TW589363B - Foamed fireproofing composition and method - Google Patents

Description

A7 B7 五、發明説明（ , 登明背景 在裝配鋼構時，通常用厚塗覆的無機材料在金屬結構元 件上，以達到多樣的目的包括防火、改善外觀和隔音效果 。雖然數年來有許多配方藉由各種技巧的方法用於此目的 ’但是目前最成功的系統包括在鋼的表面嘴上可成形的水 性混合物，基本上包括鍛燒的石膏，輕的無機聚集物材料 例如鱗片狀的蛭石或切成條狀的發泡聚苯乙晞，以降低混 合物的密度，纖維狀物質例如高溼大塊的纖維素纖維和玻 璃纖維之混合物，以及空氣載體使其成為溼狀可抽吸的混 合物。此類組合物由Bragg在美國專利第3,719,573號和 3,839,059號中有敘述，以及最合意的應用技術，即將水性 混合物抽出並直接將其噴塗一層於鋼材上。此種漿料一般 方；樓製備’而將其抽至要嘴塗基材的地點。通常使用地 點超過20或30層樓，涉及到高升的結構。此外漿料的可抽 吸性在其調配和製備中是很重要的判斷標準。此漿料必須 保持大量的水使其能夠很容易地被抽取到高處，而且其必 須維持足夠的均一性避免成份的凝集或沈澱，而能夠適當 地在指定的厚度下產生或覆蓋在基材上。塗料混合物不管 在其使用時的漿料狀態下，或是在其使用後的乾燥或”成 形’’狀態下，兩者均必須黏著在基材上。此外混合物成形 時必須不產生過度的·，膨脹或收縮，而致形成龜裂，這會嚴 重地破壞其乾燥塗膜的絕緣值。 在傳統的方法中，防火混合物傳送至應用處為乾燥混合 物，且在混合物中加入適量的水形成可抽吸的漿料。此漿 018789 6 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 589363 A7 n__ _ B7 五、發明説^~T~) ~ 料由臨時的盛放設備抽至應用處。當此成份經長距離抽吸 時’可能在到達最終目的地前已經產生預先熟化。此外製 備和用的方法可能花費數小時。因此混合物成形的時間 一般由所含的延遲劑所延緩，以提供可接受的可使用時間 此外二氣載體例如α晞烴基橫酸鹽和月桂基磧酸鈉通常 用來增加漿料的可抽吸性。 吴國專利第4,904,503號，由Hilton等所研究的為成形時間 的促進f生以及’利述藉由將酸性成形促進劑如明礬在噴塗 财）王入漿料中所得到可抽取和噴塗的防火混合物之，，產率,， 。此先前引起促進成形的酸劑與鹼性原料例如存在於混合 物中的碳酸鈣反應產生氣體如二氧化碳。此釋放出的氣體 膨脹或將漿料發泡，使其更進一步降低密度並在成形後增 加每足重量所用乾燥防火材之體積。此種，，化學發泡，，、 冋產率’’之噴塗防火材已成功地在全世界商業化。 每個乾燥混合物的重量之”產率，，或體積在成功的商業產 口口中為重要因素。對一定量的調配物而言，產率越高使 用者可得到覆蓋率越高。 美國專利第3,963,507號揭示了一種發泡的灰泥，其含有 诗別比例之水性、低黏度纖維素衍生物例如甲基纖維素、 乙基甲基纖維素、和羥乙基甲基纖維素，高黏度的纖維素 衍生物和聚乙烯醇做為泡沫促進劑。 美國專利第4,518,652號中揭示一種製造石膏板之方法， 其藉由製造含有聚乙烯醇和水之發泡物，將其導入水性有 黏性之漿料中，將衆料置於紙的覆蓋片材上，然後讓聚料 018790 7- i紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) " ------ 589363 五、發明說明（ 成形。柏油瀝青和蠟的乳液可 性。 入黏狀桌枓中賦予其防水 美國專利第4，_號中形成輕質石膏 先形成的泡沐導入石膏刪，接 ：精由將預 ==。泡沫是藉由將聚乙缔醇溶料水中，並將其置 、同；切力的起泡裝置中所形成的。 製造可抽吸、低黏度、高產率可塗佈的防火組合物是需 的，其可消除·或減少輕質聚集物的需求。 更需要的為製造低密度、高產率、 生千 j徊吸、可噴塗的防 、’組合物，其在使用場所必須是容易製備，而不需要高剪 切力的起泡裝置或其相似物，且其在使用時可得優越的^ 率。 