FI79974C - Eldfoerhindrande skiktelement. - Google Patents

Description

1 79974

Tultapidättävä kerroselementti

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista tultapidättävää kerroselementtiä.

5 Tällainen tultapidättävä kerroselementti tunnetaan jo ennestään (DE-patenttihakemus 3 042 788). Vaahdonmuo-dostuskerrokset vuorottelevat tällöin stabilointikerros-ten kanssa, joiden tehtävänä on estää kerroselementin läpi menevien rakojen muodostuminen, ts. estää rakojen laa-10 jeneminen. Nämä "sulkukerroksiksi" nimitetyt stabilointi-kerrokset eivät vaikuta vaahdonmuodostuskerroksen vaahtoa-mista estävästi, koska lisääntyvän kerrosvahvuuden, ts. suurentuneiden tyhjien tilojen myötä odotetaan parempaa termistä eristystä.

15 Tällaiset sulkukerrokset on täytetty lasikuidulla ja viereiset vaahdonmuodostuskerrokset vaahtoamisen edistämiseksi vaahtoavilla silikaateilla, grafiitilla, hydratoitu-villa metallisuoloilla, seoliitilla ja/tai piimaalla.

Vaikka tällaiset tultapidättävät kerroselementit 20 ovatkin osoittautuneet hyviksi, koska ne estävät pitemmän aikaa, esimerkiksi 30 - 60 minuuttia, kuumuuden tunkeutumisen niiden läpi, syntyy ajoittain vaikeuksia, kun voimakkaat ilmavirtaukset tai muut mekaaniset voimat vaikuttavat vaahdonmuodostuskerrokseen.

25 Keksinnön tehtävänä onkin sen vuoksi parantaa täl laista tultapidättävää kerroselementtiä siten, että sille on ominaista tehokas tultapidättävä vaikutus ja parempi lujuus myös silloin, kun siihen kohdistuu nimenomaan mekaanisia voimia.

30 Tämän tehtävän ratkaisemiseksi keksinnölle on tunnus omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Vaatimuksissa 2-9 on esitetty keksinnön edullisia toteutusmuotoja.

Vastakohtana tekniikan tasoon nähden ei esillä ole-35 vassa keksinnössä käytetä hyväksi vaahdonmuodostuskerroksen täydellistä vaahtoamista. Vaikka vaahdonmuodostusker- 2 79974 rokseen ei kuumuudessa synnykään suuria tyhjiä tiloja, vaan ainoastaan suhteellisen pieniä huokosia, saavutetaan kuitenkin parempi terminen eristys.

Keksintö perustuu siihen tietoon, että tunnettua 5 tyyppiä olevat vaahdonmuodostuskerrokset voivat vaahdota hyvin epätasaisesti, jolloin muodostuu osittain myös erittäin suuria tyhjiä tiloja. Syntynyt hiilirunko on usein niin heikko, että se murenee ja lämmöneristysvaikutus menee silloin myös osaksi hukkaan. Keksinnön mukaan vaahdon-10 muodostuskerroksen ohjaamatonta vaahtoamista jarrutetaan kuitenkin jossain määrin, nimenomaan siten, ettei muodostu niin suuria tyhjiä tiloja, vaan hienompia vaahtorakenteita, joilla on pienempi huokoskoko. Kun vaahdonmuodostuskerros sijoitetaan nimenomaan siten, että tällaiset stabilointi-15 kerrokset tulevat sen molemmille puolille, muodostuu "kova runko", jossa on suhteellisen pieniä huokosia ja joka ei murru niin helposti silloinkaan, kun siihen kohdistuu voimakkaita tuulenpuuskia tai muita tärinävaikutuksia.

Tällöin suositetaan, että stabilointikerroksen painos-20 ta on enemmän kuin 30 %, mieluiten vähintään 50 % kuitumaisia ja/tai levymäisiä täyteaineita, kuten kiillettä ja/tai Plastoriittia, niin että tulipalon syttyessä voidaan varmistaa tietty "pinnanmuodostus" yhdessä hiilirungon muodostumisen tai "hiilettämisen" kanssa. Karbonoimista ediste-25 tään lisäämällä melamiineja. Sen lisäksi voidaan käyttää myös muita täyteaineita, kuten magnesiumin ja kalsiumin karbonaatteja tai niiden oksideja ja silikaatteja.

