CN102741377A - 多层防火材料 - Google Patents

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Abstract

用于防火应用的柔性或刚性多层材料。多层防火材料包括无机纤维层和吸热层。防火材料的这些层粘合在一起形成单一片材而不使用辅助粘合手段。

Description

多层防火材料
技术领域
提供多层防火材料，其包含粘合在一起形成单一(unitary)片材而不使用辅助粘合手段的纤维层和吸热层。防火材料可为柔性、半刚性或刚性片材或板材的形式，或者可塑造成为广泛种类的型材。
背景
对于在着火时保持管道完整性和防止烃产品在管道中点燃的防火材料有着持续的需要。目前市售可得到的用于海上和陆上石油生产和加工设施两者的管道和工艺管道工程的防火的绝缘系统通常包含双层系统，该双层系统由泡沫玻璃纤维材料的第一层和自铝硅酸盐纤维、硅酸盐纤维、矿物纤维或这样纤维的组合构造的高温纤维毯的第二层组成。该系统通过首先围绕欲保护的物品施加泡沫玻璃纤维层，然后在玻璃纤维材料上缠绕高温毯而得到现场制作。系统通过不锈钢护套得到保护免受天气/侵蚀。玻璃纤维材料通常为约38mm厚，毯通常为约25mm厚。系统厚重而庞大，必须单个就地安装的单独层的安装为费时的，并且制作者不一定喜欢用泡沫玻璃纤维产品工作。
已知的粘合多层垫子的制备通常通过首先单独形成这些层，然后使用粘合剂、膜或其它手段比如缝线或卡钉将这些层粘合在一起。粘合剂或膜粘合层影响垫子的热性能，并增大制造成本。机械粘合或附着的多层垫，由于所增加步骤和材料的费用和垫子在机械附着点比如缝线或卡钉刺穿垫子的地方的脆弱，为不利的。
已知提供被设计通过吸热反应延迟火和热量蔓延的材料。例如，一种已知的防火材料包含吸热反应性绝缘纤维材料，其包含(a)经历多个吸热反应的无机吸热填料，(b)无机纤维材料；和(c)有机聚合物粘合剂。另一种已知的吸热防火片材包含(a)耐火无机纤维；(b)有机聚合物粘合剂，和(c)经历吸热反应的无机吸热填料。另外，真空成型、防火成形的纤维产品以各种形式得到公开。
然而，粘合在一起形成紧密、单一、多层防火材料而不使用辅助粘合手段的无机纤维层和吸热层的组合先前在防火行业尚未得到采用或公开。尽管已知的防火材料具有其自身的用途、性能属性和优点，但是仍然持续需要单一的防火材料，其具有粘合在一起形成单一片材而不使用辅助粘合手段的多层，该防火材料与市售可得到的绝缘系统相比较具有减少的厚度，易于处理并且比两个分开的层需要更少的空间、劳力和时间来安装，并且适合于在石油生产和加工设施中保护管道工程。
附图简述
图1为描绘吸热材料和位置对本发明多层防火材料以及现有技术防火材料的火焰试验结果的影响的图表。
详细描述
提供包含以下层的多层防火材料：(a)包含无机纤维和任选的粘合剂的纤维层；和(b)包含无机纤维、粘合剂和无机吸热填料的吸热层，这些层粘合在一起形成单一片材而不使用辅助粘合手段。
也提供形成多层防火材料的方法，方法包含以下步骤：(a)提供至少第一液体浆料，其含有适合于制造纤维层的材料；和至少第二含水浆料，其含有适合于制造吸热层的材料；(b)将第一浆料沉积到基底上；(c)自基底上的第一浆料除去至少一部分液体以形成第一纤维层；(d)沉积第二浆料以致在第一纤维层上形成第二吸热层；(e)自第二层除去至少一部分液体；和(f)干燥这些层以形成多层材料。
根据某些例证性实施方案，多层防火材料包含：(a)包含耐热无机纤维和粘合剂的纤维层；和(b)包含耐热无机纤维、粘合剂和无机吸热填料的吸热层。多层防火材料的这些层粘合在一起形成单一片材而不使用辅助或独立的粘合手段。
