CN1170029A - 内部通风的耐火包层 - Google Patents
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Abstract
内部通风的包层在内部通风区域配有膨胀组合物。
Description
本发明涉及内部通风的包层，该包层在内部通风的区域配有膨胀组合物。
本发明还涉及用于内部通风的包层的结构部件，在该结构部件中至少一个让空气通过的通风部件或者隔离型材配有膨胀组合物，还涉及膨胀组合物用于喷涂内部通风的包层的喷涂通风部件或者隔离型材的用途，还涉及含有至少一层膨胀组合物的通风部件和型材用于生产内部通风的包层的用途，还涉及赋予内部通风包层具有耐火性能的方法，该方法包括在内部通风的区域提供配有膨胀组合物的包层部件。
例如在EP-A-694574中公开了在建筑物防火中使用的膨胀组合物。
术语膨胀组合物意指这样的物质，其在受热的情况下膨胀，形成绝缘和耐热的泡沫(“热泡沫”)，起保护内层表面和基层免受火和热的作用。除了传统的三组分碳供体、脱水剂和起泡剂例如糖、磷酸铵和密胺的混合物之外，也已经开发出了两组分体系，例如磷酸密胺和硼酸混合物，甚至逐渐增加使用单组分物质。除了早已知道的碱金属硅酸盐“水玻璃”之外，后者尤其包括可膨胀的云母、可膨胀的石墨、珍珠岩、粗蛭石。
在建筑物的防火中，以油漆、清漆、涂料、浆料、腻子、灰泥、封条、片材、板条、带、泡沫、网膜、薄膜、型材和其它半成品的物品的形式使用膨胀组合物。
使用膨胀组合物(也叫做绝热层构成物)的目的是改善组件或部件的耐火性能或者得到较好类型的耐火建筑材料。
内部通风的包层一般地由绝热层、外面保护层、装饰层和这些层之间的空腔或者这些层和建筑物表面之间的空腔组成。通过安装在包层支体之间的由钢、铝、木材或者塑料作成的冲孔的型材，格栅或者筛网，以及这种方式可以得到适当的内部通风，使得该空腔遮挡不受昆虫、尘粒等的影响。这些通风部件和型材可以使包层机械稳定，但是必须让空气通过，以便能够有效地替换空腔中的空气。因此，一般的作为隔离层使用冲孔的型材。
内部通风的包层尤其广泛的用在建筑物的外部。这种类型的包层有许多有利的性能，例如绝热性能和耐气候影响的性能，并且由于内部通风，所以防止形成缓冲腔。例如在DE-A-4212930中介绍了这样的包层体系的实施方案。但是，此处所公开的内部通风的包层的缺点是在着火的事件中不能提供充分的保护，当在内部通风系统由于很强的放热形成很强的像烟囱空气流时，就扇起火源，并且可以使火势蔓延。特别是在内部通风包层含有可燃的绝热物质时，因此火势的蔓延常常是很快的。
本发明的目的是提供安全防火的内部通风的包层。我们已经发现，使用在开始所述的内部通风的包层可以达到这个目的。
与具有涂有阻燃剂的表面的内部通风的包层对比，使用耐火的通风部件和型材这一新方案对于防火是特别有效和经济的，并且急剧地减少火势的蔓延。
可以以许多方式提供防火的通风部件和型材。例如，可以用膨胀组合物涂覆内部通风的包层和通风部件及型材，这是有利的。例如，可以通过用压缩气体或者最好用真空的方法进行涂刷、滚涂、刮刀涂覆、喷涂，或者通过浸渍来进行涂覆。为了增加耐候性能，也可以把外涂层例如涂料用到膨胀层中。
一种特别简单和有效的使内部通风的包层具有防火性能的方法是用膨胀粘合的带状物装配通风部件和型材。这种类型的粘合带状物商业上是可以买到的。从Dr.Wolman GmbH买到的ExterdensF自身粘合的带状物是特别合适的。因为它们除了有很好的防火性能外还有长期稳定性。此处很重要的是，为了避免损害内部通风效果，在通风部件和型材中的空气开口不要由粘合的带状物完全关闭。但是，大多数商业上可以买到的膨胀粘合带状物在着火的事件中显示出明显的膨胀性能，以致于带状物粘合到型材表面的一小部分上，这就足以完全使在着火事件中的型材密封，于是防止火势的蔓延。
内部通风的包层的特别经济的防火形式是在包层支撑物之间使用涂有膨胀组合物的玻璃纤维、塑料或者金属丝网。这些丝网通过它们的热泡沫在着火事件中密封空腔。
内部通风的包层的另一种新的实施方案是以带孔的板条或者格栅的形式使用隔离层型材，其可以是有一定角度的或者有U-型，并且其由含有至少一种膨胀层的复合材料作成。
