CN101153686A

CN101153686A - 高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品及制作方法

Info

Publication number: CN101153686A
Application number: CNA2006100692525A
Authority: CN
Inventors: 许刚; 王云山; 刘昭勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2008-04-02

Abstract

高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窝体，蜂窝体的蜂窝孔内填充有轻质无机填充料，其特征在于在蜂窝孔的两端面抹有灰膏状无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的深度为1.5～10mm，在蜂窝孔外的厚度为1.5～10mm，总厚度为3～20mm。在蜂窝体的侧面瓦楞沟槽内也可抹有灰膏状无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在沟槽外的厚度为2～30mm。本发明保留了蜂窝结构的高强软质特性，同时防火阻燃、绝热隔音性能更优越，整体制品的抗弯荷载强度高，提高了制品的高抗冲击性能。

Description

高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品及制作方法

技术领域

本发明属于蜂窝复合材料，特别涉及一种防火绝热蜂窝复合材料。

背景技术

已有技术的蜂窝复合板，一般是采用“三明治”夹芯结构，上下两个面板之间夹有蜂窝芯，采用粘合剂复合为一体，蜂窝孔内填充绝热隔音轻质材料，广泛的用于内隔墙体、门业、家俱等行业。不管是铝蜂窝、塑料蜂窝、玻璃钢蜂窝还是纸蜂窝，虽然他们都有较高的比强度，但绝热隔音性能较差，尤其是防火性较差，最好只能做到GB/T8624B1级阻燃材料。“三明治”蜂窝夹芯结构在使用中易分层，材料的抗弯荷载强度低，因此目前的蜂窝复合材料应用领域和范围受到很大的局限。而现在一般的石膏板或氧化镁板制作的隔墙或防火门填充的材料基本上都采用岩棉和硅酸铝棉，而这些无机纤维存在的美中不足是劳动危害大、材料强度差、常借助于增强材料使用，因而制品中有许多热桥和声桥，从而降低了其绝热和隔音防火性能，还由于这些无机材料纤维复合强度差，与复合板面极易剥离和产生下垂，也极大地影响了其性能。这些无机纤维一般需要使用一些含有甲醛的粘合剂加之自身含有放射性有害物质，从而使复合材料不环保。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，既有蜂窝结构的高强轻质特性，又有无机材料的防火阻燃、绝热隔音，以及高抗冲击性能。

本发明高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窝体，蜂窝体的蜂窝孔内填充有轻质无机填充料，其特征在于在蜂窝孔的两端面抹有无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的深度为1.5～10mm，在蜂窝孔外的厚度为1.5～10mm，总厚度为3～20mm。

无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的深度优选为3～5mm，在蜂窝孔外的厚度优选为2～6mm，总厚度优选为5～11mm。

在蜂窝体的侧面瓦楞沟槽内也可抹有无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在沟槽外的厚度为2～30mm。

本发明在蜂窝孔内或侧面的瓦楞沟槽内抹入无机盐凝胶材料，不但填充了部分蜂窝孔或填平了沟槽，而且无机盐凝胶材料形成了与蜂窝结合的面板，蜂窝内的凝胶材料或沟槽内的凝胶材料与面板方向形成T形结构，在蜂窝孔内或沟槽内固化与蜂窝材料插接复合为一体。这种无机盐凝胶材料深入到蜂窝孔内部的T形插接复合，使得制品获得了最佳的抗弯荷载的强度。试验表明，在进行蜂窝材料抗弯荷载破坏性试验时，三明治结构的复合材料，其面板与蜂窝芯的结合部由于芯材受力变形断裂后而丧失抗弯强度。而本发明的制品由于无机盐凝胶材料深入到蜂窝内部与蜂窝孔的周壁复合为一体起到了不易变形的加固作用；侧面瓦楞沟槽内的凝胶材料同样起到了加强筋的作用，获得了最佳抗弯的高强结构。

采用本发明获得的蜂窝复合材料制品在无机盐凝胶材料面板的表面可直接进行压花、抛光使用或再复合一层饰面材料。制品周边可预先预制出各种凸凹便于连接的造型。

无机盐凝胶材料(也称为灰膏)可采用石灰、硫酸盐石膏材料、氯化镁和氧化镁的混合镁盐材料、硅酸盐水泥或这些盐的复合型盐材料等。材料中还可添加有防水剂和纤维增强材料，如使用石膏硫酸盐的时候，可添加适量的有机防水材料，如有机硅、丙烯酸防水剂、松香、石蜡乳液等，增加其制品的防水性能。为了增加制品的复合强度，在搅拌灰膏的同时放入短纤维增强材料。如，天然麻棉纤维和有机人造化学纤维及玻璃纤维等。

