專利名稱：具有至少兩個不同平均壓縮強(qiáng)度的板區(qū)域的建筑板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少兩個不同平均壓縮強(qiáng)度的板區(qū)域的建筑板。該板用于填充具有非均勻尺寸、其中設(shè)有障礙物、或者既是非均勻尺寸其中又設(shè)有障礙物的空腔。
建筑結(jié)構(gòu)一般包含形成多個空腔的框架，該框架用作空腔壁。例如，建筑物通常具有由間隔一定距離的栓釘和托梁組成的木制或金屬框架。栓釘和托梁用作空腔壁。在兩個栓釘或托梁之間的距離形成空腔間隔，在兩個栓釘或托梁之間的體積形成空腔。通常需要在空腔中插入一些材料，如隔熱體。然而，空腔具有各種尺寸和形狀并可具有位于其中的障礙物，如電導(dǎo)管或衛(wèi)生管道。將板緊密安裝到具有變化尺寸和包含各種障礙物的空腔中，需要制造對于每個不同空腔的特定板或使用足夠柔軟性以適應(yīng)于不同空腔尺寸、形狀和障礙物的板。
用于填充空腔的常用材料包括纖維性材料和聚合物泡沫。由于纖維的吸入和操作是刺激性的，因此纖維性材料，如玻璃棉和纖維素纖維，一般在安裝期間要求特別小心。并且纖維性棉絮還特別柔軟，當(dāng)跨越寬的空腔如在櫞托梁之間時，會使棉絮產(chǎn)生翹曲、下垂、或低垂。硬質(zhì)聚合物泡沫，如聚苯乙烯(PS)和硬質(zhì)聚氨酯泡沫，在空腔中作為隔熱是有吸引力的，但在適應(yīng)各種空腔尺寸、形狀和障礙物中表現(xiàn)得卻不是最好的。硬質(zhì)聚合物泡沫一般要求切割以適應(yīng)于具體的空腔。軟質(zhì)聚合物泡沫，如軟質(zhì)聚氨酯泡沫(FPU)，比硬質(zhì)泡沫板更容易適應(yīng)于空腔的變化。但令人遺憾的是，當(dāng)跨越寬的空腔如在櫞托梁之間時，柔軟性也會使泡沫翹曲、下垂、或低垂。
理想地是，用于適應(yīng)空腔的板是具有如下性能的結(jié)合適應(yīng)空腔的形狀、尺寸和障礙物的柔軟性能以及置于空腔中時能抑制板翹曲和低垂的剛性性能。美國專利申請09/706,110(’110)公開一種這樣的板，該板包括中空和實(shí)心聚結(jié)泡沫條的結(jié)合(參見，第14頁7-17行)。
因此，需要一種板，該板可安裝在具有各種尺寸，形狀和障礙物的空腔中，但并不沒有纖維性材料、硬質(zhì)泡沫，或軟質(zhì)聚合物泡沫的缺點(diǎn)，并且該板也不是中空和實(shí)心泡沫條的結(jié)合。
在第一方面，本發(fā)明是一種包括至少兩個板區(qū)域的建筑板，其中每個板區(qū)域具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度和平均壓縮強(qiáng)度，其中該板(a)具有至少兩個具有不同平均壓縮強(qiáng)度的板區(qū)域；(b)基本沒有中空和實(shí)心泡沫條的結(jié)合；其中，如果該板具有至少兩個相鄰板區(qū)域，該相鄰板區(qū)域包含具有纖維取向的纖維性材料，一個板區(qū)域的纖維取向?qū)τ谥辽僖粋€相鄰板區(qū)域的纖維取向為非正交的。
第一方面的特別有用的變化包括至少一個適應(yīng)板區(qū)域使得，該適應(yīng)板區(qū)域當(dāng)被壓縮時，可減小板的至少一個尺寸，由此可使板插入空腔中，其中板還具有壓縮恢復(fù)性，該壓縮恢復(fù)性可使該板通過摩擦力而保持在空腔中。即，由于在空腔壁和適應(yīng)板之間的摩擦，使適應(yīng)板區(qū)域可以足夠的壓力壓在空腔壁上以使建筑板保持在空腔中。
第一方面的另一個有用變化包含在板中的適應(yīng)板區(qū)域，其中該適應(yīng)板區(qū)域允許板從平面向非平面形狀可逆地彎曲。
在第二方面，本發(fā)明是一種至少部分填充空腔的方法，該方法包括在空腔中插入至少一個板，其中插入的至少一個板是第一方面的板。
本發(fā)明滿足通過提供一種板了需要，該板可安裝到具有各種尺寸、形狀和障礙物的空腔中，而并不沒有纖維性材料、硬質(zhì)泡沫、或軟質(zhì)聚合物泡沫的缺點(diǎn)，且該板沒有中空和實(shí)心泡沫條的結(jié)合。
圖(FIG)1示出了包括兩個板區(qū)域的板。
圖2a、2b、和2c示出了通過從平面向非平面形狀可逆地彎曲，插入空腔的板的實(shí)施例。
圖3a示出了繞板周邊具有適應(yīng)板區(qū)域的板。
圖3b示出了繞板周邊具有多個適應(yīng)板區(qū)域的板。
圖4a和4b示出了兩個板的對端視圖，一個板具有榫舌外形和另一個板具有凹槽外形，這些板連接地插入空腔。
圖5a和5b示出與具有單一板區(qū)域的板一起工作以跨越空腔的本發(fā)明的板。
本發(fā)明涉及建筑板?！敖ㄖ濉北硎居糜诮ㄔ彀涨坏慕ㄖ锖徒Y(jié)構(gòu)的單一制品。在此，“建筑板”和“板”可互換。
建筑板可以為任何形狀或尺寸，其具有兩個相對的面，至少一個面是“主要面”。建筑板主要面的表面積等于板上最高表面積面的表面積。建筑板可具有兩個主要面，只要它們是相對的和不鄰接。盡管它可以為任何形狀，包括圓形，主要面較理想地為正方形或矩形。具有正方形或矩形主要面的建筑板分別是正方形或矩形建筑板。優(yōu)選，主要面平行于它的相對面。將主要面結(jié)合到其相對面的一個面或一些面是較小的面，繞建筑板周圍形成周邊。較小面的例子包括正方形或矩形建筑板的相對端和相對邊緣。
