NO148520B

NO148520B - HEAT-INSULATING MATERIAL AND ARTICLES CONTAINING SUCH MATERIAL.

Info

Publication number: NO148520B
Application number: NO790424A
Authority: NO
Inventors: John Clive Jones; Anthony Richard Bates; Roland Dewsberry; Paul Anthony Ryan
Original assignee: Univ College Cardiff C U I C U
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1983-07-18
Also published as: NO790424L; NO148520C

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår isolerende materialer The present invention relates to insulating materials

og gjenstander og nærmere bestemt varmeisolerende materialer med varmereflekterende egenskaper. and objects and, more specifically, heat-insulating materials with heat-reflective properties.

Forskjellige isolasjonsmaterialer er kjent, herunder matter eller tepper av glassfibre, steinull eller skumplastmaterialer, men disse materialer har visse ulemper. Skumplastmaterialer som f.eks. polystyrenskum er f.eks. lett antennelige med mindre kostbare brannhemmende materialer innlemmes i den opprinnelige komponent-blanding. Den isolerende virkning av disse vanlige materialer beror Various insulation materials are known, including mats or blankets made of glass fibres, stone wool or foam plastic materials, but these materials have certain disadvantages. Foam plastic materials such as e.g. polystyrene foam is e.g. easily flammable unless expensive fire-retardant materials are incorporated into the original component mixture. The insulating effect of these common materials depends

for en stor del på en begrenset luftbevegelse, mens isolasjons-materialene i henhold til den foreliggende oppfinnelse oppviser det ytterligere trekk at de er varmereflekterende. for a large part on a limited air movement, while the insulation materials according to the present invention exhibit the further feature that they are heat reflective.

Når det gjelder glassfibre og steinull, er disse begge tilbøyelige til å gi irritasjon av øyne og hud hos den som arbeider med materialet. Videre vil glassfibre også skaffe innvendig irritasjon i nesekanalen og lungene hos en arbeider med mindre han bærer en egnet maske. Det er hensikten med den foreliggende oppfinnelse å skaffe et isolasjonsmateriale som overvinner eller vesentlig re'duserer de ulemper som følger med de ovenfor diskuterte isolasjonsmaterialer. When it comes to glass fibers and stone wool, these are both prone to irritation of the eyes and skin of those who work with the material. Furthermore, glass fibers will also cause internal irritation in the nasal passages and lungs of a worker unless he wears a suitable mask. It is the purpose of the present invention to provide an insulation material which overcomes or significantly reduces the disadvantages that come with the insulation materials discussed above.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er der skaffet According to the present invention, there is provided

et varmeisolerende materiale omfattende en samling av fjærende elementer som danner en masse og er fremstilt av et banemateriale av naturlig eller syntetisk materiale, og som har ikke-sirkulært tverrsnitt og regelmessig eller uregelmessig strimmel-, flak- a heat-insulating material comprising a collection of resilient elements forming a mass and produced from a web of natural or synthetic material, and having a non-circular cross-section and regular or irregular strip, flake-

eller sponform samt valgte jevne eller ujevne tykkelser og bredder, karakterisert ved at elementene er pakket sammen i tilfeldig innbyrdes forhold og er fremstilt av et flatt, tynt banemateriale med et metallisert skikt på minst én overflate samt har en vesentlig større bredde enn tykkelse, og at minst et parti, herunder et kantparti, av hvert element er deformert ved korrugering, krusing eller tildannelse av små fordypninger for å øke elastisiteten av elementene og bidra til å danne mellomrom mellom naboelementer i materialet. or chip shape as well as selected even or uneven thicknesses and widths, characterized by the fact that the elements are packed together in a random relationship and are made of a flat, thin web material with a metallized layer on at least one surface and have a significantly greater width than thickness, and that at least one part, including an edge part, of each element is deformed by corrugation, ripples or the formation of small depressions to increase the elasticity of the elements and help to form spaces between neighboring elements in the material.

