PL238172B1 - Przepona termiczna ograniczająca przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym i sposób jej wytwarzania, zwłaszcza dla wykonywania płyt do izolacji termicznej budynków oraz kompaktowa płyta termoizolacyjna do izolacji termicznej budynków, zawierająca tę przeponę termiczną - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest przepona termiczna ograniczająca niekorzystny przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym, sposób jej wytwarzania oraz kompaktowa płyta termoizolacyjna zawierająca przeponę termiczną. Wynalazek może być stosowany w szczególności w budownictwie przy wytwarzaniu materiałów do izolacji cieplnej budynków lub pomieszczeń. Może być również stosowany na przykład w energetyce cieplnej do wykonywania izolacji cieplnej magistrali a w technice chłodniczej do izolowania komór.

Z polskiego opisu patentowego zgłoszenia nr 123887 znane jest stosowanie jednocześnie różnych materiałów ułożonych warstwowo, prostopadle do kierunku strumienia ciepła, dla uzyskania konfekcjonowanej płyty termoizolacyjnej. Rozwiązanie według opisu służy nie tyle do poprawienia izolacyjności płyty w stosunku do styropianu stanowiącego jej główny materiał izolacyjny zawarty w rdzeniu, co do ograniczenia niekorzystnych cech styropianu, jak na przykład paroprzepuszczalność, nasiąkliwość, wrażliwość na promieniowanie cieplne i UV.

Z polskiego prawa ochronnego nr PL. 66569 Y1 znane jest zastosowanie do wytworzenia płyty termoizolacyjnej, jednej ciągłej warstwy aluminium w postaci folii, umieszczonej między dwoma warstwami styropianu. W uzasadnieniu rozwiązania zauważa się istotną rolę promieniowania w transporcie ciepła przez styropian. Jednak rozwiązanie nie obejmuje zjawisk zachodzących w styropianie zastosowanym jako izolacja cieplna. Ponadto w opisie nie ma odniesienia do kwestii związanych z realnym środowiskiem stosowania takiej izolacji cieplnej i nie obejmuje on na przykład zagadnienia trwałości folii aluminiowej lub trwałości połączenia elementów w płytę.

Istnieją powszechnie znane z periodyków branżowych, elastyczne materiały do izolacji cieplnej w postaci metalizowanej folii, na przykład polietylenowej oraz wykonane na ich bazie cienkie izolacje wielowarstwowe, gdzie między kolejnymi warstwami metalizowanej folii znajduje się na przykład pianka poliestrowa, watolina lub powietrze.

Jednak wykorzystanie tych materiałów jako przepony termicznej do zbudowania sztywnej płyty izolacyjnej, nie daje korzystnych efektów cieplnych.

Z oferty handlowej licznych producentów wynika, że wprowadzenie do styropianu grafitu podnosi jego izolacyjność cieplną. Nie wskazuje się na postać grafitu. Styropian który w swojej masie zawiera grafit, określa się jako grafitowy.

Celem wynalazku jest opracowanie przepony termicznej w masowym materiale termoizolacyjnym dla zwiększenia oporu cieplnego wykonanej z niego izolacji termicznej, opracowanie sposobu jej wykonania oraz opracowanie kompaktowej płyty do izolacji termicznej zawierającej tę przeponę termiczną.

Istotą przepony termicznej ograniczającej przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym, zwłaszcza dla wykonywania płyt do izolacji termicznej budynków, według wynalazku jest to, że jest wytworzona ze stwardniałego, wcześniej ciekłego polimeru, o grubości 0,01 mm do 0,3 mm, nie przepuszczającego wody i pary wodnej, zawierającego mieszaninę składników stałych w postaci grafitu i proszku metalowego. W przeponie termicznej składniki stałe to: grafit o średniej wielkości ziarna od 0,1 μm do 200 μm w ilości od 0,1% do 40% oraz metaliczne aluminium lub brąz lub miedź lub nikiel o średniej wielkości ziarna od 0,1 μm do 300 μm. Korzystnie jest, gdy składniki stałe przepony termicznej są w postaci płatków i ułożone są równolegle do jej powierzchni. Korzystne jest to, że polimer otacza składniki stałe i cechuje się zdolnością do ochrony ich przed korozją. Korzystne jest to, że zastosowany w przeponie polimer posiada własności klejące, gdy technologiczną powierzchnią będącą miejscem jego twardnienia jest powierzchnia materiału termoizolacyjnego. Opcjonalnie, przepona termiczna jest w postaci samoistnej folii o grubości od 0,01 mm do 0,3 mm, korzystnie od 0,1 mm do 0,2 mm.

