CN1022491C - 防火材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防火材料及其制造方法，该产品包括有包装箱壁板波纹结构件和其中的硅酸钠分层，该层起着火焰和(或)高温的隔障、叠层工艺的粘合剂以及提供结构强度的作用，本发明的方法是向该材料板施加涂料之前，预先在该硅酸钠中兑入一种无机材料，这种无机材料不会与该硅酸钠起反应。

Description

本发明广泛地涉及防火制品，特别涉及在一般情况下易于燃烧而经过涂层和（或）浸渍后能变为防火性的材料，并涉及由该种材料做成的新型制品。本发明还考虑了一种新的工艺用以制作具有上述特征的制品，同时也考虑了上述工艺所用的新机组，本发明在防火的纤维制品加工，如波纹构件、包装箱壁板材料（波纹纸板）等的加工方面有特殊的用途，关于这种用途将进行详细描述。但本发明并不只限于包装箱壁板防火材料的生产，通过下文的叙述便可明了。

目前生产波纹结构件的各种系统中都免不了要使用波纹辊来把介质形成波纹，一般是从第一号滚筒上抽取纸坯，以便形成波纹层。送去成形的介质通过一对波纹辊，辊温一般要加热到大约350°F以上。在波纹的凸脊上涂粘合剂。通常是从第二个滚筒上取纸作为衬板以形成单面波纹构件。一般情况下，为了增加波纹结构件的强度，还要进一步加工，从位于另一预热辊上方之第三号滚筒抽出第二衬板，并将其粘结在单面波纹构件露出波纹那一面的凸脊上，这样就形成了单壁波纹结构板。单壁波纹板被送经加热介质或加热板区段的上方，同时在加热板上方还设有重力辊和移送带以形成压力。

将波纹介质和衬板粘连用的粘合剂，传统地都使用一种名为“Stein-Hall”的、以浆糊为基底的粒合剂，一般是在谷物浆糊中含甲醛作为杀菌剂，并含苛性碱以调节pH值。糊基粘合剂也可以含有硼砂或其它增粘剂以增加粘度（参见美国专利3151996号及2833662号）。由于它的储存寿命比较短，为了避免造成不必要的（过早的）硬结，糊基粘合剂一般都是煮过的，也就是说，分批地把含有一定数量浆糊的、水化的稀浆逐渐加热到胶化的温度。也有一些调制浆糊的工艺过程是为了使稀糊浆瞬时固化而发展的（参见美国专利2609326，2717213，3113836，3228781，3308037，及3450549各号）。

在传统的波纹成型系统中所存在的一个问题，就是波纹成型介质会发生畸形波纹。畸形波纹可能产生于波纹形成之初，也可能产生于以后的工序之中。而主要造成变形的工序范围在于已形成波纹的介质离开波纹辊的时候，以及处于加热板区段（粘合剂硬结）中的时候。波纹介质离开波纹辊时所发生的变形，主要是由于波纹介质在受到加热和加压之后被波纹辊咬住而不能正常地脱离波纹辊。

在双侧裱褙工序的加热板区段中，也经常发生变形，这时第二衬板被粘到单面波纹构件露出波纹侧的凸脊上，形成的单壁波纹构件通过加热板区段以促使波纹结构件干燥并使粘合剂固化，加热板区段设有移送带和重力辊装置以便对构件施加压力。由于加热板区段和衬板之间的摩擦系数很大，会造成波纹变形（即“开裂”），又由于单壁波纹结构件在移送带、重力辊装置与加热板段之间承受着剪应力，会形成波纹“歪扭”。

存在于单壁波纹构件中的高剪应力，还会降低第二衬板与单面波纹构件凸脊之间的粘连结合强度。一般表现为，当单壁波纹构件进入加热板时，粘连第二衬板的结合处尚未完全固结，构件中的高剪应力使第二衬板与单面波纹构件之间产生了滑移现象，从而破坏了原来的结合。

以前解决波纹变形问题的一种老工艺，是将波纹介质用蒸汽进行预处理，利用一个开有若干缝隙或出口的、充满蒸汽的加热辊对纸坯的整个宽度上释放蒸汽，上方并设有一个蒸汽喷头。蒸汽处理达 到了使纸坯纤维变得柔软易于弯挠的效果。然而，由于总是在离纸坯进入波纹辊前一定的距离上（多数情况下常为几英寸）喷蒸汽，因而不能在波纹辊形成波纹后的咬合处发挥其全部的作用。并且蒸汽处理使波纹成型系统增加了大量的能源消耗，用于发生蒸汽和以后把波纹结构产品加热干燥。

由于波纹构件在粘合剂硬结时受到了不均衡的冷却，产生了所谓“S形翘曲”和“鼓包”这导致了产品损失。据报导，“S形翘曲”和“鼓包”高达产品量的5%到9%。

解决畸形或变形波纹及“S形翘曲”的一种办法是使波纹成型系统以低产量运行。这样一来，如果说现代化的波纹成型系统生产单面构件时的极限通过能力是每分钟1，000英尺，而据报导，用Stein-Hall糊基粘合剂的、典型的波纹成型设备生产单壁波纹构件时，却只能以大约每分钟200到350英尺的通过速度进行操作。