發明插诚 本發明係關於-種調配物，其適合形成發泡有黏性之組 合物，此組合物本身為發泡有黏性的；一種形成水凝固的 黏合劑發泡物之方法，以及一種運送和塗敷所得發泡物於 基材上（方法。更特別地，形成一種可用泵抽取有黏性的 漿料，此漿料再與氣體例如空氣混合，然後受到機械生成 的氣流而產生氣泡並生成發泡物，其較佳是藉由泡沫安定 劑例如聚乙烯醇含於漿料中，而使其安定。此發泡物再送 至噴嘴或其它適當的分散點來塗敷，如實例噴塗，較佳為 均勻地塗佈在基材上。分散前較佳為注入一組設定好之促 進劑，其可使泡沫膠化，即改善產品在基材上的懸垂性。 噴塗出的物質黏在基材上並在基材上硬化形成絕緣的塗膜 018731 8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱） 589363

發明説明 °特別幸父佳地組合物為能夠提供高產率的防火材料用於基 材上’其市場上典型的應用率為約1800板英呎/小時。 本發明亦係關於一種乾的組合物，其包括可水合的有黏 性黏合劑、機械的泡沫安定劑，和選用的纖維狀成份，設 足的阻基劑和空氣載劑，該組合物除了水外，提供氣體和 機械氣泥，能夠噴塗在鋼結構的成份之一種可成形的發泡 物’且其在嘴塗且成形後會以發泡形式黏著在成份上。發 泡物成形後在基’材成份上形成防火和熱的塗膜。 圖形簡述 圖1為發泡物的微觀結構之電子顯微圖像，其為根據本 發明之一具體實施例，其中將硫酸鋁注入發泡物中； 圖2為發泡物的微觀結構之電子顯微圖像，其為根據本 發明之一具體實施例，其中未將硫酸鋁注入發泡物中； 圖3為適於用來混合、發泡和運送成份至分散處之裝置 的概要表示圖，其是根據本發明具體實例；而 圖4為空氣分離和泡沫流動控制的概要示圖，其是根據 本發明具體實例。 發明說明 在本發明中用來形成有黏性漿料之適當有用的水凝固黏 3劑包括波特蘭水泥、明礬水泥、火山灰水泥、沙聚、石辛 酸鈣半水合（石膏，非水合和水合的巴黎熟石膏兩者），特 別較佳為石膏。波特蘭水泥以其防水氣之重點為所知要選 擇的黏合劑，或在高交通量的區域，需要其較高密度的塗 |知|例丨5_3〇磅/立方英呎，更典型地為^2·26磅/立方英 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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線 589363 A7 B7 五、發明説明（6 ) 夠確保聚乙晞醇能馬上落於水中。已發現粉末狀的聚乙少希 醇所具有的平均粒徑從8 0至400微米者較為合適。熟於此 藝者可以馬上決定何種市上可得之聚乙烯醇加入前述作業 中較為合適。 其έι適^的泡泳士足劑包括含氟的界面活性劑，例如市 面上由duPont可得之Zonyl FS300，其為通用目的之非離予含 氟界面活性劑，不含有機溶劑，不被硬水或酸驗值影響， 具有大的吸水能力。其用量為約水重的0.〇〇5 %至約〇.5 %， 含頭尾。適當的親水化合物包括以水解的蛋白質為主之濃 縮物。可用的蛋白質化合物之使用量為水重的約2 %至約 5 %，含頭尾。適當的親水化合物或聚合物包括改質的澱粉 ’天然的碳水化合物例如膠或海草膠體，半合成的聚合物 例如纖維素酸類’水性膠例如丙晞酸系和甲基丙晞酸系之 均聚和共聚物衍生物，或聚丙締醯胺聚丙晞酸酯之共聚物 ，以及分散液例如聚乙晞醋酸酯和苯乙烯化的丙晞酸系。 相對於化學發泡，用唧筒抽吸和噴塗的防火劑，如前述 美國專利第4,904,503號中所述，目前為市場上所用，本發 明之此類泡沫為機械式所產生。泡沫產生的裝置可使用例 如製板技藝中所知之高剪切力混合器。然而已發現此種裝 置是不需要的’且機械力生成的氣旋有效地產生氣泡，並 因此將由管子或軟管·.所帶出之漿料發泡，而其目前通常用 於抽取或噴塗之防火應用上，而管子或軟管通常亦用來運 送所得的發泡物至分散點例如噴嘴，用於基材上的最佳噴 塗應用。此氣體較佳為壓縮的空氣，較佳為導入管子或軟 018794 ” 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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的氣體噴出太快會將產品”吹，，出基材上。