專利名稱：柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
及發(fā)明背景本發(fā)明涉及反射絕熱體，特別是關(guān)于不同用途的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)。
不同類型的絕熱制品不同程度地減少了熱傳遞的傳導(dǎo)、對流和輻射。結(jié)果是，它們都具有不同的導(dǎo)熱性能和相應(yīng)的“R”值和“U”值(用來量化傳熱性能的標(biāo)志)。反射絕熱體的主要功能是減少通過開放空間的輻射傳熱，這是夏天獲得熱量和冬天散發(fā)熱量的重要因素。產(chǎn)品的低發(fā)射率(lowemittance)的金屬箔(通常為鋁)的表面阻礙了高達(dá)97％的輻射，因而這是影響熱傳遞的一個重要方面。
鋁箔本身并不是有效的絕熱材料。相反，它是一種導(dǎo)熱性相對較高的金屬。另一方面，當(dāng)箔的表面與“靜止的”空間相鄰時，具有反射性的空間就充當(dāng)了一道絕熱屏障，因?yàn)樗璧K了輻射熱(不考慮熱的流動的傳導(dǎo))，從而減少了熱傳遞。在本文中，應(yīng)當(dāng)指出，術(shù)語“反射的”，如“反射的絕熱材料”中所用的，在某種程度上講是用詞不當(dāng)?shù)?，因鋁既能反射熱(反射率為0.97)，又能阻止熱輻射(發(fā)射率為0.03)。無論是將其表述為反射性還是輻射性，其作用(熱傳遞)是相同的。
熱傳遞的減少程度取決于，從結(jié)構(gòu)的角度來看，空間完整性的保持?？臻g總的熱效率將隨濕含量(它能增加空氣的導(dǎo)熱性)和對流的存在而有所不同。通過構(gòu)造、保持和確保最適宜的空間鄰接方式，可以改善阻礙輻射的絕熱體的反射表面性能。
現(xiàn)有的發(fā)射絕熱產(chǎn)品在芯材介質(zhì)的一面或兩面具有向外的反射表面。然而，這類產(chǎn)品存在很多缺點(diǎn)。確切來說，這類產(chǎn)品在使用時，只有采用保證反射表面與空間相鄰的結(jié)構(gòu)時才有效果。這通常會為絕熱體的安裝增加很大的人力成本。此外，灰塵和污物的積累或表面的腐蝕很容易損害反射表面的性能。所以，一個初始發(fā)射率為0.03的鋁表面，積累污物后其發(fā)射率就會增加十倍或更多。在潮濕或腐蝕性環(huán)境下，金屬表面的腐蝕會大大加快這種性能的退化。在建筑行業(yè)中使用這種材料時，例如在空心墻中，安裝過程中存留的灰塵會從開始就降低其絕熱效率，以至于事實(shí)上從來就不能達(dá)到其理論值。
為了嘗試解決上述性能退化的問題，Hopper的美國專利No.4,247,599提供了一種層狀結(jié)構(gòu)，其中包括一個被聚乙烯保護(hù)層覆蓋的金屬介質(zhì)層，該聚乙烯保護(hù)層相對紅外線是透明的。其暴露在外的金屬層提供了主要的低發(fā)射特性，而金屬介質(zhì)層則在外部金屬層完全損壞時充當(dāng)了一種“自動防故障裝置”。
Hopper的解決方案很不成功，因?yàn)槠浣饘俳橘|(zhì)層與空間不相鄰。所以，盡管聚乙烯層是相對透明的，但是Hopper承認(rèn)，金屬-聚乙烯復(fù)合物的實(shí)際發(fā)射率為0.35，這比直接暴露在空間中的鋁的發(fā)射率大了十多倍。
為了保證反射表面的完整性，一種替代的解決方案是使反射層向內(nèi)，朝向由內(nèi)部構(gòu)造限定的空間。Hones的美國專利No.3,616,139和Hollander等的美國專利No.5,230,941描述了這種類型的構(gòu)造。上述專利公開了一種反射絕熱板材，其構(gòu)成為，內(nèi)部是蜂窩構(gòu)造的紙板結(jié)構(gòu)，外邊覆蓋形成絕熱反射表面的向內(nèi)的箔反射表面。
盡管Hones和Hollander等的板材可能提供了高效的絕熱性能，但這類板材的剛性限制了其用途。特別是，這類板材體積巨大，難于運(yùn)輸，而且根本不能用于需要柔性絕熱材料的廣泛用途。
最后，Handwerker的美國專利No.5,549,956公開了用于水泥固化的厚度減少的柔性絕熱毯。這種絕熱毯包括一個或多個與1/4或1/2英寸厚的氣泡封裝型材料相鄰的鋁箔熱反射層。氣泡按一定的空間位置關(guān)系布置，使氣泡之間有與鋁箔相接觸的開放的空間。