Istotą sposobu wytwarzania przepony termicznej ograniczającej przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym, zwłaszcza dla wykonywania płyt do izolacji termicznej budynków, według wynalazku jest to, że jej składniki stałe miesza się z ciekłym polimerem w mieszalniku wytwarzającym w trakcie mieszania siły tnące powodujące teksturowanie masy a następnie tę masę nakłada się na powierzchnię technologicznie przeznaczoną do jej stwardnienia, zachowując ułożenie płatków równolegle do tej powierzchni. Przepona termiczna powinna być uformowana tak, by jej warstwa była ciągła a jej grubość po stwardnieniu wynosiła od 0,01 mm do 0,3 mm.

Kompaktowa płyta termoizolacyjna do izolacji termicznej budynków, zawierająca przeponę termiczną według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w przypadku uwzględnienia w zastosowaniu kierunku przepływu ciepła, przepona termiczna umieszczona jest trwale, poprzez wklejenie, między róż

PL 238 172 B1 niącymi się między sobą współczynnikiem przewodzenia ciepła lub grubością warstwami materiału termoizolacyjnego, zaś w przypadku nie uwzględnienia w zastosowaniu kierunku przepływu ciepła, przepona termiczna umieszczona jest trwale, przez wklejenie, między jednakowymi warstwami tego samego materiału termoizolacyjnego, na przykład styropianu.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że w stosowaniu przepony termicznej, strumień ciepła jest prostopadły do izolowanych przez stwardniały polimer płatków jej składników stałych, co rodzi miejscowy duży opór cieplny, stwarzając barierę dla przepływu ciepła.

Korzystnym skutkiem, zastosowania przepony termicznej, jest wzrost oporu cieplnego izolacji termicznej. Po wytworzeniu przepony termicznej w izolacji termicznej, izolacja taka jako całość zachowuje się tak, jakby wykonano ją z materiału o istotnie niższym współczynniku przewodzenia ciepła. Stwierdzono w pomiarach, że tak określony pozorny współczynnik przewodzenia ciepła, jest zawsze niższy od współczynnika przewodzenia ciepła, właściwego dla materiału izolacji termicznej. W pomiarach stwierdzono, że zależnie od gatunku materiału termoizolacji i sposobu wykonania przepony, pozorny współczynnik przewodzenia ciepła jest niższy w granicach od 10 do 50%, przeciętnie 32%, od współczynnika przewodzenia ciepła materiału izolacji termicznej.

Przepona termiczna według wynalazku nie przepuszcza wody. Korzystną cechą przepony termicznej według wynalazku jest jej wysoki współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej.

Stwierdzono, że polimer przepony termicznej stanowi skuteczną ochronę przed korozją zawartego w niej metalu.

Nieoczekiwanie, wykonując pomiary przepływu ciepła w warunkach zbliżonych do realnego zastosowania termoizolacji stwierdzono, że w płycie izolacyjnej zbudowanej z dwóch jednakowych warstw masowego materiału termoizolacyjnego, na przykład styropianu i umieszczonej między nimi przepony termicznej według wynalazku, występuje silnie nieliniowy, charakterystyczny rozkład temperatur. Stwierdzono niewielki przepływ ciepła między przeponą termiczną a zimną powierzchnią płyty oraz kumulowanie się ciepła między ciepłą powierzchnią płyty a przeponą termiczną.

Powyższe spostrzeżenie ma znaczenie przy konstruowaniu izolacji termicznej do konkretnego zastosowania, z wykorzystaniem przepony termicznej według wynalazku.

Jednocześnie wskazuje na celowość umieszczenia przepony termicznej między materiałami różnych rodzajów i różnych grubości dla zwiększenia efektywności termoizolacji.