根据例证性的实施方案，多层防火材料包含：(a)包含约0重量％-约20重量％粘合剂和约80-约100重量％无机纤维的纤维层；和(b)包含约1-约20重量％粘合剂、约20至少于100重量％无机纤维和大于0至约80重量％吸热填料的吸热层。
根据另外的例证性实施方案，多层防火材料包含：(a)包含约3重量％-约12重量％粘合剂和约88-约97重量％无机纤维的纤维层；和(b)包含约3-约12重量％粘合剂、约70-约90重量％无机纤维和约3-约12重量％吸热填料的吸热层。
多层防火材料也可包含：(a)包含约95.5重量％无机纤维和约4.5重量％粘合剂的纤维层；和(b)包含约89.5重量％无机纤维、约4.5重量％粘合剂和约6.0重量％无机吸热填料的吸热层。
应该指出的是，根据备选实施方案，多层防火材料的纤维层可没有粘合剂，同时吸热层包括粘合剂。
根据某些实施方案，可用于制备防火材料的耐高温无机纤维包括(不限于)高氧化铝多晶纤维、耐火陶瓷纤维比如铝硅酸盐纤维、氧化铝-氧化镁-二氧化硅纤维、氧化铝-氧化锆-二氧化硅纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化锆纤维、高岭土纤维、矿棉纤维、碱土硅酸盐纤维比如氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维和氧化镁-二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
根据某些实施方案，可用于制备吸热防火材料的矿棉纤维包括(不限于)岩棉纤维、渣棉纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维中的至少一种。
非限制地，合适的耐火陶瓷纤维(RCF)通常包含氧化铝和二氧化硅，并且通常含有约45-约60％(重量)氧化铝和约40-约55％(重量)二氧化硅。RCF纤维为可自组成材料的熔体吹制或纺制的纤维化产品。RCF可另外包含氧化铝、二氧化硅和氧化锆的纤维化产品，在某些实施方案中为约29-约31％(重量)氧化铝、约53-约55％(重量)二氧化硅和约15-约17％(重量)氧化锆的量。RCF纤维长度通常少于约5mm，并且平均纤维直径范围为约0.5μm-约12μm。
有用的耐火氧化铝-二氧化硅陶瓷纤维可自Unifrax I LLC(Niagara Falls，纽约)在注册商标FIBERFRAX下市售得到。FIBERFRAX陶瓷纤维包含约45-约75重量％氧化铝和约25-约55重量％二氧化硅的纤维化产品。FIBERFRAX纤维呈现的操作温度至高达约1540℃，熔点至高达约1870℃。
根据某些实施方案，可用于该实施方案的耐火陶瓷纤维为含有氧化铝和二氧化硅的熔融成型的陶瓷纤维，包括(但不限于)熔纺耐火陶瓷纤维。这些包括铝硅酸盐，比如具有约40-约60％氧化铝和约60-约40％二氧化硅，并且在一些实施方案中为约47-约53％氧化铝和约47-约53％二氧化硅的那些铝硅酸盐纤维。
FIBERFRAX纤维易于成型为耐高温片材和纸张。FIBERFRAX纤维自具有约50/50氧化铝/二氧化硅和70/30纤维/渣球(shot)比率的散装铝硅酸盐玻璃状纤维制造。该纸产品的约93重量％为陶瓷纤维/渣球，其余7％为有机胶乳粘合剂形式。
耐高温无机纤维可包括多晶氧化物陶瓷纤维比如莫来石、氧化铝、高氧化铝铝硅酸盐、铝硅酸盐、二氧化钛、氧化铬等。合适的多晶氧化物耐火陶瓷纤维和用于生产它们的方法包含在美国专利号4159205和4277269中，其通过引用结合到本文中。FIBERMAX
Figure BPA00001560023800041
