[发明专利]碳泡沫结构绝缘板

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及可用于以下应用的高强度结构板，该应用包括屋顶、地板、墙、门和其它结构的建筑构造，其中高的强度与密度比和改善的阻燃特性是有用的。更详细地讲，本发明涉及碳泡沫在结构绝缘板中的用途，该结构绝缘板高度耐热、湿和其它环境应力，同时维持极高的压缩强度。

背景技术

[0002]许多住宅单元的结构由木材材料和金属钉的组合建造。在结构框架的建造之后，安装绝缘材料如玻璃纤维绝缘层以控制从住宅外部至内部的热传导。也使用经常包含石膏板的内部嵌板，以维持外墙和内表面之间的玻璃纤维绝缘层的放置。虽然该类型的建筑结构可较好地理解和具有足够的强度，但该方法既缓慢又是劳动密集的。此外，这些结构对环境应力如湿气或昆虫维持差的绝缘性和抗性。因此，结构绝缘板(SIPs)用作结构建筑材料已经获得普及。外部的高强度层基本上附接至绝缘内层，产生具有强度和绝缘性两者的夹层。例如，Smith的美国专利第4,163,349号公开了绝缘建筑物，但该绝缘建筑物没有足够的绝热性。

[0003]Hardcastle等(美国专利第4,425,396号)公开了包含合成有机聚合物泡沫的绝缘板，该合成有机聚合物泡沫包含由多个热塑性塑料片组成的保护性风化层。

[0004]Cahi1l(美国专利第6,656,858号)描述了由约0.5-3磅/立方英尺的低密度层和聚合物结构的第二、增强层组成的轻质层压墙。这些结构为轻质的，具有低的抗湿性，满足建筑规范关于横向风载荷的要求。

[0005]Porter(美国专利第6,599,621号)描述了具有高强度和防火和特别防水和湿度变化的SIP。该公开的结构包含内部绝缘芯，该内部绝缘芯在一个表面上具有石膏纤维板，在第二表面上具有定向结构刨花板。优选，该绝缘芯包含塑料泡沫如发泡聚苯乙烯或氨酯，该塑料泡沫与石膏纤维板和定向结构刨花板两者粘合。

[0006]Porter(美国专利第6,588,172号)描述了将塑料浸渍纸的层压层掺入到SIP以增加板的拉伸强度，同时使它防潮。典型地该层置于石膏板和塑料泡沫芯之间，通过常规的粘合剂粘附。

[0007]Parker(美国专利第4,628,650号)描述了包含泡沫芯的SIP，该泡沫芯包含具有从泡沫芯边缘突出的突出部分的层。设置该突出部分以促进相邻SIPs之间的有效密封，提供更好的热绝缘。另外，该板的芯具有穿过用于放置托梁、大头钉或椽的结构的通道。

[0008]Clear(美国专利第6,079,175号)描述了用于建筑结构的粘结材料SIP。将轻质填充材料如底灰、水泥和水倒入两个最外层肋状物的空间之间，据称这为板和因此板包含的结构提供绝缘、强度以及刚度。该SIP的优点为可在偏远地区或更贫瘠的地区构建，因为它构建起来相当便宜。

[0009]Pease(美国专利第6,725,616号)制备绝缘混凝土墙体，该绝缘混凝土墙体用附接至增强绝缘条的块铸造或构建。该专利权人指出，使用专利权人的将增强的硬质泡沫固定至混凝土墙体表面的方法制备绝缘墙体时，使用者将需要较少的时间和劳动。

[0010]Pease(美国专利第6,892,507号)描述用硬质泡沫片制备SIP的方法和装置。硬质泡沫片具有放置增强条的多个凹槽。然后用增强片材将条和硬质泡沫覆盖和粘合，该片材提供结构支撑和保湿性两者。

[0011]不幸地是，先有技术制备的SIPs对于许多要求高强度包括高压缩强度值的结构应用无效。此外，所有先有技术要求保护的大多数SIPs不能有效抗燃烧或经历显著炭化的高温或明火。另外，先有技术SIPs通常缺乏高的强度与密度比，使得这样的SIPs不适于其中建筑结构需要的轻质、绝缘并且坚固的板的应用。

[0012]因此，希望具有低密度和期望的隔热性质的结构板，其中该板具有高强度和高强度与密度比，该高强度和高强度与密度比使碳泡沫结构绝缘板可用于以下的结构应用：包括屋顶、地板、门和墙。的确已经发现，对于不限于住宅建筑物、商业建筑物、飞行器或船舶的结构应用，包括高于先有技术考虑的强度与密度比和压缩强度，以及高于先有技术考虑的阻燃性的特性组合为必需的。

发明内容