NO145423B

NO145423B - Laminert panel og fremgangsmaate til fremstilling av samme

Info

Publication number: NO145423B
Application number: NO753206A
Authority: NO
Inventors: Alan Metcalf Wooler; Dennis Charlton Allport
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1974-10-08
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1981-12-14
Also published as: LU73525A1; NO753206L; FR2287335A1; BE834098A; US4024310A; IT1042000B; FI65574B; NO145423C; DK447875A; NL7510438A; DE2540017A1; SE7511200L; FI752440A; JPS5163518A; GB1477658A; FR2287335B1; FI65574C

Description

Denne oppfinnelse vedrører laminert panel omfattende

en kjerne av stivt skum på isocyanuratbasis lagt mellom to ytterbaner, hvor i det minste en av ytterbanene er på innersiden påført et vedheftende lag av et materiale som sveller ved oppvarming, og hvor banene og kjernen er bundet sammen til en enhet ved hjelp av skumkjernen. Laminater med skumplastkjerne og dekklag er kjent f.eks. fra britisk patent 1 203 461.

Laminerte paneler av stivt skummateriale er i utstrakt bruk i bygnings- og konstruksjonsindustrien, hvor det benyttes som lyd- og varmeisolerende materiale og som ikke lastbærende kon-struksjonselementer. Det er viktig at konstruksjonsmaterialer eller bygningsmaterialer ikke brenner lett og heller ikke tillater forplantning av ilden gjennom en bygning i tilfelle av brann. Det er kjent at skummaterialer på basis av isocyanurat er i besittelse av utmerkede egenskaper med hensyn til høye temperaturer og ild-motstand sammenlignet med andre polyuretanskummaterialer. Det har imidlertid vist seg at under visse forhold dannes det i skummate-rialet, som i seg selv er ytterst motstandsdyktig mot forbrenning, dype sprekker som flammen og varmen kan trenge gjennom med den følge at skumplaten svikter altfor tidlig.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå denne ulempe. Panelet ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at et bindemateriale er innleiret i skumkjernen.

Fortrinnsvis er bindematerialet innleiret i skumkjernen ikke dypere enn 2,5 cm fra en eller begge ytterflater av kjernen. Sådant bindemateriale kan være trådnetting, f.eks. hønsenetting. Det kan også bestå av glassfibre eller glassfilamenter.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte til fremstilling av panel ifølge oppfinnelsen og fremgangsmåten utmerker seg ved at et bindemateriale eller forsterkningsmateriale anbringes mellom ytterbanene før skumblandingen stivner. Glassfiberar-merte laminater og fremgangsmåte til fremstilling av slike er tidligere omtalt i US patent 2 728 702.

Forklaring av oppfinnelsen følger nedenfor:

Stive skummaterialer på basis av isocyanurat som oppfinnelsen er knyttet til, er stive polymeriske skummaterialer som utmerker seg ved nærværet av en isocyanuratringstruktur. Oppskriften på slike skummaterialer er blitt beskrevet tidligere. Slike skummaterialer fremstilles vanligvis ved at man i nærvær av et driv-middel eller blåsemiddel og en katalysator som kan polymerisere isocyanatgrupper til isocyanuratstrukturer, bringer til reaksjon et overskudd av et organisk polyisocyanat med en polymerisk polyol. Tilsetninger, såsom overflateaktive midler, plastifiseringsmidler, stabilisatorer, fyllemidler og pigmenter kan også omfattes av skummaterialets bestanddeler.

Ytterbanene eller ytterplatene kan være fremstilt av et hvilket som helst materiale som svellematerialet vil klebes til. Passende materialer omfatter f.eks. tre, papir, papp, metall, as-. best, gipsplater, glassfibre og blandinger av glassfibre og poly-estere. Hvis bare en av ytterbanene skal belegges med et natrium-silikatsjikt, da kan den ikke belagte bane være fremstilt av et annet materiale som kan klebes til skumkjernen i gelaktig, delvis modnet eller herdnet tilstand. Slike materialer omfatter gummi- og plastmaterialer, f.eks. polyvinylklorid og akrylnitril/butadien/ styrenkopolymer. Flammefastheten av laminatet som helhet kan imidlertid forbedres ytterligere hvis ikke brennbare ytterbaner eller ytterplater benyttes,og det foretrukne laminat har drefor i det minste en ytterbane av metall,metallfolie,asbest,asbestsement eller gips.Ytterflaten av ytterbanene kan være glatt eller preget for tilveiebringelse av funksjonelle eller dekorative virkninger.