此外導入的氣體 落點相當靠近噴塗點，使需要運送發泡物的管子之長度最 短0 管中’其中含刪’例如以注入的方式。在本發明之— 具體實例卜導入氣體於管子或軟管中的位置接近分散點 ，因為發現在分散點後增加的管子或軟管之長度，其需要 越長的s争間讓泡泳達到穩定狀態（定義為能夠在均—的:率 沒有大量氣體脈衝下由管予分散）。達到穩定的狀態是需要 的，否則發泡物由分散點嘴出如脈衝般無法均勾噴塗。脈 衝式的分散讓發泡物均句地噴在基材有困難，因為脈衝式 產生發泡物的密度為漿料流動速率和管子或軟管長度和 直徑，以及注入發泡物中的氣壓和氣體體積（cfm),還有漿 料（和泡沫）在管子或軟管中停留時間之函數◊熟於此藝者 可以調整前面的參數來達到最後所需產品的密度。如實例 ’ 一個適當的系統使用50英呎含直徑為3/4英吋的管子，以 及空氣注入速率為26 cfm以70磅每平方英吋。如果管子或 組合物在管子中殘留的時間太短，則會產生發泡不足。如 果管子或組合物在管子中的殘留時間太長，則穩定狀態無 法達成’而組合物會形成堵塞由出口噴出，而無法容易地 以上述均句的方式噴塗在基材上。提供足夠長度和直徑的 管子’使得組合物以··漿料狀態進入管子中可以與氣體發泡 ’並在組合物離開管子前達到穩定狀態。熟於此藝者平衡 流動速率和管子的長度及直徑，以及氣壓和氣體體積注入 管子中以達到所需的發泡物黏稠度和密度。如實例發泡物 -12- ；_ 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） A7 B7 五 發明説明（8 ) 達到平衡，以25英呎管子具有0·5英吋直徑3〇秒，比較使用 0·5英叶直徑15〇英叹長管子超過3〇〇秒。類似地，發泡物在 直後3/4英吋長25和5〇英呎管子中立即達到平衡狀態，然而 直徑3/4英忖長1〇〇英叹的管子需要55秒，而英呎長相同 直傻者需要花費3〇〇秒。 適當的管子或軟管長度包括15至150英呎，直徑包括1/2 英吋、5/8英吋、3/4英吋和1英吋。較短長度的管子使產品 達到平衡或穩定狀怨比較長長度的管子更快。對特定的調 配物，產品的密度相同不論管子是否彎曲或呈直線。本發 明的優點為防火可以使用比傳統用重量較輕的管子，對使 用者較容易負擔。 本發明的組合物可以包括纖維狀的成份。此纖維狀成份 可為有機或無機。較佳地此纖維狀成份為高濕大體積的有 機纖維混合物，較佳為如美國專利第3,719,513號和 3,839,059號中所述之纖維素纖維，以及無機纖維其提供強 度，較佳為鋼或玻璃纖維。聚合的強化纖維例如聚丙烯纖 維亦可以使用。其它適當的成份包括矽土、矽藥土、珍珠 岩、片狀的蛭石、絲狀發泡的聚苯乙晞、蓉土、烈酒、膠 體的矽土、陶瓷纖維、礦物纖維和其組合物。組合物中纖 維成份的總量較佳為約0 %至約4〇重量％。特別較佳的組合 物包括約4 %至10重量％的高濕大體積纖維素纖維，以及約 0·0%至約1重量％之玻璃纖維，與約1 %纖維素纖維和約 0.5 %的玻璃纖維特別較佳。其它選用的添加成份包括熟於 此藝者所知之甲基纖維素或其它適合的增稠劑或空氣安定 -13- 本紙張尺曼標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐y 滦的w合物中形成可抽吸的有黏性漿料。將因而形成的漿 料運送’較佳為如上所述以11〇唧筒螺旋鑽將其抽送至1〇〇 言子或叙管中。漿料的運送應以商業化可行的速率，一般 為、，’々1800板英叹/小時。變速旋轉定子泵例如 適合用於此目的。 根據本發明最佳的乾燥混合物調配物在加入水後形成漿 料 έ 有 90-95 % 灰泥、1 - 3 % 粉狀 PVA (Mowiol 18-88 G-2 粉 末）、1 %的纖維.素纖維、〇·5 %的玻璃纖維、〇 _ 2 %的碳酸 鈣、0·25 %的α _晞烴屬磺酸鹽、0.1-0.3 %的延遲劑、和〇-2 %的波特蘭水泥。