专利名称：防火墙绝缘的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于绝缘墙尤其是地下墙的方法和设备，其提供了改善的阻燃性能，还提供了在绝缘材料与砖砌墙之间的交界面处改善的湿度控制。更尤其是，本发明涉及绝缘方法和设备，其中，至少一个阻燃层结合到绝缘系统中，该绝缘系统与用于装修墙以及用于装修外部或其它冷却空间的绝缘材料结合，可选择地包括至少一层用于装修墙的吸附材料和/或吸湿材料(wicking material)。
背景技术：
建筑的外墙通常被绝缘，以便减少由外部温度与所需要的内部温度之间的变化引起的加热和冷却需求。已经使用各类纤维质、固体泡沫绝缘材料来实现这种绝缘，常见的绝缘材料是覆盖(faced)或不覆盖(unfaced)的矿物或玻璃纤维细毛毡。内墙例如在外墙界定的区域内分割或限定单独的较小空间的墙，还可以包括用于减少通过墙的热量和/或声音的传递的类似种类的绝缘体。
当使用覆盖的绝缘产品时，其中覆盖层(facing layer)例如涂敷沥青的牛皮纸或聚合薄膜粘附到绝缘层上，绝缘产品通常与朝内部空间定位的覆盖层一起安装。该方向有助于减少含水份的内部空气穿过绝缘层渗透或扩散到绝缘产品与外墙之间的交界面。尤其是在长期供热季节、高湿度和/或极其寒冷温度的气候中，利用覆盖的绝缘产品可以限制水汽从内部空气到达较冷的外墙并在该外墙表面上冷凝形成液态水的量。
在此所使用的砖砌墙包括利用粘土砖、混凝土砖或块、硅酸钙砖、石头、钢筋混凝土及其组合的构造。在绝缘产品与外墙内表面之间的交界面处和/或绝缘产品的外部分的水与许许多多的问题有关，这些问题包括霉菌生长，风化，减少绝缘效率，以及如果足够冷，由水结冰以及在砖石建筑中的裂缝和间隙内的膨胀引起的霜致剥落。
交界面上水积聚以及引起相关的砖砌墙系统性能降低的主要因素是，暖湿空气通过建筑墙围泄漏到温度低于附近空气露点的表面以及在绝缘层内和/或外墙内表面上凝结水的相关积聚。
此外，使用这样的用于装修住宅地下室的装修和绝缘系统会导致材料被放置在受热表面和潜在的点火源附近，例如放置在炉子、锅炉、热水器，空间加热器等等附近。根据这些应用，选择结合到这样的装修和绝缘系统中的材料及其具体的组合应当适于抑制点火和/或火焰蔓延。
因而，需要改善用于装修和绝缘内墙和外墙的系统和材料，其能提供改善的湿度控制，尤其是控制由冷却表面上的水蒸汽的凝结引起的水汽，以及提高阻燃性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种结合阻燃层或不燃烧的填充材料层的绝缘产品和绝缘系统。阻燃层通常包括纤维玻璃垫，一个或以上的阻燃或不燃烧填充材料和/或添加剂结合到纤维玻璃垫中。
应当理解，应当根据性能需求和经济方面的考虑来选择和组合填充物和/或添加剂。通过利用着眼于例如火焰蔓延、生烟量等参数上的工业认可的一项或多项测试，进一步评估任何特定组合的性能，以确保产品提供满意的性能。
为了使这样的产品可用于装修和绝缘外墙尤其是砖砌墙或未受热的空间，装修系统面板还可以结合一个或多个吸湿介质层或区域，其布置成将冷凝水从绝缘产品与冷却表面例如外墙之间的交界面处输送至冷凝水能够蒸发的更内部的位置和/或输送至用于保持冷凝水的多个吸收材料层或区域。例如，包括一个或多个吸湿芯(wicking)织物、吸湿芯介质和吸附材料的活性层(active layer)可以设置在主要绝缘层的外表面上或其附近。当安装绝缘产品时，活性层将紧紧地邻接和/或接触外墙的内表面，从而设置成收集和/或再分配冷凝水，从而维持绝缘性能。
