防火牆絕緣的製作方法

2023-10-18 10:37:09

專利名稱：防火牆絕緣的製作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及用於絕緣牆尤其是地下牆的方法和設備，其提供了改善的阻燃性能，還提供了在絕緣材料與磚砌牆之間的交界面處改善的溼度控制。更尤其是，本發明涉及絕緣方法和設備，其中，至少一個阻燃層結合到絕緣系統中，該絕緣系統與用於裝修牆以及用於裝修外部或其它冷卻空間的絕緣材料結合，可選擇地包括至少一層用於裝修牆的吸附材料和/或吸溼材料(wicking material)。
背景技術：
建築的外牆通常被絕緣，以便減少由外部溫度與所需要的內部溫度之間的變化引起的加熱和冷卻需求。已經使用各類纖維質、固體泡沫絕緣材料來實現這種絕緣，常見的絕緣材料是覆蓋(faced)或不覆蓋(unfaced)的礦物或玻璃纖維細毛氈。內牆例如在外牆界定的區域內分割或限定單獨的較小空間的牆，還可以包括用於減少通過牆的熱量和/或聲音的傳遞的類似種類的絕緣體。
當使用覆蓋的絕緣產品時，其中覆蓋層(facing layer)例如塗敷瀝青的牛皮紙或聚合薄膜粘附到絕緣層上，絕緣產品通常與朝內部空間定位的覆蓋層一起安裝。該方向有助於減少含水份的內部空氣穿過絕緣層滲透或擴散到絕緣產品與外牆之間的交界面。尤其是在長期供熱季節、高溼度和/或極其寒冷溫度的氣候中，利用覆蓋的絕緣產品可以限制水汽從內部空氣到達較冷的外牆並在該外牆表面上冷凝形成液態水的量。
在此所使用的磚砌牆包括利用粘土磚、混凝土磚或塊、矽酸鈣磚、石頭、鋼筋混凝土及其組合的構造。在絕緣產品與外牆內表面之間的交界面處和/或絕緣產品的外部分的水與許許多多的問題有關，這些問題包括黴菌生長，風化，減少絕緣效率，以及如果足夠冷，由水結冰以及在磚石建築中的裂縫和間隙內的膨脹引起的霜致剝落。
交界面上水積聚以及引起相關的磚砌牆系統性能降低的主要因素是，暖溼空氣通過建築牆圍洩漏到溫度低於附近空氣露點的表面以及在絕緣層內和/或外牆內表面上凝結水的相關積聚。
此外，使用這樣的用於裝修住宅地下室的裝修和絕緣系統會導致材料被放置在受熱表面和潛在的點火源附近，例如放置在爐子、鍋爐、熱水器，空間加熱器等等附近。根據這些應用，選擇結合到這樣的裝修和絕緣系統中的材料及其具體的組合應當適於抑制點火和/或火焰蔓延。
因而，需要改善用於裝修和絕緣內牆和外牆的系統和材料，其能提供改善的溼度控制，尤其是控制由冷卻表面上的水蒸汽的凝結引起的水汽，以及提高阻燃性能。

發明內容
為了解決上述問題，本發明提供了一種結合阻燃層或不燃燒的填充材料層的絕緣產品和絕緣系統。阻燃層通常包括纖維玻璃墊，一個或以上的阻燃或不燃燒填充材料和/或添加劑結合到纖維玻璃墊中。
應當理解，應當根據性能需求和經濟方面的考慮來選擇和組合填充物和/或添加劑。通過利用著眼於例如火焰蔓延、生煙量等參數上的工業認可的一項或多項測試，進一步評估任何特定組合的性能，以確保產品提供滿意的性能。
為了使這樣的產品可用於裝修和絕緣外牆尤其是磚砌牆或未受熱的空間，裝修系統面板還可以結合一個或多個吸溼介質層或區域，其布置成將冷凝水從絕緣產品與冷卻表面例如外牆之間的交界面處輸送至冷凝水能夠蒸發的更內部的位置和/或輸送至用於保持冷凝水的多個吸收材料層或區域。例如，包括一個或多個吸溼芯(wicking)織物、吸溼芯介質和吸附材料的活性層(active layer)可以設置在主要絕緣層的外表面上或其附近。當安裝絕緣產品時，活性層將緊緊地鄰接和/或接觸外牆的內表面，從而設置成收集和/或再分配冷凝水，從而維持絕緣性能。
