PT1919701E - Energy efficient and insulated building envelopes - Google Patents
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DESCRIÇÃODESCRIPTION
"REVESTIMENTOS ISOLANTES E ENERGICAMENTE EFICIENTES PARA EDIFÍCIOS" É do conhecimento geral que os papéis revestidos com polímeros e os materiais de proteção resistentes à água são úteis na indústria da construção civil, para prevenir a infiltração do ar e da água para o interior de um edifício, permitindo simultaneamente a passagem do vapor húmido para o exterior. Estes materiais podem ser flexíveis, e utilizados como "coberturas" dos edifícios, ou podem ser rígidos e utilizados como painéis estruturais ou decorativos nas paredes exteriores ou nos telhados dos edifícios. São utilizadas coberturas respiráveis para edifícios, igualmente referidas como revestimentos térmicos e acústicos, que são vantajosas na construção de paredes e de telhados. Estes materiais de revestimento térmico e acústico diminuem a perda de energia com a redução da infiltração de ar assim como atuando como uma barreira às condições meteorológicas, impedindo a intrusão de água no edifício. É uma exigência que estes materiais sejam respiráveis, o que é definido por um nível mínimo de taxa de transmissão de vapor de água (WVTR) . Dois materiais populares que são fabricados para revestimento térmico e acústico e que conseguem a combinação de uma barreira para a intrusão de água e a infiltração de ar enquanto permanecem permeáveis ao vapor de água, são a poliolefina obtida por fiação direta impermeável que pode ser obtida da DuPont sob o nome Tyvek.TM. e um segundo material que é um compósito de película microporosa de poliolefina e pode ser obtido da Simplex Products sob a marca registada "R-Wrap.TM.". Além das marcas tradicionais, existe uma variedade de outras marcas tais como a Typar® da Reemay, 2" INSULATING AND ENERGICALLY EFFICIENT COATINGS FOR BUILDINGS " It is well known that polymer coated papers and water-resistant protective materials are useful in the construction industry to prevent infiltration of air and water into a building while allowing the passage of moist steam to the exterior. These materials can be flexible, and used as " toppings " of buildings, or they can be rigid and used as structural or decorative panels on the exterior walls or roofs of buildings. Breathable coverings for buildings are also used, also referred to as thermal and acoustic coatings, which are advantageous in the construction of walls and roofs. These thermal and acoustic coating materials reduce energy loss by reducing air infiltration as well as acting as a barrier to weather conditions, preventing the intrusion of water into the building. It is a requirement that these materials be breathable, which is defined by a minimum level of water vapor transmission rate (WVTR). Two popular materials which are manufactured for thermal and acoustic coating and which achieve the combination of a barrier for water intrusion and air infiltration while remaining permeable to water vapor are polyolefin obtained by direct waterproofing wiring which can be obtained from DuPont under the name Tyvek.TM. and a second material which is a composite of polyolefin microporous film and can be obtained from Simplex Products under the trademark " R -Wrap.TM. ". In addition to traditional brands, there are a variety of other brands such as Reemay's Typar®, 2
Amowrap® da Teneco Building Products, Barricade® da Simplex, PinkWrap® da Ownes Corning, entre outras.Amowrap® from Teneco Building Products, Simplex Barricade®, PinkWrap® from Ownes Corning, among others.
Os compósitos de películas porosas de poliolefina são utilizados em aplicações de revestimento térmico e acústico. Os materiais de revestimento térmico e acústico devem ser permeáveis aos gases de forma a permitirem que o vapor de água escape da parede à qual a película é fixa. Caso contrário, pode ocorrer a condensação do vapor de água preso dentro da parede, o que conduz à decomposição e ao crescimento de fungos, mofo e bolor que podem danificar a parede. A película deve ser suficientemente impermeável ao ar para isolar a parede contra a intrusão do vento e da água. Além disso, a película deve ter propriedades de tração e físicas adequadas tais como a resistência ao corte, o alongamento, a resistência à rutura, a contração e a resistência às picadas, para evitar danos durante a instalação.Polyolefin porous film composites are used in thermal and acoustical coating applications. The thermal and acoustic coating materials must be permeable to the gases in order to allow the water vapor to escape from the wall to which the film is attached. Otherwise condensation of water vapor trapped inside the wall may occur, leading to the decomposition and growth of fungi, mold and mildew that can damage the wall. The film must be sufficiently impermeable to air to insulate the wall against the intrusion of wind and water. In addition, the film must have adequate traction and physical properties such as shear strength, elongation, shear strength, shrinkage, and shear resistance to prevent damage during installation.
As películas porosas de poliolefina podem ser preparadas esticando uma película precursora preenchida com carbonato de cálcio. As películas "respiráveis" que são permeáveis a gás / vapor e impermeáveis a líquidos foram descritas na Patente U.S. N.° 4,472,328, atribuída à Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. A patente da Mitsubishi descreve uma película respirável de poliolefina, preparada a partir de uma composição de poliolefina / enchimento que tem entre 20 por cento e 80 por cento do peso em enchimento, tal como uma superfície tratada com carbonato de cálcio. Descobriu-se que um elastómetro polimérico de hidrocarboneto líquido ou moldável, tal como um polibutadieno líquido acabado em oxidrilo, produz uma película precursora que pode ser esticada uniaxialmente ou biaxialmente para fazer uma película respirável. A película respirável descrita pela Mitsubishi é também descrita na Patente da Grã-Bretanha N.° 2.115.702, atribuída à Kao Corporation. 3 A patente da Kao descreve ainda um tecido descartável preparado com uma película respirável conforme divulgado pela patente da Mitsubishi. A película respirável é utilizada como um resguardo para que o tecido contenha o líquido. 0 fornecimento de um material de barreira às condições meteorológicas apropriado, é essencial para os edifícios energicamente eficientes de hoje. No entanto, ainda não elimina qualquer perda de calor que possa ocorrer através dos revestimentos dos edifícios. Atualmente, a maior parte do calor que escapa de um edifício residencial, liberta-se através do soalho, das paredes e dos tetos. Para uma maximização da eficiência energética, o Código de Energia Modelo do Conselho dos Oficiais de Construção Civil Americanos exige que as paredes e os tetos sejam isolados a R19 e a R38, respetivamente. A construção atual de paredes 2x4" permite um isolamento de fibra de vidro de 3,5", o que é classificado como R-ll. Dado que as perdas devido às vigas de madeira, contraplacado de madeira exterior, etc., o valor de R total da parede pode cair até R-9,6. Para cumprir com o Código de Energia Modelo, uma opção é aumentar a construção da parede para 2x6, de forma a que possa ser instalado um isolamento mais grosso. A construção 2x6 permite também o espaçamento de 24" entre vigas. No entanto, este aumento do espaçamento entre as vigas pode também criar uma curvatura nas paredes externas, e aumentar também o custo de aplicação da madeira e do isolamento. De acordo com um relatório realizado pelo Ministério da Energia Americano, uma forma mais económica de aumentar o valor de R total é instalar materiais de proteção isolantes mais grossos. Isto não forneceria apenas valores de R total mais elevados, mas também, a continuidade da forma melhoraria o isolamento da casa dos elementos.Porous polyolefin films can be prepared by stretching a calcium carbonate filled precursor film. "Breathable" films " which are gas / vapor permeable and liquid impervious have been described in U.S. Patent No. 4,472,328, issued to Mitsubishi Chemical Industries, Ltd. Mitsubishi's patent discloses a breathable polyolefin film, prepared from a polyolefin / filler composition having between 20 percent and 80 percent of the fill weight, such as a surface treated with calcium carbonate. It has been discovered that a liquid or moldable hydrocarbon polymer elastomer, such as an oxidly-terminated liquid polybutadiene, produces a precursor film which can be stretched uniaxially or biaxially to make a breathable film. The breathable film described by Mitsubishi is also described in U.S. Patent No. 2,115,702, assigned to Kao Corporation. The Kao patent further describes a disposable fabric prepared with a breathable film as disclosed by the Mitsubishi patent. The breathable film is used as a shield for the tissue to contain the liquid. Providing an appropriate weather barrier material is essential for today's energy-efficient buildings. However, it still does not eliminate any heat loss that may occur through building coatings. Today, most of the heat escaping from a residential building is released through the floor, walls, and ceilings. For energy efficiency maximization, the Model Energy Code of the American Civil Construction Officers' Council requires that walls and ceilings be insulated at R19 and R38, respectively. The current construction of 2x4 walls " allows a fiberglass insulation of 3.5 ", which is classified as R-11. Given that the losses due to wooden beams, plywood outside, etc., the total R value of the wall can fall to R-9.6. To comply with the Model Energy Code, one option is to increase the wall construction to 2x6, so that a thicker insulation can be installed. The 2x6 construction also allows the spacing of 24 " between beams. However, this increased spacing between the beams may also create a curvature in the outer walls, and also increase the cost of wood application and insulation. According to a report by the US Department of Energy, a more economical way to increase the value of total R is to install thicker insulating protective materials. This would not only provide higher total R values, but also, continuity of shape would improve the insulation of the home of the elements.
