FI94061C - Palonestokoostumus - Google Patents

Description

94061

Palonestokoostumus Tämä keksintö koskee palonestokoostumuksia, jotka on tarkoitettu käytettäväksi aikaansaamaan tai parantamaan 5 materiaalien palonkestoa.

Jos alumiinioksidin trihydraattia käytetään muovi-materiaalien lisäaineena palamista hidastavana aineena, syntyy useita vaikeuksia. Alumiinioksidin trihydraatti tuottaa vettä jopa 30 % painostaan 200 °C:n lämpötilassa. 10 Tämä vesi muuttuu höyryksi ja estää palamisen. Tästä seuraa tämän vuoksi, että alumiinioksidin trihydraattia ei voida käyttää muovimateriaaleissa, joita prosessoidaan yli 185 °C:n lämpötilassa (turvallisuusmarginaalin jättämiseksi). Tällaisia muovimateriaaleja ovat polypropeeni ja po-15 lyeteeni.

Toiseksi, jotta alumiinioksidin trihydraatti olisi tehokas, sitä on käytetty 60 paino-%:n määriä ja jopa 64 paino-% uretaani-, metakrylaatti- ja polyesterimuoveissa. Tällaiset suuret täyttömäärät tekevät hartsin työstön 20 erittäin vaikeaksi.

Kolmanneksi, alumiinioksidin trihydraattia toimitetaan eri laatuina, jotka on hinnoiteltu niiden hiukkaskoon mukaan. Halvimman hiukkaskoko on 25 mikronia, kalleimman noin 10 mikronia. Suuremmat hiukkaset ovat levymuodossa, 25 mikä tekee suurten pitoisuuksien dispergoimisen vaikeaksi, ja tällä voi myös olla haitallinen vaikutus pinnan laatuun. Pienemmät hiukkaset pyöristyvät prosessoinnin aikana ja dispergoituvat helpommin, mutta ne ovat kolme kertaa kalliimpia kuin suuremmat hiukkaset.

30 Toinen suosittu palamista hidastava lisäaine on an timoni trioksidi . Tämä materiaali sisältää 3 % arseenia ja tekee näin ollen jokaisen sitä sisältävän tuotteen myrkylliseksi. Antimonitrioksidi toimii yhdistymällä vapaaseen halogeeniin, mutta se on vain osittain tehokas, koska se 35 parantaa olemassa olevia palamista hidastavia ominaisuuk- 2 94061 siä eikä saa materiaaleja läpäisemään vaativia testejä. Antimonitrioksidia käytetään tavallisesti 3 paino-%:n määriä, vaikka joissakin materiaaleissa voidaan käyttää suurempiakin määriä.

5 Tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan palon- estokoostumus, jota voidaan käyttää tarkoituksena aikaansaada tai parantaa materiaalien ja koostumusten palonkes-toa.

Tämän keksinnön mukaiselle palonestokoostunnukselle, 10 joka sisältää polymeeriä tai natriumsilikaattia, on tunnusomaista, että se lisäksi sisältää kahta tai useampaa sulatetta, jotka pystyvät sulamaan vähitellen lämpötilan kohotessa palo-olosuhteissa.

Tämän keksinnön mukaisissa koostumuksissa käytetään 15 eri sulamispisteet omaavien lasisulatteiden yhdistelmää sulan lasisulatteen jatkuvan valumisen aikaansaamiseksi, kun lämpötilat kohoavat. Kiteytyvä lasisulate on tämän keksinnön koostumuksen toivottava komponentti, koska se pyrkii jähmettymään sulamisen jälkeen aikaansaaden lujuut-20 ta. Palo-olosuhteissa lasisulatteet sulavat vähitellen aikaansaaden yhteensulautuneen suojaavan kerroksen. Edullinen lasisulateyhdistelmä sisältää alhaalla sulavaa lasi-sulatetta, joka alkaa sulaa esim. noin 450 °C:ssa, ja korkealla sulavaa tai kiteytyvää lasisulatetta, joka alkaa - 25 sulaa noin 700 °C:ssa. Edullinen painosuhde alhaalla sula van lasisulatteen ja korkealla sulavan lasisulatteen välillä on 1:9 - 1:1, erityisesti 3:7. Tyypillisen valikoiman lasisulatteita voivat muodostaa ne, jotka sulavat suunnilleen seuraavissa lämpötiloissa: 450 °C, 650 °C, 30 850 °C ja 1 000 eC. Käytettävät lasisulatteet on edullista i kuivata uunissa, pestä vedellä ja jauhaa, ennen kuin niitä lisätään tämän keksinnön koostumuksiin.