Handwerkerd的絕熱毯也有多個缺點(diǎn)。首先，絕熱層與反射層的接觸表面相對較大。盡管沒有詳細(xì)論述，但從其說明來看，約有25％的反射表面接觸，于是大大降低了反射絕熱的效率。其次，采用含有不限制空氣流動的開放空間的絕熱薄層，使得通過絕熱毯的抗熱傳導(dǎo)和對流性降低。最后，任何通過采用多層結(jié)構(gòu)來制造更厚的和更有效的絕熱材料的企圖均會降低絕熱毯的柔韌性，并將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大，成本昂貴且難于運(yùn)輸和操作。
所以，需要一種柔性的反射絕熱結(jié)構(gòu)，其具有非暴露的與有效的空間相鄰的反射層，該有效的空間還將對熱傳導(dǎo)和對流產(chǎn)生有效的絕緣性。此外，如果能提供一種柔性的反射絕熱材料，其能被緊密地堆積起來貯存和運(yùn)輸，而在展開時則其體積增加，這將具有很大的優(yōu)越性。
通常的絕熱纖維毯，如玻璃纖維或礦棉，會刺激眼睛、皮膚和呼吸系統(tǒng)。有報導(dǎo)表明它們還會帶來其他健康問題。許多聚合物纖維的煙霧能產(chǎn)生劇毒物質(zhì)。提供沒有健康副作用和燃燒時有害物較少的高效的絕熱材料將同樣具有很大的優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于建筑、帳篷和其他用途的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的說明，提供了一種柔性的反射絕熱結(jié)構(gòu)，包括(a)一層基本上不生塵的、柔性的纖維基材料；和(b)一個柔性金屬層，其具有一個發(fā)射率(emissivity)低于0.1，優(yōu)選不超過0.05的第一表面，該金屬層被附著在所述的纖維基材料上，其第一表面朝向該纖維基材料，并使得該第一表面的約60％，優(yōu)選至少約95％，最優(yōu)選至少約97％的發(fā)射率基本上未受影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的纖維基材料是一種非織造材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的非織造材料被形成一種可卷取存放的壓縮狀態(tài)，當(dāng)其被展開成非壓縮狀態(tài)時能夠恢復(fù)原狀，該非織造材料在非壓縮狀態(tài)下所占的體積至少是其在壓縮狀態(tài)下所占體積的兩倍。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述非織造材料在未壓縮的狀態(tài)下，每10cm厚度的容積密度不超過約4kg/m2，優(yōu)選從約0.4kg/m2到約2kg/m2。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述纖維基材料層主要由聚酯纖維形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述纖維基材料層包括卷曲纖維。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述纖維基材料層包括低熔點(diǎn)纖維，所述低熔點(diǎn)纖維的表面熔點(diǎn)顯著低于主體材料的熔點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述低熔點(diǎn)纖維占主體纖維總重的約15-40％，優(yōu)選20-30％。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，當(dāng)所述低熔點(diǎn)纖維被加熱到熔點(diǎn)時，纖維基體的表面與柔性金屬層的低發(fā)射率表面之間會部分粘合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的纖維基材料層有一個與金屬層相鄰的低密度纖維層，所述密度低于該纖維基材料的平均密度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的纖維基材料層包括一個具有第一直徑的第一組分，和一個具有第二直徑的第二組分，第二直徑至少是第一直徑的兩倍。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的纖維基材料層是一種織物材料，該織物材料被加工為具有許多用于支撐金屬層的從該織物材料向外突出的纖維。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的金屬層是一個金屬箔片。