JP2021504187A - ポリウレタンベースの断熱ボード - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 本明細書に記載される外部断熱複合システムは、コンクリートまたは石積み壁と、コンクリートまたは石積み壁上の多層断熱ボードと、を含む。多層断熱ボードは、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍｍ３の第１の密度を有する高密度ポリウレタン層と、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３未満の第２の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体と、を含む。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、概して、ポリウレタンベースの断熱ボードに関し、より具体的には、高密度ポリウレタン層および硬質ポリウレタン発泡体層を含むポリウレタンベースの断熱ボードに関する。
コンクリートまたは石積み壁などの外壁用の断熱システムが提案されている。外壁の外面に適用され、レンダリングシステムによって仕上げられた断熱製品の組み合わせは、外部断熱複合システム（ＥＴＩＣＳ）と称される。外部断熱複合システムは、新しい住居と既存の建物ストックの改修の両方のために、他のソリューションよりも建設においてしばしば好ましい選択である。
最も一般的な外部断熱複合システムは、断熱材料と同様に膨張性ポリスチレン（ＥＰＳ）を用いる。しかしながら、ポリウレタンは、典型的に、断熱、強度、および限られた吸水量など、低コストの代替品よりも優れた特定の特性を提供する。したがって、外部断熱複合システムにおいて、ポリウレタンベースの断熱ボードを外壁と組み合わせることが提案されている。
本明細書の１つ以上の実施形態によれば、外部断熱複合システムは、コンクリートまたは石積みの壁と、コンクリートまたは石積みの壁上の多層断熱ボードと、を含む。多層断熱ボードは、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の第１の密度を有する高密度ポリウレタン層と、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３未満の第２の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体と、を含む。
別の実施形態によれば、外部断熱複合システムを調製する方法が提供される。方法は、コンクリートまたは石積み壁を提供することと、１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度ポリウレタン層と、１００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体層と、を含む多層断熱ボードを提供することと、接着剤または機械的固定デバイスを使用して、多層断熱ボードをコンクリートまたは石積み壁の外面に取り付けることと、コンクリートまたは石積み壁の外面に取り付けられた多層断熱ボードに、ガラス繊維メッシュ補強が埋め込まれた補強コーティングを適用することと、を含む。さらなる実施形態では、多層断熱ボードは、連続プロセスに従って調製されてもよく、連続プロセスは、最下層として第１のフェーシングを提供することと、第１の反応混合物を分配して、第１のフェーシングの面上に少なくとも１つの高密度ポリウレタン層を形成することと、第２の反応混合物を分配して、成形高密度ポリウレタン層上に硬質ポリウレタン発泡体層を形成することと、最上層として硬質発泡体ポリウレタン層上に第２のフェーシング層を提供することと、多層断熱ボードが２つの離間した対向する成形コンベヤ間で硬化させることと、を含む。
図１は、例示的な外部断熱複合システムを示す。 図２は、高密度ポリウレタン層および硬質ポリウレタン発泡体を含む例示的な多層断熱ボードを示す。
図１を参照すると、外部断熱複合システム１００は、コンクリートまたは石積み壁などの外壁１０２を含むことができる。石造物または煉瓦積みとしても知られている石積みは、モルタルでモノリシック構造に一緒に結合される比較的大きなユニット（石、レンガ、ブロックなど）を含み得る。コンクリートは、セメント、骨材、および水から作製され、硬化してユニットなしの構造を作製することができる。
システムは、外壁１０２の外面上に直接配置された接着剤１０４をさらに含むことができる。接着剤１０４は、外壁１０２の外面と断熱構成要素１０６との間に載置することができる。様々な実施形態では、接着剤１０４は、発泡接着剤、シリコーン接着剤、ホットメルト接着剤、またはコールドメルト接着剤などの可撓性接着剤であってよい。いくつかの特定の実施形態では、接着剤は、ポリウレタン発泡接着剤、例えば、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）からＩｎｓｔａ−Ｓｔｉｋ（商標）として市販されているポリウレタン発泡接着剤であり得る。本明細書で説明する様々な実施形態は、断熱構成要素１０６を外壁１０２に取り付けるための接着剤１０２について説明しているが、断熱構成要素１０６は、機械的固定デバイスの使用など、他の方法で外壁１０２に取り付けることができることが企図される。
様々な実施形態によれば、以下でより詳細に説明されるように、断熱構成要素１０６は、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の第１の密度を有する高密度ポリウレタン層２０２と、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３未満の第２の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体２０４と、を含む多層断熱ボード（図２に示される）であり得る。いくつかの実施形態では、断熱構成要素１０６は、高密度ポリウレタン層２０２がレンダに向かって位置決めされるように配向されてもよいが、他の実施形態では、高密度ポリウレタン層２０２は、断熱される外壁１０２の外面に向かって位置決めされてもよい。
さらに図１を参照すると、外部断熱複合システム１００は、断熱構成要素１０６によって接着剤１０４から分離された１つ以上のベースコート層１０８をさらに含むことができる。図１に示す実施形態は、２つのベースコート層１０８を含むが、いくつかの実施形態では、外部断熱複合システム１００は、３つ以上のベースコート層、１つのベースコート層、またはさらにはベースコート層を含まなくてもよいことが企図される。
図１に示す外部断熱複合システム１００はまた、２つのベースコート層１０８の間に位置決めされた補強メッシュ１１０を含む。様々な実施形態では、補強メッシュ１１０は、ポリマーコーティングされたガラス繊維メッシュ布であってよい。ガラス繊維メッシュ生地は、いくつかの特定の実施形態では、１００〜２２０ｇ／ｍの重量、または１４０〜１８０ｇ／ｍの重量を有することができる。