“板厚度”是在主要面和其相對面之間的垂直距離。在建筑板主要面上任何點(diǎn)的板的厚度優(yōu)選為1厘米(cm)或更大，更優(yōu)選2cm或更大，也可以為5cm或更大，10cm或更大，甚至20cm或更大。建筑板可以為多厚，沒有已知的功能限制。板厚度小于1厘米的建筑板由于太薄而不能沒有翹曲、低垂、或既沒有翹曲也沒有低垂地跨越空腔。
建筑板可以在一個或多個表面上具有輪廓(contour)。例如，主要面可具有裝飾性設(shè)計或功能輪廓，如用于聲能衰減的錐狀突起。建筑板可包括凹槽以利于適應(yīng)空腔中的障礙物或利于板的彎曲。
建筑板較理想地，盡管不是必須地，具有基本均勻的板厚度。在此，如果在建筑板主表面上任何兩點(diǎn)的板厚度的差值小于在這兩點(diǎn)板厚度平均值的百分之10(％)或5毫米(mm)(更大的那一個)，建筑板就具有基本均勻的板厚度。優(yōu)選，在建筑板中任何兩點(diǎn)之間，建筑板的板厚度差異小于3mm，更優(yōu)選小于2mm。
本發(fā)明的建筑板進(jìn)一步包括至少兩個板區(qū)域?！鞍鍏^(qū)域”是建筑板的一部分，它延伸建筑板的長度、寬度、厚度、或其結(jié)合。板區(qū)域一般包含至少1％，優(yōu)選至少2％，更優(yōu)選至少5％，仍然更優(yōu)選至少10％和小于100％的建筑板體積。合適板區(qū)域的例子包括帶區(qū)、條、栓塞(plug)(如延伸建筑板厚度的柱形栓塞)或其結(jié)合。優(yōu)選，板區(qū)域是“帶區(qū)”。帶區(qū)是跨過建筑板主要面的板區(qū)域。較理想地，帶區(qū)也延伸過板的厚度。例如，帶區(qū)可穿過板厚度并延伸到矩形建筑板的相對端(長度)。板區(qū)域可具有任何形狀和尺寸且建筑板中板區(qū)域的形狀、尺寸和物理性能可不同。優(yōu)選，建筑板中的至少一個板區(qū)域，更優(yōu)選至少兩個板區(qū)域，更優(yōu)選所有板區(qū)域的熱導(dǎo)率為0.1瓦每米-開爾文(W/m*K)或更小，較理想地為0.065W/m*K或更小，最理想地為0.045W/m*K或更小。根據(jù)ASTM方法C-518-98測量熱導(dǎo)率。
每個板區(qū)域具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度和平均壓縮強(qiáng)度?！盎揪鶆虻膲嚎s強(qiáng)度”表示任何包含20％板區(qū)域體積的板區(qū)域部分，在任何方向的平均壓縮強(qiáng)度為包含20％板區(qū)域體積的板區(qū)域相似尺寸的任何其它部分的20％以內(nèi)，優(yōu)選10％以內(nèi)，在相同方向和取向中壓縮該任何其它部分。除非另外說明，壓縮強(qiáng)度的測量是根據(jù)美國材料試驗學(xué)會(ASTM)方法D1621進(jìn)行的?！捌骄鶋嚎s強(qiáng)度”是在0-50％壓縮范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0-80％壓縮范圍內(nèi)的平均壓縮強(qiáng)度。在此，除非另外說明，范圍包括邊界值。
板區(qū)域可以由木材、金屬、玻璃、橡膠、纖維性材料、無機(jī)泡沫、有機(jī)泡沫、及其結(jié)合物構(gòu)成。
纖維性材料的例子包括纖維棉絮、玻璃棉、礦物棉、聚合物纖維棉絮、含碳纖維、和石棉。建筑板可包括至少兩個包含纖維性材料的相鄰區(qū)域，條件是如果纖維性材料具有纖維取向，一個區(qū)域的纖維取向?qū)υ谥辽僖粋€相鄰區(qū)域中的纖維取向是非正交的。例如，美國專利4,025,680公開了一種包括多個鄰接平行纖維條的纖維性隔熱體，條中的纖維取向在直角下在相鄰條中交替(參見第2欄第5-11行)。由于每個條(或板區(qū)域)的纖維取向在對每個相鄰條纖維取向為直角(正交)，這樣的材料不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
優(yōu)選，至少一個板區(qū)域沒有纖維性材料，更優(yōu)選整個建筑板沒有纖維性材料。仍然更優(yōu)選，至少一個板區(qū)域是聚合物泡沫，最優(yōu)選建筑板中的所有板區(qū)域包括聚合物泡沫。
合適的聚合物泡沫包括具有一種或多種如下物質(zhì)的聚合物泡沫聚苯乙烯(PS)聚合物和共聚物；聚酯，聚烯烴如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、PE共聚物如乙烯/苯乙烯共聚體(ESI)、和PP共聚物；和聚氨酯。聚合物泡沫可包含聚合物的共混物，如PP和PE共混物。
聚合物泡沫的密度優(yōu)選為100千克每立方米(kg/m3)或更小，更優(yōu)選50kg/m3或更小。密度大于100kg/m3的泡沫一般具有不希望的隔熱性能。泡沫的密度一般大于5kg/m3。
聚合物泡沫可具有平均泡孔直徑。通過在泡沫橫截面上測量泡孔直徑可形成平均泡孔直徑。泡沫的平均泡孔直徑是泡沫橫截面上隨機(jī)選擇的20個或更多的泡孔橫截面的平均直徑。非球形泡孔的直徑是通過泡孔橫截面中心的最長和最短弦長的平均值。使用光學(xué)或電子顯微鏡觀察泡沫橫截面。用于本發(fā)明的泡沫的平均泡孔直徑優(yōu)選為0.01mm或更大，更優(yōu)選0.1mm或更大，仍然更優(yōu)選0.3mm或更大。優(yōu)選，平均泡孔直徑為10mm或更小，更優(yōu)選4mm或更小，仍然更優(yōu)選2mm或更小。平均泡孔直徑小于0.01mm的泡沫傾向于具有不希望的高密度。平均泡孔直徑大于10mm的泡沫傾向于為差的隔熱體。
