CN101698998A - 幕墙 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种幕墙，其中包括金属墙板，在所述金属墙板的背面设置有耐火隔热层，所述耐火隔热层由包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质的组合物的硬化体构成；相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份。在具有优良的耐火性的同时，还具有较佳的隔热性和强度，并且能够抑制结露现象的发生，且不会对环境造成不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型幕墙，本发明所述幕墙具有优良的耐火性及隔热性。
背景技术
构成建筑物墙面的金属幕墙通常采用铝、不锈钢和铁等金属墙板作为基材。已知的用于提高这种金属幕墙耐火性的技术是在金属墙板的背面设置喷涂岩棉层。这种喷涂岩棉层的主要成分是水泥和岩棉。
如果要提高喷涂岩棉层的隔热性，就需要提高岩棉相对于水泥的比例，但另一方面，岩棉的比例的提高又会造成强度下降的问题。如果使用这种低强度的喷涂岩棉层，当施加冲击、振动等外力时，喷涂岩棉层就会发生剥离、脱落等现象，也就是说，现有的喷涂岩棉层很难保证既具有较高的隔热性又具有较大的强度。
进一步地，现有的喷涂岩棉层很容易吸收水分，因此具有易于结露的性质。这种性质会引起喷涂岩棉层的层体本身强度降低，从而可能造成其对冲击、振动等外力的抵抗性不足。另外，喷涂岩棉层与金属墙板的交界面处的结合强度低，从而可能引发层脱落等现象。而且，由于吸收了水分，因此还会使隔热性降低。这种由水分引起的问题，随着岩棉相对于水泥的比例的提高而愈发明显。
在公开号为实开平3-113013的日本专利文献中记载有一种面板，在该面板中用作幕墙的金属墙板的背面设置有由岩棉毡层、陶瓷纤维毡层等无机纤维毡构成的耐火遮盖材料。该专利文献的目的是要改现有善喷涂岩棉层的缺点。但是，该专利文献中公开的面板上的无机纤维可能会四处飞散，从而对环境造成不利影响。而且，该专利文献中公开的面板也不能充分抑制结露现象的发生。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的问题是：提供了一种金属幕墙，在具有优良的耐火性的同时，还具有较佳的隔热性和强度，并且能够抑制结露现象的发生，且不会对环境造成不利影响。
为了实现上述目的，本发明的发明人经过刻苦钻研，研制出在金属墙板的背面设置由特定成分的组合物的硬化体构成幕墙的方案，从而完成了本发明。
本发明提供了一种幕墙，其中包括金属墙板，在所述金属墙板的背面设置有耐火隔热层，所述耐火隔热层由包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质的组合物的硬化体构成；相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份。
本发明还提供了一种幕墙，其中包括金属墙板，在所述金属墙板的背面按序设置有耐火隔热层和无机质薄层；所述耐火隔热层由包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质的组合物的硬化体构成；相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份；所述无机质薄层的厚度为0.05-1mm。
本发明幕墙的一制造方法，如下：
在金属墙板的背面涂覆包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒、吸热物质及水的组合物，并将其硬化；其中，相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份，所述水为200～1200重量份。
本发明幕墙的另一制造方法，如下：
在金属墙板的背面涂覆包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒、吸热物质、水、水溶性金属盐以及水溶性高分子化合物的组合物，并将其硬化；其中，相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份，所述水为200～1200重量份，所述水溶性金属盐为0.5～30重量份，所述水溶性高分子化合物为0.5～30重量份。
本发明所提供的幕墙，能够发挥耐火性、隔热性及强度等方面的优良性能，并且可以充分地抑制结露现象的发生。另外，由于本发明所述的幕墙不以岩棉等纤维作为主要成分，因此不会对环境造成不利影响。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
本实施例提供了一种幕墙，在金属墙板的背面设置有耐火隔热层，该耐火隔热层由将水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质作为必需成分的组合物的硬化体构成。