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的金屬箔片有一個與第一表面相對的第二表面，該絕熱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個結(jié)合到第二表面的基質(zhì)層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的基質(zhì)層主要由聚合材料形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的聚合材料的厚度至少約為50m，并至少包括一種被選用來增強(qiáng)該聚合材料耐候性的助劑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的聚合材料應(yīng)選擇不能撕裂的材料，所述聚合材料、金屬層和纖維基材料被縫合在一起。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，還提供了一種涂敷到所述結(jié)構(gòu)上的密封劑，以便密封縫合的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的聚合材料層包括一系列增強(qiáng)材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，還提供了一個結(jié)合在基質(zhì)層背面的第二金屬層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，所述的金屬層是通過將金屬沉積在柔性基質(zhì)層表面而形成的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特點(diǎn)，還提供了一種帳篷，該帳篷包括至少一面用本發(fā)明的絕熱結(jié)構(gòu)制造的墻。
附圖簡述本發(fā)明在此僅通過實(shí)施例并參考附圖來描述，其中

圖1是一個基本的單面實(shí)施例截面示意圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的描述進(jìn)行構(gòu)造和操作的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)。
圖2A和2B是圖1的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)分別在壓縮貯存和非壓縮狀態(tài)下的截面示意圖。
圖3是一個雙面結(jié)構(gòu)的截面示意圖，是圖1實(shí)施例的一個變化形式。
圖4是一個采用了聚合物增強(qiáng)層的雙面結(jié)構(gòu)實(shí)施例截面示意圖，是圖1的另一變化形式。
圖5是一個采用了聚合物增強(qiáng)反射層的雙面結(jié)構(gòu)實(shí)施例截面示意圖，是圖1的另一變化形式。
圖6是一個空腔墻體絕熱結(jié)構(gòu)實(shí)施例的截面示意圖，其采用了根據(jù)本發(fā)明的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)。
圖7是采用了根據(jù)本發(fā)明的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)的閣樓式絕熱結(jié)構(gòu)的截面示意圖。
圖8是包括一個制造纖維層的聚合物增強(qiáng)實(shí)施例的截面示意圖，其具有根據(jù)本發(fā)明的描述進(jìn)行構(gòu)造和操作的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)；和圖9是本發(fā)明應(yīng)用于帳篷的截面示意圖。
優(yōu)選實(shí)施方案本發(fā)明為建筑、帳篷和其他用途提供了柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)。
參照附圖和相應(yīng)的說明，可以更好地理解本發(fā)明的柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)的原理和操作。
現(xiàn)在請看附圖，圖1-8顯示了根據(jù)本發(fā)明的說明進(jìn)行構(gòu)造和操作的、柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施和應(yīng)用。
通常，本發(fā)明的每一柔性反射絕熱結(jié)構(gòu)包括至少一個纖維基材料層10，和至少一個柔性金屬層12，該金屬層具有一個發(fā)射率小于0.1，優(yōu)選不高于約0.05的第一表面14。金屬層12結(jié)合于纖維基材料層10并使第一表面14朝向?qū)?0。纖維基材料層10優(yōu)選結(jié)合于金屬層12，并使得第一表面14的約85％，優(yōu)選至少約95％，最優(yōu)選至少約97％的發(fā)射率基本上未受影響。
