建筑隔离材料的制作方法_5

文档序号:9509811阅读:来源:国知局
材料可以放置到住宅或 商业建筑结构中,从而使其邻近建筑外壳的表面和/或邻近建筑物的内表面。
[0114] 例如,建筑板可由本发明的聚合物材料形成并且用于但不限于构建基墙、冻结壁 (例如,在没有地下室的建筑中),制成的家庭基础幕墙、地面系统、天花板系统、屋顶系统、 地上外墙、幕墙、使用砖石外观的区域中的外墙等。例如,参考图1-2,更详细显示了可以根 据本发明形成的建筑板(例如,基墙板)的一个实施方案。如阐释的,建筑物包含内基墙 和外基墙10,其共同限定地基12。每个基墙10进而由个或多个基墙板14限定。在图不 中,每个基墙板14包括底板16、直立墙块18和顶板20。每个直立墙块18包括主墙块22 和竖直定向的加强壁骨23,其固定至主墙块或与主墙块成一体,沿着墙块的长度有规律地 间隔开,并且从主体墙块的内表面向内延伸。在图1阐释的实施方案中,锚定楔形物形支架 24在墙块顶部和底部安装至壁骨,以有助于锚定底板和顶板,和/或与直立墙块的主体部 分的任何其他连接。
[0115] 如阐释的,常规的梁26 (例如,I-钢梁)根据需要安装至墙块,以支撑覆盖地板的 跨度。这样的梁可根据需要通过柱28和/或垫30支撑。另外的支撑柱可也在梁的末端处 或附近使用,以满足建筑设计的具体的、个体负荷要求。固体加强壁骨23可用于将梁连接 至基墙的相应的板。如图2中显示的,主体墙块22 -般限定在墙板14的内表面和外表面 之间。根据本发明的一个实施方案,墙块22可包括本发明的聚合物材料作为建筑隔离材料 32,其提供面向内的墙的表面和面向外的墙的表面之间的热屏障。底板16和顶板20都可 用楔形物形状支架24或其他支撑支架结构固定至主体块22。底板16可由下面制造的基 座,如混凝土墩基(footer) 55支撑基墙和覆盖的上部建筑结构。
[0116] 在本发明的再一个实施方案中,本发明的建筑隔离材料可以作为"房屋包层"材料 使用,所述房屋包层材料作为用于建筑物的外部防护物(sheathing),并且邻近建筑物的外 表面(例如墙、屋顶等)设置。例如,在它们被安装之前,可以将这样的材料施用到外表面 和/或外部覆盖物(例如壁板、砖、石、砖石、泥灰、混凝土饰面等)并邻近外表面和/或外 部覆盖物设置。参照图3,例如,示出了一个实施方案,其中所述建筑隔离材料施加到外墙。 典型地,所述建筑隔离材料在所述墙已经建好并且所有的防护物和盖片细部已经安装之后 使用。优选地,所述建筑隔离材料在门和窗户被设置到内部框架开口之前并且在最初的墙 覆盖物安装之前施加。在示出的实施方案中,第一建筑隔离材料100被施加到墙组件140。 如示出的,隔离材料卷可以是展开的。所述建筑隔离材料100使用紧固件,例如U形钉或帽 钉固定到外墙组件140。使用根据每个窗户/门生产厂家和/或编码规范施用的另外的合 适的细部,可以围绕每个框架开口修整所述建筑隔离材料。一旦安装,如果需要,可以将外 部覆盖物施加/安装在建筑隔离材料之上。
[0117] 除了隔离建筑结构的外表面,所述建筑隔离材料还可以在建筑物的内部使用。在 这样的实施方案中,所述建筑隔离材料通常设置成使其邻近建筑物的内表面,例如天花板、 地板、立柱墙、内门等。参照图4,例如,示出了可以根据本发明隔离的内表面250的一个实 施方案。更具体地,图4旨在描述隔离的墙身空腔的横截面视图。在该实施方案中,表面 250包括连接到一对壁骨252和254的墙。在壁骨对252和254之间是一层本发明的建筑 隔离材料256,其施加到表面250。在图4示出的实施方案中,建筑隔离材料256直接地邻 近表面250设置。然而,应理解的是,在其它的实施方案中,可以在表面250和建筑隔离材 料256之间设置另外类型的隔离材料。
[0118] 可参考下述实施例来更好地理解本发明。
[0119] 测试方法
[0120] 静水压测试("静水压"):
[0121] 所述静水压测试是材料在静压力下抵抗液态水渗透的量度的测试并且该测试根 据AATCC测试方法127-2008进行。可对每个样品的结果进行平均并以厘米(cm)记录。较 高的值代表较大的抗水渗透性。
[0122] 水蒸气透过率("WVTR"):