Svellende materialer som kan benyttes i forbindelse med oppfinnelsen omfatter svellende malinger, f.eks. emulsjonsmalinger som inneholder et svellemiddel, såsom et borat eller fosfat og et bindemiddel, såsom kasein. Man har imidlertid funnet det hen-siktsmessig å benytte vannløselige silikater som er tilgjengelige på markedet i forskjellige graderinger og som er forholdsvis bil-lige.

De foretrukne silikater er materialer som vanligvis er kjent under navnet vannglass som alrså er natriumsilikater med den generelle formel:

hvor x er 0,5 til 5 og y er antall vannmolekyler som er til stede. De foretrukne materialer er slike hvor x ligger mellom 2,9 og 3,9. Innerflåtene av en eller begge ytterbaner kan være belagt med et sjikt av svellende materiale som kan være påført ved påsprøytning, påstrykning, pårulling eller lignende.

Laminatet ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved hjelp av ethvert kjent utstyr for fremstilling av konvensjonelle skumlaminater, hvor fremstillingen kan foregå "horisontalt" eller "vertikalt" i en form, jigg eller presse eller i en kontinuerlig arbeidende lamineringsmaskin.

Ved en fremgangsmåte hvor fremstillingen foregår horisontalt og ytterflatene av laminatet som skal fremstilles kommer til å ligge i et horisontalt plan, legges først en første ytterbane som f.eks. er påført et forsterket lag med natriumsilikåt som for-klart ovenfor, som har fått anledning til å tørke og herdne på bunnen av formen med den silikatbelagte side vendende oppover.

En utmålt mengde skumblanding fylles eller sprøytes i formen og

en annen ytterbane som eventuelt er forsynt med lag av samme eller et annet svellende materiale, påføres banens undre flate, idet ba-nen enten legges flytende på toppen av skumblandingen eller under-støttes horisontalt på toppen av formen som deretter lukkes. Mengden av skumblandingen som benyttes, er tilstrekkelig til å gi en viss grad overfylling i ferdig modnet tilstand, dvs. at skummet ville ha fått en større tykkelse enn det gjør i den lukkede form, hvis det hadde fått anledning til å stige fritt. Denne overfylling reduserer dannelsen av hulrom mellom den andre ytterbane og skumkjernen og forbedrer derfor sammenklebningen. Formens sider er påført et slippemiddel til å gjøre uttagningen av laminatet fra formen lettere. Alternativt kan kantelementer som blir til en del av det ferdige laminat, innsettes i formen før skummet føres inn. Disse elementer kan være fremstilt av materialer som er nevnt ovenfor for ytterbanene og kan ha en spesiell utførelse, de kan f.eks. være innrettet til å passe sammen med støtterammer og danne overlappinger eller fjærer og noter. Når det er ønskelig å fremstille et laminat som inneholder .bindemateriale eller forsterkningsmateriale innleiret i skummet, kan det være hensiktsmes-

sig å understøtte bindematerialet i et plan over planet for den nedre ytterbane ved hjelp av knekter eller ved fastgjøring på kantelementene når slike benyttes. Fortrinnsvis legges bindematerialet ganske enkelt på toppen av den nedre ytterbane eller klebes til denne ved at det benyttes det svellende materiale som et klebemiddel eller et annet hensiktsmesig klebemiddel. Et annet lag med bindemateriale kan klebes til undersiden av den øvre ytterbane eller bare legges flytende på toppen av skumblandingen.

I en "vertikal" fremstillingsprosess er det mest hen-siktsmessig å anbringe to ytterbaner i en jigg, hvor en eller begge belegges med et lag av svellende materiale, og hvor banene langs tre sider holdes i avstand fra hverandre ved hjelp av kantelementer, mens den fjerde side danner en åpning som befinner seg på toppen av formen. Eventuelt kan bindemateriale være på-klebet den ene eller begge ytterbaner eller holdes i et plan mellom ytterbanene ved hjelp av kantelementene. Skumblandingen kan innføres i formen på en hvilken som helst måte, såsom ved helling eller ved hjelp av et resiprokerende innsprøytningshode, og for laminater med større dimensjoner kan skumkjernen bygges opp lag-vis, idet et lag gis anledning til å skumme før neste lag påfø-res .