應(yīng)當(dāng)注意到，與前述的現(xiàn)有技術(shù)相比，采用柔性的纖維基材料與低輻射表面結(jié)合具有很大的優(yōu)越性。首先，纖維基材料本身的性質(zhì)是，其通過點(diǎn)或線接觸的總面積很小，從而使得其與反射表面結(jié)合時，對該表面的低輻射性質(zhì)的影響最小。同時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，作為反射層的輻射屏障時，纖維基材料幾乎與開放的空間效果相同，而且，纖維基材料還能夠有效地防止空氣流動，這樣它就具了有進(jìn)一步的絕熱性質(zhì)，即有效地阻礙熱的對流和傳導(dǎo)。通過下文的描述，本發(fā)明的這些及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
就所觀察到的令人驚奇的事實(shí)，即纖維基材料在阻礙輻射方面幾乎與開放的空間相同來看，不限制本發(fā)明的范圍，據(jù)信此觀察具有反射絕熱理論的堅實(shí)基礎(chǔ)。特別是，如果用與熱流方向垂直的兩個平行的表面來定義一個單獨(dú)的反射空間，其有效發(fā)射率E可按下式計算E=(1ϵ1+1ϵ2-1)-1]]>其中ε1和ε2為兩個表面各自的發(fā)射率。由上式可見，如果其中一個表面具有低發(fā)射率(例如，ε1＝0.039)，即使另一表面接近黑體的發(fā)射率(例如，ε2＝0.9)，該系統(tǒng)的總發(fā)射率仍然很低(E＝0.039)。所以，只要接觸面積很小，與低發(fā)射率的表面相對的空間中存在的纖維不會降低本發(fā)明的輻射屏障的有效性。
現(xiàn)在來看圖1、2A和2B，它們顯示了第一個基本實(shí)施例，該實(shí)施例通過采用纖維基非織造材料層10，示例性地說明了本發(fā)明的原理。
采用非織造材料具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。最應(yīng)當(dāng)注意到的是，非織造材料被制造為具有優(yōu)良的壓縮性質(zhì)，它可以壓縮為如圖2A所示的狀態(tài)，特別是可以卷成輥筒形的貯存狀態(tài)，并在展開時呈現(xiàn)圖2B所示的非壓縮的復(fù)原狀態(tài)。最充分的復(fù)原需要一個星期。展開后的非壓縮狀態(tài)的厚度T2優(yōu)選大于至少是壓縮狀態(tài)下厚度T1的兩倍，在優(yōu)選的實(shí)施例中，其比例系數(shù)可以至少是5直至高達(dá)8倍以上。于是，一個典型的壓縮卷取厚度為2-4mm的層，體積恢復(fù)后，其纖維層的厚度可達(dá)10-30mm。這大大節(jié)約了貯存和運(yùn)輸?shù)某杀尽?br> 如前所述，一個特別的優(yōu)點(diǎn)是，采用纖維基材料可以顯著的阻礙對流的空氣流。通過采用可產(chǎn)生較大流動阻尼的相對小直徑的纖維能夠加強(qiáng)這一作用。另一方面，小直徑纖維回彈性較小，這會阻礙有效體積的恢復(fù)。為了解決這一問題，所述纖維基材料優(yōu)選具有不同直徑的各種纖維組分。典型地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，約20％重量百分?jǐn)?shù)的相對較大直徑的纖維與約80％重量百分?jǐn)?shù)的較小直徑的纖維混合時效果很好。大直徑纖維的直徑與小直徑纖維的直徑之比至少為2∶1，通常根據(jù)所用材料的性質(zhì)的不同，該比例會顯著地增大。
為了避免在表面14上聚集灰塵，本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的特點(diǎn)是，層10的纖維基本上是在通常使用條件下不產(chǎn)生灰塵的材料。為了達(dá)到這一目的，所用的纖維優(yōu)選是柔性纖維，于是這種材料在被彎曲、折疊、踩踏或以其他粗暴的方式處置時，仍不會因有足夠量的纖維斷裂而產(chǎn)生明顯的灰塵。基于這個原因，與通常用于傳統(tǒng)絕熱材料中的更為脆性的纖維相比，優(yōu)選采用更普遍地用于紡織工業(yè)的柔性纖維。優(yōu)選的實(shí)施例包括，但不局限于，聚酯纖維、織物聚酰胺纖維(尼龍)以及丙烯酸卷曲纖維。在最為優(yōu)選的實(shí)施例中，層10主要由聚酯纖維，最優(yōu)選地，低熔點(diǎn)聚酯纖維的中空聚酯纖維形成。