多晶莫来石陶瓷纤维可以毯、垫或纸形式得自Unifrax I LLC(NiagaraFalls，纽约)。
氧化铝/二氧化硅FIBERMAX
Figure BPA00001560023800042
纤维包含约40重量％-约60重量％Al2O3和约60重量％-约40重量％SiO2。纤维可包含约50重量％Al2O3和约50重量％SiO2。氧化铝/二氧化硅/氧化镁玻璃纤维通常包含约64重量％-约66重量％SiO2、约24重量％-约25重量％Al2O3和约9重量％-约10重量％MgO。E-玻璃纤维通常包含约52重量％-约56重量％SiO2、约16重量％-约25重量％CaO、约12重量％-约16重量％Al2O3、约5重量％-约10重量％B2O3、至高达约5重量％MgO、至高达约2重量％氧化钠和氧化钾及微量氧化铁和氟化物，典型的组成为55重量％SiO2、15重量％Al2O3、7重量％B2O3、3重量％MgO、19重量％CaO和微量以上所提及的材料。
纤维可包含无定形氧化铝/二氧化硅纤维、氧化铝/二氧化硅/氧化镁纤维(比如来自Owens Corning，Toledo，俄亥俄州的S-2Glass)、矿棉、E-玻璃纤维、氧化镁-二氧化硅纤维(比如来自Unifrax I LLC，Niagara Falls，纽约的ISOFRAX
Figure BPA00001560023800051
纤维)或氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维(比如来自Unifrax I LLC，Niagara Falls，纽约的INSULFRAX
Figure BPA00001560023800052
或来自Thermal Ceramics Company的SUPERWOOLTM纤维)中的至少一种。
根据其它实施方案，生物可溶性碱土硅酸盐纤维可用于制备膨胀型防火材料。合适的碱土硅酸盐纤维包括在美国专利号6953757、6030910、6025288、5874375、5585312、5332699、5714421、7259118、257153796、6861381、5955389、5928075、5821183和5811360中公开的那些生物可溶性碱土硅酸盐纤维，这些专利的每一个通过引用结合到本文中。
生物可溶性碱土硅酸盐纤维可包含镁氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产品。这些纤维通常称为镁-硅酸盐纤维。镁-硅酸盐纤维通常包含约60-约90重量％二氧化硅、从大于0至约35重量％氧化镁和5重量％或更少杂质的纤维化产品。根据某些实施方案，碱土硅酸盐纤维包含约65-约86重量％二氧化硅、约14-约35重量％氧化镁和10重量％或更少杂质的纤维化产品。根据其它实施方案，碱土硅酸盐纤维包含约70-约86重量％二氧化硅、约14-约30重量％氧化镁和10重量％或更少杂质的纤维化产品。合适的镁硅酸盐纤维可在注册商标ISOFRAX下市售得自Unifrax I LLC(Niagara Falls，纽约)。市售可得到的ISOFRAX纤维通常包含约70-约80重量％二氧化硅、约18-约27重量％氧化镁和4重量％或更少杂质的纤维化产品。ISOFRAX碱土硅酸盐纤维可具有的平均直径为约1微米-约3.5微米；在一些实施方案中为约2微米-约2.5微米。