Laminatene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles kontinuerlig i en hvilken som helst lamineringsmaskin for kontinuerlig laminering, men særlig hensiktsmessige er maskiner som er innrettet til anbringelse av stive diskontinuerlige ytterbaner i form av plater og med kantelementer, som beskrevet i britiske paten-ter 1 098 471, 1 164 305 og 1 245 881.

Den relative flammebestandighet av skumlaminater kan måles ved hjelp av tester i samsvar med hva som er beskrevet i British Standards Institution's "Fire Tests on Building Materials and Structures" (BS 476: del 8: 1972). Laminatets ene sideflate utsettes for en gasstråleovn som kan innstilles og kontrolleres nøyaktig for å følge en standard temperaturkurve og temperature-ne på laminatets ytre kalde side måles på midten og på midten av de fire kvartdeler og målingen skjer med jevne mellomrom. Laminatet ansees for å ha sviktet med hensyn til isoleringsevne når avlesning på et eneste punkt viser økning over 180°C eller at gjen-nomsnittstemperaturen har økt over 14 0°C. I tilfelle av laminatet dekket med ikke brennbart materiale kan helheten eller inte-griteten av skumkjernen besiktiges etter at ytterbanene er revet av.

Laminatet ifølge oppfinnelsen kan benyttes til alle for-mål hvor syntetiske skumlaminater vanligvis benyttes, men de for-bedrede egenskaper med hensyn til brannbestandighet gjør det mulig at laminatet også kan benyttes, særlig i bygningsindustrien, på områder hvor tidligere kjente laminater ikke har kunnet aksepte-=, res som følge av deres dårlige flammebestandighet eller brannbestandighet. Særlig hensiktsmessige er laminater hvis to ytterbaner er av ikke brennbart materiale, f.eks. metallplater, asbest-plater, asbestsement eller gipsplater.

Oppfinnelsen skal forklares ytterligere ved hjelp

av eksempler, hvor de forskjellige andeler og prosentmengder er angitt i vekt.

Eksempel 1

Referansetest - Laminat uten silikatlag eller bindemateriale

(Denne test utgjør ikke en del av oppfinnelsen)

Skumlaminatet ble fremstilt ved at man først laget en panelmontering omfattende en treramme med indre mål 41 x 41 x 5cm og ytre mål 45 x 45 x 5 cm og med to ytterplater 20 s.w.g. av bløtt stål. En skumblanding som kunne reagere og danne stivt skum på isocyanuratbasis ble fremstilt ved sammenblanding av følgende ingredienser: En oksypropylert tolylendiamin med hydroksylverdi 310 mg KOH/g (20,4 deler),

en polyoksypropylen-polyoksyetylen blokkopolymer som inneholder omtrent 10% etylenoksydrester og har en molekylvekt på omtrent 2000 (4,0 deler),

en siloksan-polyalkylenoksydkopolymer (1,0 deler),

en blanding av kaliumacetat, etylenglykol og vann i forholdet 20:20:1 (1,5 deler) ,

triklorfluormetan (28,0 deler) og

en difenylmetandiisocyanatkomposisjon som inneholder omtrent 55% diisocyanatdifenylmetanisomerer, hvor resten av isocyanatet som polymetylenpolyfenylpolyisocyanater med funksjonalitet større enn to, hvor NCO-innholdet er 29,2% (100,0 deler).

Blandingen ble helt inn i panelmonteringen og forvarmet til 35-40°C og deretter anbragt i en finérpresse. Med 15% overfylling hadde skumblandingen en tetthet eller volumvekt på 4 5 kg/m 3 etter en oppholdstid pa 5 minutter. Det stive skumlaminat ble så fjernet fra formen og fikk anledning til å herdne i minst 24 timer før flammebestandigheten ble målt.