本發(fā)明的建筑板包括至少兩個平均壓縮強(qiáng)度不同的板區(qū)域。采用具有相似尺寸和形狀的相似板區(qū)域部分且通過在相同的方向和取向中壓縮，來測量壓縮強(qiáng)度。優(yōu)選，當(dāng)在相應(yīng)于建筑板寬度的尺寸中壓縮時，兩個板區(qū)域的平均壓縮強(qiáng)度不同。較理想地，兩個板區(qū)域的平均壓縮強(qiáng)度相差至少5％，優(yōu)選至少10％，更優(yōu)選至少25％，并且平均壓縮強(qiáng)度可以相差50％或更大，100％或更大，甚至200％或更大。
較理想地，至少一個板區(qū)域是適應(yīng)的。適應(yīng)板區(qū)域是可壓縮的且是彈性的，因此可使建筑板具有壓縮性和壓縮恢復(fù)性。有利地，適應(yīng)板區(qū)域在壓縮尺寸中比任何其它尺寸更小，以在壓縮期間阻礙板區(qū)域的翹曲。
在10％壓縮下的壓縮性用于表示板區(qū)域的壓縮性。適應(yīng)板區(qū)域在10％壓縮下的壓縮強(qiáng)度優(yōu)選為0.1千帕(kPa)或更大，更優(yōu)選0.2kPa或更大，和仍然更優(yōu)選0.3kPa或更大和200kPa或更小，更優(yōu)選50kPa或更小，仍然更優(yōu)選20kPa或更小。壓縮強(qiáng)度小于0.1kPa的板區(qū)域一般不具有足夠的耐久性，而壓縮強(qiáng)度大于200kPa的板區(qū)域一般太難以壓縮。
用50％壓縮的恢復(fù)率百分比表示板區(qū)域的回彈性。通過向板區(qū)域施加足以壓縮板區(qū)域到其非壓縮厚度50％的力，測量恢復(fù)率百分比。在24小時之后釋放壓縮力并測量板區(qū)域厚度。在釋放壓縮力之后24小時的板區(qū)域厚度除以板區(qū)域的未壓縮厚度是板區(qū)域的恢復(fù)率百分比。適應(yīng)板區(qū)域的壓縮恢復(fù)率為60％或更大，更優(yōu)選70％或更大，仍然更優(yōu)選80％或更大。
優(yōu)選，壓縮建筑板中的至少一個適應(yīng)板區(qū)域以降低建筑板的至少一個尺寸。降低建筑板的尺寸可使建筑板插入，例如，寬度小于建筑板未壓縮尺寸的空腔中。
更優(yōu)選，當(dāng)不再壓縮適應(yīng)板區(qū)域時，建筑板具有壓縮恢復(fù)性。建筑板的壓縮恢復(fù)性可較理想地提供對空腔壁的足夠壓力，以使建筑板靠摩擦力保持在空腔中。一般情況下，壓縮恢復(fù)性會向建筑板施加100牛頓每平方米(N/m2)或更大，優(yōu)選200N/m2或更大，更優(yōu)選300N/m2或更大的壓力。小于100N/m2的壓力一般不足以使建筑板靠摩擦力保持在空腔中而不翹曲或低垂。通常地，壓力為200,000N/m2或更小，優(yōu)選50,000N/m2或更小，更優(yōu)選30,000N/m2或更小。施加大于200,000N/m2壓力的建筑板一般非常難以壓縮。
合適的適應(yīng)板區(qū)域包括聚合物泡沫和纖維性材料如纖維棉絮、玻璃棉、含碳纖維、和礦物棉。優(yōu)選，適應(yīng)板區(qū)域是聚合物泡沫，更優(yōu)選是開孔聚合物泡沫。用于適應(yīng)板區(qū)域的泡沫根據(jù)ASTM方法D2856-A的開孔含量較理想地為5％或更大，更理想地為10％或更大，仍然更理想地為30％或更大，和最理想地為50％或更大的開孔含量。開孔含量小于5％的聚合物泡沫通常缺乏所需的壓縮性。
建筑板中的相鄰板區(qū)域可具有顯著的、梯度的、或可變的邊界。當(dāng)至少一種建筑板性能，如壓縮強(qiáng)度或密度突然地從一個板區(qū)域的性能變化成另一個板區(qū)域的性能時，兩個相鄰板區(qū)域具有顯著的邊界。突然變化是在0.5cm或更小，優(yōu)選0.2cm或更小，更優(yōu)選0.1cm或更小距離中發(fā)生的變化。例如，沿相鄰邊緣將具有不同壓縮強(qiáng)度的兩片聚合物泡沫粘合在一起，可產(chǎn)生具有兩個板區(qū)域和在這些板區(qū)域之間顯著邊界的建筑板。分離板區(qū)域大于0.5cm的顯著邊界傾向于變成梯度邊界或可變邊界，或甚至另一個板區(qū)域。
或者，兩個板區(qū)域可具有梯度邊界，其中至少一種性能是在每個單獨(dú)板區(qū)域的性能之間，或從一個板區(qū)域的性能逐漸變化到相鄰板區(qū)域的性能。例如，擠出兩個具有不同密度的泡沫使得它們在界面共混在一起可產(chǎn)生具有梯度邊界的建筑板，該邊界從一個板區(qū)域的密度逐漸變化到相鄰板區(qū)域的密度。在兩個與搭接頭連接的板區(qū)域之間的界面也會構(gòu)成梯度邊界。
兩個板區(qū)域可具有可變邊界，其中至少一種建筑板性能可變但跨越一個板區(qū)域的邊界到另一個板區(qū)域的邊界的邊界區(qū)。并不是穩(wěn)定地變化。
本發(fā)明的一個變化方案是具有多個帶區(qū)的正方形或矩形建筑板。帶區(qū)優(yōu)選跨過主要面的最大尺寸(建筑板長度)和它的相對面的最大尺寸。帶區(qū)可從建筑板的一端正交地延伸到相對端，對角橫過建筑板如從一個角到相對角，或可以在非線性形狀中從一端延伸到另一端。盡管它們優(yōu)選更厚而不是較寬以防止在壓縮期間的翹曲，帶區(qū)可以為任何形狀和尺寸。
