FI70569C - Sammansatta fibermaterialer deras framstaellning och anvaendning - Google Patents

Description

, 70569

Yhdistetyt kuitumateriaalit, niiden valmistus ja käyttö Tämä keksintö kohdistuu kuituja sisältäviin yhdis-telmämateriaaleihin, jolloin kuidut on päällystetty epä-5 orgaanisella materiaalilla tai upotettu tähän kuitujen laadun parantamiseksi, sekä näiden yhdistelmämateriaalien valmistukseen ja käyttöön.

Kuidut ja näistä valmistetut yhdistelmämateriaalit ovat tunnetusti herkkiä vahingoittumaan tai tuhoutumaan 10 tulen vaikutuksesta. Kuidut, joko luonnonkuidut tai keino-kuidut, jotka koostuvat orgaanisista materiaaleista, esimerkiksi villasta, puuvillasta, raionista, selluloosa-ase-taatista, polyestereistä, polyamideista ja lignoselluloosa-kuiduista, ovat yleensä helposti syttyviä. Epäorgaanisista 15 aineista koostuvat kuidut, esimerkiksi lasikuidut, ovat tulenarkoja, mutta ne ovat yleensä alhaisessa lämpötilassa sulavia materiaaleja siten että, samalla kuin ne syttyvät, ne sulavat tulen yhteydessä. Molemmat kuitutyypit estävät vähän tai eivät ollenkaan tulen leviämistä eivätkä ne ole 20 tulta pidättäviä aineita. Korkeammassa lämpötilassa sulavat epäorgaaniset kuidut, esimerkiksi niin kutsutut keraamiset kuidut kuten alumosilikaattikuidut, mineraalivillat ja monikiteiset alumiinioksidikuidut, kestävät tulta paljon enemmän, mutta ne ovat yleensä liian kalliita kuitujen 25 tavallisempiin käyttökohteisiin.

Olisi ilmeisen edullista esimerkiksi tekstiili-huonekalu- ja rakennusteollisuudessa, jos kuitujen ja erityisesti halvemman alhaisessa lämpötilassa sulavan epäorgaanisen kuidun laatua voitaisiin parantaa niiden tuliomi-30 naisuuksien, esimerkiksi tulenkestävyyden ja tulenpidätys-kyvyn lisäämiseksi ja lukuisia käsittelytapoja on esitetty tämän halutun tuloksen saavuttamiseksi, kuten kuitujen 35 päällystämistä tulenkestävällä materiaalilla tai niiden upottamista tähän materiaalin tai tulenkestävän materiaalin liittämistä kuidun rakenteeseen.

2 70569 Tähän asti mitään tyydyttävää ratkaisua ongelmaan ei ole saavutettu; erityisesti ei ole löydetty ratkaisua, joka yhdistää tyydyttävät tulenkesto-ominaisuudet ja hyväksyttävät kustannukset samalla säilyttäen kuitujen ja näistä val-5 mistettujen materiaalien taipuisuuden.

Tämän keksinnön mukaiselle yhdistetylle kuitumateriaalille on tunnusomaista, että se sisältää 15-80 painc-% palamattomia kuituja, mahdollisesti enintään 15 paino-% ve-denkestävyyttä parantavaa ainetta, lopun ollessa kerros-10 mineraalilamelleja, jotka ovat kemiallisesti delaminoitua vermikuliittia. On edullista, että kuituja sisältävä yhdis-telmämateriaali sisältää vähintään 20 paino-% kuituja.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle yhdistetyn materiaalin valmistamiseksi on tunnusomaista, että kerrosmine-15 raalilamellisuspensio lisätään palamattomien kuitujen joukkoon ja nestemäinen komponentti poistetaan suspensiosta. Keksinnön mukainen menetelmä parantaa ennestään palamattomien kuitujen tulenkesto-ominaisuuksia.

Vermikuliitti on parhaana pidetty kerrosmineraali.

20 "Vermikuliitilla" tarkoitamme kaikkia niitä materiaaleja, jotka tunnetaan mineralogisesti ja kaupallisesti vermiku-liittina mukaanluettuna kloriittivermikuliitit.

Termillä "kerrosmineraalilamellit", jota käytetään läpi tämän patenttijulkaisun, tarkoitamme hyvin pieniä ker-25 rosmineraalipartikkeleita, jotka on saatu hajottamalla kerrosmineraali kemiallisesti korkean muotosuhteen omaaviksi hiukkasiksi tai pieniksi hiutaleiksi. Siten esimerkiksi vermikuliittilamellit, jotka on saatu kemiallisella lamel-leiksi hajottamalla, ovat hyvin pieniä hiutaleita, jotka 30 on saatu hajottamalla vermikuliitti kemiallisesti lamel-leiksi, ja joiden paksuus on pienempi kuin n,5 yum, tavallisesti pienempi kuin 0,05 /am ja edullisesti pienempi kuin 0,005 /im, ja joiden muotosuhde (se on: pituus tai leveys jaettuna paksuudella) on vähintään 10, edullisesti vähin-35 tään 1C0 ja edullisemmin vähintään 1000, esimerkiksi 10 000.

3 70569

Keksinnön mukaiset kuituja sisältävät yhdistelmäma-teriaalit voivat olla hyvin monimuotoisia, ja kerromine-raalilamellit voivat olla mukana yhdistelmässä yhdistelmän yksittäisiä kuituja päällystävänä aineena, kerroksena, johon 5 kuidut on upotettu f tai päällystävänä tai vuoraavana kerroksena kuitumateriaalin kuten esimerkiksi kuidun kankaan tai huovan toisella tai kummallakin puolella, tai sisäkerroksena kuitumateriaalikerrosten välissä. Vain esimerkkeinä ja millään tavoin tämän keksinnön piiriä rajoittamatta 10 seuraavat tuotemuodot esitetään sisältyviksi termiin kuituinen yhdistelmämateriaali: 3 Kuitukerros, jonka toinen tai kumpikin puoli on lamellikerroksella vuorattu.

4 Säikeet, jotka koostuvat monista filamenteista, 15 esimerkiksi 100-1000 filamentista, ja yksittäiset filamentit ja/tai säikeet ovat lamelleilla päällystettyjä .

5 Esilangat, jotka koostuvat monista yhteenpunotuis-ta, -kerratuista tai -kierretyistä säikeistä, jol- 20 loin filamentit ja/tai säikeet ja/tai esilangat ovat lamelleilla päällystettyjä.

6 Kuitukerros, jonka kuidut ovat lamelleilla yhteen-sidotut.

7 Kuitumöhkäleet, jotka koostuvat kuitumassasta kui- 25 tujen ollessa kosketuskohdistaan kerrosmineraali- lamelleilla yhteensementoituja ja edullisesti myös yksittäisesti tai ryhmissä lamelleilla päällystettyjä. Kuidut voivat olla kautta koko möhkäleen satunnaisesti orientoituneita kevyen, avoimen kolmi-30 ulotteisen rakenteen omaavan kappaleen aikaansaa miseksi, jolla on hyvät lämmön- ja ääneneristysomi-naisuudet.

70569 4 8 Monikerroksinen rakenne, joka koostuu kahdesta tai useammasta kerroksesta yhdistelmämateriaalia, kuten esimerkiksi päällystettyä tai impregnoitua kangasta tai huopaa, kerrosten ollessa yhteenlami-5 noituja tavallisella liimalla tai edullisesti ker- kosmineraalilamelleja liimana käyttämällä. Läm-nönkestolevyt, joita yleisesti käytetään keittiöissä työpintoina, ovat tyypillinen esimerkki tällaisesta rakenteesta.

10 Mielellään arvostetaan sitä, että kullakin yllämai nitulla tuotemuodolla, joka muodostuu kuitukerroksesta, voi olla monikerroksinen kuiturakenne, ja että kuitukerrokset koostuvat irrallisista kuiduista, tai niillä voi olla kudottu, neulottu, neuloilla lävistetty, huovutettu tai muuten 15 yhdistetty rakenne. Lisäksi on ymmärrettävä, että kuituisen yhdistelmämateriaalin tuotemuodossa kuidut voivat olla jatkuvia (säikeisiä) tai epäjatkuvia (lyhytsäikeisiä) tai kasautuneita kuten esimerkiksi lasivillassa tai lasikuitunauhoissa.

Kuituisen materiaalin joukkoon lisättyjen lamellien 20 painomäärä voi vaihdella laajoissa rajoissa riippuen esimerkiksi toivotusta yhdistelmän tulen-/lämpötilankestotehokkuu-desta, halutusta yhdistelmän taipuisuudesta, vaaditusta yhdistelmän rakenteen eheyden asteesta ennen ja jälkeen tuleen altistuksen ja siitä, ovatko lamellit kuituisen materiaalin 25 päällystävinä tai vuoraavina aineina. Yleensä lamellien määrän lisääminen kuituiseen materiaaliin parantaa kuitujen tuliominaisuuksia ja lisää niitä lämpöolosuhteita, joita yhdistelmän on vastustettava. Olemme kuitenkin havainneet, että yleensä hyvin ohuet lamellikerrokset, esimerkiksi ohuemmat 30 kuin 1 mikrometriä, ovat riittävät kuitujen tuli- ja korkeiden lämpötilojen kesto-ominaisuuksien laadun parantamiseen. Vain neuvoa antavana ohjeena esitetään, että kerrosmineraalin määrä yhdistelmän kuitujen päällä vaihtelee tavallisesti 0,05 paino-%:sta 100 paino-%:iin, tyypillisesti 0,1 paino-%:sta 35 20 paino-%:iin, kuitujen määrästä. Suurempia kerrosmineraali- määriä kuin nämä voidaan käyttää, ja yhdistelmä voi todella 5 70569 koostua yhtä suuresta tai jopa suuremmasta määrästä kerros-mineraalia kuin kuituja siten, että yhdistelmä on oikeastaan kuitulujitteinen lamellikerros, esimerkiksi kun yhdistelmän suuri taipuisuus ei ole välttämätöntä tai sitä ei 5 haluta; tällaisessa rakenteessa kuitujen määrä olisi oltava vähintään 15 paino-%, ja se voi olla esimerkiksi 20-50 paino-% yhdistelmästä.

