NO162811B - En plate av isolerende materiale, og fremgangsmaate for dens fremstilling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en plate av den art som er angitt i krav l's ingress, samt en fremgangsmåte som angitt i krav 6's ingress.

Fra DE-AS 2408988 er kjent anvendelse av en blanding av bitumen og termoplastiske partikler for anvendelse som veidekke, hvor et slikt materiale, som inneholder en vesentlig andel av bitumen,legges ut og komprimeres på bruksstedet.

Disse materialer er i prinsipp kjente eksempelvis fra Britisk Patent nummer 1.592.096 som omfatter ekspanderte polystyren<p>erler dekket med bitumen med et lavt smeltepunkt sammen med en emulgator. Slike materialer er også foreslått i Britisk Patent nummer 1.344.235 i henhold til hvilket emulgert bitumen anvendes for å belegge ekspanderte polystyrenperler i et volumforhold på 1:6.

Foreliggende plate er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del, nemlig at de innkapslete perler er sammenmpresset og deformert til å gi et legeme (10) hvor hulrommene mellom perlene i det vesentlige er eliminert, og hvor bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) er fri for oppløsningsmidler, lette oljer, emulgatorer eller andre forvæskningsmidler og fortrinnsvis er fast ved omgivelsestemperaturen, og hvor perlene har en relativ jevn størrelse, idet diameteren for de minste perler ikke er mindre enn en femtedel av diameteren for den største, og mere foretrukket at diameteren for de minste perlene ikke er mindre enn halvparten av diameteren for de største perlene.

Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-5.

GB-PS-903.250 viser bl.a. anvendelse av varm bitumen for å ekspandere polystyrenperler.I motsetning til dette anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse forekspanderte polystyrenperler med en jevn størrelsesfordeling. Foreliggende fremgangsmåte er særpreget ved det som er angitt i krav 6's karakteriserende del, nemlig ved tilsetning av forekspanderte polystyrenperler hvorved perlene blir fullstendig innkapslet, og mens det innkapslende bitumenholdige materiale er i en halv-flytende tilstand presses perlene, sammen og deformeres for i det vesentlige å eliminere hulrom derimellom, idet det anvendes en bitumen eller bitumenholdig bestanddel (12) som er fri for oppløsningsmidler, lette oljer, emulgatorer eller andre forvæskningsmidler, og hvor det anvendes perler med relativt jevn størrelse, hvor diameteren av de minste perler ikke er mindre enn en femtedel av diameteren for den største.

Ytterligere trekk fremgår av kravene 7-9.

Med en halvflytende tilstand er det ment at bitumen eller den bitumenholdige forbindelse er tilstrekkelig varm til å være klebende men ikke å være flytende.

En følge av det trekk ved oppfinnelsen at bitumen eller

en bitumenholdig bestanddel som påføres perlene er fri for oppløsningsmidler, lette oljer, emulgatorer og lig-nende er at belegget kan være vanntett. Eksempelvis hvis en emulgator anvendes er det fare for at tilstedeværelse av vann vil emulsjon gå tilbake til flytende fase og således ikke tilveiebringe et vanntett belegg. Et problem ved anvendelse av oppløsningsmidler for bitumen er naturligvis at de også har en tendens til å være oppløsnings-midler for ekspanderte perler, også dette unngås ved foreliggende fremgangsmåte hvor innkapslingen av de individuelle perler får en bedre kontinuitet og vann-tetthet og hvor materialet, enten dette foreligger i form av perler eller et legeme, er derfor nyttige i situa-sjoner hvor vann eller damp kan være tilstede uten at perlene opptar fuktighet.

