DK159659B

DK159659B - Panel af isolerende materiale omfattende expanderede polystyrenperler og bitumen samt fremgangsmaade til fremstilling heraf

Info

Publication number: DK159659B
Application number: DK053183A
Authority: DK
Inventors: John Hurst
Original assignee: Grace W R Ltd
Priority date: 1982-02-09
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1990-11-12
Also published as: SE8300085L; US4539262A; NO162811C; DK53183A; JPS58149927A; KR840003595A; FI830240A0; DK159659C; IT1160707B; ES519618A0; ZA83601B; NO830403L; BR8300380A; ATA38283A; FI74989C; FR2521129A1; FR2521129B1; PH21393A; DK53183D0; BE895776A

Description

DK 159659B

Den foreliggende opfindelse angår et panel af isolerende materiale, der omfatter ekspanderede polystyrenperler, der hver er fuldstændig indkapslet i bitumen eller en bituminøs forbindelse, samt en fremgangsmåde til fremstilling heraf.

5 Der kendes i princippet materialer, f.eks. fra engelsk patentskrift nr. 1.592.096, der består af ekspanderede polystyrenperler dækket af bitumen med lavt blødgørings-punkt tillige med en emulgator. Ifølge engelsk patentskrift nr. 1.344.235 har der ligeledes været foreslået materialer, 10 hvor der ligeledes anvendes en emulgeret bitumen til overtrækning af ekspanderede polystyrenperler i et volumenforhold på ca. 1:6.

I GB patentskrift nr. 1.301.750 beskrives blanding af et opskummeligt materiale med varmt bitumen, således at 15 materialet ekspanderer. I GB patentskrift nr. 840.663 og 903.250 beskrives også varme overtræksmidler, der forårsager ekspansion af opskummelige perler. I ingen af disse referencer beskrives polystyrenperler. I DE-offentliggørelsesskrift nr. 2.408.988 beskrives sprøjteovertrækning af forekspande-20 rede perler, der skal anbringes in situ i et lag, på hvilket de kan presses sammen.

Ifølge denne kendte teknik tilvejebringes ikke et tilfredsstillende vandtæt forud formet letvægtslegeme.

Opfindelsen angår et panel af isolerende materiale 25 omfattende ekspanderede polystyrenperler og bitumen eller en bituminøs forbindelse, hvor polystyrenperlerne ved fremstillingen af panelet, når de allerede er ekspanderet, hver især er blevet indkapslet i bitumenet eller den bituminøse forbindelse, hvilket panel er ejendommeligt ved, at denne 30 indkapsling er blevet dannet med bitumenet eller den bituminøse forbindelse i flydende form ved en varmproces, at de indkapslede perler er blevet presset sammen og blevet deformeret til dannelse af et panel uden hulrum mellem perlerne, at bitumenet eller den bituminøse forbindelse er fri for 35 opløsningsmidler, lette olier, emulgatorer eller andre fly-dendegørende midler, og at perlerne har en relativt ensartet 2

DK 159659 B

størrelse, idet diameteren af de mindste perler ikke er mindre end 1/5 af diameteren af de største perler.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af dette panel af isolerende materiale ved 5 opvarmning af bitumen eller en bituminøs forbindelse til en temperatur væsentligt over dens blødgøringspunkt for at gøre den flydende og fritstrømmende, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at der til den opvarmede bitumen eller bituminøse forbindelse sættes forekspanderede polystyrenper-10 ler, hvorefter perlerne indkapsles fuldstændig, og, medens det indkapslende bituminøse materiale er i en halvflydende tilstand, perlerne presses sammen og deformeres således, at der ikke er nogen hulrum mellem perlerne, idet bitumenet eller den bituminøse forbindelse er fri for opløsningsmidler, 15 lette olier, emulgatorer eller andre flydendegørende midler, og perlerne har en relativt ensartet størrelse, idet diameteren af de mindste perler ikke er mindre end 1/5 af diameteren af de største perler.