Erityisen edullisiksi ovat osoittautuneet niinsanotut hiilikuidut. Näiden hiilipitoisuus on suuri ja niitä syntyy 30 esim. polyakryylinitriilin hiiletyksessä vielä ennen gra- fiittivaihetta (Römmp, Chemie Lexikon, 1983, s. 2157). Myös Aramidi sekä kvartsi-, teräs- ja boorikuidut ovat edullisia. Mikäli stabilointikerroksessa käytetään lasikuituja, tulee näiden olla hyvin ohuita, halkaisijaltaan tai paksuu-35 deltaan edullisesti 6-10 μτα, ja niiden pituuden tulee olla

II

3 79974 n. 2-6 mm. Erikoistarkoituksia varten voidaan käyttää myös niinsanottuja mikropalloja tai lasihiutaleita.

Keksinnön lähtökohtana oleva tehtävä ratkaistaan siis siten, että korkeissa lämpötiloissa vaahtoaviin vaahdonmuo-5 dostuskerroksiin lisätään vähintään yksi stabilointikerros tai "pidätyskerros", joka ei sanottavasti vaahtoa sellaisissa korkeissa lämpötiloissa, jotka vastaavat vaahdonmuodos-tuskerroksen vaahtoamisesta, vaan estää vaahdonmuodostusker-roksen ohjaamattoman vaahtoamisen ja antaa kerrosyhdistel-10 mälle korkeissa lämpötiloissa, nimenomaan tulipalon sattuessa, suhteellisen kauan aikaa vaikuttavan, haluttua vahvuutta olevan jäykkyyden ja stabiliteetin. Suhteellisen stabiili ja samalla jäykkä vaahtorakenne on silloin pienihuokoinen ilman suuria onkalolta.

15 Kun vaahdonmuodostuskerroksen vahvuus on keskimäärin 0,5-3 mm, tulisi kaikkien vaahdonmuodostuskerroksen vaahtoa-mista estävien stabilointikerrosten vahvuuksien olla 1-2 mm. Stabilointikerros voi tulipalon sattuessa vaahdota suunnilleen 5-10 mm. Vaahdonmuodostuskerros vaahtoaisi estämät-20 tömänä tai ohjaamattomana 10-20 cm, mutta stabilointikerrok-sen ollessa ohjattu vain puolet tästä tai vielä vähemmän, vaahtoaminen vähenee siis vähintään 50 %. Vaahdoksi suositellaan kloorifosforiesteriä, jossa on vähintään 12 % fosforia ja 34 % klooria; kloorikomponentit voidaan ainakin osittain 25 korvata bromilla.

Rakenne-esimerkkejä selostetaan piirustuksen avulla vielä lähemmin. Kuviot 1 ja 2 esittävät tällöin kaavioina osaleikkauksia kerroselementeistä.

Kuvion 1 mukaisesti suojattavalle alustalle 1, jolle 30 voidaan sijoittaa tartunnanvälityskerros 4 ja teräksen ollessa kysymyksessä korroosiosuojaksi polyvinyylibutyraali, asetetaan ensin stabilointikerros 2a ja sen päälle vaahdonmuodostuskerros 3, joka peittää toisen stabilointikerroksen 2b. Stabilointikerros 2a estää samoin tartunnanvälityskerroksen 35 4 vaahtoamisen. Molemmat kerrokset 4 ja 2a ovat samalla suo jakerroksia siltä varalta, että ulkonaisesta vaikutuksesta johtuen, esimerkiksi tulipalon sattuessa, putoavat esineet 4 79974 tai roiskevesi voivat vahingoittaa vaahdonmuodostuskerros-ta 3. Kerroksen mekaaninen laatu mahdollistaa vielä sen, että osa tarunnanvälitykserrosta 4 vaahtoaa edelleen vielä silloinkin, kun kerroksia 2b ja 3 ei ole. Näin taataan palo-5 suojaus tietysti lisääjäksi.