Przy zastosowaniu przepony termicznej według wynalazku dla wykonania płyt do termicznej izolacji budynków, uzyskuje się kompaktową płytę, składającą się z co najmniej dwóch jednakowych warstw materiału termoizolacyjnego, na przykład z tego samego rodzaju styropianu i umieszczonej między nimi przez wklejenie na stałe przepony termicznej. Tak wykonana płyta termoizolacyjna wykazuje istotnie większy opór cieplny niż wykonana wyłącznie z tego samego materiału termoizolacyjnego, tu - styropianu, przy zachowaniu tej samej grubości izolacji.

Umieszczając odpowiednio przeponę termiczną między warstwami odpowiednio dobranych, różnych, w ramach jednej płyty materiałów termoizolacyjnych, uzyskuje się kompaktową płytę termoizolacyjną, o szczególnie korzystnych cechach, takich jak duży, kierunkowy opór cieplny, z kumulowaniem się ciepła w izolacji, po stronie źródła ciepła.

Przy stosowaniu kompaktowych płyt termoizolacyjnych według wynalazku, nie zachodzi konieczność wprowadzania jakichkolwiek zmian w technologii dociepleń. Nadal wykonuje się je tak, jak przy stosowaniu płyt z litego materiału termoizolacyjnego, zawartego w płytach według wynalazku.

Formalnie, izolację termiczną budynku zaprojektowaną z wykorzystaniem przepony termicznej, można uzyskać nakładając odpowiednio na izolowaną powierzchnię kolejne warstwy certyfikowanych materiałów i przeponę termiczną. Wykonanie izolacji z wcześniej przygotowanych, konfekcjonowanych płyt, służy jedynie efektywności wykonywania robót izolacyjnych. Z tego powodu, stosowanie płyt termoizolacyjnych zawierających przeponę termiczną, nie narusza warunków dla których materiały składające się na nie, wcześniej uzyskały certyfikaty i dopuszczenie do stosowania w szczególności w budownictwie.

Powtarzalność parametrów technicznych przepony termicznej według wynalazku można łatwiej zachować, jeśli wykonać ją jako osobny, konfekcjonowany wyrób, przeznaczony na przykład do wklejania w masowe materiały izolacyjne.

Przedmiot wynalazki zostanie bliżej objaśniony na przykładach wykonania, uwidocznionych schematycznie na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia w przekroju poprzecznym kompaktową płytę termoizolacyjną wykonaną z materiału termoizolacyjnego z umieszczoną wewnątrz przeponą termiczną,

PL 238 172 B1 a fig. 2 przedstawia w przekroju poprzecznym kompaktową płytę termoizolacyjną wykonaną z dwóch różnych materiałów termoizolacyjnych z umieszczoną pomiędzy nimi przeponą termiczną.

P r z y k ł a d I

Przeponę termiczną zrealizowano przez stwardnienie zawiesiny składników stałych w ciekłej żywicy poliuretanowo-akrylowej, nie zawierającej składników szkodliwych i agresywnych chemicznie. Składniki stałe stanowiła mieszanina metalicznego, płatkowego aluminium o średniej wielkości cząstek 1 μm i płatkowego grafitu o średniej wielkości cząstek zmieszanych w proporcji 1/3. Żywicę i składniki stałe zmieszano w cylindrze z mimośrodowo umieszczonym, obrotowym walcem. Ten sam walec stanowił narzędzie do rozprowadzenia ciekłej zawiesiny na powierzchni materiału termoizolacyjnego. Przy doświadczalnie określonej gęstości ciekłej zawiesiny, uformowano warstwę o grubości około 0,2 mm. Po stwardnieniu żywicy, uzyskano przeponę termiczną o grubości około 0,15 mm.

P r z y k ł a d II

Na powierzchnię płyty styropianu naniesiono ciągłą warstwę o grubości około 0,2 mm zawiesiny uzyskanej zgodnie z przykładem I. Następnie dociśnięto ją drugą taką samą płytą i pozostawiono do stwardnienia polimeru. Rezultat w postaci kompaktowej płyty termoizolacyjnej przedstawiono w przekroju na fig. 1, gdzie oznaczono styropian (1) i wytworzoną przeponę termiczną (2).