絕緣產品優選用相應的支撐元件進行安裝，以形成絕緣系統。支撐元件通常沿絕緣產品的下邊緣設置，其限定絕緣產品和地板之間的空間。支撐元件可以包括幾個協作元件或結構，支撐元件例如可以包括底板部分，以建立另外的用於絕緣系統內表面的裝修後的外觀。
由絕緣系統的支撐元件部分限定的這個空間可用於將第一級吸溼材料的延伸部分引向室內空間和/或引入室內空間，以便增加蒸發率。附件元件例如通風孔、格柵、風扇、管道、吸附材料、電纜管道、第二級吸溼材料和加熱器，可以包括在支撐元件內或者連接到支撐元件上，以便進一步改善絕緣系統的性能和多樣性。
對本領域技術人員來說，依照附圖，從下文的優選實施例的具體描述中，本發明的各種目的和優點將變得顯而易見。


通過詳細描述示例性實施例，本發明的以上及其它特徵和優點將變得顯而易見，參照附圖，其中圖1是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的示例性實施例的豎直剖視圖；圖2是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的豎直剖視圖；圖3是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的豎直剖視圖；圖4是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的豎直剖視圖；圖5是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的豎直剖視圖；圖6是依照本發明的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的豎直剖視圖；圖7是依照本發明的可應用於新建工程的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的水平剖視圖；和圖8是依照本發明的可應用於已有工程的絕緣產品和絕緣系統的另一個示例性實施例的水平剖視圖。
所提供的這些視圖有助於理解下面更加詳細描述的本發明的示例性實施例，但不應當看作是對本發明的不適當的限制。特別是，視圖中示出的各種元件的相對間隔、位置、尺寸和量綱不是按比例描繪的，可能是放大、縮小或其它修改，以便改善清晰度。本領域技術人員還應當領會，已經省略了很多的替換構造，以便改善清晰度和減少視圖數量。
具體實施例方式
如圖1所示，絕緣系統1臨近外牆內表面或者框架組件50安裝，並位於地板60上方。絕緣系統可包括支撐元件或框架100，可以利用緊固件105或膠粘劑(未顯示)將其附著到地板60上；覆蓋層10，典型為編織或非編織的織物薄板，其可包括一個或多個聚烯烴或其它自然或合成纖維、填充物、染料、穩定劑等等，以提供更令人喜愛的審美外觀；第一級絕緣層20，典型為可以透過水蒸汽12的半剛性玻璃纖維、礦物纖維板材或泡沫薄板；阻燃層30；和第二級絕緣材料40，也典型為設置在阻燃層外表面上的半剛性玻璃纖維、礦物纖維板材或諸如Owens Comings公司的FOAMULAR的半剛性泡沫產品。第一級絕緣材料20和第二級絕緣材料40可以利用任何合適的方法，例如熔化粘合、斷續粘合層、銷連接或機械緊固件，附著在阻燃層30上。在其中預料會發生凝結或可能發生凝結的應用中，可以在第二級絕緣層40下方設置一空間，以減少冷凝水被俘獲在第二級絕緣層和牆50之間的交界面上的可能性。應當理解，支撐元件或框架100可以設置和結合有很多的結構、設備或固定件或與之協作，它們例如包括凸緣、夾具和保持器(未顯示)，以允許將複合面板相對於支撐元件100可移除地固定在適當位置。支撐元件100也可以與用於相對彼此定位鄰接面板的相鄰邊緣表面的豎直框架元件協作，以改善所安裝的產品的裝修後的外觀。