Kuitu- ja pulverimuodossa olevaa keräämiä voidaan lisätä sulavien lasisulatteiden sitomiseen ja myös säily-35 mään muuttumattomina yli 1 000 °C:n lämpötilassa. Basalt- 3 94061 tikuitua tai pilkottua kuitua tai pulveria voidaan myös käyttää keraamisen materiaalin sijasta tai sen lisäksi.

Tämän keksinnön koostumukset voivat myös sisältää yhtä tai useampia muita palamista hidastavia lisäaineita.

5 Esimerkiksi paisuvaa ainetta tai aineita voidaan sisällyttää tämän keksinnön koostumuksiin, kuten alumiinioksidin trihydraattia, joka vapauttaa suurimman osan kemiallisesti sitoutuneesta vedestään lämpötilavälillä 200 - 300 eC palamisen vaimentamiseksi ja savun muodostuksen vähentämi-10 seksi, tai hydratoitua magnesiumkalsiumkarbonaattia, joka vapauttaa kemiallisesti sitoutuneen vetensä ja hiilidioksidinsa 230 °C:sta ylöspäin. Joihinkin tarkoituksiin hyd-ratoitu magnesiumkalsiumkarbonaatti saattaa olla etusijalla alumiinioksidin trihydraattiin nähden, koska se on hal-15 vempi saada erittäin hienojakoiseen muotoon, kuten noin 2 - 3 pm:n hiukkaskokoon. Lasisulatteiden ja paisuvan aineen tai aineiden edullinen seos sisältää 15 - 50, erityisesti 20 - 30 paino-% lasisulatteita ja 85 - 50, erityisesti 80 - 70 paino-% paisuvia aineita. Toinen esimerkki palamista 20 hidastavista lisäaineista voi olla antimonitrioksidi, jota käytetään tavallisesti yhdessä halogenoidun hiilivedyn kanssa, jolloin syntyy vapaita halogeeniradikaaleja, jotka hillitsevät palamista.

Lasisulatteiden suhde keräämiin tai basalttiin on • > 25 tämän keksinnön edullisessa toteutusmuodossa noin 7:3.

Edellä kuvattuja lasisulatteita voidaan lisätä lukuisiin eri materiaaleihin, kuten polymeereihin, maaleihin ja natriumsilikaattiin. Sopivia polymeerejä ovat polyesterit, fenolihartsit, polyuretaanit ja muut kertamuovihart-30 sit, ja kestomuovit. Jos kuitenkin alumiinioksidin trihyd-: raattia on määrä lisätä koostumukseen, koostumusta ei voi da käyttää materiaaleihin, joita prosessoidaan 200 °C:ssa tai edullisemmin 185 °C:ssa tai sen yläpuolella.

Esimerkiksi fenolihartsissa lasisulatteita ja ke-35 raamia tai basalttia sisältävän lisäaineseoksen suhde hartsiin voi olla 3:7 - 1:4.

4 94061

Lasisulatelisäainetta yhdessä paisuvan aineen, kuten hydratoidun magnesiumkalsiumkarbonaatin tai alumiini-oksidin trihydraatin tai niiden seoksen kanssa, voidaan lisätä taikinamaisiin puristusmassoihin, kuten fenoli- tai 5 polyesterityyppisiin massoihin, joita käytetään yhdessä lasilujitteen kanssa. Edullisesti lasisulatteiden suhde paisuvaan aineeseen on noin 1:4.

Fenolihartsiin lisäämistä varten voidaan käyttää lasisulatteen ja paisuvan aineen seossuhdetta välillä 7:3 10 5:5, ko. seoksen ja fenolihartsin välisen edullisen suh teen ollessa 3:7 - 4:6.

Lämmön vaikutus hartsiin, joka sisältää tämän keksinnön mukaista lasisulateseosta, on seuraava: Hartsi- tai muovimateriaalit palavat ja ensimmäisen lämpötila-alueen 15 lasisulate sulaa ja yhtyy karstaan. Tämän jälkeen sulaa toinen lasisulate jne. Sulanut lasisulate kapseloi alustan ja palavan materiaalin pysäyttäen näin hapen pääsyn palo-kohtaan. Jos keräämiä tai basalttia tai molempia on läsnä, ne eristävät ja jäykistävät sulaa massaa estäen liiallisen 20 valumisen. Ne myötävaikuttavat myös suuresti stabiilisuu-teen korkeissa lämpötiloissa.