Kuituihin lisätty lamellimäärä vaikuttaa kuitujen saamaan vahingon suuruuteen yhdistelmämateriaalin joutuessa 10 tulelle alttiiksi, tai erityisesti alhaisessa lämpötilassa sulavien kuitujen yhteydessä lämpötilan noustessa ylemmäksi kuin kuitujen sulamispiste. Sulavat kuidut, jotka on päällystetty ohuesti kerromineraalilla, voivat sulaa tai pehmetä tulen tai korkean lämpötilan vaikutuksesta, kun 15 taas päällystyksen paksuuden lisääminen vahvistaa kuitujen kestävyyttä sulamista ja pehmenemistä vastaan. Keksinnön käytännöllisimmissä sovellutuksissa yhdistelmämateriaalin kuidut todennäköisesti vahingoittuvat tai jopa kokonaan sulavat tulen tai korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta, 20 mutta tästä huolimatta yhdistelmämateriaalin tuliominai-suudet eivät merkittävästi huonone, varsinkaan yhdistelmä-materiaalin tulenesto- ja palamisenpidätysominaisuudet.

Esimerkiksi alhaisessa lämpötilassa sulavat lasikuidut, jotka on kapseloitu vermikuliittilamelleilla, saatta-25 vat pehmetä tai jopa sulaa tulessa, mutta päällyste pitää pehmenneen tai sulanneen lasin sisällään ja lasikuitu palautuu entiselleen yhdistelmämateriaalin jäähtyessä.

On tunnettua, että vermikuliitin lamellisuspensiosta voidaan muodostaa ohuita levyjä tai paperimaisia arkkeja, 30 ja että tällaisia levyjä voidaan käyttää palonsuojelutar-koituksissa palavien orgaanisten vaahtomateriaalien vuoraukseen; tällainen tuote on esitetty esimerkiksi GB-patent-tijulkaisussa no. 2 007 153. Olemme kuitenkin havainneet, että näiden levyjen tai lamellipapereiden joutuessa tulel-35 le alttiiksi niillä on taipumus käpristyä ja halkeilla ja eivätkä ne siten tyydyttävästi ehkäise tulen leviämistä ja muodosta riittävää tulisulkua niiden palavien aineiden _____ - TT -------- 70569 6 suojelemiseksi, joiden päällä niitä käytetään vuorausma-teriaaleina. Sitä vastoin ja yllättäen olemme havainnet, että kun keksinnön mukaisia kuituisia yhdistelmämateriaale-ja pidetään tulessa, ne eivät käpristy tai halkeile, vaik-5 ka lamellien muodostama päällyskerros on äärimmäisen ohut.

Näin ollen keksinnön kuituiset yhdistelmämateriaalit ovat parempia tuliesteitä kuin lamelleista yksistään koostuvat levyt tai paperit.

Kuituiset yhdistelmämateriaalit valmistetaan lisää-10 mällä kerrosmineraalilamellit sopivaan kuituaineeseen. Tavallisesti lamellit lisätään suspensiosta kantajanesteessä, joka voi olla esimerkiksi orgaaninen neste, vesi tai muu vettä sisältävä aine. Kerrosmateriaalien kemiallisessa la-melleiksi hajottamismenetelmässä saatua suspensiota voidaan 15 sopivasti suoraan käyttää kuituisen yhdistelmämateriaalin muodostamiseksi. Kuitenkin haluttaessa lamellit voidaan suspendoida juoksevan kuivan jauheen muodossa (kuten on kuvattu esimerkiksi EP-patenttijulkaisussa no. 0009.311A) mihin tahansa sopivaan kantajanesteeseen kuituaineen 20 joukkoon lisäämiseksi. Suspension kiintoainepitoisuus (lamellit) ei ole kriittinen, se voi vaihdella laajoissa rajoissa. Mitä tahansa stabiilia suspensiota voidaan käyttää. Tyypillisesti suspension kiintoainepitoisuus ulottuu 40 %:iin suspension painosta, mutta ohuiden päällysteiden 25 tuottamiseksi riittää vain muutama prosentti, esimerkiksi 2 paino-%. Edullisesti suspension kiintoainepitoisuus useimmissa sovellutuksissa käytettynä vaihtelee 10:stä 20 paino-%:iin, vaikka suuremmilla kiintoainepitoisuuksilla, esimerkiksi aina 50 paino-%:iin saakka, varustettuja sus-30 pensioita voidaan kuituisten kappaleiden valmistuksessa pitää edullisempana. Kerrosmineraalisuspension kuituaineeseen lisäämisen jälkeen kantajaneste poistetaan tavallisesti haihduttamalla kerrosmineraalilamellien jättämiseksi saostuneena, edullisesti yhtenäisenä kerroksena, kuitu-35 aineen pinnalle. Haluttaessa ylimäärä kantajanestettä voidaan puristaa tai valuttaa pois yhdistelmämateriaalista en- 7 70569 nen yhdistelmämateriaalin lämmittämistä kantajanestejäännöksen poistamiseksi. Lämpötila, jossa suspensio lisätään kuituaineeseen, voi olla mikä tahansa kantajanesteen kiehumispisteeseen asti tai siitä yli oleva lämpötila edellyt-5 täen tietysti, että kuidut ovat stabiileja näissä lämpötiloissa. Pidämme edullisempana välttää kantajanesteen kiehumispisteen yläpuolella olevia lämpötiloja, koska jos varovaisuutta ei noudateta nopea kaasunkehitys saattaa vaikuttaa haitallisesti yhdistelmämateriaalin ominaisuuksiin. 10 Suspensio (tai liete, kuten sitä voidaan myös nimit tää) voidaan lisätä kuituaineeseen millä tahansa tunnetulla tekniikalla, johon kuuluvat siveleminen (maalaaminen), ruiskuttaminen, annostaminen, kaapiminen, puristamalla päällystäminen, valssaamalla päällystäminen, kastamalla 15 päällystäminen, ja impregnoiminen tai irtonaisten kuitujen yhteydessä kuitujen ja kerrosmineraalin yhteissaosta-minen. Käyttäjän on yksinkertaista valita suspension väkevyys ja tekninen sovellutus, jotka ovat soveliaita halutun lamellimäärän aikaansaamiseksi minkä tahansa kuituai-20 neen joukkoon.

Tekninen sovellutus, jota käytetään lamellien lisäämiseksi kuituaineen joukkoon, voi vaihdella halutun lopullisen yhdistelmämateriaalin muodon mukaan, jolloin se on ehkä erilainen, kun päällystetään yksittäisiä kuitu ja , syi-25 tä ja esikehruulankoja, kuin ne päällystetään kudottuja, huovutettuja tai muuten yhdistettyjä kuitumateriaaleja tai kun tuotetaan kuituisia kappaleita.

Haluttaessa lamellisuspensiosta voidaan valmistaa kaasun avulla vaahto, joka lisätään kuituaineeseen niin, 30 että kerrosmineraali on mukana tuloksena olevassa yhdis-telmämateriaalissa solumaisena (jäykkä vaahto) matriisina. Vermikuituliittilamellisuspension muuttaminen jäykiksi vaahdoiksi esitetään esimerkiksi GB-patenttijulkaisussa no. 1 585 104.

35 Yksittäisten kuitujen tai lankojen tai syiden pääl lystämisen yhteydessä ominainen keksinnön ilmenemismuoto tulee esille päällystettäessä kuituja, lankoja tai syitä „ 70569

O

näiden tuotannon aikana. Näin ollen esimerkiksi kuitujen kuten lasikuitujen kehräämisessä "tuoreet" juuri ulospuris-tuneet kuidut voidaan päällystää heti lamellisuspension avulla esimerkiksi ruiskuttamalla kuidut sopivassa kohdassa 5 kehruusuuttimen aukon tai aukkojen alapuolella tai kehräämällä kuidut suspensiokylvyn kautta. Vaihtoehtoinen kuitujen päällystämismenetelmä heti suulakepuristuksen jälkeen on pölyttää "tuoreet" kuidut niiden ollessa vielä tahmeita lamellista koostuvalla jauheella: kuitenkin lamelleilla, 10 erityisesti vermikuliittilamelleilla esiintyvien itselii-mautusominaisuuksien vuoksi vesisuspensiosta saostettaessa pidämme edullisempana soveltaa vesisuspensiota kuituihin kuin kuivaa jauhetta.