有许多研究人员建议了各种增加波纹成型系统通过速度的解决办法。例如先前有一种工艺，企图在波纹介质上或在波纹辊上（或同时在介质和辊上）施加各种润滑剂来解决波纹的畸形问题（作为例子，可参见美国专利1796542，3676247，和3103459各号）。润滑剂一般是以碳氢化合物作基底的，诸如石蜡油、蜡及聚乙烯等，使用时可为液态，或以固态的棒状物施加于纸坯上或波纹辊的凸脊上。由于这些润滑剂可使波纹介质脱离波纹辊，据报导，使用这些润滑剂的结果对波纹成型有某种改善，且操作速度也稍有提高。使用这些润滑剂也带来了一些问题。其一是，这些润滑剂有被波纹介质和（或）衬板吸收的趋向，因而造成了波纹介质和（或）衬板的褪色。这些烃基润滑剂在波纹辊和加热板的操作温度下还有蒸发的倾向，由此而产生的、热的油蒸汽弥漫在车间内的大气中达到令人无法忍受的浓度。尤为甚者，就是这种烃基润滑剂还能提高波纹构件的易燃性。

Andrew    W.Morris和Reginald    J.Norman等人的美国专利3676247号披露了波纹纸板构件的制造术，是将构件在送去波纹成型之前，在环境温度或中等温度（达320°F）的条件下，用诸如硬酯酸盐与石蜡油蜡的混合物作为润滑剂去处理波纹介质的两面。据报导称，经处理后的波纹介质易于脱离波纹辊，从而可显著提高波纹辊的操作速度而无须对波纹介质加热和（或）喷蒸汽。Morris等人随后在未加衬板的波纹介质那面的凸脊高处涂布一层硅酸钠之类的粘合剂，并将一衬板固着其上，在这一单面波纹构件的另一侧上，则在环境温度或中等温度下，采用冷态硬结的粘合剂将一层或多层的衬板固定上去，粘合剂则用聚乙烯基乙醇型或聚乙烯基乙酸型。据报导，Morris等人关于波纹纸板构件制造方法的专利中并未谈到热工艺的许多不足之处，包括商业上所熟知的缺陷，如衬板方面的“搓板现象”、“S形翘曲”、“鼓包”及“错层”以及波纹方面的“高低不一”、“歪扭”和“开裂”等。除此之外，Morris等人的工艺由于使用聚乙烯基乙酸型或聚乙烯基乙醇型的粘合剂，生产出来的最终产品极易起火。制造厂里存在着容易起火的问题，会导致极大的危险。

很多研究人员已经提出了各种建议以解决包装箱波纹壁板材料阻燃和防火的问题。然而，早前这些工艺的研究人员都把精力集中在如何改进纸坯“湿面”的化学性质上去了。早先这些工艺确实减少了包装箱波纹壁板材料的易燃性，但这些早先解决办法中没有一个可以被人认为生产了真正能够防火的包装箱波纹壁板材料。此外，由于应用在“湿面”化学上的许多阻燃材料遇到传统波纹成型系统的高温时会起可逆作用，造纸化学在“湿面”上的改进工作使得制造工艺过程增加了复杂性。

本发明的主要目标是，要提供一套方法和设备使得一般的易燃材料具有防火性能。此外，本发明还有另一个目标，就是要提供新的、改进的、防火（载体一般易燃）产品，这些产品能克服先前工艺的上述问题及其它问题。本发明的另一较特殊的目标是要提供新型的、改进的波纹结构件，其结构特点为可以防火、防热并具有火焰蔓延速度低之特性。本发明的另一些特殊目标是提供新的改进的包装箱波纹壁板材料，这些材料有较好的机械性能，能防火防热，这种包装箱波纹壁板材料，只要将现有设备加以少量改造（低费用）就能进行生产，并可降低能源费用和提高成品率，本发明要提供制造具有上述特点的包装箱波纺壁板材料所需的新型工艺过程，并提供实施这些过程的机组。

概括地说，本发明在实施中要提供的防火制品包括有在其中加入了硅酸钠的一般易燃的载体或是基底，当上述材料在事故中暴露于火焰或高温条件 下，硅酸钠由于受热而发泡就会形成一种能够阻挡火焰由此经过的物质，当暴露在高温或火焰中时，硅酸钠起了膨胀、泡沸材料的作用并形成一种机械性能稳定的泡沫，这些泡沫即充当了（a）一种拒氧隔障，又充当了（b）高温的再辐射体和（或）绝热的再辐射体。产生的泡沫还抑制了一般的易燃载体或基底燃烧剂产生汽化物的速度，从而使载体或基底避免点燃。在本发明的一项典型的实施例中，一般的易燃基底包含有一个多层纸制品，在该制品中，硅酸钠还起到了层间粘合剂的作用。这样的实施例中，对于每一千平方英尺的纸制器来说，施加的硅酸钠量（干基）一般情况至少在三磅左右。如果认为有必要，还可在硅酸钠中加入一种或多种与之配伍的添加物，例如染料、润湿剂、表面活化剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、充填剂等等。制备防火制品时，为了能获得理想的泡沫。要在一般易燃的载体或基底中加入足够量的硅酸钠。在制造多层纸制品的情况下，要对将进行叠层的纸坯之一或对所有纸坯件施加硅酸钠，然后将各纸坯件加压使它们因其间的硅酸钠而互相粘连，最后硅酸钠硬结。在为本发明的专制的实施例中，防火的一般易燃制品包含有一个包装箱波纹壁板材料（波纹纸板），各种波纹介质与衬板叠层时所使用的单一的粘合剂就是硅酸钠。