用于这样的复合材料的基本材料可以是任何的合成塑料，例如，缩聚物、加聚物和聚加合物，例如环氧树脂或者交联聚氨酯，优选热塑性聚合物，例如聚酯、聚醚、聚醚酮、聚酰胺，优选聚苯乙烯、氯乙烯聚合物和聚烯烃。例如在Ullmann’s Encyclopedia 0f Industrial Chemistry，5th Edition，Volume A21，pages 488-546，VCH 1992中介绍了非常合适的聚烯烃。合适的氯乙烯聚合物和合适的苯乙烯聚合物(聚苯乙烯)公开在例如Saechtling，Kunststofftaschenbuch，23rd Edition，pp.241 ff and pp.253 ff(1986)中。
以新的塑料成层制品的总重量计，优选的复合材料含有至少50％(重)的热塑性聚合物，优选聚烯烃或者氯乙烯聚合物，特别是PE-HD或者聚氯乙烯(PVC)。
氯乙烯聚合物中，可以在低于200℃下热塑性加工的那些是特别合适的。
塑料组分优选的是K值为10-100，优选55-80(根据DIN 7749测定的)的氯乙烯聚合物。PVC分散在添加增塑剂的高沸点的溶剂中，叫做增塑糊，是特别合适的。
可以以本领域的技术人员一般所公知的多种方法生产复合材料作的隔离层型材。
首先，可以用公知的方法例如挤塑成型、吹塑成型或者层合的方法由所述的塑料生产塑料制品。在某些情况下，塑料制品应该通过例如火焰处理、电晕放电处理，通过机械预处理例如通过粗加工，或者通过化学方法进行预处理。可以提到的化学预处理方法的例子是卤化，加增粘剂，用乙烯共单体橡胶处理，用聚氨基酰胺处理，用丙烯酸酯共聚物处理，用聚亚乙基亚胺处理，或者用发烟硫酸或者SO3处理。
可以通过用压缩气体的方法或者最好用真空的方法进行涂刷、滚动、刮刀涂覆、喷涂，或者通过浸渍的方法把膨胀层涂覆到该基本结构中。如果需要的话，然后可以把另外的层用到该膨胀层中。
特别是在热塑性塑料的情况下，除了常规的热塑性加工方法例如注塑成型或吹塑成型之外，生产膨胀层的更合适的方法优选是塑料与膨胀组合物共挤塑方法。用于共挤塑很合适的塑料的例子是上述的聚烯烃，特别是乙烯聚合物，和上述的氯乙烯聚合物。
在通风部件和型材中间层的厚度是0.05-5.0mm，优选是0.2-0.6mm。
在早期的德国专利申请19617592.5中给出了关于合适的复合材料和膨胀组合物的制造的更详细的介绍。
原则上，在新的内部通风的包层中所用的膨胀组合物可以是所有公知的这种类型的组合物。具有很强的膨胀作用和很好的耐候性的膨胀组合物是特别合适的。合适的膨胀组合物的例子是含有可膨胀的石墨的那些。可膨胀的石墨有如此显著的膨胀作用，以致于它常常表现出对于内部通风包层本身有效的防火性能。有利的组合物也是含有下面的组分的组合物：
a)含磷的氮化合物，
b)多元醇，
c)吹塑剂，和
d)如果需要的话还含有添加剂。
在特别适合于本发明的目的的膨胀混合物中，含磷的氮化物a)是铵、密胺、二密胺、脲、二氰胺、磷酸脲或者磷酸胍，或其混合物。优选的化合物a)是聚磷酸铵和磷酸密胺，和其混合物。
在膨胀混合物中，基于混合物a)-d)，组分a)的含量一般是2-50％(重)，优选11-40％(重)。
合适的多元醇b)是甘油、甘油衍生物、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、四苯基乙二醇、双三羟甲基丙烷、2，2-二羟甲基丁醇、二季戊四醇、三季戊四醇、EO/PO-三羟甲基丙烷、EO/PO-季戊四醇、糖、聚糖例如淀粉和纤维素，和其混合物。
优选的是使用低溶解度的多元醇，例如季戊四醇或其混合物。
在膨胀混合物中，基于混合物a)-d)，组分b)的含量一般是2-30％(重)，优选5-18％(重)。
合适的吹塑剂c)是密胺衍生物，例如氰尿酸密胺、磷酸密胺、硼酸密胺和低-和高-分子量聚乙烯亚胺，和在升温下能脱去CO2和水的化合物，例如羧酸、二羧酸、它们的衍生物和无机盐，例如CaCO3和碳酸铵。
优选的是使用在水中有低溶解度的氮化合物，例如密胺和尿氰酸密胺，或其混合物。
在膨胀混合物中，基于混合物a)-d)，组分c)的含量一般是2-15％(重)，优选2-10％(重)。