Toinen lamellien kuituihin lisäämistekniikka on käyt-15 tää lamellisuspensiota tekstiilijäykisteenä. Näin ollen esimerkiksi suspensio voidaan lisätä lasikuituihin jäykis-teeksi käyttämällä menetelmätapoja, joita on esitetty GB-patenttijulkaisussa no. 2 016 993 ja K.L. Loewensteinin kirjassa "The Manufacturing Technology of Continuous Glass 20 Fibre" (Elsevierin julkaisema).

Toinen määrättyä tuotemuotoa varten tarkoitettu tekninen yksityiskohta tulee esille tapauksessa, jossa yhdiste lmämateriaaIin kuituaine on märkä- tai paperimenetelmäl-lä tuotettu kuitumatto; menetelmissä kuidut suspendoidaan 25 kantajanesteeseen, tavallisesti veteen, ja kuitumatto las-keutetaan suspensiosta. Tässä tapauksessa lamellit voidaan sisällyttää kuitususpensioon suspendoimalla kuidut lamel-lisuspensioon, suspendoimalla lamellit kuitususpensioon tai sekoittamalla kuitu- ja lamellisuspensiot keskenään.

30 Näissä menetelmissä pieni määrä orgaanista sideainetta esimerkiksi kautsu- tai polymeerilateksia lisätään usein suspensioon tuloksena olevan maton käsiteltävyyden helpottamiseksi, minkä jälkeen myöhemmin orgaaninen sideaine poistetaan haluttaessa polttamalla (edellyttäen tietysti, 35 että kuidut kestävät palamisolosuhteet).

Lamellisuspension kuituaineeseen lisäämisen jälkeen on edullista, että märkää tuotetta puristetaan tai kalante- 9 70569 roidaan mahdollisesti mukaan joutuneen ilman (varsinkin kuplien) poistamiseksi, jolloin yhdistelmämateriaalin esteettinen ulkonäkö ja käsiteltävyys paranee, ja päällysteessä 5 ilmenevä kupliminen vähenee tulessa.

Keksinnön kuituiset yhdistelmämateriaalit ovat tulen-kesto- ja korkealämpötilaominaisuuksiltaan parempia käsit-telmättömistä kuiduista valmistettuun vastaavaan materiaaliin verrattuna, vaikka käsiteltyjen kuitujen K-tekijä on 10 tavallisesti hiukan suurempi kuin käsittelemättömien kuitujen K-tekijä. Siis kuitujen, jotka sulavat alhaisissa lämpötiloissa, laatua voidaan parantaa korkealämpötilaomi-naisuuksien saavuttamiseksi; esimerkiksi alhaisessa lämpötilassa sulavien lasikuitujen laatua voidaan parantaa ver-15 mikuliittilamellien lisäyksellä sellaisten korkealämpötila-ominaisuuksien saavuttamiseksi, jotka yleisesti luetaan kuuluviksi vain asbestikuiduille, mineraalivillalle ja niinkutsutuille keraamisille kuiduille. Korkeammissa lämpötiloissa sulavien kuitujen kuten esimerkiksi asbestin, mine-20 raalivillan ja keraamisten kuitujen laatua parannetaan vielä korkeampien lämpötilaominaisuuksien saavuttamiseksi. Keksinnön yleinen piirre on, että kaikkien palamattomien kuitujen ja kuituisten materiaalien tulenkestokyky ja termiset ominaisuudet paranevat käyttämällä niissä päällys-25 teenä kerrosmineraalilamelleja.

Kuten edellä on todettu vermikuliittia pidetään parhaana kerrosmineraalina. Tämän etusijan syynä on, että kuituisten yhdistelmämateriaalien saaman hyvän tulenkestävyy-den ja termisten ominaisuuksien lisäksi kemiallisesti la-30 melleiksi hajotetulla vermikuliitilla on vesisuspensioista saostettuna erinomaiset itseliimautumisominaisuudet. Veden (tai muun kantajanesteen) kemiallisesti hajotetun vermi-kuliitin lamellisuspensioista poistamisen yhteydessä lamel-lit kiinnittyvät yhteen ja muodostavat suhteellisen lujan 35 vermikuliittikerroksen, ja kuituiset yhdistelmämateriaalit, jotka sisältävät vermikuliittilamelleja, hyötyvät tästä lisättyjen lamellien itseliimautumisominaisuudesta siten, 70569 10 että yhdistelmän lujuus ja kestävyys paranevat. Saostetut vermikuliittilamellit voivat toimia liimana kuituaineen kuitujen yhteen sitomisessa ja/tai yhdstelmän sitomisessa muihin materiaaleihin esimerkiksi laminaattien muodostami-5 seksi. Sen lisäksi, että lamellikerroksella päällystettyjen kuitujen tulenkestävyys ja korkeiden lämpötilojen kestokyky paranevat, päällyste voi tarjota lisäedun tuottamalla lamellisuspensioista saostetuille kuituisille kalvoille höyryn sulkuominaisuudet ja erityisesti vesihöyryn sulku-10 ominaisuudet; varsinkin vermikuliittilamelleilla on alhaiset höyryn läpäisemiskertoimet, erityisesti alhaiset vesihöyryn läpäisemiskertoimet, joten keksinnön kuituisia yh-distelmämateriaaleja voidaan käyttää sulkukerroksina vesihöyryn sisäänpääsyn estämiseksi materiaaleihin kuten esi-15 merkiksi vaahtoihin (joissa veden sisäänpääsy voi huonontaa vaahdon eristysarvoa tämän vanhetessa) tai materiaaleihin, joihin vesi vaikuttaa vahingoittavasti.

Toinen palamttomien kuitujen lamelleilla päällystämisen tarjoama etu on, että kuidut saadaan tulta pidättä-20 vimmiksi. Kuitenkin tuli voi pyrkiä leviämään yhdistelmä-materiaalin pinnan yli, ja haluttaessa yhdistelmämateri-aaliin ja varsinkin sen pintaan voidaan sekoittaa tulta pidättäviä lisäaineita, kuten esimerkiksi halogenoituja yhdisteitä, antimonitrioksidialumiinitrihydraattia, bo-25 raatteja ja fosfaatteja. Palamattomien kuitujen lamelleilla päällystämisen edelleen tarjoama lisäetu on, että päällyste on kemiallisesti inertti ja varsinkin hapon- ja al-kalinkestävä. Näin ollen kuidut, joita normaalisti ei voida käyttää aikalisissä ympäristöissä, esimerkiksi lasikui-30 dut, voidaan saattaa sopiviksi sellaiseen käyttöön. Keksinnön kuituisen yhdistelmämateriaalin ominaiseksi ilmenemismuodoksi nimitetään alkalinkestävä lasikuitu, joka koostuu lasikuidusta ja tämän päällä olevasta kerrosmine-raalilamellipäällysteestä, edullisesti vermikuliittilamel-35 lipäällysteestä.

Edellä kuvatut kuituiset yhdistelmämateriaalit, jotka sisältävät kerrosmineraalilameilleista koostuvia modi- 70569 11 fioimattomia päällysteitä, ovat käyttökelpoisia materiaaleja suureen määrään sovellutuksia. Kuitenkin sovellutuksissa, joissa yhdistelmämateriaali on taipuvainen joutumaan nestemäisen veden vaikutukselle alttiiksi, pidetään parempana 5 modifioida päällysteet yhdistelmän vedenkestävyyden parantamiseksi. Modifioimattomilla päällysteillä on taipumus hajota nestemäisessä vedessä; kuitenkin ne ovat helposti modifioitavissa niiden saamiseksi pysyviksi nestemäisessä vedessä. Vermikuliittilamelleja sisältävät yhdistelmämateri-10 aalit voidaan tehdä stabiileiksi vedessä käsittelemällä niitä liuoksella, esimerkiksi kyllästetyllä liuoksella, joka sisältää magnesiumsuoloja, kuten esimerkiksi magnesiumklori-dia, käsittelemällä niitä ammoniakilla tai alkyyliamiinihöy-ryllä, tai sekoittamalla vesistabiliteettia parantavaa ai-15 netta kuituaineeseen lisättävään lamellisuspensioon, kuten kuvataan esimerkiksi EP-patenttijulkaisussa no. 0 009 310 AI. Sopivia vesistabiliteettia parantavia aineita ovat hiuk-kasmaiset yhdisteet, jotka liukenevat veteen niukasti, ja joilla on emäksinen reaktio vedessä, esimerkiksi kalsium-20 oksidi ja magnesiumoksidi.

Magnesiumoksidi on etusijalla oleva vesistabilitee-tin parantaja ja sen lisäksi, että se saa aikaan yhdistelmämater iaalin vedenkestävyyden, tämä lisäaine lisää yhdistelmän lujuutta. Magnesiumoksidi on erityisen toivottava 25 lisäaine kaasukäsittellyissä (vaahdotetuissa) vermikuliit-tisuspensioissa yhdistelmämateriaalin muodostamiseki siten, että se ennestään lisää yhdistelmämateriaalin solumaisen (jäykkä vaahto) vermikuliittimatriisin puristuslujuutta. Vesistabiliteettia parantavan aineen määrä on tavallisesti 30 enintään 15 paino-%, tyypillisesti 10 paino-% lamellien mukaan laskettuna.