I tillegg til den påtenkte anvendelse av de kjente, ekspanderte polystyrenperler dekket méd bitumen med lavt mykningspunkt så er disse belemret med den vesentlige ulempe at i nærvær av varmt solskinn eller forhøyet temperatur vil dette forårsake en mykning av bitumenen og enhver oppbygning av slike belagte perler vil tape sin vedheftningsstyrke. Spesielt nyttige resultater kan oppnås hvis den anvendte bitumen eller bitumenholdige bestanddel har et mykningspunkt betydelig høyere enn smeltepunktet for perlene, eksempelvis 10 - 20°C høyere eller mer, hvis den er fast ved omgivelsestemperaturen slik at efter innkapsling kan de avkjølte perler lett separeres og forbli separate uten gjensidig vedheft-ning. Fortrinnsvis er plastperlene av polistyren, fortrinnsvis i form av ekspanderte polistyrensfærer, i hvilket tilfelle de har smeltepunkt på 95 - 100°C. Bi-tumenbestanddelen er fortrinnsvis en asfalt og har fortrinnsvis et mykningspunkt på minst 115°C (Institute of Petroleum Needle Method). I en foretrukket utførelses-form oppvarmes asfalten til 185°C under innkapslings-prosessen. Fortrinnsvis har den anvendte bitumen eller bitumenbestanddel en penetreringsverdi på 1 - 6, fortrinnsvis 1-4 ved en kondisjoneringstemperatur på 25°C. Når isoleringsmaterialet foreligger i form av et legeme kan den ha en kontinuerlig hard og glatt overflate. Dette kan oppnås ved trinnet å påføre en oppvarmet overflate på alle overflatene av legemet, som vanligvis vil fore-ligge i form av en plate.

Trinnet ved å presse de innkapslede perler til å danne en plate kan utføres mellom bevegelige, endeløse belter, på et bord under anvendelse av en resiprositerende valse, ved å føre materialet på et bevegelig belte under en valse eller ved enkel sammenpresning. Imidlertid er det foretrukket at perlene avkjøles etter innkapsling, separeres fra hverandre og gjenoppvarmes og presses sammen slik at det innkapslede materialet blir klebrig, men ikke flytende. Det er også mulig å oppnå tilfredstillende resultater når perlene er ytterligere ekspandert eller

re-ekspandert, slik at når de presses sammen vil de pres-

ses mot hverandre og låses sammen og ha i det vesentlige rette kanter mellom' hverandre. Fortrinnsvis kan en slik ytterligere eller r.e-ekspans jon tilveiebringes ved at det blant perlene injiseres overoppvarmet damp ved en temperatur på. 150 - 180°C. Som en indikasjon på en pas-

sende ytterligere ekspansjon, som kan tilskrives pentan eller andre gasser som er bibeholdt inne i perlene, kan det nevnes at i det foretrukne tilfellet er det initiale volumforhold mellom perlene og bitumene i området 25 -

30:1 og i det endelige volum er forholdet passende 40:1.

Fortrinnsvis føres, perlene i et konvergerende løp mellom

endeløse belter under en samtidig ekspandering mot bel-

tene. Dette arrangement utviste en fordel ved å forbedre jevnheten av perlestørrelsen i det ferdige produkt og utelukker hulrom og således gjør legemet sterkere både med hensyn til bøying og kompresjon. Hvis man kun baserte seg på ekstern kompresjon ville perlene nær overflaten ha en tendens til å bli knust mens perlene nær midten ikke ville bli sammenpresset i en slik grad og det ville bli erholdt et. svakere produkt.

Anvendelse av varm damp og at materialet blir klebende

ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse fordrer ad-

hesjon når bitumenen avkjøles.

Det er mulig og foretrukket for oppnåelse av platene

i henhold til foreliggende oppfinnelse med en bøystyrke på 2,10 - 3,15 kg/cm<2>, målt i henhold til B.S. 4370

og en kompresjonsstyrke på 1,05 - 1,75 kg/cm<2> ved 25°C

ved 20 % kompresjon.

Et foretrukket trekk ved oppfinnelsen vedrører forholdene

mellom bitumen eller den bitumenholdige bestanddel i for-

hold til perlene. Fortrinnsvis er under blandetrinnet volumet av perlene' minst 20 ganger volumet av den an-

vendte bitumen eller bitumenb©standdelen, selv om for-

holdet kan heves fra 20:1 opp til minst 50:1 så er det

foretrukne området 25-40:1.

Som et resultat vil volum til vektforholdet for produktet enten dette foreligger i form av et legeme eller i form av individuelle innkapslede perler være høyt, hvilket åpenbart er meget akseptabelt da isolasjonseffekten for et isolerende materiale tiltar med dets volum. Vektforholdet er fortrinnsvis ca. 1 vektdel perler til 1,5 vektdeler bitumen eller bitumenholdig materiale.