此調配物特別含有碳酸鈣，在加入水後 機械式地形成發泡物，且在噴嘴處或靠近處因明礬的加入 促進成形反應，而得到低密度的產物（乾密度為9·3碲/立方 英叹）顯示在低成本下具有改良的懸垂性（在鋼板基材上b 1.5英吋厚）。可以加入少量的鹼性物質例如波特蘭水泥， 以使任何因明蓉與碳酸鹽反應而明顯生成的二氧化碳減至 取少或完全避免。波特蘭水泥提高混合物的酸驗度且抑制 酸性促進劑與鹼的反應。上述的優先權可以視產物最後所 為的治、度決定。 氣體較佳為空氣，以較佳為注入的方式將其加入軟管中 ，其具有21導管或管子與22壓縮機連結。將足量的氣體導 入漿料中發泡，並脉所得的發泡物送至10噴嘴。熟於此藝 者察知此空氣的導入會將漿料機械式地發泡，且運送所得 的發泡物與傳統所用的化學載體劑在開故系統中載送空氣 不同而改善可柚吸性。雖然氣體在單一位置加入較佳，但 018800 17 589363 A7 ____B7 五、發明説明（13 ) 是若有所需，則氣體可以在沿著軟管的許多位置導入。 為了更減少或消除當發泡物由軟管喷塗可能發生的脈衝 ，軟管中的壓力可以用許多方法控制。控制軟管中的壓力 對噴塗的操作提供弄濕的效果。壓力亦可用來控制噴出1〇 噴嘴的速率。此外產物的最後密度可以用壓力來控制。為 了能將氣體（空氣）由軟管洩出，以最簡單的形式，壓力釋 出閥或相似者可以併入軟管中，而控制軟管中的壓力。在 另外一個較佳的具體實例中，分離空氣以及泡沫流動的12 控制圈圍定義膨脹的體積（相對於軟管）可以置於線上，在 此軟管中的發泡物在圈圍的入口進料，並在圈圍的出口強 迫出來’到達一個更長的軟管而引導至嘴嘴。此圈圍可以 含有控制的出口以調節其中的壓力。在軟管中用來運送發 泡物的氣體速度為快的，其使得將發泡物有效嘴塗變得困 難。1 2圈圍讓運送發泡物的氣體由發泡物中分離，且使發 泡物的流動速率能夠獨立控制。 現在輪到圖4 ’其顯示此種12圈圍具有的14入口與運送 發泡物的軟管相通’以及與12入口分開的16出口。發泡物 由軟管中的壓縮空氣運送在14入口處進入12圈圍中。當於 泡物/ 2氣混合物進入12圈圍時，過量的空氣（即運送）由發 泡物中分離，而發泡物落入12圈圍的底部，在此其被丨^圈 圍中的壓力逼迫至16出口，進入更長的18軟管中而最後由 10噴嘴出來。20空氣出口具有22閥如閥門一般讓12圈圍中 的壓力控制為所需之大小。壓力可以手動或自動控制。19 壓力錶顯示12圈圍的壓力。在12圈圍中的適當壓力可以# L 018801 _ 本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) A4規格(21Q X 297公f ---_ 589363 A7 ______B7 五、發明説明（Η ) 制在約10和約65磅每平方英吋之間，視所需的流動速率以 及離開軟管的直徑和長度而定。在一個應用中發現約40碎 每平方英吋的壓力特別適合。已經發現足夠的壓力會迫使 發泡物由16出口流出，且流進18軟管而由10噴嘴以可接受 的速率噴出。一個附帶的優點是因為發泡物是處於壓力下 ’而既然多餘的空氣被迫進入發泡物中，因此有乘載額外 的空氣。此結果相較於同樣噴出的調配物而沒有12圈圍時 ’其為甚至更低密度的產物。 由12圈圍的16出口至1〇噴嘴的軟管長度較佳為約15至3〇 英呎。18軟管的直徑應盡可能地小，以提供軟管的屈曲性 而谷易使用。然而當直徑減小時，需要更多的壓力來運送 發泡物通過軟管，而當壓力增加時，噴離開噴嘴的速率更 快，其可能是不需要的。為了確保12圈圍不影響使用者， 已發現直徑英忖的軟管是適合的，其長^為約乃英 叹特別較佳。如實例，當使用者在較高的建築物上作業時 ’較佳地是η關與使用者位於同樣的樓高，然而用來混合 和抽取漿料之混合和抽取裝置一般是位於建築物的一樓/ 在本系統中，包含在產物中的空氣數量實質上大於傳統 以栗抽吸和嘴塗防火組合物者。一般本發明產物中所含空 氣的數量至少為約傳統以果抽吸和嘴塗防火產物者的兩倍 ，且較佳為至少約4倍的數量。 " 實例1 在所有例子中’除了水以外所有列於表i之原料均為乾 燥混合3分鐘’而得到之均句混合物。再將此混合物加： 018802_ ~19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱1--' ________