最後に、トップコート１１２が、外部断熱複合システム１００上に位置決めされる。トップコートは、限定ではなく例として、粒子の粗いおよびスクラッチされたレンダリング、装飾パネル、レンガ効果、または実際のレンガスリップを含み得る。特定の実施形態に応じて、他の種類のトップコートが企図される。
外部断熱複合システム１００を概して説明してきたが、ここで、断熱構成要素１０６を、図２を参照してより詳細に説明する。上記に提供されたように、様々な実施形態では、断熱構成要素１０６は、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の第１密度を有する高密度ポリウレタン層２０２と、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３未満の第２の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体２０４と、を含む、多層断熱ボード２０２である。本明細書で使用される場合、「ポリウレタン」という用語は、ポリウレタン、ポリウレタン／ポリ尿素、およびポリウレタン／ポリイソシアヌレート材料を包含する。様々な実施形態では、断熱構成要素１０６は、少なくとも１つのフェーシング層を含むことができる。
高密度ポリウレタン層
様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、イソシアネート反応性成分をイソシアネート成分と反応させることによって形成されるポリマーマトリックスから形成され得る。具体的には、ポリマーマトリックスは、ウレタン基、イソシアヌレート基、および／または尿素基を含み得る。
イソシアネート反応性成分は、１つ以上のポリオールを含む。様々な実施形態では、ポリオールは、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチルプロパン、スクロース、ソルビトール、ノボラック、またはトルエンジアミンなどの開始剤を使用して形成されたポリエーテルポリオールであってよい。高密度層での使用に好適なポリオールには、限定ではなく例として、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）からＶＯＲＡＮＯＬ（商標）の商品名で市販されているものが含まれ、その例としては、ＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＣＰ４７０２（グリセリン開始剤にプロピレンオキシドとエチレンオキシドを追加し、公称官能価が３およびＥＷが約１５８０を有するポリエーテルポリオール）、およびＶＯＲＡＮＯＬ（商標）Ｐ１０１０（プロピレングリコール開始剤にプロピレンオキサイドを追加することによって形成され、公称官能価が２およびＥＷが約５０８を有するポリエーテルポリオール）が含まれる。他のポリオールの例には、ＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＲＮ４９０およびＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＲＨ３６０（スクロースおよびグリセリンにプロピレンオキシドを添加することにより形成され、平均官能価が４よりも大きく、ＥＷがそれぞれ１１５および１５６を有するポリエーテルポリオール）、ＶＯＲＡＮＯＬ（商標）ＲＮ４８２（ソルビトールに酸化プロピレンを添加して形成され、公称官能価が６、ＥＷが１１５を有するポリエーテルポリオール）、ＴＥＲＣＡＲＯＬ（商標）５９０３（プロピレンジアミンをトルエンジアミンに付加することにより形成された、公称官能価が４およびＥＷが１２７を有するポリエーテルポリオール）が含まれ、すべてＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能である。
他の好適なポリオールには、芳香族ポリエステルポリオールなどのポリエステルポリオールが含まれる。ポリエステルポリオールは、３０重量％〜４０重量％のテレフタル酸、５重量％〜１０重量％のジエチレングリコール、および５０重量％〜７０重量％のポリエチレングリコールを含み得る。無水フタル酸からなり、使用に好適な市販のポリエステルポリオールの例には、商品名ＳＴＥＰＡＮＰＯＬ（商標）（Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）で入手可能なものを含み、その例には、ＳＴＥＰＡＮＰＯＬ（商標）３１５２、ＳＴＥＰＡＮＰＯＬ（商標）２３５２、ＳＴＥＰＡＮＰＯＬ（商標）ＰＳ７０Ｌが含まれる。
上記に提供されるものに加えて、他の種類のポリオールを使用することができる。例えば、芳香族または脂肪族ポリエステルポリオール、脂肪族または芳香族ポリエーテル−エステルポリオール、および植物誘導体から得られるポリオールを使用することができる。したがって、ポリオールの様々な組み合わせを使用して、イソシアネート反応性成分を形成することができる。
イソシアネート成分は、脂肪族、脂環式、脂環式、および／または芳香族ポリイソシアネートおよびそれらの誘導体であるイソシアネート含有反応物を含み得る。誘導体は、限定ではなく例として、アロファネート、ビウレット、およびＮＣＯ末端プレポリマーを含み得る。いくつかの実施形態によれば、イソシアネート成分は、少なくとも１つの芳香族イソシアネート（例えば、少なくとも１つの芳香族ポリイソシアネート）を含む。例えば、イソシアネート成分は、芳香族ジイソシアネート、例えば、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）の少なくとも１つの異性体、粗ＴＤＩ、ジフェニルメチレンジイソシアネート（ＭＤＩ）の少なくとも１つの異性体、粗ＭＤＩ、および／またはより高官能性のメチレンポリフェノールポリイソシアネートを含み得る。本明細書で使用される場合、ＭＤＩは、ジフェニルメタンジイソシアネート異性体、ポリフェニルメチレンポリイソシアネート、および少なくとも２つのイソシアネート基を有するそれらの誘導体から選択されるポリイソシアネートを指す。粗製、ポリマー性、または純粋なＭＤＩをポリオールまたはポリアミンと反応させて、変性ＭＤＩを生成することができる。ポリマーとモノマーのＭＤＩとのブレンドも使用することができる。いくつかの実施形態では、ＭＤＩは、１分子当たり平均２〜３．５個（例えば、２〜３．２個）のイソシアネート基を有する。イソシアネート含有反応物の例には、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から商品名ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）で市販されているもの、例えば、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ２２９ＰＭＤＩイソシアネート（１分子当たり平均２．７個のイソシアネート基を持つ高分子メチレンジフェニルジイソシアネート）などが含まれる。
