CN1289384A - 凸缘型绝热组件及其制造方法 - Google Patents

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史蒂文·G·施密特
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丽贝卡·L·托马斯－杜蒂埃勒
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Abstract

一种绝热组件包括一个细长的纤维绝缘材料合成板(52),它具有两个相对的主表面(54,56),其中,绝缘合成板(52)具有固定于其第一主表面(54)上的第一面层(60)。第一面层(60)延伸到绝缘合成板(52)的侧边缘之外以便形成适合于将绝热组件(70)安装到建筑物结构上的相对凸缘(32)。绝缘合成板(52)具有一个固定在其第二主表面(56)上的第二面层(62),该第二面层(62)延伸到绝缘合成板(52)的侧边缘之外,以形成适合于将绝热组件(70)安装到建筑物结构上的相对凸缘(74)。一种制造绝热组件(70)的方法包括以下步骤:沿一个路径移动一捆纤维绝缘材料(52),其中,纤维绝缘材料(52)具有两个相对的主表面(54,56)。将一连续的封装材料(16)加在纤维绝缘材料捆(10)上,并将封装材料(16)的一部分收拢以形成一由两个部分构成的折叠部(22)。折叠部(22)的两个部分被结合在一起以形成将绝热组件(70)安装到建筑物结构上的凸缘(32)。

Description

凸缘型绝热组件及其制造方法
本发明涉及绝热制品，特别是那些适合于对建筑物保温型的绝热制品。更具体地说，本发明涉及具有可用于将其安装到建筑物内的凸缘的绝热制品。
纤维绝缘材料一般是通过将熔融材料纤维化并将纤维置于收集传送装置上而形成的。绝大部分，但不是所有的纤维绝热制品包含有一种粘结材料，用于将纤维粘接在一起，形成一个栅格或网状物。粘结剂赋予绝热制品以打包后复原的弹性，同时提供刚性和可搬运性，从而使得制品可被搬运并在需要时将其装入建筑物的绝热空腔内。纤维绝缘材料被切割成一定的长度以制成绝热制品，并将绝热制品打包以便运输。
一种典型的绝热制品是绝缘合成板，它通常8英尺长，一般适合用作居室的墙壁绝缘材料，或者建筑物中阁楼和地板空腔内的绝缘材料。在许多绝缘材料的应用当中，在绝缘材料的一侧或一面上需要一个隔汽层，以防止带有水分的空气从居室的温暖的室内进入绝缘材料。否则温暖的室内的水蒸气会冷却并凝聚在绝缘材料内，从而形成一个潮湿的绝热制品，由此很难按所需的效率发挥隔热作用。隔汽层典型地用涂覆一层沥青的牛皮纸或用金属箔贴面来形成。隔汽层也可通过将一种不透湿材料的薄膜，例如聚乙烯薄膜施加在包括未加贴面的绝缘材料的整个墙壁上来制成。在所有情况下，隔汽层均设置在绝热空腔的温暖的一侧，即，内部。同时，绝热制品的相反侧的绝大部分表面必须是可透过水蒸汽的，以防止水被截留在绝热制品的内部。
过去，已经制造出带有可被钉住的凸缘的绝热制品，它适合于使绝缘材料安装者在对墙壁作隔热处理时能将绝热制品连接到壁骨上，或在对天花板作隔热处理时能将其装在搁栅上。Oliver的美国专利No.3,307,306和Franklin的美国专利No.3,729,879均公开了具有带粘合材料的凸缘的绝热制品，其中粘合材料帮助将绝热制品连接到壁骨上。Berdan等人的美国专利No.5,421,133公开了一种天花板绝热制品，它具有加强的凸缘以便安装到搁栅上。
在一个典型的将玻璃纤维绝缘材料装入墙壁空腔内的安装过程中，绝缘材料安装者将绝缘合成板从建筑物的内部插入墙壁空腔内，使隔汽层指向或面对安装者。通常，绝缘合成板设有凸缘以使安装者可将绝缘合成板钉在壁骨上。因而，典型的墙壁空腔绝缘材料具有一个侧面或主表面，它同时具有隔汽层和安装凸缘。在安装者对地下室的天花板或者水电管线通过的狭小空间进行绝缘处理时，隔汽层必须远离安装者地设置。这使得不可能利用典型的墙壁空腔绝缘材料的安装凸缘，因为凸缘位于平顶空腔内的深处。