本发明还有其它一些目标都已包含在每项优点之中，通过下面根据附图进行的描述便可清楚地看到，图中同一部件使用了同一标号：

图1是预期的、根据本发明制作的包装箱波纹壁板防火材料的片断;

图2是根据本发明的、制作防火包装箱波纹壁板材料的机组侧视剖面图;

图3是按图2中3-3线剖取的、机组的涂复/加压及注入器的部分侧视剖面图;

图4是一幅部分剖面的底视图，所示者为图3涂复加压注入器的阀及阀体细部图;

图5是示出图4的阀及阀体细部的端视图;

图6-11是根据本发明其它一些实施例的防火包装箱波纹壁板材料的横剖面图;

图12是预期的、根据本发明制作的另一实施例的防火结构件的片断。

在下面对于本发明的详细叙述里，专用词“载体”或“基底”应被理解为机械的支撑结构。“叠层制品”及“叠层”应理解为由至少有一个底层并在其上粘附固定至少一层附加层的结构。各分层可以由平纸坯组成，也可能是有一层或多层包括有波纹介质，如包装箱波纹壁板材料就是这样的。“膨胀泡沸”一词是指某一材料当其暴露于高温或火焰之中会膨胀或发泡的特性。“配伍添加物”一词是向硅酸钠中添加一些物质时所用，添加物应被理解为能够增强硅酸钠的处理特性、粘附特性和（或）防火特性的物质，这些将在以后详细谈到。“形成波纹”及“具有波纹”这些词就象在传统工艺中那样可以互换使用。

前文中已提到过，Morris等人的美国专利3，676，247中早已提出过建议，使我们认识到硅酸钠可用作波纹纸板结构件的粘合剂。然而，Morris等人仅在波纹介质露出波纹那一面的高处（凸脊）施加硅酸钠的一层薄膜，结果是使得硅酸钠膜基本上是不连续的，而且对于叠层制品来说，所施加的硅酸钠数量也是十分少的。如前所述，在将另一块衬板粘附到已制成的单面波纹构件上去的时候，Morris等人采用的是聚乙烯基乙酸型或聚乙烯基乙醇型的粘合剂，这种粘合剂给制造业带来了容易失火的严重问题，主要是还增加了波纹结构制品的易燃性。本发明部分地是基于这样的发现，亦即在一般易燃的叠层制品上施加足够量的硅酸钠，可以起到一举两得的作用：（1）高强度的粘合，（2）可作为防火隔障。

本发明的一项实施例示于图1中。从图1可以看到一种波纹箱壁材料，其外壁是由分层20及22两层衬板组成的。纸层20及22由传统的、平的衬板纸坯所组成，通常是一些碱性的牛皮纸之类的纸坯。分层20及22采用硅酸钠粘合剂24贴在一起组成叠层构造，施用硅酸钠的典型用量（干重），对于每一千平方英尺衬板纸坯来说，大约为三磅至六十磅左右，一般为大约三磅至二十四磅左右，最常见的是大约三磅至九磅左右。然后施加第二层硅酸钠粘合剂27把分层22与纸板波纹介质26粘附固定，这一层硅酸钠的典型用量（干重），对每一千平方英尺送往波纹成型的介质大约是三磅至六十磅左右、一般为大约三磅至二十四磅左右，最常见的是每一千平方英尺衬板纸坯用大约三磅至九磅左右。用硅酸钠粘合剂30把第三个衬板纸坯分层28固定在波纹介质26的另一侧面上，这时 的硅酸钠（干重）用量范围大约为三磅至六十磅左右，一般大约为三磅至二十四磅左右，最常见的是每一千平方英尺衬板纸坯约用硅酸钠三磅至九磅左右。在用以制作箱子或类似的包装箱时，分层20及22的叠层结构一般是用作箱子的外层，而衬板分层28则用作内层。以本发明的波纹包装箱壁板材料所制成的箱子是受热致活的。在面临高温或火焰的情况下，只要一燃烧就会产生防火隔障。

硅酸钠原材料可以是只含单一的硅酸钠溶液（即水玻璃），这种商品可从许多制造商那里买到。在本发明的实施中，液态的硅酸钠是从Diamond    Shamrock公司买来的，其中固体含量大约为37.9%至48.0%之间，使用很便利。一般情况下，硅酸钠从制造商那里一买来就能使用。在某些使用过程中则要稍加少量的水以减少硅酸钠溶液的稠度、一般不推荐稀释的做法，因为兑入的水只能增加所使用硅酸钠材料的固结时间和增加能源消耗。

依本发明所获得的防火程度，可以认为主要是取决于易燃载体或基底材料中所施加的硅酸钠的量。折合到每一千平方英尺的纸制品上，只要用三磅（干重）那末一点硅酸钠就能达到可以被人们接受的防火程度，随着硅酸钠施加量的提高，防火程度也越来越高，硅酸钠在每一千平方英尺纸制品上的施加量可达六十磅左右。每一千平方英尺纸制品上的硅酸钠用量超过六十磅后，一般情况下，防火性能（或粘结强度）实际上没有什么改进了。然而，采用增添硅酸钠分层以组成叠层结构等办法还是可以再加强防火性能的。

如果需要，可将一种或多种无机氧化物或盐类作为配伍添加物掺和到硅酸钠材料中去，用以改善硅酸钠的某些处理特性和（或）进一步加强最终材料的防火和（或）机械性能、强度，关于这些以后还会详细谈到。