Oppfinnelsen går også ut på isolerende gjenstander som an- The invention also relates to insulating objects such as

gitt i krav 5-12. Slike gjenstander kan f.eks. være byggemateri- given in claims 5-12. Such objects can e.g. be building material

aler, klesplagg eller sengetøy. clothes, articles of clothing or bedding.

Gjennom hele fremstillingen er uttrykket "element" ment Throughout the presentation, the term "element" is intended

å skulle omfatte strimler med forskjellig tverrsnittsform, som dog skal være ikke-sirkulær, samtidig som bredden skal være vesentlig større enn tykkelsen, og flak og små plater eller spon med regelmessig eller uregelmessig geometrisk form og med jevn eller ujevn tykkelse. Elementene eller stykkene er fremstilt fra et flatt, tynt, naturlig eller kunstig banemateriale i form av en folie eller en film med et metallisert skikt på minst én overflate. Eksempler på metalliserte elementer er metallisert polyester, metallisert PVC eller metallisert papir, f.eks. brann-resistent papir. to include strips with different cross-sectional shapes, which must, however, be non-circular, while the width must be significantly greater than the thickness, and flakes and small plates or chips with regular or irregular geometric shapes and with even or uneven thickness. The elements or pieces are made from a flat, thin, natural or artificial web material in the form of a foil or a film with a metallized layer on at least one surface. Examples of metallized elements are metallized polyester, metallized PVC or metallized paper, e.g. fire-resistant paper.

Deformasjonen kan oppnås ved korrugering av hele eller The deformation can be achieved by corrugating the whole or

en del av elementet, f.eks. et kantparti av dette, ved tildannelse av små fordypninger eller ved krusing. part of the element, e.g. an edge part of this, by forming small depressions or by corrugation.

Banematerialet av metallisert film eller folie skjæres The track material of metallized film or foil is cut

opp i strimler og deformasjonen meddeles før, under eller samtidig med oppdelingen i strimler. De fysiske egenskaper av materialet er slike at korrugeringer naturlig dannes langs en eller begge kanter av de strimmellignende elementer som fås når filmen eller folien føres gjennom en vanlig makuleringsmaskin. up into strips and the deformation is notified before, during or at the same time as the division into strips. The physical properties of the material are such that corrugations are naturally formed along one or both edges of the strip-like elements that are obtained when the film or foil is passed through a conventional shredding machine.

Ved variasjon av tykkelsen av filmen eller folien, bredden av strimlene og graden av krusing kan videre de fysiske egenskaper av elementet varieres. Maskiner til oppskjæring av papir i strimler er kjent og blir i stor utstrekning anvendt til maku-lering av dokumenter, og elementer produsert på slike maskiner har den fordel at de har god fjæring eller evne til å gjenvinne sin form når de klemmes sammen, samtidig som elementene opptar et relativt stort volum. Det metalliserte belegg kan være aluminium eller et annet egnet metallmateriale. Tykkelsen av det metalliserte belegg kan være opp til en mikrometer, mens filmen eller folieunderlaget kan har en tykkelse på opptil 50 mikrometer og bredden av de oppklippede elementer kan være så liten som 7 mikrometer og så meget som 1 cm. By varying the thickness of the film or foil, the width of the strips and the degree of ripple, the physical properties of the element can also be varied. Machines for cutting paper into strips are known and are used to a large extent for shredding documents, and elements produced on such machines have the advantage that they have good springing or the ability to recover their shape when squeezed together, while at the same time the elements occupy a relatively large volume. The metallized coating can be aluminum or another suitable metal material. The thickness of the metallized coating can be up to one micrometer, while the film or foil substrate can have a thickness of up to 50 micrometers and the width of the cut elements can be as small as 7 micrometers and as much as 1 cm.