制造绝热制品的最新进展已制成一种绝缘材料，它依靠封装材料用于容纳和搬运的目的，而不需要任何粘合材料将绝缘纤维相互粘合在一起。如Hall等人的美国专利No.5,545,279所公开的，绝缘材料可以被在线地进行封装。这种封装的绝热制品主要用于阁楼的隔热保温，因为这种绝热制品很难安装在墙壁空腔内或地板下的平顶空腔内。尽管可在封装的绝缘合成板上加装安装凸缘，但在实际上这将是不经济的。
如果能够开发出一种可以一种低成本方式在其上形成安装凸缘的绝热制品或绝热组件将是非常有益的。此外，如果能够开发出一种通用的、可既用于墙壁空腔又可用于平顶空腔的绝热制品将是十分有利的。
上述目的和其它未具体例举出来的目的通过一种如下所述的绝热组件来达到，它包括一个具有两个相对的主表面的细长纤维绝缘合成板，其中，绝缘合成板具有一个固定于其第一主表面上的第一面层。第一面层延伸到绝缘合成板的侧边缘之外，形成适合将绝热组件安装到一个建筑物结构上的相对的凸缘。绝缘合成板具有一个固定在其第二主表面上的第二面层，第二面层延伸到绝缘合成板的侧边缘之外，形成适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的相对凸缘。
在本发明的一个特定实施例中，绝热组件包括一个由纤维绝缘材料制成的细长绝缘合成板，它具有两个相对的主表面以及在主表面与绝缘合成板的侧面的交界处的纵向拐角。该绝缘合成板具有一个在主表面上的封装材料和在绝缘合成板侧面上的封装材料。一个凸缘设置在绝缘合成板的一个拐角处。凸缘由结合在一起的封装材料的由两个部分构成的折叠部构成，该凸缘适合于将绝热组件安装到一个建筑物结构中。
在本发明的另一个实施例中，制造绝热组件的方法包括沿一路径移动一捆纤维绝缘材料的绝缘合成板，其中，纤维绝缘材料具有两个相对的主表面。在该捆绝缘材料上施加连续的封装材料，同时，连续地将封装材料的一部分收拢在一起以便形成一个由两个部分构成的折叠部。将折叠部的两个部分结合在一起，以便形成一个适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的凸缘。
在本发明的另一个实施例中，制造绝热组件的方法包括：沿一路径移动一捆纤维绝缘材料，其中，纤维绝缘材料具有两个相对的主表面。将连续的封装材料施加到该捆绝缘材料上，同时使一部分封装材料被连续地收拢并从夹辊中拉出，以便在封装材料中连续地形成一个成型拐角。
在本发明的再一个实施例中，制造绝热组件的方法包括加工一种连续的封装材料，以便形成两个适合于安装到建筑物结构上的连续凸缘。使一捆纤维绝缘材料沿一路径移动，其中，纤维绝缘材料具有两个相互相对的主表面。将连续的封装材料施加到该捆绝缘材料上，以便形成一个被封装的绝热组件，其中，主表面之一具有两个相互相对的凸缘，从而通过将凸缘安装到建筑物的结构上，可将绝热组件安装到建筑物结构上。
通过下面参照附图对优选实施例的详细描述，对于熟悉本领域的人员来说，本发明的各种目的和优点将会变得十分清楚。
图1是用于制造根据本发明的绝热组件的绝缘材料封装设备的示意透视图。
图2是沿2-2线截取的图1所示绝热组件的示意剖视图。
图3是沿3-3线截取的图1所示绝热组件的示意剖视图。
图4是沿4-4线截取的图1所示绝热组件的示意剖视图。
图5是本发明的绝热组件的示意剖视图。
图6是加到建筑物中的墙壁空腔内的图1所示绝热组件的示意透视图。
图7是加到建筑物中的天花板空腔内的图1所示绝热组件的示意透视图。
图8是在两个主表面上均具有安装凸缘的封装好的绝热组件的示意透视图。
图9是在两个主表面上均具有安装凸缘的未经封装的绝热组件的示意透视图。