Yhdistelmämateriaalien vedenpitäviksi tekeminen vastakohtaan niiden nestemäisen veden stabiliteetin parantamiselle voidaan suorittaa sekoittamalla silikonipolymeerin prekursoria 35 lamellisuspensioon ennen suspension lisäämistä kuituaineeseen ja käsittelemällä yhdistelmämateriaalia happamalla kaasulla veden länsäollessa prekursorien polymeroimiseksi ja sili- 70569 12 konipolymeerin muodostamiseksi yhdistelmämateriaaliin. Tällainen vedenpitävyyden aikaansaava menetelmä on esitetty samanaikaisesti GB-patenttihakemuksessa no. 8103459. Näin ollen esimerkiksi natriummetyylisilikonaattia voidaan se-5 koittaa suspensioon ja tuloksena olevaa yhdistelmämateriaa-lia käsitellä hiilidioksidilla veden läsnäollessa (yhdis-telmämateriaalin kuivattamisen aikana tai yhdisteen kuivumisen jälkeen uudelleen kastelemalla). Suspensioon lisätyn silikonipolymeerin prekursorin määrä on tavallisesti enin-10 tään noin 5 paino-%, tyypillisesti noin 2 paino-% lamellien mukaan laskettuna.

Mitä tahansa kerrosmineraalilamellisuspensiota voidaan käyttää keksinnön mukaisten yhdistelmämateriaalien muodostamiseksi. Kerrosmineraalien kemiallinen hajottaminen 15 lamelleiksi tunnetaan hyvin, ja mitä tahansa tunnettua kemiallista lamelleiksi hajottamismenetelmää voidaan käyttää mukaanlukien menetelmät, jotka on esitetty kemiallisesti lamelleiksi hajotettavasta vermikuliitista GB-patenttijulkaisuissa no:t 1 016 385; 1 076 786; 1 119 305 ja 1 585 104 20 sekä Baumeisterin ja Hahnin julkaisussa "Micron" 7 247 (1976). On edullista, että kemiallisesti lamelleiksi hajotetun kerrosmineraalin suspensio käsitellään märkäluokitus-menetelmällä, jossa mineraalin suuremmat partikkelit poistetaan, niin kuin kuvataan vermikuliittilamellisuuspensioi-25 den suhteen FI-patenttijulkaisussamme 66 163 ja DE-hake-musjulkaisussa 2 741 859. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettäväksi on edullista, että suspensio märkäluokitellaan partikkelikokoon (hyvin pieniin levyihin) alle 50 mikrometriä, niin että suspensiolla esiin-30 tyy kolloidisia ominaisuuksia. Tyypilliset vermikuliitti-lamellisuspensiot, jotka on saatu GB-patenttijulkaisussa no. 1 585 104 esitetyn menetelmän mukaisesti, ja jotka on märkäluokiteltu partikkeleiksi alle 50 pm, sisältävät noin 40 % partikkeleita kokoalueella 0,4-5,0 pm. Tällaiset sus-35 pensiot ovat edullisia tämän keksinnön mukaisten kuituisten yhdistelmämateriaalien valmistamiseksi. Keksinnön 13 7 0 5 6 9 kuituisia yhdsitelmämateriaaleja voidaan käyttää kaikissa niissä sovellutuksissa, joissa vastaavia kuituisia materiaaleja yleisesti käytetään, ja lisäksi ne mahdollistavat määrättyjen kuitujen käytön lukuisissa sovellutuksissa, 5 joissa tähän asti näitä kuituja on pidetty käytettäväksi soveltumattomina niiden epätyydyttävien tulenkesto-ominai-suuksien vuoksi. Lämmöneristys- ja tulenkestokäyttöihin, joita tähän asti on pidetty yksinomaan asbestin, keraamisten kuitujen ja tulenkestävien kuitujen käyttöalueena, saa-10 daan mukaan halvemmat, vähemmän erikoistuneet lasikuidut, samalla kun erikoiskuitujen itsensä laatua saadaan parannetuksi vielä korkeamman termisen stabiliteetin saavuttamiseksi ja ankarampiin palosuojelukäyttöihin soveltuviksi.

Keksinnön mukaisten kuituisten yhdistelmämateriaa-15 lien moniin käyttökohteisiin sisällytetään palavien ja/tai alhaisessa lämpötilassa sulavien materiaalien, kuten esimerkiksi kumi- ja muovivaahtojen, -levyjen, ja -kalvojen, alumiinin, puun, paperin, kartongin, lasin ja vastaavien tulisuojaus. Näitä käytettäessä kuituinen yhdistelmämate-20 riaali voi olla irtonaisena peitteenä, jota ei ole sidottu palavaan aineeseen, mutta olemme havainneet, että parhaat tulokset saavutetaan, jos yhdistelmä sidotaan ja laminoi-daan aineeseen. Yhdistelmä voidaan laminoida aineeseen konventionaalista liimaa käyttäen, vaikka useimmissa ta-25 pauksissa, joissa kerrosmineraali on vermikuliittia, suspensiosta saostettujen lamellien liimautuvuus mahdollistaa toisen liiman käytöstä luopumisen. Näin ollen esimerkiksi märän yhdistelmän (se on: kuituaine plus vermikuliittisus-pensio) käyttäminen aiheuttaa usein riittävän yhdistelmän 30 sitoutumisen aineeseen. Vaihtoehtoisesti yhdistelmä voidaan muodostaa in situ suojattavan aineen pinnalle esimerkiksi päällystämällä aine vermikuliittisuspensiolla ja sen jälkeen puristamalla kuitumateriaali märkään vermiku-liittikerrokseen (ja sen sisälle); haluttaessa kuitumate-35 riaalin päälle voidaan sen jälkeen lisätä toinen vermiku-liittikerros laminaatin "vuoraamiseksi" vermikuliittila-melleilla.

14 70569

Yhdistelmämateriaali voi haluttaessa sisältää muita aineita, esimerkiksi jäykisteitä, voiteluaineita, ja kuitujen sideaineita, tai konventionaalisia tulta pidättäviä lisäaineita. Kuituiset yhdistelmämateriaalit ovat myös käyt-5 tökelpoisia sovellutuksissa, jotka eivät luonteeltaan vaadi tulen pidätyskykyä ja hyviä termisiä ominaisuuksia, esimerkiksi orgaanisten ja epäorgaanisten materiaalien, esimerkiksi polymeerien, kumien, muovien ja sementtien lujitteina. Käyttökohteet, jotka sisältävät orgaanisten materiaalien 10 lujittamisen kuiduilla, käsittävät GRP:n (lasilla lujitettu muovi) sovellutukset.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä. Esimerkeissä käytettiin seuraavaa yleisjärjestelyä vermikuliittisus-pensioiden valmistamiseksi.

15 Vermikuliittisuspensioiden valmistaminen 150 osaa vermikuliittimalmia (Mandovalin mikronilaa-tua Etelä-Afrikasta) sekoitetaan kyllästetyn natriumkloridi-liuoksen kanssa painosuhteessa 1:2 säiliössä 30 minuuttia lämpötilassa 80°C. Sen jälkeen suspensio sentrifugoidaan 20 ja pestään deionisoidulla vedellä. Märkä kakku siirretään toiseen säiliöön, jossa vermikuliittia sekoitetaan 1,5N n-butyyli-amiinihydrokloridi (2:1 neste:kiintoaine -suhde) 30 minuuttia lämpötilassa 80°C. Sen jälkeen tämä suspensio sentrifugoidaan ja pestään deionisoidulla vedellä, ennen 25 kuin märkä kakku siirretään paisumissäiliöön, jossa vermikuliitti sekoitetaan deionisoituun veteen. Paisumisen jälkeen suspensio sisältää arviolta 20 % kiintoainesta, ja partikke-leiden koko on satunnaisesti jakautunut välille 300-400 mikrometriä. Suspensio viedään sen jälkeen kivityyppiseen myl-30 lyyn, jossa partikkeleista noin 50 % pienenee hyvin pieniksi levyiksi, joiden koko on vähemmän kuin 50 mikrometriä. Tämä jauhettu suspensio luokitellaan patotyyppisessä sentrifuu-giluokittelijassa, ja kevyemmät partikkelit, joiden seulakoko on pienempi kuin 50 mikrometriä, kerätään käyttöä varten. Fo-35 tosedimentometrin ja separaattorin avulla tästä 18-21 % kiin-ainetta sisältävästä suspensiosta suoritettu analyysi osoit- 11 70569 15 taa, että arviolta 40 % partikkeleista on kokoa ("ekvivalentti pallonhalkaisija") 0,4-1,0 mikrometriä. Suspension kiintoainepitoisuus on helposti sovitettavissa lisäämällä tai poistamalla vettä siitä.

5 Esimerkki 1 4-painoprosenttinen vermikuliittilamelliliete valmistettiin edellä esitetyn yleisjärjestelyn mukaisesti. Regina-Fibreglass Ltd:n toimittama lasikuitukangasmatto F4/50/AG kastettiin tähän lietteeseen ja mattoa poistettaessa tästä 10 puristettiin lieteylimäärä pois. Sen jälkeen matto kuivattiin ilmassa yön yli, ja mattoon impregnoidun vermikuliitin 2 paino määritettiin, se oli 41,3 g/m .