Det er funnet at en 5 cm tykk strimmelmasse fremstilt av It has been found that a 5 cm thick strip mass produced from

12 mikrometer tykt PVC med et aluminisert skikt på 30 nm, idet strimmelbredden er 1 mm og pakkingstettheten er 7,5 kg/m 3, har en termisk konduktivitet på 1,04 W/m 2K. For en umetallisert prøve med den samme tykkelse, strimmelbredde og pakkingstetthet er den termiske konduktivitet 30 % større enn for den metalliserte prøve, noe som klart viser fordelen med varmereflekterende overflater. 12 micrometer thick PVC with an aluminized layer of 30 nm, the strip width being 1 mm and the packing density being 7.5 kg/m 3 , has a thermal conductivity of 1.04 W/m 2K. For an unmetallized sample with the same thickness, strip width and packing density, the thermal conductivity is 30% greater than for the metallized sample, which clearly shows the advantage of heat-reflective surfaces.

Det er også funnet at den termiske konduktivitet av en It is also found that the thermal conductivity of a

5 cm tykk prøve av brannhemmet avispapir med en strimmelbredde på 1 mm og en pakkingstetthet på 50 kg/m 3 er 0,92 W/m 2K. Når prøven innesluttes i en omhylning av 25 mikrometer tykt PVC A 5 cm thick sample of fire-retardant newsprint with a strip width of 1 mm and a packing density of 50 kg/m 3 is 0.92 W/m 2K. When the sample is enclosed in a sheath of 25 micrometer thick PVC

med et aluminisert skikt på 30 nm, blir konduktiviteten redusert til 0,90 W/m<2>K. with an aluminized layer of 30 nm, the conductivity is reduced to 0.90 W/m<2>K.

Disse isolasjonsverdier er av samme størrelsesorden som These insulation values are of the same order of magnitude as

den termiske konduktivitet av 5 cm tykke prøver av glassfiber-matter, som har en konduktivitet på 1,02 W/m 2K, og enda sterkere forbedrede konduktivitetsverdier blir oppnådd ved anvendelse av en strimmelmasseisolasjon hvor bredden av strimlene er redusert til under 1 mm. the thermal conductivity of 5 cm thick samples of fiberglass mats, which have a conductivity of 1.02 W/m 2K, and even more strongly improved conductivity values are obtained by using a strip mass insulation where the width of the strips is reduced to less than 1 mm.

Det av en masse av fjærende elementer dannede isolerende materiale i henhold til oppfinnelsen kan benyttes til isolasjon av tak- og vegghulrom for bruk i boliger og andre bygninger og kan også benyttes som et fyllmateriale for bevegelige og faste skilleveggenheter. The insulating material formed by a mass of springy elements according to the invention can be used to insulate roof and wall cavities for use in homes and other buildings and can also be used as a filling material for movable and fixed partition wall units.

Aluminiserte plastelementer utgjør videre en meget effektiv strålereflekterende barriere med en refleksjonsfaktor for infrarød stråling på mer enn 95 %. Da den varme som avgis ved stråling,utgjør mer enn halvparten av det samlede varmetap fra et menneskelegeme til omgivelsene under rolige luftforhold, er metalliserte plastfilamenter meget effektive til å redusere tap av kroppsvarme. De kan således benyttes i varmeisolerende klesplagg. Aluminized plastic elements also form a very effective radiation-reflecting barrier with a reflection factor for infrared radiation of more than 95%. As the heat given off by radiation accounts for more than half of the total heat loss from a human body to the surroundings in calm air conditions, metallized plastic filaments are very effective in reducing body heat loss. They can thus be used in heat-insulating garments.

Ved styring av produksjonsprosessen kan egenskapene av den fjærende isolerende masse av aluminiserte elementer varieres for å tilpasses spesielle anvendelser. Således gir lengre elementer en sammenflettet matte som har grep- og fallegenskaper som gjør dem egnet for direkte anvendelse som et fyllstoff ved fremstilling av isolerende plagg. Kortere elementer gir et produkt med lignende egenskaper som dun, slik at der kan benyttes en blåsefylleprosess til f.eks. fremstilling av soveposer. By controlling the production process, the properties of the resilient insulating mass of aluminized elements can be varied to suit particular applications. Thus, longer elements provide an interlaced mat having grip and fall properties that make them suitable for direct use as a filler in the manufacture of insulating garments. Shorter elements give a product with similar properties to down, so that a blow-filling process can be used for e.g. manufacture of sleeping bags.