為了減少接觸表面面積，使之具有反射絕熱的有效空間，在本發(fā)明的多數(shù)應(yīng)用中，纖維層優(yōu)選采用每10cm厚度的(非壓縮狀態(tài))密度不超過約4kg/m2的“中空(airy)”結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，優(yōu)選采用每10cm厚度的密度不超過約0.4-2kg/m2的非織造材料。
可選擇地，層10的加工可以使與金屬層12相結(jié)合的纖維層(優(yōu)選2-4mm厚)的密度低于該纖維材料整體的容積密度。該表面層的特性優(yōu)選為每10cm厚度的密度為0.3-1.0kg/m2。這可通過已知的加工方法，如表面梳毛(surface combing)或從初始超厚的料塊上除去一層材料來實(shí)現(xiàn)。但是應(yīng)當(dāng)指出，這些附加的表面減厚手段通常不是必需的，因?yàn)橹锌绽w維材料與前述相鄰表面的接觸面積本來就很小。
為了保證在此低密度下所需的體積和結(jié)構(gòu)的完整性，在形成層10內(nèi)的纖維時優(yōu)選采取不同的預(yù)處理措施。首先，層10優(yōu)選包括卷曲纖維，最優(yōu)選雙卷曲纖維，于是這類纖維被彎出非共面的部分。在本文中，術(shù)語“卷曲的”通常被用來指采用任何方法形成的卷曲的纖維。這為相對較低密度的纖維提供了更好的機(jī)械支撐。另外，生產(chǎn)過程優(yōu)選使纖維的主要伸展方向盡量地不同，以產(chǎn)生相互充分交連的層。
對于通常優(yōu)選低密度的一個例外是，在用于帳篷等的基于纖維的薄層的情況下，優(yōu)選采用相對較高的密度以便提供足夠的結(jié)構(gòu)完整性。特別地，此類結(jié)構(gòu)典型地采用2-5mm的高密度非織造層或壓縮性相對較差的織造材料。
現(xiàn)在來看金屬層12，其最簡單的實(shí)施方法是采用金屬箔片。替換地，在采用一個與金屬層結(jié)合的基質(zhì)層時(見下圖4和5)，層12可由氣相沉積法在基質(zhì)表面形成。最常見地，盡管可用其他不易腐蝕的低發(fā)射率金屬來代替，但還是采用鋁。例子包括，但不局限于，黃銅、銅、金、銀和鉑。所述低發(fā)射率的表面優(yōu)選是經(jīng)過打磨的，最優(yōu)選是經(jīng)過精細(xì)打磨的。選擇性地，金屬箔片向外的表面也被處理成低發(fā)射率的。但是，應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明的起主要反射作用(低發(fā)射率)的表面仍然是向內(nèi)的表面14，該表面被保護(hù)不發(fā)生上述腐蝕問題。
金屬層12與纖維基材料層10的結(jié)合優(yōu)選采用多種技術(shù)之一的粘合劑。根據(jù)一個首選的技術(shù)，將所述粘合劑涂敷到纖維基材料上時，使用一個零負(fù)荷的滾筒，在層10的空間隔離帶上涂敷，使之排他地只與突出層外的纖維相接觸，從而保證與金屬層12的充分接觸。然后將該金屬層與涂有粘合劑的纖維接觸。所用的粘合劑優(yōu)選低粘度的，以避免形成大滴，大滴在與金屬層接觸上時會擴(kuò)散開來。替換地，然后將該金屬層與加熱到熔點(diǎn)的低熔點(diǎn)纖維接觸，并將其輕輕擠壓，以避免形成大滴，這些大滴會在金屬層上擴(kuò)散開來，損害其低發(fā)射率。
替代的粘合技術(shù)是，在將纖維層和金屬層結(jié)合在一起之前，在纖維層或金屬層上將粘合劑涂敷成小面積的某種圖案。適當(dāng)?shù)膱D案典型地是矩形、六邊形或其他小點(diǎn)形成的格子，其占總表面積的少于40％，優(yōu)選少于5％，或更優(yōu)選少于3％。
適當(dāng)?shù)恼澈蟿┌?，但不局限于，各種熱粘合劑、風(fēng)干粘合劑和熱敏粘合劑。
另一替代的技術(shù)是，對所述基于纖維的材料上的纖維采用最小壓力的定位焊接，使其與第一表面14的結(jié)合面少于15％，優(yōu)選少于5％，或甚至3％。
現(xiàn)在來看本發(fā)明的另外的實(shí)施例，最優(yōu)選的實(shí)施例的一個優(yōu)選的特征是，層10被兩個相對的表面包圍。這增加了結(jié)構(gòu)的對流絕熱特性，并形成了一個基本上封閉的單元，從而防止了污物和灰塵到達(dá)低發(fā)射率表面。為了進(jìn)一步增強(qiáng)密封，在生產(chǎn)或安裝過程中，可以選擇性地采用一個塑料等的薄層將該結(jié)構(gòu)沿其側(cè)邊封閉。