Lasikuitukangasmatto F4/50/AG valmistetaan arvolla 2 50 g/m kuivamenetelmää käyttäen. Lasikuitusäikeet sulate-15 taan C-lasista ja kehrätään halkaisijaltaan 13 mikrometri-siksi. Likimäärin 0,5 m pituisista säikeistä koostuva matriisi sidotaan 10 % akryylisideaineella. Vermikuliittikä-sittely lisää tämän orgaanisen sideaineen sitomistehoa; (lasikuitujen valmistuksen yhteydessä sideaine voitaisiin 20 korvata vermikuliitilla).

Käsittelemättömän lasikuitukangasmaton 200 mm x 110 mm suuruinen näyte testattiin tulella pullo-kaasupolt-timen päällä, johon oli kiinnitetty halkaisijaltaan 40 mm oleva pyöreä suutin, näytteen sijaitessa kolmijalkaisella 25 telineellä 30 mm polttimen suuttimen yläpuolella. Liekin lämpötilaksi näytteen kohdalla määritettiin 1075°C. Käsittelemätön näyte kiertyi kokoon äkillisesti lasikuitujen sulaessa. Liekin tunkeutumisen näytteen läpi arvioitiin kestävän 1-2 sekuntia.

30 Vermikuliitilla käsitellyn lasikuitukangasmaton näyte testattiin ensimmäiseksi. Tämä näyte pysyi dimensioiltaan stabiilina, ja ainoastaan paikallisesti liekki läpäisi näytteen (noin 4 mm x 2 mm:n alueelta) 42 sekunnin kuluttua. 3 minuutin kuluttua näyte oli yhä oleellisesti vahingoittuma-35 ton, ja tuli ei aiheuttanut lisävahinkoja.

70569 16 2

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukainen järjestely toistettiin 120 g/m :n yhtenäisestä lasikuitulangasta koostuvalla matolla, Unifilo PS271 (Balzaretti Modigliani Spa:n, Italia, toimittama).

5 Käsittelemätön matto paloi läpi 3-4 sekunnissa, kun taas 2 vermikuliitilla käsitelty matto, joka sisälsi 16,4 g/m vermikuliittia, säilyi 3 minuuttia liekissä lämpötilassa 1075°C, ja sulamista tapahtui ainoastaan paikoin muutamissa lankojen päissä.

Esimerkki 3

Esimerkin 1 mukainen järjestely toistettiin käyttäen 3 32 kg/m :n eristyslasikuitulaattaa, toimittaja Newalls Insulation and Chemical Co Ltd., Washington, Durham. Käsitte-lemätön kooltaan 150 mm x 100 mm x 15 mm oleva näyte suli läpi nopeasti liekin läpäisemisajän ollessa vain 52 sekuntia 1075°C:n palokokeessa. Vermikuliitilla käsitelty lasikuitu-laatta kesti läpipolton ja 10 minuutin aika liekissä ei käytännöllisesti katsoen vaikuttanut laattaan.

20 Esimerkki 4

Esimerkin 1 mukainen järjestely toistettiin TBA Industrial Products Limited of Rochdale:n Lancashire, toimittamaa 600 texin lasikuituroovia käyttäen. Käsittelemätöntä roovia pidettiin 1075°C:n liekissä ja se suli läpi likimäärin 2 25 sekunnissa. Vermikuliitilla käsitelty roovi säilyi 7 sekuntia tässä liekissä.

Esimerkki 5 18 paino-% kiintoainetta sisältävää vermikuliittilitet-2q tä sovelletettiin kahden puristustelan avulla Regina-Fibre-glass Ltd:n toimittamaan 53 g/m^:n märkämenetelmällä valmistettuun IE50U-tyyppiseen lasikuitukangasmattoon. Kuivauksen 2 jälkeen vermikuliitin painoksi määritettiin 50 g/m , ja tämä käsittely oli impregnoinut täysin lasikuitumaton tuottaen 35 pölyttömän taipuisan maton. 130 mm x 60 mm suuruisen käsittelemättömän lasikuitumattonäytteen tuli läpäisi 5 sekunnissa esimerkissä 1 esitetyn mukaisessa 1075°C:n palamiskokeessa.

70569 17

Vermikuliitilla käsitelty lasikuitumatto jäi käytännöllisesti katsoen muuttumattomaksi 4 minuuttia liekissä olon jälkeen.

Esimerkki 6 5 18-paino-% kiintoainetta sisältävää vermikuliitti- lietettä levitettiin kaavinpäällystäjän avulla Regina-Fibre- 2 glass Ltd:n toimittamalle 70 g/m :n märkämenetelmällä valmistetulle IE70M tyyppiselle lasikuitukangasmatolle. Kuivauksen 2 jälkeen vermikuliitin painoksi määritettiin 70 g/m .

130 mm x 60 mm suuruisen käsittelemättömän lasikuitu-mattonäytteen 1075°C:nen tuli läpäisi 4 sekunnissa esimerkin 4 mukaan suoritettuna. Vermikuliitilla käsitellyllä lasikui-tumatolla havaittiin liekin leviävän pinnalle 3 sekunnissa, mutta liekin tunkeutumista maton läpi ei tapahtunut yli 4 minuuttiin. Sama tulos saatiin, kun joko vermikuliittikerros tai lasikuitukerros oli suoraan kosketuksissa kaasullekin kanssa.

Esimerkki 7 20

Esimerkin 1 mukainen järjestely toistettiin käyttäen 2 53 g/m :n lasikuitukangasmattoa IE50U, jonka oli Regina-Fib-reglass Ltd toimittanut ja joka oli valmistettu käyttäen E-lasikuitua ja noin 18 paino-% urea-formaldehydi-sideainetta.

Kuivauksen jälkeen maton havaittiin olevan täysin impreg- 25 2 noitunut 8g/m :11a vermikuliittia.

100 mm x 60 mm suuruinen käsittelemätön lasikuitu- mattonäyte syttyi 0,5 sekunnissa, ja 1075°C:nen kaasuliekki tunkeutui näytteen läpi 4 sekunnissa. Vermikuliitilla imreg- noitu matto pysyi jäykkänä ja entisellään 3 minuuttia tässä ^ liekissä olon jälkeen.

Esimerkki 8

Lasikuitumattoa IE50U lämmitettiin 350°C:ssa uunissa 24 tuntia orgaanisen sideaineen poistamiseksi. Tuloksena 35 ollut matto kastettiin varovasti 4 paino-% vermikuliittiliet-teeseen, ja telojen avulla lieteylimäärän poispuristamisen 70569 18 jälkeen käsitelty matto kuivattiin, ja sen jälkeen testattiin esimerkin 1 mukaisella 1075°C:lla kaasuliekkikokeella seuraavin tuloksin: 5 ' ; i

Impregnoidun vermiku- Liekin maton läpäi- j liitin paino (g/m^ semisaika i i ----------------1 (a) 0 2 sekuntia j ^ (b) 5 34 sekuntia l (c) 19 suurempi kuin 3 min.: 15

Esimerkki 9 2

Painoltaan 63,5 g/m olevaa lasikuituharsoa (IE50U) käsiteltiin 10 paino-% vermikuliittilamellisuspensiolla, ja käsitelty harso kuivattiin ilmassa huoneenlämpötilassa yön 20 yli, minkä jälkeen sitä lämmitettiin 80°C uunissa 30 minuuttia.

2

Vermikuliitin määrä oli 58,7 g/m . Käsitelty harsonäyte asetettiin bunsenlampputelineelle ja sijoitettiin suoraan bun-senlampun liekkiin. Liekki ei läpäissyt harsoa useaan minuuttiin, ja harson kuiturakenne ei tuhoutunut. Sitävastoin, 25 kun käsittelemätöntä harsonäytettä testattiin bunsenliekissä, lasikuidut sulivat nopeasti, ja liekki läpäisi harson 3 sekunnissa .

Esimerkki 10 Tämä esimerkki kuvaa esimerkissä 9 esitetyn kuituisen 30 yhdistelmämateriaalin käyttökelpoisuutta tulen estäjänä alu-miinilevyjen suojaamiseksi.

Sivultaan 7,5 cm oleva neliömäinen 22 S.W.G. (noin lmm) alumiinilevy puhdistettiin hiekkapaperilla paljaaksi metalliksi ja päällystettiin natriumsilikaattiliuoksella. Esi-35 merkin 9 mukainen kuiva vermikuliitilla käsitelty lasikuitu-harson palanen asetettiin levyn pinnalle ja puristettiin 70569 19 sitä vasten pinnan ollessa vielä märkä. Tuloksena olevaa laminaattia kuivatettiin ilmassa yön yli, ja sen jälkeen sitä lämmitettiin 60°C uunissa 30 minuuttia kuivauksen viimeistelemiseksi. Kuiva laminaatti jäähdytettiin ja harson 5 havaittiin olevan lujasti sitoutunut alumiinilevyyn.

Laminaatti asetettiin suoraan bunsenlampun liekkiin vermikuliitilla käsitelty lasikuituharso alimpana (liekkiä vasten). 4 tunnin kuluttua laminaatti oli yhä vahingoit tumaton; alumiini ei ollut sulanut, ja lasikuituharson kui-10 turakenne pysyi entisellään.

Sitä vastoin, kun samankokoinen käsittelemätön alu-miinilevy testattiin samalla tavoin, alumiini suli pian, ja liekki läpäisi levyn vähemmässä kuin 1 minuutissa.