Den foran nevnte termiske konduktivitet på 1,04 W/m 2K av The aforementioned thermal conductivity of 1.04 W/m 2K av

en 5 cm tykk strimmelmasse er meget gunstig sammenlignet med konduktiviteten av ren andedun med samme totale tykkelse, idet denne konduktivitet er 1,11 W/m 2K, mens en blanding av dun og fjær-har en konduktivitet på 1,32 W/m 2K og polyesterfibre har en a 5 cm thick strip material compares very favorably with the conductivity of pure duck down with the same total thickness, as this conductivity is 1.11 W/m 2K, while a mixture of down and feathers has a conductivity of 1.32 W/m 2K and polyester fibers have a

konduktivitet på 1,40 W/m 2K. conductivity of 1.40 W/m 2K.

En fordel ved isolasjonsmaterialet ifølge oppfinnelsen sammenlignet med dun og andre alternativer er at'fabrikanten ikke behøver å oppbevare store mengder voluminøst materiale. Lagringsplassen kan reduseres ved oppbevaring av kompakte ruller av aluminisert plast-film, idet elementene fremstilles i fabrikken etter behov. Fabrikanten står også meget fritt, idet han kan velge typen av plast-film i overensstemmelse med kundens behov og eventuelle forskrifter. An advantage of the insulation material according to the invention compared to down and other alternatives is that the manufacturer does not need to store large quantities of bulky material. The storage space can be reduced by storing compact rolls of aluminized plastic film, as the elements are produced in the factory as required. The manufacturer is also very free, as he can choose the type of plastic film in accordance with the customer's needs and any regulations.

Materialet kan innlemmes i en beskyttende omhylling som er gjennomskinnelig for infrarød stråling, eller 'de enkelte elementer kan belegges for å gjøre dem istand til å motstå forskjellige vaskebetingelser. Grepet av materialet kan forbedres ved smøring av elementene med vanlige stoffmyknere og smøremidler, f.eks. et middel som er kjent under navnet "Fibre Fill" og fremstilles av Dow Corning. The material can be incorporated into a protective sheath which is translucent to infrared radiation, or the individual elements can be coated to enable them to withstand different washing conditions. The grip of the material can be improved by lubricating the elements with common fabric softeners and lubricants, e.g. an agent known under the name "Fibre Fill" and manufactured by Dow Corning.

Videre kan elementmassen benyttes som et fyllstoff i vatterte (stukne) eller ikke-vatterte plagg som f.eks. anorakker og andre typer plagg. Elementmassen kan også benyttes som et fyllmateriale i soveposer. I slike tilfeller har en masse av metalliserte plastelementer den fordel fremfor de fleste vanlige stoppematerialer at elementene er ikke-hygroskopiske. Furthermore, the element mass can be used as a filler in quilted (stitched) or non-padded garments such as e.g. anoraks and other types of clothing. The element mass can also be used as a filling material in sleeping bags. In such cases, a mass of metallized plastic elements has the advantage over most common stopper materials that the elements are non-hygroscopic.