Os atuais materiais de proteção das casas, tais como as poliolefinas obtidas por fiação direta DuPont, tais como 4 as Tyvek®, são amplamente utilizados como uma membrana de proteção contra as condições meteorológicas para bloquear a penetração da água e do ar na estrutura da casa. Estes sistemas são cuidadosamente concebidos para servir a finalidade pretendida, permitindo ao mesmo tempo que o vapor de água escape. No passado, não era necessário restringir o movimento do ar, uma vez que os métodos típicos de construção "não estanque" permitiam que o ar fluísse livremente e assim secasse rapidamente qualquer humidade que pudesse ter entrado na cavidade da parede. No entanto, com melhor isolamento térmico, a temperatura do vapor de água pode cair rapidamente quando isolado do calor do interior do edifício, causando a condensação e prisão da água. Como tal, é necessário vedar o exterior de um edifício da permeação de humidade e de ar, permitindo ainda que o vapor de água escape.Current home protection materials, such as DuPont's direct wired polyolefins, such as Tyvek®, are widely used as a weather protection membrane to block the penetration of water and air into the structure of the home . These systems are carefully designed to serve the intended purpose while allowing water vapor to escape. In the past, it was not necessary to restrict the movement of air, since the typical "non-watertight" construction methods " allowed the air to flow freely and thus rapidly dry any moisture that might have entered the wall cavity. However, with better thermal insulation, the water vapor temperature can drop rapidly when isolated from the heat inside the building, causing the condensation and water trap. As such, it is necessary to seal the exterior of a building from the permeation of moisture and air, still allowing the water vapor to escape.
Outros materiais de proteção externos, tais como o poliestireno extrudido ou placas de espuma - isoladas com poliisocianurato -, dão um valor de R externo aumentado à casa e, em alguns casos, pode atuar como uma barreira para as condições meteorológicas. No entanto, estes materiais podem ser caros e, também, se expostos a uma fonte de ignição, são altamente inflamáveis e produzem fumo muito denso e altamente tóxico. Como tal, estes materiais devem muitas vezes ser protegidos com pelo menos 0,5" de placa de gesso ou com uma folha de metal como barreira ao fogo, o que é um acréscimo suplementar ao custo. Adicionalmente, embora algumas destas placas de espuma forneçam também proteção contra os elementos do tempo, as emendas entre placas adjacentes são ainda suscetíveis à infiltração.Other external protective materials, such as extruded polystyrene or foam plates - insulated with polyisocyanurate - give an increased external R value to the house and in some cases may act as a barrier to weather conditions. However, these materials can be expensive and also if exposed to a source of ignition, are highly flammable and produce very dense and highly toxic smoke. As such, these materials should often be protected with at least 0.5 " of plasterboard or with a sheet of metal as a fire barrier, which is an additional addition to the cost. Additionally, while some of these foam plates also provide protection against the elements of time, the splices between adjacent plates are still susceptible to infiltration.
Os aerogéis descrevem uma classe de material baseada na sua estrutura, a saber, baixa densidade, estruturas de célula aberta, grandes áreas de superfície (frequentemente 900 m2/g ou superiores) e tamanhos de poro à escala do nanómetro. As tecnologias de extração com fluidos 5 supercríticos e subcríticos, são normalmente utilizadas para extrair o solvente das células frágeis do material. É conhecida na arte uma variedade de diferentes composições de aerogel, tanto orgânicas como inorgânicas. Os aerogéis inorgânicos são geralmente baseados em metais alcóxidos e incluem materiais tais como sílica, carbonetos e alumina. Os aerogéis orgânicos incluem aerogéis de carbono e aerogéis poliméricos, tais como aerogéis de poliamida.Aerogels describe a class of material based on its structure, namely low density, open cell structures, large surface areas (often 900 m2 / g or greater) and pore sizes at the nanometer scale. Extraction technologies with supercritical and subcritical fluids are commonly used to extract the solvent from the fragile cells of the material. A variety of different aerogel compositions, both organic and inorganic, are known in the art. Inorganic aerogels are generally based on alkoxide metals and include materials such as silica, carbides and alumina. Organic aerogels include carbon aerogels and polymeric aerogels, such as polyamide aerogels.
Os aerogéis de baixa densidade (0,02 - 0,2 g/cc) baseados em sílica são excelentes isolantes, melhores do que a melhor espuma rígida com condutividades térmicas de aproximadamente 14 mW/mK e inferiores a 100°F e à pressão atmosférica. Em alguns casos podem ser feitos aerogéis com condutividades térmicas inferiores a cerca de 14 mW/mK. Os aerogéis funcionam como isolantes térmicos, em primeiro lugar minimizando a condução (baixa densidade, trajeto sinuoso para a transferência de calor através das nano estruturas), a convecção (tamanhos de poro muito pequenos minimizam a convecção), e a radiação (aditivos para supressão de IR podem ser facilmente dispersos através de toda a matriz de aerogel). Dependendo da formulação, podem funcionar bem a temperaturas de 550°C e superiores. A US 3,962,014 descreve painéis de isolamento térmico feitos de uma bolsa que consiste numa folha de material poroso que contém um pó de aerogel, o qual é então sujeito a pressão para fazer com que as partículas de aerogel se liguem e consolidem para formar o material de isolamento. A JP 8034678 divulga um painel de aerogel que pode ser utilizado como um painel de isolamento. Tem um corpo de fibra e um esqueleto de sílica dentro do núcleo sobre o qual é depositado um aerogel. A US 5,877,100 descreve um aerogel em forma de partículas que tem melhores propriedades de condutividade térmica. A WO 02/052086 descreve um material de isolamento flexível que compreende uma estrutura de reforço de não-tecido, em malha fibrosa, 6 infundida com um precursor de aerogel no estado liquido. 0 precursor de aerogel é seco de seguida. A US 4,399,175 divulga um corpo possível de curvar, isolador de calor, que compreende um revestimento de proteção em tecido de fibra de vidro e uma camada nuclear de aerogel de sílica pirogénico repelente de água: A WO 2005/047381 descreve uma substância moldável, um género de pasta, que contém um aerogel.Silica based low density (0.02 - 0.2 g / cc) aerogels are excellent insulators, better than the best rigid foam with thermal conductivities of approximately 14 mW / mK and below 100 ° F and at atmospheric pressure . In some cases aerogels with thermal conductivities of less than about 14 mW / mK can be made. Aerogels function as thermal insulation, primarily by minimizing conduction (low density, sinuous path for heat transfer through nano structures), convection (very small pore sizes minimize convection), and radiation (additives for suppression of IR can be easily dispersed throughout the entire airgel matrix). Depending on the formulation, they can work well at temperatures of 550 ° C and above. US 3,962,014 discloses thermal insulation panels made of a bag consisting of a sheet of porous material containing an airgel powder, which is then subjected to pressure to cause the airgel particles to bind and solidify to form the carrier material. isolation. JP 8034678 discloses an airgel panel which can be used as an insulation panel. It has a fiber body and a silica skeleton inside the core on which an airgel is deposited. US 5,877,100 discloses a particulate airgel having improved thermal conductivity properties. WO 02/052086 discloses a flexible insulation material comprising a fibrous mesh nonwoven reinforcing structure infused with a liquid airgel precursor. The airgel precursor is then dried. US 4,399,175 discloses a possible heat-curing body that comprises a protective coating on glass fiber fabric and a nuclear layer of water-repellent silica pyrogenic airgel: WO 2005/047381 discloses a moldable substance, a paste which contains an airgel.