绝缘产品优选用相应的支撑元件进行安装，以形成绝缘系统。支撑元件通常沿绝缘产品的下边缘设置，其限定绝缘产品和地板之间的空间。支撑元件可以包括几个协作元件或结构，支撑元件例如可以包括底板部分，以建立另外的用于绝缘系统内表面的装修后的外观。
由绝缘系统的支撑元件部分限定的这个空间可用于将第一级吸湿材料的延伸部分引向室内空间和/或引入室内空间，以便增加蒸发率。附件元件例如通风孔、格栅、风扇、管道、吸附材料、电缆管道、第二级吸湿材料和加热器，可以包括在支撑元件内或者连接到支撑元件上，以便进一步改善绝缘系统的性能和多样性。
对本领域技术人员来说，依照附图，从下文的优选实施例的具体描述中，本发明的各种目的和优点将变得显而易见。
通过详细描述示例性实施例，本发明的以上及其它特征和优点将变得显而易见，参照附图，其中图1是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的示例性实施例的竖直剖视图；图2是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的竖直剖视图；图3是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的竖直剖视图；图4是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的竖直剖视图；图5是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的竖直剖视图；图6是依照本发明的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的竖直剖视图；图7是依照本发明的可应用于新建工程的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的水平剖视图；和图8是依照本发明的可应用于已有工程的绝缘产品和绝缘系统的另一个示例性实施例的水平剖视图。
所提供的这些视图有助于理解下面更加详细描述的本发明的示例性实施例，但不应当看作是对本发明的不适当的限制。特别是，视图中示出的各种元件的相对间隔、位置、尺寸和量纲不是按比例描绘的，可能是放大、缩小或其它修改，以便改善清晰度。本领域技术人员还应当领会，已经省略了很多的替换构造，以便改善清晰度和减少视图数量。
具体实施例方式
如图1所示，绝缘系统1临近外墙内表面或者框架组件50安装，并位于地板60上方。绝缘系统可包括支撑元件或框架100，可以利用紧固件105或胶粘剂(未显示)将其附着到地板60上；覆盖层10，典型为编织或非编织的织物薄板，其可包括一个或多个聚烯烃或其它自然或合成纤维、填充物、染料、稳定剂等等，以提供更令人喜爱的审美外观；第一级绝缘层20，典型为可以透过水蒸汽12的半刚性玻璃纤维、矿物纤维板材或泡沫薄板；阻燃层30；和第二级绝缘材料40，也典型为设置在阻燃层外表面上的半刚性玻璃纤维、矿物纤维板材或诸如Owens Comings公司的FOAMULAR的半刚性泡沫产品。第一级绝缘材料20和第二级绝缘材料40可以利用任何合适的方法，例如熔化粘合、断续粘合层、销连接或机械紧固件，附着在阻燃层30上。在其中预料会发生凝结或可能发生凝结的应用中，可以在第二级绝缘层40下方设置一空间，以减少冷凝水被俘获在第二级绝缘层和墙50之间的交界面上的可能性。应当理解，支撑元件或框架100可以设置和结合有很多的结构、设备或固定件或与之协作，它们例如包括凸缘、夹具和保持器(未显示)，以允许将复合面板相对于支撑元件100可移除地固定在适当位置。支撑元件100也可以与用于相对彼此定位邻接面板的相邻边缘表面的竖直框架元件协作，以改善所安装的产品的装修后的外观。
