CN117716095A - 耐火轻质隔热板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隔绝板(1)，其包括由热塑性材料形成的外壳(2)和在外壳(2)内部的内部空间，其中所述内部空间至少部分地填充有发泡无机材料，所述发泡无机材料包含：a)至少一种矿物粘结剂B和b)任选地至少一种合成有机聚合物SP，其中所述发泡无机材料的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l。本发明还涉及生产隔绝板的方法。
Description
技术领域
本发明涉及发泡无机材料及其用于提供隔热板的用途的领域。特别地，本发明涉及用于改善建筑物结构的能量效率的预制隔绝板。
背景技术
建筑物的外表面必须保护免受诸如风和雨之类环境力的影响。建筑物还必须是隔热的以防止热能从建筑物的内部到外部的不必要的流动，反之亦然。包括发泡合成有机材料的刚性预制隔绝板，例如发泡聚苯乙烯(EPS)泡沫板、挤出发泡聚苯乙烯(XPS)泡沫板、聚氨酯泡沫板(PUR)和聚异氰脲酸酯(PIR)通常用于建筑结构的隔热。这种材料具有非常低的热导率、相对高的抗压强度和低密度，通常不超过150g/l，这使得它们成为用于隔热应用的理想材料。发泡合成有机材料的主要缺点涉及它们的高可燃性。由于耐火性能差，在屋顶组件中使用这种隔绝板需要在屋顶膜中或在屋顶膜和隔绝板之间布置另外的防火结构，例如耐火玻璃稀松布或玻璃垫。在一些国家，必须在立面中的相邻隔绝板之间添加熔点为至少1000℃的易燃“炉条(fire bar)”，以满足防火要求。
刚性预制隔绝板的另一个缺点是它们不能用于覆盖圆形表面形状。混凝土材料的3D打印的进步使得能够生成具有不寻常形状的立面和屋顶，其不能使用现有技术的刚性隔绝板进行隔热。喷涂施加的隔绝材料，如聚氨酯泡沫，可以很容易地施加以贴合任何类型的表面形状。然而，喷涂施加层的厚度难以控制，泡沫含有对环境有害的化学品，并且发泡层也是高度易燃的。
发泡水泥和混凝土组合物通常提供重量减轻和良好隔热性能以及优异耐火性的组合，特别是当与发泡合成有机材料相比时。可以通过将产生气体的发泡剂(例如过氧化氢或铝粉)混合到混凝土浆料中或通过单独产生水性泡沫，然后将其与混凝土浆料混合来获得发泡混凝土，也称为多孔轻质混凝土(CLC)。轻质发泡混凝土和其他发泡矿物粘结剂组合物具有良好的耐火性能，但由于发泡材料的脆性，它们也具有相对低的压缩和/或弯曲强度。为了补偿机械性能差的缺点，发泡混凝土板可以与发泡合成有机板(通常是EPS板)组合使用，以提供“轻质隔绝混凝土(LWIC)系统。也可以通过增加材料的密度(即减少发泡)来改善发泡混凝土的机械性能，但也会导致其他性能的劣化，特别是导热性和轻质性的劣化。
所有上述方法的一般缺点是隔绝板不能用于覆盖不规则的、特别是弯曲的表面形状。因此，仍然需要一种新型的隔绝板，其可以容易地设置有定制的形状，并且因此附接到任何类型的表面结构上。隔绝板应当重量轻，具有优异的耐火性能和足够的机械强度，特别是在压缩和弯曲强度方面。
发明概述
本发明的目的是提供一种轻质隔热板，其可以容易地设置有定制的形状并且具有优异的耐火性和机械性能。
本发明的另一个目的是提供基于待用隔绝板覆盖的表面的几何形状生产定制隔热板的方法。
本发明的主题是如权利要求1所限定的隔绝板。
已经令人惊讶地发现这些目的可以通过权利要求1的特征来实现。
本发明的一个优点是能够高效地生产定制的隔绝板，该隔绝板的形状已经适应于待用隔绝板覆盖的基板的表面几何形状。
本发明的核心是，隔绝板包括具有内部空间的外壳，该内部空间填充有发泡无机材料，其为隔绝板提供重量减轻和优异隔热性和耐火性的组合。外壳可以容易地设置有各种形状，例如，通过使用增材制造技术，从而使得能够根据待用隔绝板覆盖的基板的表面形状来改变隔绝板的形状。
在其他独立权利要求中呈现了本发明的其他主题。在从属权利要求中呈现了本发明的优选方面。
附图简述
图1示出了隔绝板(1)，其包括外壳(2)和外壳(2)内部的内部空间，其中内部空间填充有发泡无机材料。
图2示出了隔绝板的外壳(2)，该隔绝板包括外壳(2)内部的内部空间，其中外壳(2)包括开口以及通过在外壳(2)的纵向方向(L)上延伸的第一和第二纵向侧壁(4,4′)连接的顶壁和底壁(3,3′)，其中顶壁和底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的以具有带有多个凸形区段的外表面。
图3示出了隔绝板的外壳(2)，该隔绝板包括外壳(2)内部的内部空间，其中外壳(2)包括开口以及通过在外壳(2)的纵向方向(L)上延伸的第一和第二纵向侧壁(4,4′)连接的顶壁和底壁(3,3′)，其中顶壁和底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的，以具有交替的多个凸形和凹形区段。
图4示出了具有图2的外壳(2)的相邻两个隔绝板(1,1′)的示意图，这两个隔绝板已经经由它们的相对纵向侧壁彼此配合。
图5示出了具有图3的外壳(2)的相邻的两个隔绝板(1,1′)的示意图，这两个隔绝板已经经由第一隔绝板(1)的外壳的底表面和第二隔绝板(1′)的外壳的纵向侧壁彼此配合。
图6示出了通过增材制造工艺生产的隔绝板的外壳的图像。
图7示出了具有外壳和填充有发泡无机材料的内部空间的两个隔绝板的图像。
发明详述
本发明的主题是一种隔绝板(1)，其包括由热塑性材料形成的外壳(2)和外壳(2)内部的内部空间，其中内部空间至少部分地填充有发泡无机材料，所述发泡无机材料包括：
a)至少一种矿物粘结剂B和
b)任选地至少一种合成有机聚合物SP，
其中发泡无机材料的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l。
以“多(聚)(poly)”开头的物质名称表示每分子形式上含有两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。例如，多元醇是指具有至少两个羟基的化合物。聚醚是指具有至少两个醚基团的化合物。
术语“聚合物”是指通过聚合反应(聚合、加聚、缩聚)产生的化学上均匀的大分子的集合，其中大分子在其聚合度、分子量和链长方面不同。该术语还包括由聚合反应产生的所述大分子集合的衍生物，即通过预定大分子中官能团的反应(例如加成或取代)获得的化合物，并且其可以是化学均匀的或化学不均匀的。
术语“共聚物”在本公开内容中是指衍生自大于一种单体(“结构单元”)的聚合物。单体聚合成共聚物称为共聚。通过两种单体物质共聚获得的共聚物被称为二元共聚物及由三种和四种单体物质获得的共聚物分别被称为三元共聚物和四元共聚物。
术语“分子量”是指分子或分子的一部分(也称为“部分”)的摩尔质量(g/mol)。术语“平均分子量”是指分子或部分的低聚或聚合的混合物的数均分子量(Mn)或重均分子量(Mw)。可以使用聚苯乙烯作为标准物，孔隙率为100埃、1000埃以及10000埃的苯乙烯-二乙烯基苯凝胶作为柱，并且取决于分子，四氢呋喃作为溶剂，在35℃下，或1,2,4-三氯苯作为溶剂，在160℃下，通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定分子量。
术语“熔融温度(Tm)”是指作为通过差示扫描量热法(DSC)，使用ISO 11357-3:2018标准中定义的测量方法，使用2℃/min的加热速率测定的曲线的最大值测定的熔点。可以用Met t ler Toledo DSC 3+装置进行测量，并且可以在DSC软件的帮助下，从测量的DSC曲线中确定Tm值。在测量的DSC曲线显示几个峰值温度的情况下，将来自热谱图中较低温度侧的第一峰值温度作为熔融温度(Tm)。