En test på flammemotstand i liten skala ble utført ved at laminatet ble klemt fast på en flate utspredt over en gassflam-meovn, hvis temperatur ble målt ved hjelp av termoelementer. Fem termoelementer ble også festet til den kaldeste metalliske ytter-flate av laminatet, nemlig et på midten og de andre på midten av hver kvart del av panelet. Ovnens temperatur ble økt i samsvar med testforskriftene BS 476, del 8, paragraf 1,4,2, dvs. etter en temperaturkurve som svarer til forholdet T-To = 345 log^g(8t + 1), hvor t er prøvetiden i minutter, T er ovnens temperatur i °C på tidspunktet t, og To er ovnens utgangstemperatur i °C og beliggen-de mellom 10-40°C. Temperaturøkningen på den kaldeste flate ble målt med to minutters mellomrom.

Laminatet sviktet (med hensyn til varmeisolasjon) etter 34 minutter da avlesningen på et enkelt punkt økte til over 180°C.

(Etter BS 476 del 8 ansees forsøksgjenstanden å ha sviktet når avlesningen på et enkelt punkt har gått over 180°C eller gjennom-snittstemperaturen har passert 140°C.) På dette tidspunkt ble forsøket stanset, laminatet nedkjølt og skumkjernens integritet (helhet) ble undersøkt ved at ytterkledningen ble revet av. Det har vist seg at store tilfeldige, dype sprekker ble dannet i skumkjernen.

Laminat hvor den ene ytterplate er på innsiden dekket med et lag av natriumsilikat forsterket med grov glassmatte

Et skumlaminat ble fremstilt av samme materiale og på

samme måte som laminatet ifølge referansetesten. En av bløtstål-platene ble imidlertid først på innersiden dekket med et forsterket lag av natriumsilikat. Dette ble gjort ved at en grov glassmatte med vekt 390 g/m 2 ble anbragt på den ene side av stålplaten og impregnert med natriumsilikatoppløsning "Neutral"kvalitet. Videre ble det benyttet en bøyelig rulle. Fremstillerens analyse av denne natriumsilikatoppløsning var:

Viskositet ved 20°C, 850 cPs, spesifikk vekt ved 20°C, 1,42, sam-mensetning 9,4% Na20, 29,9% Si02 og 60,7% H20; vektforholdet mellom Si09 og Na_0 lik 3,2. Mengden av natriumsilikatoppløsning 2 2 som ble brukt var 1120 g/m som tørket til en vekt på 660 g/m .

Etter at laminatet hadde fått anledning til å herde full-stendig i minst 24 timer, ble det utsatt for flamme- og brannbe-standighets-test på samme måte som laminatet ifølge testforsøket, med den belagte side mot ovnen.

Svikttiden for laminatet antydet ved at gjennomsnitts-temperaturen på den kalde side økte gjennom 140°C var 46 minutter, hvilket representerer en forbedring på gjennomsnittlig 35% like overfor referansematerialet. Besiktigelse med hensyn til helhet av skumkjernen viste tilfeldige store sprekker.

Eksempel 2

Laminat med begge sider belagt og hvor ytterplatene på innersiden er forsynt med et natriumsilikatlag forsterket med en grov glassmatte.

Det ble fremstilt et skumlaminat som ifølge eksempel 1 bortsett fra at begge ytterplater som var av stål ble dekket med et lag natriumsilikat forsterket med en glassmatte.

Laminatet viste tegn på svikt etter 4 5,5 minutter, idet avlesningen på et enkelt sted økte over 180°C, hvilket betyr en gjennomsnittlig forbedring på 34%. Besiktigelsen av skumkjernen viste tilfeldige store sprekker.

Eksempel 3

Laminat hvor en ytterplate på innersiden er dekket med et lag av natriumsilikat som er forsterket med uorganiske fibre

Et skumlaminat ble fremstilt som i eksempel 1 bortsett, fra at den grove glassmatte ble erstattet med et lag av uorganiske fibre av aluminiumoksydull.

Sviktetiden for laminatet indikert ved at hovedtemperatu-ren på den kalde side økte over 140°C var 48 minutter, hvilket vil si omtrent 41% forbedring like overfor referansematerialet. Besiktigelse på helhet av kjernen viste at det har dannet seg store sprekker med tilfeldig plassering og utforming.

Eksempel 4

Laminat med forsterket lag av natriumsilikat og med bindemateriale av netting med 13 mm maskevidde klebet på innersiden

Det ble fremstilt et laminat som ifølge eksempel 1, men • foruten forsterkningslaget av natriumsilikat ble et lag av hønse-netting med 13 mm maskestørrelse lagt på toppen av den belagte, flate og ILmt til denne ved påføring av klatter av natriumsilikat på de steder hvor nettingen berørte flaten.