在此所使用的术语第一级和第二级绝缘材料涉及所示的实施例中的两层的相对位置，第一级绝缘材料接近绝缘空间。本领域技术人员还应当理解，可以定制用于这两个绝缘材料的相对厚度和材料选择，以满足不同应用的性能目标。两个绝缘层对绝缘产品的总R值的相对贡献必然随它们的相对厚度和组成而变化，可以基本相等，或者大大偏向于其中一层。例如，一个示例性实施例可以构造成，第二级绝缘材料层等级为R-10，而第一级绝缘材料等级仅为R-3到R-4。对于给定的应用，可以根据本领域技术人员可容易得到的参考材料，选择合适的材料和厚度。
第二实施例显示在图2中，其中，阻燃层利用诸如销、卡钉或其它合适装置的机械紧固件70附着于第二级绝缘层，以保持两层的相对定位。第三实施例显示在图3中，其中，阻燃层30利用断续胶粘剂或熔化粘结点80附着于第一级绝缘层20，以保持两层之间的附着。第四实施例显示在图4中，其中，阻燃层30也利用断续胶粘剂或熔化粘结点80附着于第二级绝缘层40。还是如图4所示，支撑元件或框架100利用粘合层110、例如环氧树脂附着于地板60，而不是利用图1所示的机械紧固件105。
附着点80通常有利于保持两个相连层的透气性。如果一个或多个层基本上不能透气或者不考虑透气性，应该理解，可使用连续粘合层或薄板(未显示)在绝缘系统内部附着各个层。
第五实施例显示在图5中，其中，一吸湿(wicking)层45已经结合到大致在图4中所示的绝缘系统中。这个实施例尤其对低等级的砖砌墙或其它外墙有用，这些墙可能会低于包围在完工后空间内的空气露点的温度，或者可能连续地或周期性地挤出或渗出水份。吸湿材料设置成收集和输送所有这样的液体，不管是渗漏的还是冷凝的，从墙和绝缘系统之间的交界面输送到暴露区域45a，在暴露区域45a可采用蒸发或其它除去手段，从而防止或减少在交界面上的液体的任何大量累积。
第六实施例显示在图6中，其中，支撑结构或基底100用紧固件105和/或胶粘剂(未显示)附着于墙50。基底100构造成接收外部贴面、饰带或装饰条102，它们可以构造成提供外部开口或通风孔106并具有伸长部104。通风孔106用于改善从吸湿层45的终端部分45a收集和输送的液体的蒸发，伸长部104构造成建立与基底结构100的摩擦装配，基底结构100有助于将吸湿层的终端部分保持在适当位置。基底结构100还设置有一个或多个用于隐藏在基底结构内部的通信电缆、网络电缆和/或电力配电电缆46的通道、导引器或轨道44，同时还保持电缆容易接触，以便重新布设。
如图7和图8所示，绝缘系统1可用于装修图7中的新建工程的墙50，新建工程可包括吸湿层45，或者用于装修图8中的已有墙，在该情况下，结合有蒸汽的屏蔽层可能是有利的。如图7所示，绝缘系统1可以直接临近墙50安装，墙50例如是砖墙、砌块墙或混凝土墙，绝缘系统1可以设置有用于从绝缘系统和墙之间的交界面除去液体的吸湿层45。绝缘系统1可包括若干竖直夹板(spline)或框架部分115，竖直夹板或框架部分115可以与用于保持和定位绝缘系统的绝缘复合面板部分的支撑元件100(未显示)协作。
如图8所示，当传统的框架墙为已经在适当位置上的框架元件61和软毛毡(batt)或其它绝缘物59的时候，绝缘系统1可直接应用于已有的结构，并且可利用一个或多个屏蔽层，例如涂敷沥青的包皮纸57和/或蒸汽阻滞层55例如TYVEK，以在将绝缘系统1应用于墙之前密封已有结构。根据装修的需要，框架元件还可适于接纳传统的适合于涂漆或其它装修技术的干墙或其它面板(未显示)。在这样的情况下，绝缘系统复合面板可以省略面层10。