Ved en halvflydende tilstand skal forstås, at bitu-20 men eller den bituminøse forbindelse er varm nok til at være klæbrig, men ikke så varm, at den flyder.

Et særligt træk ved opfindelsen er, at bitumen eller den bituminøse forbindelse, der påføres perlerne, er uden indhold af opløsningsmidler, lette olier, emulgatorer 25 og lignende, så at overtrækket kan §øres vandtæt. Hvis der f.eks. anvendes emulgator, opstår der risiko for, at emulsionen i nærvær af vand, atter vil antage flydende fase og således ikke udgøre et vandfast overtræk. Et problem ved anvendelse af opløsningsmidler til bitumen er det naturligvis, at 30 disse også har en tendens til at fungere som opløsningsmidler for ekspanderede polystyrenperler, og dette undgås ligeledes ved den foreliggende opfindelse, hvor indkapslingen af de enkelte perler har bedre kontinuitet og er mere vandtæt, og materialet er derfor anvendeligt i situationer, hvor vand 35 og damp kan forekomme, uden at perlerne optager fugtigheden.

Desuden lider anvendelsen af kendte ekspanderede

O

3

DK 159659 B

polystyrenperler overtrukket med bitumen med lavt blødgørings-punkt af den væsentlige ulempe, at når der forekommer varmt solskin eller forhøjet temperatur,· vil dette blødgøre bitumen/ og en samling af sådanne'.ovérfrukne perler vil miste sin sam-5 'menklæbende styrke.

Særlig værdifulde resultater kan opnås, hvis den bitumen eller bituminøse forbindelse, der anvendes, har et blødgøringspunkt, der er væsentligt højere end perlernes smeltepunkt, f.eks. 10-20°C højere eller mere, og hvis den 10 er fast ved omgivelsernes temperatur, så at afkølede perler efter indkapsling let kan adskilles og forblive adskilte uden indbyrdes adhærens.

De ekspanderede polystyrenkugler har et smeltepunkt på ca. 95-100°C. Den bituminøse forbindelse er fortrinsvis 15 en asfalt og har fortrinsvis et blødgøringspunkt på mindst 115°C (Institute of Petroleum Needle Method). Ved en fore-trukken udførelsesform opvarmes asfalten til 185°C under indkapslingsprocessen. Fortrinsvis har bitumen eller den bituminøse forbindelse en indtrængningsværdi på 1-6, for-20 trinsvis 1-4, ved en konditioneringstemperatur på 25°C.

Når det isolerende materiale foreligger i form af et legeme, kan dette have en kontinuerlig hård og glat overflade. Dette kan opnås ved et arbejdstrin, hvor der på alle legemets flader påføres en opvarmet overflade, hvilket almin-25 deligvis vil være i form af et bræt.

Det trin, hvor de indkapslede perler presses sammen til dannelse af et legeme, kan udføres mellem to bevægelige endeløse bælter, på et bord ved hjælp af en frem- og tilbage bevægelig valse, ved at fremføre materialet på et bælte 30 i bevægelse under en valse eller ved simpel kompression. Men fortrinsvis afkøles perlerne efter indkapsling, adskilles fra hinanden og genopvarmes, når de presses sammen, så at det indkapslende materialer bliver klistret eller klæbrigt, men ikke flyder. Det er også muligt at opnå tilfredsstillende resultater, når perlerne ekspanderes yderligere eller genekspanderes, medens de presses sammen, så at de forceres mod hinanden

O

4

DK 159659 B

og sammenlåses med og får i det væsentlige lige kanter indbyrdes. Fortrinsvis sker en sådan yderligere ekspansion eller reekspansion ved injektion mellem perlerne af overophedet vanddamp på mellem 150 og 180°C. Som tegn på passende yder-5 ligere ekspansion, der kan skyldes pentan eller andre gasser indeholdt i perlerne, kan nævnes, at ved et foretrukket eksempel er begyndelses-volumenforholdet mellem perler og bitumen mellem 25 og 30:1, og slutvolumenforholdet er ca. 40:1. Fortrinsvis bevæger perlerne sig i en konvergerende bane mel-10 lem endeløse bælter eller bånd, medens de ekspanderer udad mod båndene. Denne indretning har den fordel, at der opnås en bedre ensartethed med hensyn til perlestørrelsen i slutproduktet, og ved udelukkelse af mellemrum gøres legemet stærkere både med hensyn til bøjning og sammenpresning. Hvis 15 der kun anvendtes ydre kompression, ville perler nær overfladen være udsat for at blive trykket flade, medens de perler, der findes nær midten, ikke ville blive det i samme udstrækning, hvorved man ville få et svagere produkt. Anvendelsen af Varm vanddamp og materialet, der bliver klæbrigt, ifølge den 20 foreliggende opfindelse bidrager til adhæsion, når bitumen-materialet køler'.af.

Det er muligt og foretrækkes at fremstille legemer 2 ifølge opfindelsen med med en bøjningsstyrke på 2,10-3,15 kg/cm 2 målt ifølge B.S. 4370 og en trykstyrke på 1,05-1,75 kg/cm ved ΛΓ Λ 25 C og en kompression på 20%.

Et foretrukket træk ifølge opfindelsen angår mængdeforholdene mellem bitumen eller bituminøs forbindelse og per ler. På blandingstrinnet er perlevoluminet fortrinsvis mindst 20 gange voluminet af bitumen eller bituminøs forbindelse, og 30 selv om forholdet kan ligge fra 20:1 og op til mindst 50:1, ligger intervallet fortrinsvis på 25-40:1. Som følge heraf er produktets ^forhold mellem volumen og vægt, hvadenten produktet foreligger i form af individuelt indkapslede perler eller i form af et legeme, højt, hvilket tydeligvis er mest accepta-35 belt i et isolerende materiale, hvor den isolerende virkning forøges med voluminet. Vægtforholdet ligger fortrinsvis på 5

DK 159659 B

ca. 1 vægtdel perler til 1,5 vægtdele bitumen eller bituminøst materiale.

For at sikre, at alle perlerne så vidt muligt er indkapslet med bitumen eller bituminøs forbindelse, foretrækkes / 5 det ligeledes at holde det samlede overfladeareal på perlerne forholdsvis lavti Dette kan se ved at anvende perler, hvis størrelse ikke ligger under en vis værdi, fortrinsvis 2 mm, og ved at sørge for, at perlerne ikke indeholder fine partikler, hvis tilstedeværelse i stor udstrækning villefoxøga over-10 fladearealet med kun ringe forøgelse af volumen. Det foretrækkes derfor, at diameteren af de mindste perler ikke er under halvdelen af diameteren af de største perler, men det er mest fordelagtigt, at perlerne er af hovedsagelig ensartet størrelse. Således foretrækkes perler med en diameter på fra 15 2 til 10, fortrinsvis fra 3 til 6 mm. Slutproduktet vil få en særlig fordelagtig ensartethed og styrke, hvis perlernes størrelsesfordeling holdes inden for snævre grænser.

Når det drejer sig om paneler i form af plader, ligger de ønskelige tykkelser mellem 3 og 10 cm, typisk 5 cm, og 20 med hensyn til de øvrige dimensioner kan pladestørrelse vælges efter ønske, men det må forudses, at plader på f.eks.

60 x 120 cm vil vise sig særlig anvendelige méd hensyn til fremstilling, opbevaring, håndtering og montering.