我们不牵涉理论问题，人们都认为硅酸钠在防火方面先后有两个不同的作用原理。首先，硅酸钠涂层在遇到高温时，结合水的水分子就析离而成为水蒸汽的形式。释放水分子所生成的水蒸汽起到了将包装箱壁板波纹材料表面上的热带走的作用，由之而产生的热惯性又反过来在一段时间里保护了箱子的壁板波纹材料的基底和箱子里的物品。在硅酸钠核心材料的水分子大体耗尽之前，水分子的耗尽历程也将使波纹箱壁材料多少地保持在恒定的温度下。在释放完结合水分子之后，硅酸钠就泡沸膨胀并形成了饱含无机硅的、机械性能稳定的泡沫。生成的泡沫起着拒氧隔障、热的反射体或再辐射体的作用，进一步保护了不这样做就会燃烧的易燃基底，同时也保护了用箱壁波纹材料制成的箱子里所存放的物品。这种泡沫由于是不可燃的，因此抑制缓和了纸坯纤维的纤维素的高温分解，如果泡沫的数量足够多，就可形成箱子及其内存物的热绝缘体从而限制了箱子（及内存物）易燃材料的燃烧剂生成汽化物的速度。已经观察到，硅酸盐保护性泡沫并不能防止纤维中纤维素的遇热分解及其后生成可燃气体。然而，在一般的失火情况下，受硅酸盐泡沫保护下的纤维分解速度通常还不足以生成足够数量的可燃气体，从而在一般含氧水平条件下尚不能形成可以维持燃烧的混合物。已经观察到，本发明的这种材料在移去外界火源后具有自行熄灭的特性。这样一来，用本发明的包装箱壁板波纹材料做成的箱子或容器，在火焰中暴露之后，体现出一种烧焦的外观。尽管会如此，箱子或容器仍然可能是完好无损的，而箱子里存放的物品可以不致起火。其结果是，用本发明的箱壁波纹材料制作的箱子或容器，比用传统的纸坯和粘合剂制作的箱壁波纹材料及以此材料做成的箱子或容器，在承受较高的热负荷情况下能维持更长的时间。此外，因为包装箱壁板波纹材料本身是防火的，它将不会像用传统纸坯和粘合剂制作的箱壁波纹材料及以此材料做成的箱子或容器那样使火势扩散。

依据本发明的一种生产箱壁波纹材料的方法及机组示于图2至图5之中。参照图2中的细节，用以制作纸板波纹介质的卷筒纸100是从辊筒102抽取的，卷纸经过导向辊104、张力辊106和108，并在处理辊110上将卷筒纸进行处理以准备波纹成型。其后卷纸在导向辊112和114之间通过并被张力辊116及118张紧，然后送至波纹成型辊120及122。波纹成型辊120及122带有相互啮合的凸条或齿状物以便使卷纸形成波纹。为了便于形成波纹，第一个波纹辊120可用蒸汽加热至125°F至150°F的温度范围。然而，第二个波纹辊就与先前的工艺不同了，它可以处于环境温度之下或是用循环水给予冷却，其理由将在后面解释。与第二波纹辊122联装的是总标号为124的 敷料器机构，就在此处，例如用一个施胶辊125把硅酸钠涂敷到已形成波纹的卷纸100的波纹凸脊上去，以便使衬板纸126与其一侧相粘连。为了便于处理，一般要将硅酸钠粘合剂加热到环境温度以上但低于其结晶温度（157°F），加热设备图中未予示出。

衬板126同样是以纸板的卷纸形式绕在滚筒128上，卷纸被带经导向辊130、张力辊132及134，再经过总标号为136的粘合剂敷料系统，并在此将硅酸钠涂敷到衬板材料的底面上。硅酸钠涂敷系统136是传统工艺中所用的一般结构形式，可带有一个凹版印刷用的Gravue辊138。但是，硅酸钠涂敷系统136应被理解为可以处理硅酸钠的其它结构形式，例如槽式敷料器、摇摆式敷料器、泡沫式敷料器以及其它类似形式。已经涂敷/浸渍硅酯钠的衬板126（此处所用“涂敷”一词应被理解为“涂敷和（或）浸渍”之意）随后通过一个用环境空气进行循环的盖罩140，硅酸钠涂层在这里面进行干燥并增粘，衬板然后再通过压力导向辊142被压合与波纹凸脊上的粘合剂相粘连，辊142可为水冷的。在此处制成的单面波纹构件是由波纹卷纸100和叠层衬板126组成，单面波纹构件随后通过导向辊144、夹持辊的夹头、牵引移送带146及147来到过渡输送机148，输送机148起了缓冲的作用，可以调节上述单面成型机组与接下去就要详细描述的双侧裱褙机组二者操作速度之间的差别。

已制成的单面波纹结构件随后便经由导向辊200上方而进入并通过辊式的硅酸钠粘合剂敷料器202，在此处对波纹暴露的凸脊上施加一层硅酸钠膜。涂敷了硅酸钠的单面波纹构件随后由敷料器202抽出，从下方经过导向辊204，并以相对置放的导向辊208、210之间通过就被裱上了第二个衬板（即底板）216。辊筒212与敷料器202相对置放，使波纹构件可与粘合剂辊式敷料器保持接触。与此同时，由供料辊筒218来的衬板216经过导向辊220、232及234而到达涂敷机/压力浸渍机装置236（以后再对此详细描述）并在这里向衬板216的上表面施加硅酸钠。