组合物中的“至少一种组分X的用量或含量”，例如“至少一种合成聚合物的用量”是指组合物中包含的所有合成聚合物的各个用量的总和。例如，在组合物包含20重量％的至少一种合成聚合物的情况下，组合物中包含的所有合成聚合物的用量总和等于20重量％。
术语“正常室温”表示23℃的温度。
隔绝板优选为预成型制品。术语“预成型的”或“预制的”应理解为是指在施加到待用隔绝板覆盖的表面上之前已经形成隔绝板。特别地，术语“预成型”是指未在原位形成，即未在待用隔绝板覆盖的基板的表面上形成的隔绝板。这种预成型隔绝板通常(但不一定)在远离建筑工地的位置处制造，带到工地，并铺设在待用隔绝板覆盖的基板的表面上。
发泡无机材料的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l，更优选不大于250g/l，甚至更优选不大于200g/l，例如25-250g/l，优选35-150g/l。
优选通过重量分析，例如通过使用以下程序测量发泡无机材料的密度。首先，从材料上切下尺寸为10×10×10cm的样品立方体，并在温度为70℃的烘箱中干燥，直到材料的重量保持恒定。然后测量样品立方体的重量，并且基于立方体的测量重量和体积，获得材料的密度。
发泡无机材料包括至少一种矿物粘结剂B。合适的矿物粘结剂包括水硬性粘结剂，例如水泥和水硬性石灰、硫酸钙，和空气硬化粘结剂，例如非熟石灰，和潜在的水硬性和火山灰粘结剂材料。
水硬性粘结剂是无机材料或共混物，其在与水混合时形成糊状物，并且其通过一系列水合反应凝固和硬化，从而导致形成不溶于水或水溶性非常低的固体矿物水合物或水合物相。水硬性粘结剂，例如波特兰水泥，即使当暴露于水时，例如水下或在高湿度条件下，也可以硬化并保持其强度。术语“非水硬性粘结剂”是指通过与二氧化碳反应而硬化并且，因此在潮湿条件下或在水下不硬化的物质。
合适的非水硬性粘结剂的实例包括潮解石灰(非水硬性石灰)和硫酸钙。术语“硫酸钙”应理解为包括无水硫酸钙(CaSO4)、半水合硫酸钙(CaSO4·1/2H2O)和二水合硫酸钙(CaSO4·2H2O)。此外，术语“半水合硫酸钙”应理解为包括α和β半水合硫酸钙。优选的硫酸钙包括衍生自REA石膏、磷石膏和天然石膏的硫酸钙。术语“REA石膏”在此是指在所谓的烟道气脱硫设备中获得的石膏。
术语“潜在的水硬性粘结剂材料”是指具有DIN EN 206-1:2000标准中定义的“潜在水硬性特征”的I I型混凝土添加剂。这些类型的矿物粘结剂是当与水混合时，不能直接硬化或者很慢地硬化的铝硅酸钙。在碱性活化剂存在下加速硬化过程，所述碱性活化剂破坏粘结剂的无定形(或玻璃态)相中的化学键并促进离子物质的溶解和铝硅酸钙水合物相的形成。潜在的水硬性粘结剂的实例包括研磨的粒状高炉矿渣。研磨的粒状高炉矿渣通常通过将来自高炉的熔融铁矿渣在水或蒸汽中淬火以形成玻璃质粒状产品，然后干燥并将玻璃状物研磨成细粉末而获得。
术语“火山灰粘结剂材料”是指具有DIN EN 206-1:2000标准中定义的“火山灰特性”的II型混凝土添加剂。这些类型的矿物粘结剂是硅质或铝硅酸盐化合物，其与水和氢氧化钙反应以形成硅酸钙水合物或铝硅酸钙水合物相。火山灰粘结剂的实例包括天然火山灰，例如火山土，和人造火山灰，例如粉煤灰和硅灰(silica fume)。术语“粉煤灰”是指由煤粉燃烧产生的细碎的灰残余物，其与从燃烧煤的炉中排出的气体一起被带走。术语“硅灰”是指无定形形式的细颗粒硅。硅灰通常作为二氧化硅矿石加工，例如在二氧化硅熔炉中熔炼石英的副产物获得，所述加工导致一氧化硅气体的形成，并且其在暴露于空气时进一步氧化以产生无定形二氧化硅的小颗粒。
优选地，至少一种矿物粘结剂B占发泡无机材料总重量的至少35重量％，优选至少50重量％，更优选至少65重量％，甚至更优选至少75重量％。通常，表述“组分X占材料总重量的Y重量％”应理解为是指组分X的重量构成材料总重量的Y重量％。
优选地，至少一种矿物粘结剂B选自波特兰水泥、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、潜在水硬性粘结剂材料、火山灰粘结剂材料、硫酸钙和熟石灰。
根据一个或多个优选实施方案，至少一种矿物粘结剂B包含至少一种水硬性粘结剂B1，其优选选自波特兰水泥、铝酸钙水泥和硫铝酸钙水泥。
通常，表述“至少一种组分X包含至少一种组分XN”，例如“至少一种矿物粘结剂B包含至少一种水硬性粘结剂B1”在本公开内容的上下文中应理解为是指组合物包含一种或多种水硬性粘结剂B1作为至少一种矿物粘结剂B的代表。
本文所用的术语“波特兰水泥”旨在包括通常被理解为“波特兰水泥”的那些水泥，特别是欧洲标准EN-197中描述的那些。波特兰水泥主要由硅酸三钙(阿利特)(C3S)和硅酸二钙(贝利特)(C2S)组成。优选的波特兰水泥包括欧洲标准EN 197-1:2018-11的CEM I、CEMII、CEM III、CEM IV和CEM V型组合物。然而，根据另一个标准，例如根据ASTM标准、英国(BSI)标准、印度标准或中国标准生产的所有其他波特兰水泥也是合适的。
如本文所用的术语“铝酸盐水泥”旨在包括含有作为主要成分(相)的水硬性铝酸钙，优选铝酸单钙Ca(CaO·Al2O3)的那些水泥质材料。取决于铝酸盐水泥的类型，还可以存在其他铝酸钙，例如CA2、C3A和C12A7。优选的铝酸盐水泥还包括其他成分，例如贝利特(C2S)、阿利特(C3S)、铁氧体(C2F、C2AF、C4AF)和特尔尼石一些铝酸盐水泥还含有碳酸钙。
用作至少一种水硬性粘结剂B1的最优选的铝酸盐水泥包括铝酸钙水泥(CAC)，其满足标准EN 4647(“铝酸钙水泥”)的要求。合适的铝酸钙水泥可从例如Imerys Aluminatesand Royal White Cement处商购获得。
术语“硫铝酸钙水泥(CSA)”旨在包括含有作为主要成分(相)的C4(A3-xFx)(4CaO·3-x Al2O3·x Fe2O3·CaSO4)的那些水泥质材料，其中x的值为0、1、2或3。通常，硫铝酸钙水泥还包括其他成分，例如铝酸盐(CA、C3A、C12A7)、贝利特(C2S)、铁氧体(C2F、C2AF、C4AF)、特尔尼石/>和硫酸钙。用作至少一种水硬性粘结剂B1的优选的硫铝酸钙水泥含有基于硫铝酸钙水泥的总重量，20-80重量％的无水硫铝酸钙(ye′elimite，/>)、0-10重量％的铝酸钙(CA)、0-70重量％的贝利特(C2S)、0-35重量％的铁氧体，优选铝铁酸四钙(C4AF)，以及0-20重量％的特尔尼石/>合适的铝酸钙水泥(CAS)可从例如Heidelberg Cement AG、Vicat SA和Caltra B.V.处商购获得。
优选地，至少一种水硬性粘结剂B1占至少一种矿物粘结剂B总重量的至少50重量％，更优选至少65重量％，甚至更优选至少75重量％。根据一个或多个实施方案，至少一种矿物粘结剂B为水硬性粘结剂，其优选选自波特兰水泥、铝酸钙水泥和硫铝酸钙水泥，优选波特兰水泥。
根据一个或多个实施方案，发泡无机材料中至少一种矿物粘结剂B的用量与至少一种合成聚合物SP的用量的重量比为100:0至70:30，优选100:0至80:20。
根据一个或多个实施方案，相对于发泡无机材料中至少一种矿物粘结剂B的重量，至少一种合成聚合物SP的比例为1-25重量％，优选5-15重量％，更优选8-12重量％。