在此所使用的術語第一級和第二級絕緣材料涉及所示的實施例中的兩層的相對位置，第一級絕緣材料接近絕緣空間。本領域技術人員還應當理解，可以定製用於這兩個絕緣材料的相對厚度和材料選擇，以滿足不同應用的性能目標。兩個絕緣層對絕緣產品的總R值的相對貢獻必然隨它們的相對厚度和組成而變化，可以基本相等，或者大大偏向於其中一層。例如，一個示例性實施例可以構造成，第二級絕緣材料層等級為R-10，而第一級絕緣材料等級僅為R-3到R-4。對於給定的應用，可以根據本領域技術人員可容易得到的參考材料，選擇合適的材料和厚度。
第二實施例顯示在圖2中，其中，阻燃層利用諸如銷、卡釘或其它合適裝置的機械緊固件70附著於第二級絕緣層，以保持兩層的相對定位。第三實施例顯示在圖3中，其中，阻燃層30利用斷續膠粘劑或熔化粘結點80附著於第一級絕緣層20，以保持兩層之間的附著。第四實施例顯示在圖4中，其中，阻燃層30也利用斷續膠粘劑或熔化粘結點80附著於第二級絕緣層40。還是如圖4所示，支撐元件或框架100利用粘合層110、例如環氧樹脂附著於地板60，而不是利用圖1所示的機械緊固件105。
附著點80通常有利於保持兩個相連層的透氣性。如果一個或多個層基本上不能透氣或者不考慮透氣性，應該理解，可使用連續粘合層或薄板(未顯示)在絕緣系統內部附著各個層。
第五實施例顯示在圖5中，其中，一吸溼(wicking)層45已經結合到大致在圖4中所示的絕緣系統中。這個實施例尤其對低等級的磚砌牆或其它外牆有用，這些牆可能會低於包圍在完工後空間內的空氣露點的溫度，或者可能連續地或周期性地擠出或滲出水份。吸溼材料設置成收集和輸送所有這樣的液體，不管是滲漏的還是冷凝的，從牆和絕緣系統之間的交界面輸送到暴露區域45a，在暴露區域45a可採用蒸發或其它除去手段，從而防止或減少在交界面上的液體的任何大量累積。
第六實施例顯示在圖6中，其中，支撐結構或基底100用緊固件105和/或膠粘劑(未顯示)附著於牆50。基底100構造成接收外部貼面、飾帶或裝飾條102，它們可以構造成提供外部開口或通風孔106並具有伸長部104。通風孔106用於改善從吸溼層45的終端部分45a收集和輸送的液體的蒸發，伸長部104構造成建立與基底結構100的摩擦裝配，基底結構100有助於將吸溼層的終端部分保持在適當位置。基底結構100還設置有一個或多個用於隱藏在基底結構內部的通信電纜、網絡電纜和/或電力配電電纜46的通道、導引器或軌道44，同時還保持電纜容易接觸，以便重新布設。
如圖7和圖8所示，絕緣系統1可用於裝修圖7中的新建工程的牆50，新建工程可包括吸溼層45，或者用於裝修圖8中的已有牆，在該情況下，結合有蒸汽的屏蔽層可能是有利的。如圖7所示，絕緣系統1可以直接臨近牆50安裝，牆50例如是磚牆、砌塊牆或混凝土牆，絕緣系統1可以設置有用於從絕緣系統和牆之間的交界面除去液體的吸溼層45。絕緣系統1可包括若干豎直夾板(spline)或框架部分115，豎直夾板或框架部分115可以與用於保持和定位絕緣系統的絕緣複合面板部分的支撐元件100(未顯示)協作。
如圖8所示，當傳統的框架牆為已經在適當位置上的框架元件61和軟毛氈(batt)或其它絕緣物59的時候，絕緣系統1可直接應用於已有的結構，並且可利用一個或多個屏蔽層，例如塗敷瀝青的包皮紙57和/或蒸汽阻滯層55例如TYVEK，以在將絕緣系統1應用於牆之前密封已有結構。根據裝修的需要，框架元件還可適於接納傳統的適合於塗漆或其它裝修技術的幹牆或其它面板(未顯示)。在這樣的情況下，絕緣系統複合面板可以省略面層10。