在构成上述耐火隔热层的成分中，水泥作为结合材料使用。该水泥例如可以为：普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、超早强硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、耐硫酸盐硅酸盐水泥和白色硅酸盐水泥等硅酸盐水泥，除此之外还可以为：铝水泥、超快硬水泥、膨胀水泥、酸性磷酸盐水泥、二氧化硅水泥、高炉水泥、飞灰水泥、基恩水泥(keene’s cement)等。也可以将这些水泥中的一种或两种以上进行混合使用。其中，最好使用硅酸盐水泥。具体而言，最好使用普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、超早强硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、耐硫酸盐硅酸盐水泥和白色硅酸盐水泥等硅酸盐水泥中的至少一种。
发泡有机树脂颗粒可以是通过将有机树脂发泡为颗粒状或将有机树脂进行发泡成形后破碎成颗粒状等方式形成。这些颗粒中每个颗粒最好具有气孔。发泡有机树脂颗粒例如可以为：发泡苯乙烯、发泡聚氨酯、发泡苯酚、发泡聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等已知的发泡有机树脂，可以使用其中的一种或两种以上。在本实施例中，最好使用发泡苯乙烯。
发泡有机树脂颗粒的平均颗粒直径通常为1～10mm左右。并且，发泡有机树脂颗粒的松密度通常为0.08g/cm3以下，较佳为0.03g/cm3以下，更佳为0.015g/cm3以下。
在本实施例中，通过使用上述发泡有机树脂颗粒进行阻燃化处理，可以得到充分的耐火性。这种阻燃化处理的方法为：(1)在制造发泡有机树脂颗粒的过程中进行阻燃化处理的方法；(2)在制造发泡有机树脂颗粒之后进行阻燃化处理的方法。
上述(1)中的在制造发泡有机树脂颗粒的过程中进行阻燃化处理的方法例如可以为添加阻燃剂。在这种情况下，添加阻燃剂的方法可以在有机树脂重合时(例如：悬浊重合时的初期阶段)或当到达某种程度的重合转化率时添加阻燃剂；或者可以在将发泡剂含浸于有机树脂中时添加阻燃剂；或者也可以在推出时添加阻燃剂。
另外，在上述(1)的方法中，可以使用具有优良阻燃性的有机树脂组合物制造发泡有机树脂颗粒。该有机树脂组合物例如可以为：使用将多元醇、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(Diphenyl methane diisocyanate，简称：MDI)及异氰酸酯部进行环化的催化剂的异氰脲酸酯(isocyanurate)发泡体、使用向多元醇中结合阻燃性苯酚树脂的树脂的变性苯酚发泡体、使用通过重合含有卤族元素的单体而形成的有机树脂的发泡体等。上述多元醇较佳地可以从芳香族聚酯多元醇和芳香族聚醚多元醇(曼尼希变性聚醚多元醇等)中选择。
在使用这种具有优良阻燃性的有机树脂的情况下，还可以进一步添加阻燃剂。
上述阻燃剂，例如可以为：磷酸三甲酚酯(Tricresyl Phosphate，简称：TCP)、磷酸甲苯二苯酯(Cresyl Diphenyl Phosphate，简称：CDP)、磷酸二苯辛酯(Octyl Diphenyl Phosphate)、磷酸三(β-氯乙基)酯、磷酸三丁酯、磷酸三(二氯丙基)酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二溴丙基)酯、氯膦酸酯、溴膦酸酯、磷酸二乙基-N，N-二(2-羟乙基)氨甲基酯、及膦酸二(聚氧乙烯)羟甲基酯等有机磷系化合物；氯化聚苯、氯化聚乙烯、氯化二苯、氯化三苯、五氧化脂肪酸酯、四氯五环癸烷、氯化萘、及四氯无水邻苯二甲酸等氯化合物；四溴二苯A、十溴二苯氧化物、六溴环癸烷、三溴苯酚、乙烯二四溴邻苯二甲酰亚胺、及乙烯二五溴二苯等溴化合物；三氧化锑、及五氯化锑等锑化合物；三氯化磷、五氯化磷、磷酸铵、及聚磷酸铵等磷化合物；硼酸锌、硼酸钠、及氢氧化铝等无机化合物。
在上述(2)中的在制造发泡有机树脂颗粒之后进行阻燃化处理的方法是在上述发泡有机树脂颗粒上涂敷阻燃剂、烷氧基硅烷化合物、及硅酸盐化合物等(将这些统称为“阻燃处理剂”)，并使其吸附于发泡有机树脂颗粒上。另外，可以使用这些阻燃处理剂中的一种或两种以上。也可以使用与上述(1)中所述相同的阻燃剂。
上述烷氧基硅烷化合物不做具体限定，例如可以使用：四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、及二乙基二乙氧基硅烷等。
另外，上述硅酸盐化合物例如可以使用：硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、及硅酸铵等，除此之外也可以使用市场上销售的水玻璃等。