一種所需的建筑板形狀包括一個沿正方形或矩形建筑板的至少一個邊緣的適合帶區(qū)。這樣的帶區(qū)是“適合的邊緣帶區(qū)”。適合的邊緣帶區(qū)使建筑板適應(yīng)沿空腔壁的障礙物，如導(dǎo)管和衛(wèi)生管道。另一種有益的建筑板形狀包括沿建筑板各端的適應(yīng)板區(qū)域，該板區(qū)域可適應(yīng)在空腔中延伸過建筑板各端延伸的障礙物。為正方形、矩形或一些其它形狀的建筑板，可具有周邊，周邊包括一個或多個適應(yīng)板區(qū)域。
正方形或矩形建筑板的另一個變化方案包括在建筑板中的至少一個適合帶區(qū)，該帶區(qū)使建筑板可彎曲成非平面形狀，以利于插入空腔中。
用于本發(fā)明建筑板的一種板區(qū)域形狀包括交替的適應(yīng)和剛性的板區(qū)域，或交替剛性和適應(yīng)的帶區(qū)。剛性板區(qū)域是平均壓縮強(qiáng)度比任何鄰接適應(yīng)板區(qū)域更高的板區(qū)域。例如，正方形或矩形建筑板可具有交替剛性和適合帶區(qū)。

圖1a，2a，2b，和2c示出具有交替適合和剛性板區(qū)域的建筑板的例子。
圖1示出板厚度為T和包括兩個板區(qū)域20和30的建筑板10的實(shí)施例。板區(qū)域20和30是建筑板10中的帶區(qū)。板區(qū)域20的平均壓縮強(qiáng)度比板區(qū)域30高。建筑板10的主要面15分別包括板區(qū)域20和30的面22和32。圖1示出在區(qū)域20和30之間作為可變邊界的界面40。圖1示出建筑板10的邊緣12，它也用作板區(qū)域30的邊緣。建筑板10的長度L等于板區(qū)域30的長度。建筑板10的寬度為W。
圖2a，2b和2c示出具有五個板區(qū)域60，70，80，90，和100的建筑板50的實(shí)施例。所有五個板區(qū)域都是建筑板50的帶區(qū)。板區(qū)域60，80，和100是適應(yīng)的。板區(qū)域80允許建筑板50彎曲成非平面形狀。建筑板50的寬度W’大于在空腔壁110和120之間的間隔，該間隔形成空腔115。圖2a示出了建筑板50和空腔115。圖2b示出在彎曲成非平面形狀以插入空腔115中的建筑板50。對板區(qū)域80施加力F使建筑板50在空腔115中恢復(fù)成平面形狀，壓縮板區(qū)域60，80，和100。圖2c示出在空腔115中的建筑板50。
本發(fā)明的建筑板可包括至少一個狹縫，狹縫跨過主要面或與主要面相對的面并延伸到小于板厚度的深度。這樣的狹縫利于建筑板彎曲成非平面形狀以插入空腔中。圖2a，2b，和2c還示出在板區(qū)域80中的這樣可選擇的狹縫82。圖2b示出當(dāng)建筑板50彎曲成非平面形狀時，狹縫82輕微張開，因此利于建筑板50的彎曲。
圖3a示出具有兩個板區(qū)域132和134的建筑板130。板區(qū)域134是繞建筑板130周邊設(shè)置的適應(yīng)板區(qū)域。圖3a示出作為單一片的板區(qū)域134，但它也可由多個片組成。圖3b示出相似的建筑板140，該建筑板具有板區(qū)域142和多個繞建筑板140周邊的適應(yīng)板區(qū)域144，146，148，和150的建筑板140。
建筑板可在至少一個短面上具有榫舌或凹槽外形。榫舌外形包含榫舌狀部分和，優(yōu)選一個或兩個肩臺。同樣，凹槽外形包括一個槽和，優(yōu)選1個或2個肩臺。在一個建筑板上的榫舌狀部分較佳地與相鄰建筑板上的凹槽配合以在建筑板之間形成連接。任何榫舌和凹槽形狀都是可行的，但圓滑的形狀是有利的，其可使建筑板的榫舌狀部分能夠滾入另一個建筑板的凹槽。肩臺有助于防止建筑板的榫舌狀部分移出相鄰建筑板的凹槽，因此引起在兩個建筑板之間接合處的翹曲或下垂。肩臺，如存在，構(gòu)成大于0％，優(yōu)選5％或更大，更優(yōu)選10％或更大的板厚度，較理想地為95％或更小，優(yōu)選80％或更小和更優(yōu)選60％或更小的板厚度。如果肩臺構(gòu)成大于95％的板厚度，則該榫舌狀部分傾向于容易破裂。
圖4a和4b示出兩個建筑板160和170，和由空腔壁180和190形成的空腔185的對端視圖。建筑板160包括適應(yīng)板區(qū)域162和剛性板區(qū)域163，該剛性板區(qū)域163帶有榫舌狀部分164和肩臺166和168。建筑板170包括適應(yīng)板區(qū)域172和剛性板區(qū)域173，該剛性板區(qū)域173帶有凹槽174和肩臺176和178。通過分別將適應(yīng)板區(qū)域162和172靠在空腔壁180和190上，并將榫舌狀部分164滑入凹槽174中同時對剛性板區(qū)域163和173施加力F’，而將建筑板160和170可連接地插入空腔185中。圖4b示出連接地插入空腔185中的建筑板160和170及輕微壓縮的適應(yīng)板區(qū)域162和172。
一般情況下，當(dāng)兩個或多個建筑板在空腔中彼此鄰接時，來自壓縮板區(qū)域回彈性的壓力足以將鄰接的建筑板保持在一起。然而，兩個鄰接建筑板的鄰接邊緣可在它們之間涂有粘合劑，以防止建筑板分離。相似地，沿鄰接建筑板的主要面和橫過鄰接邊緣施加粘合帶或任何類型緊固件，可有助于防止建筑板分離。