Esimerkki 11 15

Kooltaan 20 cm x 1,25 cm x 0,6 cm oleva alumiinitanko puhdistettiin hiekkapaperilla paljaaksi metalliksi ja päällystettiin natriumsilikaattiliuoksella. Tangon ollessa vielä märkä se käärittiin esimerkin 9 mukaiseen kuivaan vermiku-2Q liitilla käsiteltyyn lasikuituharsopalaseen, ja sen jälkeen kokoonpano kuivattiin ilmassa yön yli, mitä seurasi 30 minuutin lämmitys 60°C uunissa. Näyte testattiin tulessa taivutuskokeella, jossa tankoa pidettiin toisesta päästään suurin piirtein vaakasuorassa, ja toiseen päähän ripustettiin 1 kg:n 25 paino, ja bunsenlampun liekki vietiin lähelle tangon keskikohtaa .

Vermikuliitilla käsitellyllä lasikuituharsolla peitetty alumiinitanko ei taipunut havaittavasti, kun tankoa pidettiin bunsenlampun liekissä 10 minuuttia.

5Q Sitä vastoin vastaavanlaisen vermikuliitilla käsitel lyllä harsolla peittämättömän alumiinitangon havaittiin taipuvan 5 minuutissa liekkiin viemisen jälkeen, samoin käyttäytyi myös vastaavanlainen alumiinitanko, joka oli päällystetty natriumsilikaattiliuoksella ja peitetty käsittelemät-35 tömällä harsopalasella.

70569 20

Esimerkki 12 18 paino-% kiintoainetta sisältävää vermikuliitti- slurria siveltiin tasaisesti ohuelle alumiinilevylle 2 2 (45,7 g/m ), ja kerroksen ollessa vielä märkä 50g/m :n 5 lasikuitukangasmatto (Regina-Fibreglass Ltd:n toimittama tyyppi F4/50/AG) puristettiin sitä vasten. 24 tunnin huoneenlämpötilassa kuivamisen jälkeen lisätyn vermikuliitin 2 painoksi määritettiin 22,9 g/m . Vermikuliittikerros muodosti hyvän sidoksen sekä lasikuitukankaaseen että alumiini-10 levyyn.

Yllä esitetyn mukainen laminoitu ja päällystämätön ohut alumiinilevy testattiin tulikokeen avulla pullokaasu-poltinta käyttäen, johon oli kiinnitetty halkaisijaltaan 40 mm oleva pyöreä suutin. Näytteet pidettiin kolmijalkaisella 15 telineellä 30 mm kaasun ulossuuttimen yläpuolella. Liekin lämpötilaksi tässä pisteessä määritettiin 1075°C.

Kun kooltaan 200 mm x 150 mm päällystämätön alumii-nilevynäyte asetettiin yllämainittuun liekkiin, liekki tunkeutui levyn läpi 1-2 sekunnissa ja aiheutti levyn lohkei-20 lemisen kokonaan liekistä pois.

Kun 200 mm x 150 mm suuruinen laminoitu levynäyte asetettiin samaan liekkiin alumiinipinta liekkiä vasten, rypistymistä ja lohkeilemista alumiinilevyssä ilmeni alueella, jota liekki välittömästi kosketti; vermikuliitilla sidottu 25 lasikuituinen takaosa pysyi lujana ja kokonaan vahingoittumattomana 4 minuutiin asti eikä osoittanut merkkiäkään puutteista asetettaessa takaisin liekkiin pitemmiksi altis-tusajänjaksoiksi.

Esimerkki 13

Esimerkin 12 mukainen järjestely toistettiin käyttäen avoimemmin rakentunutta yhtenäiskuituista lasikuitumattoa,

Unifilo PS 271 (toimittanut Balzaretti Modiglianu Spa, 2

Italia, lasikuidun painolla 120 g/m ). Tässä näytteessä 2 41 g/m vermikuliittia käytettiin alumiinilevylle.

Kun näyte asetettiin 1075°C liekkiin, vermikuliit-tilasikuitukerros pysyi vahingoittumattomana 10 minuutin kuluttuakin ja tuki edelleen laminaattia jäykkänä liekissä.

70569 21

Kuten esimerkissä 16 alumiinilevyn vahingoittuminen oli paikallista; vahingoittuminen rajoittui halkaisijaltaan 70 im ympyräksi heti liekin yläpuolella.

Esimerkki 14 5

Vermikuliittilietettä (21 paino-% kiintoainetta) le- 2 vitettiin kaavinpäällystäjällä 53/m :n märkämenetelmällä valmistetulle Regina-Fibreglass Ltd:n toimittamalle lasikui- tukangasmatolle IE50OU. Kuivauksen jälkeen vermikuliitin 2 painoksi määritettiin 80 g/m .

10

Polyisosyanaatin jäykkä vaahtolaminaatti (30 mm paksuinen) valmistettiin Vikingin vaakasuoralla laminointiko-neella nopeudella 4 m/minuutti laskemalla nestemäiset vaah-tokemikaalit, jotka hajotettiin edestakaisin liikkuvalla ruiskutussekoitin -poikkipuomilla yllämainitulle vermikuliit-15 ti-lasikuitulevylle syötettäessä tätä jatkuvasti telalta.

2 2 P2 voimapaperia (160 g/m :n paperi päällystettynä 18 g/m :llä LD-polyeteeniä) käytettiin kontaktipäällysteenä. Osa A ja osa B, jotka oli muodostettu kuten alla on esitetty, 2Q syötettiin erikseen sekoitinpäähän ulostulon saamiseksi arvoon 5,3 kg/minuutti.

Osa A Paino-osaa

Aktivaattori, jonka koostumus 36,2 on esitetty alla 2 6

Katalysaattori, joka koostuu 1,0

Etyleeniglykolista (20 p-%),kalium-asetaatista (20p-%) ja vedestä (l,5p-%)

Arcton 11 20

_ Osa B

30 -

Polymeeri MDI (isosyaanipitoisuus 100 noin 90%) 70569 22

Aktivaattori muodostuu seuraavista aineosista:

Paino-osaa

Polyesteri, joka syntyy adipii-e- nihaposta, f taalianhydr idistä, 11/4 propyleeniglykolista, glyserolista (OHV=250) 50:50-suhteinen seos, jossa on 9,0 oksipropyloitua tolyleenidiamiinia 10 (OHV=480) ja oksipropyloitua trietanoliamiinia (OHV 525)

Etyleenioksidi/propyleenioksidi- 2,0 lisäaine ^ Cirrasoli ΕΝ-MP (etyleenioksidi- 2,0 oleyylisetyylialkoholi-lisäaine)

Triklooripropyylifosfaatti 10,0

Silikoni L5340 0,8 24 tunnin kovenemisajän jälkeen laminaatti tut-20 kittiin "ISO kartion"-testin avulla eri ajoilla ja verrattiin samanaikaisesti valmistettuun laminaattiin, jonka kummallakin päällyspuolella käytettiin voimapaperia. Tulokset (esitetty taulukossa 1) tuovat esiin vermikuliitti-lasikuitu-päällyksen aikaansaaman erinomaisen vaahdon suo-25 jausvaikutuksen. Tämä vermikuliittipäällys esti vaahdon syttymisen ja säilyi halkeamattomana suojana kaikkien kokeiden ajan.

23 7 0 5 6 9 ----—,—.———— ----— --j—f

(d I · .—I I

(0 · rH (d >1 (d (0

•HldfdrH > 3 -P CP

3 ε -n n (d 0) (0 3

(0 O 3 0) 3 3 -Η (0 -H

3 >+j(d(drPC o p 3 3 0) -Η 3 3 > -Η -H :(0 3 to CL) >—I <d (ΰ ή -H CL :cd · :co 0) id · A O e Aί Ή X! 3 :(d > P .3 3 o cu-HOfdC γη-p (did A -PiHfl-PO :<d 333 a rd ω-H pien -ö. ,3 ·Ηα>:3 -p :0 to a) 3 O .3 (d 0) -h to 3 -h 3 c a; Jld C (DH A ,3 -H 3 3 id 0)

:cd >i3 OS ,3 (0 (0 3 o :<d -P 0 3 CD

3 r-π id -h (d (d > <d a (d g to c a;

0 3 .3 0) (d 3 3 3 g -P Q) -H r-H

a; :id a: > rH -h c 3 -p -h -p pj a ;(d

Ή HO (d O -H 3 0) 3 P 3 >t (0 n -H

3 CP-mA · O O CO 3 3 :(0 A :(d AC CO

3 -H AC 0) i-h :rd 3 (0 3 A

3 -H :(d 3 0) CO !(d >1 3 -h id -P 0) O

O) 3 AC -P Q) 0) 3 -nH -H 0) -Η -n :rd CO 3 QJO A! Η Ό AI ¢) OH :(0 :0 A 3 £3 -H> 3 0) H >|H h e P ho £ P Η η P :ιβ 3 g 3 A (d .3 :<0 :<0 -H :rd :cd HÖ :(0 (0 -Η >ι H 3 :(d 3 >ιΉ « o) c ·πτ) en cp > to :c κ 3 x o> 3 U :(0 :id X CP Ή