高密度ポリイソシアヌレート層のイソシアネート指数は、７０超、１００超、１８０超、１９５超、３００超、５００超、７００超、１，０００超、１，２００超、および／または１２５０超であり得る。イソシアネート指数は、２，０００未満であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、イソシアネート指数は、１００〜１，５００、１８０〜１０００，２５０〜５００などであり得る。本明細書で使用される場合、「イソシアネート指数」は、イソシアネート反応性化合物の１００理論当量当たりに加えられたイソシアネート含有化合物の当量の数である。１００のイソシアネート指数は、水およびポリオール組成物などからの、存在するイソシアネート反応性水素原子当たり１つのイソシアネート基に対応する。イソシアネート指数は、式：イソシアネート指数＝（Ｅｑ ＮＣＯ／Ｅｑの活性水素）ｘ１００で表され、式中、Ｅｑ ＮＣＯは、ポリイソシアネートのＮＣＯ官能基の数であり、活性水素原子のＥｑは、同等の活性水素原子の数である。イソシアネート指数が高いほど、イソシアネート含有反応物の量が多いことを示す。理論に縛られることなく、高いイソシアネート指数は、煙の生成の減少を含め、より優れた熱安定性と発火反応挙動をもたらすと考えられている。
様々な実施形態において、高密度ポリウレタン層を形成するために使用されるイソシアネート反応性成分中のポリオールの官能性および当量（ＥＷ）は、イソシアネート指数に応じて選択することができる。例えば、１８０未満のイソシアネート指数の場合、３以上の官能価を有し、かつ２００以下の当量重量（ＥＷ）を提供するためのイソシアネート反応性成分全体の平均として、少なくとも１つのポリオールを含むようにポリオール反応物を選択することができる。いくつかの実施形態では、３．０以上のヒドロキシル官能価を有するポリオールは、グリセリン、トリメチロールプロパン、スクロース、ソルビトール、およびトルエンジアミンなどの高官能性開始剤のアルコキシル化によって得られるポリエーテルポリオールの中から選択され得る。むしろ、より低い官能価のポリオール（例えば、３未満の官能価）は、１８０より大きいイソシアネート指数を有する配合物に好ましく使用され得る。３未満のヒドロキシル官能価を有し、より高い屈折率の配合物に特に好適なポリオールは、好ましくはポリエステルポリオールの中から選択され得る。
連鎖延長剤、架橋剤などの他の添加剤も含まれ得る。連鎖延長剤の例には、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリプロピレン、およびポリエチレングリコールが含まれる。様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、別個に添加される物理的共発泡剤を除外する。本明細書で使用される場合、「物理的発泡剤」は、反応条件下で揮発して発泡ガスを形成する低沸点液体である。いくつかの実施形態では、組成物は水抑制剤を含む。水抑制剤の例には、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から市販されているＶＯＲＡＴＲＯＮ（商標）ＥＧ７１１が含まれる。
触媒はまた、高密度ポリウレタン層を形成する組成物中に含まれてもよい。トリエチレンジアミンなどの第三級アミン、またはジブチルスズジラウレートなどの有機金属化合物を含むことができる触媒の例。使用できる触媒の例には、イソシアネートとそれ自身との反応を促進する三量化触媒、例えば、トリス（ジアルキルアミノアルキル）−ｓ−ヘキサヒドロトリアジン（１，３，５−トリス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル）−ｓ−ヘキサヒドロトリアジン、ＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ３０、ＤＡＢＣＯ（商標）Ｋ−２０９７（酢酸カリウム）、ＤＡＢＣＯ（商標）Ｋ１５（カリウムオクトエート）、ＰＯＬＹＣＡＴ（商標）４１、ＰＯＬＹＣＡＴ（商標）４３、ＰＯＬＹＣＡＴ（商標）４６、ＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ、ＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ３１、水酸化テトラアルキルアンモニウム（水酸化テトラメチルアンモニウムなど）、アルカリ金属水酸化物（水酸化ナトリウムなど）、アルカリ金属アルコキシド（ナトリウムメトキシドおよびカリウムイソプロポキシドなど）、および１０〜２０個の炭素原子（およびいくつかの実施形態では、ペンダントヒドロキシル基）を有する長鎖脂肪酸のアルカリ金属塩が含まれる。
高密度ポリウレタン層はまた、１つ以上の添加剤を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、高密度ポリウレタン層は、少なくとも１つの難燃剤をさらに含む。難燃剤は、高密度ポリウレタン層を形成するための組成物の総重量に基づいて、１重量％〜５０重量％（例えば、１重量％〜３０重量％、１．５重量％〜２０重量％、１．５重量％〜１０重量％、１．５重量％〜８重量％、２重量％〜５重量％、２．５重量％〜４重量％、２．５重量％〜３．５重量％など）の量で存在し得る。難燃剤は、固体または液体であり得、非ハロゲン化難燃剤、ハロゲン化難燃剤、またはそれらの組み合わせを含む。難燃剤の例には、限定ではなく例として、ハロゲンありまたはなしのリン化合物、ハロゲンありまたはなしの窒素ベースの化合物、塩素化化合物、臭素化化合物、およびホウ素誘導体が含まれる。
様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、粒子状固体を含有する。特定の実施形態では、粒子状固体は、膨張可能なグラファイト、炭酸カルシウム、メラミンまたは三水酸化アルミニウムであってよい。例えば、高密度ポリウレタン層は、ポリウレタンおよび／またはポリウレタン／ポリイソシアヌレートを含むポリイソシアネートベースのポリマーマトリックス中の膨張可能グラファイトおよび／またはメラミンの分散から形成され得る。膨張可能なグラファイトは、例えば、高密度ポリウレタン層に特定の望ましい火炎反応特性を提供するために使用され得、高密度ポリウレタン層が火炎バリア層として機能することを可能にする。膨張可能なグラファイト（「剥離グラファイト」とも呼ばれるグラファイトの挿入化合物）は、火災条件下で膨張可能な微粒子である。様々な実施形態によれば、膨張可能なグラファイトは、２００μｍ〜３００μｍの粒径を有し得る。実施形態では、膨張可能なグラファイトは、その初期体積の少なくとも２００倍（例えば、２５０倍〜３５０倍）に膨張することが可能であり得る。膨張率は、２７５ｃｍ３／ｇ〜４００ｃｍ３／ｇである。膨張温度は、特定の膨張可能なグラファイトによって異なる。いくつかの実施形態では、膨張可能なグラファイトは、約１６０℃〜約２２５℃の温度でその膨張を開始する。好適な膨張可能なグラファイトには、ＱＵＩＭＩＤＲＯＧＡ（商標）Ｇｒａｄｅ２５０の商品名で市販されているもの、ＮＯＲＤ−ＭＩＮ（登録商標）ＫＰ２５１（Ｎｏｒｄｍａｎｎ Ｒａｓｓｍａｎｎから）、およびＧＨＬ Ｐｘ９５ＨＥ（ＬＵＨから）が含まれる。