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 第號專利申請案 丨中文^^岣範圍替換本(92年6月） ~勝无------- 响範圍 1 · 一種形成安定發泡物可以有效用來喷塗之方法，其包括· 乾燥混合含有水凝固黏合劑、聚乙埽醇和成形=遲劑 之調配物； ^ 藉由加入足量的水於該乾燥混合物中形成可用泵抽吸 的漿料； 將該漿料運送至一長度的軟管中； 將氣體導入該長度軟管中的該漿料，在該軟管中產生 足夠的氣旋，而使該漿料發泡；且 將該發泡物由該軟管運送。 •根據申請專利範圍第〗項之方法，其中更包括加入成形 促進劑於該發泡物中，以促進該發泡物成形，並安定所 得的組合物。 4 6 7 •根據申請專利範圍第2項之方法，其中該促進劑為明礬。 •根據申請專利範圍第3項之方法，其中將足量的明礬加 入該發泡物中，使得該發泡物為膠體。 •根據申請專利範圍第丨項之方法，其中該水合的黏合劑 為選自包括波特蘭水泥、石膏以及波特蘭水泥與石膏之 組合物所組成之群。 ，根據申請專利範圍第1項之方法，其中該水合的黏合劑 為硫酸#5半水合物。 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該發泡安定劑為 粉狀的聚乙缔醇。 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該漿料更含有成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

   形促進劑。 9 ·根據申請專利範園ϋ R艰 、 圍弟8万法，其中更包括將該發泡 物噴塗至基材上，並任其硬化於該基材上。 1〇.根”請專利範圍第1項之方法，其中該水合的黏合劑 為儿酸#5半水。物，_泡珠安定劑為粉狀的聚乙婦醇， 且Θ万法更包括將硫酸銘加人在該長度的軟管内之該發 泡物中。 η·根據:請專利範圍第1G項之方法，其中該硫酸銘半水合 物和4 /包沫安4劑是組合為乾燥狀態，且其中水是加入 組合的硫_半水合物和泡浓安定劑中，而形成該裝料。 根據中Μ專利JU第u項之方法’其中更·包括將延遲劑 與該硫酸鈣半水合物以及該泡沫安定劑組合。 根據申Μ專利範圍第j項之方法，其中更包括將在該軟 吕中的琢發泡物投料於一個定義為較該軟管體積更膨脹 之圈圍中，並在該圈圍中控制壓力，使得該發泡物被迫 由該圈圍中以所需要的速率流出。 Η.根據中請專利範圍第13項之方法，纟中該發泡物被迫由 該圈圍中流出，並進入一更長之軟管。 15.根據中請專利範圍第㈣之方法，纟中當該發泡物由該 更長的軟管中流出時是噴塗在一個基材上。 16·根據申請專利範圍第！項之方法，纟中該氣體為空氣。 17.根據申印專利範圍第i項之方法，其中將足量的氣體導 入該漿料中，將所得的發泡物經由該軟管運送。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 589363 A8 B8 C8 D8 18·-種乾燥的混合物，其用來形成適合噴塗於鋼板基材上 <防火組合物，該乾燥混合物包括水合的黏合劑、泡沫 安定劑、和成形延遲劑，當加入水時，該乾燥混合物提 供一種可用泵抽取的漿料，且當將機械氣流導入該可抽 吸 < 漿料中時，其為一種可噴塗於鋼板基材上之可成形 的發泡物’且其在噴塗後會黏在該基材上。 19·根據申請專利範圍第18項之乾燥混合物，其中該泡沫安 定劑為粉狀的聚乙稀醇。 20·根據申請專利範圍第18項之乾燥混合物，其中該水合的 黏合劑為灰泥。 21. 根據申請專利範圍第18項之乾燥混合物，其中該乾燥混 合物更含有碳酸鈣。 22. 根據申請專利範圍第18或21項之乾燥混合物，其中該乾 燥混合物更含有α -晞烴系硫酸鹽。 23·根據申請專利範圍第18或21項之乾燥混合物，其中該乾 燥混合物更含有玻璃纖維和纖維素纖維。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐）