合剂涂布到易碎的隔热材料上，涂布到建筑板上，或同时涂布到易碎的隔热材料和建筑板两者上。粘合剂可包括，例如热熔粘合剂、触压粘合剂或液体粘合剂。如图1中大致所示，并如图2中更具体地所示，根据所需的模式，将易碎的隔热材料19(可为矩形或正方形形状)放置在建筑板17的上表面18上，从而在相应的易碎隔热材料19之间提供空隙20。另外，以下列方式将易碎的隔热材料19放置在建筑板17的上表面18上：在建筑板17的边缘23和易碎的隔热材料19的最外边缘24之间提供间隙22。
在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料的组装可在封装过程之前完成。这可有利于将易碎的隔热材料以所需模式放置。举例来说，在一个或多个实施例中，在将易碎的隔热材料并入本文所述过程中之前，可以所需模式将易碎的隔热材料粘附到通用基材上。可使用的各种基材包括使成形泡沫移动穿过其中的编织物。在这些实施例中，可以所需模式将易碎的隔热材料粘附到织物基材上，然后可在实施本发明的过程中采用易碎隔热材料的这种组装方式。
在一个或多个实施例中，可在封装过程之前将易碎的隔热材料粘附到建筑板上。举例来说，在一个或多个实施例中，在将易碎的隔热材料并入本文所述过程中之前，可以所需模式将易碎的隔热材料粘附到建筑板上。因此，尽管上文所述实施例在连续、一体化方法中将易碎的隔热材料布置到建筑板上，但其他实施例允许以与沉积泡沫方法不同的独立“离线”步骤将易碎的隔热材料布置在建筑板上。可采用各种粘合剂，这些粘合剂包括但不限于热熔粘合剂、触压粘合剂和液体粘合剂。
在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料以一定模式布置，从而使得相对于成品泡沫复合物的平坦表面具有相对高的覆盖率。在一个或多个实施例中，易碎的隔热材料的布置模式足以覆盖最终泡沫复合物表面积的至少60％，在其他实施例中至少70％，在其他实施例中至少75％，以及在其他实施例中至少80％，其中所述表面积是在穿过隔热材料的最终产品的平面上测量的。在一个或多个实施例中，虽然增大覆盖率是所期望的，但这种布置模式可能需要在相应的易碎隔热材料之间提供足够大的空隙。这种布置模式也可能需要在最外侧的易碎隔热材料和复合物板的边缘之间提供足够大的间隙。在用泡沫材料填充之后，这些空隙和间隙为复合物板提供足够的完整性，包括复合物板的平面之间足够的机械强度。
在将易碎的隔热材料19放置在板17的上表面18上之后，将成形泡沫25沉积在易碎隔热材料19的上表面26上，并沉积在建筑板17的上表面18上暴露的空隙20和间隙22之内。
如上文所述，成形泡沫25可由反应物27的A侧料流和反应物29的B侧料流提供。利用常规方法，成形泡沫可通过一个或多个混合头(未示出)沉积。
在一个或多个实施例中，将足够的成形泡沫25沉积在易碎的隔热材料19的上表面26上，得到足够厚的一层来保护易碎的隔热材料。在一个或多个实施例中，这一层可为约0.25英寸(0.64cm)至约2英寸(5.08cm)，在其他实施例中为约0.375英寸(0.95cm)至约1英寸(2.54cm)，以及在其他实施例中为约0.5英寸(1.27cm)至约0.75英寸(1.91cm)。
在沉积泡沫步骤之后，在方法11的覆面材料涂布步骤33中，可将覆面材料31涂布到成形泡沫25上。在涂布覆面材料31之后，预固化的复合物34可被传送到层压机23中，该层压机设定成品复合物35的总体厚度，并且泡沫在其中至少部分固化。举例来说，在层压机23中，可由热源37施加热量以促进聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯反应，从而在形成泡孔泡沫产品的过程中固化聚氨酯和/或聚异氰脲酸酯材料。在一个或多个实施例中，加热复合物的表面以达到约140℃至约180℃的表面温度。
正如用于生产聚异氰脲酸酯建筑板的常规方法，当聚异氰脲酸酯材料离开层压机时，可修剪或以其他方式修整泡沫产品(可称为复合物)并切成一定长度。在实施本发明的过程中，可将泡沫产品切成一定长度，并且在某些实施例中，易碎的隔热材料将被不切割。换句话讲，在一个或多个实施例中，通过在可存在于易碎的隔热材料之间的空隙间切割而将泡沫产品切成一定长度。可采用多种技术确定空隙的位置，由于它们被封装这一事实，该位置可能不是显而易见的。在一个或多个实施例中，可采用X-射线或其他分析技术来定位易碎的隔热材料之间的空隙。在其他实施例中，易碎的隔热材料在并入到该方法中之前可用位置标记物修饰。举例来说，竖直延伸的标记物可指示易碎的隔热材料的一个或多个边缘，并且这些标记物之后可用于识别空隙，从而为将泡沫产品切成一定长度提供位置信息。