已经发现，对于膨胀混合物有利的是也含有添加剂作为组分d)，例如产生膨胀压力的物质，例如可膨胀的石墨，无机填料例如碳酸钙，释放水的物质例如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡，优选氢氧化铝或氢氧化镁，另外，可以含有增塑剂、增稠剂、流动控制剂、抗泡剂、增粘剂，和特别是流变添加剂。
其它的合适的防火添加剂是例如硼化合物，例如硼酸、硼酸金属盐、氨基硼酸盐和硼烷，有机卤化物例如高度氯化的脂族烃、脂族和芳族溴化物(例如六溴环十二烷)和氯化石蜡，金属茂，例如二茂铁、叠氮基二羧酸肼，红磷和有机磷化合物，例如低聚磷酸盐基的含氯的磷多元醇。
在优选的混合物中，基于混合物a)-d)，组分d)的总含量可以是0-60％(重)，优选0.5-50％(重)。
以组分d)的总重量计，产生膨胀压力的组分和无机填料或者释放水的物质的重量比例通常是20-60％(重)，优选30-50％(重)。
特别合适的膨胀复合材料质包括如上所定义的增塑糊作为塑性组分，磷酸铵作为组分a)，二季戊四醇作为组分b)，双氰胺作为组分c)，可膨胀的石墨和氢氧化铝作为组分d)。
原则上，该新的内部通风的包层适用于建筑物的内部和外部包层，但是，该包层用在外部表面是特别有利的，因为在外部绝热和耐候是特别重要的。
内部通风的包层通常是由已做好的部件构成。根据本发明，特别有利的是预先在内部通风的区域用膨胀组合物构成这些构件。
优选的是使构件中的至少一个允许空气通过的通风部件或者型材配有膨胀组合物。
实施例：
在下面的试验部件中进行着火试验：把四个臂长5mm的钢托架拧紧，支撑两个彼此平行的分开10cm的耐火墙(200×300×30cm)，把确定为200×100×2mm的隔离层型材(打洞的板条4/6)放在这些钢托架上。
实施例1
用膨胀自粘带涂覆型材，把约50％的孔洞的面积包盖。所使用的膨胀带状物是上述的商业上可以买到的Exterdens和ExterdensF-M1自粘带。
把这些打孔的型材从底下用Bunsen火焰处理。在每种情况下，从Bunsen火焰的上边缘到板条的距离是10cm。60秒钟之后，这些带状物已经起泡，型材上的孔已完全堵塞。火焰处理30分钟后，面向火焰一侧的温度在145-165℃之间。
实施例2
类似于实施例1，用下面的组合物的自粘带状物(宽10mm，厚2mm)制备尺寸为200×100×3mm的型材：
PVC-E粉末Vinnolite44472 22.00％
(Vinnolit Kunststoff GmbH)
磷酸三(甲苯酯)，DisflamolTKP(Bayer AG) 15.60％
磷酸二丁酯 6.40％
氢氧化铝 3.00％
聚磷酸铵 23.32％
氰尿酸密胺 16.96％
季戊四醇 12.72％
把该型材放在上述的支撑物上，并从下面用Infra-BoySLR热发射体(起始气压50mbar，发射体表面的表面温度800℃)处理。
发射体表面和型材之间的距离是17cm。加热几秒钟之后，膨胀开始，大约2分钟之后，孔完全被泡沫堵塞。
加热30分钟之后，面向发射体一面的最高温度是140℃。
实施例3
把带有尺寸为200×100×3mm的膨胀物涂覆的型材(打孔的板条4/6)的通风部件(类似于实施例1)在两侧用具有下面的组成的膨胀物涂覆：
水 20.80％
纤基乙酸钠 3.00％
Disperbyk，醇铵盐 0.20％
(Byk-Chemie GmbH)
二氧化钛 4.00％
季戊四醇 12.00％
聚磷酸胺，HostaflamAP 422 24.00％
(Hoechst AG，frankfurt)
密胺 14.00％
MowilithDW460，聚乙酸乙烯酯分散物 20.00％
(Hoechst AG)
Cereclor60LC10-C13氯化石蜡， 2.00％
C含量60％，
(Deutsche ICI GmbH，Frankfurt)
以400g/m2的量湿涂，干燥过夜之后，如实施例1所述，从下面用Bunsen火焰处理。
32分钟之后，终止着火试验。试验结束时测得面向火的一面的温度是185℃。
实施例4