Det er naturligvis meget overraskende, at perler 25 ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen med held kan indkapsles i bituminøs forbindelse, der er varmere end perlernes smeltepunkt. Men dette er tilfældet. Til at begynde med før indkapsling vil perlerne have en tendens til at hænge sammen på grund af den statiske elektricitet, der opbygges på dem, men 30 det har vist sig, at når de tilsættes til den varme bitumen, vil denne straks udformes som et tyndt overtræk over og på hver perle. Perlerne vil hver for sig ikke inodtage mere end dette minimumsovertræk, der giver en fuldstændig indkapsling, og overskydende bitumen føres fra en perle til en anden på en 35 bemærkelsesværdig måde. Ved tilsætning af perlerne til blandemaskinen, der indeholder varm bitumen, fordeler denne sig

DK 159659 B

O

6 på en højst uventet måde, så at hver perle indkapsles fuldstændigt i bitumen eller bituminøs forbindelse. I løbet af kort tid er alle perler indkapslet, dvs. fuldstændig dækket med bitumen. Resultatet heraf er, at de statiske kræfter, 5 der til at begynde med holder perlerne sammen, tilintetgøres, selv om bitumen derefter søger at holde perlerne sammen, efter at køling eller i det mindste begyndende køling indtræffer i blandemaskinen.

Efter udtagning fra blandemaskinen kan eventuel ad-10 hærens forårsaget af bitumen eller bituminøs forbindelse fjernes ved hjælp af svag vibration. Resultatet er et materiale bestående af vandtætte, yderst lette og luftige isolerende perler, der er anvendelige til formål, hvor opdrift er ønskelig, fordi perlerne ikke kan absorbere vand selv 15 efter lang tids nedsænkning. Til visse isolationsformål, f.eks. ved opfyldning af hulheder med isolerende materiel, kan sådanne perler være yderst anvendelige.

Ved fremstilling af paneler fjernes den afkølede blanding, eller blandingen fjernes under afkølingen fra 20 blandemaskinen og presses derefter som tidligere beskrevet i en sådan grad, at mellemrummene mellem perlerne i det væsentlige fjernes, dvs. perlerne deformeres, men deres volumen ændres ikke væsentligt og forøges faktisk helst på grund af yderligere opvarmning og oppustning. Sammenpresning 25 .

af en bunke løse perler til ca. 2/3 tykkelse er i reglen tilstrækkelig, men større sammenpresning forøger chancen for at faktisk alle mellemrum fjernes. Et af formålene med sammenpresningstrinnet er, at der ikke forekommer noget afsnit i pladen dannet af indbyrdes forbundne mellemrum.

30

Derved fås maksimal pladetykkelse og dermed maksimal isolerende virkning af en givet vægtmængde materiale. Et andet formål er, at en perle skal presse således på de op til denne liggende perler, at disse bliver deformerede og sammenlåst, idet de berører hinanden langs lige linier, når mate-35 rialet ses i snit. Dette bidrager til den fremstillede plades 7

O

DK 159659 B

høje bøjnings- og trykstyrke. Når dette er sket, er den fremstillede plade således vandtæt, i det væsentlige uden hulrum og faktisk en struktur med betydelig styrke og meget ringe vægt. Pladerne og genstandene kan, om ønsket, yder-5 ligere forbedres ved overfladebehandling, som tidligere beskrevet, der egentlig er en "stryge"-behandling, hvorved en opvarmet flade føres hen over hver overflade på pladen.

Dette blødgør bitumenmaterialet og smelter i nogen grad perler, der findes på overfladen, og resultatet bliver en 10 hård, holdbar, glat, let håndterbar og slidstærk overflade, der forøger panelernes vandtæthed og overfladehårdhed og sørger for, at de altid hver for sig forbliver tillukkede.

Paneler ifølge opfindelsen forbliver på grund af de meget små mængder bitumen eller bituminøs forbindelse, 15 der anvendes, yderst lette, men er alligevel robuste og giver udmærkede muligheder for isolering. I hvert fald vil nogle af de mulige anvendelsesformål, hvortil genstandene og pladerne kan anvendes, være indlysende, f.eks. inden for byggeindustrien, til tagbeklædning eller vægge, hvor der opnås 20 en varmeisolerende funktion på en yderst bekvem og formålstjenlig måde. Da de meget let kan fabriksfremstilles og er egnet til stabling og lette at håndtere, er de meget nemme og billige at transportere og montere nøjagtigt.