封装方法—第二实施例
在本发明的第二实施例中，一种封装易碎的隔热材料的方法包括：将成形泡沫沉积到覆面材料上，然后将一种或多种易碎的隔热材料布置到所述成形泡沫上，随后将额外的成形泡沫沉积在所述易碎的隔热材料上以至少部分地覆盖所述易碎的隔热材料，并与此前沉积的成形泡沫紧密配合。
这些实施例中一个或多个实施例的方法可参考图3来描述，其示出了采用传送系统63的连续方法61。在方法61的第一步骤65中，将覆面材料67布置在传送机63上。在第一泡沫沉积步骤69中，将成形泡沫70沉积在由传送机63携带的覆面材料67上。正如常规方法，成形泡沫70的层75可通过混合反应物72的A侧料流和反应物74的B侧料流来提供。通过将成形泡沫70沉积到覆面材料67的表面上，成形泡沫70的层75在覆面材料67上形成。在第二步骤77中，将易碎的隔热材料布置在成形泡沫70上。正如本发明的其他实施例，将易碎的隔热材料79以所需模式布置在成形泡沫70的层75上。再次参照图2，这种模式可包括相应的易碎隔热材料79(在图2中称为19)之间的空隙20。同样，这种模式可在传送机边缘和最外侧的易碎隔热材料边缘之间提供间隙。
在将易碎的隔热材料79放置到成形泡沫70的层75上之前，该方法可包括将一种或多种隔离物81沉积到覆面材料67上的步骤80。将隔离物81放置到覆面材料67上可在将成形泡沫70涂布到覆面材料67上之前发生，或在其他实施例中，将隔离物81涂布到覆面材料67上可在将成形泡沫70涂布到覆面材料67上之后发生。在任何情况下，隔离物81为在其上布置的易碎的隔热材料79提供支撑，从而在覆面材料67和易碎的隔热材料79之间提供足够的间距。
在一个或多个实施例中，隔离物81的操作可参照图4更好地进行描述。如图所示，隔离物81邻近覆面材料67，并为易碎的隔热材料79提供支撑，使得覆面材料67和易碎的隔热材料79之间存在足够的间距83。在一个或多个实施例中，间距83可为约0.25英寸(0.64cm)至约2英寸(5.08cm)，在其他实施例中为约0.375英寸(0.95cm)至约1英寸(2.54cm)，以及在其他实施例中为约0.4英寸(1.02cm)至约0.75英寸(1.91cm)。
本发明的一个或多个实施例的实施不必受限于隔离物的形状。举例来说，隔离物可呈插座的形式，其通常具有从共同基部凸起的六个点或突出部。同样，可改变制成隔离物的材料。举例来说，在一个或多个实施例中，隔离物可由塑料材料或热固性材料制成。在一个或多个实施例中，隔离物81可以粘接方式被固定到覆面材料67上。在其他实施例中，隔离物81可以粘接方式被固定到易碎的隔热材料79上。在一个或多个实施例中，隔离物81可以粘接方式被固定到覆面材料67与易碎的隔热材料79上。
在一个或多个实施例中，隔离物可包括织物。这些织物可具有足够的厚度，以在覆面材料67和易碎的隔热材料79的布置位置之间提供所需的间隙。这一间隙可与上文中隔离物81提供的尺寸一致。尽管织物具有足够大的密度，并因此具有足够的压缩强度来将易碎的隔热材料保持在覆面材料67之上足够高的位置，从而保持覆面材料和易碎的隔热材料之间所需的间隙，但所述织物的特征在于其密度使得其能够吸附成形泡沫，并因此使成形泡沫完全封装易碎的隔热材料。涂布成形泡沫这一步骤将在下文中更详细地描述。
在一个或多个实施例中，隔离物在并入本发明方法的如下元件之前，可被预先附接到覆面材料上，在其他实施例中可被预先附接到易碎的隔热材料上，或在其他实施例中可被同时预先附接到覆面材料和易碎的隔热材料两者之上。举例来说，在一个或多个实施例中，在“离线”步骤中将隔离物预先附接到易碎的隔热材料上，该步骤为与将成形泡沫沉积到易碎的隔热材料上的方法不同的独立步骤。