For å sikre at alle perler så langt som mulig innkapsles med bitumen eller den bitumenholdige bestanddel er det også foretrukket å holde aggregatoverflatearealet relativt lavt. Dette kan oppnås ved å anvende perler som ikke er mindre enn en viss størrelse, fortrinnsvis 2 mm og sikre at det i perlene ikke innbefattes finstoff, hvis tilstedeværelse i vesentlig grad vil kunne forøke over-flatearealet med en ubetydelig forøkelse av volumet. Det er således foretrukket at diameteren for de minste perler ikke er mindre enn 1/5 og generelt ikke mindre enn 1/2 av diameteren for de største perler, det er imidlertid mest fordelaktig at perlene i det vesentlige har en jevn størrelse. Det er således foretrukket perler med en diameter på 2 - 10 mm og mer foretrukket en diameter på 3 - 6 mm. Hvis størrelses-fordelingen av perlene hol-des liten oppnås det spesielle fordeler med hensyn til jevnhet og styrke for sluttproduktet.

For platene i henhold til oppfinnel-

sen ligger ønskelige tykkelser i området 3-10 cm, mer typisk 5 cm og med hensyn til de andre dimensjoner kan platestørrelsen velges som ønsket men det er forventet at plater med en størrelse på 60 x 120 cm vil være spesielt nyttige med hensyn til lett fremstilling, lagring, montering og installasjon.

Det er naturligvis meget overaskende at ved foreliggende fremgangsmåte kan perler med hell innkapsles i en bitumenbestanddel som er varmere enn smeltepunktet for perlene. Dette er imidlertid tilfelle. Initialt vil før inkapsling perlene ha en tendens: til å være sammenhengende som følge av oppbygget statisk ladning, men det er funnet at når perlene settes til den varme bitumen vil denne umiddelbart danne et tynt belegg rundt hver perle. Perlene vil enkelt-vis ikke motta mer enn dette minimumsbelegg som tilveiebringer fullstendig innkapsling og overskudd av bitumen passerer fra en perle til den andre på en bemerkelses-verdig måte. Således ved tilsetning, av perlene til en blandeanordning inneholdende varm bitumen så vil denne utsprede seg selv på en meget uventet måte slik at en fullstendig innkapsling av hver perle med bitumen eller den bitumenholdige bestanddel vil oppnås. I løpet av kort tid er alle perleinnkapslet, det vil si fullstendig dekket med bitumen. Resultatet av dette er at de stat-iske krefter som opprinnelig holder perlene sammen, selv om bitumenen deretter har en tendens til å holde perlene sammen, efter kjøling, eller i det minste efter en ini-tial kjøling i blanderen.

Ved fremstilling av plater kan

den avkjølte blanding eller blandingen mens den avkjøles fjernes fra blanderen og presses som beskrevet tidligere i en slik grad at hulrom mellom perlene i det vesentlige er fjernet, det vil si at perlene deformeres uten at deres volum i vesentlig grad forandres og i realiteten er det foretrukket å øke dette volum ved ytterligere oppvarming

og blåsing.

Ved kompresjon av en oppsamlingav løse perler til ca. 2/3 er normal tykkelse tilstrekkelig, selv om en kraftigere kompresjon øker muligheten for at absolutt alle hulrom fjernes.

En hensikt med pressetrinnet er at det ikke skal være noen bane gjennom platen dannet av sammenbundende hulrom. Dette muliggjør maksimal bordtykkelse og således maksimal isolasjonseffekt for en gitt materialvekt. En annen hensikt er at perlene bør presses mot sine naboperler slik at de blir deformerte og låses sammen og ligger i kontakt med hverandre langs rette linjer når materialet sees i snitt. Dette bibringer en høy bøy- og kompresjonsstyrke til den ferdige plate. Således når dette gjøres vil den resulterende plate være vanntett i det vesentlige fri for hulrom og være en struktur med betydelig styrke og meget liten vekt. Platene og legemene kan om ønskes ytterligere forbedres ved en overflatebehandling som tidligere beskrevet, som i realiteten er en "stryke" behandling hvorved en oppvarmet overflate presses over hver hel overflate av platen. Dette mykgjør den tilstedeværende bitumen og i en viss grad smelter perlene som befinner seg på overflaten og resultatet er en hård, varig, glatt og håndterbar samt abrasjonsresistent overflate som for-øker vanntettheten og overflatehårdheten av de ferdige paneler og sikrer at hver en forblir individuelt for-seglet .

