FI124962B - Menetelmä palontorjuntaelementin valmistamiseksi - Google Patents

Description

Förfarande för framställning av ett brandskyddselement Föremål för denna uppfinning är ett förfarande för framställning av ett brandskyddselement med skiktstruktur, vilket element innefattar åtminstone två mineralullsskikt i form av skivor, mellan vilka finns anordnat åtminstone ett oorganiskt materialskikt, som avger vatten eller koldioxid under inverkan av värme, eller som på något annat sätt verkar brandhämmande.

Uppfinningen avser också ett brandskyddselement med skiktstruktur, vilket element innefattar åtminstone två mineralullsskikt i form av skivor och åtminstone ett mellanskikt av oorganiskt material.

Vidare avser uppfinningen också ett brandskyddselement tillverkat enligt förfarandet enligt uppfinningen.

Uppfinningen avser också användning av ett oorganiskt brandskyddsmedel såsom gips, som torkar av sig själv, som huvudsakligt bindemedel mellan mineralullsskivor i brandskyddselement huvudsakligen bestående av mineralullsskivor, samt användning av ett brandskyddselement enligt något av kraven 11-16 eller ett brandskyddselement tillverkat enligt något av patentkraven 1-10 för byggnader eller utrustning i byggnader av alla de slag.

Det är från tidigare känt att använda mineralull i brandskyddsskivor. Anledningen till detta är mineralullens goda brandskyddsegenskaper i sig själv. Det är också känt att t.ex. mellan två skikt av mineralull som t.ex. stenull anordna ett oorganiskt materialskikt, som består av någon dehydrerande hydroxid som brandskyddsmedel i kombination med något bindemedel, som ska binda mineralullsskivorna till varandra. Dylika lösningar beskrivs bl.a. i teknikens ståndpunkt i publikationerna EP 1239093 A2, EP 0741003 Bl, EP 0485867 Bl och EP 0353540 B2. I EP 1239093 A2 framförs ett brandskyddselement, som huvudsakligen består av två mineralulls- företrädesvis stenullsskikt samt åtminstone ett mellanskikt av en gipsplatta, som med lim limmas fast mellan mineralullsskikten. I EP 0741003 Bl beskrivs i sin tur användningen av ett eller flera mellanskikt av ett oorganiskt material i form av ett halvfabrikat, som kan tillverkas genom att applicera det oorganiska materialet i viskös form på en glasväv, eller mellan två glasvävar, för att sedan processas till skiva innan det anordnas mellan mineralullsskikten. Det oorganiska skiktet kan bestå av en blandning av en vattenfrigörande hydroxid, såsom aluminiumhydroxid, och ett bindemedel av vattenglas, kiselsyrasol eller magnesium. I EP 0353540 B2 presenteras ett i huvudsak oorganiskt skikt mellan mineralullskivorna, vilket består av någon vattenavspaltande hydroxid förutom kaolin samt ett bindemedel så, att hydroxiden tillsätts i åtminstone två fraktioner av olika kornstorlek. Som bindemedel anges kiselsyrasol eller upplöst vattenglas. I EP 0485867 Bl beskrivs å sin sida användningen av ett exotermt härdande magnesiumbindemedel och en dehydrerande hydroxid såsom aluminium hydroxid i det oorganiska skiktet mellan mineralullskivoma.

Dessa kända lösningar är i sig fungerande, men gemensamt för dem alla är att tillverkningsprocessen består av onödigt många och kostsamma icke-automatiska steg såsom t.ex. tillverkning och limmande av skivor av oorganiskt brandskyddsmedel mellan mineralullsskivorna eller behovet av tillförd torkenergi för att bilda ett fast oorganiskt brandhämmande skikt mellan mineralullsskivorna.

Ett annat problem är att det för applikationer där brandskyddselement av tunna mineralullsskivor skulle behövas inte riktigt finns dugliga brandskyddselement med låg vattenavspaltningstemperatur, dvs. med ett brandskydd som inte låter temperaturen stiga för högt innan brandskyddselementets brandhämmande verkan sätts igång.

