PL216205B1 - Izolujące tworzywo spienione i zastosowanie izolującego tworzywa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest izolujące tworzywo spienione, które utworzono z pigmentowanych i bezpigmentowych, ekspandowalnych cząstek polistyrenu. Tworzywo według wynalazku, zwłaszcza w postaci płyt, korzystnie nadaje się do termoizolacji i zgodnie z tym, do celów izolacyjnych na budynkach albo też do innych aplikacji. Poza tym za pomocą tworzywa według wynalazku można również uzyskać polepszoną izolację akustyczną.

Tworzywa, które tworzy się z ekspandowalnych cząstek polimeru styrenowego, w zasadzie są znane ze stanu techniki. W trakcie wytwarzania tworzywa ekspandowalne cząstki, które także mogą być wstępnie ekspandowane, spienia się wewnątrz tzw. komór parowych, przy czym występuje przynajmniej dalsza ekspansja tych cząstek. Równocześnie zachodzi zgrzewanie i sklejanie ze sobą odpowiednio spienionych cząstek. Po ochłodzeniu można tak wytworzone tworzywo wyjąć z komory parowej.

Często wytwarzanie takich tworzyw przeprowadza się także we wnętrzu form, które można zastosować w komorach parowych, można więc tak uzyskać odpowiednie uformowanie kształtki, wytwarzanej z takiego tworzywa.

Z takich tworzyw również wytwarza się większe bloki. Takie wielkoformatowe bloki można następnie pociąć na węższe płyty.

Istotnym kryterium oceny dla tego rodzaju tworzyw styropianowych jest ich fizyczna gęstość, przy czym wraz z podwyższonymi gęstościami fizycznymi można także osiągnąć podwyższoną wytrzymałość mechaniczną, która obok niszczącego naprężenia, wytrzymałości na ściskanie dotyczy także wytrzymałości na rozciąganie.

Ponadto istotną rolę odgrywa przewodność cieplna takiego tworzywa. Ponieważ przewodność cieplna jest zależna od gęstości, podwyższenie gęstości fizycznej tworzywa prowadzi do obniżenia przewodności cieplnej.

Z uwagi na oszczędność materiałową dążono do tego, żeby wytwarzać tworzywa, zwłaszcza płyty o małej gęstości. Płyty tego rodzaju, np. o gęstości 15 g/l, wykazują jednak wtedy przewodność cieplną, która nie odpowiada wymaganiom klasy przewodzenia ciepła 035 (według normy DIN 18164). Zaliczenie tworzywa do tej klasy przewodzenia ciepła jest jednak godne polecenia.

Dlatego też nie brakowało podejmowania prób stworzenia środków zaradczych poprzez pigmentowanie ekspandowalnych polimerów styrenowych.

W opisie patentowym EP 0 981 574 B1 opisano ekspandowalne polimery styrenowe, zawierające cząstki grafitu. Te polimery styrenowe, zawierające cząstki grafitu w jednorodnym rozproszeniu, wtedy, kiedy wytworzy się z nich tworzywo spienione posiadają dobrą izolację cieplną. Według opinii wyrażonej w opisie EP 0 981 574 B1, tego rodzaju tworzywa spienione, przy gęstości 10 g/l posiadają przewodność cieplną w zakresie poniżej 35 mW/m*K.

W praktyce eksploatacyjnej okazało się jednak, że wtedy, gdy płyty z tego tworzywa np. wystawia się na długotrwałe promieniowanie cieplne, może nastąpić niekontrolowana, nieodwracalna deformacja cieplna. Deformacja taka może wywrzeć niekorzystny skutek, zwłaszcza wtedy, gdy płyty są stosowane dla termoizolacji zewnętrznych. Ponadto w miejscach styku między płytami tworzą się szczeliny. Szczeliny te dodatkowo powodują, że przy nałożonym na nie tynku zbrojącym mogą wystąpić pęknięcia.

Ze względu na wskazane zagrożenia zadaniem wynalazku jest zapewnienie spienionego izolującego tworzywa, które pod względem swych właściwości fizycznych, zwłaszcza dotyczących przewodności cieplnej i gęstości zasadniczo miałoby takie właściwości, jakie przedstawione zostały w opisie patentowym EP 0 981 574 B1, jednakże nie wykazywałoby żadnej deformacji w warunkach obciążenia cieplnego lub deformacja taka byłaby tylko nieznaczna.