Platene i henhold til oppfinnelsen vil som følge av de meget små mengder av bitumen eller bitumenholdig bestanddel som anvendes være usedvanlig lette men er likevel robuste og byr på utmerkede isolasjonsmuligheter. Noen av disse mulige anvendelser av legemene og platene vil være åpenbare, eksempelvis i vegger eller tak i bygninger hvor varmeisolasjonsfunksjonen oppnås på en velegnet og re-produserbar måte. Fordi de lett kan fabrikkfremstilles og er velegnet for stabling og håndtering vil de være usedvanlig billige og, lette å transportere og muliggjør en nøyaktig installasjon. For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås skal den etterfølgende eksempelvis beskrivelse gis under henvisning til de vedlagte tegn-inger hvor: fig. 1 viser et tverrsnitt av en prøve av et fast materiale i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er et skjematisk snitt av et apparat anvendes for utførelse av foreliggende fremgangsmåte ved fremstilling av et fast isolerende materiale i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en tegning i full skala av et tverrsnitt skåret gjennom en prøve av materiale 10 i henhold til oppfinnelsen. De områder så som 11 representerer perler og de sorte streker som- binder disse sammen er det innkapslende belegget 12 av asfalt. Det skal spesielt under-strekes det faktum at det finnes en betydelig jevnhet av perlestørrelsen ved gjennomsnittet, det vil si at perlene ikke er vesentlig mindre nær kantene enn de er i midten. Dette oppnås ved oppvarmning og ytterligere re-ekspansjon av de innkapslede perler ved fremstillingstrinnet for legemet. Andre trekk som bør bemerkes er fravær av hulrom mellom perlene. Denne jevnhet fører til relativt små per-leoverflatearealer hvilket betyr at en minimal mengde bitumenholdig materiale er nødvendig for å tilveiebringe en tilfredsstillende vanntett innkapsling av hver perle og tilfredstillende adhesjon mellom perlene.

Som vist i fig. 2 føres perlene i en blander 15 som

på forhånd inneholder bitumen eller en bitumenholdig bestanddel i myknet form, fortrinnsvis asfalt ved 185°C slik at blandingen fullstendig innkapsler alle perler. Perlene kjøles delvis og helles på et transportbånd 16

for ytterligere kjøling og føres under en valse 17 for å separere perlene til enkeltpartikler og deretter innmates disse i en trakt. På. dette tidspunkt representerer de innkapslede perler en plate i henhold til oppfinnelsen. Fra trakten innmates' perlene med en kontrollert hastighet til det nedre av to endeløse belter 21. Det øvre beltet

er vist ved 22. Beltene 21 og 22 konvergerer over den første del av deres løp og løper deretter parallelle med hverandre. I rommet mellom beltene utstrekker seg et rør 2 4 for å transportere overoppvarmet damp til området for perlene. Som følge av pentan eller andre gasser som er tilstede i perlene vil disse ekspandere ytterligere ved oppvarmning og sikre at det eksisterer et trykk inne i materialet gjennom hele dets tykkelse når materialet formes, som følge av beltenes konvergering, og ikke bare langs kantene. Vist ved 25 og 26 er tilførselsvalser for plastark for å dekke de endeløse belter 21 og 22 og tilsvarende opptagningsvalser for disse plastark anordnet .på den andre side for å forhindre at materialene vedhefter til de endeløse belter. Platene dannes i den konvergerende del av løpet mellom beltene og den parallelle nedstrømsdel av løpet er avkjølt for å kjøle den således dannede plate Det faste materialet ifølge oppfinnelsen som således omfatter innkapslede polystyrenperler komprimert sammen ut-gjør en værbestandig isolasjonsplate som er i stand til å motstå kontinuerlig regn uten å oppta fuktighet og således bibeholde sin termiske isolasjonseffekt som isolator. Ytterligere vil den foretrukne anvendelse av bitumen med høyt mykningspunkt, som er fast ved omgivelsestemperatur, bety at det er ingen fare for at det oppstår feil eller sammenbrudd i konstruksjonen av materialet i varmt vær eller i varme klima. Som et følge kan materialet installeres som termisk isolasjon eksempelvis for flate tak og det kan plasseres over det normale vanntette lag. Dette muliggjør at. det vanntette lag selv kan plasseres eller installeres i den mest effektive posisjon som er direkte på taktekket og isolasjonslaget vil tilveiebringe be-skyttelse av det vanntette lag mot ekstreme temperaturer og U.V. lys slik at levetiden for det vanntette lag vesentlig forlenges. I tillegg tilveiebringer platen ifølge oppfinnelsen særdeles fordelaktige isolasjons-egenskaper i en sterk, lett håndterbar form.