O Z -r-l „ „ „ ^ 0) -H

o p id CM .-------- pj

CO 3 P

1 0) 0) (0 (0 CO X (0 >

to 0) >1 X O A

(0 A 3 0) ^ CM CM rH >i3 0) 3 O) > E OOOII CM CM CM 00 | 3 (0 3 (0 -P 0) g 1Η1ΓΙ CM rH(d

3 !3 E 3 — - :(d A

O O :(d :<d 3 ______ ______ --- rH CP 6

3 1—( -H

(d 1 o p 3 Ή I >1 -n 0) 3> -H (d to rH CP P-> p) 0) mo td 0) :0 A C 10-^ (N (Ό -3 CP 3

0. '—I 0) >1 g OOOII 3 3 CM CO O O

E (0 "P rH g H LO rH (d-H

:(¾ 33 ε > ’—· - 0 3 3

rH O 3 0) O

<0--- j3 J3 p) I (d o 3 -h to id (d co •Η -H >1 > to CL 3! >1 3 :cd to (d > 0) iH :(d -H 3 PJ3>i0)iH * p) 3 p) 0) id to p) Q) n rv^ in 0 mooooo 333 CO 3 3 A ·—· iH iH rH CM rH CM CM CO CM :o 3 £

A CO 3 >1 to g -PA

0 3 0) :id 0) g :(0 0)- Ή S rH 3 A w g to :id

3 --------- >i «D

pj 3 in 3 3 :θ -H 3

3 -H -H I—I 3 -H

0) -P > Ή :id tl)

•H (d:(0 (MOHOIO CM CTi O 3 CO -H>A

3 (03! - - - - » r ' r . ' 3! -HO)

to 30 o t o^fio ro co oo cm >iA

0) -H 3 rH iH CM CM CM (Μ ΓΟ 3 3 3 3 6 -H 3 3 (d 1 3 (0 <#> 3 >1 (0 o |3 CP— 3 to > H 0 3

3 ----—-' 3 A

PI -HQ)

(0 (0 0) 0) -H

A 3 3 3 0) Ο -P :(0 3

O -H3-~ H (T) -fl1 CO O 3 3 VO O C0 >1 -H

CO 3 A (0 3 3 3 CO :(0 3

Η P -H A -H 0) 3 -P

(0 <0 -P E — '—’ 3Γ '——' — 0) (0 .. X! > (0 — * 3:(0(0 r-l__3 3 3

— tp :(0 -H

O I :td 3 E

PS I 3 -K 3 id Ή -H I it -H 3

D 3 -P -P :(0 A

31 3 3 CO CO A :(0

3>(dt0 3(0 to -P E

< (0 >1 A3 l-H :id (0 :(0 H33 -H 3 (OP Eh ϋ Eh •H 3 £ + 3 g 0)

6 :(0 p -H -H CP

(0 :(d Cl) -H 3 0(0 * P) cp > -p a > cp * # * 70569 24

Esimerkki 15

Polyisosyanaattivaahtolaminaatti valmistettiin esimerkissä 14 esitetyn tekniikan mukaisesti. I.asikuitumattoa Unifilo PS198 (yhtenäisissä kuiduista koostuva, edeltäkäsin 5 venytetty kuitujen välisten sidosten muuttamiseksi, toimittanut Vetrotex (UK) Ltd., ja valmistanut Balzaretti Modigliani SpA, Italia) syötettiin laminoinnin aikana vaahdon sekoituspään alapuolelle, niin että tämä laminaatti lujittui lasikuidulla läpi koko vaahto-osan.

10 Kaksi näytettä tästä laminaatista testattiin "mini- nurkkapalotestillä", jota käytetään rakennusmateriaalien pinta-palamisen luonteenpiirteiden arvioimiseksi. Sitä kuvataan seuraavissa julkaisuissa: (a) Muoviteollisuuden Seura ry. (The Society of the Plas-15 ties Industry, Inc.) Sarja No. 22000.5, helmik. 3, 1976,

Factory Mutual Research (Keskinäinen tehdastutkimus) (b) ASTM D20.30.03

Vetotestausmenetelmä (lokak. 1978)

Testausmenetelmä on merkityksellinen, koska nurkka edellyt-20 tää kriittistä pintageometriaa materiaalipintojen palamis-käyttäytymisen arvioimiseksi. Se sisältää kolme lähekkäistä pintaa (kaksi seinää ja katon) tarjoten yhdistyneen lämmönvirtauksen, johon sisältyvät minkä tahansa palavan materiaalin lämmön johtumis-, kuljettumis- ja säteilyvai-25 kutukset. Tämä nurkkatesti simuloi hyvin tulipaloa rakennuksen nurkassa. Mininurkka palotestin suorittamiseksi sopiva laitteisto esitetään kuvassa 1 olevassa piirustuksessa, ja se on kaaviollinen perspektiivipiirros koelaitteistosta. Esitetyt dimensiot ovat koenäytteiden 30 ollessa paikallaan. Se rakennetaan kulmarautakehyksestä 11, joka on peitetty 6,4 imti;n asbestisementtilevyllä 13 kahdelta sivunseinältä ja katosta. Kaasupoltin 15 käsittää tasaisen levyn 17, jossa on pintaan poratuista rei'istä muodostuva neliömäinen ritiläkappale. Reiät ovat halkaisijal-35 taan 2,4 mm, ja ne on sijoitettu 9x9 suuruiseen kappaleeseen reikien välien ollessa 7 mm. Kaasusyötön sekoituskammio (ei näy) on muodolotaan 114 mm:n sylinteri, joka on 63 mm korkea.

70569 25

Erillään olevat propaanikaasu- ja ilmavirrat syötetään, ylösalaisin olevan T-kappaleen vastakkaisiin haaroihin, johdetaan kammioon pohjan kautta ja annetaan virrata ulos ylhäältä. Sekoitetun virran sytyttämisen jälkeen kaasujen vir-5 taukset säädetään lämpötila/aika -standardikäyrän mukaan, joka on esitetty piirrosten kuvassa 2. Testattava laminoi-tu vaahtolevy varmistettiin seiniä ja kattoa vasten välilevyjen 19 avulla liitosten ollessa tiivistettyjä keraamisella sementillä.

10 Testatut kaksi näytettä kestivät täyden 15 minuutin kokeen kestoajan liekkien rajottuessa 0,9 metrin sisälle nurkasta suurimman osan aikaa kokeesta. Polttimen sammuttamisen jälkeen lasikuitu/vermikuliittipäällykset tutkittiin, ja niiden havaittiin olevan ehjiä ja ilman halkeamia. Vaah-15 to oli hiiltynyt katossa ja osittain seinissä. Lujittamat-toman vaahdon hiiltymässä oli useita halkeamia, jotka ulottuivat 15-61 cm nurkasta. Vain 1 vähäinen halkeama oli silminnähtävä lasikuitulujitteisen laminaatin hiiltymässä.

Esimerkki 16 2 20 Painoltaan 63,5 g/m olevat erilliset lasikuituharso- näytteet (IE50U) päällystettiin kastamalla ne 10 painopro-senttiseen kaoliinisaven vesisuspensioon ja vastaavasti montmorilloniitin, talkin ja lamelleiksi hajotetun vermiku-liitin vesisuspensioihin. Harsonäytteet kastettiin suspen-25 sioon, nesteylimäärä poistettiin niistä telojen avulla puristamalla, ja näytteet kuivattiin ilmassa yön yli huoneen lämpötilassa, minkä jälkeen niitä lämmitettiin 80°C uunissa 30 minuuttia. Päällystetyn harson kuivatut näytteet sijoitettiin erikseen bunsentelineelle ja asetettiin suoraan 30 bunsenlampun liekkiin. Huomioitiin ajat, jolloin i) näyte alkoi muuttua epämuodostuneeksi, se on: näyte taipuu, painuu ja kutistuu pois liekistä, ja ii) liekki läpäisi näytteen.

Tulokset on esitetty alla.

70569 26

Vertailun vuoksi käsittelemätön harsonäyte testattiin samalla palamiskokeella.

Päällyste Epämuodostumien alkamisaika Läpäiseminen (sek) (sek) 5 Kaoliini 5 10

Montmonilloniitti 3 20

Talkki - 3

Vermikuliitti Suurempi kuin 600 Suurempi kuin 600

Ei mitään Vähemmän kuin 1 Suurempi kuin 1 10

Esimerkki 17 Tämä esimerkki kuvaa kappaleiden valmistamista. Laulelleiksi hajotettu vermikuliittisuspensio (2287,5 g 15 paino-% kiintoainetta sisältävää suspensiota), joka oli 15 valmistettu yleisen valmistusjärjestelyn mukaisesti ja märkäluokiteltu 50 mikrometriä suurempia olevien partikke-leiden poistamiseksi, sekoitettiin deionisoidun veden (881,3 g) kanssa, ja kauppanimellä Forafac saatavaa pinta-aktiivista ainetta (0,92 g) sekä seosta vatkattiin 20 20 minuuttia Hobartin elintarvikesekoittimella nopeusasetuksen ollessa 4, ja sekoittimeen ollessa kiinnitettynä vatkain-lisälaite märän vaahdon tai stabiilin vaahdon muodostamiseksi. Vatkainlisälaite vaihdettiin sen jälkeen taikinan- vaivauslisälaitteeseen, ja lasikuitu (412 g - 9 mikrometrin 25 halkaisija: 6 mm:n kuitu) sekoitettiin märkään vaahtoon 12 minuutin ajan, minkä jälkeen magnesiumoksidijauheen (31 g) ja veden (310 g) välinen liete lisättiin ja sekoitettiin märkä vaahto/kuitu -seokseen 1 minuutin ajan.