如上文所指出的那样，无论是否采用隔离物，将易碎的隔热材料79布置到成形泡沫70的层75上这一步骤77建立了所需的模式，该模式在各种易碎的隔热材料79之间具有空隙，并且在最外侧易碎的隔热材料79的最外边缘和传送机63的边缘之间具有间隙，该间隙可为槽的形式。在将易碎的隔热材料79布置在成形泡沫70上之后，实施成形泡沫87的第二次涂布85以至少部分地覆盖布置在成形泡沫70上的易碎的隔热材料79。沉积成形泡沫85的第二步骤可按照常规方法进行，其中反应物的A侧料流与反应物的B侧料流在合适的混合头中混合。沉积成形泡沫87的第二步骤85得到成形泡沫的第二层89，该第二层至少部分地覆盖易碎的隔热材料79，并且与成形泡沫70的第一层75至少部分地紧密配合，从而将易碎的隔热材料79封装在聚异氰脲酸酯泡沫内。在一个或多个实施例中，可能需要布置混合头以将泡沫沉积在相应的易碎隔热材料之间的空隙内或沉积在覆面材料的边缘附近。
在成形泡沫87的第二次涂布85之后，第二覆面材料91可与第二成形泡沫层89的顶面92紧密配合以形成具有相对的覆面材料67和91的复合结构。正如之前的实施例，可将预先固化的复合物放置到层压机中并加热(例如，加热步骤99)。成品复合物可被切成一定长度并且/或者以其他方式修整。
封装方法—第三实施例
在第三实施例中，封装易碎的隔热材料的方法包括：将一种或多种隔离物布置在覆面材料上，随后将一种或多种易碎的隔热材料布置到所述隔离物上，并随后将成形泡沫沉积到所述易碎的隔热材料和所述覆面上。
这些实施例中一个或多个实施例的方法可参考图5来描述，其示出了连续方法101。连续方法101采用传送系统103。在第一步骤105中，将覆面材料107布置在传送机103的上表面上。
在后续步骤110中，将隔离物109布置在覆面材料107的上表面108上。这些隔离物可与上文中参照其他实施例所描述的那些隔离物类似或相同。举例来说，如上文所指出的那样，隔离物可包括多个装置，诸如插座或插头。或者，隔离物可包括足够厚的织物以在覆面和易碎的隔热材料之间提供所需间隙。同样，如上文所指出的那样，隔离物可附连或以其他方式粘附到易碎的隔热材料上，粘附到覆面上，或同时粘附到覆面和易碎的隔热材料两者上。在一个或多个实施例中，通过提供粘合剂作为与该方法其他步骤相结合的“在线”步骤的一部分，将隔离物粘附或以其他方式附连。在其他实施例中，在不同于沉积成形泡沫的步骤的独立“离线”步骤中，隔离物可预先粘附或预先附连到覆面上，预先粘附或预先附连到易碎的隔热材料上，或同时预先粘附或预先附连到覆面和易碎的隔热材料两者上。
在涂布隔离物109之后，下一步骤111包括将易碎的隔热材料113以所需模式布置在隔离物109上。正如此前的实施例，隔离物用来形成在覆面材料107的上表面108和易碎的隔热材料113的下表面114之间的间隙115。另外，正如此前的实施例，将易碎的隔热材料113布置到隔离物109上的模式可提供各种易碎的隔热材料113之间的空隙，以及在最外侧易碎的隔热材料113的最外边缘和传送机103的边缘之间的间隙，该间隙可为槽的形式。
在将易碎的隔热材料113布置在隔离物109上之后，后续步骤117包括将成形泡沫119沉积到易碎的隔热材料113和覆面107两者上。正如此前的实施例，这种成形泡沫119可由反应物121的A侧料流和反应物123的B侧料流的混合物提供。沉积泡沫119的这一步骤117借助成形泡沫119的移动性来封装易碎的隔热材料113。换句话讲，成形泡沫119具有足够的流动性，从而穿过存在于各种易碎的隔热材料113之间的空隙和存在于易碎的隔热材料的外边缘和传送机103的边缘之间的间隙而接触覆面107。
在一个或多个实施例中，调整方法参数以确保成形泡沫完全封装易碎的隔热材料。具体地讲，作出调整以确保成形泡沫在存在于板之间的空隙、存在于边缘板和槽壁之间的间隙以及存在于易碎的隔热材料底部和覆面之间的间隙之间流动。举例来说，可能需要作出调整以确保成形泡沫在易碎的隔热材料下流动。在一个或多个实施例中，这些方法参数可包括下列一者或多者：(i)采用的混合头的数目，(ii)混合头的布置位置，以及(iii)成形泡沫的胶化时间。在一个或多个实施例中，成形泡沫经工程改造以具有至少10秒，在其他实施例中至少12秒，在其他实施例中至少14秒，以及在其他实施例中至少16秒的胶化时间。在这些实施例或其他实施例中，成形泡沫经工程改造以具有小于30秒，在其他实施例中小于25秒，以及在其他实施例中少于20秒的胶化时间。如技术人员所理解的，胶化时间通常是指当成形泡沫失去显著移动性的时间。技术人员也了解测量胶化时间的常规测试，诸如反应性测试。
正如其他实施例，本实施例的下一步骤可包括：将覆面材料131放置在成形泡沫顶部，并将预先固化的复合物放到层压机(例如，层压机133，其可提供热量135)中。离开层压机之后，复合物可被切成一定长度或者以其他方式修整。