把以市场上可以买到的玻璃纤维筛板(筛板宽0.5mm，厚度0.2mm)形式的通风部件用有下面的组成的膨胀组合物浸泡(涂覆量约350g/m2，湿态)：
环氧树脂，环氧化物值0.2-0.0225 31.00％
氢氧化物值约0.23，Eurepox7001(Schering AG)
氢氧化铝 6.50％
可膨胀的天然石墨，C含量＞95％ 6.85％
(Georg Luh GmbH，65396 Walluf)
二季戊四醇 1.05％
密胺 0.16％
聚磷酸铵 0.39％
二甲苯 14.05％
沥青，Spezial TarNo.1 20.00％
(Worlee-Chemie，Hamburg)
聚胺固化剂，聚酰胺基酰胺加合物 20.00％
Euredur423(Schering AG)
该涂覆的玻璃纤维物确定为200×100×2mm，把其固定在上述支架上之后，按上述实施例2加热。发射体表面温度是500℃。从包层部分到热发射体的距离是17cm。
几秒钟之后，开始膨胀，大约2分钟之后，筛板结构的整个表面都被密封了。15分钟之后，面向发射体一侧的最高温度是155℃。
实施例5
用膨胀糊涂覆的型材
按照实施例1所述的方法，把从市场上买到的膨胀糊Interdens型号40(制造商：Dr.Wolman GmbH Sinzheim)和具有下面的配方的膨胀糊加到隔离层型材中：
聚乙烯醇，部分水解的， 25.00％
Mowiol3-83(Hoechst AG)
磷酸单铵 22.88％
双氰胺 16.64％
季戊四醇 12.48％
聚磷酸铵，ColanylschwarzPR100(Hoechst AG) 8.80％
可膨胀的天然石墨，C含量＞95％
(Tropay，O.Ritter Nachf.GmbH)
氨基硼酸盐溶液 1.00％
KelzanS，多糖增稠剂 1.00％
(Lanco，Ritterhude)
水 3.30％
用像一个S-型的胎圈(弯管直径约4cm)的筒(喷嘴直径8.0mm)把该糊加到板条中。干燥之后，按照实施例1所述进行Bunsen燃烧试验。
几秒钟之后，再次观察到开始形成热泡沫。2分钟之后，这些孔完全被堆积的热泡沫覆盖。
30分钟之后，面向火的一面的温度是160℃。
实施例6
用PVC复合材料制作尺寸为200×100×6mm的通风部件。
用辊涂的方法，把具有下面的组成的膨胀组合物用到刚性PVC板VinnoflexS6515(BASF AG)的两边：磷酸酯，DisflamolTKP(Bayer AG) 15.00％氢氧化铝 39.34％硼酸锌 1.06％可膨胀的天然石墨，C含量＞95％ 14.60％ErpanMBS(Tropag，O.Ritter Nachf.GmbH)磷酸单铵 7.50％PVC树脂，VinnolitP4472(Vinnolit KunststoffGmbH) 22.50％刚性PVC/膨胀组合物的重量混合比60∶40，并且压制。辊涂条件：在180℃8分钟在170℃压制条件：在同样的温度3分钟，在200bar下3分钟，没有滤纸
在这些条件下，每一种情况的PVC复合材料的膨胀层厚度都是1.5mm。在该200×100×6mm的复合材料板上整齐的间隙6.0mm钻直径为4.0mm的洞，另外，不同排间的孔彼此不要重合，以便使孔的数目尽可能达到最多。
把这样的方法制造的复合板放在上述的支架上，并且从下面用Bunsen火焰处理(按照实施例1所述的方法)。立即开始膨胀，几分钟之后，所有的孔都被泡沫堵塞，并且该腔封住了。试验作完之后，测得面对火焰一面的温度是178℃。
实施例7
在内部通风包层上的着火试验
在内部通风包层上进行实际试验。含有铝T-型材的基础结构用壁支撑体联结。装有石棉板的绝热层用玻璃无纺材料(石棉密度约25-40kg/m3)盖住。用循环的废玻璃制造的并且在一面涂有WDVS涂层的涂层包层部件(板的制造商：StoVerotec，Germany)用干壁螺栓联结到基础结构上。涂层包层和石棉板之间的距离是约2cm。保证包层的内部通风的打孔的板条4/6位于窗横楣的地方。自粘的带状物ExterdensF10×2mm被，在着火的事件中其具有断开内部通风的作用，因此防止火焰作用在包层板条的两边。