生物可溶性碱土硅酸盐纤维可备选地包含钙、镁的氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产品。这些纤维通常称为氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维。根据某些实施方案，氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维包含约45-约90重量％二氧化硅、从大于0至约45重量％氧化钙、从大于0至约35重量％氧化镁和10重量％或更少杂质的纤维化产品。有用的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维为在注册商标INSULFRAX下市售得自Unifrax I LLC (Niagara Falls，纽约)。INSULFRAX纤维通常包含约61-约67重量％二氧化硅、约27-约33重量％氧化钙和约2-约7重量％氧化镁的纤维化产品。其它合适的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维可在商品名SUPERWOOL 607和SUPERWOOL 607MAX和SUPERWOOL HT下市售得自Thermal Ceramics(Augusta，佐治亚州)。SUPERWOOL 607纤维包含约60-约70重量％二氧化硅、约25-约35重量％氧化钙和约4-约7重量％氧化镁及微量氧化铝。SUPERWOOL 607MAX纤维包含约60-约70重量％二氧化硅、约16-约22重量％氧化钙和约12-约19重量％氧化镁及微量氧化铝。SUPERWOOL HT纤维包含约74重量％二氧化硅、约24重量％氧化钙和微量氧化镁、氧化铝及氧化铁。
根据某些实施方案，膨胀型防火材料可任选包含其它已知的非可呼吸无机纤维(次级无机纤维)比如二氧化硅纤维、沥滤二氧化硅纤维(散装或切碎连续的)、S-玻璃纤维、S2玻璃纤维、E-玻璃纤维、玻璃纤维、切碎连续的矿物纤维(包括但不限于玄武岩或辉绿岩纤维)及其组合等，适合于所要求的具体温度应用。这样的无机纤维可以基于总面板100％(重量)以从大于0至约40％(重量)的量加入到面板。
次级无机纤维为市售可得到的。例如，沥滤二氧化硅纤维可使用本领域已知的任何技术而得到沥滤，比如通过使玻璃纤维经受酸性溶液或其它适合于自纤维提取非硅质氧化物和其它组分的溶液。用于制造沥滤玻璃纤维的工艺包含在美国专利第2624658号和欧洲专利申请公布第0973697号中。
合适的沥滤玻璃纤维的实例包括可在商标BELCOTEX下得自BelChem Fiber Materials GmbH，德国和在注册商标REFRASIL下得自Gardena，加利福尼亚的Hitco Carbon Composites，Inc.和在名称PS-23(R)下得自Republic of Belarus的Polotsk-Steklovolokno的那些沥滤玻璃纤维。
通常，沥滤玻璃纤维的二氧化硅含量为至少67％(重量)。在某些实施方案中，沥滤玻璃纤维含有至少90％(重量)，并且在某些实施方案中为从约90％(重量)至少于99％(重量)的二氧化硅。纤维也基本上不含渣球。
这些沥滤玻璃纤维的平均纤维直径可为大于至少约3.5微米，并且通常为大于至少约5微米。平均来看，玻璃纤维通常具有直径为约9微米，至高达约14微米。因此，这些沥滤玻璃纤维为非可呼吸的。
BELCOTEX纤维为标准型短纤维预取向丝(pre-yarn)。这些纤维的平均细度为约550特克斯，并且通常由经氧化铝改性的硅酸制造。BELCOTEX纤维为无定形的，并且通常含有约94.5二氧化硅、约4.5％氧化铝、少于0.5％氧化钠和少于0.5％的其它组分。这些纤维具有的平均纤维直径为约9微米，熔点在1500°-1550℃范围内。这些纤维对至高达1100℃的温度耐热，并且通常没有渣球和没有粘合剂。