阻燃层30通常包括纤维玻璃垫，纤维玻璃垫结合有一个或多个阻燃填充物和/或阻燃添加剂。示例性的阻燃填充物和添加剂例如包括三水合氧化铝(ATH)(Al2O3·3H2O)、水合硼酸锌(ZnB2O4·6H2O)、硫酸钙(CaSO4·2H2O)亦称为石膏粉、磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、ZnB、粘土、碳酸钙、炭黑、酸插层石墨、微囊密封的H2O、卤化物灭火剂(halogenated fire suppressants)、发泡型磷酸化合物例如聚磷酸铵、有机和无机磷酸化合物、硫酸盐和氨基磺酸化合物例如硫酸铵、和自由基清除剂材料例如三氧化锑。本领域技术人员还应当领会，该列表仅是示例性的，也可以利用其它合适的化合物，以改善玻璃纤维垫的阻燃性质。
阻燃层30还可以结合用于减少通过该层传递辐射热量的材料。示例性的辐射阻隔材料例如包括细金属颗粒，涂覆金属的颗粒或金属薄膜，辐射阻隔材料有助于反射辐射能，减少材料的加热，例如由阻燃薄膜30保护的第一级绝缘层20。因而定位在绝缘层之间的阻燃层30将改善绝缘系统的阻燃性能，不会显著影响绝缘面板的搬运和外观。
当使用时，吸湿材料45优先收集水蒸汽的冷凝水，当墙的温度低于到达墙的空气的露点时，该水蒸汽扩散穿过绝缘系统1或绕其扩散，从装修后的室内空间典型为被加热的房间扩散至接近冷的外墙50内表面或其附近的点。同样，吸湿材料45收集从砖砌墙外表面穿过砖砌墙50尤其是从没有完全密封的外墙的地下部分扩散或渗透的水。除了渗漏之外，应该理解，在遭受热的潮湿气候的那些区域，当从外墙外面的环境中扩散的水蒸汽到达由室内空间的空气调节引起的较冷的内表面时，可能会凝结。
吸湿材料45优选为由聚合物或天然纤维形成的非编织材料。用于制造吸湿材料的一种适合的聚合物是人造丝。人造丝纤维可以是条纹状的，或者包括沿纤维长度的通道，该通道在单根纤维内部提供了毛细通道，这样，吸湿作用不只是取决于由在两个相邻纤维之间形成的通道引起的毛细作用。
除人造纤维之外，包括聚酯、尼龙、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在内的其它聚合纤维可以制造或加工成，在它们的表面形成包括条纹或通道的纤维。已经开发了若干种纤维构造，其提供了用于毛细输送水的多个表面通道，并且已经被广泛结合到现行的衣着中，以便改善舒适性。这些种类的材料可以共同称为毛细表面材料(CSM)，包括所谓的深槽纤维，深槽纤维由于它们的复杂的横截面构造而具有高的单位体积的表面面积。毛细材料层可以以不同的构造进行设置，例如包括非编织薄膜或细网孔构造。
由于重力，吸湿材料45将有助于将在绝缘系统1和外墙50之间的交界面上收集的所有水沿该交界面向下并且在绝缘产品的下边缘附近输送至终端部分45a。终端部分45a朝室内空间向内布置，或者布置在设置于基底结构100内的开口中，以允许蒸发、收集或采用第二级除去技术。优选地，终端部分45a尺寸设计成或构造成提供充够的所输送流体的除去率或蒸发率，以避免或减少液体在绝缘系统内部或在与外墙的交界面上不期望的积聚。
存在几种形成吸湿材料的方法，吸湿材料可构造成非编织薄膜和/或较细的网孔。纤维可以用适用于纤维的丙烯乳剂处于干燥状态，然后通过加热或UV辐射曝光固化。可以利用标准的纤维粘合乳剂，例如丙烯酸或EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)。