Taikinamainen seos kaadettiin välittömästi dimensioil-30 taan likimäärin 32,5 cm x 32,5 cm x 6 cm olevaan muottiin ja annettiin seisoa 30 minuuttia, minkä jälkeen tuloksena ollut kappale poistettiin muotista ja kuivattiin muovilevyllä (Melinex) uunin lämpötilassa 100°C-130°C yön yli.

Kappale oli kevyttä materiaalia, jonka irtotiheys 35 3 oli 107 kg/m , ja joka sisälsi satunnaisesti jakaantuneita lasikuituja päällystettynä vermikuliittilamelleilla ja 70569 27 ja sidottuna yhteen vermikuliittilamelleiliä kosketuskohdistaan. Kappale oli stabiili nestemäistä vettä vastaan. Kuivan kappaleen K-tekijäksi määritettiin 0,0463.

Esimerkki 18 5

Vermikuliittilamelli-(189 g)-liete (994,7 g), joka oli valmistettu yleisen valmistusjärjestelmän mukaisesti, sekoitettiin deionisoidun veden (459,3 g) ja Forafac-pinta-aktiivisen aineen (0,3 g) kanssa 20 minuuttia Hobartin elin-j^g tarvikesekoittimessa, johon oli kiinnitetty vatkainlisä-laite, nopeusasetuksen ollessa 4 märän vaahdon muodostamiseksi. Vatkainlisälaite vaihdettiin taikinanvaivaus-lisälaitteeseen, ja lasikuidut (81 g-9 mikrometrin halkaisija: 6 mm:n kuitu) sekoitettiin märkään vaahtoon 12 minuutin ajan. ^5 Magnesiumjauheen (18,9 g) ja veden (189 g) välinen liete sekoitettiin sen jälkeen märkä vaahto kuitu-seokseen 30 sekuntia, ja seos kaadettiin välittömästi dimensioiltaan liki-määrin 20 cm x 20 cm x 5 cm olevaan muottiin.

Tuloksena ollut kappale poistettiin muotista 30 mi-2Q nuutin kuluttua ja kuivattiin yön yli 100°C uunissa.

Kevyen kuivan kappaleen tiheys oli 90,8 kg/m^ ja K-tekijä (25°C:ssa) 0,043, ja kappale oli stabiili vettä vastaan.

Esimerkki 19 25

Esimerkin 17 mukainen järjestely toistettiin tarkoin, paitsi että käytettiin vermikuliittilamellisuspensiota, jota ei oltu märkäluokiteltu 50 mikrometriä suurempien partikkeleiden poistamiseksi. Tuloksena olleen kuivan kappa- leen tiheys oli 115 kg/m ja K-tekijä (25°C:ssa) 0,049.

30

Esimerkki 20

Esimerkin 18 järjestely toistettiin paitsi, että käytettyä vermikuliittisuspensiota ei märkäluokiteltu 50 mikro-metriä suurempien partikkeleiden poistamiseksi. Kappaleen 35 tiheys oli 95 kg/m^ ja K-tekijä (25°C:ssa) 0,046.

23 V0569

Esimerkki 21

Nimelliseltä halkaisijaltaan 9 mikrometriä olevaa lasikuitulankaa (2g), jonka pituus oli 6 mm, sekoitettiin vedessä 3 minuuttia sekoittimessa lankojen kuitujen disper-5 goimiseksi ja 0,4 paino-% kuitususpension tuottamiseksi.

7,1 painoprosenttinen vermikuliittilamellisuspensio (140 g suspensiota), joka valmistettiin yleisen valmistus-järjestelyn mukaisesti ja märkäluokiteltiin niin kuin on esitetty, suodatettiin uudestaan 50 mikrometrisen seulan läpi 10 ja sen jälkeen sekoitettiin lasikuitususpensioon 30 sekunnin ajan. Kuitujen ja vermikuliitin suspensiota sekoitettiin laboratoriopaperinvalmistuskoneella 1 minuutti, ja sen jälkeen se muotoiltiin levyksi metalliverkon päällä painovoman vaikutuksella. Verkko ja sen päällä oleva levy 15 poistettiin koneesta ja käsiteltiin kevyesti telalla vesiyli-määrän poistamiseksi ja levyn lujittamiseksi. Levy poistettiin varovasti viiralta ja kuivattiin 120°C uunissa 10 minuuttia .

Kuivalevyllä oli hyvä lujuus, erinomainen taipuisuus 20 ja hyvät tulenesto-ominaisuudet.

Esimerkki 22 Käyttäen esimerkin 17 mukaista menettelyä paitsi, että Hobartin sekoitinta käytettiin nopeusasetuksella 2 4:n ase-25 mesta valmistettiin kooltaan 32,5 cm x 32,5 cm x 6 cm olevia kappaleita luokittelusta 18 % vermikuliittilietteestä (3050g), deionisoidusta vedestä (1175 g), 6 mm:n kuiduista joiden halkaisija on 9 mikrometriä, koostuvista lasikuiduista (550 g), magnesiumoksidilietteestä (41,3 g 413 g:ssa vedessä) 3Q ja Forafac-pinta-aktiivisesta aineesta (1,22 g). Kuivan kap- 3 paleen tiheys oli 97,1 kg/m . Kuiva kappale sijoitettiin uuniin ja lämmitettiin lämpötilassa 900°C 3 tuntia. Kappaleesta tehdyt mittaukset ennen ja jälkeen lämpökäsittelyn osoittivat, että kappaleen kutistuminen lämmityksen aikana oli ainoastaan 35 1 .13 %. Kappaleen kuiturakenne pysyi olennaisesti vahingoit tumattomana. Vertailun vuoksi mainittakoon, että vastaavanlainen kappale, joka oli valmistettu "Rockwoll"-mineraalivilla- 70569 29 kuiduista (ilman vermikuliittia) kutistui 3,1% lämpökäsittelyssä. Lasikuitukappale ilman vermikuliittipäällystettä suli täydellisesti 600°C:ssa.

Esimerkki 23 5 Lasikuitu/varmikuliittikappaletta, jonka tiheys oli 3 193 kg/m , ja joka valmistettiin esimerkin 17 mukaisella järjestelyllä, lämmitettiin 700°C uunissa 67 tuntia, jona aikana se kutistui ainoastaan 0,34%. Vastaavanlainen kappale 800°C:ssa 24 tuntia lämmitettynä kutistui 1,2%.

10 Esimerkki 24 Käyttäen esimerkissä 17 kuvattua järjestelyä valmistettiin dimensioiltaan 15 cm x 15 cm x 2,5 cm oleva kappale 19 % vermikuliittisuspensiosta (101,25 kg), Kaowool-mineraa-likuiduista (Bulk B-101,25g), Forafac-pinta-aktiivisesta 15 aineesta (0,225g), deionisoidusta vedestä (246g) ja magne-nesiumoksijauheen (10,lg) ja veden (lOlg) lietteestä. Yön yli tapahtuneen 80°C:ssa kuivauksen jälkeen kuivan kappa- 3 leen tiheys oli 211 kg/m .

Kappaletta lämmitettiin uunissa. Kappaleen kutistu-20 minen 800°C:ssa 1 tunnin ajan lämmitettynä oli 0,5%. Saman kappaleen kutistuminen edelleen lämmitettynä 1 tunnin ajan 1000°C:ssa oli 0,94%.

Claims (13)

30 70 5 6 9

1. Yhdistetty kuitumateriaali, joka kestää korkeita lämpötiloja, tunnettu siitä, että se sisältää 5 15-80 paino-% palamattomia kuituja, mahdollisesti enintään 15 paino-% vedenkestävyyttä parantavaa ainetta, lopun ollessa kerrosmineraalilamelleja, jotka ovat kemiallisesti delaminoitua vermikuliittia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali, t u n -10 n e t t u siitä, että se sisältää 15-20 paino-% kerrosmineraalilamelle ja .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kuidut ovat lasikuituja.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen materiaali li, tunnettu siitä, että kerrosmineraalipitoisuus on enintään 100 paino-% kuitujen perusteella laskettuna.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen materiaali, tunnettu siitä, että oleellisesti kaikkien kerrosmineraalilamellien maksimidimensio on alle 50 ^im.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen ma teriaali, tunnettu siitä, että kuidut koostuvat yksittäisistä kuiduista.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että kuidut ovat läsnä kuitu- 25 kerroksen muodossa.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että se on sellaisten satunnaisesti orientoiduista kuiduista koostuvan möhkäleen muodossa, jotka ovat sitoutuneet kosketuskohdistaan kerrosko mineraalilamelleilla.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen materiaali, tunnettu siitä, että sen kerrosmine-raali on läsnä kuivan jäykän vaahdon muodossa.

10. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen kuitu-35 materiaalin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kerrosmineraalilamellisuspensio lisätään palamattomien 70569 kuitujen joukkoon ja nestemäinen komponentti poistetaan suspensiosta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suspensio lisätään kuitujen joukkoon 5 kuitujen valmistuksen aikana.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen yhdistetyn kuitumateriaalin käyttö tulensuoja-aineena.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen yhdistetyn kuitumateriaalin käyttö polymeerimateriaalin kuituvah- 10 vasteena. 70569