パネルの単位面積当たりに存在する膨張可能なグラファイトの量は、層の厚さ、層密度、および反応物質に組み込まれた高密度ポリウレタン層の膨張可能なグラファイトの重量パーセント（重量パーセントを１００で割ったものとして表される）に基づいて計算される：
単位面積当たりの膨張可能なグラファイトの量＝（高密度ポリウレタン層の全成分に対する膨張可能なグラファイトの重量％）／１００×（高密度ポリウレタン層の密度）×（火災バレル層の厚さ）
単位面積当たりの膨張可能なグラファイトの量が、層の達成可能な膨張および火炎保護の程度を決定すると考えられている。様々な実施形態では、単位面積当たりの膨張可能なグラファイトの量は、少なくとも５０ｇ／ｍ２、少なくとも２００ｇ／ｍ２、少なくとも３００ｇ／ｍ２、少なくとも３４０ｇ／ｍ２、少なくとも５００ｇ／ｍ２、少なくとも６００ｇ／ｍ２、少なくとも７５０ｇ／ｍ２、少なくとも８００ｇ／ｍ２、少なくとも９００ｇ／ｍ２、または少なくとも１，０００ｇ／ｍ２である。例えば、単位面積当たりの膨張可能なグラファイトの量は、７０ｇ／ｍ２〜１，５００ｇ／ｍ２、１５０ｇ／ｍ２〜１，５００ｇ／ｍ２、２００ｇ／ｍ２〜１，４００ｇ／ｍ２、２５０ｇ／ｍ２〜１，２００ｇ／ｍ２、３００ｇ／ｍ２〜１，１００ｇ／ｍ２、５００ｇ／ｍ２〜１，２５０ｇ／ｍ２、７００ｇ／ｍ２〜１，２００ｇ／ｍ２、７５０ｇ／ｍ２〜１，１００ｇ／ｍ２、８５０ｇ／ｍ２〜１１００ｇ／ｍ２などであり得る。
様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、無機充填剤を含有し得る。無機充填剤は、ＣＬＴＥ（線熱膨張係数）が低いため、剛性に寄与し、温度変化による寸法変化を低減し得る。無機充填剤は、鉱物ベースコートへの接着に役立つ。特定の「セラミック化」組成物は、火災条件下で分解および化学反応を起こして、断熱製品の火炎反応に積極的に寄与する多孔性で密着性のある自立セラミック製品を形成することがある。無機化合物のセラミック化混合物の例には、ケイ酸塩鉱物および無機リン酸塩またはガラスフリットなどの融剤が含まれる。無機充填剤の存在は、機械加工を容易にするのにも役立ち、場合によっては、コスト削減にも効果的で有り得る。
様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、少なくとも１００ｋｇ／ｍ３の密度を有する。例えば、高密度ポリウレタン層は、１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３、１５０ｋｇ／ｍ３〜１２００ｋｇ／ｍ３、１７５ｋｇ／ｍ３〜８００ｋｇ／ｍ３、または２２５ｋｇ／ｍ３〜６００ｋｇ／ｍ３の密度を有し得る。
高密度ポリウレタン層は、０．５ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有し得る。例えば、高密度ポリウレタン層は、１ｍｍ〜２５ｍｍ、１ｍｍ〜２０ｍｍ、１ｍｍ〜１５ｍｍ、１ｍｍ〜１０ｍｍ、１ｍｍ〜５ｍｍなどの厚さを有することができる。高密度ポリウレタン層は、剛性または半剛性であり得るが、様々な実施形態では、高密度ポリウレタン層は、脆弱ではない。
高密度ポリウレタン層は、イソシアネート反応性成分をイソシアネート含有反応物と反応させて、膨張可能なグラファイトまたは他の好適な充填剤を含み得る任意の添加剤と共にポリマーマトリックスを形成することによって形成することができる。膨張可能なグラファイトまたは他の固体粒子を反応混合物に導入するために、様々な方法を使用することができる。例えば、膨張可能なグラファイトまたは他の固体粒子は、反応混合物に直接別々に提供されてもよく、および／またはイソシアネート含有成分またはイソシアネート反応性成分中に提供されてもよい。ほんの一例として、膨張可能なグラファイトは、イソシアネート反応性成分、膨張可能なグラファイト、および任意選択的に他の添加剤を含む、得られた混合物の総重量に基づいて、イソシアネート反応性成分（例えば、５重量％〜５０重量％、１０重量％〜４５重量％、２５重量％〜４５重量％３０重量％〜４０重量％、３５重量％〜４０重量％などの量で）と予め混合することができる。付加的にまたは代替的に、膨張可能なグラファイトは、イソシアネート含有成分と混合されてもよい。膨張可能なグラファイトは、付加的にまたは代替的に、反応混合物に導入されるか、または次いで液体反応混合物に分散される固体として反応混合物に直接導入される担体に高濃度で分散される。
ポリウレタンベースの発泡体
硬質ポリウレタン発泡体２０４を形成するためのポリウレタン配合物は、ポリウレタンポリマーを形成するためにイソシアナート成分から提供されるイソシアナート部分とイソシアネート反応性成分から提供されるイソシアネート反応性部分との反応生成物であるポリウレタンポリマーの形成に依存する多成分系から調製することができる。得られるポリウレタンベースの発泡体は、ＡＳＴＭ Ｄ−１６２２従って、２５ｋｇ／ｍ３〜７５ｋｇ／ｍ３（例えば、３０ｋｇ／ｍ３〜７０ｋｇ／ｍ３、３０ｋｇ／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３、３５ｋｇ／ｍ３〜４５ｋｇ／ｍ３など）の適用密度を有する。
例えば、ポリウレタンベースの発泡体は、０．０３０Ｗ／ｍＫ未満、０．０２６Ｗ／ｍＫ未満、または０．０２４Ｗ／ｍＫ未満の熱伝導率値（λ）を有し得る。
ポリウレタンベースの発泡体は、発泡性硬質ポリウレタン発泡体であり得る。発泡性硬質ポリウレタン組成物を調製するためのプロセスは、当業者に知られているであろう。例えば、発泡性硬質ポリウレタン発泡体は、以下により詳細に記載されるように、物理的共発泡剤を使用して調製され得る。
硬質ポリウレタン発泡体などのポリウレタンベースの発泡体は、ウレタン部分を含有し、イソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分を含む出発原料から作製される。様々な実施形態では、ポリウレタンベースの発泡体を形成するための組成物は、多成分系を使用して調製することができる。多成分系では、イソシアネート成分とイソシアネート反応性成分が別々に提供され、別々の成分の混合後、ポリウレタン発泡体が形成し始めることがある。
イソシアナート成分は、少なくとも１つのイソシアナート（例えば、ポリイソシアナートおよび／またはイソシアナート末端プレポリマー）を含む。イソシアネート反応性成分は、１つ以上のポリオールを含む少なくともポリオール成分を含む。反応混合物は、少なくとも１つの任意選択的な添加剤（発泡剤、触媒、硬化剤、連鎖延長剤、難燃剤、粘度調整剤、充填剤、顔料、安定剤、界面活性剤、可塑剤、および／または得られた最終ポリウレタン製品の特性を変更する他の添加剤などの）を含む任意選択的な添加剤成分を含み得る。