阻燃層30通常包括纖維玻璃墊，纖維玻璃墊結合有一個或多個阻燃填充物和/或阻燃添加劑。示例性的阻燃填充物和添加劑例如包括三水合氧化鋁(ATH)(Al2O3·3H2O)、水合硼酸鋅(ZnB2O4·6H2O)、硫酸鈣(CaSO4·2H2O)亦稱為石膏粉、磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)、氫氧化鎂(Mg(OH)2)、ZnB、粘土、碳酸鈣、炭黑、酸插層石墨、微囊密封的H2O、滷化物滅火劑(halogenated fire suppressants)、發泡型磷酸化合物例如聚磷酸銨、有機和無機磷酸化合物、硫酸鹽和氨基磺酸化合物例如硫酸銨、和自由基清除劑材料例如三氧化銻。本領域技術人員還應當領會，該列表僅是示例性的，也可以利用其它合適的化合物，以改善玻璃纖維墊的阻燃性質。
阻燃層30還可以結合用於減少通過該層傳遞輻射熱量的材料。示例性的輻射阻隔材料例如包括細金屬顆粒，塗覆金屬的顆粒或金屬薄膜，輻射阻隔材料有助於反射輻射能，減少材料的加熱，例如由阻燃薄膜30保護的第一級絕緣層20。因而定位在絕緣層之間的阻燃層30將改善絕緣系統的阻燃性能，不會顯著影響絕緣面板的搬運和外觀。
當使用時，吸溼材料45優先收集水蒸汽的冷凝水，當牆的溫度低於到達牆的空氣的露點時，該水蒸汽擴散穿過絕緣系統1或繞其擴散，從裝修後的室內空間典型為被加熱的房間擴散至接近冷的外牆50內表面或其附近的點。同樣，吸溼材料45收集從磚砌牆外表面穿過磚砌牆50尤其是從沒有完全密封的外牆的地下部分擴散或滲透的水。除了滲漏之外，應該理解，在遭受熱的潮溼氣候的那些區域，當從外牆外面的環境中擴散的水蒸汽到達由室內空間的空氣調節引起的較冷的內表面時，可能會凝結。
吸溼材料45優選為由聚合物或天然纖維形成的非編織材料。用於製造吸溼材料的一種適合的聚合物是人造絲。人造絲纖維可以是條紋狀的，或者包括沿纖維長度的通道，該通道在單根纖維內部提供了毛細通道，這樣，吸溼作用不只是取決於由在兩個相鄰纖維之間形成的通道引起的毛細作用。
除人造纖維之外，包括聚酯、尼龍、聚丙烯(PP)和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)在內的其它聚合纖維可以製造或加工成，在它們的表面形成包括條紋或通道的纖維。已經開發了若干種纖維構造，其提供了用於毛細輸送水的多個表面通道，並且已經被廣泛結合到現行的衣著中，以便改善舒適性。這些種類的材料可以共同稱為毛細表面材料(CSM)，包括所謂的深槽纖維，深槽纖維由於它們的複雜的橫截面構造而具有高的單位體積的表面面積。毛細材料層可以以不同的構造進行設置，例如包括非編織薄膜或細網孔構造。
由於重力，吸溼材料45將有助於將在絕緣系統1和外牆50之間的交界面上收集的所有水沿該交界面向下並且在絕緣產品的下邊緣附近輸送至終端部分45a。終端部分45a朝室內空間向內布置，或者布置在設置於基底結構100內的開口中，以允許蒸發、收集或採用第二級除去技術。優選地，終端部分45a尺寸設計成或構造成提供充夠的所輸送流體的除去率或蒸發率，以避免或減少液體在絕緣系統內部或在與外牆的交界面上不期望的積聚。
存在幾種形成吸溼材料的方法，吸溼材料可構造成非編織薄膜和/或較細的網孔。纖維可以用適用於纖維的丙烯乳劑處於乾燥狀態，然後通過加熱或UV輻射曝光固化。可以利用標準的纖維粘合乳劑，例如丙烯酸或EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)。