Vanlige klesplagg eller vanlig sengetøy blir ofte vattert (stukket) for å vedlikeholde en relativt jevn fordeling av fyllmaterialet, f.eks. dun, over gjenstanden. Vanlige vatterings-prosesser krever en betydelig grad av omhyggelighet ved anbringelse av fyllmaterialet og er derfor tidkrevende og kostbare. Forskjellige vatteringsmønstre og fremgangsmåter til vattering er kjent, men de har vanligvis alle "knute"-områder som består av to over hinannen liggende lag av dekkmateriale. I andre tilfeller blir isolasjons-eller fyllmaterialet sterkt komprimert i knutepartiene, hvorved isolasjonsevnen blir betydelig redusert og "kalde punkter" oppstår. Det er funnet at disse såkalte knutepartier eller kalde punkter kan unngås ved at der fremstilles en delkonstruksjon omfattende et skikt av isolasjonsmateriale i form av en masse av metalliserte elementer som ligger over og er sydd sammen med et skikt av bæremateriale f.eks. et naturlig eller syntetisk tekstilstoff. Syingen kan følge et hvilket som helst ønsket mønster, og på Ordinary articles of clothing or ordinary bedding are often quilted (stitched) to maintain a relatively even distribution of the filling material, e.g. down, over the object. Conventional padding processes require a considerable degree of care when placing the filling material and are therefore time-consuming and expensive. Various quilting patterns and methods of quilting are known, but they generally all have "knot" areas consisting of two overlapping layers of covering material. In other cases, the insulating or filling material is strongly compressed in the knot parts, whereby the insulating ability is significantly reduced and "cold spots" occur. It has been found that these so-called knot parts or cold spots can be avoided by producing a partial structure comprising a layer of insulating material in the form of a mass of metallized elements that lie above and are sewn together with a layer of carrier material, e.g. a natural or synthetic textile fabric. The sewing can follow any desired pattern, and on

den side av isolasjonen som vender bort fra bæreskiktet, strekker sømmen seg gjennom bånd som er anordnet i overenstemmelse med the side of the insulation facing away from the carrier layer, the seam extends through bands arranged in accordance with

det ønskede sømmønster. Båndene skaffer organer til å forsterke the desired stitch pattern. The ligaments provide organs to reinforce

sømmen og tjener også til å holde masseskiktet på plass. the seam and also serves to hold the pulp layer in place.

To på denne måte fremstilte delkonstruksjoner legges mot Two substructures produced in this way are placed against each other

hinannen med masseskiktene vendende mot hinannen og syes til slutt sammen langs omkretsen for å danne en vattert gjenstand. I en slik konstruksjon vil naturligvis elementene av masseskiktet i hver delkonstruksjon henge seg opp i hver- one another with the pulp layers facing each other and finally stitched together along the perimeter to form a quilted object. In such a construction, the elements of the mass layer in each substructure will naturally hang up in each

andre og på denne måte hindre at de to delkonstruksjoner skilles fra hinannen. Hvis det er ønskelig, kan de to delkonstruksjoner syes sammen med ønskede mellomrom som en sikker-hetsforanstaltning mot separasjon. others and in this way prevent the two substructures from being separated from each other. If desired, the two substructures can be sewn together with desired gaps as a safety measure against separation.

Vatteringssømmene er fortrinnsvis parallelle med hverandre og danner en rett vinkel med hovedretningen av de isolasjons-elementer som er lagt ned på stoffskiktet. Når to slike del-konstruks joner legges over hinannen for å danne en. vattert konstruksjon, legges sømmene i de to delkonstruksjoner i rett vinkel i forhold til hverandre. The quilting seams are preferably parallel to each other and form a right angle with the main direction of the insulation elements laid down on the fabric layer. When two such sub-construct ions are superimposed on each other to form one. quilted construction, the seams in the two substructures are laid at right angles to each other.

