Многослойная теплоизоляционная панель

Полезная модель представляет собой конструкцию многослойной теплоизоляционной панели на основе винилароматических полимерных материалов. Панель содержит слои, обладающие ударопрочностными и теплоизоляционными свойствами, полученными в результате введения в состав полимеров функциональных групп акрилатов, винилцианидов, каучуков и порофоров под действием микроволнового излучения. Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении полезной модели, является улучшение теплоизоляционных свойств панели, снижение материалоемкости процесса ее производства, упрощение и ускорение технологии ее изготовления.

Полезная модель относится к конструкционным строительным изделиям, в частности к теплоизоляционным панелям на основе пористых полимерных материалов.

Известна теплоизоляционная панель на основе волокнисто-пористого материала, содержащая слои полимерных нитей, уложенные на оправку по циклоидообразной кривой линии с формированием между нитями и между слоями нитей по толщине панели зигзагообразных открытых пор. При этом в процессе укладки друг на друга нити панели соединены между собой сваркой или путем термосклеивания в местах контакта друг с другом (патент РФ 56913, МПК Е04С 2/20, опубл. 27.09.2006).

В данной теплоизоляционной панели представляется возможным при намотке нитей добиться строго определенного расстояния между нитями, что дает возможность получать панели с заранее заданной пористостью. Однако изготовление панели связано с технологическими трудностями обеспечения порового пространства панели контролируемых размеров пор, от которого зависит стабильность теплоизоляционных свойств по всему объему панели.

Известна стеновая панель для облицовки и утепления строительных сооружений, включающая размещенный с ее фасадной поверхности лист из силикатного стекла или керамогранита, к тыльной стороне которого посредством клеящей композиции прикреплен слой вспененного теплоизоляционного материала из полимерного материала, полученного экструзией, предпочтительно, из пенополиуретана или пенополистирола (патент РФ 44706, МПК E04F 13/14, Е04С 2/54, опубл. 27.03.2005).

Недостатком теплоизоляционной панели для облицовки и утепления строительных сооружений является наличие мостиков холода, расположенных между как основными, так и дополнительными блоками из теплоизоляционного материала. Кроме того, защитно-декоративный слой панели требует значительных производственных затрат как на его изготовление, так и на его монтаж и установку.

Известна термозащитная панель, выполненная из листов жесткого поливинилхлорида, между которыми расположен вспененный полистирол (патент РФ 109953, МПК Н05К 7/20, опубл. 27.10.2011). Панель выдерживает нагрузку до 100 кг, имеет высокую прочность на сжатие, характеризуется низким водопоглощением, ее легко монтировать, удобна в эксплуатации, имеет низкую теплопроводность, обеспечивает хорошую изоляцию. Однако наличие различных сырьевых материалов усложняет процесс ее изготовления и удорожает конечную продукцию.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является многослойная панель, полученная в результате микроволнового электромагнитного излучения и содержащая слой винилароматического полимера, например, ударопрочного полистирола, в многослойном композите, имеющем один или более слоев, невосприимчивых к энергии микроволнового излучения (патент РФ 2438867, МПК В29С 35/08, опубл. 10.01.2012).

В связи с тем, что полистирол невосприимчив к энергии микроволнового излучения ударопрочный полистирольный слой в панели создается сополимеризацией моновинилароматического соединения с восприимчивым к микроволновому излучению сомономером, например, акрилатами и/или винилцианидами в присутствии каучукового эластомера.

Данная панель обеспечивает уменьшение времен нагревания слоев, снижая общую продолжительность производственного цикла, и улучшение распределения толщины детали, таким образом, позволяя применение более тонкого листа и, следовательно, снижая стоимость обработки детали. Кроме того, нагревание в объеме благодаря применению микроволнового излучения исключает необходимость "поверхностного" или "контактного" нагревания и поэтому устраняет потенциально вредные эффекты высоких температур поверхности полимера и исключает нежелательный температурный градиент по толщине листа.

Тем не менее, имея повышенные ударопрочностные характеристики в результате введения функциональных групп акрилатов и/или винилцианидов в винилароматический полимер, эта многослойная панель не обеспечивает повышение теплоизоляционных свойств.

Задачей полезной модели является повышение теплоизоляционных характеристик заявляемой многослойной панели на основе винилароматических полимеров.