例示的な実施形態では、多成分系は、１つ以上のポリイソシアネートおよび／または１つ以上のイソシアネート末端プレポリマーを有するイソシアネート成分を含む。例えば、多成分系は、ポリウレタン発泡体を形成するための組成物の総重量に基づいて、ポリイソシアネートの１０重量％〜９５重量％（例えば、２０重量％〜９０重量％、４０重量％〜８５重量％、４５重量％〜７５重量％、４５重量％〜６５重量％、４５重量％〜５５重量％、４９重量％〜５５重量％など）を含み得る。
例示的なポリイソシアネートには、当業者に知られているトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）およびその変形、ならびに当業者に知られているジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）およびその変形が含まれる。ポリウレタン技術で知られている他のイソシアネート、例えば、ポリウレタンベースの発泡体について技術で知られているものが使用されてもよい。例としては、ビウレット、尿素、カルボジイミド、アロファネート、および／またはイソシアヌレート基を含有する誘導体などの変性イソシアネートが挙げられ、また使用され得る。例示的な利用可能なイソシアネートベースの製品には、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＰＡＰＩ（商標）製品、ＩＳＯＮＡＴＥ（商標）製品、ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）製品、およびＶＯＲＡＳＴＡＲ（商標）製品が含まれる。
ポリウレタンベースの発泡体を形成するためのイソシアネート反応性成分のポリオール成分は、１つ以上のポリオールを含み得る。ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、天然油由来のポリオール、および／または単純なポリオール（グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールおよびブチレングリコールなど）の群から選択される１つ以上のポリオールを含むことができる。例えば、１つ以上のポリオールは、１つ以上のポリエーテルポリオールおよび／または１つ以上のポリエステルポリオールを含み得る。ポリエーテルポリオールは、例えば、エポキシド、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、および／またはブチレンオキシドの重合によって調製することができる。ポリエステルポリオールは、芳香族ジカルボン酸および／またはそれらの誘導体と、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、またはグリセリンなどのヒドロキシル化化合物との反応生成物であり得る。１つ以上のポリオールは、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇ（例えば、１００〜５５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）のヒドロキシル価を有し得る。
イソシアネート反応性成分は、７０〜６００（例えば、８０〜４００、９０〜３５０、９０〜２５０、９０〜２００、１００〜１７０など）のイソシアネート指数でイソシアネート成分と反応し得る。イソシアネート指数は、ポリウレタンネットワークを形成するための反応混合物中のイソシアネートの当量を、反応混合物中のイソシアネート反応性水素含有物質の総当量で割って１００を掛けた値として測定される。別の方法で検討すると、イソシアネート指数は、反応混合物に存在するイソシアネート反応性水素原子に対するイソシアネート基の比率であり、パーセンテージで表される。
任意選択的な連鎖延長剤成分は、例えば、分子当たり２つのイソシアネート反応性基を有し、また４００未満のイソシアネート反応性基当たりの当量を有し得る連鎖延長剤を含み得る。任意選択的な架橋剤成分は、１分子当たり３つ以上のイソシアネート反応性基および４００未満のイソシアネート反応性基当たりの当量を有する少なくとも１つ架橋剤を含み得る。
添加剤成分は、１つ以上の物理的発泡剤を含み得る。本明細書で使用される場合、「物理的発泡剤」は、反応条件下で揮発して発泡ガスを形成する低沸点液体である。例示的な物理的発泡剤には、炭化水素、フルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、ヒドロフルオロオレフィン、ヒドロクロロフルオロオレフィン、および他のハロゲン化化合物が含まれる。
添加剤成分は、１つ以上の触媒を含み得る。例えば、添加剤成分は、アミン、有機金属、または三量化触媒を含み得る。例えば、触媒成分は、イソシアネート反応性成分の総重量の５．０重量％未満を占め得る。
ポリウレタンベースの発泡体は、１つ以上の難燃剤を含み得る。難燃剤は、ポリウレタンベースの発泡体を形成するための組成物の総重量に基づいて、１重量％〜５０重量％（例えば、１重量％〜３０重量％、１．５重量％〜２０重量％、１．５重量％〜１０重量％、１．５重量％〜８重量％、２重量％〜５重量％、２．５重量％〜４重量％、２．５重量％〜３．５重量％など）の量で存在し得る。難燃剤は、固体または液体であり得、非ハロゲン化難燃剤、ハロゲン化難燃剤、またはそれらの組み合わせを含む。難燃剤の例には、限定ではなく例として、ハロゲンありまたはなしのリン化合物、ハロゲンありまたはなしの窒素ベースの化合物、塩素化化合物、臭素化化合物、およびホウ素誘導体が含まれる。
様々な他の添加剤、例えば、当業者に知られているものを含めることができる。例えば、着色剤、界面活性物質、増量剤、および／または可塑剤を使用することができる。染料および／または顔料（二酸化チタンおよび／またはカーボンブラックなど）は、ポリウレタン発泡体に色特性を付与するために、任意選択的な添加剤成分に含まれてもよい。顔料は、固体の形態であってもよく、または固体は、ポリオール担体中に予め分散されていてもよい。補強材（例えば、フレークまたは粉砕ガラスおよび／またはヒュームドシリカ）を使用して、特定の特性を付与することができる。他の添加剤には、例えば、ＵＶ安定剤、酸化防止剤、空気放出剤、および接着促進剤が含まれ、これらは、ポリウレタン発泡体の所望の特性に応じて独立して使用することができる。