Laminatet sviktet etter 54 minutter indikert ved at avlesningen på et enkelt punkt viste temperaturøkning over 180°C, hvilket innebærer en forbedring på 59% like overfor testforsøket. Besiktigelse av skumkjernen viste at det hadde dannet seg store sprekker.

Eksempel 5

Laminat med forsterket lag av natriumsilikat og bindemateriale

av netting med 13 mm maskestørrelse innleiret 13 mm i skumkjernen

Et skumlamin± ble fremstilt som i eksempel 1, men i tillegg til forsterkningslaget av natriumsilikat ble et lag av hønsenetting med 13 mm maskevidde innsatt i trerammen og festet til samme, slik at det var en avstand på ca. 13 mm fra planet dannet ved rammens ytterkanter og nærmere den belagte ytterplateside.

Sviktetiden var 42 minutter og ble indikert ved at mid-delstemperaturen på den kalde side økte 140°C, hvilket vil si at det var omtrent en gjennomsnittsforbedring på 24% like overfor referansematerialet. Besiktigelse med hensyn til helheten av skumkjernen viste at det hadde dannet seg store sprekker, men disse ble fastholdt av nettingen.

Eksempel 6

Laminat med forsterket lag av natriumsilikat og bindemateriale av netting med 13 mm maskevidde neddyppet 2, 5 cm i skumkjernen

Et skumlaminat ble fremstilt som ifølge eksempel 5 bortsett fra at hønsenettingen ble innsatt i midten av rammen omtrent 2,5 cm fra begge plan dannet ved rammens ytterkanter.

Sviktetiden for laminatet indikert ved at gjennomsnitts-temperaturen av den kalde flate økte over 140°C var 38. minutter, dvs. en forbedring på omtrent 12% like overfor testmaterialet. Besiktigelse av skumkjernen med hensyn til helhet viste at det hadde dannet seg store sprekker og at noen av dem ble fastholdt av nettingforsterkningen.

Eksempel 7

Laminat med ikke forsterket lag av natriumsilikat med pålimt binde-eller forsterkningsmateriale av 13 mm netting

Et skumlaminat ble fremstilt som i eksempel 1 bortsett fra at den grove glassmatte ble sløyfet og et lag av hønsenetting med 13 mm maskevidde ble festet til silikatlaget før dette fikk anledning til å tørke.

Sviktetiden for laminatet antydet ved avlesning på et enkelt sted med temperaturøkning over 180°C var 46 minutter, dvs. en forbedring på omtrent 35% like overfor testmaterialet. Besiktigelse av skumkjernen viste at en dyp, men ikke bred sprekk hadde dannet seg på midten av skumkjernen.

Claims

1. Laminert panel omfattende en kjerne av stivt skum på isocyanuratbasis lagt mellom to ytterbaner, hvor i det minste en av ytterbanene er på innersiden påført et vedheftende lag av et materiale som sveller ved oppvarming, og hvor banene og kjernen er bundet sammen til en enhet ved hjelp av skumkjernen, karakterisert ved at et bindemateriale er innleiret i skumkjernen.

2. Laminert panel ifølge krav 1, karakterisert ved at bindematerialet er innleiret i skumkjernen ikke dypere enn 2,5 cm fra en eller begge ytterflater av kjernen.

3. Laminert panel ifølge krav 2, karakterisert ved at bindematerialet er innleiret i en eller begge ytterflater av skumkjernen, slik at det berører en eller begge innerflater av ytterbanene.

4. Laminert panel ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at bindematerialet er trådnetting, f.eks. hønse-netting.

5. Laminert panel ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at bindematerialet består av strimler av glassfibre eller filamenter i regelmessig eller tilfeldig vevet eller uvevet mønster.

6. Fremgangsmåte til fremstilling av et laminert panel iføl-ge et eller flere av de foregående krav, hvor en skumdannende blanding på isocyanuratbasis gis anledning til å skumme og stivne mellom to ytterbaner og at et vedheftende lag av svellende materiale påføres innersiden av i det minste en av ytterbanene, karakterisert ved at et bindemateriale eller forsterkningsmateriale anbringes mellom ytterbanene før skumblandingen stivner.