層狀保溫隔熱板及其生產(chǎn)設(shè)備和方法
【專利說明】層狀保溫隔熱板及其生產(chǎn)設(shè)備和方法
[0001]本發(fā)明涉及一種層狀保溫隔熱板，該層狀保溫隔熱板具有由植物材料制成的層和覆蓋該由植物材料制成的層的、由人造樹脂制成的至少一層涂層，還涉及一種用于生產(chǎn)所述層狀保溫隔熱板的設(shè)備和方法。
[0002]目前制造的保溫隔熱材料為由礦物質(zhì)、礦物棉制成的產(chǎn)品，礦物棉由玻璃纖維、巖棉、玻璃棉或泡沫塑料中的每種經(jīng)高耗能熔融結(jié)合而成，其中，具有低導(dǎo)熱系數(shù)的礦物質(zhì)或玻璃纖維、以及也具有很好的保溫隔熱性能的密封在纖維之間或在孔中的空氣作為房屋建造的保溫隔熱媒介。
[0003]這種隔熱材料的共同特征為，在它們的制造期間因?yàn)樗鼈兊母魺嵝阅墚a(chǎn)生的C02量的補(bǔ)償會在相對較長的時(shí)間之后進(jìn)行。同時(shí)，為了減緩氣候變化，一個(gè)重要的要求是，在保溫隔熱產(chǎn)品的生產(chǎn)中排放的溫室氣體不應(yīng)顯著增加。
[0004]實(shí)用新型CN 202556809公開的也適用于保溫隔熱的復(fù)合型層狀板嘗試滿足這個(gè)要求，且其通過使用黃麻瑋編雙軸向織物作為表層，使用秸桿芯材料作為中間層而制備。在制造工藝期間，在織物、芯材料和聚丙烯短纖維上執(zhí)行熱壓將上述層粘結(jié)在一起。盡管根據(jù)該方案的層狀產(chǎn)品具有很好的保溫隔熱性能，但是其缺點(diǎn)在于，在熱壓和層壓組裝之前，形成植物材料核心層的纖維必須用手固定，例如借助于編織繩固定，這會顯著增加成本并降低板的生產(chǎn)率。另一缺點(diǎn)是，構(gòu)成表層的黃麻纖維層、聚丙烯粘結(jié)劑和核心層均易燃，因此根據(jù)該方案的層狀產(chǎn)品的使用具有重大的火災(zāi)隱患。
[0005]考慮到保溫隔熱，建筑物外表面由蘆葦板隔熱并構(gòu)建茅草屋頂是合適的解決方案，但是利用蘆葦作為隔熱材料的生產(chǎn)也是勞動(dòng)密集型操作，且由于受天氣影響，產(chǎn)品的壽命相對較短。此外，類似地，該產(chǎn)品的使用需要考慮火災(zāi)隱患。因此，雖然有具有閉孔結(jié)構(gòu)、木質(zhì)一致性和高抗壓強(qiáng)度的莖的蘆葦植物在全世界大量使用，但是其作為隔熱或屋頂材料的利用目前僅有微不足道的數(shù)量，因此，其在生物量的減少中沒有起到顯著作用。同時(shí)，以上所有應(yīng)用需要對收割的藤條仔細(xì)地且手動(dòng)地預(yù)分類和分級，致使收割的莖的70%_80%成為有機(jī)廢物。最后，這20%-30%的蘆葦量的60%-70%可用作生產(chǎn)用隔熱體，因此，總的廢棄量達(dá)到收割的藤條的79%-88%。具有氣密腔的植物的木質(zhì)莖在很長一段時(shí)間不會降解，因此，其不會產(chǎn)生無機(jī)分解廢物，并且作為隔熱材料，其可顯著減少或終止(cease)建筑物的熱能需求。
[0006]因此，本發(fā)明的目的為提供一種尺寸穩(wěn)定的層狀保溫隔熱板，該層狀保溫隔熱板使用禾本科物種，主要是蘆葦和藤條，該層狀保溫隔熱板在額定隔熱參數(shù)上極其接近先前使用的(礦物棉、苯乙烯)產(chǎn)品，但是與之前使用的產(chǎn)品相比，該層狀保溫隔熱板由于有大量的可再生組分，因而具有更有利的環(huán)境影響、持久性和尺寸穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明的另一目的為提供一種用于生產(chǎn)主要由可再生材料制成的層狀保溫隔熱板的方法，上述可再生材料尤其是屬于禾本科植物的莖，上述禾本科植物例如為蘆葦或藤條，其中，基本無需手工作業(yè)。
[0008]我們的進(jìn)一步的目的是提供一種用于經(jīng)濟(jì)地實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備。
[0009]以上目的可通過層狀保溫隔熱板實(shí)現(xiàn)，該層狀保溫隔熱板具有由植物材料制成的層和覆蓋所述由植物材料制成的層的、由人造樹脂制成的至少一層涂層，其中，由植物材料制成的層由平行排布的、屬于禾本科植物的中空的莖形成，每根莖粘結(jié)到所述涂層，使得所述涂層的樹脂材料部分地排布在形成植物層的多根莖之間的空間中且與所述莖接觸。
[0010]上述禾本科植物有利地是蘆葦。
