Прозрачный строительный элемент, содержащий по меньшей мере одну упрочненную волокном аэрогельную плитку и/или мат

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении окон для заводских, складских, ярмарочных или музейных помещений или для фонарей верхнего света, или световых куполов на крышах. Прозрачный строительный элемент содержит, по меньшей мере, два параллельно расположенных листа остекления из прозрачного материала, выполненных с промежуточным пространством между листами. В промежуточном пространстве между листами размещена, по меньшей мере, одна упрочненная волокном плитка и/или упрочненный волокном мат из аэрогеля. Мат из аэрогеля выполнен с гидрофобными поверхностными группами. Матрица аэрогеля выполнена с пористостью свыше 60% и плотностью ниже 0,6 г/см³. Изобретение позволит создать прозрачный строительный элемент с высокой тепло- и звукоизоляцией. 9 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении окон для заводских, складских, ярмарочных или музейных помещений или при изготовлении фонарей верхнего света, или куполов на крышах, остекления окон производственных зданий, жилых домов.

Из патентной литературы известен прозрачный строительный элемент, содержащий, по меньшей мере, два параллельно расположенных листа остекления из прозрачного материала, с промежуточным расстоянием между ними (см. DE 4106192 A1, 05.09.1991). Недостатком является недостаточно высокая теплоизоляция и звукоизоляция прозрачных элементов.

Задачей изобретения является создание прозрачных строительных элементов с высокой тепло- и звукоизоляцией, повышенной устойчивости, с упрощением их изготовления.

Поставленная задача достигается тем, что прозрачный строительный элемент, состоящий, по крайней мере, из двух параллельно расположенных листов остекления из прозрачного материала, имеющих промежуточное пространство, содержит, по меньшей мере, одну упрочненную волокном плитку и/или упрочненный волокном мат из аэрогеля, причем аэрогель имеет гидрофобные поверхностные группы, и матрица аэрогеля имеет пористость свыше 60% и плотность ниже 0,6 г/см³.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с герметично изолированным промежуточным пространством по краям стекол.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с герметической изоляцией, являющейся механическим соединением и/или фиксацией стекол.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с аэрогелем SiO₂.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с аэрогелем, теплопроводность которого ниже 30 мВт/мК.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с аэрогелем, объемное содержание волокнистого материала в котором находится в диапазоне от 0,5 до 30%.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с прозрачным волокнистым материалом.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с волокнистым материалом, являющимся по существу стекловолокном.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с промежуточным пространством между, по крайней мере, двумя слоями стекол, которое заполнено упрочненным волокном аэрогелем и вакуумировано в интервале давлений от 5 до 750 мбар.

Прозрачный строительный элемент может быть выполнен с тепло- и/или звукоизолирующими свойствами.

Прозрачный строительный элемент содержит, по меньшей мере, два параллельных листа остекления, расположенных с образованием промежуточного пространства, в котором размещена, по меньшей мере, одна упрочненная волокном плитка и/или мат из аэрогеля, имеющем гидрофобные поверхностные группы, а матрица аэрогеля выполнена с пористостью 60% и плотностью ниже 0,6 г/см³.

Аэрогелем является гель с воздухом, как дисперсионная среда.

Матрица аэрогеля может быть образована из органических или неорганических аэрогелей, или из аэрогелей на основе органических или неорганических материалов. Значения плотности матрицы лежат ниже 0,5 г/см, пористости - выше 80%. Гель может быть выполнен из SiO₂.

Пространство между остеклениями по краям листов стекол может быть герметично изолировано. При этом герметичная изоляция может служить механическим соединением и/или фиксацией стекол. Расстояние между, по крайней мере, двумя параллельно расположенными стеклами находится в пределе от 0,1 до 2 см. Упрочненный волокном аэрогель, как в мокром, так и в сухом состоянии, механически значительно устойчивее, чем чистый аэрогель, особенно в форме монолитного аэрогеля, и поэтому проще в применении.

В связи с большой поверхностью соприкосновения между стеклом и аэрогелем, с одной стороны, и отсутствием точек зацепления, с другой стороны, силы, особенно при вакуумировании, распределяются равномерно. Кроме того, действуют практически исключительно силы сжатия, которые в отношении аэрогеля практически стабильны, в то время как в гранулятах неизбежно имеют место продольные силы, которые, ввиду большой уязвимости аэрогеля к продольным силам, легко приводят к разрушению отдельных гранул.