制備本發(fā)明建筑板的一種合適方法是通過將分離的板區(qū)域，如不同片的聚合物泡沫或聚合物泡沫和纖維性材料的結(jié)合物，結(jié)合在一起，以形成單一建筑板。熟練技術(shù)人員可了解適于將兩個板區(qū)域結(jié)合在一起的許多措施的任何措施，該措施包括雙面膠帶、環(huán)氧或聚氨酯粘合劑、膠乳粘合劑、鉸鏈、和插入及可能穿過鄰接板區(qū)域的金屬線。使用加熱或溶解，金屬焊接聚合物泡沫區(qū)域連接在一起也是可以接受的。
制備本發(fā)明建筑板的另一種合適方法是通過對至少一個建筑板中的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)改性、機(jī)械改性、或進(jìn)行化學(xué)和機(jī)械改性，該建筑板初始具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度。例如，翹曲或破碎泡孔壁或穿孔，切除，或除去一部分聚合物泡沫板區(qū)域傾向于降低該板區(qū)域的壓縮強(qiáng)度。在板區(qū)域中的切片既可以在壓縮平面也可以在垂直于壓縮平面，都可降低板區(qū)域的壓縮強(qiáng)度。壓縮平面中的切片可導(dǎo)致板區(qū)域的局部翹曲?；瘜W(xué)改性聚合物泡沫的板區(qū)域也可產(chǎn)生不同壓縮強(qiáng)度的板區(qū)域。例如，向聚合物泡沫中加入增塑劑傾向于降低它的壓縮強(qiáng)度，而加入交聯(lián)劑傾向于增加泡沫的壓縮強(qiáng)度?；瘜W(xué)和機(jī)械改性也用于在建筑板中產(chǎn)生不同壓縮強(qiáng)度的區(qū)域，該建筑板初始并不具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度。
制備本發(fā)明建筑板的另一種可接受的方法是通過以一定的方式同時制造多個板區(qū)域，使得相鄰的板區(qū)域在制造期間結(jié)合。例如，通過彼此相鄰的模具擠出不同的聚合物泡沫使得，在膨脹期間，聚合物泡沫彼此接觸部在其中發(fā)生接觸的接合處聚結(jié)。然后不同的泡沫形成聚合物泡沫建筑板中的不同板區(qū)域。
相似地，聚結(jié)的條泡沫技術(shù)對于制備本發(fā)明建筑板是可接受的。事實(shí)上，聚結(jié)條泡沫技術(shù)相對于制備建筑板中的其它泡沫技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
聚結(jié)條泡沫技術(shù)涉及通過包括多個孔的模具擠出可發(fā)泡的凝膠以形成條泡沫。該“條”通過孔擠出、膨脹、并彼此結(jié)合，產(chǎn)生包括多個泡沫條的結(jié)構(gòu)，如建筑板。包括許多聚結(jié)泡沫條的泡沫結(jié)構(gòu)是條泡沫。每個條具有皮層和芯部。皮層圍繞芯部纏繞并具有比芯部更高的密度。當(dāng)在膨脹期間它們的皮層聚結(jié)時，條一般結(jié)合在一起。用于將條結(jié)合在一起或有助于將條結(jié)合在一起的粘合劑的使用也是可接受的。
條泡沫的壓縮強(qiáng)度是許多參數(shù)的函數(shù)。在此，當(dāng)提及條泡沫時，壓縮強(qiáng)度相應(yīng)于在徑向條壓縮期間的壓縮強(qiáng)度。例如，與每橫截面積具有更小條的條泡沫相比，每橫截面積具有給定數(shù)目條的條泡沫的壓縮強(qiáng)度一般更高。在每橫截面積具有更多條的條泡沫中更高壓縮強(qiáng)度的一種可能原因在于在條泡沫橫截面中更多的條會有的更多皮層。皮層通過抗壓縮的條泡沫橫截面建立支撐結(jié)構(gòu)。
條間空間也降低條泡沫的壓縮強(qiáng)度。當(dāng)條足夠小或間隔足夠遠(yuǎn)使得鄰近的條僅在膨脹時彼此周期性接觸時，就形成了條間空間。其中條不接觸的位置保留為條間的空隙。這些空隙是條間空間。通過使條壓縮入空間中而不是壓縮入鄰近的條中，條間空間降低了條泡沫的壓縮強(qiáng)度。
不需要過度的試驗，本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解許多方式以制備具有不同壓縮強(qiáng)度的條泡沫。
改進(jìn)通過其擠出泡沫條的模具可改進(jìn)許多條泡沫參數(shù)，包括條泡沫的壓縮強(qiáng)度。模具一般在每單位面積具有確定數(shù)目的孔?？拙哂写_定的形狀、尺寸、和在模具中的確定取向。對于通過模具擠出以形成條泡沫的給定可發(fā)泡凝膠，模具中每單位面積的孔數(shù)目限定了獲得的泡沫條中每單位橫截面積的條數(shù)目?？壮叽缦薅蓷l尺寸?？紫薅藯l泡沫中的形狀?？兹∠蛳薅藯l泡沫中的條間取向。
通過具有兩個或多個區(qū)別在于如下至少一種的部分的模具擠出可發(fā)泡凝膠每單位面積的孔數(shù)目，孔形狀，和孔間距，可產(chǎn)生具有不同板區(qū)域的條泡沫。例如，模具的一個部分每單位面積可具有具體數(shù)目的孔和模具的相鄰部分每單位面積可具有較少的孔。通過這樣的模具膨脹可發(fā)泡凝膠會產(chǎn)生這樣的條泡沫建筑板，該建筑板具有每橫截面積具體數(shù)目條的一個板區(qū)域，該一個板區(qū)域鄰接具有每橫截面積更小條的另一個板區(qū)域。與每橫截面積具有更多條的板區(qū)域相比，每橫截面積具有更少條的板區(qū)域具有更低的壓縮強(qiáng)度。