REFRASIL纤维，如同BELCOTEX纤维，为二氧化硅含量高的无定形沥滤玻璃纤维，用于提供在1000°-1100℃温度范围内应用的隔热。这些纤维直径在约6-约13微米之间，并且具有熔点为约1700℃。纤维在沥滤之后通常二氧化硅含量为约95％(重量)。氧化铝可以约4％(重量)的量存在，其它组分以1％或更少的量存在。
来自Polotsk-Steklovolokno的PS-23(R)纤维为二氧化硅含量高的无定形玻璃纤维，并且适合于需要耐至少约1000℃应用的隔热。这些纤维的纤维长度在约5-约20mm范围内，纤维直径为约9微米。这些纤维，如同REFRASIL纤维，熔点为约1700℃。
在某些备选实施方案中，纤维比如S2-玻璃等可以基于材料的100％(重量)以从大于0至约50％(重量)的量加入到膨胀型防火材料。S2-玻璃纤维通常含有约64-约66％二氧化硅、约24-约25％氧化铝和约9-约10％氧化镁。S2-玻璃纤维可市售得自Owens Corning，Toledo，俄亥俄州。
在其它的备选实施方案中，面板除了沥滤玻璃纤维以外可包括耐火陶瓷纤维。当采用耐火陶瓷纤维，即氧化铝/二氧化硅纤维等时，它们可以基于总面板的100％(重量)以从大于0至少于约50％(重量)范围内的量存在。
FIBERFRAX耐火陶瓷纤维可具有平均直径为约1微米-约12微米。其它无机纤维比如S2玻璃纤维可具有平均直径为约5微米-约15微米；在一些实施方案中为约9微米。
多层防火材料包括粘合剂或多于一种类型粘合剂的混合物。合适的粘合剂包括有机粘合剂、无机粘合剂和这两种类型粘合剂的混合物。根据某些实施方案，多层防火材料包括一种或更多种有机粘合剂。有机粘合剂可作为固体、液体、溶液、分散体、胶乳或类似形式得到提供。有机粘合剂可包含热塑性或热固性粘合剂，其在固化后为柔性材料。合适有机粘合剂的实例包括(但不限于)丙烯酸胶乳、(甲基)丙烯酸胶乳；苯乙烯与丁二烯、乙烯基吡啶、丙烯腈的共聚物；丙烯腈与苯乙烯、氯乙烯的共聚物；聚氨酯；醋酸乙烯与乙烯的共聚物；聚酰胺、硅树脂等。其它树脂包括低温、柔性的热固性树脂比如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯酯。根据某些实施方案，多层防火材料采用丙烯酸树脂粘合剂。
或者，基于天然聚合物的有机粘合剂可用作防火材料的粘合剂组分。非限制，并且仅作为例证，可用于防火材料的合适有机粘合剂可包含淀粉聚合物比如源于玉米或马铃薯淀粉的淀粉聚合物。
除有机粘合剂之外或替代有机粘合剂，多层防火材料也可包括无机粘合剂。如果无机粘合剂包括在防火材料中，无机粘合剂可选自胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、其混合物等。对于某些涉及刚性多层板的实施方案，无机粘合剂系统比如胶体二氧化硅与有机添加剂比如淀粉结合使用以保持该粘合剂。对于半刚性或柔性多层板，有机胶乳型粘合剂系统比如丙烯酸树脂，与添加剂/催化剂比如明矾结合使用，以保持该粘合剂。
粘合剂可以基于纤维层的总重量以约1-约20重量％，优选约4.5重量％的量包括在纤维层中，其余部分包含无机纤维。
粘合剂可以基于吸热层的总重量以约1-约20重量％粘合剂的量，优选约4.5重量％包括在吸热层中，其余部分包含约20-约100重量％无机纤维和大于0至约20重量％吸热填料。
吸热填料可选自三水合氧化铝、碳酸镁及其它水合无机材料包括水泥、水合硼酸锌、硫酸钙(也称为石膏)、磷酸镁铵、氢氧化镁及其组合。
根据某些实施方案，吸热填料与无机纤维的重量比可在约0.25∶1-约30∶1的范围内。
根据其它实施方案，防火材料可包括防水添加剂。非限制地，防水材料可以基于防火材料的总重量以约5重量％或更少的量，或者基于防火材料的总重量以约1重量％或更少的量，包含防水硅树脂添加剂。