Koska lasisulatteiden ja keraamin hiukkaskokoa voidaan säätää, ne soveltuvat käytettäväksi alumiinioksidin trihydraatin kanssa sen karkeassa muodossa. Hiukkaset 25 täyttävät alumiinioksiditrihydraatin levyjen väliset raot antaen paremman pinnanlaadun. Alumiinioksiditrihydraatti-levyt toimivat suspensioaineena lasisulatteiden ja keraamin seokselle. Höyryn muodossa vapautuneella vedellä on edullinen vaikutus lasisulatteisiin, jotka ovat vesiliu-30 koisia, mikä auttaa päällystystoiminnassa.

Seosten lisäyksellä natriumsilikaattiin on edullinen vaikutus, koska lasisulatteet pyrkivät pehmittämään natriumsilikaattia lämpötilojen kohotessa, mikä vaikuttaa natriumsilikaatin haurastumista ja pulveroitumista vas-35 taan, joita esiintyy normaalisti näissä olosuhteissa. La- 5 94061 sisulatteiden sisällyttäminen tiivistys- ja/tai maalire-septiin olisi parannus.

On edullista käyttää lasisulatteiden ja paisuvan aineen, kuten hydratoidun magnesiumkalsiumkarbonaatin tai 5 alumiinioksiditrihydraatin tai niiden seoksen seosta esimerkiksi suhteessa 3:7 - 1:1, edullisesti 4:6, yhdessä natriumsilikaatin kanssa, ja vaihtelemalla lasisulateseok-sen ja natriumsilikaatin välistä suhdetta voidaan saada eri käyttöihin sopivia materiaaleja. Suhteessa noin 1:1 10 saadulla seoksella on maalin konsistenssi, suhteessa noin 7:13 seoksella on liiman ominaisuudet ja suhteessa noin 1:4 seos on geelin muodossa.

Tämän keksinnön lasisulateseosta voidaan käyttää tiivistemassan valmistamiseen esim. palo-ovien tai -ikku-15 noiden ympärille. Edullinen tiivistemassa paisuu kuumennettaessa ja täyttää kaikki raot esim. ovien tai ikkunoiden ympäriltä.

Tiivistetahnaa varten voidaan lasisulateyhdistel-mää, joka sisältää paisuvaa ainetta ja natriumsilikaattia 20 esim. suhteessa 3:7 - 4:6, edullisesti 7:13 painosta laskettuna, käyttää perusseoksena, johon lisätään karsta-ainetta, kuten kiillettä, ammoniumpolyfosfaattia ja epäorgaanista geelitysainetta. Tuloksena oleva tahna on sellainen, joka kovettuu in situ.

• 25 Käyttäen polyvinyyliasetaattia natriumsilikaatin sijasta voidaan tuottaa taipuisa tiivistysmassa, joka paisuu ja kovettuu kuumennettaessa.

Muu mahdollinen käyttö tämän keksinnön palonesto-koostumukselle on arkkien tai levyjen valmistus, jotka on 30 tehty puristamalla puulastuja yhdessä sideaineen kanssa. Näin ollen sideaine voi olla seos, joka sisältää fenoli-hartsia tai natriumsilikaattiliuosta, joka sisältää keräämiä, kuten karborundumia, ja lasisulatteita, edullisesti kolmea lasisulatetta, joilla on eri sulamislämpötilat.

6 94061

Muu tämän keksinnön palonestokoostumuksen käyttö voi olla käyttö liimana. Edullinen liima perustuu natrium-silikaattiliuokseen, joka sisältää fenolihartsia olevaa katalyyttiä ja tämän keksinnön lasisulateseosta. Tällaista 5 liimaa voidaan käyttää olosuhteissa, joissa palonkesto on tärkeää.

Liimaa voidaan käyttää esimerkiksi pintalevyjen, kuten melamiinin sitomiseen pohjamateriaaliin, kuten lastulevyyn. Sitten palo-olosuhteissa liima voi saada aikaan 10 pohjamateriaalille suojapäällysteen silloinkin, kun pinta-levy on palanut pois.

Muu erikoiskäyttö on käyttö liimana jarrupäällys-teen kiinnittämiseksi sen kantoaineeseen. Itse asiassa jarrupäällysteet voidaan valmistaa samasta koostumuksesta 15 keraamisen materiaalin ollessa edullisesti kuonakuitua ja kuonarae, jollaista muodostuu jätteenä voimalaitoksista. Jarrupäällysmateriaali voi sisältää muita lujituskompo-nentteja, kuten hiilikuitua tai kestomuovimateriaalia, esim. Kevlar-materiaalia (kauppanimi).

