JP2017501320A - 断熱枠構成を通る空気侵入を低減するための方法 - Google Patents

Abstract

空気流は、１つ以上の繊維ウール層または微粒子状断熱材層で断熱された構造を通って低減される。発泡流体ポリマー組成物層は、絶縁材の露出面の上に適用され、絶縁材の露出面が構造の囲み部材と接する縁部を被覆する。次にこの層が硬化されて、絶縁材の露出面上にポリマーコーティングを形成する。このコーティングが、絶縁材の露出面が構造の囲み部材と接する１つまたは複数の縁部を封止する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、断熱枠構成内の空気侵入を低減するための方法に関する。

枠構成は、住宅及び中小規模の商業ビル内に偏在する。枠構成において、一連の棒状部材がおおよそ平行に配置される。それらは、棒状部材の一方の端部に通常位置するヘッダーに固定されることによりこの配置で正常に保持される。棒状部材は、通常、壁または他の垂直アセンブリの場合に「スタッド」と呼ばれる。その場合、ヘッダーは、しばしば「壁板」と称される。天井及び床などの水平アセンブリの場合、棒状部材及びヘッダーは、通常、「梁」及び「幕板」と称される。屋根アセンブリにおける棒状部材は、一般に「垂木」として知られている。

これらの枠は、ある種のパネル材を棒状部材の片側または両側に適用することによって壁、天井、床、及び屋根などに形成される。パネル材は、例えば、プライウッド、配向性ストランドボードなどの外装材、ポリマー発泡ボードなどの断熱材、石膏壁板などの壁板、木製パネル、または他の材料であってもよい。壁の場合、最も一般的な実践は、枠の両側にパネルを適用することである。例えば、外壁は、典型的に、外面に固定された外装材及び内側に固定されたある種の壁パネルを有する。枠天井は、特にそれが屋根裏空間の下の構成の最上階である場合、パネルをその片側にのみ固定させることができる。屋根は、通常、種々の屋根材で片側にパネル張りされる。

棒状部材間の空間は、典型的に、約２０〜６０ｃｍである。棒状部材自体は、典型的に、厚さ８〜２５ｃｍ（すなわち、枠の片側から反対側まで）である。したがって、一旦壁パネルが枠の片側に取り付けられると、隣接した棒状部材間に多くの空間が創出される。これらは、通常、断熱材で部分的または全体的に充填される。

断熱材は、しばしばセルロース断熱材などの繊維ウールまたは微粒子状材料である。これらの種類の断熱材の（設置の時点での）露出面は、繊維ウールの繊維性質ならびにセルロース断熱材の微粒子状及び通常は多孔性質のため、不均一かつ多孔性である。断熱材層の厚さは、しばしば均一でなく、場合によって、厚さは大幅に異なり得る。

断熱材層は、それ自体では空気漏出を止めるのに十分ではない。空気は、構造内の小さな亀裂及び開口を通過し得る。これらは、例えば、外装の隣接したパネル間の亀裂、枠構造の隣接した部材間の亀裂、ＨＶＡＣの開口部、配管、換気、もしくは配電、または電気器具もしくは他のユーティリティ機能の開口であり得る。屋根裏空間の下の天井の場合、空気が屋根裏に向かって上方に上昇する自然な傾向がある。したがって、空気は、屋根裏の下の天井に対して上方の力を加える傾向がある。この力は、天井を通る空気流の速度、故に熱喪失を増加させる。

空気流は、断熱材を設置する前にこれらの亀裂及び開口を入念に封止することによって新たな枠構成内で容易に低減され得る。しかしながら、古い建物では、この封止は不良に行われているか、または全く行われていない場合がある。建設中に天井が適切に封止されていた場合でも、封止材料の摩耗もしくは欠陥、構造の修正、風化もしくは天候関連の損傷、または多くの他の理由に起因して経時的に出現し得る。これらの問題を解決するために天井を改造することは、断熱材の除去及び交換を必要とし、これは高価で汚く、廃棄問題を引き起こす。

繊維バットまたは微粒子状断熱材で断熱された枠構成を通る空気漏出を低減するための方法が所望される。

本発明は、１つ以上の繊維ウール層または微粒子状断熱材層で断熱された構造を通る空気流を低減するためのプロセスであって、この繊維ウール層または微粒子状断熱材層が、露出面、及び断熱材の露出面が構造の囲み部材と接する縁部を有し、
ａ）断熱材の露出面が構造の囲み部材と接する縁部を被覆するように、発泡流体ポリマー組成物層を断熱材の露出面の上に適用することと、
ｂ）その後、断熱材の露出面上にポリマーコーティングを形成するように、適用された発泡流体ポリマー組成物層を硬化させることであって、このコーティングが、断熱材の露出面が構造の囲み部材と接する１つまたは複数の縁部を封止する、硬化させることと、を含む。

このプロセスは、断熱構造を通る空気透過を低減するための有効かつ安価な方法である。断熱枠アセンブリを通る空気透過を低減することに特に適用可能である。驚くべきことに、適用される薄いポリマーコーティング層は、断熱アセンブリを通る空気流の非常に大幅な低減をもたらす。断熱材表面の不均一な多孔性質にもかかわらず、薄くても空気の通過に対して有効なバリアであるポリマー層を形成する。非常に薄いにもかかわらず有効な空気バリアを形成する能力は、本発明の重要な利益である。薄いポリマー層は、より少ない材料しか必要とせず、コストを最小限に抑える。また薄い軽量層は、断熱材を著しく圧縮しないため、断熱材の断熱値にわずかにしか影響を与えない。このポリマー層の存在は、断熱材の性能を最大限にする助けとなる。

本ポリマー組成物を発泡流体として適用することによって、硬化前の断熱材へのポリマー組成物の排出が最小になる。発泡流体ポリマー組成物は、垂直枠構造にも適用され得る。その発泡性質は、それ自体の重量下で垂直構造からの垂下または落下に耐える助けとなる。

例示の断熱枠アセンブリの一部分の断面図である。 本発明によるポリマーコーティングの適用後の、図１の断熱枠アセンブリの一部分の断面図である。 第２の例示の断熱枠アセンブリの一部分の断面図である。 本発明によるポリマーコーティングの適用後の、図２の断熱枠アセンブリの一部分の断面図である。

図１において、一般に１として示される断熱枠アセンブリは、複数の棒状部材（この場合は梁）２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄ、ならびにパネル５で作製され、示される実施形態では、下水平面を形成する。図１に示される枠アセンブリは、典型的に、例えば屋根裏空間の下の枠天井である。パネル５と一緒に、棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄのそれぞれ連続した対は、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄで部分的に充填される空間を画定する。幕板６は、枠アセンブリの後端（図示される）、及び対応して、棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄ、ならびにパネル５の連続した対によって画定される空間の後端を画定する。別の幕板または他の構造部材（図示せず）は、それらの空間の前端を画定する。この実施形態では、棒状部材の連続した対、幕板６、及び枠アセンブリの前端にある図示されない構造部材は、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄのそれぞれの囲み部材を形成する。図示されるように、随意の枠構成要素９及び９Ａは、棒状部材２Ａ及び幕板６にそれぞれ固定され、棒状部材及び幕板６の高さを超えて上方に延在する。随意の枠構成要素９及び９Ａは、棒状部材２Ａ及び幕板６のレベルの上に構成され得る、多くの可能な追加の枠部材を単に例証する。他の種類のそれらの枠部材は、例えば、壁構造、屋根構造などであってもよい。

図１に示される実施形態では、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄの厚さは、それぞれの場合において、棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄの高さよりも少ない。断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄの露出面７は、したがって、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄのそれぞれの周りの縁部（例えば縁部３）で隣接した棒状部材及び幕板６と接する。断熱材層の「露出」面は、本明細書に記載されるコーティング層の導入前に、大気に開放されるものである。

断熱材は、繊維ウールまたは微粒子状タイプであり得る。典型的に繊維ウールは、典型的にもつれた、または軽く結合された短い（１５０ｍｍ未満）繊維を含有するが、融合されるか、ニードルパンチされるか、織られるか、または編まれてもよい。繊維は、例えば、ガラス、鉱物ウール、または米国特許第５，７２３，２０９号、米国公開第２００４／０１３２３７５号、及び国際公開第２００８／０１２６８０号に記載される様々なポリエステルなどの他のセラミック及びポリマー繊維であってもよい。繊維ウールは、ブランケットもしくはバットの形態で提供され得るか、または所定の場所に吹き入れられるバラ詰めであり得る。微粒子状断熱材として、例えば、セルロース断熱材（乾式、湿式スプレー、安定化及び／または低発塵タイプであってもよい）、発泡ポリマー粒子などが挙げられる。

図２に示される実施形態は、主に棒状部材の高さに対する断熱材の高さに関して図１のそれとは異なる。図２において、一般に２１として示される断熱枠アセンブリは、複数の棒状部材（この場合は梁）２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃ、ならびにパネル２５で作製され、これは、示される実施形態において、下水平面を形成する。垂直パネル２６は、棒状部材２２Ａ及び２２Ｃにそれぞれ固定され、別の垂直パネル２６Ａは、枠アセンブリの後端（図示される）を画定する。別のパネル、幕板、または他の構造部材（図示せず）は、枠アセンブリの前端を画定する。パネル２６及び２６Ａは、棒状部材２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの高さを超えて延在する。図２に示される実施形態において、断熱材２４は、棒状部材２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの高さを超えて延在するパネル２５、２６、及び２６Ａによって画定される空間を充填する。断熱材２４は、縁部２３でパネル２６及び２６Ａと接する露出した上面２７を有する。図２において、パネル２６及び２６Ａは、枠アセンブリの前端にある幕板または他のパネルの図示されていない部分と一緒に、枠アセンブリの囲み部材を構成する。

図１及び２はそれぞれ、空気流を低減するように本発明に従って処理された断熱枠アセンブリの例示の実施形態を表す。

本発明によると、発泡流体ポリマー組成物層は、断熱材（図１及び２の４、２４）の露出面（それぞれ図１及び２の参照番号７及び２７）の上に適用され、断熱材の露出面が構造の囲み部材と接する縁部（図１及び２の３、２３）を被覆する。その後、この層（それぞれ図１Ａ及び２Ａの１０、２９）は、硬化されて断熱材の露出面上にポリマーコーティングを形成する。コーティングは、断熱材の露出面が構造の囲み部材と接する１つまたは複数の縁部を封止する。

図１Ａ及び２Ａに示される実施形態は、コーティングが露出断熱面全体も被覆する好ましい実施形態である。露出断熱面の一部分をコーティングしないまま残すことは可能であるが、断熱材の露出面全体にわたるコーティング層は、断熱材を通る空気流を低減し、これが熱性能を向上させる。

故に、図２及び２Ａを参照すると、発泡流体ポリマー組成物は、断熱材層２４の露出面２７に、断熱材層２７の縁部２３（及び全ての他の縁部）に沿って適用される。硬化時に、ポリマーコーティングは、断熱材層２４の上に生成される。このポリマーコーティングは、断熱材層２４の露出面２７がパネル２６及び２６Ａと接する縁部（ならびに露出面２７が枠アセンブリの前端を画定する見えない枠部材と接する縁部）を封止する。

本発明の目的で、断熱材層の露出を貫通する任意の構造は、「囲み部材」であり、そのような構造が断熱材層の露出面と接して形成された縁部は、本明細書に記載のように封止されるべきである。故に、例えば、発泡流体ポリマー組成物は、配管、換気、電気、ＨＶＡＣ、及び他の構造が断熱材層の露出面を貫通する縁部に沿って適用され、そのような縁部に沿って封止を形成するように硬化されるべきである。

縁部を「封止すること」によって、発泡流体ポリマー組成物を縁部に適用し、それを硬化させることによって、発泡体断熱材層と隣接した囲み構造との間のガスの通過に対する物理的バリアを形成することを意味する。上述のように、断熱材の露出面全体をコーティングすることが好ましい。

発泡流体ポリマー組成物は、（ａ）ガスを巻き込み、組成物の体積密度をそのポリマー成分またはポリマー前駆体成分の体積密度を下回って低減したこと、（ｂ）硬化前に、それが液体として流れ、したがって液体としてポンプ圧送及び／またはスプレーされ得ること、ならびに（ｃ）下記のように硬化した後にポリマーを形成する１つ以上のポリマーまたは１つ以上のポリマー前駆体を含有することを特徴とする。

いくつかの実施形態では、ポリマーコーティングは、可撓性材料である。ポリマーコーティングの可撓性は、耐久性の利点をもたらす。可撓性ポリマーコーティングは、例えば、構造及び／または下位断熱材層のわずかな動き、またはポリマーコーティング上への力の適用時に亀裂が入りにくい。可撓性は、典型的に、コーティングのガラス転移温度と相関し、室温を下回るガラス転移温度は、典型的に、可撓性の増加と相関する。可撓性は、伸びと相関する傾向もあり、より高い伸びはより高い可撓性と相関する。

したがって、いくつかの実施形態では、ポリマーコーティングは、１５℃以下の少なくとも１つのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。好ましくは、０℃以下の少なくとも１つのガラス転移温度を有し、より好ましくは−２０℃以下のガラス転移温度を有する。このガラス転移温度は、−１２０℃まで低くてもよい。場合によって、例えばポリマーがアクリレートポリマーまたはコポリマーである場合、１５℃以下の少なくとも１つのＴ_ｇを有するポリマーコーティングを選択することにより、コーティングが構造を通る空気流を低減する能力を著しく向上させることもできる。

いくつかの実施形態では、ポリマーコーティングは、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも１００％、または少なくとも２００％の破断伸びを有する。

有用なポリマーの実施例として、例えば、上記のようなＴ_ｇを有するそれぞれの場合に、Ｃ_１−Ｃ_８アルキルアクリレート及びヒドロキシアルキルアクリレートなどのアクリル酸エステルポリマー、アクリレート−スチレンコポリマー、アクリレート−酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、ブタジエンなどのジエンのモノマーポリマー及びコポリマー、様々なシリコーンゴムなどが挙げられる。

いくつかの実施形態では、流体ポリマー組成物は、流体連続相中のポリマー粒子の分散体、すなわちラテックスである。流体連続相は、好ましくは水性であり、連続相が好ましくは少なくとも７５重量％の水であることを意味する。必要に応じて、ポリマー粒子は、様々な有機流体中に分散され得るが、これは潜在的な悪臭、吸入、または露出の問題のためにあまり好ましくない。分散体は、流体連続相中の分散ポリマー粒子を安定化して凝集及び沈殿を低減する、１つ以上の界面活性剤を含んでもよい。この種の分散体の実施例として、アクリル系乳剤、スチレン−アクリル系乳剤、酢酸ビニル−アクリル系乳剤、ポリウレタン乳剤、ゴム（合成または天然）乳剤などが挙げられる。有用な分散体は、市販されている。実施例として、それぞれＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＲｈｏｐｌｅｘ（商標）ＥＣ−１７９１アクリル系乳剤、Ｒｈｏｐｌｅｘ（商標）２０１９ＲＸスチレン−アクリル系乳剤、及びＢａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓから入手可能なＢａｙｄｅｒｍ Ｆｉｎｉｓｈ ９１ＵＤが挙げられる。

他の実施形態では、流体ポリマー組成物は、好適な溶媒中の１つ以上のポリマー材料の溶液である。

他の実施形態では、流体ポリマー組成物は、適用後に反応して上述のようにポリマーを形成する１つ以上の前駆体材料を含有する。この種のポリマー組成物の実施例は、硬化性の１部または２部ポリウレタン生成物である。１部ポリウレタンは、周囲湿分の存在下で硬化するイソシアネート末端プレポリマーを含む。別の種類の１部ポリウレタンは、イソシアネート成分と、ポリオールなどの１つ以上のイソシアネート反応性材料とを含有し、これらが配合されて特定の条件下、典型的に上昇温度で硬化する。これは、例えば、イソシアネート基を遮断すること、または潜伏性熱活性化触媒を使用することによって行われ得る。２部ポリウレタンは、ポリイソシアネート成分及び別個の硬化性成分を含み、これらが適用前に混合される。別個の硬化性成分は、水、ポリオール、ポリアミン、またはアミノアルコールなどの１つ以上のイソシアネート反応性材料を含有する。

流体ポリマー組成物は、発泡される。これは、いくつかの方法で行われ得る。１つの方法は、泡立て方法である。泡立て方法では、ガスをポリマー組成物中に物理的に泡立たせてガスを巻き込む。ガスは、一般に空気であるが、ポリマー組成物の他の成分と不必要に反応しない任意の他のガスであり得る。

ポリマー組成物を発泡させる第２の方法は、揮発性膨張剤を含めることによる。この方法において、膨張剤は、ポリマー組成物と混合され、それが断熱材に適用されたとき、またはその後にポリマー組成物を膨張させる。場合によって、加圧された膨張剤／ポリマー組成物の混合物が形成され、その後に断熱材層の上に分配される。圧力の低減は、膨張剤を揮発させ、組成物を発泡させるのに十分である。膨張剤は、ポリマー組成物をその加圧された容器から適用装置を通して（典型的にスプレーヘッドを通して）押し出す推進剤としても作用し得る。そのような場合における発泡剤の沸騰温度は、おおよそ室温以下であるべきである。この種の好適な発泡剤の実施例として、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、及びプロパンなどの炭化水素が挙げられる。

第３の方法において、室温を超える沸騰温度を有する物理的膨張剤は、ポリマー組成物中に組み込まれる。適用後、ポリマー組成物の温度は、膨張剤を膨張させるのに十分に上昇される。温度は、ポリマー成分のうちの１つ以上の発熱反応、または他の方法によって熱を適用することにより上昇し得る。

第４の方法において、化学的膨張剤は、ポリマー組成物中に組み込まれる。化学膨張剤は、ポリマー組成物が適用されてガスを生成したとき、またはその後に反応または分解する。硬化性ポリウレタン前駆体の場合、一般的な化学膨張剤は水であり、これがイソシアネート基と反応して二酸化炭素を生成し、また成長ポリマー鎖を鎖延長させて、そのようにして硬化に関与する。

好ましくは、完全膨張後に０．２５ｇ／ｃｃ、より好ましくは０．０３〜０．１５ｇ／ｃｃの発泡体密度を生成するのに十分な膨張剤が提供される。流体ポリマー発泡体組成物は、場合によって、断熱材の表面への適用時に完全に膨張されないことがある。そのような場合、それが適用された後に更なる膨張が起こり得る。

前述の成分に加えて、流体ポリマー組成物は、様々な粘度調整剤、乾燥剤、架橋剤、硬化剤、硬化触媒及び／もしくは促進剤、着色剤、抗酸化剤、保存剤、充填剤、希釈剤ならびに／またはコーティング層を形成し、その後に硬化を引き起こすために有用または望ましい他の添加剤を含有してもよい。

発泡流体ポリマー組成物は、スプレーによって便利に適用されるが、注入及びこて塗りなどの他の方法を使用することができる。従来のスプレー装置が全体的に好適である。流体ポリマー組成物は、エアロゾルとして分配され、加圧された容器に封入され、弁またはスプレーヘッドを通して分配され得る。流体ポリマー組成物は、それが空気または他のガスと混合され、その後にスプレーヘッドまたはノズルを通して断熱材の表面上に分配される泡を形成する、泡立て装置を通過し得る。発泡剤が揮発性液体または化学膨張剤であるとき、流体ポリマー組成物は、それが断熱材に適用された後に発泡する液体としてスプレーヘッドまたはノズルを通して分配され得る。必要に応じて、流体ポリマー組成物の成分は、ミックスヘッドに運ばれ、そこでそれらが複合されて流体ポリマー組成物を形成し、その後に同様の方法で分配される。

スプレー発泡体分配装置は周知である。１つの有用な種類の装置は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＦｒｏｔｈ−Ｐａｋ発泡体封止キットである。

一般に、発泡流体ポリマー組成物は、断熱材の露出面が囲み部材と接する縁部にわたって適用され、そのような縁部に沿って存在し得る間隙を架橋または充填する。加えて、十分なポリマー組成物が、断熱材層の露出面をコーティングするように適用されてもよい。適用されたポリマー組成物層は、硬化後に例えば、厚さ０．２５〜２５ｃｍであってもよい。本発明の驚くべき利点は、薄いコーティングが一般に十分であることであり、したがって適用された層は、硬化後に、好ましくは厚さ５ｃｍ以下であり、さらにより好ましくは厚さ２．５ｃｍ以下である。コーティング重量は、例えば、１００〜２０００ｇ／ｍ^２、好ましくは２５０〜１２００ｇ／ｍ^２、及びより好ましくは３５０〜１０００ｇ／ｍ^２であってもよい。

断熱材の多孔性質及び／または微粒子状性質、ならびにポリマー組成物の流体性質にもかかわらず、ポリマー組成物は、断熱材層中の非常に遠くまで貫通しない傾向があることが見出された。代わりに、それは主に、断熱材層の表面またはその付近に保持されるため、硬化時に、コーティングがその表面またはその付近に形成する。

その後、適用された発泡流体ポリマー組成物は硬化される。「硬化」は、ここでは単に、流体ポリマー組成物のコーティングが、固体ポリマー層（多孔性であってもよい）に変換することを意味する。ポリマー分散体または溶液の場合、硬化機序は、連続液体相が蒸発するか、または他の方法で除去され、ポリマー層を残す、乾燥機序を含んでもよい。ポリマー分散体の場合、硬化機序は、分散ポリマー粒子の癒合を含んでもよい。ポリマー分散体の場合、硬化機序は、随意に分散ポリマー粒子の癒合中または癒合前にポリマーの反応を含んでもよい。１つ以上のポリマー前駆体を含有する反応性システムの場合、硬化機序は、ポリマーを形成するための前駆体（複数可）の反応を含む。

図１Ａ及び２Ａは、本発明によるポリマーコーティングの適用後の、図１及び２それぞれの断熱枠アセンブリを示す。図１Ａの参照番号は、該当箇所において、図１の対応する参照番号を指す。図１Ａにおいて、ポリマーコーティング１０は、各断熱材層の露出面７が隣接した棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、及び幕板６と接する縁部３を被覆及び封止するそれぞれの場合に、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄのそれぞれの露出面７の上に適用されている。切り取り図Ａは、ポリマーコーティング１０が除去されて、断熱材層４のうちの１つの下位露出面７を明らかにする部分を示す。

この実施形態では、断熱材層７のそれぞれは、棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄの高さに対して、断熱材層４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄの高さが低いことに起因して、別個にコーティングされる。しかしながら、ポリマーコーティングを、棒状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、及び２Ｄなどの棒状部材の露出面全体の上に適用することは可能であり、また好ましくさえあり、それにより、連続ポリマー層が断熱構造全体にわたって形成される。

図２Ａに示される実施形態では、断熱材層の高さは棒状部材２２Ａ、２２Ｂ、及び２２Ｃの高さを超えるため、単層のポリマーコーティング２９が枠アセンブリ全体にわたって適用され、断熱材層２４の露出面が囲み部材（この場合、パネル２６及び２６Ａ）と接する縁部２３を封止する。

硬化後のポリマーコーティングは、多孔性または非多孔性であってもよい。発泡性流体ポリマー組成物の気泡構造の一部または全体は、発泡体が硬化するにつれて喪失され得る。例えば、ポリマーコーティングは、硬化時に表面の一方または両方上に被膜を形成し得る。硬化後のポリマーコーティングは、初めに適用されたときに有した厚さと同じ厚さを維持し得る。他の場合、初めに適用されたときに有した暑さよりも大きい厚さに膨張し得るか、またはそれよりも小さい厚さに収縮し得る。

本発明の別の利点は、ポリマーコーティングがしばしば水蒸気に対して半透過性である一方で、依然として構造を通る空気流に対して有効なバリアを提供することである。いくつかの実施形態では、ポリマーコーティングは、１〜２５ｐｅｒｍ（５７〜１４２５ｎｇ／ｓ・ｍ^２・Ｐａ）、特に５〜２５ｐｅｒｍ（２８５〜１４２５ｎｇ／ｓ・ｍ^２・Ｐａ）の透過率を有する。

本発明のプロセスによって、断熱構造を通る空気流は、しばしば少なくとも３０％低減される。いくつかの実施形態では、空気流は、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％低減され得る。

断熱材の所望の１つ以上の追加層が、ポリマーコーティング上に適用されてもよい。この追加の断熱材は、前述のような繊維状または微粒子状断熱材、剛性ポリマー発泡体ボード断熱材、または他の有用な種類であってもよい。

本発明のプロセスは、新たな構造または既存の構造の改造に適用され得る。新たな構造において、本発明のプロセスは、枠構造内の接合部間の亀裂封止を補充するか、または部分的もしくは全体的に交換ことができる。改造において、本発明は、既存の断熱材を除去し、下位枠構造内の亀裂を封止する必要性を回避または低減することができ、それにより、既存の断熱材を除去及び交換するコストを回避する。

以下の実施例は、本発明を例証するために提供され、その範囲を限定するものではない。全ての部及びパーセンテージは、別段の指示がない限り重量による。

実施例１及び２
１１２×１１２×１．２７ｃｍ枠が合板から構成される。４０．６×４０．６ｃｍ平方が枠の中心に切り開かれる。上昇した周縁部（高さ５．１ｃｍ）が正方形の開口の周りに構成される。２片の１．２７ｃｍ合板が上昇した周縁部の上に載置され、それらの間に０．３ｃｍの間隙を残す。結果として、４０．６×４０．６×５．１ｃｍの空洞が２片の合板で裏打ちされる。その後、アセンブリが反転されて、４０．６×４０．６ｃｍの開口が３ミル（０．７６ｍｍ）のポリエチレンフィルムで被覆される。その後、アセンブリは、真空から外方に向いたフィルムを有する空気流装置内に載置される。空気流装置内の圧力は、大気圧下で２５Ｐａに低減され、空気流が測定されてベースライン空気流量を得る。フィルムは、空気が合板内の間隙を通って、かつ空洞を通って流れるのを防ぎ、そのためシステム内の他の漏出に起因する空気流が測定され、その後の測定から差し引かれるのを可能にする。

ベースライン試験後に、ポリエチレンフィルムが除去される。繊維ガラスバットが空洞に遊嵌される。アセンブリが前述のように空気流装置内に載置され、空気流が測定される。システム漏出に起因する空気流を結果から除去して、断熱空洞を通る空気流を計算する。

実施例１：上述のテストアセンブリの空洞を、前述のように繊維ガラスバットでバラ詰めする。市販の２部ポリウレタンスプレー発泡体断熱材（Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＦｒｏｔｈ−Ｐａｋ ２００キット）を、繊維ガラスバットの表面全体が被覆され、繊維ガラスバットが枠と接する縁部が封止されるまで、一連の重なる１〜２ｃｍビーズの発泡体をスプレーすることによって繊維ガラスバットの表面に適用する。その後、ポリウレタンを、２２℃／５０％相対湿度で７日間硬化させる。その後、空気流を前述のように試験し、結果は下記表１のとおりである。

実施例２及び３：２２１０グラムの水性アクリル系乳剤（５５％固体、Ｔ_ｇ−４０℃、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＲｈｏｐｌｅｘ（商標）ＥＣ−１７９１）を、空気を混入することなく穏やかに撹拌する。３９０グラムの水、５．２グラムのアニオン性会合性増粘剤（Ａｃｒｙｓｏｌ（商標）ＤＲ−７２、３０％固体、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから）、水中の２６グラムの２９．５％ラウリル硫酸ナトリウム溶液、及び水中の５２グラムの３５％ステアリン酸アンモニウム溶液を、約１０分間混合する。得られた混合物を、終夜静置させる。混合物の分量を、別個のエアロゾル缶に入れる。弁を圧着し、イソブタン及びプロパンの混合物をそれらの値を通して以下の割合で充填する。

実施例２： ５２７．９ｇの乳剤混合物、１７．５ｇのイソブタン、４ｇのプロパン。おおよその発泡剤含有量：３．９重量％。

実施例３：５１７ｇの乳剤混合物、２６．８ｇのイソブタン、６．８ｇのプロパン。おおよその発泡剤含有量：６．１重量％。

実施例２及び３はそれぞれ、実施例１に関して記載される繊維ガラスバットで充填されたテストアセンブリの表面の上にスプレーされ、同じ方法で硬化される。実施例２の分配されるおおよその発泡体密度は、０．０９２ｇ／ｃｃであり、実施例３のそれは、約０．０５５ｇ／ｃｃである。それぞれの場合、空気流は上述のように試験され、結果は表１に示されるとおりである。

実施例４：１３６０グラムの水性スチレン−アクリル系乳剤（５５％固体、Ｔ_ｇ−７℃、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＲｈｏｐｌｅｘ（商標）２０１９ ＲＸ）を、空気を混入することなく穏やかに撹拌する。２４０グラムの水、３．２グラムのアニオン性会合性増粘剤（Ａｃｒｙｓｏｌ（商標）ＤＲ−７２、３０％固体、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから）、水中の１６グラムの２９．５％ラウリル硫酸ナトリウム溶液、及び水中の３２グラムの３５％ステアリン酸アンモニウム溶液を、約１０分間混合する。実施例２及び３に関して記載されるように、５２８．２ｇのこの混合物を、アルミニウムスプレー缶に封入し、缶を１７．３ｇのイソブタン及び４．７ｇのプロパンで加圧する。分配されるおおよその発泡体密度は、約０．０９９ｇ／ｃｃである。空気流は、前述のように試験され、結果は表１に示されるとおりである。

発泡ポリマー層が空気流を非常に大幅に低減することが分かる。ラテックスの中で、より低いＴ_ｇがより良好な性能と相関することが分かる。追加の実験では、スチレン−アクリル系ラテックスを、＋１７℃のＴ_ｇを有するアクリル系ラテックスと置き換えて、実施例３を繰り返す。空気流は、５６．７％に増加し、スチレン−アクリル系ラテックスを用いて、より低いＴ_ｇとより良好な性能との相関をさらに確立する。

実施例５〜７
実施例５：１７５ｇ分量の実施例２及び３に記載の乳剤混合物を、Ｈｏｂａｒｔ製パンミキサーに入れ、ワイヤ泡立て器アタッチメントを用いて高速で５分間泡立て、０．０８６ｇ／ｃｃの密度を有する泡を生成する。それぞれの場合、その後、この泡を繊維ガラスで充填されたテストアセンブリの上にこて塗りし、硬化させて、前述の実施例と同じ方法で評価する。

実施例６：１７５ｇ分量の実施例４に記載の乳剤混合物を、Ｈｏｂａｒｔ製パンミキサーに入れ、ワイヤ泡立て器アタッチメントを用いて高速で５分間泡立て、０．０８６ｇ／ｃｃの密度を有する泡を生成する。その後、この泡を繊維ガラスで充填されたテストアセンブリの上にこて塗りし、硬化させて、前述の実施例と同じ方法で評価する。

実施例７：２０３グラムの上述のＲｈｏｐｌｅｘ（商標）ＥＣ−１７９１乳剤及び２０２グラムの第２のアクリル系乳剤（５０％固体、Ｔ_ｇ＋２７℃、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからのＲｈｏｐｌｅｘ（商標）ＡＣ−６３０）を、空気を混入することなく穏やかに撹拌する。２４０グラムの水、３．２グラムのアニオン性会合性増粘剤（Ａｃｒｙｓｏｌ（商標）ＤＲ−７２、３０％固体、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから）、水中の１６グラムの２９．５％ラウリル硫酸ナトリウム溶液、及び水中の３２グラムの３５％ステアリン酸アンモニウム溶液を、約１０分間混合する。実施例５及び６に関して記載されるように、０．０７３の密度を有する泡が形成され、その泡がテスト枠アセンブリに適用され、前述のように硬化される。

実施例５〜７のテスト結果は、表２に示されるとおりである。

それぞれの場合のポリマー層は、空気流を低減する。しかしながら、これらの泡立てシステムは、実施例１〜４に記載のエアロゾルシステムと同様に動作しない。これらの実施例が、＋１７℃、＋１８℃、及び＋２７℃のガラス転移温度を有するアクリル系ラテックスを使用して繰り返されるとき、空気流は、ごくわずかに低減され、より高いガラス転移の不良な動作、この泡立てシステムにおけるより弾性の低いアクリレートラテックス材料を示す。

実施例８〜１４
乳剤混合物を、前述のＲｈｏｐｌｅｘ（商標）２０１９ ＲＸ製品から、それを表３に示される追加の成分と混合することによって作製する。

得られた乳剤混合物を、実施例２及び３に関して記載されるようにアルミニウムスプレー缶に封入し、缶を発泡剤で加圧する。発泡剤の量及び種類は、表４に示されるとおりである。発泡剤の添加後に、缶を約３６０ｋＰａ（５２ｐｓｉ）ゲージまで窒素で過剰加圧する。それぞれの場合に、分配される、おおよその発泡体密度を測定する。前述の実施例と同様に、それぞれを繊維ガラスで充填されたテストアセンブリに適用し、硬化させる。前述のように、空気流を試験する。分配された密度及び空気流の結果は、表４に示されるとおりである。

このデータは、−７℃のＴ_ｇを有するスチレン−アクリル系乳剤に基づく配合物に対する修飾の効果を示す。発泡体安定剤の量を低減することは、ポリマー固体（実施例９対実施例３）のより高い希釈と同様に、空気漏出率を増加させ（実施例８対実施例３、表１）、界面活性剤の量を増加させる（実施例１３及び１４）。全ての実施例は、空気漏出の著しい低減を提供する。

発泡剤の量が乳剤の重量に基づいて５％に増加されることを除いて、実施例１０を繰り返す。適用された新鮮な発泡体層は、厚さ約０．８ｃｍである（４８０ｇ／ｍ^２面密度）。重複試験における空気漏出率は、対照の３８％及び５４％である。

実施例１０の乳剤混合物を空気と共に泡立て、実施例５〜７に記載のように評価したとき、空気漏出は、対照の３０．９％である。

実施例１５
実施例３に記載される乳剤混合物を、実施例２及び３に関して記載されるように、アルミニウムスプレー缶に封入し、缶を、６８：１２：２０の重量比のイソブタン、プロパン、及びジメチルエーテルのブレンドで加圧する。発泡剤含有量は、５重量％である。乳剤混合物を、垂直テストアセンブリにスプレーする。テストアセンブリは、上述のものと同一である。空洞を、前述のように繊維ガラスバットで充填し、発泡ポリマー組成物がスプレー及び硬化されるとき、枠は垂直に保持される。１４０ｇの乳剤（７００ｇ／ｍ^２の被覆率に対応する）を、前述のように繊維ガラスバットに適用し、硬化させると、空気漏出率は、対照の６４％である。乳剤の量を２１５ｇに増加させたとき、空気漏出率は、対照の２９％である。これらの実験は、本発明が垂直適用でも有用であることを明示する。