用于制备防火片材的方法通常包括制备耐高温纤维层和吸热层。用于制备多层防火材料的方法包括制备包含以下层的片材：(a)包含无机纤维和粘合剂的纤维层；和(b)包含无机纤维、粘合剂和无机吸热填料的吸热层，这些层粘合在一起形成单一片材而不使用辅助粘合手段。
形成多层防火材料的方法包括：(a)提供至少第一液体浆料，其含有用于制造纤维层的材料；和至少第二液体浆料，其含有用于制造吸热层的材料；(b)将第一浆料沉积到基底上；(c)自基底上的第一浆料除去至少一部分液体以形成第一纤维层；(d)沉积第二浆料以致在第一纤维层上形成第二吸热层；(e)除去第二层的至少一部分；和(f)干燥这些层以形成多层材料。
根据某些实施方案，方法可包括：(a)提供含有适合于制造纤维层的材料的第一含水浆料和含有适合于制造吸热层的材料的第二含水浆料；(b)将第一浆料沉积到基底上；(c)将基底上的第一浆料部分脱水以形成纤维层；(d)沉积第二浆料以致在纤维层上形成吸热层；(e)将第二层部分脱水；和(f)干燥这些层以形成多层材料。
材料可通过二次浸渍真空成型技术形成。纤维层首先在丝网上形成，然后在纤维层的顶部形成吸热层。将纤维层溶液混合并泵送到第一真空室，其中形成纤维片材。尽管仍然湿润，将所形成的纤维片材然后浸入含有吸热层溶液的第二浸渍槽中，并在纤维层的顶部形成第二层。然后将湿的片材干燥，通常在烘箱中干燥。片材可在干燥之前通过轧辊组以压制片材。
多层防火材料也可以本领域已知用于形成片状材料的任何其它合适方法得到生产。例如，常规造纸工艺，无论手工铺设还是机器铺设，可用于制备多层片材。手抄纸模具、长网(Fourdrinier)造纸机或真空圆网造纸机可用于制造多层片材。对于所采用的标准造纸技术的更详细描述参见美国专利第3458329号，其公开通过引用结合到本文中。
无论上述技术中哪一项得到采用，多层材料可比如通过模压得到切割，以形成具有可重现公差的精确形状和大小的板。材料也可模塑为管段或者特殊成形以封装具体组件的段，比如半管形。产品然后通过比如捆扎(banding)或用销刺穿来连接于欲保护的物品。材料优选地定向以致于材料的吸热层面对物品的无火侧。材料的吸热层吸收热量，否则该热量将例如在管道内部增大，造成系统喷射燃烧测试不合格。不锈钢护套通常置于材料上用于另外的保护。
可生产一定范围厚度的柔性、半刚性或刚性多层防火板材或成型型材。为约30-约50mm厚的板或成型型材尤其有用于挡火应用。当给定的应用需要时，可将较小厚度的多层片材堆叠以生产更厚的材料。材料的厚度根据所需的防火来确定。板的组成变化导致其密度在约0.04-约0.5克/cm3范围内变化。
实施例
以下实施例仅旨在进一步举例说明多层防火材料和用于制备该材料的方法的例证性实施方案。应该理解这些实施例仅用于例证并且不应认为以任何方式限制要求保护的多层防火材料、用于制备多层防火材料的方法、结合多层防火材料的产品和使用多层防火材料的方法。
使用包含如在表1中阐述的配方和如以下所述那样生产的片材，制备多层防火材料的样品用于测试。
表1
多层防火材料组成(重量％)
  纤维层   比较实施例1   本发明实施例1   本发明实施例2
  纤维1   95   95.5   95.5
  粘合剂2   5   4.5   4.5
  吸热层
  纤维3   89.5   89.5
  粘合剂4   4.5   4.5
  吸热填料5   6.0   6.0
纤维1，3＝Isofrax氧化镁-二氧化硅纤维(Unifrax)
粘合剂2＝HyCar胶乳26083(Noveon)；Nalco 1141胶体二氧化硅(Nalco)