图10是一绝热组件的示意剖视图，所述绝热组件的封装材料的拐角正在被挤折以便形成一个折起的拐角。
图11是具有一折起的拐角的图10所示绝热组件的示意剖视图。
尽管这里的描述和附图公开了用玻璃纤维绝缘材料制成的绝热组件，但应当理解，绝缘材料可以是任何可压缩的绝缘材料，例如矿棉。
如图1所示，一捆玻璃纤维10正在一个传送带12上被传送。玻璃纤维捆的制造是众所周知的技术，熟悉本领域的人员已熟知数种生产玻璃纤维捆的传统方法。玻璃纤维捆优选地是一种低密度绝缘材料，其密度范围从约0.3磅/平方英尺至约1.0磅/平方英尺(pcf)(即，从约1.47kg/m2至约4.882kg/m2)。可选用引出辊14牵引玻璃纤维捆通过设备。
从辊18释放出一张封装材料16并由一图中未示出的弯折设备进给该封装材料片材，以围绕或封装玻璃纤维捆。适合于将封装材料指向并引导到玻璃纤维捆上的设备公开于Hall等人的美国专利No.5,545,279中，在这里该专利的全文被引用为参考文献。封装材料16优选地为聚酯薄膜，例如聚乙烯薄膜，当然，可以采用其它薄膜，例如聚丙烯薄膜。也可采用共挤塑薄膜，它具有两层软化点不同的共挤塑薄膜层。封装材料的厚度优选地小于大约1mil，而且更优选地为厚度小于大约0.5mil。如图2所示，封装材料16松散地包围玻璃纤维捆。薄膜可在交叠连接点20处交叠并采用任何手段例如粘结而结合在一起。
图3表示某些封装材料16被收拢成由两个部分构成的折叠部22，它包括一个侧部24和一个顶部26。将封装材料收拢成由两个部分构成的折叠部22可用几种方式来完成，包括图中未示出的导向套，图中未示出的真空设备，或者被安装成可旋转的一对协调动作的夹辊28。夹辊28由一个图中未示出的装置以如下方式驱动，即，牵引或拉出封装材料使之离开玻璃纤维捆10，以便形成由两个部分组成的折叠部22。为了清楚起见，图3中相邻夹辊28之间的间隔被夸大了。
由两个部分组成的折叠部22的侧部24和顶部26的夹紧可用于在最终的绝热制品中形成图5中所示的所需凸缘32。这需要将折叠部的两个部分24与26结合在一起以便形成凸缘。这种结合可用几种方式进行。如图2所示，可将加热器34置于绝缘材料捆10的侧部36的上方。在由夹辊28夹紧由两个部分构成的折叠部之前，对封装材料16进行加热可使得通过将折叠部22的两个部分夹紧而把侧部24结合到顶部26上，从而形成凸缘32。为此，可将夹辊28冷却，从而软化的封装材料将不会粘附在夹辊上。
另外一种可用于将侧部24结合到顶部26上以形成凸缘32的方法是，在折叠过的材料离开夹辊但所述材料仍保持处于折叠状态之后，对折叠部的两个部分进行加热。对封装材料的加热将使封装材料软化，同时将两个部分24和26结合在一起。其热量可由一个辐射式加热器40提供，如图1和图4所示。另外一种将两个部分结合在一起以形成凸缘32的方法是，利用由图中未示出的装置产生的超声波能量代替辐射式加热器40。
可将粘合剂涂覆在被收拢成由两个部分构成的折叠部的封装材料16上。粘合剂可实现形成凸缘32所需的结合。如图2所示，可设置粘合剂喷嘴42以便注入适当的粘合剂。
尽管图1所示的设备表明在封装过程当中或即将要进行封装之前在线地形成凸缘32，但应当理解，凸缘的形成可在前一次操作过程中进行。在这种情况下，已形成凸缘的封装材料可被供入一个类似于18的辊。封装材料上的凸缘在一个图中未示出的单独过程中的形成可用上述任何一种工艺或任何公知的方法来完成。
在两个部分24和26结合成凸缘32之后，已封装好并已形成凸缘的玻璃纤维捆10由切割装置44切割成单独的被封装的绝缘合成板或绝热组件50。如图5所示，加工好的绝热组件50由细长的绝缘合成板52和封装材料16构成。该绝缘合成板具有一个顶部或第一主表面54和一底部或第二主表面56。两个相对的主表面54和56与该绝缘合成板的侧面36于纵向拐角57处相交。第一或顶部面层60延伸到绝缘合成板的纵向或侧边缘36之外，以形成两个相对的适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的凸缘32。底部面层62固定在绝缘合成板52的第二主表面或底部表面56上。绝缘合成板的侧面58被覆盖或贴以侧封装材料66。应当理解，对于某些绝热制品而言，单个的凸缘而不是两个相对的凸缘32可能就已足够了。