另外，也可以根据需要将上述阻燃剂溶解或分散于水或其他适当溶剂中形成溶液或分散液，将该溶液或分散液涂敷于上述发泡有机树脂颗粒上，并用吸附等方法进行处理。在上述溶液或分散液中可以配合使用丙烯系统树脂等粘合剂。对上述溶液或分散液进行处理后，进行干燥，或者根据需要进行热处理。阻燃处理剂的使用量可以根据期望达到的阻燃性及发泡有机树脂的种类等因素进行确定。
发泡有机树脂颗粒相对于100重量份水泥的比例通常为4～40重量份，较佳为5～35重量份。如果发泡有机颗粒过少，则不能具有充分的隔热性及防结露性；如果发泡有机颗粒过多，则很难得到理解的耐火性及强度。
无机轻量颗粒为在各个颗粒中具有气孔的无机材料。这种无机轻量颗粒例如可以为：珍珠岩、膨胀页岩、蛭石、膨胀蛭石、轻石、及白沙球囊等，具体可以使用其中的一种或两种以上。无机轻量颗粒的平均颗粒直径通常为0.1～5mm左右。无机轻量颗粒相对于100重量份水泥的比例通常为5～300重量份，较佳为10～250重量份。如果无机轻量颗粒过少，则很难得到充分的耐火性、隔热性、防结露性等物理特性；如果无机轻量颗粒过多，则不利于强度等特性。
吸热物质为加热时会释放出水分的金属化合物。这咱吸热物质在加热时会产生水蒸气，通过其吸热作用可以提高耐火性能。
这种吸热物质例如可以为：氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化锶、及氢氧化钪等金属氢氧化物；硼砂(四硼酸钠)、八硼酸二钠、及硼酸锌等金属硼酸盐；可例举沸石、多水高岭石、水铝英石及钙矾石等具体可以使用其中的一种或两种以上。吸热物质最优选为金属氢氧化物。
吸热物质相对于100重量份的水泥的比例通常为5～800重量份，较佳为10～600重量份，更佳为20～300重量份。如果吸热物质过少，则不具有充分的耐火性；如果吸热物质过多，则很难得到充分的隔热性及强度等物理特性。
本发明的成分，优选更包含水溶性金属盐。水溶性金属盐优选为溶于水，生成金属离子的物质，更优选为生成2价以上的多价金属离子的物质。这种水溶性金属盐，通过与后述的水溶性高分子化合物相互作用，易形成无机质薄层。
这种水溶性金属盐，例如可以为：
硫酸铵铝、硫酸钠铝、硫酸铝、硫酸钾铝、硫酸铁、硫酸钾铁、硫酸镁、硫酸镍、硫酸锌、硫酸铍、及硫酸锆等金属硫酸盐；
磷酸铝、磷酸钴、磷酸镁、磷酸镁铵、磷酸氢镁、磷酸锌、及磷酸二氢锌等金属磷酸盐；
硝酸铵、硝酸锌、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铋、硝酸锆、硝酸铈、硝酸铁、硝酸镍、及硝酸镁等金属硝酸盐；
醋酸锌、及醋酸钴等金属醋酸盐；
氯化钴、氯化铝、氯化钴及氯化铁等金属氯化物盐；
可使用上述的一种或两种以上。
上述水溶性金属盐，优选为溶于水生成铝盐的物质，其中更优选硫酸铝。
水溶性金属盐的比例为，相对于100重量份的水泥，通常为0.5～30重量份，优选为1-25重量份，更优选为2-20重量份。在此范围内，可与后述的水溶性高分子化合物相互作用，更加高效地形成无机质薄层，提高防火性。
本发明的成分，优选更包含水溶性高分子化合物。通过加入水溶性高分子化合物，可易形成无机质薄层。
这种水溶性高分子化合物，例如可以为：
聚乙烯醇、聚(meta)丙烯酸、聚亚烷基氧化物(Polyalkylene oxide)、生物胶、半乳甘露聚糖衍生物、海藻酸及其衍生物、明胶、酪蛋白及白蛋白以及这些的衍生物、纤维素衍生物等。水溶性高分子化合物较优选为高粘度的物质，具体地，该水溶性高分子化合物的1％水溶液的粘度(用B型粘度计在20℃测定值，以下相同)为8000mPa·s以上，优选为10000mPa·s，更优选为12000mPa·s。
水溶性高分子化合物的比例为，相对于100重量份的水泥，通常为0.5～30重量份，优选为0.8-15重量份，更优选为1-10重量份。在此范围内，可通过与水溶性金属盐相互作用，更加高效地形成无机质薄层，提高防火性。
本发明中，通过一并使用水溶性金属盐和水溶性高分子化合物，在硬化本发明组合物时，可在耐火隔热层上高效形成无机质薄层，可提高防火性。其作用机理未完全明确，推测为通过两组分提高了保水性效果。
无机质薄层是源自水泥成分中的物质，至少含有Ca成分及Si成分。无机质薄层在耐火隔热层硬化阶段，分散或溶解的水泥成分在耐火隔热层的表面固化而成。此无机质薄层的厚度为，优选0.05～1mm，较优选为0.08～0.5mm，更优选为0.1～0.4mm。
本实施例所述的幕墙为在金属墙板的背面设置有耐火隔热层，该耐火隔热层由将上述的水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质作为必需成分的组合物的硬化体构成。该耐火隔热层是通过向含有上述各成分的组合物中添加适量的水进行均匀混炼并硬化而得到的。此时，上述组合物中根据需要可以包含增粘剂、界面活性剂、阻燃剂、减水剂、消泡剂、树脂、及纤维等。
水的比例为，相对于100重量份的水泥，通常为200～1200重量份，优选为400-1000重量份，更优选为500-800重量份。通过添加如此范围的水，可在耐火隔热层上高效形成无机质薄层。