Zadanie takie spełnia izolujące tworzywo spienione utworzone z ekspandowalnych cząstek polistyrenu, które zgodnie z przedmiotowym wynalazkiem charakteryzuje się tym, że jest utworzone z pigmentonośnych i bezpigmentowych cząstek polistyrenu, przy czym pigmentowane cząstki polistyrenu są rozmieszczone w tworzywie w sposób nieregularny.

Z materiałowego punktu widzenia korzystne jest, gdy pigmenty w pigmentonośnych cząstkach polistyrenu są wybrane spośród sadzy, tlenków metali, sproszkowanego metalu, pigmentów barwnikowych i/lub grafitu.

Zaleca się, aby pigmentonośne cząstki polistyrenu zawierały cząstki grafitu w jednorodnym ich rozproszeniu.

PL 216 205 B1

Tworzywo według wynalazku jest utworzone z 10 do 90% wagowo pigmentowanych cząstek polistyrenu i 90 do 10% wagowo bezpigmentowych cząstek polistyrenu.

Szczególnie korzystnym jest, gdy tworzywo to zawiera co najmniej 30% wagowo pigmentowanych cząstek polistyrenu.

Tworzywo wykonane zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że ma zdolność przewodzenia ciepła obniżoną w zakresie odpowiadającym spełnieniu wymagań klasy przewodzenia ciepła 035 (według normy DIN 18164, część 1).

Tworzywo takie, zgodnie z wynalazkiem znajduje zastosowanie zwłaszcza do termoizolacji budynków i elementów budynków.

W praktyce okazało się, że tworzywo według wynalazku i z niego wytworzone płyty spienione, przy gęstości substancji porowatej <30 g/l wykazywały przewodność cieplną, odpowiadającą przewodności cieplnej znanej dotychczas dla pigmentowanych, zwłaszcza dla zawierających grafit płyt z tworzywa spienionego, z dodatkową istotną zaletą, polegającą na braku jakichkolwiek odwracalnych deformacji cieplnych nawet w warunkach długotrwałego obciążenia cieplnego.

Ponadto, ponieważ pigmentonośne cząstki polistyrenu są czarno zabarwione, istnieje możliwość utworzenia w tworzywie optycznie rozpoznawalnego deseniu o zadanej postaci, co może wywierać wpływ na lepsze i pożądane wrażenia estetyczne, a także ornamentowanie wykorzystać do przekazywania informacji.

W przypadku systematycznego rozmieszczenia pigmentowanych cząstek polistyrenu o określonym zabarwieniu można tworzyć warstwy tak ułożone, aby doprowadzić do osiągnięcia miejscowego, celowego oddziaływania na mechaniczne i cieplne właściwości tworzywa.

Przykładowo, warstwę taką można rozmieścić centralnie wewnątrz stanowiącej płytę kształtki utworzonej z tworzywa według wynalazku. Jest też, naturalnie możliwe, że na wytworzonych z wykorzystaniem wynalazku, płytokształtnych tego rodzaju tworzywach nanosi się środek zwiększający przyczepność dla montażu kolejnej warstwy.

Ponadto tworzywo w postaci płyt, zwłaszcza przy ich zastosowaniu do termoizolacji, można wykonywać tak, aby było ono zaopatrzone w dowolnie kształtowane krawędzie, na przykład zgodnie z zasadą łączenia wpust/wypust.

Nieoczekiwanie okazało się, że tworzywo, które wykonano zgodnie z wynalazkiem, np. przy gęstości substancji porowatej około 15 g/l, a więc powyżej niż gęstość tworzywa spienionego według opisu patentowego EP 0 981 574 B1 nie tylko odpowiadało klasie przewodzenia ciepła 035, ale także tworzywo to wykazywało brak jakichkolwiek deformacji, albo tylko nieznaczne deformacje, nawet w warunkach długotrwałego obciążenia cieplnego. W praktyce potwierdzone więc zostały dodatkowe zalety wynalazku w stosunku do tworzywa według opisu patentowego EP 0 981 574 B1, w następstwie korzyści z tytułu braku deformacji cieplnych, takich, jakie są znane dla bezpigmentowych tworzyw, to jest tworzyw styropianowych.