コーティング層の水蒸気透過性を評価するために、繊維ガラスウールを、直径９ｃｍの５００ｃｃカップにゆるく詰め、上部に深さ２ｃｍの充填されていない空間を残す。厚さ約２．５ｃｍの発泡乳剤の層を、繊維ガラスの上部に適用する。適用された層は、カップの縁をわずかに超えて延在する。一定量が達成されるまで、発泡体を９日間乾燥させる。１５ｃｃの水を、小さい穴を通して底から約７ｃｍまでカップに注入し、穴を封止する。カップを一定温度及び相対湿度下で保管し、毎日の線形重量減少を測定し、透過率（ｐｅｒｍ）をＡＳＴＭ Ｅ９６、方法Ｂにより計算する。発泡体層は、９．５ｐｅｒｍの透過率を有する。

実施例１６
乳剤混合物を調製し、実施例１５に記載の発泡剤と共に封入する。この混合物は、この場合は繊維ガラスバットがゆるいセルロース粒子状断熱材と置き換えられたことを除いて、前述のように水平断熱枠アセンブリの断熱材層の上面に適用される。異なる発泡体コーティング重量で３回試験を行う。コーティングされたアセンブリを硬化させ、前述のように空気流を試験する。

１５０ｇのコーティング重量で、空気漏出は、対照の２５％である。１９０ｇのコーティング重量で、空気漏出は、対照の２０％である。コーティング重量が２３０ｇに増加されたとき、空気漏出率は、対照の５％に低下する。これらの実験は、バラ詰めされたセルロース断熱材を通る空気漏出を低減する能力を明示する。

実施例１７
４２７．５ｇの４０％固体ポリウレタン分散体（Ｂａｙｄｅｒｍ Ｆｉｎｉｓｈ ９１ＵＤ、ガラス転移温度−４０°）を、２２．５ｇの水、０．４５ｇのＡｃｒｙｓｏｌ（商標）ＤＲ−７２会合性増粘剤、４．５ｇの２９．５％固体ラウリル硫酸ナトリウム溶液、及び９ｇの３５％固体ステアリン酸ナトリウム溶液とブレンドする。１７５ｇ分量のこの混合物を、Ｈｏｂａｒｔ製パンミキサーに入れ、ワイヤ泡立て器アタッチメントを用いて高速で５分間泡立て、０．０９３ｇ／ｃｃの密度を有する泡を生成する。その後、この泡を繊維ガラスで充填されたテストアセンブリの上にこて塗りし、硬化させて、前述の実施例と同じ方法で評価する。空気漏出は、対照の３％である。

Claims (18)

1. １つ以上の繊維ウール層または微粒子状断熱材層で断熱された構造を通る空気流を低減するためのプロセスであって、前記繊維ウール層または微粒子状断熱材層が、露出面、及び前記断熱材の前記露出面が前記構造の囲み部材と接する縁部を有し、
   ａ）前記断熱材の前記露出面が前記構造の囲み部材と接する前記縁部を被覆するように、発泡流体ポリマー組成物層を前記断熱材の前記露出面の上に適用することと、
   ｂ）その後、前記断熱材の前記露出面上にポリマーコーティングを形成するように、前記適用された発泡流体ポリマー組成物層を硬化させることであって、このコーティングが、前記断熱材の前記露出面が前記構造の前記囲み部材と接する１つまたは複数の前記縁部を封止する、硬化させることと、を含む、前記プロセス。
2. 前記ポリマーコーティングが、実質的に前記絶縁材の前記露出面全体を被覆する、請求項１に記載の前記プロセス。
3. 前記構造を通る前記空気流が、前記ポリマーコーティングの適用後に少なくとも５０％低減される、請求項１または２に記載の前記プロセス。
4. 前記構造を通る前記空気流が、前記ポリマーコーティングの適用後に少なくとも７５％低減される、請求項３に記載の前記プロセス。
5. 前記ポリマーコーティングの厚さが、０．２５〜５ｃｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記プロセス。
6. 前記構造が、天井または水平構造である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記プロセス。
7. 前記構造が、垂直構造である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記プロセス。
8. 前記断熱材が、繊維バットまたはセルロース断熱材である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の前記プロセス。
9. 前記ポリマーコーティングが、１５℃以下の少なくとも１つのガラス転移温度を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記プロセス。
10. 前記ポリマーコーティングが、少なくとも５０％の破断伸びを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記プロセス。
11. 前記ポリマーが、Ｃ_１−Ｃ_８アルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルアクリレートポリマー、アクリレート−スチレンコポリマー、アクリレート−酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、ジエンモノマーのポリマーもしくはコポリマー、またはシリコーンゴムのうちの１つ以上である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記プロセス。
12. 前記流体ポリマー組成物が、流体連続相中の前記ポリマーの粒子の分散体である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記プロセス。
13. 前記流体ポリマー組成物が、水性乳剤である、請求項１２に記載の前記プロセス。
14. 前記流体ポリマー組成物が、適用後に反応して前記ポリマーを形成する１つ以上の前駆体材料を含有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の前記プロセス。
15. 前記前駆体材料が、少なくとも１つのポリイソシアネート化合物を含む、請求項１４に記載の前記プロセス。
16. 前記流体ポリマー組成物が、少なくとも１つの揮発性膨張剤を含有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の前記プロセス。
17. 前記流体ポリマー組成物が泡立てられる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の前記プロセス。
18. 前記ポリマーコーティングが、２８５〜１４２５ｎｇ／ｓ・ｍ^２・Ｐａの透過率を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の前記プロセス。

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