泡沫條可以是實(shí)心的或中空的。實(shí)心條通過整個條的橫截面的泡沫。中空條僅圍繞條橫截面圓周有泡沫，這樣條橫截面的中心并沒有泡沫。中空條，及其制備，進(jìn)一步描述于美國專利申請09/706,110(’110)中(參見第2頁30行到第5頁17行)。當(dāng)徑向壓縮時，中空條的壓縮強(qiáng)度傾向于比實(shí)心條更低。本發(fā)明的建筑板可包含中空條或?qū)嵭臈l，但基本沒有中空和實(shí)心條的結(jié)合。如果在實(shí)心條泡沫的條數(shù)目和中空泡沫條數(shù)目之間的差值大于條總數(shù)目的90％，優(yōu)選大于95％，更優(yōu)選大于98％，建筑板基本沒有中空和實(shí)心條的結(jié)合。
聚合物條泡沫一般包括至少一種用于制備聚合物條泡沫的有機(jī)聚合物。有機(jī)聚合物包括亞烷基芳族聚合物、聚烯烴、橡膠改性的亞烷基芳族聚合物、亞烷基芳族共聚物、氫化亞烷基芳族聚合物和共聚物、α-烯烴均聚物和共聚物、或上述聚合物與橡膠的共混物。優(yōu)選的聚合物包括PP、PE、和包括ESI的PS的均聚物和共聚物。
本發(fā)明的建筑板可與本發(fā)明保護(hù)范圍之外的建筑板結(jié)合工作以跨越空腔。例如，圖5a和5b示出了的建筑板220和230結(jié)合工作以跨越空腔205。建筑板220包括板區(qū)域222和224。板區(qū)域222是適應(yīng)性的。建筑板230包括單一的板區(qū)域232，該板區(qū)域232相對的邊緣234和236。圖5a示出了插入空腔205的建筑板220和230，其中板區(qū)域222靠在空腔壁220上且板區(qū)域232的邊緣234靠在空腔壁210上。將建筑板220的邊緣226定位在建筑板230的邊緣236上，并對邊緣226和236施加力“F”以在空腔205中定位在建筑板220和230。當(dāng)建筑板插入空腔205時，板區(qū)域222被壓縮。圖5b示出了空腔205中的建筑板220和230。
使用至少一個鉸鏈，本發(fā)明的建筑板可連接到至少一個其它建筑板上，該其它建筑板可以在或可以不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，以產(chǎn)生鉸接的建筑板。鉸接的建筑板能夠可逆地在鉸鏈處彎曲，以形成非平面形狀插入空腔中。相似地，至少一個板區(qū)域可通過至少一個鉸鏈連接到至少一個其它板區(qū)域。合適的鉸鏈包括可彎曲的聚合物或金屬條、聚合物或金屬膜、或設(shè)計用于鉸接連接這些結(jié)構(gòu)的實(shí)用裝置。鉸鏈可連接到相鄰建筑板或板區(qū)域的主要面上，連接到相鄰建筑板或板區(qū)域的短邊上，或穿入相鄰建筑板或板區(qū)域中。一種建筑板變化方案包括在一個或兩個適應(yīng)板區(qū)域之間的鉸鏈，其中一旦鉸鏈插入空腔中的建筑板中，適應(yīng)板區(qū)域就會在鉸鏈周圍壓縮和適應(yīng)，以緊密接觸與其鉸接地連接到其上的板區(qū)域。
板區(qū)域，甚至整個建筑板，可包括在至少一個表面，特別是主要表面上的多個磨面料(facer)。合適的磨面料包括聚合物膜、金屬片和箔(如鋁箔)、紙、包括玻璃纖維和布的織造和非織造材料、及其結(jié)合物。這樣的磨面料可向建筑板提供附加的空氣屏蔽性能，可作為在板區(qū)域之間的鉸鏈，可增強(qiáng)建筑板的裝飾特性并有助于防止建筑板翹曲或下垂。磨面料可，但不必須地，覆蓋建筑板的整個表面。
許多建筑板形狀在本發(fā)明范圍內(nèi)是可想象得到的。例如，包括單一泡沫的泡沫建筑板可具有另一個泡沫的圓筒形栓塞(或一些其它板區(qū)域材料)，它比泡沫建筑板具有更高或更低的壓縮強(qiáng)度，通過泡沫厚度以具體圖案布置以在壓力下導(dǎo)引泡沫的壓縮。或者，包括主要區(qū)域材料的建筑板可具有錐形或有凹槽的部分，該部分由不是主要板區(qū)域材料的區(qū)域材料填充。熟練技術(shù)人員可想象許多屬于本發(fā)明范圍的不同形狀。
本發(fā)明的建筑板用作隔熱體、聲能衰減體或絕緣體、裝飾物、或簡單用于填充空腔以，例如，防止昆蟲或嚙齒動物進(jìn)入空腔。建筑板特別用于放置在房屋、車庫和其它建筑物的墻壁和屋頂空腔中。本發(fā)明的建筑板也用于放置在，例如，手提絕緣容器的空腔中。
如下實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明和并不以任何方式限制范圍。使用歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN)826，或如另外所示，測量壓縮強(qiáng)度(應(yīng)力)數(shù)值。根據(jù)EN28301在10℃下測量熱導(dǎo)率。
實(shí)施例(Ex)1和2.具有和不具有適合邊緣帶區(qū)的建筑板的比較Ex1說明源自單一條泡沫板的本發(fā)明建筑板。Ex1包含不沿板邊緣的適應(yīng)板區(qū)域。
Ex2說明相似于Ex1的本發(fā)明建筑板，該建筑板在相對板邊緣上進(jìn)一步包括適應(yīng)板區(qū)域(“適合邊緣帶區(qū)”)。Ex2相似于圖2a和2b中的板。Ex2可適應(yīng)比沒有適合邊緣帶區(qū)的相似板，如Ex1更大直徑的空腔壁上障礙物。