金属墙板可以通过对由铝、不锈钢、及铁等金属构成的金属板以预定形状加工而成。
耐火隔热层可以通过采用喷涂或镘涂等方式在金属墙板的背面涂敷上述组合物，并经过硬化而形成。上述组合物的涂敷和硬化既可以在将金属墙板设置于建筑物上之前进行，也可以在将金属墙板设置于建筑物上之后进行。另外，该耐火隔热层也可以通过各种下涂层进行设置。
本发明的幕墙可通过如下方法制造。
(1)在金属墙板的背面涂覆包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒、吸热物质及水的组合物，并将其硬化；其中，相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份，所述水为200～1200重量份。
(2)在金属墙板的背面涂覆包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒、吸热物质、水、水溶性金属盐以及水溶性高分子化合物的组合物，并将其硬化；其中，相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份，所述水为200～1200重量份，所述水溶性金属盐为0.5～30重量份，所述水溶性高分子化合物为0.5～30重量份。
本发明中，优选上述(2)的方法。通过此方法，可易得到在金属墙板的背面设置有厚度为5～100mm的耐火隔热层，且在其上形成有厚度为0.05～1mm的无机质薄层的幕墙。耐火隔热层的厚度通常为5～100mm，优选为10～50mm。在此范围内，有优良的耐火性和隔热性。
以下举例说明：
本发明所用原料如下：
水泥：硅酸盐水泥，松比重1.2；
发泡有机树脂颗粒A：发泡苯乙烯，平均粒径3mm，松比重0.014；
发泡有机树脂颗粒B：在相对于100重量份的发泡有机树脂颗粒A，加入了60重量份的硅酸锂溶液和苯丙乳液的混合物后，在50℃干燥24小时的物质，其中硅酸锂溶液(固体含量23重量％)∶苯丙乳液(固体含量50重量％)＝9∶1(重量比)。
无机轻量颗粒：蛭石，平均粒径为1mm，松比重0.12；
吸热物质：氢氧化铝，松比重1.2；
水溶性金属盐：硫酸铝；
水溶性高分子化合物：甲基纤维素(1％水溶液的粘度为15000mPa·s)
实施例1
100重量份的水泥，加入21重量份的发泡有机树脂颗粒A、140重量份的无机轻量颗粒、9重量份的吸热物质和5重量份的水溶性高分子化合物均匀混合后的组合物中加入610重量份的水进行混炼得到混炼物。
将上述混炼物在常温下硬化，切割成纵8cm×横14cm×厚4cm，测定硬化体的密度及热传导率。其中，热传导率计使用“Kemthrm QTM-D3”(京都电子工业制造)
另外，将上述混炼物涂覆在铁制金属墙板的背面，使其干燥厚度为35mm，将此为实验体进行了如下实验。(加热试验A)
在实验体的表面侧(金属墙板侧)设置600℃的加热器，加热10分钟后，测定了实验体的背面温度。实验结果如表1所示，评价基准如下：
A：背面温度200℃以下；
B：背面温度200℃以上，250℃以下；
C：背面温度250℃以上，300℃以下；
D：背面温度300℃以上，350℃以下；
E：背面温度350℃以上。
表1
表2
表3
实施例2-16、比较例1-2
根据表1-3所述的配比，与实施例1相同地制造了硬化体和实验体，进行了相同的实验，结果见表1-3。
另外，对实施例3-5、7-9进行了加热试验B。
(加热试验B)
对于实验体背面侧(硬化体侧)，通过辐射电气加热器，照射50KW/m2的辐射热20分钟后，测定了总发热量。结果如表4所示。
表4
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | |
| 无机质薄层的厚度(mm) | 0.03 | 0.16 | 0.11 | 0.02 | 0.32 | 0.21 |
| 加热实验B(MJ/m2) | 5.6 | 4.2 | 4.3 | 5.1 | 3.5 | 3.6 |
Claims (2)
1.一种幕墙，其特征在于，包括金属墙板，在所述金属墙板的背面设置有耐火隔热层，所述耐火隔热层由包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质的组合物的硬化体构成；相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份。
2.一种幕墙，其特征在于，包括金属墙板，在所述金属墙板的背面按序设置有耐火隔热层和无机质薄层；
所述耐火隔热层由包含水泥、发泡有机树脂颗粒、无机轻量颗粒及吸热物质的组合物的硬化体构成；相对于100重量份的所述水泥，所述发泡有机树脂颗粒为4～40重量份，所述无机轻量颗粒为5～300重量份，所述吸热物质为5～800重量份；
所述无机质薄层的厚度为0.05～1mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110727 Termination date: 20170918 |