在本發明的另一個實施例中，圖5中的絕緣系統用吸附材料層替換或補充吸溼材料45。這些實施例可用來吸收可能成功通過吸溼材料45輸送的過量體積的水，甚至在過量凝結或滲漏期間減少水積聚在外牆50內表面的可能性。吸附材料(未顯示)與吸溼材料45協作，以提供「阻尼」效果，由此，可以長期消除水體積的周期增大，並減少流體體積，因此需要吸溼材料從分界面區域除去冷凝水。吸附材料層可以是與吸溼材料45一起層壓到第二級絕緣層40上的單獨的預先製造層，或者像液體一樣，結合到第一級或第二級絕緣材料20、40或阻燃層30中，然後乾燥、固化和/或活化，以形成吸附材料區域。
取決於對特定設施所估計的冷凝和滲漏體積，出現在圖5和6中所示的絕緣產品中的吸溼材料45可由一單獨的吸附材料層替代。這樣的實施例尤其可用於短期的高溼度被長期的低溼度隔開的設施中。在這樣的環境中，吸附材料層將收集和保持在高溼度期間由水份擴散而形成的冷凝水，並允許水蒸汽在低相對溼度期間蒸發和穿過第一級絕緣層20和覆蓋層10向回擴散，從而減少或防止在外牆50內表面上形成水。各種吸附材料都可以用於形成吸附材料層，但是其特徵通常在於，它們能夠吸收和保持至少約五倍、優選至少約十倍其自身重量的水。
正如在上述附圖反映的，第一級支撐元件100和/或貼面元件102(所示的地方)可以設置成很多種構造，並且可以由適合於擠出或其它成型技術的很多材料製造，這些材料例如是各種聚合物和金屬。支撐元件或結構100/102可以構造成，提供有助於增大到達吸溼材料45的終端部分45a的水和/或冷凝水的蒸發率的一個或多個附加元件或結構，並且可以使用第二級吸溼材料(未顯示)。
應當理解，第二級蒸發和/或吸溼材料可以採取在支撐元件100/102內的各類構造和/或局部沒有支撐元件100/102的各類構造。應當理解，在此所示和所述的特定示例性實施例不應當被認為是限制或窮舉，而且可以利用各式各樣的構造，以實現所希望的功能和/或使絕緣系統適合各種挑戰性的情況。
本發明的原理和工作模式已經在優選實施例中進行了描述。但是，應當指出，在不背離本發明的範圍的情況下，也可以通過具體所示和所述的實施例之外的其它方式實施本發明。
權利要求
1.一種牆絕緣產品，包括具有內表面和外表面的第一級絕緣層(20)；具有內表面和外表面的第二級絕緣層(40)；和布置在第一級和第二級絕緣層之間的阻燃層(30)。
2.如權利要求1所述的牆絕緣產品，還包括吸溼材料(45)，吸溼材料(45)具有設置在第二級絕緣層外表面上用於收集和輸送液體的第一級部分和構造成用於蒸發所述液體的終端部分。
3.如權利要求2所述的牆絕緣產品，還包括設置在第一級絕緣層內表面上的蒸汽阻滯層(55)。
4.如權利要求2所述的牆絕緣產品，其中，吸溼材料大體上覆蓋第二級絕緣層的整個外表面。
5.如權利要求2所述的牆絕緣產品，還包括靠近吸溼材料設置的吸附區域。
6.如權利要求5所述的牆絕緣產品，其中，吸附區域通過用吸附材料覆蓋在第二級絕緣層的外部區域上而形成。
7.如權利要求5所述的牆絕緣產品，其中，吸附區域為設置在第二級絕緣層和吸溼材料之間的單獨材料層。
8.如權利要求1所述的牆絕緣產品，其中，阻燃層包括摻雜有至少一個阻燃填充物的礦物纖維墊。
9.如權利要求8所述的牆絕緣產品，其中，阻燃填充物選自三水合氧化鋁(ATH)(Al2O3·3H2O)，水合硼酸鋅(ZnB2O4·6H2O)，硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)，氫氧化鎂(Mg(OH)2)，ZnB，粘土，碳酸鈣，炭黑和插層石墨。
10.如權利要求8所述的牆絕緣產品，其中，阻燃填充物選自微囊密封的H2O，滷化物滅火劑，發泡型磷酸鹽化合物，有機和無機磷酸化合物，硫酸鹽和氨基磺酸化合物和自由基清除劑。