可使用至少一种合成有机聚合物SP以改善发泡无机材料的机械性能，特别是压缩强度和/或弯曲强度。
没有特别限制合成聚合物SP的类型。合适的合成有机聚合物包括例如聚氨酯聚合物和由选自乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基酯、新癸酸乙烯酯、乙烯醇和氯乙烯中的一种或多种单体的自由基聚合获得的均聚物和共聚物。术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，术语“(甲基)丙烯酸类”是指丙烯酸类和甲基丙烯酸类。
术语“聚氨酯聚合物”是指通过所谓的二异氰酸酯加聚方法制备的聚合物，其中包括几乎或完全不含氨基甲酸酯基团的那些聚合物。合适聚氨酯聚合物的实例包括聚醚聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚脲、聚脲、聚酯聚脲、聚异氰脲酸酯和聚碳二亚胺。
根据一个或多个实施方案，至少一种合成有机聚合物SP为聚氨酯聚合物，其优选基于至少一种多异氰酸酯和至少一种多元醇和/或多胺单体。
合适的多异氰酸酯包括单体多异氰酸酯，以及单体多异氰酸酯的低聚物、聚合物和衍生物，以及它们的混合物。
用于聚氨酯聚合物的合适单体多异氰酸酯包括至少芳族二官能和三官能异氰酸酯，例如2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯及其异构体的混合物(TDI)、4,4′-、2,4′-和2,2′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其异构体的混合物(MDI)、1,3-和1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,3,5,6-四亚甲基-1,4-二异氰酸根合苯、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、3,3′-二甲基-4,4′-二异氰酸根合二苯基(TODI)、联茴香胺二异氰酸酯(DADI)、1,3,5-三-(异氰酸根合甲基)苯、三-(4-异氰酸根合苯基)甲烷和三-(4-异氰酸根合苯基)硫代磷酸酯。
用于聚氨酯聚合物的其他合适的单体多异氰酸酯包括脂族二官能和三官能异氰酸酯，例如1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基五亚甲基-1,5-二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,10-十亚甲基二异氰酸酯和1,12-十二亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸和赖氨酸酯二异氰酸酯、环己烷-1,3-和-1,4-二异氰酸酯、1-甲基-2,4-和-2,6-二异氰酸根合环己烷及其异构体的混合物(HTDI或H6TDI)、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷(＝异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI)、全氢-2,4′-和-4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(HMDI或H12MDI)、1,4-二异氰酸根合-2,2,6-三甲基环己烷(TMCDI)、1,3-和1,4-双-(异氰酸根合甲基)环己烷、间-和对-苯二甲基二异氰酸酯(间-和对-XDI)、间-和对-四亚甲基-1,3-和-1,4-苯二甲基二异氰酸酯(间-和对-TMXDI)、双-(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)萘、二聚体-和三聚体脂肪酸异氰酸酯例如3,6-双-(9-异氰酸根合壬基)-4,5-二-(1-庚烯基)环己烯(二聚二异氰酸酯)和α,α,α′,α′,α″,α″-六甲基-1,3,5-均三甲苯三异氰酸酯。
用于聚氨酯聚合物的特别合适的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚(甲基)丙烯酸酯多元醇和烃多元醇，例如聚丁二烯多元醇、多羟基官能脂肪和油，以及多羟基官能丙烯腈-丁二烯共聚物。
特别合适的聚醚多元醇包括聚氧化烯二醇和/或聚氧化烯三醇，尤其是环氧乙烷或1,2-环氧丙烷或1,2-或2,3-环氧丁烷或氧杂环丁烷或四氢呋喃或其混合物的聚合产物，其可以使用具有两个或三个，特别是一个活性氢的起始剂分子聚合，所述起始剂分子是例如水、氨或具有几个OH或NH基团的化合物，例如1,2-乙二醇、1,2-或1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、同分异构的二丙二醇或三丙二醇、同分异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇。壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1,3-或1,4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油或苯胺，或上述化合物的混合物。
合适的聚酯多元醇包括液体聚酯多元醇，以及在25℃的温度下为固体的无定形、部分结晶和结晶的聚酯多元醇。这些可以通过使二元醇和三元醇，优选二元醇，例如1,2-乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、二聚体脂肪醇、新戊二醇、甘油、1,1,1-三羟甲基丙烷或前述醇的混合物，与有机二羧酸或三羧酸，优选二羧酸，或它们的酸酐或酯，如琥珀酸、戊二酸、3,3-二甲基戊二酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二羧酸、壬二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、二聚体脂肪酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和六氢邻苯二甲酸，或前述酸的混合物反应来获得，以及同样由内酯例如ε-己内酯制成的聚酯多元醇，例如也称为聚己内酯。
合适的多胺单体是具有两个或更多个异氰酸酯反应性胺基团的化合物。可使用的多胺单体的实例包括二乙基甲苯二胺、甲基双(甲硫基)苯二胺、己二酸二酰肼、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、二亚丙基三胺、六亚甲基二胺、肼、异佛尔酮二胺、N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙醇、聚氧化烯胺，2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷-1-磺酸(AMPS)和乙二胺的盐的加合物，(甲基)丙烯酸和乙二胺的盐的加合物，1,3-丙砜和乙二胺的加合物或这些多胺的任何期望的组合。
根据一个或多个优选实施方案，至少一种合成有机聚合物SP选自聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯基酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙酸乙烯酯-新癸酸乙烯酯(VeoVa)共聚物和聚氨酯聚合物。