Kuvion 2 mukaisesti kerroslaminaattia parannetaan vielä lisää. Aina silloin, kun nopean vaahtoamisen on tapahduttava jo alhaisissa lämpötiloissa ja alustalla 1 on oltava ensimmäinen suojaus - tässä tapauksessa peltilevyllä 5 10 päällystetty puu - järjestetään vaahdonmuodostuskerros 3b ja stabilointikerros 2a, kun taas muilla kerroksilla 2a, 3a ja 2b on samat toiminnot, joita on selostettu jo edellä. Vaahdonmuodostuskerros 3b ja stabilointikerros 2a on tehty kuitenkin ohuemmiksi ensimmäisen vaahtoamisen aikaan saamisek-15 si.Samanaikaisesti ne estävät sen, ettei päävaahdonmuodostus-kerros 3a joudu liian suuren ja nopean rasituksen alaiseksi; tämä edistää yhdessä stabilointikerrosten kanssa välttämättömien hienojen ilmahuokosten tasaisempaa muodostumista.

Tämän järjestelyn toisena etuna on, että stabilointi-20 kerroksella 2b on kaksoistoiminto, tarkemmin sanottuna vaahtoamisen rajoittava tai estävä vaikutus viereisiin vaahdon-muodostuskerroksiin 3a ja 3b. Stabilointikerroksella 2a on vastaava kaksoistoiminto. Stabilointikerrokset 2a, 2b, 2c on varustettu levymäisillä täyteaineilla 6.

25 Tästä on tuloksena tulipalon sattuessa aina kestävät, lasimaiset, kovat kerrokset, jotka ovat ulkopuolisiin vaikutuksiin nähden hyvin stabiileja. Kaikki ulommat stabilointikerrokset 2b ja 2c voidaan peittää vielä sellaisella suoja-kerroksella, jonka pitäisi vaikuttaa nimenomaan vettä hylki-30 västi ja myös ympäristöstä tulevia kuormituksia vastaan. Tällöin voidaan käyttää edullisesti kaikkia polyuretaaneja, lähinnä polyestereitä, jotka pohjautuvat adipiinihappoon, ftaa-lihappoon, trioliin ja dioliin 80 %, etyyliglykoliasetaatis-sa, yhdessä aromaattisten di-isosyanaattiseosten kanssa 35 (Desmodur VPKL Bayer A.G.).

Seuraavassa selostetaan eri kerrosten kokoonpanoja, jolloin on todettava, että menetelmää voidana soveltaa eri-

II

s 79974 laisia perustuotteita käsittävien palontorjuntajärjestelmien kanssa, ja että perustuotteiden laatu voi olla vielä erilainen eri kerroksissa.

1. Stabilointikerrokset 2a, 2b, 2c koostuvat seuraa- 5 vasti:

Komponentti A

a) VE 3100/SE/A (epoksidihartsiemulsio, valmistaja Rutgerswerke AG) 100 paino-osaa b) 910 (pehmentämätön, kokonaan eetteröity melamii-10 nihartsi, Hoechst AG) 10 paino-osaa c) Antiblaze 78 (kloorifosforiesteri, Mobil Oil AG) 15 paino-osaa d) kiille 4,5 paino-osaa e) titaani RD 2 4,5 paino-osaa 15 f) lasikuidut EC 10 (Vetrotex AG) 20 paino-osaa

Nestemäiset tuotteet sekoitetaan ensin ja sitten lisätään kiinteän aineosat, jolloin lasikuidut lisätään liuotus-säiliön avulla hitaasti.

Tämän seoksen jokaista kiloa kohden lisätään sitten 20 liuotussäiliön avulla vielä 200 g kiillettä ja 30 g Aerosil R 805 sekä 100 g etanolia tai jotakin muuta liuotinta.

Komponentti B

a) VE 3100/SE/B (adduktorikovetin, Rutgerswerke AG) 40 paino-osaa 25 b) S 311 (Odenwald Chemi GmbH:n kovetinjärjestelmä) 30 paino-osaa c) EC 10 (Vetrotex AG) 10 paino-osaa

Kiloon komponenttia B lisätään vielä 30 g Aerosil R 805, 200 tai 250 g kiillettä ja 100 g etanolia.