添加剤成分および／またはポリウレタン配合物は、硬質ポリウレタン発泡体で使用するために当技術分野で知られている任意の有機および無機固体充填剤を含むか、または除外することができる。固体充填剤は、補強充填剤であってもよい。いくつかの実施形態によれば、硬質ポリウレタン発泡体は、１つ以上のガラス繊維マットの存在により補強構造を有する。好ましいガラス繊維マットは、一般に膨張可能として知られている種類のものであり、ガラス繊維マットの結合剤含有量が低いため、発泡体の影響下で、発泡体全体にわたってフェーシングシートの平面に実質的に平行な面で均一に分布するように分離する。好適なガラス繊維マットは、２０ｇ／ｍ２〜２００ｇ／ｍ２、３０ｇ／ｍ２〜１００ｇ／ｍ２、より好ましくは約７０ｇ／ｍ２の単位面積当たりの重量を有することができる。発泡体層の厚さに応じて、１つ以上のガラス繊維マットを使用することができる。
ポリウレタン発泡体は、ポリウレタン系をベース基材および／または面上に適用する噴霧および／または注入適用によって形成されてもよい。噴霧および／または注入適用は、例えば、連続的な方法で、コンベヤデバイス上で行われ得る。
フェーシング層
上記に提供されたように、いくつかの実施形態では、断熱構成要素１０６は、少なくとも１つのフェーシング層をさらに含むことができる。実施形態では、フェーシング層は、硬質ポリウレタン発泡体層または高密度層または両方に隣接して位置決めされてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、高密度ポリウレタン層２０２は、フェーシング層と接触していない。
様々な実施形態では、フェーシング層は、ガラスフリースベースの材料などの非金属ベースのフェーシング層である。本明細書で使用される場合、「ガラスフリースベースの材料」は、ガラスフリース基材などのガラスフリースを含む材料を指す。
いくつかの実施形態では、第２のフェーサー層は、第１のフェーシング層とは反対側の面上の断熱構成要素１０６上に含まれてもよい。第１および第２のフェーシング層は、同じまたは異なる材料を作製してもよい。言い換えれば、第１および第２のフェーシング層の材料は、ガラスフリースおよび高分子膜ベースの材料を含むガラスベースの材料から独立して選択されてもよい。各フェーシング層は、独立して、０．０１ｍｍ〜３ｍｍ（例えば、０．０５〜０．６ｍｍ、０．０５〜０．１ｍｍ、０．０７〜０．０９ｍｍなど）の厚さを有することができる。特定の一実施形態によれば、第１のフェーシング層は、第２のフェーシング層と同じ材料で作製され、同じ厚さを有することができる。
フェーシング層としての使用に好適な例示的な材料には、例えば、鉱物または瀝青でコーティングされたガラスフリースまたはガラスティッシュが含まれる。様々な実施形態では、ガラスフリースは、Ｅｕｒｏｃｌａｓｓ Ｃの分類の要件を満たし得る。
代替的に、いくつかの実施形態では、断熱構成要素１０６は、高密度ポリウレタン層２０２と接触する剥離可能なフェーシング層を有してもよい。そのような実施形態では、剥離可能なフェーシング層は、断熱構成要素１０６が使用される前に、断熱構成要素１０６から除去されてもよい。剥離可能なフェーシングの例には、ポリオレフィンフィルム（プロピレンおよびポリエチレンなどであるが、これらに限定されない）、ポリハロゲン化ポリオレフィン、ワックス紙およびワックスプラスチックフィルム、プラスチックおよび複合ホイルが含まれる。除去可能なフィルムは、ボードが連続製作プロセスから出ている間に剥離される、または使用時に除去されることがある。剥離可能なフィルムが除去されると、高密度層は、機械加工などのさらなる処理を可能にして、厚さの少なくとも一部にわたって粗い面および／もしくはトラフを提供して応力を軽減するのに役立つ、ならびに／または設置後に他の材料とインターロッキングするのに役立つ。特定の他の実施形態では、剥離可能なフェーシングは、使用直前に除去される。そのような実施形態では、除去可能なフェーシングは、好ましくは、使用前に可能な限り長く断熱値を維持するために、拡散防止ホイルから選択される。
様々な実施形態では、ポリウレタンベース発泡体および高密度ポリウレタン層のうちの少なくとも１つは、フェーシング層上に形成されてもよい。例えば、ポリウレタンベース発泡体または高密度ポリウレタン層は、フェーシングに液体反応混合物を適用することにより、フェーシング層の面上に形成することができる。
特定の一実施形態では、高密度ポリウレタン層は、液体反応混合物をフェーシング層に適用することによってフェーシング層上に形成されてもよい。高密度ポリウレタン層が少なくとも部分的に硬化することを可能にする遅延の後、ポリウレタン発泡体用の液体反応混合物が高密度ポリウレタン層に適用されてもよい。いくつかの実施形態では、遅延は、１０秒以上であり得る。いくつかの実施形態では、１つ以上のガラス繊維マットは、発泡体構造補強を提供するために置かれる。追加のフェーシング層をポリウレタン発泡体に適用することができる。断熱構成要素がポリウレタン発泡体層の両側に高密度ポリウレタン層を有する実施形態では、断熱構成要素は、第２のフェーシングの内面に第２の高密度ポリウレタン形成組成物を注入または噴霧することによって生成され得る。
高密度ポリウレタン層をフェーシング層上に置くことを伴わなくてもよい代替プロセスが企図される。例示的な代替プロセスは、砂床または任意の他の好適な粒子上に高密度ポリウレタン層を形成するための反応混合物を噴霧または注入するステップを含み得る。ベッドと接触して形成された高密度ポリウレタン層は、砂が含まれているために粗面を達成する。理論に制限されることなく、この粗面は、断熱構成要素とレンダリングシステムとの間の強力な接着を有利に提供することができる。
手順および試験方法
プルスルー試験
試験は、試料からねじを引き抜くために必要な力を測定して行われた。各試料は、３５ｍｍ×８０ｍｍ×５０ｍｍ（厚さ）であった。ねじは、５．２５ｍｍの直径、および２５ｍｍのねじ込み深さを有した。ねじを、５ｍｍ／分の速度で引き抜いた。セル荷重は、１０ｋＮであった。分析ごとに５つの試験片があった。
火炎に対する反応
火災に対する反応は、主な分類が、Ｆ〜Ａに分類されるＥｕｒｏ分類システム（ＥＮ１３５０１−１）に従って行わた。煙（ｓ３、ｓ２、またはｓ１）および滴下（ｄ２、ｄ１、ｄ０）には追加の分類がある。可燃性材料は、着火性試験（ＥＮ１１９２５−２）および中間スケール角試験（ＥＮ１３８２３、ＳＢＩとして知られている）の２つの方法で試験される。前者は、小さな垂直試料の炎の高さを測定するために使用される。後者は、熱放出と煙の発生を測定するために使用される。可燃性材料に利用可能なＥｕｒｏｃｌａｓｓを満たすための要件を表１に示す。ＥＮ１５７１５によれば、ＳＢＩの試験アセンブリの取り付けおよび固定は、長い翼の１つの垂直ジョイントおよび１つの水平ジョイントで行われている。同じ試験で垂直ジョイントおよび水平ジョイントを使用した試験は、最悪のケースの状況を反映しており、最も広い用途分野を提供する。
以下の実施例は、様々な実施形態を説明するために提供されるが、特許請求の範囲を制限することを意図するものではない。すべての部およびパーセンテージは、特に指示がない限り重量による。様々な実施例、比較例、ならびに実施例および比較例で使用される材料に関して、おおよその特性、特性、パラメータなどを以下に提供する。さらに、実施例で使用した原料の説明は以下の通りである。