Техническим результатом, достигаемым заявляемой полезной моделью, является создание многослойной панели с улучшенными теплоизоляционными свойствами, снижение материалоемкости процесса ее производства, упрощение и ускорение технологии ее изготовления.

Технический результат достигается за счет того, что в заявляемой многослойной панели, полученной в результате микроволнового электромагнитного излучения, содержащей слои винилароматического полимера, например, ударопрочного полистирола, имеющей один или более слоев, невосприимчивых к энергии микроволнового излучения, в один или более из невосприимчивых слоев добавляются порофорные соединения, создающие винилароматические полимерные композиции, способные к нагреванию в условиях электромагнитного излучения СВЧ диапазона (длина волн от 1 см до 1 мм, частота 30 - 300 ГГц), в результате чего происходит вспенивание этих полимеров. Вспененные полимеры имеют пористую структуру, заполненную воздухом и/или другими газами, что снижает их теплопроводность и улучшает теплоизоляционные свойства.

В качестве порофорных соединений, способных создавать полимерные композиции, нагревающиеся и вспенивающиеся под действием СВЧ излучения, могут применяться насыщенные водные растворы солей: хлорида натрия, сульфата магния, сульфата калия, йодида и бромида калия, а также их смеси. При этом количество воды, содержащейся в водных растворах, не должно превышать половины веса полимерных гранул и быть меньше 30%. Температура кипения растворов солей не должна быть выше 120°С.

Наиболее предпочтительно применение водного раствора хлорида натрия в виду его доступности как по стоимости, так и по инфраструктуре обеспечения. Насыщение этого раствора достигается при содержании NaCl, равном 28,75% вес. При этом температура кипения водного раствора NaCl равна 109,7°С.

Для обеспечения смачиваемости гидрофобной поверхности гранул винилароматического полимера, например, полистирола, и равномерного распределения водных растворов солей по внешней и внутренней поверхности каждой гранулы в порофорные композиции могут быть добавлены поверхностно-активные вещества.

Под действием микроволнового излучения происходит нагрев водных растворов солей, равномерно распределенных по внешней и внутренней поверхности гранул винилароматического полимера, вскипание воды и образование пара, нагрев путем всех видов теплопередачи полимерных гранул, разрушение их оболочек и их когезия с образованием вспененной полимерной массы. В зависимости от мощности источника СВЧ излучения вспенивание полимера может происходить в течение от нескольких секунд до нескольких минут.

На чертеже показан вариант расположения слоев заявляемой теплоизоляционной панели на основе полистирола, содержащей:

1 - слой ударопрочного полистирола;

2 - слой вспененного теплозащитного полистирола;

3 - слой полистирола, невосприимчивого к СВЧ излучению.

Слой 1 придает заявляемой теплозащитной панели привлекательный декоративный вид, а также защищает ее наружную поверхность от царапин, сколов и других видов механических повреждений (коэффициент теплопроводности равен 0,093 - 0,14 Вт/мК). Слой 2 вспененного полистирола обеспечивает необходимую теплозащиту благодаря своей низкой теплопроводности (коэффициент теплопроводности равен 0,028 - 0,04 Вт/мК). Наконец, слой 3 полистирола, невосприимчивого для действия микроволнового излучения, выполняет функцию механической защиты теплоизоляционного слоя 2 и придания необходимой жесткости конструкции панели (коэффициент теплопроводности равен 0,082 Вт/мК).

Таким образом, для предлагаемой многослойной теплоизоляционной панели характерно повышение теплозащитных характеристик при наличии улучшенных декоративных и ударопрочностных свойств, а также расширение функциональных качеств. Производство заявляемой панели за счет применения микроволнового излучения и варьирования функциональных добавок в исходный винилароматический полимер является менее материалоемким и более простым, а отсутствие необходимости изготовления, подвоза и монтажа дополнительных материалов снижают его продолжительность.

Многослойная теплоизоляционная панель, содержащая слои винилароматического полимера, один или более из которых обладают ударопрочностными свойствами, включающая один или более слоев, невосприимчивых к энергии микроволнового излучения, отличающаяся тем, что один или более из невосприимчивых слоев содержит порофорные соединения, способные к нагреванию в условиях СВЧ-излучения, приводящего к их вспениванию.