如图8所示，在本发明的另一个实施例中，绝热组件70不仅具有带凸缘32的顶部面层60，而且还具有一个底部面层62，它形成延伸到绝缘合成板的侧边缘58之外的相对凸缘74。凸缘74适合于将绝热组件安装到建筑物结构上。这种绝热组件70可被称作四角块或带四个凸缘的绝缘合成板。底部凸缘74可利用与如上所述的在顶部表面60上形成凸缘32的方法相类似的方法形成。尽管凸缘32和74在图中位于绝热组件的横截面的拐角处，即，连接到绝缘合成板的主表面54或56之一上，但应当理解，凸缘可设置在绝缘合成板的侧边58的中点处，而凸缘的这种设置将可能是很有益的。
制成带四个凸缘的绝缘合成板，例如具有位于制品的每个拐角处的凸缘(32和74)的绝热组件70的主要优点之一是，在将其用于建筑物结构中时更具通用性。通过在绝缘合成板的第一和第二两个主表面54和56上均设置带凸缘的面层60和62，当将绝热组件安装到一个绝热空腔中时，两个绝热组件主面层60或62中的任何一个最初可以是暴露在外的。当主表面54或56之一具有阻挡水蒸气的性质时，带四个凸缘的绝缘合成板的通用性使得可将绝缘合成板置于空腔内，而隔汽层面层既可以在开始时是暴露在外的或也可以是被遮覆起来的。
如图6所示，由标号76表示的一段墙壁部分包括几个由壁骨80限定的墙壁空腔78，一个图中未示出的横梁，一个底脚82和覆层材料84。一个绝热组件70被放置于一个墙壁空腔内，其第一面层材料60为不透湿材料，指向或者朝建筑物的内部取向，其第二面层材料62为透湿材料并朝建筑物的外部取向。带有隔汽层的绝缘合成板的放置，即，面层60面向建筑物的内部放置，防止了充满潮气的空气从建筑物内部进入绝缘材料。通过把凸缘32钉在壁骨上可安装绝热组件。在本应用中，后部或第二面层材料62上的凸缘74是多余的并被如图所示地隐藏起来。
与图6中的情况相反，图7中所示的地板部分86以相反的取向使用绝热组件70。地板部分包括地板材料88和多个限定出平顶空腔92的地板搁栅90。在地板材料之上是建筑物的内部，在地板材料之下是不供热的地下室或水电管线通过的狭小空间。优选的绝热设计是将隔汽层置于平顶空腔的内部或温暖侧。因此，绝热组件的安装方式是使隔汽层朝地板材料取向，远离安装者。利用底部或者透湿面层62的凸缘74将绝热组件安装在地板搁栅90上。不透湿的第一或顶部面层材料62上的凸缘32在这种应用中是多余的，并被如图所示地隐藏起来。
以与图7所示类似的安装方法，可将绝热组件70作为图中未示出的阁楼绝缘材料安装在阁楼的地板中，其隔汽层以远离在阁楼中安装绝缘材料的安装者的方式取向。隔汽层应远离安装者，安装在阁楼绝热空腔的底部或温暖侧上。
如图9所示，在本发明的另一个实施例中，绝热组件94可不采用封装材料。绝缘合成板52的侧面58被暴露在外。在所有其它方面，绝热组件94与图8所示的绝热组件70相同。
如图10和11所示，在本发明的另一个实施例中，可采用夹辊96夹紧封装材料16以形成折叠的拐角98。可任选地将拐角的折叠部补充加热或添加树脂材料(图中未示出)以加强或强化折叠部。所制成的绝热组件100将具有更稳定的结构，同时更容易填满矩形绝热空腔的拐角。在本发明的另一个变型中，绝热组件100的拐角的夹紧和折叠可包括夹紧玻璃纤维绝缘材料的一小部分，以便增补和加强被夹紧的拐角98。
在优选实施例中已描述了本发明的原理和操作模式。但应当指出，在不超出本发明范围的前提下，本发明可采用不同于这里所具体表示和描述的方式加以实施。

Claims (20)