此刻，衬板216被整个地粘连到单面波纹构件之上，经过夹持辊的夹头和牵引移送带240及242就成了单壁波纹制品。其后若有必要的话，可在衬板216和126之上再加叠层衬板以形成具有多层涂敷硅酸钠的衬板的单壁波纹制品。波纹介质100也可做成多层纸坯。运用多层纸坯并含多层硅酸钠，不但可提高最终成品的防火性能，还能增加它的强度。为了使硅酸钠最大程度地渗透到衬板纸坯中去，一般须浸润衬板的纸坯使其含水分达百分之二至九。

上面已提到，本发明所获得的防火程度，看来主要是取决于施加到易燃载体或基底材料上的硅酸钠数量。因此，虽无法要求本发明已有成熟实践经验可资遵循，但以下事实还是具有代表性的，即在易燃的载体或基底材料上施加硅酸钠时使其至少能部分地渗入载体或基底的表层，这样即可浸渍载体或基底的材料。由于硅酸钠的粘度相当大，很难使它实际地渗透或浸渍到许多普通的载体或基底材料中去。加水稀释可以降低硅酸钠的粘度从而能提高其渗透率或浸渍率，但前面已叙述过，一般情况下并不推荐加水稀释，因为加水会增加所施硅酸钠的硬化时间。

参看图3至图5的细节，图中所示为本发明的涂敷机/压力浸渍机装置的一个实施例，该装置专门用以向载体或基底材料表层涂敷与浸渍未经稀释的硅酸钠。涂敷机/压力浸渍机装置236包括一个具有一蓄液槽的液体分配系统，蓄液槽为一长形外壳，蓄液槽总体238具有一个封闭盖240、封闭侧板及端墙242及244、以及开有长口248的底板246。在槽238的底座上安装有一个长形的阀装置250，作为流体的交流，该阀控制着槽内液体的提取。长形阀装置250包含长形阀体252，阀体的顶部和底部各开有长形开口254，图中只示出其中之一256。一个长形的阀芯上具有若干个通道272，阀芯安装在长形阀体252中的一对轴瓦260及262上，阀芯的一端264穿出阀的侧板268上的小孔266并在其上固定一个摇把装置270。这样，阀芯258装在阀体252中并可藉摇把270进行转动调节。紧接阀装置250的下方安装有一Meyer氏杆280及Meyer氏杆的固定架282。Meyer氏杆固定架部件282安装在一对弹簧装置284之上，其作用将在后文中解释。紧接Meyer氏杆282之下方，有一压力垫片286安装在底板288上。底板288用一图中未表示的装置牢固地安装在固定位置上。最后，涂敷机/压力浸渍机装置上还有一对控 制用气动式气缸290及其控制器（未予示出）用以有选择地垂直调节Meyer氏杆固定架装置282连同悬挂其上的Meyer氏杆280二者与压力垫片286之间的相对位置。

在操作运行中，通过阀门控制硅酸钠的流量和调节Meyer氏杆280与压力垫片286之间的相对压力，就能调节载体或基底上所施加的硅酸钠的数量及其渗透程度。

根据本发明，上述的涂敷机/压力浸渍机装置236是专门为了向移动中的卷纸（即第二衬板）上表面涂敷（并浸渍）一层牢固而均匀的硅酸钠之用，这应被理解为，也可以用其它别的设备来向第二衬板的上表面涂施硅酸钠材料。例如，可适当布置第二衬板供料辊筒，使衬板抽离辊筒后经过一个槽式敷料器，在衬板的下表面涂敷上硅酸钠，然后通过反向辊就可与单面波纹结构件形成叠层结构。（在此处所用的“粘附于…”及“粘附”等词汇应被理解作“粘附和（或）形成叠层结构形式”之意。）另外的办法，也可以采用传统的刮刀式涂敷机之类的设备将硅酸钠粘合剂涂到第二加衬材料的上表面上去。

如果对防火性能有更进一步的要求，还可对制得的单壁波纹构件的一面或两个外表面再用硅酸钠施加处理。制得的波纹制品可被加工成箱子之类的成品。

图6至图11示出了依本发明制得的叠层纸的纸制品另外几种结构设计。现在参看图6的细节，这里示出的是依本发明的波纹多层结构件，包括有外侧双层衬板组合体300及内侧双层衬板组合体302，组合体中包含有外侧第一及第二衬板304、306，内侧的第一及第二衬板308、310，是用硅酸钠组合成叠层的。双层外侧衬板组合体300和双层内侧衬板组合体302又以前已描述过的方法用硅酸钠与一（波纹）介质314粘附叠层。可以看到，图6所示的双层外侧衬板组合及双层内侧衬板组合的结构形式，增加了结构的强度，并且由于增加了硅酸钠的搀入量有利于生成水蒸汽及泡沫的形成，因而也增强了防火性能。

图7是依据本发明而制作的又一种叠层式波纹结构。图7的结构形式与图6相仿，只是图7中的波纹介质是由两层波纹介质316与318用硅酸钠320粘连成叠层结构的。图7所示的波纹构件可提供应更高的结构强度和防火性能。

图8所示是另一种形式的波纹构件。图8的制品与图7的制品类似，但图8制品中是在构件的一侧用硅酸钠323粘附固定了一个第三衬板322。所制成的波纹构件又增加了结构强度和防火性能。