ポリオールＡは、ｉ）６３．３ｐｂｗの、ＯＨ数２１５および官能価２を有するテレフタル酸ベースのポリエステルポリオール、ｉｉ）２１ｐｂｗの、ＯＨ数３１５および機能性２．４を有するテレフタル酸ベースのポリエステルポリオール、ｉｉｉ）１５．７ｐｂｗのリン酸トリクロロイソプロピル、ｉｖ）０．８０ｐｗの水、ｖ）４ｐｂｗのポリシロキサン／ポリエーテルコポリマー界面活性剤、ｖｉ）１ｐｂｗのＰＯＬＹＣＡＴ（商標）５、ならびにｖｉｉ）１．２ｐｂｗのＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ７触媒のポリオール混合物である。
ポリオールＢは、ｉ）５８ｐｂｗの、ＯＨ数２１５および官能性２を有するテレフタル酸ポリエステルポリオール、ｉｉ）１５ｐｂｗの、４００ＭＷを有するポリエチレングリコール、ｉｉｉ）１５ｐｂｗのトリクロロイソプロピルホスフェート、ｉｖ）６．５ｐｂｗのトリエチルホスフェート、ｖ）３ｐｂｗのポリシロキサン／ポリエーテルコポリマー界面活性剤、ならびにｖｉ）１．５ｐｂｗのＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ３１触媒のポリオール混合物である。
ＶＯＲＡＴＨＥＲＭ（商標）ＣＮ６２６は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能な触媒である。
ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ２２０は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能な高分子メチレンジフェニルジイソシアネート（ＰＭＤＩ）であり、
ＶＯＲＡＮＡＴＥ（商標）Ｍ６００は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能な高分子メチレンジフェニルジイソシアネート（ＰＭＤＩ）であり、
ＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ７は、Ｅｖｏｎｉｋから入手可能な触媒であり、
ＤＡＢＣＯ（商標）ＴＭＲ３１は、Ｅｖｏｎｉｋから入手可能な触媒であり、
ＯＭＹＡＣＡＲＢ（商標）５ＵＭは、Ｏｍｙａ、Ｉｎｃ．（ＶＴ、Ｐｒｏｃｔｏｒ）から入手可能な炭酸カルシウムであり、
ＧＨＬ Ｐｘ９５ＨＥは、Ｇｅｏｒｇ Ｈ．Ｌｕｈ ＧｍｂＨ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能な膨張可能なグラファイトであり、
ＰＯＬＹＣＡＴ（商標）５は、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．から入手可能なペンタメチルジエチレントリアミン触媒であり、
ＢＹＫ Ｗ９６９は、Ｂｙｋから入手可能な湿潤分散剤であり、
ＶＯＲＡＴＲＯＮ（商標）ＥＧ７１１ＡＤＤＩＴＩＶＥは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能なヒマシ油にゼオライトを５０％混合したものである。
高密度ポリウレタン層は、表２の配合に従って調製される。
硬質ポリウレタン発泡体は、表３に提供される配合に従って調製される。
表３の発泡剤は、７０重量％のシクロペンタンと３０重量％のイソペンタンの混合物である。
実施例１は、高密度ポリウレタン／ポリイソシアヌレート層が表２の配合に従って調製され、硬質ポリウレタン／ポリイソシアヌレート発泡体が表３に提供される配合に従って調製され、Ｓｉｌｃａｒｔ（Ｉｔａｌｙ）から市販されているＳＴＯＮＥＧＬＡＳＳ（商標）３００のフェーシング層を含む。高密度ポリウレタン／ポリイソシアヌレート層は、フェーシング層の上に高密度ポリウレタン層組成物を分配することによって調製された。高密度ポリウレタン層および硬質ポリウレタン発泡体は、連続ラインのダブルバンドラミネーターで調製した。高密度ポリウレタン層は、５３０ｋｇ／ｍ３の密度を有し、４．５ｍｍの厚さであり、硬質ポリウレタン発泡体は、３２ｋｇ／ｍ３の密度を有し、９５．５ｍｍの厚さであった。ボードの合計厚さは、１００ｍｍであり、両面にフェーシングが含まれている。
実施例２は、高密度ポリウレタン層が表２の配合に従って調製され、硬質ポリウレタン発泡体が表３に提供される配合に従って調製されることを含んだ。実施例２は、実施例１に使用された方法に従って調製されたが、フェーシング層を含まなかった。具体的には、フェーシング層は、ボードの形成後に高密度ポリウレタン層の側面から除去された。高密度ポリウレタン層の厚さは、４．５ｍｍであり、硬質ポリウレタン発泡体の厚さは、９５．５ｍｍであった。総ボード厚さは、１００ｍｍであった。
比較例Ａは、硬質ポリウレタン／ポリイソシアヌレート発泡体が、表３に提供される配合に従って調製されることを含んだ。硬質ポリウレタン／ポリイソシアヌレート発泡体は、実施例１および２と同じ方法で連続ラインのダブルバンドラミネーターで調製したが、高密度ポリウレタン層を含まなかった。したがって、硬質ポリウレタン／ポリイソシアヌレート発泡体反応混合物の量は、１００ｍｍの厚さを有する硬質ポリウレタン／ポリイソシアヌレート発泡体を提供するような調整であった。
比較例Ａならびに実施例１および２は、火炎に対する反応について試験され、最大応力を決定するためにプルスルー試験にかけられた。炎の高さは、ＥＮ ＩＳＯ１１９２５−２に従って測定された。ＳＢＩ試験は、実施例２では行われなかった。実施例１および２の場合、試験片は、高密度ポリウレタン層が火炎衝突に向かって配向された状態で、配向された。結果は、表４において報告される。
実施例１および２ならびに比較例Ａを参照すると、高密度ポリウレタン層を含む実施例１および２は、比較例Ａと比較して、機械的固定のための増大した強度を示した。
火炎に対する反応について、実施例１および２は、フェーシング層がある場合およびない場合の両方で、ＥＮ１１９２５−２従って改善された火炎高さを示した。火炎に対する反応の改善は、実施例１および比較例Ａで実行されたＳＢＩ試験の熱放出パラメータ（ＦＩＧＲＡおよびＴＨＲ）によって確認された。特に、比較例Ａは、Ｅｕｒｏｃｌａｓｓ Ｅの分類になり、実施例１は、Ｅｕｒｏｃｌａｓｓ Ｃの分類になった。
実施例１および比較例Ａのボードの断熱性は、ＬａｓｅｒＣｏｍｐ熱流量計機器によって測定された。ボードを厚さの中央で切断して、２つの半体を得た。比較例Ａの場合、２つの半体の各々は、フェーサーおよび断熱発泡体の厚さの一部を含んでいた。実施例１の場合、１つの半体は、フェーサー、高密度層、および発泡体の厚さの一部を含み、他の半体は、フェーサーおよび発泡体の厚さの一部を含んでいた。試験片の寸法は、２００ｍｍ×２００ｍｍ×２５ｍ（厚さ）であった。１０℃で測定された熱伝導率の値は、高密度層がある半体とない半体に対して、比較例Ａでは０．０２３０および０．０２２７Ｗ／ｍＫ、実施例１では０．０２２７および０．０２６７Ｗ／ｍＫであった。次いで、比較例Ａおよび実施例１について、熱抵抗（Ｒ値）がそれぞれ４．３７および４．２４ｍ２Ｋ／Ｗとして計算された。実施例１のＲ値は、比較例Ａよりわずかに低いが、同じ厚さの範囲のＲ値が２．５〜３．１ｍ２Ｋ／ＷのＥＰＳ、グレーＥＰＳまたはミネラルウールなどのＥＴＩＣＳ用途に使用される従来の断熱製品よりもはるかに優れていた。