Nu har dock uppfinnarna till denna uppfinning kommit på en till synes häpnadsväckande enkel lösning till ovanstående problem. Att ingen annan trots ett inte alldeles obetydligt antal av patent/patentansökningar inom detta område kommit fram till denna lösning är dock ett bevis på att lösningen inte varit självklar för fackmannen.

Syftet med denna uppfinning är således att åstadkomma ett brandskyddselement och ett förfarande för dess framställning, varigenom man kan undvika ovan angivna problem med teknikens ståndpunkt. För att åstadkomma detta, kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen av följande steg: a) åtminstone den ena av två mineral ullsskivor som ska sammanfogas till varandra beläggs på ena sidan med ett oorganiskt brandskyddsmedel i form av en vattenba-serad suspension eller pasta, varefter b) mineralullsskivorna pressas mot varandra så, att ett skikt av det oorganiska brandskyddsmedlet bildas mellan dem, varvid mineralullsskivorna limmas ihop av det oorganiska brandskyddsmedlet då det torkar.

Brandskyddsmedlet enligt uppfinningen är företrädesvis gips, som appliceras i vat-tenbaserad pastaform, med lämpliga bindnings- och brandskyddsegenskaper. Som brandskyddsmedel kan också användas vattenglas enligt ovan. Också andra brand-hämmande ämnen såsom aluminium-, eller magnesiumhydroxid, kalcium- eller magnesiumkarbonat med en liten tillsats, t.ex. 0-5 %, av organiskt bindemedel kan användas.

Mineralullskivorna är av samma tjocklek om produktionen sker kontinuerligt i linjeproduktionen, men samma princip kan användas också efter linjeproduktionen och då kan de också vara av olika tjocklek. I en speciellt förmånlig utföringsform kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen vid kontinuerlig linjeproduktion genom att först belägga den härdade mineralulls-mattan med pasta av gips, eller alternativt med pasta av vattenglas, och sedan dela mineralullsmattan i lika stora delar, som sedan staplas på varandra på så sätt att den översta delen samtidigt vänds 180° så att gipsskiktet kommer mellan mineralullen. Detta gipsskikt kommer därför att bli dubbelt tjockare än beläggningen. Antalet gipsskikt i den slutliga produkten blir en färre än antalet delar mineralullsmattan delats i. Det översta skiktet som är dubbelt tjockare än de andra om flera skikt görs är därför ett effektivare brandskydd. Skivan monteras i konstruktioner så att detta skikt placeras så att det blir närmast den sida som skall skyddas mot höga temperaturer vid en brand (så långt från branden som möjligt). Då kommer detta skikts effekt att utnyttjas maximalt, utan att gipset blir på utsidan. Företrädesvis delas den gipsbelagda mineralullsmattan i minst två, ännu mer föredraget i tre, lika stora stycken med avseende på längden och/eller bredden, företrä desvis längden och bredden. Eftersom gipset som sådant fungerar som bindemedel (påstrykes i pastaform) kan det torka av sig själv i rumstemperatur utan tillförd torkenergi och utan tillsats av extra bindemedel. Detta kan ske t.ex. i lager och/eller i förpackning. Detta innebär att tillverkningsprocessen blir både snabbare och kost-nadsförmånligare eftersom produkten inte behöver torkas i ett skilt torksteg. En liten del bindemedel (0-5%, företrädesvis < 2%) kan förstås tillsättas om högre krav på spjälkhållfasthet behövs. Mineralullen som användes i denna uppfinning är helst stenull men även annan mineralull såsom slaggull eller glasull kan användas.

Eftersom i denna uppfinning användes gips som brandskyddsmedel, innebär detta att man med denna uppfinning får ett förbättrat brandskydd vid lägre temperaturer än med andra allmänt använda brandhämmande ämnen som aluminium-, eller magnesiumhydroxid, kalcium- eller magnesiumkarbonat och dylika. Med gips sker vattenspaltningen redan vid drygt 100 °C. Att tillverka en brandskyddsskiva som innehåller gips kräver att gipset tillsätts efter härdningen av mineralullsmattan, då härdningstemperaturen normalt är ca 200 °C. Gips har därför tillsatts enligt känd teknik i efterbehandling, och en svårighet har varit att få gipset integrerat i mineralullen. Med föreliggande uppfinning kan man nu undvika även detta problem.