Os aerogéis no sentido mais lato, isto é no sentido do "gel que tem o ar como meio de dispersão", são produzidos através da secagem de um gel adequado. O termo "aerogel" neste sentido, abrange aerogéis no sentido mais restrito, xerogéis e criogéis. Um gel seco é um aerogel no sentido mais restrito quando o líquido do gel é removido a temperaturas acima da temperatura crítica e com início a pressões acima da pressão crítica. Se, por outro lado, o líquido do gel é removido subcriticamente, por exemplo através da formação de uma fase limite líquido-vapor, o gel resultante é denominado xerogel. Deve ser salientado que os géis das incorporações da presente divulgação são aerogéis, no sentido do gel que tem o ar como meio de dispersão. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A invenção disponibiliza um material que compreende um componente permeável ao vapor de água, ligado a um componente de aerogel. O componente permeável ao vapor de água pode por isso ser considerado como respirável, enquanto permanece substancialmente impermeável ao ar e à água de forma a que o vento e a chuva não passam através do mesmo. Em algumas incorporações, este componente é um material polimérico ou celuloso. O material pode estar numa forma suficientemente flexível para, ou adequada para, ser enrolado. Em incorporações adicionais, o componente permeável ao vapor de água está numa folha ou numa forma substancialmente plana (como, mas não limitado a, uma forma plana semelhante ao papel) que compreende essencialmente 7 duas superfícies onde uma das superfícies é ligada ao componente de aerogel. 0 componente de aerogel está também presente opcionalmente como uma folha ou uma forma substancialmente plana quando ligado ao componente permeável ao vapor de água.Aerogels in the broadest sense, i.e. in the sense of " gel having air as the dispersion medium ", are produced by drying a suitable gel. The term " airgel " in this sense, it encompasses aerogels in the narrower sense, xerogéis and criogéis. A dry gel is an airgel in the most restricted sense when the gel liquid is removed at temperatures above the critical temperature and commences at pressures above the critical pressure. If, on the other hand, the liquid of the gel is removed subcritically, for example through the formation of a liquid-vapor boundary phase, the resulting gel is termed xerogel. It should be noted that the gels of the embodiments of the present disclosure are aerogels in the sense of the gel having the air as a dispersion medium. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention provides a material comprising a water vapor permeable component, connected to an airgel component. The water vapor permeable component may therefore be considered as breathable, while remaining substantially impermeable to air and water so that wind and rain do not pass therethrough. In some embodiments, this component is a polymeric or cellulose material. The material may be in a sufficiently flexible form to, or suitable for, coiling. In further embodiments, the water vapor permeable component is in a sheet or substantially flat shape (such as, but not limited to, a flat paper-like shape) which essentially comprises two surfaces where one of the surfaces is attached to the airgel component . The airgel component is also optionally present as a sheet or a substantially flat shape when attached to the water vapor permeable component.
Em algumas incorporações da invenção, o material é fabricado na forma adequada para utilização na construção civil. 0 material é de isolamento ao ar, à água e ao movimento do calor através do mesmo. A presente invenção disponibiliza também materiais de construção civil, tais como revestimentos térmicos e acústicos, que compreendem um material respirável (ou componente) com um material de aerogel (ou componente). A presença do material de aerogel (ou componente) provê o material de construção do edifício com melhores propriedades de isolamento térmico. Em algumas incorporações, o material de construção civil está na forma de revestimento térmico e acústico, ou noutra forma que é utilizada na construção civil.In some embodiments of the invention, the material is manufactured in a form suitable for use in construction. The material is insulation to air, water and the movement of heat therethrough. The present invention also provides civil construction materials, such as thermal and acoustic coatings, which comprise a breathable material (or component) with an airgel (or component) material. The presence of the airgel material (or component) provides the building material of the building with better thermal insulation properties. In some embodiments, the civil construction material is in the form of thermal and acoustic coating, or in another form that is used in civil construction.
Como explicado acima, o material respirável (ou componente) é substancialmente impermeável à água ao mesmo tempo que se mantém permeável ao vapor de água. 0 material (ou componente) pode ser um material polimérico ou um material celuloso. Opcionalmente, o material (ou componente) inclui fibras ou um material fibroso que fornece sustentação ao material. A presente invenção disponibiliza também métodos para fabricar um material de construção civil ou um revestimento térmico e acústico que incorpore ambas as capacidades de resistência às condições meteorológicas de um material de construção como o Typar® da Reemay, as poliolefinas obtidas por fiação direta como as Tyvek® da DuPont, o Amowrap® dos produtos de construção civil da Teneco, o Barricade® e o R-wrap® da Simplex, o PinkWrap® da Owens Corning, com o desempenho térmico superior da cobertura de aerogel. A invenção direciona as abordagens ao fabrico e o 8 nível de isolamento necessários para disponibilizar um produto viável, de baixo custo e alta eficiência. Diversas análises demonstraram que disponibilizar este tipo de barreira poderia providenciar acima de 0,48 Quads de economia de energia em edifícios residenciais, para uma penetração no mercado de apenas 30%.As explained above, the breathable material (or component) is substantially impermeable to water while being permeable to water vapor. The material (or component) may be a polymeric material or a cellulose material. Optionally, the material (or component) includes fibers or a fibrous material that provides support to the material. The present invention also provides methods for manufacturing a civil building material or a thermal and acoustic coating incorporating both weatherability capabilities of a building material such as Reemay's Typar®, polyolefins obtained by direct wiring such as Tyvek ® from DuPont, Tenow's construction products Amowrap®, Barricade® and Simplex's R-wrap®, Owens Corning's PinkWrap®, with the superior thermal performance of the airgel cover. The invention directs the manufacturing approaches and the level of isolation required to make a viable, low cost and high efficiency product available. Several analyzes have shown that providing this type of barrier could provide above 0.48 Quads of energy savings in residential buildings for a market penetration of only 30%.
Aplicando as propriedades térmicas superiores dos aerogéis a uma solução de isolamento residencial, podem-se obter economias energéticas significativas. Um desafio na combinação de revestimentos térmicos e acústicos com os aerogéis está em assegurar que o vapor húmido continua a poder escapar, enquanto se elimina a penetração da água. Uma boa barreira às condições meteorológicas tem quatro funções igualmente importantes: um nível elevado de resistência ao ar, um nível elevado de resistência à água, um nível de moderado a elevado de permeabilidade ao vapor e um nível elevado de durabilidade.By applying the superior thermal properties of the aerogels to a residential insulation solution, significant energy savings can be achieved. A challenge in combining thermal and acoustic coatings with aerogels is in ensuring that wet steam continues to escape while eliminating water penetration. A good barrier to weather conditions has four equally important functions: a high level of air resistance, a high level of water resistance, a moderate to high level of vapor permeability and a high level of durability.