Opfindelsen vil i det følgende bliver forklaret nær-25 mere i forbindelse med tegningen, på hvilken fig. 1 viser et tværsnit af en prøve af fast materiale ifølge opfindelsen, og fig. 2 skematisk viser et apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af et fast 30 isolerende panel ifølge opfindelsen.

På fig. 1 ses en tegning i fuld målestok af et tværsnit gennem en prøve af et panel 10 ifølge opfindelsen.

De hvide arealer såsom 11 repræsenterer perler, og de sorte linier, der forbinder dem, er et indkapslende asfaltovertræk 12. 35 Han skal især'lægge mærke til, at der forekommer en bemærkelsesværdig ensartethed med hensyn til perlestørrelse i hele snit- 8

DK 159659 B

tet, dvs. at perlerne ikke er bemærkelsesværdigt mindre nær ved kanterne end på midten. Denne ensartethed er tilvejebragt ved hjælp af opvarmning og yderligere ekspansion eller geneks-pandering af de indkapslede perler under det trin, hvor gen-5 standen udformes. Et andet træk, der skal bemærkes, er de manglende hulrum mellem perlerne. Denne ensartethed fører til et forholdsvis lavt perleoverfladeareal, hvilket indebærer, at der behøves et minimum af bitumenmtateriale for at sikre en tilfredsstillende vandtæt indkapsling af hver perle og adhæsion 10 mellem perlerne indbyrdes.

Som vist i fig. 2 anbringes formstofperlerne til at begynde med i en blandemaskine 15, der i forvejen indeholder bitumen eller bituminøs forbindelse i blødgjort form, fortrinsvis asfalt ved 185°C, så at forbindelsen fuldstændig ind-15 kapsler alle perler. Perlerne afkøles delvis, hældes på en transportør 16 til yderligere afkøling, føres under en valse 17 for at adskille dem i enkelte perler og tilføres derefter en tilførselstragt. På dette stadium udgør de indkapslede perler et materiale til fremstilling af panelet ifølge opfin-20 delsen. Fra tilførselstragten føres perlerne i reguleret hastighed og mængde over på det underste 21 af to endeløse bånd 21 og 22, hvor 22 er det øverste bånd. Båndene 21 og 22 konvergerer på den første del af deres bane og fortsætter derefter parallelt med hinanden. Ind i rummet mellem båndene 25 strækker sig rør 24, der medfører overophedet vanddamp til det afsnit af perlerne. På grund af pentan eller andre gasarter, der indeholdes i perlerne, vil disse ekspandere yderligere, når de opvarmes, hvilket sikrer, at der eksisterer et tryk inde i materialet gennem hele dets tykkelse, 30 medens det tildannes, og ikke blot nær ved kanterne på grund af båndenes konvergering. Ved 25 og 26 er vist tilførselsvalser for formstofbaner til dækning af de endeløse bånd 21 og 22 og tilsvarende oprulningsvalser for disse formstofbaner finde-i den anden ende, for at forhindre materialet i at klæbe til 35 de endeløse bånd. Genstanden dannes i den konvergerende del af banen mellem båndene, og de senere parallele afsnit af banen afkøles for at køle den således dannede genstand.

O

DK 159659 B

9

Panelerne ifølge opfindelsen, der således består af indkapslede polystyrenperler, der er presset sammen, er en vejrbestandig isolerende plade, der er i stand til at modstå kontinuerlig nedbør uden at optage fugt og er således 5 i stand til at bibeholde den termiske effektivitet som isolering. Desuden indebærer den foretrukne anvendelse af bitumen med højt blødgøringspunkt, der er fast ved omgivelsernes temperatur, at der ikke er risiko for svigt ved konstruktionen af materialet i varmt vej eller under varme klimaforhold. Som 10 følge heraf kan materialet monteres som varmeisolering af f.eks. flade tage, og det kan monteres oven på det normale vandtætte tagbeklædningslag. Dette muliggør, at det vandtætte lag selv kan monteres på det mest effektive sted, hvilket er direkte på tagbelægningen, og det yder også beskyttelse 15 for det vandtætte lag mod ekstreme temperaturer og ultraviolet lys, så at dette lags levetid i sig selv forlænges betydeligt. Herudover yder panelet ifølge opfindelsen naturligvis en yderst gunstig isolering i en stærk, let håndterbar form.