11.如權利要求8所述的牆絕緣產品，其中礦物纖維選自玻璃纖維、礦物棉和鹼土金屬氧化物纖維。
12.如權利要求2所述的用於外牆的絕緣產品，其中，吸溼材料的終端部分布置和構造成，延伸到由第一級絕緣層內表面所限定的平面之外，並延伸至裝修後的空間內。
13.一種牆絕緣系統，包括絕緣元件，絕緣元件包括具有內表面、外表面和下表面的第一級絕緣層(20)；具有內表面、外表面和下表面的第二級絕緣層(40)；和布置在第一級絕緣層的內表面和第二級絕緣層的外表面之間的阻燃層(30)；和支撐元件(100)，其布置和構造成在牆附近支撐絕緣元件。
14.如權利要求13所述的牆絕緣系統，還包括布置在第二級絕緣層的內表面和牆之間用於收集和輸送液體的吸溼層(45)和設置在第二級絕緣層下表面下方的終端部分，支撐元件布置和構造成容納吸溼材料的終端部分。
15.如權利要求14所述的牆絕緣系統，還包括設置在支撐元件內部並且與吸溼材料的終端部分相接觸的吸附材料。
16.如權利要求14所述的牆絕緣系統，還包括設置在第二級絕緣層和吸溼材料之間用於從吸溼材料吸收多餘液體的吸附材料。
17.如權利要求14所述的牆絕緣系統，還包括設置在支撐元件內並靠近吸溼材料的終端部分的加熱元件。
18.如權利要求14所述的牆絕緣系統，還包括設置在支撐元件內並且與用於從吸溼材料接收一部分液體的吸溼材料的終端部分相接觸的第二級蒸發材料。
19.如權利要求14所述的牆絕緣系統，其中，支撐元件包括多個開口，由此，從吸溼材料的終端部分蒸發的蒸汽可以進入被絕緣的空間。
20.如權利要求13所述的牆絕緣系統，其中，支撐元件包括貼面元件(102)，貼面元件(102)延伸至絕緣元件的內表面的下周邊部分。
21.如權利要求13所述的牆絕緣系統，其中，阻燃層包括摻雜有至少一個阻燃填充物的礦物纖維墊。
22.如權利要求21所述的牆絕緣系統，其中，阻燃填充物選自三水合氧化鋁(ATH)(Al2O3·3H2O)，水合硼酸鋅(ZnB2O4·6H2O)，硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)，氫氧化鎂(Mg(OH)2)，ZnB，粘土，碳酸鈣，炭黑，和插層石墨。
23.如權利要求22所述的牆絕緣系統，其中，第二級阻燃劑結合到阻燃層中，第二級阻燃劑選自微囊密封的H2O，滷化物滅火劑，發泡型磷酸鹽化合物，有機和無機磷酸化合物，硫酸鹽和氨基磺酸化合物和自由基清除劑。
24.一種用於絕緣牆的方法，該方法包括將第一級支撐元件(100)鄰接外牆(50)固定；將絕緣元件鄰接外牆安裝，絕緣元件的下表面由第一級支撐元件支撐，絕緣元件包括第一級絕緣層(20)、第二級絕緣層(40)和布置在第一級和第二級絕緣層之間的阻燃層(30)；將貼面元件(102)安裝在第一級支撐元件上，貼面元件包括覆蓋絕緣元件的下周邊表面的部分。
25.如權利要求24所述的用於絕緣牆的方法，還包括將阻燃層的延伸部分固定在設置在第一級支撐元件與貼面元件上的協作結構之間。
全文摘要
公開了一種絕緣產品以及一種結合有這樣產品的用於絕緣外牆尤其是磚砌牆的絕緣系統，該絕緣系統結合有至少一個內部阻燃層(30)和可選的用於從絕緣產品與外牆之間的交界面輸送走冷凝水的吸溼材料(45)。絕緣系統包括一整體支撐元件(100)，其可以用於藉助各種方法增加蒸發率，為電纜和電線隱蔽配線和/或改善絕緣產品的美觀。
文檔編號E04B1/94GK101072919SQ200580042304
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月1日 優先權日2004年12月9日
發明者C·R·韋爾, R·E·謝弗 申請人:歐文斯科爾寧格公司