使用130cm長，60cm寬，和10cm厚的聚烯烴基聚結(jié)條泡沫(如PROPELTM12-20聚合物泡沫，PROPEL是The Dow Chemical Company的商標(biāo))，制備Ex1和Ex2。通過在10cm寬帶區(qū)中的泡沫，通過建筑板的中心穿孔，在Ex1和Ex2中產(chǎn)生適應(yīng)板區(qū)域。使用沿直交軸5mm間隔布置的2mm直徑針，由針穿孔而穿刺。使用與當(dāng)形成10cm寬適合帶區(qū)時相同的針穿孔程序，通過沿Ex2的邊緣穿刺5cm寬的板區(qū)域，在Ex2上產(chǎn)生適合邊緣帶區(qū)。Ex1和Ex2中的非穿刺板區(qū)域是剛性板區(qū)域。Ex1和2兩者都說明具有為帶區(qū)的板區(qū)域的建筑板。
表1示出Ex1和2的剛性和適應(yīng)板區(qū)域的壓縮強(qiáng)度。應(yīng)變百分比相應(yīng)于壓縮百分比。
表1.Ex1和2中板區(qū)域以kPa計的壓縮強(qiáng)度
使用熱刀片，一般在寬度尺寸的中心，沿板區(qū)域的長度通過切開90-95mm寬狹縫，而進(jìn)一步改進(jìn)10cm寬適應(yīng)板區(qū)域。
通過放置兩個彼此平行和間隔規(guī)定距離的栓釘產(chǎn)生測試空腔，一個栓釘?shù)闹饕矫娉蛄硪粋€栓釘?shù)闹饕矫?。在兩個栓釘之間的體積形成空腔及栓釘間隔形成空腔寬度。每個栓釘?shù)谋砻娴膶挾?形成空腔的深度)大于10cm。傾斜栓釘使得空腔為相對于水平面的45度角，以模擬屋頂間距。
沿栓釘?shù)闹饕矫娣胖靡?guī)定直徑的圓筒形物體。該物體模擬，例如，電纜，導(dǎo)管，或沿栓釘或托梁的管子。
通過首先沿10cm寬適合帶區(qū)中的狹縫彎曲建筑板，將板邊緣插入空腔中并壓在栓釘表面，然后沿狹縫壓擠直到建筑板完全插入空腔中(參見，例如，圖2a和2b)。當(dāng)栓釘間隔是60cm-56cm之間時，Ex1和2兩者緊密安裝到空腔而不翹曲。當(dāng)隔小于56cm時在建筑板中發(fā)生翹曲，在10cm寬適應(yīng)帶區(qū)中的翹曲最明顯。
Ex1符合直徑為5mm或更小的圓筒形物體，與栓釘形成緊密密封。Ex1并不在10mm直徑或更大的圓筒形物體周圍形成緊密密封。
Ex2適應(yīng)直徑為15mm的圓筒體物體，與栓釘形成緊密密封。
Ex3包含聚氨酯泡沫適應(yīng)板區(qū)域的建筑板Ex3說明包含聚氨酯適應(yīng)板區(qū)域的本發(fā)明建筑板。Ex3進(jìn)一步說明了具有用于適應(yīng)空腔壁上物體周圍的適應(yīng)邊緣帶區(qū)的優(yōu)點(diǎn)。Ex3具有相似于圖2a和2b中建筑板的結(jié)構(gòu)。Ex3中的板區(qū)域是帶區(qū)的例子。
從PS泡沫板，如STYROFOAMRoofmate SL聚合物泡沫絕緣體(STYROFOAM是The Dow Chemical Company的商標(biāo))切割兩個130cm長，20cm寬和10cm厚的剛性區(qū)域。從軟質(zhì)聚氨酯(PU)泡沫(如購自Metzeler Mousse的PU泡沫16F)，切割三個130cm長和10cm厚的適合帶區(qū)，它們的兩個5cm寬和它們的一個10cm寬。使用雙組分環(huán)氧粘合劑沿130cm長和10cm厚邊緣，將板區(qū)域粘合在一起以產(chǎn)生建筑板，該建筑板具有相似于Ex2的尺寸并具有如下板區(qū)域取向5cm PU泡沫/PS泡沫/10cm PU泡沫/PS泡沫/5cm PU泡沫表3示出PU泡沫的壓縮強(qiáng)度情況。為進(jìn)行對比，PS泡沫的屈服壓縮強(qiáng)度是229kPa。
表3.軟質(zhì)聚氨酯泡沫的壓縮強(qiáng)度(以kPa計)
使用Ex1和2中描述的程序，將Ex3插入測試空腔中。Ex3安裝到間隔為60cm-56cm的空腔中而不翹曲并在空腔壁主要平面上15mm直徑的圓筒形物體周圍緊密適應(yīng)。
Ex4.聚氨酯建筑板如Ex3所述制備建筑板，區(qū)別在于使用硬質(zhì)聚氨酯泡沫代替PS泡沫。硬質(zhì)聚氨酯泡沫根據(jù)EN1602的密度為35kg/m3，屈服壓縮強(qiáng)度為146kPa，和熱導(dǎo)率為19毫瓦每米-開爾文(W/m*K)。
Ex4表現(xiàn)相似于Ex3和進(jìn)一步說明由聚氨酯泡沫組成的本發(fā)明建筑板。硬聚氨酯泡沫的導(dǎo)熱性使得這為特別有吸引力的隔熱建筑板。
Ex5.石棉建筑板Ex5說明本發(fā)明的全纖維建筑板。
將密度為55kg/m3的石棉片(如ROCKPLUSTM絕緣體，ROCKPLUS是Rockwool的商標(biāo))切割成130cm長，60cm寬，和10cm厚的板。使用輥筒或液壓機(jī)，就通過板中心的10cm寬適應(yīng)帶區(qū)在整個130cm長度壓縮到其原始厚度的20％。壓縮板彈性化石棉結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生適合區(qū)域。板假定剛性帶區(qū)/適應(yīng)帶區(qū)/剛性帶區(qū)形狀。此板是Ex5。
表4示出非壓縮(剛性)帶區(qū)和壓縮(適合)帶區(qū)的壓縮強(qiáng)度。