Em algumas incorporações da invenção, o material de aerogel (ou componente) seria laminado ou encapsulado para a durabilidade no sistema. 0 material de aerogel pode ser preparado para ter uma superfície altamente hidrofóbica. Uma vez que o aerogel fornece igualmente resistência ao ar e à água, o revestimento exterior deve manter somente a permeação do vapor presente nos sistemas de revestimento térmico e acústico atuais. Os materiais de aerogel podem ser produzidos para permitir uma permeação de vapor de aproximadamente 100 até 400 g/m2 dia, conforme a ASTM E-96, Método B, o que está na gama da taxa de transferência de vapor de água dos materiais do género das poliolefinas obtidas por fiação direta (Tyvek). Como tal, o aerogel não limitará a transmissão de vapor comparativamente aos sistemas atuais. Claro que os materiais de aerogel com uma permeação de vapor de aproximadamente 150, aproximadamente 200, aproximadamente 250, aproximadamente 300, ou aproximadamente 350 g/m2 dia, conforme a ASTM E-96, Método 9 B, podem também ser utilizados.In some embodiments of the invention, the airgel material (or component) would be laminated or encapsulated for durability in the system. The airgel material may be prepared to have a highly hydrophobic surface. Since airgel also provides air and water resistance, the outer coating should only maintain vapor permeation present in the current thermal and acoustic coating systems. The airgel materials may be produced to allow a vapor permeation of about 100 to 400 g / m 2 day, according to ASTM E-96, Method B, which is in the range of the water vapor transfer rate of the materials of the genus of polyolefins obtained by direct spinning (Tyvek). As such, airgel will not limit vapor transmission compared to current systems. Of course, airgel materials having a vapor permeation of about 150, about 200, about 250, about 300, or about 350 g / m2 day, according to ASTM E-96, Method 9B, may also be used.
As soluções coloidais de sílica podem ser preparadas a partir de tetraetilortosilicato hidrolisado típico dos conhecidos dos habilitados na arte (Brinker, C.J. e G.W. Sherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. 1990, New York: Academic Press., e The Chemistry of Sílica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica by Ralph K. Iler (Author), 1979, John Wiley and Sons, New York que são aqui incorporados como referência). 0 agente trialquilsilanizante pode ser utilizado para conferir propriedades de reforço e de hidrofobicidade ao aerogel (esta silanização é conhecida na arte e descrita em literatura tal como a patente US 3122520.Colloidal solutions of silica can be prepared from hydrolyzed tetraethylorthosilicate typical of those skilled in the art (Brinker, CJ and GW Sherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, 1990, New York: Academic Press , and The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica by Ralph K. Iler (Author), 1979, John Wiley and Sons, New York, which are hereby incorporated by reference). The trialkylsilanating agent can be used to impart reinforcing and hydrophobicity properties to the airgel (this silanization is known in the art and described in the literature such as US patent 3122520.
Outros aerogéis que podem ser utilizados na aplicação da invenção são descritos na Patente US N.° 6,068,882 e no pedido de patente US Ser. N.° 10/034,296. Estes documentos divulgam exemplos de um material compósito de aerogel reforçado com fibras que pode ser colocado em prática com as incorporações da presente invenção. Outros materiais de aerogel não limitativos utilizados nas incorporações da presente invenção, são o Cryogel™, o Pyrogel®, ou o Spaceloft™, comercializados pela Aspen Aerogels, Inc. No entanto, qualquer material de aerogel pode ser utilizado conjuntamente com os elementos da presente invenção. Pode estar em forma de partículas, forma monolítica ou forma de compósito. As partículas de aerogel podem ser aplicadas às camadas, em monólitos processados com camadas de proteção contra as condições meteorológicas ou em compósitos de aerogel concebidos para coexistir com estruturas fibrosas que podem ser utilizadas com as incorporações da presente invenção. necessidades daOther aerogels that may be used in the application of the invention are described in U.S. Patent No. 6,068,882 and U.S. Serial No. 10 / 034,296. These documents disclose examples of a fiber-reinforced airgel composite material which may be practiced with the embodiments of the present invention. Other non-limiting airgel materials used in the embodiments of the present invention are Cryogel ™, Pyrogel®, or Spaceloft ™ marketed by Aspen Aerogels, Inc. However, any airgel material may be used in conjunction with the elements of this invention. It may be in particulate form, monolithic form or composite form. Airgel particles may be applied to the layers in monoliths processed with weather protection layers or in airgel composites designed to coexist with fibrous structures which may be used with the embodiments of the present invention. needs of the
Existem dois desafios chave no desenvolvimento de um revestimento térmico e acústico: o embalamento do sistema para ir de encontro às necessidades da comunidade 10 construtora e encontrar um nível de preços que permita a penetração do mercado. A presente invenção direciona e resolve ambos os desafios. O material de construção civil isolado com aerogel, ou de revestimento térmico e acústico, pode ser fabricado através de múltiplas opções. Uma opção seria laminar ou ligar a cobertura de aerogel entre camadas externas. As camadas externas podem ser de qualquer material polimérico. Podem ser também um material que seja utilizado como uma barreira de ar por si mesmo. Exemplos desse material incluem o polietileno obtido por fiação direta como o Tyvek TM da DuPont. As camadas externas protegem o aerogel e oferecem também a proteção contra as condições meteorológicas que é dada atualmente por poliolefinas obtidas por fiação direta como as Tyvek®.There are two key challenges in developing a thermal and acoustic coating: the packaging of the system to meet the needs of the 10 builder community and find a price level that allows market penetration. The present invention addresses and solves both challenges. The insulated civil construction material with airgel, or thermal and acoustic coating, can be manufactured through multiple options. One option would be to laminate or connect the airgel cover between outer layers. The outer layers may be of any polymeric material. They can also be a material that is used as an air barrier by itself. Examples of such material include polyethylene obtained by direct spinning such as Tyvek ™ from DuPont. The outer layers protect airgel and also provide protection against the weather conditions currently given by direct wired polyolefins such as Tyvek®.
Uma outra opção é infundir o material de aerogel com um produto existente, no intuito de melhorar as propriedades e incluir o desempenho térmico. Pode ser feita uma cobertura de aerogel infundindo uma malha fibrosa não-tecida com o precursor de aerogel no estado líquido; na secagem, é criada a estrutura de poros de aerogel original, misturada em torno do material não-tecido para reforço integral. Desta mesma maneira, o aerogel pode ser formado em outros produtos existentes, incluindo poliolefinas obtidas por fiação direta como a Tyvek® ou outro produto em forma de rolo. Por outras palavras, uma malha fibrosa de uma poliolefina (tal como o polietileno obtido por fiação direta) e um precursor de aerogel no estado líquido podem ser combinados, misturados ou infundidos um com o outro e subsequentemente secos. O segundo desafio é a redução de custos. O mercado da construção civil é incrivelmente sensível ao custo, e como tal, é essencial que o produto desenvolvido seja competitivo nessa área. As correntes atividades de investigação sobre o aerogel e o fabrico de coberturas de aerogel, disponibilizam diversas formas de reduzir o custo 11 e de ser competitivo nesta área. 0 material de aerogel pode ser combinado com o material de proteção contra as condições meteorológicas, de diversas maneiras. Podem ser colocados em camadas através da laminagem da cobertura de aerogel com o material de proteção contra as condições meteorológicas, ligando-os utilizando um adesivo ou unindo-os mecanicamente. A figura 3 ilustra como uma estrutura com aerogel 2 é ligada mecanicamente ou através de um adesivo a uma outra camada permeável ao vapor 1. É de assinalar aqui que qualquer bloqueio dos poros pelos adesivos pode ser minimizado na prática da invenção. Isto pode ser conseguido controlando a espessura do adesivo utilizado. Alternativamente, os adesivos podem ser utilizados apenas em determinados pontos, reduzindo desse modo a resistência à permeação do vapor de água criada pelos adesivos.Another option is to infuse airgel material with an existing product in order to improve properties and include thermal performance. An airgel cover may be made by infusing a nonwoven fibrous web with the liquid airgel precursor; in drying, the original airgel pore structure is created, mixed around the nonwoven material for integral reinforcement. In the same way, the airgel can be formed into other existing products, including polyolefins obtained by direct spinning like Tyvek® or other product in roll form. In other words, a fibrous mesh of a polyolefin (such as polyethylene obtained by direct spinning) and a liquid airgel precursor may be combined, mixed or infused with each other and subsequently dried. The second challenge is cost savings. The construction market is incredibly cost-sensitive, and as such, it is essential that the developed product be competitive in this area. Current research activities on airgel and the manufacture of airgel covers offer several ways to reduce cost 11 and to be competitive in this area. Airgel material can be combined with weather protection material in a variety of ways. They can be layered by laminating the airgel cover with the weather protection material, attaching them using an adhesive or mechanically joining them. Figure 3 illustrates how a structure with airgel 2 is attached mechanically or through an adhesive to another vapor permeable layer 1. It is to be noted here that any blockage of the pores by the adhesives can be minimized in the practice of the invention. This can be achieved by controlling the thickness of the adhesive used. Alternatively, the adhesives may only be used at certain points, thereby reducing the permeation resistance of the water vapor created by the adhesives.