Claims (9)

1. Plate av isolerende materiale bestående av ekspanderte polystyrenperler (11) og bitumen eller en bitumenholdig bestanddel (12) idet de på forhånd ekspanderte perler hver er innkapslet i bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) ved at bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) i form av en flytende, varm smelte er påført de enkelte perler, karakterisert ved at de innkapslete <p>erler er sammenpresset og deformert til å gi et legeme (10) hvor hulrommene mellom perlene i det vesentlige er eliminert og hvor bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) er fri for oppløsningsmidler, lette oljer, emulgatorer eller andre forvæskningsmidler og fortrinnsvis er fast ved omgivelsestemperaturen og hvor perlene har en relativ jevn størrelse idet diameteren for de minste perler ikke er mindre enn en femtedel av diameteren for den stør-ste, og mere foretrukket at diameteren for de minste perlene ikke er mindre enn halvparten av diameteren for de største perlene.

2. Plate ifølge krav 1, karakterisert ved at perlene er så deformert fra sfærisk form at de går i inngrep med hverandre og utviser i det vesentlige rette kanter mot hverandre.

3. Plate ifølge de foregående krav, karakterisert ved at bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) er asfalt med et mykningspunkt på 115°C (Institute of Petroleum Needle Method) og har en penetreringsverdi i området 1-6, fortrinnsvis i området 1-4 ved en kondisjoneringstemperatur på 25°C.

4. Plate ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at vektforholdet er ca. 1 vektdel perler til 1,5 vektdeler bitumen eller bitumenholdig materiale og at volumforholdet mellom perler og bitumen eller den bitumenholdige bestanddel (12) er 25:1 til 40:1. 01

5. Plate ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at perlene har en stør-relse i området 2-10 mm, fortrinnsvist 3-6 mm.

6. Fremgangsmåte ved fremstilling av en plate av isolerende materiale, som angitt i kravene 1-5, ved å oppvarme bitumen eller en bitumenholdig bestanddel (12) til en temperatur vesentlig over dens mykningspunkt for å bringe den i en flytende og fritt rennende tilstand, karakterisert ved tilsetning av forekspanderte polystyrenperler hvorved perlene blir fullstendig innkapslet og mens det innkapslende bitumenholdige materiale er i en halv-flytende tilstand presses perlene sammen og deformeres for i det vesentlige å eliminere hulrom derimellom, idet det anvendes en bitumen eller bitumenholdig bestanddel (12) som er fri for oppløsningsmidler, lette oljer, emulgatorer eller andre forvæskningsmidler, og hvor det anvendes perler med relativt jevn størrelse hvor diameteren av de minste perler ikke er mindre enn en femtedel av diameteren for den stør-ste.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at perlene avkjøles etter belegning og separeres fra hverandre og på ny oppvarmes under sammenpresning.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at perlene ekspanderes ytterligere eller re-ekspanderes mens de er sammenpresset slik at de presses mot hverandre og går i inngrep under dannelse av i det vesentlige rette kanter dem imellom.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den ytterligere ekspansjon utføres ved at det inn mellom perlene injiseres overoppvarmet damp ved en temperatur i området 150°C - 180°C.