Det er funnet at når den samme masse av elementer pr. flate-enhet (215 g/m 2) syes sammen med stikksømmer (vatteres) ved forskjellige teknikker, fås der en varierende høyde og isolasjons-evne. Rett gjennomgående, vinkelrett stukket vattering med en stikk-sømavstand på 76 mm gir et materiale med en høyde på 16 mm og har en konduktivitet på 3,03 W/m 2K. Ved den annen fremgangsmåte med perpendikulært sydd tosidig vattering med samme stikksømavstand fås der en høyde på 24 mm og en konduktivitet på 2,18 W/m 2K. Dette viser klart fordelen ved den dobbeltsidige vatteringsteknikk. Skjønt der ovenfor spesielt er henvist til det tilfellet at elementene er fremstilt ved oppskjæring og derfor foreligger i form av strimler, er materialet ikke begrenset til elementer med jevn bredde og tykkelse. Masseskiktet kan anvendes som fyllstoff mellom to plater av stivt materiale-, som eventuelt også kan ha varmeisolerende og varmereflekterende egenskaper. Alternativt kan masseskiktet anvendes til å fylle stofflommer, så der fås bøyelige, isolerende matter. It has been found that when the same mass of elements per surface unit (215 g/m 2 ) is sewn together with stitched seams (quilted) using different techniques, resulting in a varying height and insulating ability. Straight through, perpendicularly stitched quilting with a stitch-seam distance of 76 mm gives a material with a height of 16 mm and a conductivity of 3.03 W/m 2K. In the second method with perpendicularly sewn two-sided quilting with the same stitch spacing, a height of 24 mm and a conductivity of 2.18 W/m 2K is obtained. This clearly shows the advantage of the double-sided quilting technique. Although above, particular reference is made to the case where the elements are produced by cutting and are therefore in the form of strips, the material is not limited to elements of uniform width and thickness. The mass layer can be used as filler between two sheets of rigid material, which may also have heat-insulating and heat-reflecting properties. Alternatively, the mass layer can be used to fill fabric pockets, so flexible, insulating mats are obtained.

Skjønt elementene kan fremstilles ved oppskjæring av banemateriale '(shredding), kan de også fremstilles ved avskjæring av strimler fra endeflaten eller siden av en rull av film (eller folie) som er opplagret i en dreibenk eller på en roterende spindel. Strimlene kan være kontinuerlige eller diskontinuerlige etter ønske. Although the elements can be produced by shredding web material, they can also be produced by cutting off strips from the end face or side of a roll of film (or foil) stored in a lathe or on a rotating spindle. The strips can be continuous or discontinuous as desired.

Det er også mulig å behandle et flatt (dvs. udeformert) It is also possible to treat a flat (i.e. undeformed)

element ved varmebehandling for å frembringe krølling, og en tilfeldig anordning av slike elementer oppviser en iboende elastisitet. element by heat treatment to produce curl, and a random arrangement of such elements exhibits an inherent elasticity.

Claims

1. Heat-insulating material comprising a collection of spring-

end elements which form a mass and are produced from a web material of natural or synthetic material, and which have a non-circular cross-section and regular or irregular strip, flake or chip shape as well as selected even or uneven thicknesses and widths, characterized by the fact that the elements are packed together in a random relationship to each other and is made from a flat, thin web material with a metallized layer on at least one surface and has a significantly greater width than thickness, and that at least one part, including an edge part, of each element is deformed by corrugation, corrugation or the formation of small depressions to increase the elasticity of the elements and help to form spaces between neighboring elements in the material.

2. Material as specified in claim 1, characterized in that the web material from which the elements are made is metallized polyester, metallized PVC or metallized paper.

3. Material as stated in claim 1 or 2, characterized in that each element has a thickness of up to 1 mm and a width of up to 1 cm.

4. Material as specified in claim 1, characterized in that the elements are deformed by heat treatment-.

5. Heat-insulating object, characterized in that it comprises a mass layer of elements as stated in one of the preceding claims bound to at least one carrier layer.

6. Item as specified in claim 5, characterized in that the carrier layer is a textile material.

7. Item as specified in claim 6, characterized in that the pulp layer and the textile material layer are connected to each other by sewing or by an adhesive.

8. Item as stated in claim 5, characterized in that the support layer is self-supporting and is made of plastic material, wood, plasterboard or metal.

9. Item as specified in claim 8, characterized in that the pulp layer is inserted between two carrier layers.

10. Item as stated in claim 7, characterized in that two mass layers of elements are connected to each of the textile support layers by sewing to give two quilted substructures, which lie against each other with the textile support layers facing outwards and are connected to each other.

11. Item as specified in claim 10, characterized in that the quilting seams in each substructure follow a pattern of parallel lines.

12. Item as specified in claim 11, characterized in that the parallel seams in a substructure form a right angle with the seam lines in the opposite substructure.