Uma camada de aerogel pode ser encaixada entre duas camadas de material de proteção contra as condições meteorológicas ou entre uma camada de material de proteção contra as condições meteorológicas e outra camada de um material diferente. Podem ser providenciadas camadas adicionais nesta estrutura. A figura 4 ilustra uma estrutura em que o material de aerogel 2 é colocado entre as camadas permeáveis ao vapor 1. Por exemplo, pode ser adicionada uma folha para bloquear a irradiação térmica. Pode ser providenciada mais do que uma camada de material de aerogel. Podem ser separados por outra camada ou podem ser providenciados de forma a que as camadas de aerogel contactem entre si. Estas estruturas podem ser fabricadas através da laminagem de todas as camadas referidas. Podem ser também utilizados meios mecânicos para manter as camadas unidas. Estão disponíveis na arte agrafos, pinos e uma variedade de fixadores de plástico para realizar esta função.A layer of airgel can be sandwiched between two layers of weather protection material or between one layer of weather protection material and another layer of a different material. Additional layers may be provided in this structure. Figure 4 shows a structure in which the airgel material 2 is placed between the vapor permeable layers 1. For example, a sheet may be added to block thermal irradiation. More than one layer of airgel material may be provided. They may be separated by another layer or may be provided in such a way that the layers of airgel contact each other. These structures can be fabricated by rolling all the above layers. Mechanical means may also be used to keep the layers together. Staples, pins and a variety of plastic fasteners are available in the art to accomplish this function.
Pode ser adicionalmente providenciado entre camadas 12 vácuo ou uma pressão inferior à atmosférica, para aplicações especificas como o isolamento de gama alta. Os aerogéis, em virtude da natureza não-combustível dos dióxidos de silica, fornecem melhor proteção contra o fogo do que os outros materiais de isolamento utilizados atualmente.It may be additionally provided between 12-vacuum layers or a lower-than-atmospheric pressure, for specific applications such as high-end insulation. Aerogels, by virtue of the non-combustible nature of silica dioxides, provide better protection against fire than the other insulation materials currently used.
Noutras incorporações, o material de aerogel é feito substancialmente impermeável à água, continuando a permitir a transmissão do vapor de água. A natureza da barreira de ar pode ser demonstrada pelo facto de que podem gerar uma enorme queda de pressão a qualquer fluxo do ar. Assim, a durabilidade é o único fator adicional que necessita de consideração no sistema de proteção contra as condições meteorológicas. Pode ser adicionado ao material de aerogel um material de revestimento externo duradouro. Deve ser aqui salientado que estes materiais de revestimento não necessitam de ser impermeáveis à água e ao ar.In other embodiments, the airgel material is made substantially impermeable to water, still allowing the transmission of water vapor. The nature of the air barrier can be demonstrated by the fact that they can generate a huge pressure drop at any air flow. Thus, durability is the only additional factor that needs to be considered in the weather protection system. A durable outer coating material may be added to the airgel material. It should be noted here that these coating materials do not need to be impermeable to water and air.
Numa outra incorporação da presente invenção, pode ser unido molecularmente à estrutura de aerogel um material permeável ao vapor de água. Para esta finalidade, podem ser utilizados diversos materiais poliméricos. Podem ser inerentemente hidrofóbicos devido à natureza do polímero ou pode ser adicionada hidrofobicidade à matriz acrescentando grupos de silanização. 0 fabrico destes materiais híbridos de sílica-polímero na forma de aerogel é descrito nos pedidos de patente US Ser. N.° 11/030,395 e 11/030,014. Estes novos materiais terão permeação ao vapor e resistência à água e ao ar, devido à hidrofobicidade da matriz e à matriz de poros retorcida no aerogel. Em determinados casos, o material pode ser concebido para ser ultra repelente à água. Noutras incorporações, pode ser vantajoso utilizar um material de aerogel hidrofílico.In another embodiment of the present invention, a water vapor permeable material may be molecularly attached to the airgel structure. For this purpose, various polymeric materials may be used. They may be inherently hydrophobic due to the nature of the polymer or hydrophobicity may be added to the matrix by adding silanization groups. The manufacture of these silica-polymer hybrid materials in the form of airgel is described in U.S. Serial Nos. 11 / 030,395 and 11 / 030,014. These new materials will have vapor permeation and resistance to water and air, due to the hydrophobicity of the matrix and the twisted pore matrix in the airgel. In certain cases, the material can be designed to be ultra repellent to water. In other embodiments, it may be advantageous to use a hydrophilic airgel material.
Num aspeto suplementar, a invenção disponibiliza um material de construção civil que compreende um material de aerogel onde a taxa de transferência de vapor de água 13 (WVTR) do referido material de construção é de pelo menos aproximadamente 286,1 ng/s/m2/Pa (5 perms). Neste aspeto, o material de aerogel pode ser utilizado sozinho, e por isso no lugar de outros materiais não aerogéis utilizados como revestimento térmico e acústico. Em algumas incorporações, o material de aerogel tem uma WVTR de pelo menos aproximadamente 57 ng/s/m2/Pa (1 perm) até aproximadamente 457 ng/s/m2/Pa (8 perms) ou superior. Naturalmente as incorporações com uma WVTR de aproximadamente 114,4 ng/s/m2/Pa (2), aproximadamente 171,6 ng/s/m2/Pa (3), aproximadamente 228,9 ng/s/m2/Pa (4), aproximadamente 286,1 ng/s/m2/Pa (5), aproximadamente 343,3 ng/s/m2/Pa (6) ou aproximadamente 400,5 ng/s/m2/Pa (7) podem também ser preparadas e utilizadas. Nesses materiais, a penetração de ar é de aproximadamente 0,1 cfm/ft2 a 75 Pa ou menos, até tão baixo como 0,05 cfm/ft2 a 75 Pa ou menos. Numa outra incorporação, a penetração do ar é aproximadamente 0,003 cfm/ft2 por polegada a 200 kPa.In a further aspect, the invention provides a civil construction material comprising an airgel material wherein the water vapor transfer rate (WVTR) of said building material is at least about 286.1 ng / m2 / Pa (5 perms). In this aspect, the airgel material can be used alone, and therefore in place of other non-aerogels materials used as thermal and acoustic coating. In some embodiments, the airgel material has a WVTR of at least about 57 ng / s / m2 / Pa (1per) to about 457 ng / s / m2 / Pa (8perms) or greater. Naturally, incorporations with a WVTR of approximately 114.4 ng / s / m2 / Pa (2), approximately 171.6 ng / s / m2 / Pa (3), approximately 228.9 ng / s / m2 / Pa , about 286.1 ng / s / m2 / Pa (5), about 343.3 ng / s / m 2 / Pa (6) or about 400.5 ng / s / m 2 / Pa (7) may also be prepared and used. In such materials, the air penetration is from about 0.1 cfm / ft 2 to 75 Pa or less, as low as 0.05 cfm / ft 2 to 75 Pa or less. In another embodiment, the air penetration is approximately 0.003 cfm / ft2 per inch at 200 kPa.