图9示出了依据本发明而做成的另一种波纹构件的实施例。图9的波纹构件包括有一单层的波纹介质324，该介质两面都涂敷有硅酸钠，其中的涂层325就是按本发明的办法涂敷的。该单层波纹介质324与一单层的内侧衬板326和一个单层的外侧衬板328粘附固定在一起。与前相同，粘合剂由硅酸钠组成。这种波纹结构件在许多用途中都有足够的结构强度和适度的防火性能。然而，可供选择的是，如要提高防火性能，可以在衬板328向外的表面上再增加一层硅酸钠涂层330，在涂层330之外还可覆盖一层牛皮纸或其它的装璜纸332，利用硅酸钠涂层330将其与构件相粘接。

图10所示是本发明的另一实施例。基本的波纹结构包括有向里的和向外的衬板334和336，它们各自用前述的办法以硅酸钠337与一个波纹介质338牢固地粘连。在向外的衬板336的外表面上用一个硅酸钠分层345，再叠置一层石墨毡，然后利用一个硅酸钠分层341△（译者注：原文：“345”恐有误，据图10，该层标号应为“341”。）将一层牛皮纸或是其它的装璜用覆盖层342粘固在石墨毡分层340上。这样制成的波纹构件可用来制造箱子或其它容器，成品箱子的石墨毡分层可对箱内物品提供电气屏蔽保护。

按照本发明，前文已叙述过，硅酸钠起到了粘合剂以及对火和（或）高温的隔障等综合作用，同时，为了进一步提高硅酸钠的处理特性以及所制产品的机械性能和（或）防火抗高温的性能，还可将某些可与之配伍的无机材料添加到硅酸钠中去。添加物对于硅酸钠溶液来说应该是可以溶解于其中的、可与之相拌和的、或是可以悬浮于其中的，而且是不应该与硅酸钠起化学反应的，或者是，反应的生成物也要具有膨胀泡沸的性能。能够满足这些条件的典型添加物是烘制二氧化硅，向硅酸钠中添加烘制二氧化硅，可提高硅酸钠的结果温度，提高由此生产出的制品的防火性能（燃点温度）。依照本发明，可以使用的其它一些无机盐和氧化物有如 下一些可作为例子，它们能满足上述条件的一部分或全部，例如有：三氧化二铁，氧化钛，氧化硅，三氯化铁，氢氧化铝，硫硅酸钠铝，三氧化锑及五氧化锑，云母，碳素材料如碳黑或石墨，以及上述材料的一种或多种混合物等。

碳酸钙可以加到硅酸钠中去，也可以加在丙烯橡胶浆中或其它的合适的粘胶剂中单独用作表面涂敷。向硅酸钠中加入碳酸钙时，所加之碳酸钙最后应该分裂为细粒以便令其悬浮于溶液之中，所加入的量应使碳酸钙只占一较小的化例，其典型的比例约可达硅酸钠重量（干重）的百分之七，一般为重量的百分之一至六，更典型的为重量的百分之一至三，最典型的为重量的百分之一至百分之二。当加入硅酸钠中的碳酸钙的量达重量的百分之七左右时，防火性能有典型性的提高。硅酸钠中加入碳酸钙的量超过了重量的百分之七左右时，制出产品的防火性能一般表现为没有进一步实质性的提高，而且难以维持悬浮状态，当用作单独的表面涂敷时，可使施加的碳酸钙悬浮在适当的有机粘胶剂中去，可作典范示例的有丙烯橡胶浆或乙烯基乙酸。最好使用由Rohm    &    Hass公司购得的粘胶剂RHOPLEX    B-15。制造商将其描述成一种丙烯橡胶浆。碳酸钙涂层一般可在牵引移送带240及242的后面用一适当的敷料器（图中未示出）涂敷。碳酸钙表面涂层又增添了一个附加的耐火材料表面从而改善了热反射及热再辐射条件。碳酸钙表面涂层还可改善印刷性能。当用作单独的表面涂层时，每一千平方英尺纸板制品上应施加碳酸钙的量（干重）可达二十二磅左右，典型的约为三磅至十四磅，最常见的是三磅至五磅左右。如有必要，碳酸钙涂层中还可以含有低熔点的玻璃细粉。低熔点玻璃粉料可促进形成机械性能稳定的耐火材料覆盖层及封闭型的拒氧隔障。

可以向硅酸钠中加入诸好碳酸氢钠△（译者注：原文为“socium”，应为“sodium”之误，已予改正。）或碳酸氢钾之类的碳酸氢盐化合物，也可将其加在造纸车间的纸浆中从而掺入纸板制品中去。当加入到硅酸钠溶液中去时，所加的碳酸氢盐化合物只能是少量的，这样才不致改变溶液的pH值而使硅酸钠沉淀。如果要向硅酸钠溶液中加入碳酸氢盐化合物，它的加入量要取决于硅酸钠溶液中固体的含量。在本发明有代表性的实践中，硅酸钠溶液中的固体含量大约是在37.9%至48.0%之间，当此情况下，应加入碳酸氢盐化合物的重量（干重）百分比可至12%，典型的约为百分之一至六，更典型的约为百分之一至三。为了稳定溶液的pH值，必要时可向硅酸钠溶液或向碳酸氢盐化合物中加入pH缓冲剂，诸如氢氧化钠或碳酸氢钠的含水溶液等。当将碳酸氢盐化合物直接加入造纸车间的纸浆中去时，添加量有很大范围的变化以便与最终成品所要求的疏松程度协调一致。每一千平方英尺成品中加入碳酸氢盐化合物的干基重量，典型的可达十八磅左右，较常见的为每一千平方英尺约三磅至十二磅，最典型的约为每一千平方英尺含三至六磅。直接向纸浆中加入碳酸氢盐的化合物，可以允许制成品中含有数量大得多的碳酸氢盐化合物而不致引起硅酸盐发生沉淀的问题。