為了進(jìn)一步阻止灰塵和空氣的流動，一個附加的金屬層充當(dāng)了密封件，該結(jié)構(gòu)提供了阻礙輻射的兩道屏障，這極大地增強(qiáng)了絕熱性能。該結(jié)構(gòu)的一個例子如圖3所示，每一個界面都完全等同于參照圖1的描述。
圖4顯示了另一種變化，其中的絕熱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個結(jié)合到金屬層12的外表面上的基質(zhì)層16。在此情形下，如前所述，金屬層可以是結(jié)合到基質(zhì)層上的箔層，或其上沉積的涂層。根據(jù)應(yīng)用目的的不同，基質(zhì)層16的選擇應(yīng)具有所需的機(jī)械強(qiáng)度、磨耗性能、耐候性或其他理化性質(zhì)。適當(dāng)?shù)幕|(zhì)層的例子包括，但不局限于，織物、紙張和各種聚合物，該聚合物包括聚乙烯、PVC、尼龍和聚酯。對于特定的用途，采用織物基質(zhì)和其他耐撕裂聚合物基質(zhì)具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@樣他們可被縫合成特定的結(jié)構(gòu)。在此情況下，縫合就成為該結(jié)構(gòu)的各個層之間相互結(jié)合的主要方式。為了保證縫合線的位置不致?lián)p害絕熱性，優(yōu)選在縫合的區(qū)域涂敷密封劑。另外，縫合線應(yīng)當(dāng)采用遇潮濕可以膨脹的，以便使縫合時形成的孔隙密閉。對于全天候性的應(yīng)用，如多功能帳篷，最優(yōu)選塑性PVC，并在其中加入抗紫外線和氣候變化的添加劑。
參照圖9，它舉例顯示了一個帳篷，該帳篷至少有一面墻是用本發(fā)明的的絕熱結(jié)構(gòu)所形成的。本文中，“帳篷”一詞通常用來指主要由一種柔性材料形成的結(jié)構(gòu)，該柔性材料可由支撐結(jié)構(gòu)支撐或者是充氣式的。此用途的聚合物材料優(yōu)選厚度至少約50m，優(yōu)選約m500，并包括至少一種能夠增強(qiáng)材料耐候性能的添加劑。
為了增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，基質(zhì)層16的聚合物應(yīng)用可以包括一系列增強(qiáng)材料18。增強(qiáng)材料的選擇應(yīng)當(dāng)能提供改進(jìn)的抗張強(qiáng)度。適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)材料的例子包括，但不局限于，拉伸的纖維材料、織造的和非織造的布。
現(xiàn)在來看圖5，它顯示了另一個變化，其中的一個第二金屬層20或者被結(jié)合到，或者被氣相沉積到基質(zhì)層16的背面。這形成了一個增強(qiáng)的夾心結(jié)構(gòu)，其發(fā)射性能相當(dāng)于具有兩個低發(fā)射率的表面的箔片。盡管如前所述，本發(fā)明的主要反射屏障為朝向纖維基材料層10的表面，但層20的向外的表面在許多情況下也可進(jìn)一步增強(qiáng)反射絕熱性能。
圖6和7顯示了本發(fā)明的一些特定用途。圖6顯示了一個帶空腔的墻22，其中結(jié)合了圖3或5所描述的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，該結(jié)構(gòu)通過一系列使得與內(nèi)墻表面形成小空隙的間隔材料24組裝起來。所得到的空間進(jìn)一步阻礙了熱傳導(dǎo)，在圖5的結(jié)構(gòu)中，則充當(dāng)了附加的輻射屏障。在另一側(cè)，需要一個大一些的空隙，以便容納電線26等。但是，應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明事實(shí)上可以被容易安裝到任何所需厚度的空隙中，既可采用單一厚度的纖維基材料層10，也可采用其重疊型或任何類型的層狀結(jié)構(gòu)。