В качестве остекления могут использоваться оконные стекла, слоеные стекла, прозрачные пластмассовые остекления, например из прозрачного полистирола и его сополимера, из ПВХ, полиметакрилатов, поликарбоната, полиэтилентерефталата, полиуретанов, полиолефинов или полиамидов. При этом толщина стекол не ограничена. Но, предпочтительно, толщина стекол лежит в пределе от 0,5 мм до 3 см. Стекла на тыльных сторонах промежуточного пространства могут быть структурированы, например наружная панель может иметь пилообразное структурирование с горизонтальным расположением чешуи, которая имеет такой угол наклона, который значительно снижает пропускание солнечного света при высоком солнцестоянии, в частности, летом, по сравнению с низким солнцестоянием, в частности, зимой. Стекла могут быть выбраны различной толщины и из разного по структурированию материала. По меньшей мере, одно из стекол для лучшей изоляции или для придания оттенка может быть кашировано металлом или другим материалом. Стекла могут быть прочно скреплены механически и установлены на заданном расстоянии, что позволит применять наряду с плоскими также сводчатые конструкции, например куполообразные или цилиндрические.

Упрочненные волокном аэрогельные маты и/или плитки являются наполнителем между стеклами. Аэрогель может быть выполнен с теплопроводностью ниже 30 мВт/мК. Предпочтительна теплопроводность аэрогеля ниже 20 мВт/мК при нормальном давлении.

Объемное содержание волокон в упрочненном волокном аэрогеле может находиться в пределе от 0,5 до 30%. Более высокое содержание волокон ведет к уменьшению прозрачности строительного элемента.

Волокна в аэрогеле могут находится в виде прочеса или матов, или в виде отдельных неупорядочно или параллельно к поверхности расположенных волокон, предпочтительно, их длина должна превышать 1 см. Диаметр волокон, предпочтительно, должен находится в интервале от 0,1 до 30 мм.

Волокнистый материал может быть выполнен прозрачным. Волокнистый материал может быть выполнен в виде стекловолокна, что обеспечит высокую светопроницаемость строительного элемента.

Для получения особых оптических или тепловых свойств аэрогель может содержать дополнительно фотохромные вещества и/или глушитель ИК-спектра.

При применении в промежуточном пространстве нескольких плиток или матов для увеличения толщины, в случае необходимости последние могут быть, до или во время их помещения между стеклами, склеены клейковиной или пленочным клеем.

Для уменьшения теплопроводности аэрогеля и тем самым всего строительного элемента промежуточное пространство между, по крайней мере, двумя слоями стекол может быть вакуумировано под давлением в интервале от 5 до 750 мбар, предпочтительно при давлении в интервале от 10 до 200 мбар. Возможно, что вследствие вакуума прозрачные стекла будут сдавлены, а аэрогельные плитки или маты окажутся, таким образом, зажаты, что сделает излишней проклейку.

Благодаря высокой прочности при сжатии аэрогельных плиток и/или матов при вакуумировании значительную часть давления может взять на себя аэрогель, а стекла, таким образом, получат в этом отношении меньшую нагрузку и поэтому могут быть подобраны тоньше. Теплопрозрачный строительный элемент может быть выполнен с тепло- и/или звукоизолирующими свойствами.

Формула изобретения

1. Прозрачный строительный элемент, состоящий, по меньшей мере, из двух параллельно расположенных листов остекления из прозрачного материала, имеющих промежуточное пространство, отличающийся тем, что промежуточное пространство содержит, по меньшей мере, одну упрочненную волокном плитку и/или упрочненный волокном мат из аэрогеля, причем аэрогель имеет гидрофобные поверхностные группы, и матрица аэрогеля имеет пористость свыше 60% и плотность ниже 0,6 г/см³.

2. Прозрачный строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что промежуточное пространство между остеклениями по краям стекол герметично изолировано.

3. Прозрачный строительный элемент по п.2, отличающийся тем, что герметичная изоляция служит механическим соединением и/или фиксацией стекол.

4. Прозрачный строительный элемент по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что аэрогель является аэрогелем SiO₂.

5. Прозрачный строительный элемент по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что теплопроводность аэрогеля ниже 30 мВт/мК.

6. Прозрачный строительный элемент по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что объемное содержание волокнистого материала в упрочненном волокном аэрогеле находится в диапазоне от 0,5 до 30%.

7. Прозрачный строительный элемент по п.6, отличающийся тем, что волокнистый материал является прозрачным волокнистым материалом.

8. Прозрачный строительный элемент по п.6 или 7, отличающийся тем, что волокнистый материал по существу содержит стекловолокно.

9. Прозрачный строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что промежуточное пространство между, по меньшей мере, двумя слоями стекол, которое заполнено упрочненным волокном аэрогелем, вакуумировано в интервале давлений от 5 до 750 мбар.

10. Прозрачный строительный элемент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с тепло и/или звукоизолирующими свойствами.