根据一个或多个优选实施方案，至少一种合成有机聚合物SP包含至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和/或乙烯、乙酸乙烯酯和乙烯基酯单体的至少一种三元共聚物。
用作至少一种合成有机聚合物SP的特别合适的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物具有含量不超过40重量％，优选不超过30重量％，更优选不超过20重量％，还更优选不超过15重量％衍生自乙酸乙烯酯的结构单元，基于该共聚物的重量。
根据一个或多个实施方案，发泡无机材料还包含至少一种表面活性剂S。术语“表面活性剂”在此是指表面张力降低的物质，其通常是含有疏水性和亲水性基团二者的有机化合物。
表面活性剂可用于在发泡无机材料的制备期间使泡沫结构稳定。
表面活性剂是本领域技术人员公知的，并且总结于例如“Surfactants andPolymers in Aqueous Solut ions”(Wi ley-VCH，K.Holmberg等人，第2版，2007)中。合适的表面活性剂至少包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。两性(两性离子)表面活性剂具有连接到同一分子上的阳离子和阴离子中心二者。
使用非离子表面活性剂可能是特别有利的，因为它们被水泥相吸收的趋势低。然而，也可以使用阳离子、阴离子或两性(两性离子)表面活性剂。
在本发明的上下文中合适的表面活性剂包括脂质例如胆酸盐、甘胆酸盐、脂肪酸盐、甘油酯、糖脂和磷脂。这些可以衍生自天然来源或可以采用合成方式产生。在某些实施方案中优选是非离子脂质。
合适的阴离子表面活性剂包括含有羧酸根、硫酸根、磷酸根或磺酸根基团，诸如有机硫酸根、烷基醚羧酸根、烷基硫酸根、烷基醚硫酸根、脂肪醇硫酸根、烷基磺基琥珀酸根、烷基酚乙氧基化物、烯烃磺酸根、烷基磷酸根、烷基醚膦酸根和烷基苯磺酸根的化合物。
合适的非离子表面活性剂特别地包括脂肪酸烷氧基化物，烷氧基化醇，特别是脂肪酸醇烷氧基化物，以及甘油和季戊四醇的烷氧基化物，烷基酚烷氧基化物，烷氧基化多糖，烷氧基化缩聚物，脂肪酸酰胺烷氧基化物，乙醇酰胺，脂肪酸的酯，特别是甲醇、脱水山梨糖醇、甘油或季戊四醇的脂肪酸酯，具有由6-20个碳原子组成的烷基的烷氧基化烷基胺，烷基糖苷，烷基葡糖酰胺，脂肪酸和糖的酯，聚硅氧烷，以及烷氧基化脱水山梨糖醇，环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，月桂基醚磺酸盐，萘磺酸盐，疏水化淀粉，疏水化纤维素或基于硅氧烷的表面活性剂。在本文中，优选的烷氧基化物特别是乙氧基化物。
合适的阳离子表面活性剂特别含有铵基或季氮原子，并具有至少一个长链烷基。合适的阳离子表面活性剂的实例是具有至少一个烷基的季铵化合物、鏻化合物，如四烷基铵盐、咪唑啉(如N,N-二烷基咪唑啉化合物)、二甲基二硬脂基铵化合物、N-烷基吡啶化合物、氯化铵和胺N-氧化物。例如，阳离子表面活性剂可以选自十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)。
根据一个或多个实施方案，至少一种表面活性剂S包含至少一种双子表面活性剂(Gemini surfactant)或由至少一种双子表面活性剂组成。
双子表面活性剂含有两个亲水性头部基团和由头部基团处或附近的间隔基隔开的两个疏水性尾部。当两个疏水性尾部相同并且亲水性基团相同时，双子表面活性剂被称为具有对称结构。双子表面活性剂中的取代基主要负责这些化合物在溶液中的行为及它们的潜在应用。
特别地，双子表面活性剂可含有季氮原子，其通常以无环形式存在。然而，在饱和及不饱和环中含有氮的双子表面活性剂也是存在的。间隔基可以是刚性的或柔性的，倾向于是疏水的或亲水的。可以通过优化亲水-亲脂平衡(HLB值)来影响双子表面活性剂的特殊性质。这可以例如通过在两个头部基团、尾部或间隔基中引入平衡的极性或疏水性基团来进行。优选的双子表面活性剂的实例特别是如EP 0 884 298中所述的烷氧基化乙酰基二醇或双子表面活性剂。
根据一个或多个其他实施方案，至少一种表面活性剂S包含阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂，优选阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂的混合物。
根据一个或多个其他实施方案，至少一种表面活性剂S是两性表面活性剂，其优选选自氨基羧酸和甜菜碱，尤其是脂肪酸酰胺基烷基甜菜碱，特别是椰油酰胺丙基甜菜碱。甜菜碱是具有带正电荷的阳离子官能团(例如季铵或鏻阳离子，其不带有氢原子)和带负电荷的官能团(例如羧酸根基团，其可以不与阳离子位点相邻)的中性化合物。因此，甜菜碱是两性离子的特定类型。这些类型的表面活性剂在本发明的上下文中被证明是高度有益的，因为它们与通常存在于发泡无机材料中的其他成分高度相容。
外壳的几何形状没有特别被限制，并且它主要取决于隔绝板的应用要求，特别是取决于待用隔绝板覆盖的基板的表面几何形状。外壳(2)优选地包括通过第一和第二纵向侧壁(4,4′)连接的顶壁和底壁(3,3′)，第一和第二纵向侧壁(4,4′)优选具有凸形或凹形形状的外表面，以及允许外壳(2)的内部空间填充有发泡无机材料的开口。
外壳(2)的顶壁、底壁、第一和第二纵向侧壁(3,3′,4,4′)具有限定其间的壁的厚度的内表面和外表面。壁(3,3′,4,4′)的表面在其宽度和/或长度上可以是平面的或波纹状的。
根据一个或多个实施方案，纵向侧壁(4,4′)的外表面具有凸形或凹形形状。在图1-3中示出了包括纵向侧壁(4,4′)的外壳(2)，所述纵向侧壁(4,4′)具有凸形或凹形形状的外表面。
根据一个或多个优选实施方案，纵向侧壁之一的外表面具有凸形形状，而另一个纵向侧壁的外表面具有凹形形状。为隔绝板的外壳提供这种纵向侧壁使得相邻的隔绝板能够经由相对的纵向侧壁彼此配合接合，如图4所示。凸
根据一个或多个实施方案，纵向侧壁(4,4′)具有切入垂直于外壳(2)的纵向方向(L)的平面中的凸形或凹形横截面形状。根据一个或多个优选实施方案，纵向侧壁之一具有切入垂直于外壳(2)的纵向方向(L)的平面中的凸形横截面形状，而另一个纵向侧壁具有切入垂直于外壳(2)的纵向方向(L)的平面中的凹形横截面形状。
此外，外壳(2)的顶壁和底壁(3,3′)可以是平面的或具有一个或是波纹状的以具有一个或多个峰和/或谷。根据一个或多个实施方案，外壳(2)的顶壁和/或底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的，以具有包括一个或多个凸形区段和/或一个或多个凹形区段的外表面。为隔绝板的外壳提供这种顶壁和/或底壁使得相邻的隔绝板能够经由相对的纵向侧壁和顶壁或底壁彼此配合接合，如图5所示。
根据一个或多个优选实施方案，外壳(2)的顶壁和底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的，以具有包括一个或多个凸形区段和一个或多个凹形区段的外表面。
根据一个或多个实施方案，外壳(2)的顶壁和/或底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的，以具有切入垂直于外壳(2)的纵向方向(L)的平面中的横截面形状，该横截面形状包括一个或多个凸形区段和/或一个或多个凹形区段。根据一个或多个优选实施方案，外壳(2)的多个顶壁和底壁(3,3′)在它们的宽度上是波纹状的，以具有切入垂直于外壳(2)的纵向方向(L)的平面中的横截面形状，该横截面形状包括一个或多个凸形区段和一个或多个凹形区段。