[0011]所述樹脂為具有兩種或多種組分的發(fā)泡型聚氨酯或聚異氰酸酯樹脂。
[0012]在所述層狀保溫隔熱板的底表面和側(cè)表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置有連續(xù)的泡沫混合層。
[0013]所述涂層上布置有紙、塑膠膜、金屬箔、玻璃纖維、金屬網(wǎng)、木材或塑料裝飾箔。
[0014]所述涂層的表面是粗糙的。
[0015]本發(fā)明的目的還可通過根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)層狀保溫隔熱板的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟:將屬于禾本科的植物的莖切割成相同長度的段，將切成段的莖大致彼此平行地排布為具有期望厚度的層，均勻地減小由平行排布的莖組成的層的厚度，同時(shí)，將層在垂直于所述莖的送料方向上持續(xù)移動(dòng)，直到達(dá)到層的預(yù)設(shè)厚度，同時(shí)，將形成混合物的多組分泡沫噴涂到層的表面上，并使泡沫混合物至少部分地以液態(tài)進(jìn)入這些莖之間，使得進(jìn)入到這些莖之間的泡沫混合物大致與所有的莖接觸，接著進(jìn)一步減小由泡沫混合物浸入的持續(xù)移動(dòng)的層的厚度，同時(shí)允許對所述泡沫混合物進(jìn)行設(shè)置，并將具有泡沫的層平行于所述莖切片。
[0016]優(yōu)選在兩側(cè)持續(xù)支撐所述層。
[0017]有利地使用作為禾本科植物的蘆葦。
[0018]并且，使用具有兩種或多種組分的發(fā)泡型聚氨酯或聚異氰酸酯樹脂作為形成混合物的泡沫。
[0019]為多個(gè)表面中的至少一個(gè)表面提供連續(xù)的泡沫混合層。
[0020]本發(fā)明的目的還可通過提供一種用于生產(chǎn)層狀保溫隔熱板的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括:料斗，所述料斗用于接收平行的、植物的莖;集中板，所述集中板連接到所述料斗且由在缺口方向上會聚的下引導(dǎo)組件和上引導(dǎo)組件組成;泡沫板，所述泡沫板連接到所述集中板的缺口且由下引導(dǎo)組件和上引導(dǎo)組件組成；噴嘴，所述噴嘴適用于將泡沫樹脂混合物噴涂在所述泡沫板上；以同步方式移動(dòng)的一對傳送帶的進(jìn)口，所述進(jìn)口設(shè)置在所述泡沫板的在所述缺口對面的端部；以及固定到至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)平移軸的柔性臂，所述柔性臂設(shè)置在板的各引導(dǎo)組件之間。
[0021]由一對傳送帶形成的進(jìn)口處的角度在5-15度之間。
[0022]所述料斗優(yōu)選設(shè)置有振動(dòng)器。
[0023]所述設(shè)備還可設(shè)置有側(cè)面引導(dǎo)組件。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備允許使用之前未利用的有機(jī)材料，根據(jù)進(jìn)一步加工，上述有機(jī)材料在機(jī)械性能、防火性和幾何性質(zhì)上具有較大范圍的變化。作為保溫隔熱材料，如果隔離于天氣狀況(日曬和雨淋)，其平均壽命會超過70年。
[0025]現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。在附圖中:
[0026]圖1為根據(jù)本發(fā)明的保溫隔熱板的縱向剖視圖；和
[0027]圖2示出用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的保溫隔熱板的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明的保溫隔熱板1的一部分的縱向剖視圖。在所示實(shí)施例中，該隔熱板1具有兩個(gè)層2、3，在這兩個(gè)層之間沒有明顯的界面區(qū)域，即在生產(chǎn)過程中，形成隔熱板1外層3的材料部分滲透到形成隔熱板1核心層2的多根莖5之間的空間7中，并到達(dá)隔熱板1的底表面9，從而使這些莖5彼此固定。排布在核心層2中的莖5優(yōu)選為禾本科植物的植物莖5的一部分。禾本科植物具有由莖節(jié)(結(jié))分割的中空秸桿莖或木質(zhì)(lignescent)蘆葦莖。相對于其直徑，這種結(jié)構(gòu)為承重結(jié)構(gòu)，但是仍具有柔性。