碳酸钙及碳酸氢盐化合物在暴露于高温的情况下也要释放出结合水的分子，这就和硅酸钠的情况一样。释放结合水分子之后，碳酸钙及碳酸氢盐化合物进行热分解而生成二氧化碳和一种稳定的、固体的金属氧化物（使用碳酸钙情况下是氧化钙，在使用碳酸氢钠时则为氧化钠）。

对标准牛皮纸施用微量的甘醇溶液也能增加硅酸钠向纸坯渗透的速率，也有利于水蒸汽自硅酸钠析出的速率。在一个实施例中，甘醇以水溶液形式施加到纸坯上去，其中甘醇之容量百分比近似值为百分之一至五。氧化铁粉也能提高硅酸钠的粘结强度特性。可配伍的表面活化剂在本发明的实践中也很好用。这样的可配伍的表面活化剂之一是SPAN，是从美国的ICI公司买来的。制造商把SPAN描述成一种含脂肪酸、山梨醇糖的部分酯。一个熟悉本职工艺的人员，在本发明前述指导下，很快就能发现有利于与硅酸钠共同使用的其它一些可配伍的添加材料。诸如某些染料、润湿剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、充填剂等。

按照本发明使用硅酸钠作为波纹结构件的粘合剂，提供了早前的工艺所不具备的许多优点，现将其中几条总结如下：

制造工艺过程是安全的，也就是说，硅酸钠是不可燃的，工艺过程至少在实质上降低了浪费于粘合剂的加热、硬固、干燥等工序上的能源，而这些能耗是早前的工艺系统采用传统的以浆糊为基底的水化物（Stein-Hall）粘合剂时所必需的。如 此，只要用相对低的费用改造现有设备就可实施本发明。有代表意义的是，改造现有设备的费用可在短期内靠节约能源而予回收。再者，在采用传统的Stein-Hall粘合剂生产波纹构件的、早前的工艺中所使用的某些加热辊加热板等都可以取消了，结果是可以缩小工厂外形、降低工厂的能源消耗。还有，制作过程与传统工艺过程相比也稍有简化，产量可以增加，硬固时间也比传统工艺过程缩短了。

此外，因采用加热板及加热辊而出现的许多固有产品缺陷，如同“S形翘曲”、“鼓包”、“高低不平”、“搓板现象”、“歪扭”、“开裂”等均可消失。这样就可降低缺陷率，采用本发明的工艺过程就可提高成品率。

况且，依据本发明制得的波纹结构件在高达40KW/M²的高温或火焰环境中还是耐火的，而且本发明的叠层制品，在结构强度和柔度上都比用同样的纸坯并用传统的Stein-Hall粘合剂制成的波纹构件有所增加。另外，依本发明的制品在弯折后也不致改变其防火性能。

不违背本发明在此所牵涉的宗旨，在前文披露的内容范围里还可进行某些改动，这对一个熟悉本技艺的人员是一看便明白的。例如，参见图11，按本发明的讲授及优点，可便利地用来生产平纹的防火纸制品，一层装璜用的（保护性的）牛皮纸350用依照本发明的硅酸钠粘合剂354粘附在纸板基底352上。这样的制造品可作为要求轻巧的包装之用。防火的叠层装璜纸，如包装纸及糊墙纸都可以如法炮制。换一种办法，还可将硅酸钠直接施加于易燃载体或基底上作为顶部的波纹板加工/浸渍涂层。在此情况下，就希望在硅酸钠中含有配伍的染料或着色剂。硅酸钠还可用以生产叠层式建筑用制品，例如屋面材料、灰泥板、镶嵌板及刚性绝热面板等，并可使屋面材料、灰泥板、镶嵌板及绝热板提高防火性能。还有，如图12所示，在同时又要求作电气屏蔽的地方，可用一石墨毡分层360藉硅酸钠分层362与纸板坯365△（译者注：原文26页第18行之标号“364”按图12应为“365”，已改。）粘固，而石墨毡分层360又用硅酸钠分层364与一层纸饰带366相粘连。所制成的叠层构件可形成一个圆柱体形状的电气屏蔽容器368，用以保护计算机磁带之类的物品。

图中已说明，硅酸钠能施加于纤维质的载体与基底之上，应提请注意，由其它人造的或天然的材料如尼龙、棉花纤维、布等纺织品构成的基底，在施加一硅酸钠涂层后也可变为防火的。硅酸钠还可以施加于颗粒板或合成聚合物的表面上使颗粒板或合成聚合物具有防火性能。此外，硅酸钠涂层施加时不一定要连续涂敷，例如，可以涂敷成条状的纹样或是各自分开的点状。在这种情况下，条纹或点纹应布置得足够地密集，以便当被涂敷的物品暴露于火焰或高温下时所形成的泡沫覆盖层足以提供理想的防火性。再进一步，如有必要时可将一种不可燃的物质，如硅酸钠，放置在一层铝箔与易燃基底之间，铝箔可提供额外的热反射。对于一个熟悉本技艺的人员还能提出其它的变化。由此我们认为前面所叙述的及插图中所表示的一切内容，都应被解释为一种说明性的而不是限制性的意思。