圖7顯示了本發(fā)明的一種用于水泥或灰泥屋頂28的閣樓式絕熱結(jié)構(gòu)。此圖所示的反射絕熱結(jié)構(gòu)被制作成一種多層結(jié)構(gòu)，其中有兩個纖維基材料層10，層10的頂層均為金屬層12。至少介質(zhì)材料金屬層12優(yōu)選為參見上圖5所示的夾心結(jié)構(gòu)，于是提供了一個附加的面朝上的輻射屏障。選擇性地，為了密封此絕熱結(jié)構(gòu)的底部，在較低的纖維基材料層10下方增加了一個附加的聚合物層30。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的這一和其他的實(shí)施例中，所述的結(jié)構(gòu)在最后發(fā)貨之前，所供應(yīng)和運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式有很大的靈活性。所以，在圖7的情形下，所述結(jié)構(gòu)可以是一個背面結(jié)合到纖維基材料層的反射板材(或“夾心”結(jié)構(gòu))。最上部的金屬層可在安裝過程中貼合。替代地，上層可參照類似于圖5那樣作為一個單元來提供，即可以將其粘結(jié)到，或只是簡單地覆蓋于單獨(dú)的纖維層10之上。在另一個替代實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)可通過與圖1(圖7的下部)和3(上部)所描述的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
最后看圖8，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明還可采用一個基于織造纖維的材料32來實(shí)施。典型地，據(jù)信厚度達(dá)約2.5mm的織造材料對于該應(yīng)用是經(jīng)濟(jì)的。該材料可選擇性地采用一種聚合聚合物背襯36或類似物來增強(qiáng)。
在許多情形下，足夠比例的纖維不規(guī)則地從織造材料的主體上突出來，從而允許其以較少的面積與金屬層接觸，而無須做進(jìn)一步的預(yù)處理。但是，在其他情形下，優(yōu)選對材料進(jìn)行處理，特別是采用被稱為“浮雕(raising)”的方法來使多個突出的纖維從織造材料表面向外伸展，以便支持金屬層12。
盡管典型地，突出的纖維34不如本發(fā)明的非織造實(shí)施例易于壓縮，但其通常提供了重要的回彈壓縮性，從而獲得了厚度降低的系數(shù)約為2。
應(yīng)當(dāng)指出，上述說明僅僅是列舉，還有其他許多實(shí)施例在本發(fā)明的構(gòu)想和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柔性的反射絕熱結(jié)構(gòu)，包括(i)一層基本上不生塵的、柔性的纖維基材料；和(ii)一個柔性金屬層，其具有一個發(fā)射率低于0.1第一表面，所述金屬層被結(jié)合到所述的纖維基材料上，其第一表面朝向該纖維基材料，并使得該第一表面的至少約85％的發(fā)射率基本上未受影響。
2.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述的第一表面的發(fā)射率不高于0.05。
3.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層用粘合劑結(jié)合到所述的纖維基材料上，所述的粘合劑占所述第一表面的不少于約15％。
4.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述的金屬層被結(jié)合到所述的纖維基材料層上，結(jié)合方式是通過所述纖維基材料的最小壓力的定位焊接，從而使其接觸面少于所述第一表面的約15％。
5.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層結(jié)合到所述纖維基材料層上，結(jié)合方式使得所述第一表面的發(fā)射率的至少約95％基本上未受影響。
6.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層結(jié)合到所述纖維基材料層上，結(jié)合方式使得得所述第一表面的發(fā)射率的至少約97％基本上未受影響。
7.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層是一種非織造材料。
8.權(quán)利要求7的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述非織造材料被形成一種可卷取存放的可壓縮狀態(tài)，當(dāng)其被展開成非壓縮狀態(tài)時能夠恢復(fù)原狀，該非織造材料在非壓縮狀態(tài)下所占的體積至少是其在壓縮狀態(tài)下所占體積的兩倍。
9.權(quán)利要求8的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述非織造材料在所述未壓縮的狀態(tài)下，每10cm厚度的容積密度不超過約4kg/m2。