在本发明的另一个实施例中，图5中的绝缘系统用吸附材料层替换或补充吸湿材料45。这些实施例可用来吸收可能成功通过吸湿材料45输送的过量体积的水，甚至在过量凝结或渗漏期间减少水积聚在外墙50内表面的可能性。吸附材料(未显示)与吸湿材料45协作，以提供“阻尼”效果，由此，可以长期消除水体积的周期增大，并减少流体体积，因此需要吸湿材料从分界面区域除去冷凝水。吸附材料层可以是与吸湿材料45一起层压到第二级绝缘层40上的单独的预先制造层，或者像液体一样，结合到第一级或第二级绝缘材料20、40或阻燃层30中，然后干燥、固化和/或活化，以形成吸附材料区域。
取决于对特定设施所估计的冷凝和渗漏体积，出现在图5和6中所示的绝缘产品中的吸湿材料45可由一单独的吸附材料层替代。这样的实施例尤其可用于短期的高湿度被长期的低湿度隔开的设施中。在这样的环境中，吸附材料层将收集和保持在高湿度期间由水份扩散而形成的冷凝水，并允许水蒸汽在低相对湿度期间蒸发和穿过第一级绝缘层20和覆盖层10向回扩散，从而减少或防止在外墙50内表面上形成水。各种吸附材料都可以用于形成吸附材料层，但是其特征通常在于，它们能够吸收和保持至少约五倍、优选至少约十倍其自身重量的水。
正如在上述附图反映的，第一级支撑元件100和/或贴面元件102(所示的地方)可以设置成很多种构造，并且可以由适合于挤出或其它成型技术的很多材料制造，这些材料例如是各种聚合物和金属。支撑元件或结构100/102可以构造成，提供有助于增大到达吸湿材料45的终端部分45a的水和/或冷凝水的蒸发率的一个或多个附加元件或结构，并且可以使用第二级吸湿材料(未显示)。
应当理解，第二级蒸发和/或吸湿材料可以采取在支撑元件100/102内的各类构造和/或局部没有支撑元件100/102的各类构造。应当理解，在此所示和所述的特定示例性实施例不应当被认为是限制或穷举，而且可以利用各式各样的构造，以实现所希望的功能和/或使绝缘系统适合各种挑战性的情况。
本发明的原理和工作模式已经在优选实施例中进行了描述。但是，应当指出，在不背离本发明的范围的情况下，也可以通过具体所示和所述的实施例之外的其它方式实施本发明。
权利要求
1.一种墙绝缘产品，包括具有内表面和外表面的第一级绝缘层(20)；具有内表面和外表面的第二级绝缘层(40)；和布置在第一级和第二级绝缘层之间的阻燃层(30)。
2.如权利要求1所述的墙绝缘产品，还包括吸湿材料(45)，吸湿材料(45)具有设置在第二级绝缘层外表面上用于收集和输送液体的第一级部分和构造成用于蒸发所述液体的终端部分。
3.如权利要求2所述的墙绝缘产品，还包括设置在第一级绝缘层内表面上的蒸汽阻滞层(55)。
4.如权利要求2所述的墙绝缘产品，其中，吸湿材料大体上覆盖第二级绝缘层的整个外表面。
5.如权利要求2所述的墙绝缘产品，还包括靠近吸湿材料设置的吸附区域。
6.如权利要求5所述的墙绝缘产品，其中，吸附区域通过用吸附材料覆盖在第二级绝缘层的外部区域上而形成。
7.如权利要求5所述的墙绝缘产品，其中，吸附区域为设置在第二级绝缘层和吸湿材料之间的单独材料层。
8.如权利要求1所述的墙绝缘产品，其中，阻燃层包括掺杂有至少一个阻燃填充物的矿物纤维垫。
9.如权利要求8所述的墙绝缘产品，其中，阻燃填充物选自三水合氧化铝(ATH)(Al2O3·3H2O)，水合硼酸锌(ZnB2O4·6H2O)，硫酸钙(CaSO4·2H2O)，磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)，氢氧化镁(Mg(OH)2)，ZnB，粘土，碳酸钙，炭黑和插层石墨。
10.如权利要求8所述的墙绝缘产品，其中，阻燃填充物选自微囊密封的H2O，卤化物灭火剂，发泡型磷酸盐化合物，有机和无机磷酸化合物，硫酸盐和氨基磺酸化合物和自由基清除剂。
11.如权利要求8所述的墙绝缘产品，其中矿物纤维选自玻璃纤维、矿物棉和碱土金属氧化物纤维。