Claims (27)

1、一种叠层制品，包括有至少两层纤维素材料板，其包括至少一个衬板和至少一个波纹介质板，它们通过硅酸钠粘固在一起，其特征在于，所述硅酸钠在正常环境条件下由其水溶液就地干燥就位，从而保存有原来的结合水分子，所述干燥就位的硅酸钠的份量(干重)为，至少每平方英尺叠层制品上含3磅，所述干燥就位的硅酸钠具有热泡沸性能，该制品暴露于火焰或高温时，生成一种物质，可阻断高温或火焰，使之不能由其地通过。

2、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，该制品上施加有从每千平方英尺3磅至60磅的所述硅酸钠。

3、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，该制品上施加有包括起码一种另外的无机材料的所述硅酸钠。

4、根据权利要求3的一种叠层制品，其特征在于，该无机材料含有一种金属的氧化剂或盐类。

5、根据权利要求4的一种叠层制品，其特征在于，该无机材料是从由氧化硅、三氧化二钛、氧化钛、三氧化锑、五氧化锑所组成的分组中选出来的，也可选择这一分组中的一个或多个成分的混合物。

6、根据权利要求3的一种叠层制品，其特征在于，该无机材料包括云母。

7、根据权利要求4的一种叠层制品，其特征在于，该无机材料是选自一组化学剂及其一种或多种混合物，该组化学剂包括有三氯化铁、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫硅酸钠铝、及碳黑、石墨之类的碳素材料。

8、根据权利要求3的一种叠层材料，其特征在于，该无机材料是选自染料、润湿剂、表面活化剂、分散剂、防霉剂、杀菌剂、充填剂之中的一种或多种混合物。

9、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，所述硅酸钠施加到波纹介质板波峰处，并基本上完全覆盖住衬板的与之相对的表面。

10、根据权利要求9的一种叠层制品，其特征在于，该制品包括至少一个另外的附加衬板，并用硅酸钠将其粘附于该波纹介质和（或）该衬板之上。

11、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，该叠层制品包含有单壁波纹结构件。

12、根据权利要求10的一种叠层制品，其特征在于，该叠层制品包含有双壁波纹结构件。

13、根据权利要求10的一种叠层制品，其特征在于，该叠层制品包含有三层壁板的波纹结构件。

14、根据权利要求10的一种叠层制品，其特征在于，该波纹介质包含有一对用硅酸钠粘固在一起的波纹介质。

15、根据权利要求9的一种叠层制品，其特征在于，该波纹介质包含有相对的宽幅表面，在该两相对的宽幅表面上涂敷有该硅酸钠。

16、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，至少包括一个电磁屏蔽层，该至少一个电磁屏蔽层用硅酸钠将其与该叠层制品相粘连。

17、根据权利要求16的一种叠层制品，其特征在于，该电磁屏蔽层包含一石墨毡。

18、根据权利要求1的一种叠层制品，其特征在于，可燃烧板结合所述硅酸钠，形成自行熄灭的焦障。

19、一种叠层制品包括至少两层纤维素材料板，其包括至少一个衬板和至少一个波纹介质板，这种制品的一种形成方法，其特征在于，将一种硅酸钠的水溶液粘结物施加到至少一个所述纤维素材料板上，施加量为，起码每千平方英尺的叠压制品上有3磅，并且，材料板在利于粘结物固化条件下置于受压状态，硅酯钠在正状环境条件下就地干燥就位，这样，其中所含的结合水分子得以保存下来。

20、根据权利要求19的一种方法，其特征在于，向该材料板施加涂料之前，预先在该硅酸钠中兑入一种无机材料，这种无机材料不会与该硅酸钠起反应。

21、根据权利要求20的一种方法，其特征在于，该添加的无机材料包含一种金属氧化物或盐类。

22、根据权利要求21的一种方法，其特征在于，该无机材料是选自一组化学剂及其中之一种或多种混合物，这组化学剂包括有二氧化硅、三氧化二铁、氧化钛、三氧化锑、五氧化锑。

23、根据权利要求20的一种方法，其特征在于，该无机材料包括选自一组材料中的一种，这种材料包括云母，碳黑或石墨之类的碳素材料，及由它们组成的混合物。

24、根据权利要求29的一种方法，其特征在于，该材料是选自一组化学剂及其一种或多种混合物，该组化学剂包括有三氯化铁、氢氧化铝、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫硅酸钠铝。

25、根据权利要求27的一种方法，其特征在于，包括向该表面涂料之前预先在该硅酸钠中兑入一种无机添加料的工序，这种添加料与该硅酸钠起反应，所生成的反应生成物在暴露于高温下时就泡沸膨胀的。

26、根据权利要求27的一种方法，其特征在于，包括有如下工序：将该硅酸钠粘合剂至少施加到该波纹介质板的凸脊上去，并基本上完全覆盖住与之相对的衬板表面。

27、根据权利要求28的一种方法，其特征在于，该所述无机材料包括甘醇（ethylene  glycol），在施加硅酸钠之前，将该甘醇先行施加到所述纤维素材料板中的一块上，或两块上。

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