顶壁、底壁和纵向侧壁(3,3′,4,4′)的厚度在相应壁的长度和/或宽度上可以是恒定的或不恒定的。根据一个或多个实施方案，顶壁、底壁和纵向侧壁(3,3′,4,4′)的厚度在相应壁的长度和/或宽度上基本恒定。
优选地，顶壁、底壁和纵向侧壁(3,3′,4,4′)的厚度不大于25mm，更优选不大于15mm，甚至更优选不大于10mm。根据一个或多个实施方案，顶壁、底壁和纵向侧壁(3,3′,4,4′)的厚度范围为0.1-20mm，优选0.25-15mm，更优选0.5-10mm，甚至更优选0.75-5mm。通过使用用于热塑性材料的常规加工技术，例如挤出、注射成型和增材制造技术，可以容易地生产壁厚度落在上述范围内的外壳。
隔绝板的优选尺寸取决于应用要求。可以优选的是，隔离板的宽度和/或长度范围为15-300cm，更优选25-250cm，甚至更优选35-200cm。
通常优选的是，外壳的内表面可操作以与发泡无机材料形成粘结体。一些热塑性材料固有地可操作以与矿物粘结剂组合物形成粘结体，而其他材料可能需要通过使用反应性或非反应性底漆或用火焰(“燃烧”)、氧氟化、等离子体、电晕或类似技术使材料的表面经受一个或多个预处理步骤。也可以通过使用接触层，例如基于粘结剂组合物或多孔材料(例如非织造或织造织物)的那些接触层，改善发泡无机材料对隔绝板外壳的粘附性。
用于热塑性材料的合适的聚合物包括例如聚氯乙烯、聚烯烃、卤代聚烯烃、乙烯酮酯、热塑性聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯。
合适的聚烯烃包括基于乙烯的聚烯烃，例如聚乙烯，和乙烯共聚物，例如乙烯和一种或多种α-烯烃的共聚物，乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，以及乙烯和丙烯酸酯的共聚物。其他合适的聚烯烃包括基于丙烯的聚烯烃，例如聚丙烯和丙烯共聚物，例如丙烯和一种或多种α-烯烃的共聚物。合适的热塑性聚酯包括例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。
根据一个或多个实施方案，热塑性材料包含选自聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯和丙烯-α-烯烃共聚物中的至少一种聚合物P。
合适的聚乙烯包括例如极低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯，特别是低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯。
合适的乙烯-α-烯烃共聚物包括乙烯与一种或多种C3-C20α-烯烃单体，特别是丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯和1-十六碳烯中一种或多种的无规和嵌段共聚物，其优选包含至少60重量％，更优选至少65重量％乙烯衍生的单元，基于共聚物的重量。
合适的乙烯无规共聚物包括例如基于乙烯的塑性体，其可例如以商品名商购获得，如/>EG 8100G、/>EG 8200G、SL 8110G、/>KC 8852G、/>VP 8770G和PF 1140G(均来自Dow Chemical Company)；以商品名/>商购获得，诸如/>3024、/>3027、/>3128、/>3131、/>4049、4053、/>5371和/>8203(均来自Exxon Mobil)；以及以商品名(来自Borealis AG)商购获得和基于乙烯的聚烯烃弹性体(POE)，其可例如以商品名/>商购获得，诸如/>7256、/>7467、/>7447、8003、/>8100、/>8480、/>8540、/>8440、8450、/>8452、/>8200和/>8414(均来自DowChemical Company)。
合适的乙烯-α-烯烃嵌段共聚物包括基于乙烯的烯烃嵌段共聚物(OBC)，其可例如以商品名商购获得，如/>9100、/>9107、/>9500、9507和/>9530(均来自Dow Chemical Company)。
乙烯和乙酸乙烯酯的合适共聚物包括衍生自乙酸乙烯酯的结构单元含量范围为4-95重量％，优选6-90重量％，更优选8-90重量％的那些，基于共聚物的重量。合适的乙烯-乙酸乙烯酯二元共聚物和三元共聚物，例如乙烯乙酸乙烯酯一氧化碳三元共聚物，可例如以商品名(来自Exxon Mobil)、以商品名/>(来自Repsol QuimicaS.A.)、以商品名/>(来自Arkema Functional Polyolefins)、以商品名(来自Eni Versalis S.p.A.)、和以商品名/>(来自ArlanxeoGmbH)以及以商品名/>(来自DuPont)商购获得。
合适的聚丙烯包括例如全同立构聚丙烯(iPP)、间同立构聚丙烯(sPP)和均聚物聚丙烯(hPP)。
合适的丙烯共聚物包括丙烯-乙烯无规和嵌段共聚物，以及丙烯和一种或多种C4-C20α-烯烃单体，特别是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯和1-六十二碳烯中一种或多种的无规和嵌段共聚物，其优选包含至少60重量％，更优选至少65重量％丙烯衍生的单元，基于共聚物的重量。
合适的丙烯无规和嵌段共聚物可例如以商品名和Versify(来自DowChemical Company)和以商品名/>(来自Exxon Mobil)商购获得。
其它合适的丙烯共聚物包括多相丙烯共聚物。这些是包含高结晶度基础聚烯烃和低结晶度或无定形聚烯烃改性剂的多相聚合物体系。多相相形态由主要由基础聚烯烃组成的基质相和主要由聚烯烃改性剂组成的分散相组成。合适的市售多相丙烯共聚物包括基础聚烯烃和聚烯烃改性剂的反应器共混物，也称为“原位TPO”或“反应器TPO”或“抗冲共聚物(ICP)”，其通常以顺序聚合方法制备，其中基质相的组分在第一反应器中制备并转移到第二反应器，在第二反应器中制备分散相的组分并作为域掺入基质相中。包含聚丙烯均聚物作为基础聚合物的多相丙烯共聚物通常被称为“多相丙烯共聚物(HECO)”，而包含聚丙烯无规共聚物作为基础聚合物的多相丙烯共聚物通常被称为“多相丙烯无规共聚物(RAHECO)”。术语“多相丙烯共聚物”在本公开内容中包括HECO和RAHECO类型的多相丙烯共聚物二者。
取决于聚烯烃改性剂的用量，市售的多相丙烯共聚物通常表征为“抗冲共聚物”(ICP)或表征为“反应器-TPO”或表征为“软-TPO”。这些类型的多相丙烯共聚物之间的主要区别在于ICP中聚烯烃改性剂的量通常低于反应器-TPO和软-TPO中聚烯烃改性剂的量，例如不超过40重量％，特别是不超过35重量％。因此，典型的ICP倾向于具有与反应器-TPO和软-TPO相比根据ISO 16152 2005标准测定的较低二甲苯冷可溶物(XCS)含量以及根据ISO178:2010标准测定的较高挠曲模量。
合适的多相丙烯共聚物包括用LyondellBasell的Catalloy工艺技术生产的反应器TPO和软TPO，它们可以商品名 和/>如/>CA 10A、/>CA 12A和/>CA 60A和Hifax CA 212A商购获得。进一步合适的多相丙烯共聚物以商品名/>(来自Borealis Polymers)，例如/>SD233CF商购获得。
根据一个或多个实施方案，外壳的热塑性材料包括：