粘合剂4＝HyCar胶乳(Noveon)
吸热填料5＝三水合铝(Alfa Aesa)
用于多层防火材料的配方成分被合并、混合并根据以上所描述的方法成型为片材。简言之，制备含有ISOFRAX纤维和粘合剂用于制造纤维层的第一液体浆料，和制备含有ISOFRAX纤维、粘合剂和吸热材料用于制造吸热层的第二液体浆料。将第一液体浆料沉积到基底上，并自基底上的第一浆料除去一部分液体，以形成第一纤维层。将第二液体浆料沉积到第一纤维层上以致在第一纤维层上形成吸热层。自第二层除去一部分液体，并将这些层干燥，以形成多层防火材料。
多层防火片材可具有在约100-约6000g/m2范围内的基重。根据其它实施方案，片材可具有在约500-约3000g/m2范围内的基重。
不使用辅助或单独应用的粘合手段，多层防火材料的层被粘合在一起而，并且可得到处理而不断裂或破裂。实施例1的材料为柔性，实施例2的材料为刚性。这些极端事物用于证实该材料可依材料所要求的应用而定，制造为柔性材料、制造为刚性材料或制造为半刚性材料。
火焰测试
多层防火材料的阻燃性使用火焰测试得到评价。多层防火材料的测试样本被切割或成型，对于侧壁测试量度为约18″x22″，对于顶棚测试为24″x24″。样本在使用烃试验曲线的24″x24″燃气试验炉中测试。
制备比较实施例1，用于相对于实施例2和3作为对照进行测试的目的。比较实施例1未配备吸热层。实施例2和3具有相同组成但是多层防火材料的定向不同。将实施例2定向以致材料的吸热层面对欲保护物品的冷侧(无火侧)。在实施例3中，将材料定向以致吸热层面对欲保护物品的热侧(火侧)。
多层防火材料的火焰测试结果在以下得到阐述：
 比较实施例1：   .7/50mm柔性/10mm空气
 本发明实施例2：   .7/8mm吸热/40mm柔性/10mm空气
 本发明实施例3：   .7/40mm柔性/8mm吸热/10mm空气
图1证实包括吸热层的防火材料对火焰测试结果的影响，和在欲保护物品的火侧或无火侧安置吸热层对火焰测试结果的影响。具有纤维层但是没有吸热层的50mm板与包含纤维层和8mm吸热层的等效40mm多层防火板相比较。将多层板置于欲保护物品的火侧和无火侧两者。结果显示具有纤维层和吸热层的多层板与仅具有纤维层的防火板相比较对火焰测试表现更好。当在欲保护物品的无火侧安置吸热层时观察到最佳结果，即冷面温度上升最低。火焰测试在平直壁上进行。在封闭的管道系统中，吸热层的优点预计将更加引人注目。
防火材料特别可用作紧密包装以保护电缆和管道，在有限的空间区域比如机体结构中具有特殊重要性。
尽管多层防火材料和用于制备它们的方法已经结合多种例证性的实施方案得到描述，应该理解，可使用其它类似的实施方案，或者对所描述的实施方案可作出改变和增添，用以实施本文所公开的相同功能而不由此背离。以上所描述的实施方案不一定在备选方案中，因为各种实施方案可结合以提供所要求的特性。因此，多层防火材料和方法不应限于任何单一的实施方案，而是根据附加权利要求的陈述而在宽度和范围上作出解释。

Claims (24)

1.多层防火材料，其包含：
(a)包含无机纤维和任选的粘合剂的纤维层；和
(b)包含无机纤维、粘合剂和无机吸热填料的吸热层，
所述层粘合在一起形成单一片材而不使用辅助粘合手段。
2.权利要求1的材料，其中所述无机纤维选自高氧化铝多晶纤维、陶瓷纤维、高岭土纤维、矿棉纤维、碱土硅酸盐纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
3.权利要求2的材料，其中所述无机纤维包含陶瓷纤维。
4.权利要求3的材料，其中所述陶瓷纤维包含铝硅酸盐纤维。