不脱离本发明的范围和实质的各种变型和更改对本领域的技术人员而言将是显而易见的。本发明不应被不当地局限于本文所示的示例性实施例。

Claims (18)

1.一种用于封装隔热装置的方法，所述方法包括：
i.提供多块预制建筑板，其中所述建筑板为聚异氰脲酸酯泡沫板；
ii.将所述建筑板布置在传送系统上；
iii.将多个隔热装置以在所述隔热装置之间提供空隙的方式以及每块建筑板的至少80％的表面积被所述隔热装置覆盖的方式直接布置在每块所述聚异氰脲酸酯泡沫板上；
iv.通过将含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物混合来提供成形泡沫，其中设定含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物的量以提供具有ISO指数至少为190的泡沫产品；
v.将成形泡沫直接沉积在所述隔热装置的上表面上以至少部分地覆盖所述隔热装置，以及至少部分地填充相应隔热装置之间的空隙并使所述成形泡沫与每块所述建筑板至少部分地配合；
vi.在所述成形泡沫上施加覆面，从而形成包括所述成形泡沫的连续复合物；
vii.将所述连续复合物体放入层压机中，从而在层压机内加热所述连续复合物以促进所述成形泡沫的固化并提供连续泡沫产品；以及
viii.将所述连续泡沫产品切成所需长度，从而形成复合板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述多个隔热装置粘附到所述建筑板上的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述布置步骤之前将粘合剂涂布到所述隔热装置上、所述建筑板上、或所述隔热装置和所述建筑板两者上的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述布置步骤和所述沉积步骤在集成化的过程中连续发生。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定含异氰酸酯化合物与异氰酸酯反应性化合物的量以提供具有ISO指数至少为220的泡沫产品。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有小于2.5磅/立方英尺的密度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有大于2.5磅/立方英尺的密度。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有大于3.0磅/立方英尺的密度。
9.一种复合隔热板，包括：
(i)具有第一平面和第二平面的预制建筑板；和
(ii)至少部分地由隔热泡沫材料封装的多个隔热装置，其中所述多个隔热装置直接布置在所述预制建筑板的所述第一平面上。
10.根据权利要求9所述的复合隔热板，其特征在于，还包括布置在多个所述隔热装置和所述隔热泡沫材料上的覆面。
11.根据权利要求9所述的复合隔热板，其特征在于，所述预制建筑板为聚异氰脲酸酯泡沫板。
12.根据权利要求11所述的复合隔热板，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有小于2.5磅/立方英尺的密度。
13.根据权利要求11所述的复合隔热板，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有大于2.5磅/立方英尺的密度。
14.根据权利要求11所述的复合隔热板，其特征在于，所述聚异氰脲酸酯泡沫板具有大于3.0磅/立方英尺的密度。
15.根据权利要求9所述的复合隔热板，其特征在于，所述多个隔热装置直接布置在所述预制建筑板上，并且所述隔热装置之间存在空隙。
16.根据权利要求15所述的复合隔热板，其特征在于，所述隔热泡沫材料直接布置在所述多个隔热装置的上表面上和所述隔热装置之间的空隙中。
17.根据权利要求9所述的复合隔热板，其中所述隔热泡沫材料提供具有ISO指数至少为190的泡沫产品。
18.如权利要求9所述的复合隔热板，其中所述多个隔热装置粘附到所述预制建筑板上。
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