30 Seosta käsitellään vähintään tunti lisäämällä EC 10 hitaasti liuotussäiliöön tai kolmitelamyllyn avulla.

Komponentti A:n ja komponentti B:n seoksen suhde on 2:1 paino-osaa.

Stabilointikerroksen vaahtoamista ohjaavaa vaiku-35 tusta voidaan muuttaa eri tavoin. Tämä tapahtuu esimerkiksi muuttamalla perusmateriaalia komponentissa A, (a), jolloin paino-määrän osuus säädetään 70 - 30 paino-osaksi.

6 79974

Kohdan (a) paino-osamäärässä "kovetustäyteaineena" olevan kiilteen tai pastoriitin määrä olisi kaksinkertaistettava.

Tulipalon sattuessa eri komponenteista muodostuu silloin kiinteä kerros, joka koostuu hiilestä, lasista, 5 kiilteestä ja Aerosilistä, jotka sulavat 900°C palolämpö-tilassa ja rajoittavat tällöin vaahdonmuodostuskerroksen vaahtoamisen, toisin sanoen kerrosvahvuuden. (b) Samaan vaikutukseen päästään stabilointikerroksen vahvuudella. Jokaista käyttötapausta varten suoritetaan vastaava valin-10 ta pidätyskerroksen koostumuksen ja vahvuuden välillä.

2. Tartunnanvälityskerros 4 Tämän kerroksen koostumus on seuraava:

Komponentti A

a) VE 4001 (epoksidihartsiseos A/F, jossa on novo-15 lakkaa, Rtttgerswerke AG) 45 paino-osaa

b) MF 910 (melamiinihartsi, kuten 1. komponentti A

(b), Hoechst AG) 2 paino-osaa c) WE (stabilisaattori, Rutgerswerke AG) 2 paino- osaa 20 d) vesi 2 paino-osaa e) pentaerytriitti 18 paino-osaa f) Phoscheck P 30 18 paino-osaa g) Antiblaze 78 (kloorifosforiesteri, Mobil Oil AG) 11 paino-osaa 25 h) titaani RD 2 2 paino-osaa i) kiille 2 paino-osaa.

Kiloon tätä seosta lisätään vielä 10 paino-osaa Aerosil R 805 ja 50 paino-osaa kiillettä ja lisäksi ohen-nusaineena seos, jossa on 60 paino-osaa metyleenikloridia 30 ja 40 paino-osaa toluolia.

Komponentti B

a) VE 4001 b (kovetin, joka koostuu amiinilii-täntätuotteesta ja polyamidiamiinista, Rdtgerswerke AG) 16 paino-osaa 35 b) vesi 2 paino-osaa 7 79974 c) disyaanidiamiini EH (SKW Trostberg) 3,2 paino- osaa d) Aerosil R 805 (Degussa AG) 0,4 paino-osaa Komponentit A ja B sekoitetaan suhteessa 4:1.

5 Ruiskutettaessa tarvitaan vain pieni määrä liuotinseosta, kun sen sijaan sivelyä varten on lisättävä mainittu määrä.

Jotta saadaan hyvä tartunta alustaan 1 ja hyvä kestävyys ylempien vaahdonmuodostuskerrosten synnyttämän kuormituksen vastaanottamiseksi, tämä tartunnanvälitys-10 kerros 4 on tehtävä kahtena työvaiheena. Tällöin ensimmäi sen ja toisen työvaiheen välillä on oltava vähintään 24 tunnin tauko.