5.权利要求4的材料，其中所述铝硅酸盐纤维包含约45-约75重量％氧化铝和约25-约55重量％二氧化硅的纤维化产品。
6.权利要求2的材料，其中所述无机纤维包含碱土硅酸盐纤维。
7.权利要求6的材料，其中所述碱土硅酸盐纤维包含氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维和氧化镁-二氧化硅纤维中的至少一种。
8.权利要求7的材料，其中所述氧化镁-二氧化硅纤维包含约65-约86重量％二氧化硅、约14-约35重量％氧化镁和约5重量％或更少杂质的纤维化产品。
9.权利要求7的材料，其中所述氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维包含约45-约90重量％二氧化硅、大于约0至约45重量％氧化钙和大于0至约35重量％氧化镁的纤维化产品。
10.权利要求1的材料，其中所述粘合剂包含有机粘合剂。
11.权利要求10的材料，其中所述有机粘合剂包含热固性粘合剂，其中所述有机粘合剂选自丙烯酸胶乳、(甲基)丙烯酸胶乳；苯乙烯与丁二烯、乙烯基吡啶、丙烯腈的共聚物；丙烯腈与苯乙烯、氯乙烯的共聚物；聚氨酯；醋酸乙烯与乙烯的共聚物；聚酰胺、硅树脂、聚酯、环氧树脂、聚乙烯酯及其混合物。
12.权利要求10的材料，其中所述有机粘合剂包含热塑性粘合剂。
13.权利要求11的材料，其中所述丙烯酸胶乳粘合剂包含丙烯酸树脂，并且进一步包含明矾作为另外的粘合剂。
14.权利要求1的材料，其中所述粘合剂包含无机粘合剂，其中所述无机粘合剂选自胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆及其组合。
15.权利要求14的材料，其中所述无机粘合剂为胶体二氧化硅并且进一步包含淀粉作为另外的粘合剂。
16.权利要求1的材料，其中所述吸热填料选自三水合氧化铝、碳酸镁及其它水合无机材料包括水泥、水合硼酸锌、硫酸钙(也称为石膏)、磷酸镁铵、氢氧化镁及其组合。
17.权利要求1的材料，其包含：
(a)纤维层，其包含：
大于0重量％至约20重量％粘合剂，和
约20至少于约100重量％无机纤维；
(b)吸热层，其包含：
大于0重量％至约20重量％粘合剂；
约20至少于100重量％无机纤维；和
约1-约80重量％吸热填料。
18.权利要求1的材料，其包含：
(a)纤维层，其包含：
约95.5重量％无机纤维和
约4.5重量％粘合剂；和
(b)吸热层，其包含：
约89.5重量％无机纤维；
约4.5重量％粘合剂；和
约6.0重量％无机吸热填料。
19.权利要求1的材料，其中吸热填料与无机纤维的重量比在约0.25∶1-约30∶1的范围内。
20.权利要求1的材料，其中材料以具有多层结构的板片材或板形式提供，其中材料以柔性、半刚性或刚性型材的形式提供。
21.权利要求1的材料，其中材料具有的厚度在约20-约50mm范围内。
22.保护物品以防火的方法，其包含至少部分地将所述物品封闭在权利要求1的多层防火材料中。
23.权利要求22的方法，其中物品具有面向火侧和面向无火侧，并且将材料定向以致于材料的吸热层面向物品的无火侧。
24.形成多层防火材料的方法，其包含：
(a)提供至少第一含水浆料，其含有适合于制造纤维层的材料；和至少第二含水浆料，其含有适合于制造吸热层的材料；
(b)将第一浆料沉积到基底上；
(c)自基底上的第一浆料除去至少一部分液体以形成第一纤维层；
(d)沉积第二浆料以致在第一纤维层上形成第二吸热层；
(e)自第二层除去至少一部分液体；和
(f)干燥层以形成多层材料。
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