表4.Ex5中壓縮和非壓縮帶區(qū)以kPa計的壓縮強(qiáng)度
使用Ex1的空腔測試設(shè)備，Ex5牢固地與57cm的空腔間隔規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種包括至少兩個板區(qū)域的建筑板，其中每個板區(qū)域具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度和平均壓縮強(qiáng)度，其中所述板(a)具有至少兩個具有不同平均壓縮強(qiáng)度的板區(qū)域；(b)基本沒有中空和實(shí)心泡沫條的結(jié)合物；其中，如果所述板具有至少兩個相鄰板區(qū)域，該相鄰板區(qū)域包含具有纖維取向的纖維性材料，一個板區(qū)域的纖維取向?qū)τ谥辽僖粋€相鄰板區(qū)域的纖維取向為非正交的。
2.如權(quán)利要求1所述的板，其中至少一個板區(qū)域包括聚合物泡沫。
3.如權(quán)利要求1所述的板，其中每個板區(qū)域包括聚合物泡沫。
4.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中至少兩個板區(qū)域的平均壓縮強(qiáng)度相差至少5％。
5.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中至少一個板區(qū)域是適應(yīng)板區(qū)域，當(dāng)該適應(yīng)板區(qū)域被壓縮時，降低板的至少一個尺寸，使該板插入空腔中；其中該板還具有壓縮恢復(fù)率，該壓縮恢復(fù)率使板靠摩擦力保持在空腔中。
6.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中至少一個板區(qū)域是適應(yīng)板區(qū)域，使得該板能夠從平面向非平面形狀可逆地彎曲。
7.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板具有主要面、與主要面相對的面、板厚度、和橫過主要面或與主要面相對的面穿透到小于板厚度的深度的狹縫。
8.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板具有交替的適應(yīng)和剛性板區(qū)域。
9.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板具有周邊，該周邊包括至少一個適應(yīng)板區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板沿至少一個邊緣具有適應(yīng)板區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板區(qū)域是帶區(qū)。
12.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中該板具有至少一個邊緣，該邊緣包括榫舌或凹槽外形。
13.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中至少一個板區(qū)域包括聚結(jié)的聚合物泡沫條。
14.如權(quán)利要求13所述的板，其中聚結(jié)的聚合物泡沫條由聚丙烯構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求1，2，或3所述的板，其中至少一個板區(qū)域包括聚結(jié)的聚合物泡沫條，該泡沫條具有條間空間。
16.如權(quán)利要求2或3所述的板，其中該泡沫的平均泡孔直徑為0.01毫米-10毫米。
17.如權(quán)利要求2或3所述的板，其中該泡沫的密度為每立方米5千克或更大并小于每立方米100千克。
18.如權(quán)利要求2或3所述的板，其中至少一個聚合物泡沫板區(qū)域根據(jù)美國材料試驗學(xué)會方法D2856-A的開孔含量為5％或更多。
19.如權(quán)利要求1所述的板，其中該板包括聚結(jié)的聚丙烯泡沫條，該聚丙烯泡沫條的平均泡孔直徑為0.01毫米-10毫米，且密度為每立方米5千克每立方米-100千克；其中至少一個板區(qū)域根據(jù)美國材料試驗學(xué)會方法D2856-A的開孔含量為5％或更多。
20.如權(quán)利要求2所述的板，其中該泡沫的平均泡孔直徑為0.1毫米-4毫米，泡沫的密度為每立方米5千克-每立方米50千克，且其中泡沫根據(jù)美國材料試驗學(xué)會方法D2856-A的開孔含量為50％或更多。
全文摘要
一種建筑板，用于插入其中具有各種形狀、尺寸、和障礙物的空腔，該建筑板包括至少兩個板區(qū)域，其中每個板區(qū)域具有基本均勻的壓縮強(qiáng)度和平均壓縮強(qiáng)度和其中至少兩個板區(qū)域的平均壓縮強(qiáng)度不同。
文檔編號E04B1/76GK1491307SQ02804526
公開日2004年4月21日 申請日期2002年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者A·M·薩尼亞爾, M·F·賴默斯, A M 薩尼亞爾, 賴默斯 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司