Dzięki korzystnym właściwościom termicznym i mechanicznym zgodnego z wynalazkiem tworzywa spienionego osiągnięto także znacznie mniejsze różnice w rozszerzalności cieplnej, co skutkuje uniknięciem pęknięć w takich zakresach spoin w powłokach lub pokrywach.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładach dotyczących jego wykonania, na podstawie rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia tabelę zawierającą wielkości wyników pomiarów, przeprowadzonych dla przykładowo wybranych płyt utworzonych z tworzywa zgodnego z wynalazkiem; Fig. 2 przedstawia płytę z tworzywa 3 według wynalazku, zawierającą pigmentonośne cząstki 1 polistyrenu z cząstkami grafitu, rozproszone w tworzywie 3, a odnośnikiem 2 oznaczono bezpigmentowe cząstki polistyrenu.

Przykładowo utworzone z tworzywa płyty wytworzono w takich samych warunkach z zastosowaniem jednakowych etapów ich wykonywania, w takich samych warunkach prowadzenia procesu technologicznego, z użyciem tych samych urządzeń.

Tworzywo według wynalazku wytwarzane z wstępnie ekspandowanych cząstek powszechnie znanego polistyrenu o nazwie handlowej Styropor F215 (produkowany przez BASF) i przy takim samym udziale 50% wagowo z pigmentowanych grafitem cząstek polistyrenu (Neopor produkowany przez BASF). Wytworzona płyta z uwagi na zawartość czarno zabarwionych cząstek polistyrenu wy₃ kazywała powierzchnię czarno-białą - dalmatyńską. Gęstość płyty wyniosła 15,6 kg/m³ i mogła osiągnąć przewodność cieplną określoną według normy DlN 52612 w temperaturze 23°C, z zastosowaniem pomiaru przyrządem pomiarowym firmy HESTO, w wysokości 32,8 mW/m*K.

PL 216 205 B1

W porównaniu z tym pomiarem dla bezpigmentowego tworzywa spienionego - białego, znanego ₃ w stanie techniki, które miało gęstość 14,77 kg/m³, oznaczono przewodność cieplną 37,9 mW/m*K, ₃ a dla czysto grafitem pigmentowanego tworzywa spienionego, które wykazało gęstość 17,38 kg/m³, można było oznaczyć przewodność cieplną 32,2 mW/m*K.

Bezpigmentowe tworzywo spienione znane ze stanu techniki odznaczało się wytrzymałością sklejenia na zerwanie prostopadle do powierzchni płyty, w zakresie 115-120 kPa. Czysto grafitem pigmentowane tworzywo spienione, także znane w stanie techniki, osiągnęło odpowiednią wytrzymałość sklejenia na zerwanie rzędu 160 kPa, a spienione tworzywo według wynalazku, które wytworzono z czarnych, grafitowych i białych - bezpigmentowych cząstek polistyrenu, osiągnęło wytrzymałość sklejenia na zerwanie rzędu 160 kPa. Wartości zmierzone zestawiono w tabeli na Fig. 1.

Claims (6)

1. Izolujące tworzywo spienione, utworzone z ekspandowalnych cząstek polistyrenu, znamienne tym, że jest utworzone z pigmentonośnych i bezpigmentowych cząstek polistyrenu, przy czym pigmentowane cząstki polistyrenu są rozmieszczone w tworzywie w sposób nieregularny, a pigmenty pigmentonośnych cząstek polistyrenu są wybrane spośród sadzy i/lub grafitu, oraz że tworzywo jest utworzone z 10 do 90% wagowo pigmentowanych cząstek polistyrenu i 90 do 10% wagowo bezpigmentowych cząstek polistyrenu.

2. Izolujące tworzywo według zastrz. 1, znamienne tym, że grafit jest pigmentem pigmentonośnych cząstek polistyrenu.

3. Izolujące tworzywo według zastrz. 2, znamienne tym, że pigmentonośne cząstki polistyrenu zawierają cząstki grafitu w jednorodnym rozproszeniu.

4. Izolujące tworzywo według zastrz. 1-3, znamienne tym, że jest ono utworzone z co najmniej 30% wagowo pigmentowanych cząstek polistyrenu.

5. Izolujące tworzywo według zastrz. 1-4, znamienne tym, że jego zdolność przewodzenia ciepła ma wartość obniżoną w zakresie odpowiadającym spełnieniu wymagań klasy przewodzenia ciepła 035 (zgodnie z normą DIN 18164, część 1).

6. Zastosowanie izolującego tworzywa określonego w zastrz. 1 do 5 do termoizolacji budynków i elementów budynków.