Gipset som används för förverkligande av uppfinningen kan t.ex. vara obehandlat avfallsgips, eventuellt med en liten tillsats av lim (0-5%, företrädesvis 2%) ifall så önskas, vilket innebär både mindre belastning av miljön och lägre råvarukostnader. I syfte att undvika problemen i teknikens ståndpunkt, vilka angivits tidigare, kännetecknas brandskyddselementet enligt uppfinningen av, att brandskyddselementet huvudsakligen består av mineralullsskivor hoplimmade med hjälp av mellanliggande skikt av ett oorganiskt brandskyddsmedel.

Med föreliggande uppfinning erhålls alltså en enklare, förmånligare och kortare tillverkningsprocess för att framställa brandskyddselement av mineralull, men framförallt möjliggör förfarandet enligt uppfinningen att tunnare brandskyddselement med oförändrad brandklassificering kan tillverkas för bl.a. WS-installationer. Fördelen av att ha brandskyddsmaterialet i två skikt och mineralullen i tre skikt visas i efterföljande diagram 1 och 2 där ett prov utan, tre med ett skikt i olika lägen, och ett med två skikt jämförts. Skiktets läge har också betydelse.

Det uppfinningsenliga brandskyddselementets fördelaktiga utföringsformer kännetecknas av det som anges i de efterföljande osjälvständiga produktkraven.

Till följande beskrivs uppfinningen mera detaljerat med hjälp av följande ritningar och exempel, som ingalunda ska tolkas så, att de kunde begränsa det skydd som patentkraven bestämmer.

Lista över ritningar:

Figur la är en perspektivbild av en mineralullsskiva belagd med ett oorganiskt skikt före delning i flera lika stora delar för hoplimning av delarna med varandra,

Figur lb är en perspektivbild av ett brandelement enligt uppfinningen bestående av två mineralullsskivor hoplimmade med ett oorganiskt skikt,

Figur 2 är en perspektivbild av ett brandelement enligt uppfinningen bestående av tre mineralullsskivor hoplimmade med två oorganiska skikt,

Figur 3 är en schematisk bild över delningen av mineralullsmattan i stycken enligt uppfinningens förfarande

Figur 4 är ett kurvdiagram där brandskyddets längd i minuter för ett mellanliggande skikt av olika material jämförs med varandra,

Figur 5 är ett kurvdiagram där brandskyddets längd i minuter för ett eller två mellanliggande skikt av gips och olika lägen av skikten jämförs.

Exempel 1. Automatiserad tillverkning av ett brandskyddselement 1 med minera-lulls-/gips-/mineralullsstruktur sker på automatisk tillverkningslinje enligt följande: a) ena sidan av en färdigt härdad mineralullsskiva eller -matta 2, t.ex. med bredd-och längdmåtten 600x2400 mm samt en tjocklek på ca. 20 mm, vilken mattas 2 kanter sågats bort, beläggs med ett ca. 0,5 mm tjockt skikt 3 av en vattenbaserad suspension eller pasta av gips, vilket möjligen innehåller en liten mängd (0-5 %) lim (t.ex. något för fackmannen typiskt organiskt lim), företrädesvis < 2 %, b) den belagda mineralullsmattan 2 kapas på tillverkningslinjen i längsgående riktning så att två lika stora skivor bildas, varefter c) mineralullsskivorna 2a och 2b pressas samman mot varandra så, att ett "dubbelt" gipsskikt 3 bildas mellan dem, varvid mineralullsskivorna 2a och 2b limmas ihop av gipset då det torkar. Då gipset torkat fås m.a.o. ett brandskyddselement med måtten 600x1200 mm samt en tjocklek på ca. 41 mm.

Stegen a, b, och c görs företrädesvis direkt på linjen direkt efter härdugnen och kylningen. Kylningen som normalt behövs regleras så att mineralullen har lämplig temperatur för torkning av det "dubbla" skiktet 3 av gipspasta utan att limningsef-fekten försämras. Kapning av mineralullskivan 2 och vändning av skivorna 2a och 2ab görs automatiskt. I figur 4 ses resultaten från tester som simulerar brand, som följer brandkurvan i EN 1363-1, i en ventilationskanal där mineralullen är utanpå en kanal av plåt och branden sker inne i kanalen. I figur 4 jämförs den tidsberoende temperaturstegringen, dvs. den brandhämmande effekten, för ett brandskyddselement 1 framställt enligt exempel 1 med ett element med samma dimensioner på mineralullsskivorna men utan mellanliggande oorganiskt skikt och ett element med samma dimensioner men där det oorganiska skiktet består av vattenglas. Ur figur 1 kan ses att det mest brandhämmande elementet av dessa tre är elementet med gips enligt exempel 1.