20 Muu esimerkki lasisulatteiden käytöstä on laminaa tin valmistus, joka sisältää ulkokuoren, joka on muodostettu lämmön ja paineen avulla ja jossa lasikangas on kyllästetty nestemäisellä, kovetettavalla hartsilla, kuten fenolihartsilla, joka sisältää lasisulatteita, joilla on • 25 eri sulamislämpötilat, ja sideaineena toimivaa, lämpösta- biilia kuitua, kuten keraamista mulliittikuitua, ja valinnaisesti alumiinioksiditrihydraattia. Kyllästettyä kangasta olevat pintakerrokset asetetaan keraamisen paperin, basaltti-, keraami- ja lasikuituyhdistelmäpaperin, vermiku-30 liitilla käsitellyn lasikankaan tai itse asiassa minkä ta-! hansa lämmönkestoisen suojamateriaalin jommallekummalle puolelle. Kun tätä laminaattia puristetaan lämmön alaisena ja käyttäen mitä tahansa lukumäärää väliin sijoitettuja aukkoja, kovettava hartsi vaeltaa suojamateriaaliin tuot-35 taen kiinteän levyn.

7 94061

Kun liekki kohdistetaan laminaattiin, kovettava hartsi palaa suojaten alustaa, suojamateriaalin aikaansaadessa stabiilisuutta.

Laminaatin pinta voidaan peittää melamiinilevyllä, 5 joka on joko sileä tai kuvioitu, tai oikealla puuviilulla. Kun liekki kohdistetaan siihen, lasisulatteet/keraami auttavat muodostamaan karstaa ja estävät liekin leviämisen. Tämä puristettu laminaatti, joka voi olla tasomainen tai kolmiulotteinen, voidaan sitten liimata alustaan kuten 10 oveen käyttäen natriumsilikaattia, joka sisältää samoja lasisulatteita, keraamista kuitua ja valinnaisesti alumii-nioksiditrihydraattia kuin edellä mainittiin hyvin lämpöä kestävän liiman valmistuksen yhteydessä.

Alusta voi olla keraamisesta kuidusta koostuva jäy-15 kistetty levy, joka on puolestaan liimattu kuvatulla liimalla lämmönkestoiseen ääntä eristävään ytimeen, joka on valmistettu esim. basalttikuidusta tai vuorivillasta ja joka on jäykistetty tai jäykistämätön. Rakennetta voidaan toistaa keskiviivan suhteen.

20 30 minuutin luokitukseen puristetut laminaatit, jotka on liimattu ja/tai mekaanisesti kiinnitetty basaltti- tai vuorivillaytimeen, ovat riittäviä. 60 minuutin luokitukseen voidaan ottaa käyttöön jäykistetty keraaminen levy, ja pitempiä aikoja varten keraamisen levyn paksuutta • 25 voidaan lisätä ja keraamista jäykistämätöntä kerrosta voi daan käyttää vuorivilla/basalttiytimen sijasta. Kevyisiin rakenteisiin voidaan käyttää fenolivaahtoydintä tai vaahtoa, joka on tehty mainitusta liimasta.

Vaahdotettua vermikuliittisavea voidaan sisällyttää 30 liimaan kevyen, erittäin eristävän ytimen muodostamiseksi.

: Vaihtoehtoisesti ydin voidaan valmistaa käyttäen puuhaket ta liiman täyteaineena erittäin lämmönkestoisen lastulevy-ytimen valmistamiseksi ovea, rakennuslevyä tai väliseinää varten.

8 94061 Tätä keksintöä kuvataan nyt tarkemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Polyesterihartsilla, joka sisälsi 20 paino-% alu-5 miinioksiditrihydraattia, 16 paino-% lasisulatteita ja 4 paino-% keraamista pulveria, havaittiin olevan parantunut palonkestoisuus.

Esimerkki 2

Fenolihartsi, joka sisälsi 30 paino-% lasisulattei-10 den (80 paino-%) ja keraamisen pulverin (20 paino-%) seosta, läpäisi normin BS 476 osan 8 90 minuutin palonkestoi-suuskokeen.