[0123] 该测试用于确定可基于材料性质变化的材料的WVTR。一种用于测量WVTR值的技 术是ASTM E96/96M-12,程序B。另一种方法涉及使用INDA测试程序IST-70. 4(01)。所述 INDA测试程序被总结如下。用永久防护膜和待测试的样品材料将干燥室与已知温度和湿度 的潮湿室分开。防护膜的用途是限定一个有限的空气隙,并在表征该空气隙的同时使该空 气隙中的空气不动或静止。干燥室、防护膜和潮湿室构成了该测试膜密封在其中的扩散单 元。样品夹持器已知是 Minnesota 的 Minneapolis 的 Mocon/Modem Controls, Inc.制造的 Permatran-W Model 100K。第一个测试是由在产生100%相对湿度的蒸发器组件之间的防 护膜和空气隙的WVTR组成。水蒸气扩散通过空气隙和防护膜,然后与正比于水蒸汽浓度的 干燥气流相混合。将电信号传输至计算机用于处理。计算机计算出空气隙和防护膜的透过 率,并存储该值以备进一步使用。
[0124] 防护膜和空气隙的透过率作为CalC存储于计算机中。然后将样品材料密封于测 试单元中。再次地,水蒸汽扩散通过空气隙至防护膜和测试材料,然后与吹扫测试材料的干 燥气流相混合。同样,再次将该混合物携带至蒸汽传感器。随后,计算机计算出空气隙、防 护膜和测试材料的组合的透过率。随后,使用该信息根据以下公式来计算水分透过测试材 料的透过率:
[0126] 然后,水蒸气透过率(〃WVTR〃)是如下计算的:
[0128] 其中,
[0129] F =水蒸气流量,以cm3/分钟计;
[0130] P satm=温度T下饱和空气中水的密度;
[0131] RH =所述单元中特定位置处的相对湿度;
[0132] A =所述单元的横截面积;和
[0133] Psat⑴=温度T下的水蒸气的饱和蒸汽压
[0134] 传导性能:
[0135] 导热率(W/mK)和热阻(m2K/W)可根据ASTM E-1530-1U "用保护的热流计技术 的材料抗热传递(Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow Meter Technique)")使用 Anter Unitherm Model 2022 测试仪确定。目标 测试温度可以是25°C且所施加的负载可以是0. 17MPa。在测试之前,所述样品可以在 23°C (±2°C)的温度和50% (±10%)的相对湿度下适应40+小时。热导纳(W/m2K)也可 通过1除以热阻来计算。
[0136] 熔体流动速率:
[0137] 熔体流动速率("MFR")是指,当通常在190°C、210°C或230°C下经受10分钟的 2160克的负载时,聚合物被迫使通过挤出流变仪孔(直径为0. 0825-英寸)的重量(以克 计)。除非另有说明,熔体流动速率是用Tinius Olsen挤压式塑性计根据ASTM测试方法 D1239测量的。
[0138] 热性能:
[0139] 玻璃化转变温度(Tg)是根据ASTM E1640-09通过动态力学分析(DMA)测定的。 可以使用得自TA Instruments的Q800仪器。实验运行可以在3°C /min的加热速率下 用-120°C至150°C的温度扫描模式以拉力/拉力几何图形来实施。应变幅度频率在测试期 间可以保持恒定(2Hz)。可以测试三(3)个独立的样品,以获得用tan δ曲线的峰值来定义 的平均玻璃化转变温度,其中tan δ被定义为损耗模量与储能模量之比(tan δ = Ε"/Ε')。
[0140] 熔融温度可以通过差示扫描量热法(DSC)来确定。差示扫描量热仪可以是DSC Q100差示扫描量热仪,其可以配备有液氮冷却附件和UNIVERSAL ANALYSIS 2000(4. 6. 6 版)分析软件程序,二者均可以获得自Delaware的New Castle的T. A. Instruments Inc. 〇 为了避免直接操作样品,可以使用镊子或者其它工具。可以将样品放入铝盘并在分析天平 上称重至0.01毫克的精确度。在材料样品上方,可以将盖子卷到所述盘上。通常地,树脂 颗粒可以是直接放置在称重盘上的。