P r z y k ł a d III

Na gładką powierzchnię pokrytą środkiem chroniącym przed przywieraniem żywicy, naniesiono ciągłą warstwę o grubości około 0,15 mm zawiesiny uzyskanej zgodnie z przykładem 1, z tym, że nośnik polimerowy stanowiła żywica akrylowa utwardzana ultrafioletem. Po naświetleniu ultrafioletem naniesionej warstwy oddzielano ją od podłoża, uzyskując wyrób - przeponę termiczną, do późniejszego wklejenia.

P r z y k ł a d IV

Na powierzchnię płyty z materiału termoizolacyjnego o współczynniku przewodzenia ciepła λ1 gęstości p1 i grubości „a” naniesiono ciągłą warstwę o grubości około 0,2 mm zawiesiny uzyskanej zgodnie z przykładem I. Następnie dociśnięto ją płytą z materiału termoizolacyjnego o współczynniku przewodzenia ciepła λ2, gęstości p2 i grubości „b” gdzie, „a” > „b”, p1 < p2, λ1 < λ2 i pozostawiono do stwardnienia polimeru. Rezultat w postaci kompaktowej płyty termoizolacyjnej przedstawiono na fig. 2, gdzie materiał termoizolacyjny (3) posiada cechy λ1, p1 a materiał termoizolacyjny (4) posiada cechy λ2, p2. Przy realizacji docieplenia zewnętrznego budynku, płytę kompaktową montuje się materiałem termoizolacyjnym (3) do ściany.

Claims (8)

1. Przepona termiczna ograniczająca przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym zwłaszcza dla wykonywania płyt do izolacji termicznej budynków, znamienna tym, że wykonana jest ze stwardniałego, wcześniej ciekłego polimeru, o grubości od 0,01 mm do 0,3 mm, nie przepuszczającego wody i pary wodnej, zawierającego następujące składniki stałe: od 0,1% do 40% grafitu o średniej wielkości ziarna od 0,1 pm do 200 pm oraz 0,1% do 30% metalicznego aluminium lub brązu lub miedzi lub niklu o średniej wielkości ziarna od 0,1 pm do 300 pm.

2. Przepona termiczna według zastrz. 1, znamienna tym, że składniki stałe przepony są w postaci płatków.

3. Przepona termiczna według zastrz. 1, znamienna tym, że zawarte w niej płatki składników stałych są ułożone równolegle do jej powierzchni.

4. Przepona termiczna według zastrz.1, znamienna tym, że znajduje się w niej polimer mający zdolność ochrony przed korozją zawartych w niej składników stałych i otacza je.

5. Przepona termiczna według zastrz. 1, znamienna tym, że zastosowany w niej polimer posiada własności klejące jeśli technologiczną powierzchnią będącą miejscem jego twardnienia jest powierzchnia materiału termoizolacyjnego.

6. Przepona termiczna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma postać samoistnej folii o grubości, od 0,01 mm do 0,3 mm, korzystnie 0,1-0,2 mm.

7. Sposób wytwarzania przepony termicznej ograniczającej przepływ ciepła w materiale termoizolacyjnym, zwłaszcza dla wykonywania płyt do izolacji termicznej budynków, znamienny tym, że jej składniki stale miesza się z ciekłym polimerem w mieszalniku wytwarzającym w trakcie mieszania siły tnące powodujące teksturowanie masy a następnie tę masę nakłada

PL238 172 Β1 się na powierzchnię technologicznie przeznaczoną do jej stwardnienia, zachowując ułożenie płatków równoległe do tej powierzchni oraz zachowując ciągłość warstwy i jej grubość taką by po stwardnieniu wynosiła od 0,01 mm do 0,3 mm.

8. Kompaktowa płyta termoizolacyjna do izolacji termicznej budynków, zawierająca przeponę termiczną, znamienna tym, że w przypadku uwzględnienia w zastosowaniu kierunku przepływu ciepła, przepona termiczna (2) umieszczona jest trwale, poprzez wklejenie między różniącymi się między sobą współczynnikiem przewodzenia ciepła lub grubością warstwami materiału termoizolacyjnego (3, 4), zaś w przypadku nie uwzględnienia w zastosowaniu kierunku przepływu ciepła, przepona termiczna (2) umieszczona jest trwale, przez wklejenie, między jednakowymi warstwami tego samego materiału termoizolacyjnego, na przykład styropianu (1).