INCORPORAÇÕES REPRESENTATIVAS DA INVENÇÃOREPRESENTATIVE INCORPORATIONS OF THE INVENTION
Numa primeira incorporação, é disponibilizado um material de construção civil que compreende pelo menos uma camada de material respirável, que é substancialmente impermeável à água e permeável ao vapor de água, o qual é combinado com um material de aerogel. O produto combinado pode estar na forma de um revestimento flexível para as finalidades de uma cobertura para edifícios ou um revestimento térmico e acústico, ou sob a forma de telhas ou painéis rígidos para pavimentos, tetos ou telhados. O material respirável pode ser de natureza polimérica.In a first embodiment, there is provided a civil building material comprising at least one layer of breathable material, which is substantially impermeable to water and permeable to water vapor, which is combined with an airgel material. The combined product may be in the form of a flexible coating for the purposes of a building cover or a thermal and acoustic coating, or in the form of tiles or rigid panels for floors, ceilings or roofs. The breathable material may be of polymeric nature.
Numa segunda incorporação, o material de construção civil compreende um material fibroso adicionado ao material respirável e o material de aerogel. O material fibroso pode ser combinado com o material respirável ou com o material de aerogel para formar estruturas compósitas que podem posteriormente ser utilizadas na aplicação da invenção. 14In a second embodiment, the civil construction material comprises a fibrous material added to the breathable material and the airgel material. The fibrous material may be combined with the breathable material or the airgel material to form composite structures which may subsequently be used in the application of the invention. 14
Opcionalmente, estes materiais fibrosos podem ser feitos de materiais termoplásticos.Optionally, these fibrous materials may be made of thermoplastic materials.
Nas primeira e segunda incorporações, o material de aerogel pode ser combinado com o material respirável que está numa forma de matriz fibrosa. Noutras incorporações, pode ser combinada ou laminada mais do que uma camada de material respirável com uma ou mais camadas de aerogel. Alternativamente, pode ser combinada ou laminada mais do que uma camada de aerogel com uma ou mais camadas de materiais respiráveis. Podem opcionalmente ser adicionadas fibras. Numa terceira incorporação, o material de aerogel pode ser combinado ou laminado com material celuloso, como o papel, para fazer uma placa de papel que inclui aerogel. A placa de papel é ainda outra exemplificação de um material de construção civil da invenção.In the first and second embodiments, the airgel material may be combined with the breathable material which is in a fibrous matrix form. In other embodiments, more than one layer of breathable material may be combined or laminated with one or more layers of airgel. Alternatively, more than one layer of airgel with one or more layers of breathable materials may be combined or laminated. Fibers may optionally be added. In a third embodiment, the airgel material may be combined or laminated with cellulose material, such as paper, to make a paper board which includes airgel. The paper plate is yet another exemplary construction material of the invention.
Opcionalmente podem ser adicionados com qualquer uma das incorporações descritas acima e abaixo componentes que protejam o edifício da radiação ultravioleta, da radiação do ozono ou infravermelha. Estes componentes podem ser adicionados com o material de aerogel, com o material fibroso ou com o material respirável. Alternativamente, podem ser adicionados quando os referidos materiais forem combinados ou laminados para produzir os materiais da presente invenção.Optionally, components which protect the building from ultraviolet radiation, ozone or infrared radiation can be added with any of the embodiments described above and below. These components can be added with airgel material, fibrous material or breathable material. Alternatively, they may be added when said materials are combined or laminated to produce the materials of the present invention.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os materiais de construção civil da invenção são concebidos e, se necessário, combinados com outros materiais conhecidos na arte para disponibilizar o melhor isolamento térmico, o melhor isolamento acústico ou ambos.In the embodiments described above and below, the civil construction materials of the invention are designed and, if necessary, combined with other materials known in the art to provide the best thermal insulation, the best sound insulation or both.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, a permeação do vapor de água pode ser concebida para ser bidirecional ou unidirecional. Dependendo das circunstâncias e no revestimento de um edifício, para a maioria dos casos, é muito importante tirar qualquer vapor de água do ambiente interior para o exterior e não da forma 15 inversa. No entanto, em alguns casos, pode ser necessário haver bidirecionalidade. Em algumas incorporações, a unidirecionalidade é fornecida pelas caraterísticas do material permeável ao vapor de água utilizado.In the embodiments described above and below, water vapor permeation may be designed to be bidirectional or unidirectional. Depending on the circumstances and in the lining of a building, for most cases, it is very important to take any water vapor out of the indoor environment rather than the reverse. However, in some cases, bidirectionality may be required. In some embodiments, the unidirectionality is provided by the characteristics of the material permeable to the water vapor used.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, o material de construção civil pode ser combinado com um elemento estrutural. Estas combinações podem também opcionalmente ser feitas para suporte de carga.In the embodiments described above and below, the building material can be combined with a structural element. These combinations may also optionally be made for load bearing.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, o material respirável, substancialmente impermeável ao ar e à água e permeável ao vapor de água, pode compreender uma poliolefina e preferencialmente um polietileno, um polipropileno ou um polibutileno. Podem ser preparados a partir de fibras contínuas destes materiais utilizando uma fiação instantânea seguida de ligação com calor e pressão. Outros materiais como poliestireno, poliestireno expandido, poliéster, acrílico, policarbonato, fluoropolímeros, uretano fluorado, PTFE, PTFE expandido, fenol-formaldeído, melamina-formaldeído, uma resina fenólica, ou copolímeros derivados, individualmente ou combinados, podem ser utilizados para fabricar os materiais respiráveis utilizados em diversas incorporações da presente invenção. 0 material respirável pode estar sob a forma de um compósito microporoso como por exemplo o R-Wrap-TM obtido dos produtos Simplex.In the embodiments described above and below, the respirable material, substantially impermeable to air and water and permeable to water vapor, may comprise a polyolefin and preferably a polyethylene, a polypropylene or a polybutylene. They may be prepared from continuous fibers of these materials using an instant wiring followed by connection with heat and pressure. Other materials such as polystyrene, expanded polystyrene, polyester, acrylic, polycarbonate, fluoropolymers, fluorinated urethane, PTFE, expanded PTFE, phenol formaldehyde, melamine formaldehyde, a phenolic resin, or individually or combined copolymers thereof can be used to make the breathable materials used in various embodiments of the present invention. The breathable material may be in the form of a microporous composite such as the R-Wrap-TM obtained from the Simplex products.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os componentes podem ser combinados de diversas formas incluindo, sem limitações, a laminagem. Estas laminagens podem ser executadas com um adesivo, uma resina, um tratamento térmico ou combinações derivadas. As laminagens podem ser baseadas na extrusão, na adesão, no fogo, nos ultrassons ou na temperatura. Os materiais resultantes das incorporações podem ser opcionalmente transparentes ou translúcidos (isto é, menos do que 100% transparentes). A fig. 3 ilustra um exemplo de um material produzido das 16 incorporações da presente invenção. 