a)至少35重量％，优选至少50重量％，更优选至少55重量％，甚至更优选至少60重量％，还更优选至少65重量％的至少一种聚合物P，和
b)1.5-65重量％，优选2.5-50重量％，更优选5-45重量％，甚至更优选10-40重量％，还更优选15-35重量％的至少一种无机填料F，所有比例均基于热塑性材料的总重量。
根据一个或多个实施方案，至少一种聚合物P包含至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1。优选地，至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1中衍生自乙酸乙烯酯的结构单元的含量为至少5重量％，更优选至少15重量％，甚至更优选至少25重量％，还更优选至少35重量％，最优选至少45重量％，基于共聚物的重量。
根据一个或多个实施方案，至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1中衍生自乙酸乙烯酯的结构单元的含量为5-95重量％，优选15-90重量％，更优选25-90重量％，甚至更优选35-90重量％，还更优选45-90重量％，基于共聚物的重量。
根据一个或多个优选实施方案，至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1中衍生自乙酸乙烯酯的结构单元的含量为35-95重量％，优选45-95重量％，更优选55-90重量％，甚至更优选65-90重量％，还更优选70-90重量％，基于共聚物的重量。
衍生自乙酸乙烯酯的结构单元的含量在上述范围内的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物特别适用于外壳的热塑性材料，因为已经发现它们改善了外壳与发泡无机材料形成粘结体的能力。
根据一个或多个实施方案，至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1占至少一种聚合物P的总重量的至少15重量％，优选至少25重量％，更优选至少35重量％，还更优选至少50重量％。
用作至少一种无机填料F的合适化合物包括惰性矿物填料和矿物粘结剂。
术语“惰性矿物填料”在本文中是指矿物填料，其基本上不溶于水并且与矿物粘结剂不同，在水的存在下不经历水合反应。合适的惰性矿物填料包括例如砂、花岗岩、碳酸钙、碳酸镁、粘土、膨胀粘土、硅藻土、浮石、云母、高岭土、白云石、硬硅钙石、珍珠岩、蛭石、硅灰石、重晶石、方石英、二氧化硅、气相二氧化硅、熔融二氧化硅、玻璃珠、中空玻璃球、陶瓷球、铝土矿、粉碎的混凝土和沸石。
用作至少一种无机填料F的合适矿物粘结剂包括水硬性粘结剂，例如水泥和水硬性石灰、硫酸钙半水合物、硬石膏，空气硬化粘结剂，例如非熟石灰，以及潜在的水硬性和/或火山灰粘结剂材料。
根据一个或多个实施方案，至少一种无机填料F包含至少一种惰性矿物填料和/或至少一种矿物粘结剂或者由其组成，其中所述至少一种惰性矿物填料优选选自砂、花岗岩、碳酸钙、碳酸镁、粘土、膨胀粘土、硅藻土、浮石、云母、高岭土、白云石、硬硅钙石、珍珠岩、蛭石、硅灰石、重晶石、方石英、二氧化硅、气相二氧化硅、熔融二氧化硅、玻璃珠、中空玻璃球、陶瓷球、铝土矿、粉碎混凝土和沸石，并且其中所述至少一种矿物粘结剂优选选自波特兰水泥、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、水硬性石灰、硫酸钙半水合物、硬石膏、非熟石灰、潜在的水硬性粘结剂材料和火山灰粘结剂材料。
至少一种无机填料F优选以细分颗粒的形式存在于热塑性材料中，其优选具有不大于500μm、更优选不大于250μm、甚至更优选不大于100μm的中值粒度d50。术语“粒度”是指颗粒的面积当量球直径。
术语中值粒度d50是指在其以下所有颗粒的50体积％小于d50值的粒度。可以根据ASTM C136/C136M-14标准(“Standard Tes t Method for Sieve Analys is of Fine andCoarse Aggregates”)中描述的方法，通过筛分分析，确定粒度分布。
根据一个或多个实施方案，至少一种无机填料F的中值粒度d50为0.1-100μm，优选0.1-50μm，更优选0.1-25μm，甚至更优选0.1-10μm，还更优选0.1-5μm。
根据一个或多个实施方案，外壳(2)通过增材制造工艺，优选熔丝制造或熔融颗粒制造工艺获得。
根据一个或多个优选实施方案，增材制造工艺包括：
-提供外壳(2)的数字模型，和
-基于所述数字模型，通过使用3D打印机，优选熔丝制造打印机或熔融颗粒制造打印机，生产所述外壳(2)。
除非另有说明，否则上文对至少一种矿物粘结剂B、至少一种合成有机聚合物SP、至少一种表面活性剂S、至少一种聚合物P和至少一种无机填料F给出的优选项同样适用于本发明的所有其他主题。
本发明的另一个主题是生产隔绝板的方法，该方法包括以下步骤：
I)提供由热塑性材料形成的外壳，
II)提供发泡无机组合物，
III)用所述发泡无机组合物至少部分地填充所述外壳内部的内部空间，和
IV)使发泡无机组合物硬化，
其中发泡无机组合物包含：
a)至少一种矿物粘结剂B，
b)任选地至少一种合成有机聚合物SP，
c)任选地至少一种表面活性剂S，和
d)水，
并且其中发泡无机组合物的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l。
优选地，至少一种矿物粘结剂B占发泡无机组合物总重量的至少35重量％，优选至少50重量％，更优选至少65重量％，甚至更优选至少75重量％。
根据一个或多个实施方案，发泡无机组合物中至少一种矿物粘结剂B的量与至少一种合成聚合物SP的量的重量比为100:0至70:30，优选100:0至80:20。
根据一个或多个实施方案，相对于发泡无机组合物中至少一种矿物粘结剂B的重量，至少一种合成聚合物SP的比例为1-25重量％，优选5-15重量％，更优选8-12重量％。
发泡无机组合物的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l，更优选不大于250g/l，甚至更优选不大于200g/l，例如25-250g/l，优选35-150g/l。
根据一个或多个优选的实施方案，步骤I)包括：
I1)提供外壳的数字模型，和
I2)基于所述数字模型，通过增材制造工艺生产所述外壳。
如ISO 52900-2015标准中所公开的，术语“增材制造”是指使用材料的接续层来创建三维(3D)物体的技术。在增材制造工艺中，基于待生产的3D物体的数字模型，将材料在计算机控制下沉积、施加或固化，以创建3D制品。增材制造也使用诸如“生成制造”或“3D打印”之类的术语来指代。
“数字模型”是指真实世界对象的数字表示，例如外壳的数字表示，其精确地复制物体的形状。通常，数字模型存储在计算机可读数据存储器中，特别是存储在数据文件中。数据文件格式可以例如是计算机辅助设计(CAD)文件格式或G代码(也称为RS-274)文件格式。可以例如通过使用CAD软件或3D物体扫描仪来创建3D制品的数字模型。
在增材制造工艺中，使用经受化学和/或物理工艺(例如熔融、聚合、烧结、固化或硬化)的无形状材料(例如液体、粉末、颗粒、糊剂等)和/或形状-中性材料(例如带、线或长丝)制备3D制品。增材制造技术的主要类别包括VAT光聚合、材料挤出、材料喷射、粘结剂喷射、粉末床熔融、直接能量沉积和片材层压技术。