Esimerkki 3

Seos, joka sisälsi 3 paino-% antimonitrioksidia, 10 15 paino-% lasisulatetta, jolla oli alhainen sulamislämpöti-la-alue, 60 paino-% lasisulatetta, jolla oli korkea sula-mislämpötila-alue (noin 1 100 °C), ja 27 paino-% keräämiä, muodosti valu- tai ruiskutusmateriaalin, joka oli sopiva käytettäväksi fenoli- tai natriumsilikaattisideaineen sa-20 moin kuin muiden materiaalien kanssa kerta- ja kestomuovit mukaan luettuina.

Esimerkki 4

Seos, joka sisälsi 3 paino-% antimonitrioksidia, 7 paino-% lasisulatetta, jolla oli alhainen sulamislämpöti-• 25 la-alue, 45 paino-% lasisulatetta, jolla oli korkea sula- mislämpötila-alue (noin 1 100 °C), ja 45 paino-% alumiini-oksiditrihydraattia, muodostaa seoksen, joka soveltuu polyestereille ja muille materiaaleille mukaan luettuna ker-tamuovihartsit, joiden prosessointia ei suoriteta yli 185-30 °C:n lämpötilassa.

1 Esimerkki 5

Valmistettiin peruspulveriseos, jossa oli 40 paino-% alhaalla sulavan lasisulatteen (450 °C) ja korkealla sulavan (kiteytyvän) lasisulatteen (700 °C) yhdistelmää 35 painosuhteessa 3:7 ja 60 % hydratoitua magnesiumkalsium- karbonaattia.

9 94061

Valmistettiin liimaseos lisäämällä 35 paino-% jau-heseosta 65 paino-%:iin natriumsilikaattia.

Esimerkki 6

Valmistettiin maalimainen seos lisäämällä 50 paino-5 % esimerkin 5 jauheseosta 50 paino-%:iin natriumsilikaat tia.

Esimerkki 7

Valmistettiin geelimäinen seos lisäämällä 20 pai-no-% esimerkin 5 perusjauheseosta 80 paino-%:iin natrium-10 silikaattia.

Esimerkki 8

Valmistettiin jauheseos, jossa oli 70 paino-% alhaalla sulavaa lasisulatetta (450 °C) ja kiteytyvää lasi-sulatetta (700 °C) painosuhteessa 3:7 ja 30 paino-% hydra-15 toitua magnesiumkalsiumkarbonaattia, ja sitä lisättiin sitten fenolihartsiin painosuhteessa 3:7 puristettavan materiaalin valmistamiseksi.

Esimerkki 9

Taikinamaisia puristusmassoja käytettäväksi yhdessä 20 lasikuitulujitteen kanssa valmistettiin pohjautuen fenoli- hartsiin ja polyesterihartsiin. Kummassakin tapauksessa hartsiin lisättiin jauheseosta, jossa oli 20 paino-% lasi-sulatteita (alhaalla ja korkealla sulavia painosuhteessa 3:7) ja 80 paino-% hydratoitua magnesiumkalsiumkarbonaat-i - 25 tia.

Esimerkki 10

Valmistettiin tiivistystahna mainituista määristä seuraavia aineosia:

Kiillejauhetta (karsta-aine) 10 paino-% 30 Ammoniumpolyfosfaatti 10 paino-% 1 Esimerkin 5 seos 70 paino-%

Epäorgaaninen geelitysaine 10 paino-%

Esimerkki 11

Joustava tiivistemassa valmistettiin samalla tavoin 35 kuin esimerkissä 10, paitsi että polyvinyyliasetaattia käytettiin natriumsilikaatin sijasta.

Claims (7)

94061

1. Palonestokoostumus, joka sisältää polymeeriä tai natriumsilikaattia, tunnettu siitä, että se li- 5 säksi sisältää kahta tai useampaa eri lämpötilassa sulavaa lasisulatetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että suhteellisen alhaalla sulavan lasisulatteen ja suhteellisen korkealla sulavan lasisulat- 10 teen välinen painosuhde on 1:9 - 1:1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että suhteellisen korkealla sulava lasisulate on devitrifioituva lasisulate.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- 15 nen koostumus, tunnettu siitä, että lasisulatteet sulavat 450 - 1100 eC:ssa.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se lisäksi sisältää paisuvaa ainetta.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että paisuva aine on alumiinioksi-ditrihydraatti, hydratoitu magnesiumkalsiumkarbonaatti tai niiden seos.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai-* 25 nen koostumus, tunnettu siitä, että polymeeri on fenolihartsi tai polyesterihartsi. 94061