0 material respirável 1 e o material de aerogel 2 são laminados conjuntamente. Na fig. 4 o material de aerogel 2 é encaixado entre dois materiais respiráveis e laminados conjuntamente.In the embodiments described above and below, the components may be combined in a variety of ways including, without limitation, lamination. Such laminations may be performed with an adhesive, a resin, a heat treatment or combinations thereof. The laminations may be based on extrusion, adhesion, fire, ultrasound or temperature. The materials resulting from the embodiments may be optionally transparent or translucent (i.e., less than 100% clear). FIG. 3 shows an example of a material produced from the 16 embodiments of the present invention. The breathable material 1 and the airgel material 2 are laminated together. In Fig. 4 the airgel material 2 is sandwiched between two breathable and co-laminated materials.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, o material das incorporações pode conter componentes como poliuretanos, fibra de vidro ou outros materiais de isolamento conhecidos.In the embodiments described above and below, the material of the embodiments may contain components such as polyurethanes, fiberglass or other known insulation materials.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os materiais da invenção podem também compreender polietileno, polipropileno, poliestireno polibutileno, poliestireno expandido, poliéster, acrílico, policarbonato, fluoropolímeros, uretano fluorado, PTFE, PTFE expandido, fenol-formaldeído, melamina-formaldeído, uma resina fenólica, ou copolímeros derivados, carbono, negro de carbono, dióxido de titânio, óxidos de ferro, gesso e material celuloso, incluindo o papel.In the embodiments described above and below, the materials of the invention may also comprise polyethylene, polypropylene, polybutylene polybutylene, expanded polystyrene, polyester, acrylic, polycarbonate, fluoropolymers, fluorinated urethane, PTFE, expanded PTFE, phenol formaldehyde, melamine formaldehyde, a resin phenolic, or derivative copolymers, carbon, carbon black, titanium dioxide, iron oxides, gypsum and cellulose material, including paper.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os materiais fibrosos utilizados nas incorporações podem estar na forma de matriz, feltro, malha, fio, tela de tecido ou outras formas relacionadas.In the embodiments described above and below, the fibrous materials used in the embodiments may be in the form of matrix, felt, mesh, wire, fabric screen or other related forms.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os materiais das incorporações são concebidos para terem uma taxa de transferência de vapor de água (WVTR) elevada. Em algumas incorporações, a WVTR pode ser de pelo menos aproximadamente 57 ng/s/m2/Pa d perm) a aproximadamente 457 ng/s/m2/Pa (8 perms) 1 ou superior. Evidentemente as incorporações com uma WVTR de aproximadamente 114,4 ng/s/m2/Pa (2), aproximadamente 171,6ng/s/m2/Pa (3), aproximadamente 228,9 ng/s/m2 (4), aproximadamente 286,1 ng/s/m2/Pa (5), aproximadamente 343,3 ng/s/m2/Pa (6) ou aproximadamente 400,5 ng/s/m2/Pa (7) podem também ser preparadas e utilizadas. Numa outra incorporação, a penetração de ar é de aproximadamente 0,1 cfm/ft2 a 75 Pa ou menos, até tão baixo como aproximadamente 0,05 cfm/ft2 a 17 75 Pa ou menos. Em incorporações adicionais, a penetração do ar é de aproximadamente 0,003 cfm/ft2 por polegada a 200 kPa.In the embodiments described above and below, the materials of the embodiments are designed to have a high water vapor transfer rate (WVTR). In some embodiments, the WVTR may be at least about 57 ng / s / m2 / Pa d perm) at about 457 ng / s / m 2 / Pa (8 perms) 1 or higher. Of course, the incorporations with a WVTR of approximately 114.4 ng / s / m2 / Pa (2), approximately 171.6 ng / s / m2 / Pa (3), approximately 228.9 ng / s / m2 (4), approximately 286.1 ng / s / m2 / Pa (5), about 343.3 ng / s / m 2 / Pa (6) or about 400.5 ng / s / m 2 / Pa (7) may also be prepared and used. In another embodiment, the air penetration is from about 0.1 cfm / ft 2 to 75 Pa or less, as low as about 0.05 cfm / ft 2 to 17 75 Pa or less. In further embodiments, the air penetration is from about 0.003 cfm / ft 2 per inch to 200 kPa.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, os materiais da presente invenção podem ser feitos na forma de um revestimento flexível, conhecido pelas pessoas com competências comuns na arte como "revestimento térmico e acústico" ou "cobertura para edifícios". Alternativamente podem ser configurados como painéis ou telhas rígidas. Estes painéis ou telhas podem ser utilizados em telhados, pavimentos ou tetos. A espessura do material respirável utilizado nas incorporações da invenção descrita acima e abaixo pode ser de aproximadamente 0,00635 mm (0,25 mils) a aproximadamente 254 mm (1000 mil). A espessura do material de aerogel utilizado pode ser de aproximadamente 0,01 mm a aproximadamente 100 mm. No entanto, se forem necessários materiais de aerogel mais grossos, podem ser utilizadas eficazmente múltiplas camadas do material de aerogel mencionado, aumentando a espessura apenas para limitações de espaço e custo.In the embodiments described above and below, the materials of the present invention may be made in the form of a flexible coating known to those of ordinary skill in the art as " thermal and acoustic coating " or " coverage for buildings ". Alternatively they may be configured as rigid panels or tiles. These panels or tiles can be used on roofs, decks or ceilings. The thickness of the breathable material used in the embodiments of the invention described above and below may be from about 0.00635 mm (0.25 mils) to about 254 mm (1000 mil). The thickness of the airgel material used may be from about 0.01 mm to about 100 mm. However, if thicker airgel materials are required, multiple layers of the airgel material may be effectively used, increasing the thickness only for space and cost limitations.
Os materiais das incorporações descritas acima e abaixo, devem ter um valor de R de isolamento térmico de pelo menos aproximadamente 2 por polegada, preferencialmente de pelo menos aproximadamente 5 por polegada e ainda melhor de pelo menos aproximadamente 7 por polegada. Em algumas incorporações, podem ser tão elevados como aproximadamente 11 por polegada.The materials of the embodiments described above and below should have a thermal insulation R value of at least about 2 per inch, preferably at least about 5 per inch and still better at least about 7 per inch. In some embodiments, they may be as high as about 11 per inch.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, podem ser adicionados a alguns dos componentes das incorporações materiais resistentes ao mofo e ao bolor.In the embodiments described above and below, some mold and mildew resistant materials may be added to some of the components of the embodiments.
Qualguer um e muitos dos materiais de construção civil podem ser fabricados utilizando as incorporações agui divulgadas para uma variedade de finalidades de construção. Podem ser materiais para telhados, materiais para tetos, 18 materiais de pavimentação, elementos de parede, elementos de janelas ou elementos para envolver a periferia de j anelas.One and many of the building materials can be fabricated using the disclosed additions for a variety of construction purposes. They may be roofing materials, roofing materials, paving materials, wall elements, window elements or elements for wrapping the periphery of windows.
Nas incorporações descritas acima e abaixo, pode ser infundido um precursor de aerogel com uma estrutura polimérica que tenha propriedades de permeação ao vapor. Essa estrutura pode posteriormente ser seca de uma forma semelhante à que uma cobertura de aerogel é seca. Noutras incorporações, um material de aerogel é revestido com um material polimérico de forma a que o material resultante apresente propriedades de permeação ao vapor e de manipulação do material.In the embodiments described above and below, an airgel precursor with a polymeric structure having vapor permeation properties can be infused. This structure may subsequently be dried in a manner similar to that of an airgel cover being dried. In other embodiments, an airgel material is coated with a polymeric material so that the resultant material exhibits vapor permeation and material handling properties.
Os materiais da presente invenção podem ser utilizados para isolar estruturas de edifícios como paredes, telhados, fenestragem, canalizações, tubagens de aquecimento e refrigeração, etc. As estruturas dos edifícios ou revestimentos podem ser pré-fabricados com este material de isolamento incorporado. Estes isolamentos terão um valor de R mínimo de 0,3522 / 25, 4 mm (2 por polegada), preferencialmente de aproximadamente 0,8805 / 25,4 mm (5 por polegada).The materials of the present invention may be used to insulate building structures such as walls, roofs, fenestration, plumbing, heating and cooling pipes, etc. The structures of the buildings or coatings can be pre-fabricated with this built-in insulation material. These insulation will have a minimum R-value of 0.3522 / 25.4 mm (2 per inch), preferably about 0.8805 / 25.4 mm (5 per inch).