根据一个或多个实施方案，用于生产外壳的增材制造工艺是熔丝制造或熔颗粒制造工艺。
在也称为熔融沉积成型(FDM)的熔丝制造(FFF)工艺中，使用长丝形式的聚合物材料，基于3D制品的数字模型，生产3D制品。在FFF工艺中，将聚合物长丝进料到移动的打印机挤出头中，加热超过其玻璃化转变或熔化温度，和然后通过打印机挤出头的加热喷嘴以连续方式沉积为一系列层。在沉积之后，聚合物材料的层固化并与已经沉积的层熔合。
打印机挤出头在计算机控制下移动，以基于从3D制品的数字模型计算的控制数据来限定打印形状。通常，首先将3D制品的数字模型转换为STL文件，以镶嵌3D形状并将其切片成数字层。然后使用定制机器软件，将STL文件传送到3D打印机。使用诸如计算机辅助制造(CAM)软件包之类的控制系统，将STL文件转换成用于控制打印过程的控制数据。通常，打印机挤出头在两个维度上移动，一次沉积一个水平平面或层。然后所形成的物体和/或打印机挤出头垂直移动少量，以开始沉积新的层。
熔融颗粒制造(FPF)，也称为熔融颗粒的制造(FGF)，与FFF工艺的不同之处仅在于聚合物材料以颗粒，例如粒子或粒料，而不是细丝的形式提供。图6示出了通过熔融颗粒制造工艺生产的外壳。
根据一个或多个实施方案，步骤I2)包括以下步骤：
I21)将热塑性材料进料到3D打印机，优选熔丝制造或熔融颗粒制造打印机中，
I22)加热所述热塑性材料以提供熔融的聚合物材料，
I23)根据所述3D制品的数字模型，通过使用3D打印机的打印机挤出头，以选定的图案将熔融的聚合物材料沉积以形成3D制品。
提供发泡无机材料的方法的步骤II)可以在用发泡无机材料填充外壳的内部空间的步骤III)之前或同时进行。根据一个或多个实施方案，步骤II)在步骤III)之前进行。
根据一个或多个实施方案，步骤II)包括：
-分别提供水性泡沫以及包含至少一种矿物粘结剂B和任选地至少一种合成有机聚合物SP的水性浆料，和
-将水性泡沫与水性浆料混合以获得发泡无机组合物。
如果使用的话，至少一种合成有机聚合物SP优选作为分散的聚合物存在于水性浆料中。
可以通过采用水性聚合物分散体的形式和/或采用可再分散聚合物粉末的形式提供至少一种合成有机聚合物SP，并使用任何常规混合技术，将水性聚合物分散体和/或可再分散聚合物粉末与至少一种矿物粘结剂B(任选地与额外的水)混合，而获得水性浆料。
可以例如使用本领域技术人员已知的物质、溶液、悬浮或乳液聚合技术，通过自由基聚合，或者通过将可再分散聚合物粉末与水混合，制备至少一种合成有机聚合物SP的水性聚合物分散体。可以通过使用市售的水性聚合物分散体和/或可再分散聚合物的混合物，容易地制备包含两种或更多种不同的合成有机聚合物SP的水性聚合物分散体。
合适的水性聚合物分散体可商购自例如
Synthomer(UK)Limited，商品名为诸如/>SB 2540、SB 3040和/>SB 2740(苯乙烯丁二烯共聚物)以及商品名为诸如Plextol E 303和Plextol X 4002(纯丙烯酸类)；
Celanese，商品名为诸如/>LDM 7978(丙烯酸类)和LDM 7651(苯乙烯丙烯酸类)；
BASF，商品名为诸如/>V 278(丙烯酸酯)、/>V212(丙烯酸酯)、/>81D(丙烯酸酯)、/>4 F(丙烯酸酯)、/>DS 5017(纯丙烯酸酯)和/>A 107(纯丙烯酸酯)；
Airproducts，商品名为如/>EF811(乙烯基丙烯酸类共聚物)；
Arkema，商品名为诸如/>flex 187(丙烯酸类)、/>123(苯乙烯丙烯酸类)、/>flex 192(苯乙烯丙烯酸类)和/>9176(苯乙烯丙烯酸类)；/>
Wacker Chemie，商品名为如/>EAF 60和EAF 67(乙酸乙烯酯/乙烯/丙烯酸酯聚合物)；和
Dow Chemicals，商品名为如/>CA-162和/>CA-172(丙烯酸类)。
可以优选采用可再分散聚合物粉末的形式使用至少一种合成有机聚合物SP用于获得水性浆料。可再分散聚合物粉末通常通过喷雾干燥技术由水性聚合物分散体制备。可再分散聚合物粉末可进一步包含选自胶体稳定剂和抗粘连剂中的一种或多种化合物。可再分散聚合物粉末及其生产方法的实例公开于例如专利申请US2005/0014881A1中。
合适的可再分散聚合物粉末可商购自Wacker Chemie，例如商品名为诸如/>2000系列、/>3000系列、/>4000系列、/>5000系列、/>7000系列和/>8000系列；和Synthomer，商品名为/>诸如/>HP 8000系列、/>UP系列、PSB 150(苯乙烯丁二烯共聚物)和/>PAV系列(乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物)。
水性泡沫包含被液体壁包围的气泡或由其组成。气泡中的气体可以是任何类型的气体，例如空气、氮气、二氧化碳、惰性气体或其混合物，优选空气。
优选在气体，特别是空气、氮气和/或二氧化碳和/或惰性气体存在下通过水性混合物的机械发泡来制备水性泡沫。机械发泡是指通过将气体与水混合而不进行任何产生气体的化学反应来将气泡引入水性泡沫的水中的方法。
特别地，在不存在化学作用的成孔剂和/或化学作用的发泡剂的情况下进行发泡。在不存在化学作用的成孔剂和/或化学作用的发泡剂的情况意指相对于水性泡沫中水的重量，化学作用的成孔剂和/或化学作用的发泡剂的比例低于0.1重量％，尤其是低于0.01重量％，特别是低于0.001重量％。最优选地，不存在化学作用的成孔剂和/或化学作用的发泡剂。
根据一个或多个实施方案，通过采用气体、优选采用空气使水性混合物机械发泡而获得水性泡沫。
优选地，水性泡沫包含至少一种表面活性剂S，优选阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。表面活性剂有助于稳定水性泡沫的泡沫结构。可优选在发泡之前，在水性混合物中提供至少一种表面活性剂S。
至少一种表面活性剂S优选占水性泡沫总重量的0.001-10重量％，更优选1-4重量％，甚至更优选2-3重量％。
根据一个或多个实施方案，水性浆料还包含至少一种固体填料SF。用作至少一种固体填料SF的合适化合物包括在水存在下不经历水合反应并且基本上不溶于水的无机、有机和合成有机材料。特别地，至少一种固体填料SF在化学上和/或物理上不同于发泡无机组合物的其他成分。
优选地，至少一种固体填料SF在20℃的温度下的水溶解度小于0.1g/100g水，更优选小于0.05g/100g水，甚至更优选小于0.01g/100g水。可以采用饱和浓度形式测量化合物在水中的溶解度，其中加入更多的化合物不会增加溶液的浓度，即过量数量的物质开始沉淀。可以使用OECD测试指南105(1995年7月27日采用)中定义的标准“摇瓶”方法进行化合物在水中的水溶解度的测量。
没有特别限制至少一种固体填料SF的粒度，并且亚微米尺寸的颗粒、微米尺寸的颗粒、毫米尺寸的颗粒直至厘米尺寸的颗粒都是合适的。
优选地，至少一种固体填料SF的最大粒度不大于20mm，更优选不大于5mm，甚至更优选不大于2.5mm，还更优选不大于1.5mm。
根据一个或多个实施方案，至少一种固体填料SF选自砂、石灰石、人造石、石英粉、石英砂、重晶石、滑石、白云石、硅灰石、云母、珍珠岩、浮石、蛭石、苏长岩(norlite)、粉煤灰、微二氧化硅、高岭土、偏高岭土、硅灰、气相二氧化硅、粒化高炉矿渣、发泡高炉矿渣、火山矿渣、膨胀粘土、膨胀页岩、膨胀板岩、发泡玻璃、火山灰、硅藻、陶瓷颗粒、陶瓷球和多孔二氧化硅。