[0141] 如在差示扫描量热仪的操作手册中所述的,差示扫描量热仪可以采用铟金属标准 品来校准,并且可以进行基线校正。可以将材料样品放入差示扫描量热仪的测试室中来测 试,并且可以使用空盘作为对照。所有测试均可以在测试室中在每分钟55立方厘米的氮 气(工业级)吹扫(purge)下运行。对于树脂颗粒样品而言,加热和冷却程序为2-循环测 试,该测试首先是平衡所述室至_30°C,随后是以每分钟10°C的加热速率加热到200°C的温 度的第一加热段,随后将样品在200°C下平衡3分钟,随后是以每分钟10°C的冷却速率冷 却到-30°C的温度的第一冷却段,随后将样品在-30°C下平衡3分钟,并且随后是以每分钟 l〇°C的加热速率加热到200°C的温度的第二加热段。对于纤维样品,加热和冷却程序可以 是1-循环的测试,该测试首先是平衡所述室至_25°C,随后是以每分钟10°C的加热速率加 热到200°C的温度的加热段,随后将样品在200°C平衡3分钟,随后是以每分钟10°C的冷却 速率冷却到-30°C的温度的冷却段。所有测试均可以在测试室中在55立方厘米每分钟的氮 气(工业级)吹扫下运行。
[0142] 可以利用UNIVERSAL ANALYSIS 2000分析软件程序来评价结果,该软件程序识别 并量化拐点(inflection)的玻璃化转变温度(Tg)、吸热峰和放热峰,以及DSC图上的峰下 面积。玻璃化转变温度可以被确定为图线上斜率发生明显变化的区域,而熔融温度是可以 使用自动拐点计算来确定的。
[0143] 膜拉伸性能:
[0144] 可以在MTS Synergie 200拉伸架上测试膜的拉伸性能(峰值应力、模量、断裂应 变和每体积断裂能)。测试可以根据ASTM D638-10(在约23°C下)进行。膜样品可以在 测试前切割成狗骨形,中心宽度为3. 0mm。狗骨膜样品可以使用标距长度为18. 0mm的MTS Synergie 200装置上的夹具固定就位。膜样品可以在5.0英寸/分钟的十字头速度下拉 伸,直到发生断裂。在机器方向(MD)和机器横向方向(CD)上均针对每种膜测试五个样品。 计算机程序(例如,TestWorks 4)可以用于在测试过程中收集数据并生成应力-应变曲线, 许多性能可以从所述曲线中确定,包括模量、峰值应力、伸长率和断裂能。
[0145] 纤维拉伸性能:
[0146] 纤维拉伸性能可以在23°C下按照ASTM 638-10来测定。例如,可以首先将单个纤 维试样缩短(如,用剪刀剪切)至长度为38毫米,并单独地放在黑色天鹅绒布上。以该方 式收集10至15个纤维试样。然后将纤维试样在基本上笔直的状态固定在外部尺寸为51 毫米X 51毫米且内部尺寸为25毫米X 25毫米的矩形纸框架上。每根纤维试样的端部可 以通过小心地将纤维端部用胶带固定至框架的侧面来可操作地连接至框架。可以采用常规 的实验室显微镜来测量每个纤维试样的外部、相对较短的横向纤维尺寸,该显微镜可以适 度地校准并设置成40X的放大倍率。该横向纤维尺寸可以记录为单个纤维试样的直径。所 述框架有助于以避免过度损害纤维试样的方式,将样品纤维试样的端部固定在恒速延伸型 拉伸测试机的上部和下部夹具中。
[0147] 恒速延伸型拉伸测试机和适当的负载单元可以用于所述测试。负载单元可以这样 选择(如,10N),以便测试值落入全刻度负载的10-90%内。拉伸测试机(即,MTS SYNERGY 200)和负载单元可以获得自 Michigan 的 Eden Prairie 的 MTS Systems Corporation。框 架组件中的纤维试样随后可以固定在拉伸测试机的夹具之间,使得纤维的端部可以被拉伸 测试机的夹具可操作地固定。随后,平行于纤维长度延伸的纸框架侧部可以切割或以其他 方式分开,使得拉伸测试机仅将测试力施加至纤维。纤维可以经受在12英寸每分钟的拉动 速率和夹具速度下的拉力测试。所产生的数据可以按以下测试设置采用MTS Corporation 的TESTWORKS 4软件程序来分析:
[0149] 韧度值可以按照克力每旦尼尔来表示。峰值伸长率(%断裂应变)和峰值应力也 可以测得。
[0150] 膨胀比、密度和孔体积百分率