Podem ser utilizados vários métodos para fabricar os materiais das incorporações. De uma forma simples, podem ser utilizadas laminagens para combinar um material de barreira respirável e o material de aerogel. Nesses casos, o material de aerogel pode estar na forma de folha ou de cobertura. Alternativamente, as partículas ou os grânulos de aerogéis podem ser embebidos numa matriz barreira respirável. Ainda numa outra alternativa, um material de barreira respirável pode ser utilizado no processo de fabrico de um material compósito do tipo aerogel, que pode ser do género de uma cobertura.Various methods can be used to fabricate the materials of the embodiments. In a simple manner, laminations may be used to combine a breathable barrier material and the airgel material. In such cases, the airgel material may be in sheet or cover form. Alternatively, the airgel particles or granules may be embedded in a respirable barrier matrix. In yet another alternative, a breathable barrier material may be used in the process of manufacturing a composite material of the airgel type, which may be of a cover type.
Se for utilizada a laminagem, pode ser utilizado opcionalmente um adesivo e opcionalmente tratado termicamente. O tratamento térmico pode ser realizado sem o 19 adesivo. Estes sistemas usam preferencialmente materiais termoplásticos, os quais no tratamento térmico actuam como ligantes. São conhecidas e descritas em diversas publicações laminagens de diferentes tipos. A indústria têxtil e do papel utilizam estes processos e equipamentos, os quais podem ser adotados para a finalidade de pôr em prática as incorporações aqui descritas. Os processos utilizados ou adotados para serem utilizados na colocação em prática de diversas incorporações da presente invenção podem também ser encontrados em livros como Fundamentais of Modem Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, 2nd Edition, Mikell P. Groover, Wiley, NY, 2001 ou Materials and Processes in Manufacturing, E. Paul DeGarmo et al. Wiley, Ny, 2002.If lamination is used, an adhesive and optionally thermally treated adhesive may optionally be used. The heat treatment can be performed without the adhesive. These systems preferably use thermoplastic materials, which in the heat treatment act as binders. Laminations of different types are known and described in several publications. The textile and paper industry uses these processes and equipment, which can be adopted for the purpose of implementing the embodiments described herein. The processes used or adopted for use in the practice of various embodiments of the present invention may also be found in books such as Fundamentals of Modem Manufacturing, Materials, Processes, and Systems, 2nd Edition, Mikell P. Groover, Wiley, NY, 2001 or Materials and Processes in Manufacturing, E. Paul DeGarmo et al. Wiley, Ny, 2002.
Ao descrever o material respirável como substancialmente impermeável à água e ao ar, fica claramente estabelecido neste documento que água pode ser qualquer liquido e que os materiais têm uma impermeabilidade substancial a estes líquidos. De uma forma semelhante, devem ser permeáveis aos vapores destes líquidos e de preferência numa única direção. É de salientar que, embora as incorporações aqui divulgadas descrevam a utilização de materiais como coberturas de edifícios, não significa necessariamente que estes envolvam todo o edifício. Pode ser ideal envolver ou cobrir, certas localizações principais de fugas de calor ou de ar na construção, para atingir um isolamento ou permeação de vapor de água global.In describing the breathable material as substantially impermeable to water and air, it is hereby clearly stated that water may be any liquid and that the materials have a substantial impermeability to these liquids. In a similar manner, they should be permeable to the vapors of these liquids and preferably in a single direction. It should be noted that although the embodiments disclosed herein describe the use of materials as building coverings, it does not necessarily mean that these cover the entire building. It may be ideal to wrap or cover certain major locations of heat or air leakage in the building to achieve overall water vapor insulation or permeation.
Ao descrever as incorporações da presente invenção, é utilizada terminologia específica por questões de clareza. Para propósitos de descrição, cada termo específico destina-se a pelo menos incluir todos os equivalentes funcionais e técnicos que operam de uma maneira semelhante para atingir uma finalidade semelhante. Além disso, em alguns exemplos onde uma incorporação particular da 20 presente invenção inclui uma pluralidade de elementos do sistema ou etapas do método, esses elementos ou etapas podem ser substituídos por um único elemento, ou etapa; de igual modo, um único elemento ou etapa pode ser substituído por uma pluralidade de elementos ou etapas que servem o mesmo propósito. Além disso, embora a presente invenção tenha sido mostrada e descrita com referências a incorporações particulares da mesma, os especialistas na arte compreenderão que podem ser realizadas diversas alterações na forma e outros detalhes sem sair do âmbito da invenção.In describing the embodiments of the present invention, specific terminology is used for the sake of clarity. For the purpose of description, each specific term is intended to at least include all functional and technical equivalents operating in a similar manner to achieve a similar purpose. In addition, in some examples where a particular embodiment of the present invention includes a plurality of system elements or method steps, such elements or steps may be replaced by a single element, or step; likewise, a single element or step may be replaced by a plurality of elements or steps serving the same purpose. Furthermore, while the present invention has been shown and described with reference to particular embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that various changes in shape and other details may be made without departing from the scope of the invention.
Embora apenas algumas combinações de incorporações sejam reivindicadas na presente divulgação, esta ensina a prática de todas as combinações de incorporações que são referidas por reivindicações individuais. Para efeitos de descrição, entende-se que todas as combinações de reivindicações são aqui ensinadas para serem exequíveis de acordo com a corrente divulgação. 21While only a few combinations of embodiments are claimed in the present disclosure, it teaches the practice of all combinations of embodiments which are referred to by individual claims. For the purpose of description, it is understood that all combinations of claims are taught herein to be feasible in accordance with the current disclosure. 21
REFERENCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃOREFERENCES CITED IN DESCRIPTION
Esta lista de referências citadas pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente Europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.This list of references cited by the author of the present application was made solely for the reader's information. It is not an integral part of the European patent document. Notwithstanding careful preparation, the IEP assumes no responsibility for any errors or omissions.
Documentos de patente citados na descrição us 4472328 A [0004] GB 2115702 A [0005] US 3962014 A [0012] JP 8034678 B [0012] US 5877100 A [0012] WO 02052086 A [0012] US 4399175 A [0012] WO 2005047381 A [0012] US 3122520 A [0021] US 6068882 A [0022] US 034296 A [0022] US 030395 A [0030] US 11030014 : A [0030]Patent References cited in the disclosure of the disclosure of the disclosure of the disclosure of the patent application filed hereunder are hereby incorporated by reference in their entirety. US-A-000215382 A [0002] US-A-02052086 A [0012] US2009 / A [0022] US-A-030395 A [0022] US-A-
Literatura não relacionada com patentes, citada na descrição • BRINKER, C.J.; G.W. SHERER. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press, 1990 [0021] • RALPH K. ILER. The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica. John Wiley and Sons, 1979 [0021] • Fundamentais of Modem Manufacturing: Materials,Non-patent literature cited in the description • BRINKER, C.J .; G.W. SHERER. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press, 1990 [RALPH K. ILER. The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica. John Wiley and Sons, 1979 [0021] • Fundamental of Modem Manufacturing: Materials,
Processes, and Systems. Wiley, 2001 [0053] • Materials and Processes in Manufacturing. Wiley, 2002 [0053]Processes, and Systems. Wiley, 2001 [0053] • Materials and Processes in Manufacturing. Wiley, 2002 [0053]
Claims (33)
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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- 2005-06-29 DK DK05793956.3T patent/DK1919701T3/en active
- 2005-06-29 PT PT05793956T patent/PT1919701E/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK1919701T3 (en) | 2012-11-19 |
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