3. Vaahdonmuodostuskerrokset 3, 3a, 3b Komponentti A

15 a) OS 98 (epoksidinovolakkaseos, jossa on ohennin S, Riitgerswerke AG) 4 4 paino-osaa b) Maprenal 980 (Hoechst AG) 4 paino-osaa c) MF 910 (melamiinihartsi, Hoechst AG) 6 paino- osaa 20 d) Exolit 454 (aktivoitu ammoniumpolyfosfaatti,

Hoechst AG) 20 paino-osaa e) pentaerytriitti 15 paino-osaa f) kiille 4,5 paino-osaa g) titaani RD2 4,5 paino-osaa 25 h) Antiblaze 78 (kloorifosforiesteri, Mobil Oil AG) 12 paino-osaa i) lasikuidut EC 10 (Vetrotex AG) 20 paino-osaa Kiloon komponenttia A lisätään vielä 35 paino-osaa Aerosil R 805 ja lisäksi 700 paino-osaa etanolia.

30 Etanolin osuutta voidaan ulkolämpötilojen mukaan, lisätä tai vähentää riippuen siitä, suoritetaanko sively vai ruiskutus.

β 79974

Komponentti B

a) polyamidiamidi 85 paino-osaa b) amiiniliitäntäaine 10 paino-osaa c) amiini H91 (Rutgerswerke AG) 5 paino-osaa 5 100:aan osaan tätä seosta lisätään vielä 30 g kiillettä ja 25 paino-osaa jotakin muuta amiiniliitän-täainetta.

Tämä seos sekoitetaan hitaasti muihin aineosiin liuotussäiliön avulla, mieluimmin lisäämällä vielä 10 10 g Aerosil R 805 tai vastaavat paino-osat Sylodex 24 tai bentonia tai bentoniittia. Kuumuudessa vaahtoava materiaali sekoitetaan komponentin A ja B suhteen ollessa 4:1.

Kaikissa esimerkeissä on käytetty Riitgerwerke 15 AG:n hartseja ja kovettimia; niiden tilalla voidaan kui tenkin käyttää myös muiden valmistajien tuotteita, esim. Bayer, Hoechst, Schering, Ciba-Geigy, Dow.

Vaahdonmuodostuskerroksia tehtäessä suositetaan, että eri kerrokset sijoitetaan päällekkäin nopeasti.

20 Nimenomaan epoksidiharseilla, joissa on tietyt kovettimet, on pitempi käsittelyaika, mikä on toivottavaa esimerkiksi sivelykäsittelyssä. Tämän lisäksi on kuitenkin käyttämällä suurpainekoneita ja erikoisruiskutuspis-tooleja, joissa on erillinen paineilman syöttö, onnis-25 tuttu levittämään vaahdotettavat seokset erittäin hyvin. Nimenomaan sellaisten kohteiden ollessa kysymyksessä, joiden jatkuvaa käyttöä ei saa katkaista, on taattava nopea työnsuoritus.

Amiineja sisältäviä epoksidihartseja varten ei 30 tähän mennessä ole ollut sopivia kiihdyttimiä. Vastoin odotuksia on nyt onnistuttu löytämään käsiteltävää järjestelmää varten sellainen kiihdytin, joka toimii amiinien ja polyamidien tai amidoamiinien kanssa.

Tällöin on kyseessä polymerkaptaanihartsi, jota 35 käytetään kovettimien kanssa. Merkaptaaniluvun on oltava

II

9 79974 vähintään 3,3 ja konsistenssin noin 15'000 m Pasc. (20°C:ssa). Hartsi on vesikirkkaana värittömänä nesteenä. Polymerkaptaanit reagoivat hyvin nopeasti epoksidihart-sien kanssa. Reaktiot tapahtuvat sekä ohuissa että myös 5 vahvoissa kerroksissa ja alkavat myös alhaisissa lämpötiloissa. 25 - 35 % lisäys on häiriötä aiheuttamatta mahdollinen, erikoistapauksissa voidaan kokonaismäärään nähden käyttää myös 75 %.

Esitetty menetelmä tarjoaa laajan käyttöalueen, 10 koska kaikki vaahtoavan materiaalin vaikeat probleemat on ratkaistu ja jokaista käyttötapausta varten on kehitetty sopiva vaahtorakenne ja vaahdon korkeus (kerros-vahvuus vaahdotuksen jälkeen). Poikkeaminen säädetystä arvosta on käytännöllisesti katsoen mahdotonta ja kerran 15 muodostettu tulipaloneste on taattu alusta alkaen. Menetelmä takaa myös sen, että tähän mennessä todetut epävarmuustekijät hartsin termoplastisen tilan muodostumiseen nähden häviävät, koska voitaessa yhdistää kuumuudessa vaahtoamaton tai tuskin vaahtoava materiaali kuu-20 muudessa voimakkaasti vaahtoavaan materiaaliin tähän tilaan päästään nopeasti.