蜂窝孔内的无机填充料首先选用一些颗粒或粉状的材料，如膨胀珍珠岩、二氧化硅粉、活性炭、玻璃微珠等轻质、容易填充的导热系数低的无机材料，同时增加了制品的耐温和防火性能。这些颗粒或粉状的填充料填充在蜂窝孔内，呈现自由基活性状态，封闭在蜂窝孔内，当声源冲击活性材料时，活性材料产生振动，将声能转化为热能，因此将得到最佳的隔音效果。同时这些活性绝热隔音材料，使得制品有一个最佳的绝热隔音防火的综合性能，防火安全性显著提高。多层瓦楞板填充这些活性隔音材料后的隔音和绝热效果更佳。由于这些无机填充料自由地填充在蜂窝孔内，不需要含有甲醛或其它有害的粘合剂，使用更环保。

无机填充料在填充时前最好进行加热，干燥。脱水的作用有两个：一是对涂敷的无机盐凝胶材料起到加热干燥的作用。二是脱水后含水率越低导热系数越低，绝热隔音效果越好，质量越轻。

本发明比较适宜采用多层瓦楞板依次复合形成的蜂窝体或由圆管紧密排列形成的蜂窝体结构，蜂窝体的蜂窝材料最好进行浸渍阻燃剂或包覆阻燃剂处理，尤其是用阻燃纸制作的蜂窝材料必须包敷硅酸钠与氧化物阻燃剂的混合胶液，主要是增强硬化蜂窝材料和提高防火性能。当遇火灾时纸质材料虽然已经碳化，但包敷的硅酸盐和氧化物经过高温变成了坚硬的陶瓷状，仍然有很好的强度，这也是本发明独到的优点特征。

本发明的制作方法是先在蜂窝体的蜂窝孔的一个端面将灰膏状无机盐凝胶材料抹入(称之为抹灰)，再从另一端面填充具有绝热隔音功能的无机填充料，再将该端面抹灰密封，然后进行干燥。如果在蜂窝体的侧面(与蜂窝孔垂直面)沟槽内也同时抹灰时，可先把二个抹灰的侧面制作完后，再进行蜂窝孔的抹灰操作。本发明的制作方法即便于手工操作，也适合机械生产线上高速高质量制作。

本发明的优点：

保留了蜂窝结构的高强轻质特性，同时防火阻燃、绝热隔音性能更优越，整体制品的抗弯荷载强度高，提高了制品的高抗冲击性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1侧面结构示意图。

图中：1蜂窝体 2、4无机盐凝胶材料 3无机填充料

具体实施方式

如图1，本发明蜂窝体1的蜂窝孔内填充有轻质无机填充料3，在蜂窝孔的两端面抹有灰膏状无机盐凝胶材料2，无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的深度为1.5～10mm，优选3～5mm，在蜂窝孔外的厚度为1.5～10mm，优选2～6mm，总厚度为3～20mm，优选5～11mm。无机盐凝胶材料不但深入蜂窝孔内而且形成了本发明制品的面板。

如图2，在蜂窝体1的侧面瓦楞沟槽内抹有灰膏状无机盐凝胶材料4，无机盐凝胶材料在沟槽外的厚度为2～30mm。无机盐凝胶材料4不但将瓦楞沟槽填平而且形成侧面面板。

实施例1：

利用克重150g/m²的阻燃纸为瓦楞面，200g/m²克重的阻燃纸为直面制作成阻燃型瓦楞纸，由瓦楞纸依次复合形成瓦楞蜂窝体。瓦楞蜂窝瓦楞模数为4.5，瓦楞距高7mm，密度为100kg/m³，厚度50mm。用36度硅酸钠与氢氧化镁(或氢氧化锆)100∶20重量比的混合胶液包敷浸渍处理蜂窝体，经干燥后，测试其防火性，GB/T8624，达到复合A级不燃产品标准(烟密度等级SDR≤1，氧指数OI≥70.5)，抗平压强度≥5.0MPA，甲醛释放量为0.015mg/L，抗弯强度(KN/m²)＞5.5(JC623-996)。