20 25 30 35

Claims

1. Panel af isolerende materiale omfattende ekspanderede polystyrenperler og bitumen eller en bituminøs forbindelse, hvor polystyrenperlerne ved fremstillingen af panelet, 5 når de allerede er ekspanderet, hver især er blevet indkapslet i bitumenet eller den bituminøse forbindelse, kendetegnet ved, at denne indkapsling er blevet dannet med bitumenet eller den bituminøse forbindelse i flydende form ved en varmproces, at de indkapslede perler er blevet 10 presset sammen og blevet deformeret til dannelse af et panel uden hulrum mellem perlerne, at bituminet eller den bituminøse forbindelse er fri for opløsningsmidler, lette olier, emulgatorer eller andre flydendegørende midler, og at perlerne har en relativt ensartet størrelse, idet diameteren 15 af de mindste perler ikke er mindre end 1/5 af diameteren af de største perler.

2. Panel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bituminet eller den bituminøse forbindelse er fast ved omgivelsestemperatur.

3. Panel ifølge krav 1 eller 2, kendeteg net ved, at perlerne er så deformeret fra sfærisk form, at de låses sammen med hinanden og har i det væsentlige lige kanter mod hinanden.

4. Panel ifølge ethvert af kravene 1-3, kende-25 tegnet ved, at diameteren af de mindste perler ikke er mindre end halvdelen af diameteren af de største perler.

5. Panel ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at perlerne generelt har ensartet størrelse.

6. Panel ifølge ethvert af kravene 1-5, kende tegnet ved, at bitumenet eller den bituminøse forbindelse er en asfalt med et blødgøringspunkt på 115°C eller mere (Institute of Petroleum Needle Method), og har en indtrængningsværdi på 1-6, fortrinsvis 1-4, ved en konditione-35 ringstemperatur på 25°C.

7. Panel ifølge ethvert af kravene 1-6, kende- DK 159659 B tegnet ved, at vægtforholdet er ca. l vægtdel perler til 1½ vægtdele bitumen eller bituminøst materiale, og volumenforholdet mellem perler og bitumen eller bituminøs sammensætning er fra 25:1 til 40:1.

8. Panel ifølge ethvert af kravene 1-7, kende tegnet ved, at perlerne har en størrelse på 2-10 mm, fortrinsvis 3-6 mm.

9. Fremgangsmåde til fremstilling af et panel af isolerende materiale ifølge krav 1 ved opvarmning af bitumen 10 eller en bituminøs forbindelse til en temperatur væsentligt over dens blødgøringspunkt for at gøre den flydende og frit-strømmende, kendetegnet ved, at der til den opvarmede bitumen eller bituminøse forbindelse sættes forekspanderede polystyrenperler, hvorefter perlerne indkapsles fuld- 15 stændig, og, medens det indkapslede bituminøse materiale er i en halvflydende tilstand, perlerne presses sammen og deformeres således, at der ikke er nogen hulrum mellem perlerne, idet bitumenet eller den bituminøse forbindelse er fri for opløsningsmidler, lette olier, emulgatorer eller 20 andre flydendegørende midler, og perlerne har en relativt ensartet størrelse, idet diameteren af de mindste perler ikke er mindre end 1/5 af diameteren af de største perler.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at perlerne afkøles efter overtrækningen, skilles 25 fra hinanden og genopvarmes, når de presses sammen.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet ved, at perlerne yderligere ekspanderes eller genekspanderes, medens de presses sammen, således at de tvinges mod hinanden og låses sammen med hinanden og i 30 det væsentlige har lige kanter mod hinanden.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at den yderligere ekspansion bevirkes ved indsprøjtning mellem perlerne af overhedet damp på 150-180°C. 35