12.如权利要求2所述的用于外墙的绝缘产品，其中，吸湿材料的终端部分布置和构造成，延伸到由第一级绝缘层内表面所限定的平面之外，并延伸至装修后的空间内。
13.一种墙绝缘系统，包括绝缘元件，绝缘元件包括具有内表面、外表面和下表面的第一级绝缘层(20)；具有内表面、外表面和下表面的第二级绝缘层(40)；和布置在第一级绝缘层的内表面和第二级绝缘层的外表面之间的阻燃层(30)；和支撑元件(100)，其布置和构造成在墙附近支撑绝缘元件。
14.如权利要求13所述的墙绝缘系统，还包括布置在第二级绝缘层的内表面和墙之间用于收集和输送液体的吸湿层(45)和设置在第二级绝缘层下表面下方的终端部分，支撑元件布置和构造成容纳吸湿材料的终端部分。
15.如权利要求14所述的墙绝缘系统，还包括设置在支撑元件内部并且与吸湿材料的终端部分相接触的吸附材料。
16.如权利要求14所述的墙绝缘系统，还包括设置在第二级绝缘层和吸湿材料之间用于从吸湿材料吸收多余液体的吸附材料。
17.如权利要求14所述的墙绝缘系统，还包括设置在支撑元件内并靠近吸湿材料的终端部分的加热元件。
18.如权利要求14所述的墙绝缘系统，还包括设置在支撑元件内并且与用于从吸湿材料接收一部分液体的吸湿材料的终端部分相接触的第二级蒸发材料。
19.如权利要求14所述的墙绝缘系统，其中，支撑元件包括多个开口，由此，从吸湿材料的终端部分蒸发的蒸汽可以进入被绝缘的空间。
20.如权利要求13所述的墙绝缘系统，其中，支撑元件包括贴面元件(102)，贴面元件(102)延伸至绝缘元件的内表面的下周边部分。
21.如权利要求13所述的墙绝缘系统，其中，阻燃层包括掺杂有至少一个阻燃填充物的矿物纤维垫。
22.如权利要求21所述的墙绝缘系统，其中，阻燃填充物选自三水合氧化铝(ATH)(Al2O3·3H2O)，水合硼酸锌(ZnB2O4·6H2O)，硫酸钙(CaSO4·2H2O)，磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)，氢氧化镁(Mg(OH)2)，ZnB，粘土，碳酸钙，炭黑，和插层石墨。
23.如权利要求22所述的墙绝缘系统，其中，第二级阻燃剂结合到阻燃层中，第二级阻燃剂选自微囊密封的H2O，卤化物灭火剂，发泡型磷酸盐化合物，有机和无机磷酸化合物，硫酸盐和氨基磺酸化合物和自由基清除剂。
24.一种用于绝缘墙的方法，该方法包括将第一级支撑元件(100)邻接外墙(50)固定；将绝缘元件邻接外墙安装，绝缘元件的下表面由第一级支撑元件支撑，绝缘元件包括第一级绝缘层(20)、第二级绝缘层(40)和布置在第一级和第二级绝缘层之间的阻燃层(30)；将贴面元件(102)安装在第一级支撑元件上，贴面元件包括覆盖绝缘元件的下周边表面的部分。
25.如权利要求24所述的用于绝缘墙的方法，还包括将阻燃层的延伸部分固定在设置在第一级支撑元件与贴面元件上的协作结构之间。
全文摘要
公开了一种绝缘产品以及一种结合有这样产品的用于绝缘外墙尤其是砖砌墙的绝缘系统，该绝缘系统结合有至少一个内部阻燃层(30)和可选的用于从绝缘产品与外墙之间的交界面输送走冷凝水的吸湿材料(45)。绝缘系统包括一整体支撑元件(100)，其可以用于借助各种方法增加蒸发率，为电缆和电线隐蔽配线和/或改善绝缘产品的美观。
文档编号E04B1/94GK101072919SQ200580042304
公开日2007年11月14日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月9日
发明者C·R·韦尔, R·E·谢弗 申请人:欧文斯科尔宁格公司