优选地，相对于水性浆料中至少一种矿物粘结剂B的总重量，至少一种固体填料SF的比例为0.001-25重量％，更优选0.001-10重量％，还更优选0.001-5重量％。
根据一个或多个实施方案，水性浆料还包含至少一种增塑剂PL。合适的增塑剂是具有低蒸气压，优选具有在1巴的压力下测量的沸点高于200℃的液体惰性有机物质。
根据一个或多个实施方案，至少一种增塑剂PL选自木质素磺酸盐、葡萄糖酸盐、萘磺酸盐、三聚氰胺磺酸盐、乙烯基共聚物、聚羧酸酯醚、己二酸和癸二酸增塑剂、磷酸增塑剂、柠檬酸增塑剂、脂肪酸酯和环氧化脂肪酸酯、苯甲酸酯、邻苯二甲酸酯和1,2-二羧基环己烷的酯。提及聚羧酸酯醚作为优选的增塑剂。特别地，至少一种增塑剂PL在化学上不同于至少一种合成有机聚合物SP。
相对于水性浆料中至少一种矿物粘结剂B的总重量，至少一种增塑剂PL、尤其是聚羧酸酯醚的比例优选为0.001-5重量％，更优选0.01-1重量％。
此外，可以将其他添加剂添加到水性泡沫和/或水性浆料中。
这样的添加剂可以是增稠剂、增粘剂、促进剂、缓凝剂、有色颜料、中空玻璃珠、成膜剂、疏水剂或去污染剂，例如沸石或二氧化钛、胶乳、有机或矿物纤维、矿物添加剂或它们的混合物。优选地，添加剂不包含任何消泡剂。
术语“增稠剂”通常应理解为能够使非均相物理相保持平衡或促进该平衡的任何化合物。合适的增稠剂优选是树胶、纤维素或其衍生物，例如纤维素醚或羧甲基纤维素、淀粉或其衍生物、明胶、琼脂、角叉菜胶和/或膨润土粘土。
用于水硬性粘结剂的促进剂是众所周知的，并且任何固化和硬化促进剂可用于本发明。例如，促进剂可以选自氢氧化铝、硫酸铝、羧酸、金属氧化物、金属氢氧化物、无机酸、碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐、硝酸盐和/或亚硝酸盐。特别有利的促进剂包括含铝促进剂，例如硫酸铝。
优选地，相对于水性浆料中至少一种矿物粘结剂B的总重量，促进剂，特别是铝化合物，可以采用0.15-5重量％，优选0.25-3重量％，特别是0.5-2.5重量％的量使用。
水性泡沫和矿物粘结剂B的含水浆料优选在过压条件下彼此混合。优选地，相对于环境空气压力在1-15巴，特别地2-5巴的过压下。这允许在宽范围内容易地调节发泡矿物粘结剂组合物的密度。
最优选地，使用静态混合器进行混合，其中优选地，水性泡沫和矿物粘结剂B的水性浆料由加压空气驱动通过静态混合器。优选地，加压空气的压力高于环境空气压力1-15巴，特别是6-10巴。因此，可以采用可靠的方式获得稳定的发泡矿物粘结剂组合物。水性泡沫可以间歇地或连续地与浆料混合。
水性浆料中水与至少一种矿物粘结剂B的重量比优选为0.2-0.7，更优选0.25-0.5，甚至更优选0.3-0.4。
Claims (17)
1.一种隔绝板(1)，包含由热塑性材料形成的外壳(2)和在外壳(2)内部的内部空间，其中所述内部空间至少部分地填充有发泡无机材料，所述发泡无机材料包含：
a)至少一种矿物粘结剂B和
b)任选地至少一种合成有机聚合物SP，
其中所述发泡无机材料的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l。
2.根据权利要求1所述的隔绝板，其中所述至少一种矿物粘结剂B占所述发泡无机材料总重量的至少35重量％，优选至少50重量％。
3.根据权利要求1或2所述的隔绝板，其中所述至少一种矿物粘结剂B选自波特兰水泥、铝酸钙水泥、硫铝酸钙水泥、潜在的水硬性粘结剂材料、火山灰粘结剂材料、硫酸钙和熟石灰。
4.根据前述权利要求中任一项所述的隔绝板，其中所述发泡无机材料中所述至少一种矿物粘结剂B的量与所述至少一种合成聚合物SP的量的重量比为100:0至70:30，优选100:0至80:20。
5.根据前述权利要求中任一项所述的隔绝板，其中所述至少一种合成聚合物SP选自聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚乙烯基酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙酸乙烯酯-新癸酸乙烯酯(VeoVa)共聚物和聚氨酯聚合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的隔绝板，其中所述外壳(2)包括开口以及通过第一和第二纵向侧壁(4,4′)连接的顶壁和底壁(3,3′)，其中所述纵向侧壁(4,4′)优选具有外表面，所述外表面具有凸形或凹形形状。
7.根据权利要求6所述的隔绝板，其中所述外壳的顶壁和/或底壁(3,3′)在其宽度上是波纹状的以具有外表面，所述外表面具有一个或多个凸形区段和/或一个或多个凹形区段。
8.根据前述权利要求中任一项所述的隔绝板，其中所述外壳的热塑性材料包含至少一种聚合物P，所述至少一种聚合物P优选选自聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-α-烯烃共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯和丙烯-α-烯烃共聚物。
9.根据权利要求8所述的隔绝板，其中所述外壳的热塑性材料包括：
A)至少35重量％，优选至少50重量％的至少一种聚合物P，和
B)1.5-65重量％，优选2.5-50重量％的至少一种无机填料F，所有比例均基于热塑性材料的总重量。
10.根据权利要求8或9所述的隔绝板，其中所述至少一种聚合物P包含至少一种乙烯-乙酸乙烯酯共聚物P1，其优选具有5-95重量％，优选10-90重量％的衍生自乙酸乙烯酯的结构单元含量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的隔绝板，其中通过增材制造工艺，优选通过熔丝制造或熔融颗粒制造工艺获得所述外壳(2)。
12.一种生产隔绝板的方法，该方法包括以下步骤：
I)提供热塑性材料的外壳，
II)提供发泡无机组合物，
III)用所述发泡无机组合物至少部分地填充所述外壳内部的内部空间，和
IV)使发泡无机组合物硬化，
其中所述发泡无机组合物包含：
a)至少一种矿物粘结剂B，
b)任选地至少一种合成有机聚合物SP，
c)任选地至少一种表面活性剂S，和
d)水，
其中发泡无机组合物的密度不大于500g/l，优选不大于300g/l。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一种矿物粘结剂B占所述发泡无机组合物总重量的至少35重量％，优选至少50重量％。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述发泡无机组合物中所述至少一种矿物粘结剂B的量与所述至少一种合成聚合物SP的量的重量比为100:0至70:30，优选100:0至80:20。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中步骤I)包括：
I1)提供所述外壳的数字模型，和
I2)基于所述数字模型，通过增材制造工艺生产所述外壳。
16.根据权利要求15的方法，其中所述增材制造工艺是熔丝制造或熔融颗粒制造工艺。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的方法，其中步骤II)包括：
-分别提供水性泡沫以及包含至少一种矿物粘结剂B和任选地至少一种合成有机聚合物SP的水性浆料，和
-将水性泡沫与水性浆料混合以获得发泡无机组合物。
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