Tiden som brandskivan skyddar förlängs markant om brandskyddsskivan har ett skikt med gips i mitten. Tiden tills den tillåtna temperaturstegringen 140 °C uppnås förlängs från 25 minuter till 40 minuter med ett skikt av gips och till 33 minuter med ett skikt av vattenglas.

Exempel 2. Automatiserad tillverkning av ett brandskyddselement 1' med minera-lulls-/gips-/mineralulls-/gips-/mineralullsstruktur sker på automatisk tillverkningslinje enligt följande: a) ena sidan av en färdigt härdad mineralullsskiva eller -matta 2, t.ex. med bredd-och längdmåtten 1800x2700 mm samt tjockleken 20 mm, vilken mattas 2 kanter sågats bort, beläggs med ett ca lmm tjockt skikt av en vattenbaserad suspension eller pasta av gips, som företrädesvis innehåller en liten mängd (0-5 %) lim (t.ex. något för fackmannen typiskt organiskt lim), företrädesvis < 2%, b) mineralullsskivan 2 kapas på tillverkningslinjen i längsgående och tvärgående riktning så att tre lika stora bredvidliggande (dvs. i linjens sidled parallella, se figur 3) skivor 2a', 2b' och 2c' (samt 2a", 2b" och 2c" liksom också 2a'", 2b"' och 2c'") med bredd- och längdmåtten 600x900 mm, varefter c) mineralullsskivorna 2a', 2b' och 2c' pressas samman mot varandra så, att två gipsskikt 4 och 5 bildas mellan dem, varvid mineralullsskivorna limmas ihop av gipset då det torkar. Således erhålls enligt exempel 2 tre brandskyddselement 1' som har bredd- och längdmåtten 600x900 mm och en tjocklek på ca. 63mm. Här sker alltså den automatiserade placeringen och hoplimningen av skivorna 2a', 2b' och 2c' (samt 2a", 2b" och 2c" liksom också 2a'", 2b'" och 2c'") mot varandra i parallellt led dvs. i tvärriktning till själva linjeriktningen L så att varje skiva lyftes och pressas mot den underliggande och föregående skivans gipsskikt, med undantag av den sista skivan 2a' (eller 2a" eller 2a'") som lyftes och vändes 180° och pressas med sitt gipsskikt 3 mot underliggande föregående skivas 2b' (eller 2b" eller 2b'") gipsskikt 3.

Alternativt kan skivorna i steget c) i exempel 2 (även i exempel 1) placeras på varandra i serie dvs. så, att en skiva, som i linjeriktningen successivt åtföljer föregående skiva i linjeriktningen placeras ovanpå och pressas mot denna. Detta alternativ, liksom också placeringen i steg c) åskådliggörs i figur 3, där mineralullsmattan sågas (de sträckade linjerna) i tre lika stora stycken både med avseende på mattans bredd och längd dvs. så att mattan delas i nio lika stora stycken dvs. skivorna 2a', 2b', 2c', 2a", 2b", 2c", 2a'", 2b'", samt 2c'". Ifall parallella skivor (t.ex. 2a', 2b', 2c' eller 2a", 2b", 2c") placeras på varandra i sidled, lyftes först skiva 2b' enligt pil Γ upp för att sedan pressas mot den underliggande skivan 2c' (2b' och 2c' har båda gipsskiktet uppåt) och sedan lyftes och vändes 180° skiva 2a' och placeras enligt pil ΙΓ ovanpå skiva 2b' så att skiva 2a':s gipsskikt kommer emot gipsskiktet på skiva 2b'.