Tällöin estetään vaahtokerrosyhdistelmän irtoaminen alustasta tai muista kerroksista ja saadaan hyvä tulipaloneste, joka voi olla jopa 120 minuuttia vasta-25 kuumenemisen ollessa kyseessä.

Käyttöalueita ovat esimerkiksi teräsrakenne-elementit ja muut metallielementit ja sen lisäksi myös kaikki puurakenneosat. Sekä sisä- että ulkokäytössä mahdollisuudet hyvään tulenpidätystoimintoon ovat selvät, 30 esimerkiksi vuoriöljyteollisuudessa tai merellä tapah tuvassa öljynporauksessa. Tärkeänä tekijänä voidaan myös mainita, että jotkut aineosat voidaan korvata monessa tapauksessa muilla aineosilla, esimerkiksi lasi muilla kuiduilla. Keksintöä voidaan soveltaa myös sotilassekto-35 rilla.

Claims (9)

10 79974

1. Tultapidättävä kerroselementti, jossa on vähintään yksi korkeissa lämpötiloissa vaahtoava vaahdonmuodostusker- 5 ros (3) ja vähintään toinen, tähän läheisesti liittyvä sta-bilointikerros (2), jonka rakenne on korkeissa lämpötiloissa suhteellisen stabiili, tunnettu siitä, että sta-bilointikerros (2) ohjaa vaahdonmuodostuskerroksen (3) vaahtoamista siten, että vaahdonmuodostuskerroksen (3) 10 vaahtoamisen jälkeen vaahdonmuodostuskerroksen vaahtoraken-ne on suhteellisen stabiili ja jäykkä sekä huokossuuruudeltaan pieni.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kerroselementti, tunnettu siitä, että stabilointikerroksessa (2) on 15 täyteaineena hiilikuituja (grafiittikuidut poislukien).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kerroselementti, tunnettu siitä, että stabilointikerroksessa (2) on kvartsikuituja, teräskuituja ja/tai boorikuituja.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kerros-20 elementti, tunnettu siitä, että stabilointikerroksessa (2) on lamellimaisia ja/tai kuitumaisia täyteaineita, jotka ovat aromaattisia polyamideja, aromaattisia di-amiineja ja aryylidikarbonihappoja.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 25 kerroselementti, tunnettu siitä, että stabilointi- kerros (2) rajoittaa vaahdonmuodostuskerroksen vaahtoamisen ainoastaan puoleen rajoittamattomasta vaahtoamisesta.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kerroselementti, tunnettu siitä, että stabilointi- 30 kerroksen (2) kerrosvahvuus on suunnilleen 2-3 kertaa niin suuri kuin siihen kuuluvan vaahdonmuodostuskerroksen (3) kerrosvahvuus.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kerroselementti, tunnettu siitä, että suojattavan 35 alustan (1) puoleisen vaahdonmuodostuskerroksen (3a) ja stabilointikerroksen (2a,2b) kerrosvahvuudet ovat suuremmat II n 79974 kuin suojattavasta alustasta (1) poispäin olevan vaahdon-muodostuskerroksen (3b) tai stabilointikerroksen (2b) kerrosvahvuudet.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 5 kerroselementti, tunnettu siitä, että vaahdonmuo- dostuskerroksessa (3) ja/tai stabilointikerroksessa (2) on hydrofiilisiä epoksidihartseja tai vesipitoisia epoksi-dihartsiemulsioita.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kerroselementti, 10 tunnettu siitä, että vaahdonmuodostuskerros (3) ja/tai stabilointikerros (2) käsittävät 25-75 painoprosenttia polymerkaptaanihartsia. » 79974 Patentkravs