1．一种绝热组件，包括一个具有两个相对的主表面的由纤维绝缘材料制成的细长绝缘合成板，所述绝缘合成板具有一个固定在其第一主表面上的第一面层，第一面层延伸到绝缘合成板侧边缘之外，以形成适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的相对的凸缘，同时，绝缘合成板具有一个固定于其第二主表面上的第二面层，第二面层延伸到绝缘合成板的侧边缘之外，以便形成适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的相对凸缘。
2．如权利要求1所述的绝热组件，其特征为，第一面层是隔汽层。
3．如权利要求1所述的绝热组件，其特征为，绝缘合成板的侧面上贴有一种封装材料。
4．一种绝热组件，包括一个用纤维绝缘材料制成的细长绝缘合成板，它具有两个相对的主表面以及在绝缘合成板的主表面与其侧面交叉处的纵向拐角，绝缘合成板具有在一主表面和在其侧面上的封装材料，而且在绝缘合成板的拐角处设有一凸缘，所述凸缘由封装材料的一个由粘接的两个部分构成的折叠部形成，同时该凸缘适合于将绝热组件安装到建筑物结构上。
5．如权利要求4所述的绝热组件，其特征为，折叠部的两个部分用粘合剂粘结在一起。
6．一种制造绝热组件的方法，包括以下步骤：
沿一路径移动一捆纤维绝缘材料，所述纤维绝缘材料具有两个相对的主表面；
将一种连续的封装材料施加在纤维绝缘材料捆上；
连续地收拢封装材料的一部分以便形成一个由两个部分构成的折叠部；以及
将折叠部的两个部分结合在一起以形成适合于将绝热组件安装到建筑物结构上的凸缘。
7．如权利要求6所述的方法，还包括在形成折叠部之前加热封装材料的步骤。
8．如权利要求6所述的方法，还包括牵引由两个部分构成的折叠部使之通过夹辊的步骤。
9．如权利要求6所述的方法，还包括通过对折叠部加热将折叠部的两个部分结合到一起的步骤。
10．如权利要求6所述的方法，还包括通过对折叠部施加声能而将折叠部的两个部分结合到一起的步骤。
11．如权利要求6所述的方法，还包括通过向折叠部施加粘合剂而将折叠部的两个部分结合到一起的步骤。
12．如权利要求6所述的方法，还包括牵引由两个部分构成的折叠部使之通过两个夹辊的步骤。
13．如权利要求6所述的方法，其特征为，绝缘合成板在其主表面与侧面的交叉处具有纵向拐角，同时，凸缘位于绝缘合成板的纵向拐角处。
14．一种制造绝热组件的方法，包括以下步骤：
沿一路径移动一捆纤维绝缘材料，所述纤维绝缘材料具有两个相对的主表面；
将一连续的封装材料施加到所述绝缘材料捆上；
连续地收拢封装材料的一部分并牵引收拢的部分通过夹辊以便在封装材料中连续地形成一成型的拐角。
15．如权利要求14所述的方法，还包括在形成成型拐角之前加热封装材料。
16．如权利要求14所述的方法，还包括对成型的拐角加热。
17．如权利要求14所述的方法，还包括向成型的拐角施加声能。
18．一种制造绝热组件的方法，包括以下步骤：
加工一连续的封装材料以形成两个适合于安装到建筑物结构上的连续凸缘；
沿一路径移动一捆纤维绝缘材料，所述纤维绝缘材料具有两个相对的主表面；以及
将连续的封装材料施加到纤维绝缘材料捆上以形成一个被封装的绝热组件，其中，主表面之一具有两个相对设置的凸缘，从而通过将凸缘安装到建筑物结构上，可将绝热组件安装到建筑物结构上。
19．如权利要求18所述的方法，其中，加工步骤包括形成四个连续的凸缘，以及通过施加上封装材料而制成一种绝热组件，在该部件中，每一主表面具有两个相对的凸缘，从而通过将凸缘安装到建筑物结构上可将绝热组件安装建筑物结构上。
20．如权利要求18所述的方法，其中，所述加工步骤包括连续地将封装材料的一部分收拢以便形成由两个部分构成的折叠部，并牵引所述折叠部使之通过夹辊以形成凸缘。
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