Ifall hoplimningen av skivorna sker i linjeriktningen L, sker placeringen av skivorna på varandra enligt pilarna I och II. Detta innebär m.a.o. att skiva 2c" lyftes och pressas mot underliggande skiva 2c':s gipsskikt varefter skiva 2c'" lyftes och vändes 180° och pressas med sitt gipsskikt mot underliggande skiva 2c":s gipsskikt. Hoplimningen av 2b' med 2b" och 2c'" samt 2a' med 2a" och 2a'" sker på samma vis.

Stegen a, b, och c görs företrädesvis direkt på linjen direkt efter härdugnen och kylningen. Kylningen som normalt behövs regleras så att mineralullen har lämplig temperatur för torkning av skikten 4 och 5 av gipspasta utan att limningseffekten försämras. Kapning och vändning av skivorna görs automatiskt. I denna typ av element blir det ena gipsskiktet 4 enkelt och det andra 5 "dubbelt", dvs. ungefär dubbelt så tjockt som det enkla skiktet. I figur 5 presenteras en simulerad brand där branden sker utanför den isolerade kanalen och temperaturen mäts inne i kanalen (på metallytan). I figur 5 ses den tidsberoende temperaturstegringen, dvs. den brandhämmande effekten, för ett brandskyddselement 1' med två qipsskikt 4 och 5 samt tre mineralullsskikt 2a', 2b' och 2c' (tre stycken av Parocs FPS 14 -skivor av tjockleken 20 mm var och mellan dessa två gipsskikt 4 och 5) ger den bästa brandhämmande effekten (det räcker ca 60 min innan temperaturen stiger till 140 °C) jämfört med brandskyddselementet 1 med bara ett gipsskikt 3.

Gipsskiktens placering och antal påverkar skyddstiden. En mer än fördubbling åstadkoms med dubbla gipsskikt. OBS. Figurerna 4 och 5 skildrar två olika konstruktioner och kan därför inte direkt jämföras.

Gipsskiktets tjocklek kan begränsas till så mycket som behövs för att limma ihop skivorna företrädesvis 1-5 kg/m2 vilket ger dubbla mängden/tjockleken i den färdiga produkten där som ett gipsskikt kommer emot ett annat.

Claims (4)

1. Menetelmä kerrosrakenteisen palontorjuntaelementin (1 tai Γ) valmistamiseksi, joka palontorjuntaelementti (1 tai Γ) käsittää ainakin kaksi levyjen (2a, 2b) muodossa olevaa mineraalivillakerrosta, joiden väliin on järjestetty ainakin yksi epäorgaaninen materiaalikerros (3), joka vapauttaa vettä tai hiilidioksidia lämmön vaikutuksesta, tunnettu siitä, että karkaistu mineraalivilla matto (2) päällystetään epäorgaanisella materiaalikerroksella (3), joka pääosin koostuu pääosin käsittelemättömästä jätekipsistä koostuvasta pastasta, että kipsikerroksella (3) päällystetty mine-raalivillamatto (2) jaetaan automatisoidusti vähintään kahteen yhtä suureen levyyn (2a, 2b) pituuteen ja/tai leveyteen nähden, edullisesti kolmeen yhtä suureen (2a', 2b', 2c0 levyyn linjalle, ja että levyt sen jälkeen automatisoidusti sijoitetaan toistensa päälle linjalle siten että jokaisen levyn sivelty kipsikerros (3) tulee seuraavan levyn päällystämätöntä pintaa vasten, edullisesti sillä poikkeuksella että elementin ylin tai viimeinen levy (2b, 2a'&quot;, 2b'&quot;, 2c'&quot;) sijoitetaan sivelty kipsikerros (3) toiseksi viimeisen levyn (2a, 2a&quot;, 2b&quot;, 2c&quot;) siveltyä kipsikerrosta (3) vasten, että palontorjun-taelementit (1 tai 1') yhteen liimausta varten toisiaan vasten puristamisen jälkeen voidaan välittömästi pakata ja että kaikki kipsikerrokset sen jälkeen saavat kuivua itsestään palontorjuntaelementtien pakkausten sisällä jolloin levyt liimataan yhteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen levyjen sijoittaminen toisiaan vasten tapahtuu linjan suuntaisesti ja/tai linjan poikki.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kipsipas-tan kuivuminen saa tapahtua itsestään huoneenlämmössä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytettävä mineraalivilla on kivivillaa.