将普通的石膏粉(凝速8-9min)∶水∶防水剂(有机硅防水剂乳液)∶玻璃纤维(中碱，长度为1-3cm)按100∶100∶1.5∶8的配比搅拌均匀成灰膏(无机盐凝胶材料)，填充在蜂窝孔的其中一面，将灰膏压入蜂窝孔深入0.5cm，蜂窝孔外垂直高度(厚度)0.6cm。实际抹灰厚度为0.5+0.6＝1.1cm。进行干燥后。在蜂窝孔内填充密度为55kg/m³的膨胀珍珠岩绝热材料，含水率≤3％，填充近满至另一面蜂窝孔平齐，用上述的石膏灰膏，抹入蜂窝孔内深度为0.5cm，蜂窝孔外厚度0.6cm，与另一面厚度相同，进行干燥。制品测得：防火性(GB/T9978-99)，耐火极限≥1.2小时、隔音性能(GBJ75-84)≥45dB、导热系数λ＝0.075W/M.K、抗弯强度(KN/m²)＞5.5(JC623-996)、抗平压强度≥5.0MPA。

实施例2：

利用实施例1同样的阻燃纸，经包敷浸渍硅酸钠和氢氧化镁(配比同上)，硬化后，复合为多层瓦楞复合蜂窝体。瓦楞蜂窝体厚度为60mm，材料密度为120kg/m³。

使用氯化镁∶水∶氧化镁＝1∶1.5∶0.5的灰膏加入适量2-4％(占灰膏总量)的加强筋短纤维碳丝制得无机盐凝胶材料。蜂窝孔内抹入深度为3mm，蜂窝外高度5mm，氧化镁涂层(无机盐凝胶材料)总厚度为8mm。蜂窝内填充1000目玻璃微珠活性闭孔材料。干燥后性能如下：耐火极限≥1.5小时、隔音性能≥50dB、导热系数λ＝0.051W/M.K、抗弯强度(KN/m²)＞6.2(JC623-996)、抗平压强度≥5.0MPA。

实施例3：

利用实施例2的经阻燃浸渍硬化处理的60mm厚多层瓦楞复合板将一端用实施例2中的镁盐及增强短纤维，封堵一侧蜂窝孔，然后填充二氧化硅细粉(密度45kg/m³)，将另一端密封后，在两瓦楞面的瓦楞沟槽内(沟槽深度7mm)用上述镁盐膏浆抹灰，沟槽外无机盐凝胶材料厚度为5mm。制得复合板制品，性能如下：导热系数λ＝0.055W/MK、隔音46dB、抗弯强度(KN/m²)＞4.3、抗平压强度≥3.0MPA、耐火极限≥1.2小时。

以上实施例在蜂窝孔内抹入无机盐凝胶材料后，横向荷载增加30％左右，隔音效果提高15％作用，可以强补瓦楞蜂窝材料抗弯强度的单向性。

Claims

1.一种高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窝体，蜂窝体的蜂窝孔内填充有轻质无机填充料，其特征在于在蜂窝孔的两端面抹有无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的的深度为1.5～10mm，在蜂窝孔外的厚度为1.5～10mm，总厚度为3～20mm。

2.根据权利要求1所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，其特征在于在蜂窝体的侧面瓦楞沟槽内抹有无机盐凝胶材料，无机盐凝胶材料在沟槽外的厚度为2～30mm。

3.根据权利要求1所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，其特征在于所述无机盐凝胶材料在蜂窝孔内的的深度为3～5mm，在蜂窝孔外的厚度为2～6mm，总厚度为5～11mm。

4.根据权利要求1或2所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，其特征在于所述无机盐凝胶材料为石灰、硫酸盐石膏材料、氯化镁和氧化镁的混合镁盐材料、硅酸盐水泥或这些盐的复合型盐材料。

5.根据权利要求1所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，其特征在于所述轻质无机填充料采用粒状或粉状的膨胀珍珠岩、二氧化硅粉、活性炭或玻璃微珠。

6.根据权利要求1所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品，其特征在于蜂窝体的蜂窝材料进行浸渍阻燃剂或包覆阻燃剂处理。

7.一种制作权利要求1所述的高抗弯强度的防火绝热蜂窝复合材料制品的方法，其特征在于是先在蜂窝体的蜂窝孔的一个端面将灰膏状无机盐凝胶材料抹入，再从另一端面填充具有绝热隔音功能的无机填充料，再将该端面用灰膏状无机盐凝胶材料抹灰密封，然后进行干燥。