10.權(quán)利要求8的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述非織造材料在所述未壓縮的狀態(tài)下，每10cm厚度的容積密度為從約0.9kg/m2到約2kg/m2。
11.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層主要由聚酯纖維形成。
12.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層包括卷曲纖維。
13.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層有一個與金屬層相鄰的低密度纖維層，所述密度低于該纖維基材料的平均密度。
14.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層包括一個具有第一直徑的第一組分，和一個具有第二直徑的第二組分，第二直徑至少是第一直徑的兩倍。
15.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述纖維基材料層是一種織物材料，該織物材料被加工為具有許多用于支撐金屬層的從織造材料向外突出的纖維。
16.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述金屬層是一個金屬箔片。
17.權(quán)利要求16的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述金屬箔片有一個與所述第一表面相對的第二表面，該絕熱結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一個結(jié)合到所述第二表面的基質(zhì)層。
18.權(quán)利要求17的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述基質(zhì)層主要由聚合物材料形成。
19.權(quán)利要求18的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料的厚度至少約為50m，并至少包括一種被選用來增強(qiáng)該聚合材料耐候性的添加劑。
20.權(quán)利要求18的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料選擇不能撕裂的材料，所述聚合材料、金屬層和纖維基材料被縫合在一起。
21.權(quán)利要求20的絕熱結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括施用到所述結(jié)構(gòu)上的密封劑，以便密封縫合的區(qū)域。
22.權(quán)利要求18的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述聚合材料包括一系列增強(qiáng)材料。
23.權(quán)利要求17的絕熱結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括一個結(jié)合在所述基質(zhì)層背面的第二金屬層。
24.權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述的金屬層由金屬沉積在柔性基質(zhì)層表面上形成。
25.權(quán)利要求24的絕熱結(jié)構(gòu)，其中所述基質(zhì)層主要由聚合物材料形成。
26.權(quán)利要求25的絕熱結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括一個結(jié)合在所述聚合物材料層背面的第二金屬層。
27.一種帳篷，包括至少一面由權(quán)利要求1的絕熱結(jié)構(gòu)形成的墻。
全文摘要
一種柔性的反射絕熱結(jié)構(gòu)，包括一個柔性纖維基材料(10)，和一個柔性金屬層(12)，其具有一個發(fā)射率(emissivity)低于0.1的第一表面(14)。所述金屬層被附著到所述的纖維基材料上，其第一表面朝向該纖維基材料。優(yōu)選將該纖維基材料結(jié)合到金屬層上，使得該第一表面的約85％，優(yōu)選至少約95％，最優(yōu)選至少約97％的發(fā)射率基本上未受影響。
文檔編號B32B15/14GK1416392SQ01804842
公開日2003年5月7日 申請日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者拉斐爾·海費(fèi)茨 申請人:拉斐爾·海費(fèi)茨