秸桿莖通常沒有分枝，因此，由于前述原因秸桿莖特別適用于本發(fā)明的目的。生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的隔熱板1，優(yōu)選使用遍布全球的屬于禾本科的蘆_(reed)(蘆_(Phragmites australis))，然而適用于本發(fā)明目的的還有多種禾本科植物的中空莖5，這些中空莖的直徑為2-15mm，上述禾本科植物例如為竹子(竹)、原產(chǎn)于北美的常見蘆_(reed)(蘆_(Phragmites communis))、或者也屬于禾本科的谷類物種(小麥、黑麥、水稻、大麥、燕麥)、甚至例如看麥娘(狐尾草)。在隔熱板1的核心層2中，橫截面面積大致相同的莖5優(yōu)選大致上平行排布并且彼此緊密相鄰。密封在莖5的腔6中的空氣為隔熱板1提供了極好的隔熱性能。在優(yōu)選實(shí)施例中，隔熱板1的外層3的外表面8為平坦表面，而圖示中為較低表面的表面9由外層3與莖5表面之間間斷排布的材料形成。在隔熱板1的更優(yōu)選的實(shí)施例中，如果最終用戶需要，隔熱板的表面9、表面10、表面11可設(shè)置有泡沫混合層。
[0029]隔熱板1的外層3由尺寸上穩(wěn)定的具有膨脹特性的合成樹脂泡沫形成，用于將多根莖5—起保持在核心層2中，并形成隔熱板1的輪廓，上述合成樹脂泡沫例如為已知的兩種或多種組分的聚氨酯和聚異氰酸酯的泡沫混合物。優(yōu)選使用的聚異氰酸酯泡沫為，具有導(dǎo)熱系數(shù)為λ = 0.025-0.041W/mK、表觀密度為16-150kg/m3和限制可燃性的樹脂，該樹脂還具有特定特征，即在將其組分混合后，膨脹過程在10-30秒內(nèi)開始且在25-90秒停止。然而，在膨脹過程開始和停止之間，上述樹脂是可變形的，以便由于增加的壓力，泡沫可壓縮到植物莖5之間且到達(dá)邊界表面8、表面9，但是表面9不會被泡沫覆蓋為連續(xù)的層，從而確保了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性和粘結(jié)強(qiáng)度。由于以上所提到的泡沫的性能，隔熱板1方便地用作建筑物的豎直和水平表面中的保溫隔熱組件，但是隔熱板還適用于承重砌塊，或者甚至適用于形成抗震建筑結(jié)構(gòu)、適用于由快速房屋建造技術(shù)建造的建筑物的建筑墻或隔熱墻、或者適用于腔體填充。每種應(yīng)用可使用相同的基本產(chǎn)品，即最終產(chǎn)品的形式可根據(jù)產(chǎn)品開始時(shí)規(guī)定的性能(例如，根據(jù)直徑)進(jìn)行選擇，上述最終產(chǎn)品例如為保溫隔熱板1、用金屬、木材或其他類型的涂層壓在一起的自承隔熱板1、自承隔熱砌筑墻板1。普通蘆葦例如允許通過使用其小于lm的莖部分建造具有尺寸為0.2X0.2X0.5m，抗壓強(qiáng)度為0.7MPa和低傳熱量為U = 0.2m2ff° K的墻壁結(jié)構(gòu)(即等同于具有由多孔混凝土塊制成的厚度為0.6m的墻壁結(jié)構(gòu))。保持覆蓋所有隔熱板1的連續(xù)質(zhì)量控制很重要。在這種情況下，除了天花板支撐頂，不需要傳統(tǒng)的混凝土或金屬結(jié)構(gòu)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的隔熱板1由根據(jù)本發(fā)明的方法以這種方式連續(xù)制備:如果需要，將自然中收集的或栽培的植物莖5僅按照其直徑分類。由于保溫隔熱板1中優(yōu)選使用具有大致相同的橫截面、但是不必屬于相同種類的莖5，因此，將直徑的平均偏差在0-30%之間的莖5分在相同組中。將分到相同組的莖5切割成相同長度的段，優(yōu)選0.5-1.5米，例如1米，但當(dāng)然，長度可在任一方向變化以適應(yīng)需求。準(zhǔn)備好的莖5彼此平行地排布為任意厚度，例如70毫米，該厚度最初厚于完成的層2的厚度。均勻地減小由大致平行的植物莖5構(gòu)成的層2的厚度，同時(shí)，將該層在垂直于莖5的送料方向E上持續(xù)移動(dòng)，直到達(dá)到層2的預(yù)設(shè)厚度，同時(shí)，將形成混合物的多組分泡沫噴涂在層2的表面上，上述尚處于液體狀態(tài)的泡沫部分流到莖5之間以及莖的下方。然后，進(jìn)一步減小由泡沫混合物浸入的連續(xù)移動(dòng)的層2的厚度，以便經(jīng)由它們的整個(gè)表面8區(qū)域、表面9區(qū)域在平面上從上按壓上層3的正在凝固的表面