在第二个试验中，另外的作为火障的ExterdensF带状物的打孔的板条另外装在窗横楣之上0.5m和1.0m的地方。
试验方法
把25kg木制的(松木)木排(钉的)放在窗横楣的地方作为着火物，用2×200ml异丙醇点燃该着火物。大约20分钟之后，该木制的木排就毁坏了。该试验进行了30分钟。
热电偶放置的位置
-3 在窗横楣(左、右、中部)的下侧
-2 在绝热层上方的内部通风板条的地方
前者
-2 窗横楣上方(火障2)0.5m。
火体另外从后面通风。
结果：
试验1：
按照德国多层楼建筑物准则，该包层达到了多层楼建筑物保护的目的。在试验的过程中没有烟放出(蒸发粘结剂)。
试验2：
如试验1。
窗横楣上方0.5m的火障完全膨胀，因此能够防止热气的传送。窗横楣上方1.0m的火障显示出没有反应。但是，在该区域的温度是如此的低，以致于没有发生膨胀。
结果
这两个试验表明在内部通风包层中的火障有效的阻止了火焰进入内部通风区域，并且防止了热气的传送。
实施例8
内部通风包层部件的着火试验
对于内部通风包层系统选用下面的结构：
以给出内部通风间隙为40mm的复式框架形式安装400×400mm的铝基础结构。把厚度为80mm的石棉绝缘层(石棉，A2)放置在框架结构的内墙中。把从市场上由Resopal买到的Resopal包层板(HPL板，B1)螺栓固定到该包层的前面(框架结构的前面)。把为提供防火带的两块铝条彼此平行固定在框架结构的里边上部中间。
铝条的大小应该使得400×16×2mm(sk)的ExterdensFB带状物能够加入到它的沟槽中。目的是由框架结构产生的40mm的内部通风间隙在加热时由于水平位置生成泡沫的作用而关闭。
该试验的实施
包层部件被放置在两个Bunsen燃烧炉的上方，以使燃烧炉的上边缘在火障之下约50mm。两个Bunsen燃烧炉间隙100mm放在内部通风空间的中间。热电偶放在铝条上面50mm的距离的内部通风间隙中。火焰处理一开始，就测得温度迅速增加到480-500℃。
几秒钟(5-10秒)之后，膨胀体系起反应。热泡沫一起迅速移动使得内部通风间隙封闭。结果，测得的火障上部的温度迅速降到190-198℃之间。大约25-30分钟之后，整个阔度的包层部件的间隙都被泡沫完全堵塞。
在整个的试验期间，测得的温度实际上为一常数195℃。15分钟之后停止防火试验。证明形成的热泡沫是稠密的并且是能承受负荷的。
在试验过程中，没有观察到由基础结构形成的熔融的铝。在着火试验期间，烟的排放是适中的。另外，没有观察到包层板的落下或分离。
Claims (14)
1.在内部通风区域配有膨胀组合物的内部通风的包层。
2.根据权利要求1的内部通风的包层，其中至少一个允许空气通过的通风部件或者型材配有膨胀组合物。
3.根据权利要求2的内部通风的包层，其中通风部件或者型材涂有膨胀组合物。
4.根据权利要求2的内部通风的包层，其中通风部件或者型材配有膨胀带状物。
5.根据权利要求2的内部通风的包层，其中通风部件或者型材由含有至少一种膨胀层的复合材料制成。
6.根据权利要求1-5的任一项的内部通风的包层，其中膨胀组合物含有可膨胀的石墨。
7.根据权利要求1-5的任一项的内部通风的包层，其中膨胀组合物含有下面的组分：
a)含磷的氮化合物，
b)多元醇，
c)发泡剂，和
d)如果需要的话还含有添加剂。
8.根据权利要求1-7的任一项的内部通风的包层在户外的应用。
9.一种用于在内部通风区域配有膨胀组合物的内部通风的包层的结构部件。
10.根据权利要求9的用于内部通风的包层的结构部件，其中至少一个允许空气通过的通风部件或者型材配有膨胀组合物。
11.膨胀组合物用于涂覆权利要求1-8的任一项的内部通风的包层的通风部件或者型材的用途。
12.含有至少一层膨胀组合物的通风部件或者型材用于制造权利要求1-8的任一项的内部通风的包层的用途。
13.使权利要求1的内部通风的包层具有耐火性能的方法，其包括在内部通风区域用膨胀组合物装配包层结构部件。
14.根据权利要求13的使内部通风的包层具有耐火性能的方法，其包括用膨胀组合物装配允许空气通过的通风部件或者型材。
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