本明細書に記載される様々な実施形態は、従来の断熱製品と比較して改善された断熱を提供しながら、耐火性能への改善された反応を示す。したがって、本明細書に記載される様々な実施形態は、改善された断熱、固定強度、および耐火性能への反応が所望される外部断熱複合システムにおいて用いることができる。
さらに、「一般に」、「一般的に」および「典型的に」等の用語は、請求される発明の範囲を限定するため、またはある特定の特徴が請求される発明の構造もしくは機能にとって重要な意味を持つ、必要不可欠である、もしくはさらには重要であることを意味するために用いられるのではないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本開示の特定の実施形態において用いられてもまたは用いられなくてもよい代替または追加の特徴を強調することを単に意図するものである。
添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は、本明細書において好ましいまたは特に有利であると認識されているが、本開示は、必ずしもこれらの態様に限定されないことが企図される。

Claims (15)

  1. 外部断熱複合システムであって、
    （ｉ）コンクリートまたは石積み壁と、
    （ｉｉ）前記コンクリートまたは石積み壁上の多層断熱ボードであって、前記多層断熱ボードが、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の第１の密度を有する高密度ポリウレタン層と、ＡＳＴＭ Ｄ １６２２に従って１００ｋｇ／ｍ３未満の第２の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体と、を含む、多層断熱ボードと、を備える、外部断熱複合システム。
  2. 前記高密度ポリウレタン層が、少なくとも第１のイソシアネート成分と、第１のイソシアネート反応性成分と、任意選択的に第１の難燃剤と、任意選択的に充填剤と、を含む、第１の反応混合物の反応生成物である、請求項１に記載の外部断熱複合システム。
  3. 前記第１の混合物が、添加された物理的発泡剤を除外する、請求項２に記載の外部断熱複合システム。
  4. 前記硬質ポリウレタン発泡体が、少なくとも第２のイソシアネート成分と、第２のイソシアネート反応性成分と、物理的発泡剤と、を含む、第２の反応混合物の反応生成物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の外部断熱複合システム。
  5. 前記高密度ポリウレタン層が、前記硬質ポリウレタン発泡体に接着されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の外部断熱複合システム。
  6. 前記多層断熱ボードが、飽和ガラスフリースおよび非飽和ガラスフリースのうちの少なくとも１つから選択される少なくとも１つのフェーシング層をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の外部断熱複合システム。
  7. 前記高密度ポリウレタン層が、少なくとも第１のイソシアネート成分と、１つ以上のポリエステルポリオールを含む第１のイソシアネート反応性成分と、第１の難燃剤と、を含む、第１の反応混合物の反応生成物である、請求項１に記載の外部断熱組成システム。
  8. 前記高密度ポリウレタン層が、膨張可能グラファイトを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の外部断熱複合システム。
  9. 前記硬質ポリウレタン発泡体が、ガラス繊維マットで補強されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の外部断熱複合システム。
  10. 外部断熱複合システムを調製する方法であって、
    コンクリートまたは石積み壁を提供することと、
    １００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の密度を有する高密度ポリウレタン層と、１００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する硬質ポリウレタン発泡体層と、を含む、多層断熱ボードを提供することと、
    接着剤または機械的固定デバイスを使用して、前記断多層断熱ボードを前記コンクリートまたは石積み壁の外面に取り付けることと、
    前記コンクリートまたは石積み壁の前記外面に取り付けられた前記多層断熱ボードに、ガラス繊維メッシュ補強が埋め込まれた補強コーティングを適用することと、を含む、方法。
  11. 前記多層断熱ボードが、連続的なプロセスによって調製され、前記プロセスが、
    最下層として第１のフェーシングを提供することと、
    第１の反応混合物を分配して、前記第１のフェーシングの面上に前記少なくとも１つの高密度ポリウレタン層を形成することと、
    第２の反応混合物を分配して、前記成形高密度ポリウレタン層上に前記硬質ポリウレタン発泡体層を形成することと、
    最上層として前記硬質発泡体ポリウレタン層上に第２のフェーシング層を提供することと、
    前記多層断熱ボードが２つの離間した対向する成形コンベヤ間で硬化することを可能にすることと、を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記第１のフェーシングが、除去可能なフィルムである、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記除去可能なフィルムが、製造後に除去され、前記多層断熱ボードが、機械加工によってさらに処理されて、前記高密度ポリウレタン層の厚さの少なくとも一部にわたって粗い面および／またはトラフを提供する、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第１の反応混合物が、少なくとも第１のイソシアネート成分と、第１のイソシアネート反応性成分と、任意選択的に第１の難燃剤と、任意選択的に充填剤と、を含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記第２の混合物が、少なくとも第２のイソシアネート成分と、第２のイソシアネート反応性成分と、物理的発泡剤と、を含む、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
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