[0151] 为测定膨胀比(expansion ratio)、密度和孔体积百分率,在拉伸前,可初始测量 试样的宽度(WJ和厚度(1\)。拉伸前的长度(LJ也可以通过测量试样表面上的两个标 记之间的距离来测定。然后,可将试样拉伸,以引发空隙形成。然后,可利用Digimatic Caliper(Mitutoyo Corporation)测量试样的宽度(Wf)、厚度(Tf)和长度(Lf),精确至 0.01mm。拉伸前的体积(VJ可通过Wi X ?\ X Li= Vi计算。拉伸后的体积(Vf)也可通过 Wf X Tf X Lf= V f计算。膨胀比(Φ)可通过Φ = V f/Vi计算;密度(P f)是如下计算的:Pf=Ρι/Φ,其中Ρι为前体材料的密度;以及孔体积百分率Vv)可通过如下计算:% Vv = (1-1/Φ)χ 100ο
[0152] 水分含量:
[0153] 水分含量可以基本上按照ASTM D 7191-05使用 Arizona Instruments Computrac Vapor Pro水分分析仪(型号3100)来测定,出于所有目的将ASTM D 7191-05全部引入本 文作为参考。测试温度(§ Χ2· 1. 2)可以为130°C,样品尺寸(§ Χ2· 1. 1)可以为2至4克, 小瓶清洗时间(§ X2. 1. 4)可以为30秒。进一步地,结束标准(§ X2. 1. 3)可以定义为"预 测"模式,其是指当满足内置程序化标准(其在数学上计算终点水分含量)时该测试结束。
[0154] 实施例1
[0155] 说明了形成用于建筑隔离材料的聚合物材料的能力。最初,说明了 85. 3wt. % 的聚乳酸(PLA 6201D,Natureworks? )、9. 5wt. %的微米包含物添加剂、1.4wt. %的纳 米包含物添加剂和3. 8wt. %的界面改性剂的共混物。微米包含物添加剂为Vistamaxx? 2120 (ExxonMobil),其为具有 29g/10min (190°C,2160g)的熔体流动速率和 0· 866g/cm3的 密度的聚烯烃共聚物/弹性体。纳米包含物添加剂为乙烯与丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸缩 水甘油酯的共聚物(Lotader⑩ AX8900, Arkema),其具有 5-6g/10min(190°C /2160g)的 熔体流动速率、7至llwt. %的甲基丙烯酸缩水甘油酯含量、13至17wt. %的丙烯酸甲酯 含量和72至80wt. %的乙烯含量,所述界面改性剂为来自巴斯夫的PLURIOL? WI 285 润滑剂,其为聚亚烷基二醇功能流体。将所述聚合物进料到同向双螺杆挤出机(ZSK-30, 直径为30mm,长度为1328毫米)来配混,该挤出机是由New Jersey的Ramsey的Werner and Pfleiderer Corporation制造的。该挤出机拥有14个区,从进料斗至模头连续编 号为1-14。第一圆筒区#1经由重量测量送料器以15镑每小时的总吞吐量接收树脂。 PLUR丨OL? WI285是经由注射栗加入圆筒区#2的。用来挤出树脂的模头具有间隔4毫 米的3个模头开口(直径为6毫米)。一经形成,将所挤出的树脂在风扇冷却传送带上冷却 并且用Conair制粒机成型为颗粒。挤出机的螺杆速度为200转/分钟(〃rpm〃)。然后将颗 粒大批地进料到加热到212°C的温度的单螺杆挤出机,其中熔融共混物通过4. 5英寸宽的 狭缝模头离开,并拉伸至〇. 54至0. 58mm的膜厚度。
[0156] 实施例2
[0157] 将实施例1中制备的片材切割成6"长,然后使用MTS 820液压拉伸架在拉伸模式 下以5〇1111]1/1]1;[11拉伸至100%的伸长率。
[0158] 实施例3
[0159] 将实施例1中制备的片材切割成6"长,然后使用MTS 820液压拉伸架在拉伸模式 下以5〇1111]1/1]1;[11拉伸至150%的伸长率。
[0160] 实施例4
[0161] 将实施例1中制备的片材切割成6"长,然后使用MTS 820液压拉伸架在拉伸模式 下以50臟/111;[11拉伸至200%的伸长率。
[0162] 然后测定实施例1-4的热性能。结果显示在下表中。
[0164] 实施例5
[0165] 如实施例1所述形成颗粒
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