專利名稱：彈性防火板及其在墻、地板或頂板破口處用于防火的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種帶有塑料基體和無機(jī)填料的彈性防火板，以及它在墻體、地板或頂板破口，特別是管道和電纜引入線的防火方面的用途。
眾所周知，火災(zāi)中通過墻壁、地板和頂板彼此分界區(qū)域的破口是成問題的，因?yàn)榛饡?huì)通過這種破口而蔓延。由于在一般情況下結(jié)構(gòu)上不可避免墻體或頂板的引入管線，尤其是管道和電纜引入線，通常以可能的凸緣襯墊和墻壁-、地板-和頂板材料封填這種破口和貫穿過去的管道和電纜之間的環(huán)隙來進(jìn)行防火。對此使用通常所謂的由不可燃材料組成的軟隔板或平面隔板。
制備這種防火板的一種可能性是使用涂覆的礦物纖維板，用該礦物纖維板封閉構(gòu)件孔口，即用融化或膨脹的涂層將全部裂縫、接縫、三角襯以及防火板的表面不透煙氣地密封。但是這種礦物纖維板也有缺點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兗庸?qiáng)度大，不適合加工，并且在火災(zāi)情況下只有很小的機(jī)械穩(wěn)定性。特別是，這種礦物纖維板在火災(zāi)情況不能經(jīng)受住噴水試驗(yàn)(軟管流試驗(yàn))。這說明，在火災(zāi)情況下，當(dāng)消防隊(duì)員用水柱沖擊時(shí)，這種礦物纖維板的殘余物很容易被破壞。
另一種在美國通用的可能性是使用夾層板，也就是說由一層薄鋼板層，一層1cm厚的橡膠彈性、膨脹的配有金屬絲網(wǎng)襯板和鋁箔覆蓋的物料層組成的多層板，該物料層合適地安裝在構(gòu)件縫隙上。緊接著用膨脹的物料封閉所有的接縫、裂縫和三角襯墊等。這種夾層板在加工過程中也花費(fèi)時(shí)間和成本，因?yàn)楸′摪鍖右蟮募舨煤茈y形成。此外，根據(jù)DIN4102第9部分規(guī)定，對于這種夾層板，不只是應(yīng)該防止火苗穿過，而且應(yīng)首先防止超過溫度極限，這不可能實(shí)現(xiàn)，或只有花費(fèi)很多才能實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種可以很簡單地制備和使用，在安裝和火災(zāi)情況下都表現(xiàn)高機(jī)械強(qiáng)度且可毫不困難地滿足上述DIN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必備要求的防火板。
本目的通過一種彈性防火板得以實(shí)現(xiàn)，該彈性防火板在由軟彈性有機(jī)粘接劑組成的塑料基體中含有包埋的粗粒子無機(jī)填料。
因此，本發(fā)明的主題是按照權(quán)利要求1所述的彈性防火板。
從屬權(quán)利要求涉及這種防火板優(yōu)選的實(shí)施方案以及其對于墻體、地板或頂板破口，特別是管道和電纜引入線的防火方面的用途。
按本發(fā)明的含塑料基體和無機(jī)填料的彈性防火板，其特征為，它是一種由包埋粗粒子無機(jī)填料的軟彈性有機(jī)粘接劑組成的平板。
優(yōu)選防火板含有的作為軟彈性粘接劑的有硫化橡膠物料，分散丙烯酸酯，聚醋酸乙烯酯，特別是軟彈性聚氨酯聚合物，最好是可優(yōu)選由聚異氰酸酯，多元醇和水，或異氰酸酯預(yù)聚物制備的柔彈性聚氨酯泡沫。優(yōu)選通過使用基于液化氣體的發(fā)泡劑促進(jìn)聚氨酯泡沫的形成。
按本發(fā)明作為硫化的橡膠物料可以使用優(yōu)選的可硫化橡膠化合物材料，也就是說含可交聯(lián)雙鍵的低分子量合成橡膠組成的混合物，其中，硫化大部分用硫磺(或硫化合物)在150℃至180℃下完成?；旌衔镏锌杉尤氚l(fā)泡劑(例如發(fā)酵粉等)，從而得到橡膠彈性的泡沫。分散丙烯酸酯例如有聚丙烯酸酯，大部分是丙烯酸酯，如丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯的共聚物，形成的聚合物分散相。這種聚合物分散相含有30至60％聚合物。通過干燥實(shí)現(xiàn)硬化。
按本發(fā)明的防火板優(yōu)選含有重量百分比為30至80％，特別是65至75％軟彈性粘接劑和相應(yīng)的重量百分比為70至20％，特別是35至25％粗粒子無機(jī)填料。
粗粒子無機(jī)填料優(yōu)選包括粒徑為1-25mm，優(yōu)選3-15mm的粒子。作為粗粒子無機(jī)填料特別優(yōu)選發(fā)泡的礦物材料的粒子，例如泡沫巖，泡沫混凝土，水玻璃泡沫，地質(zhì)高分子，海泡石，飛塵，石膏，發(fā)泡的膨脹粘土，珍珠巖和/或蛭石粒子，或也有硅酸鹽材料或玻璃的空心小球。
作為無機(jī)填料使用的地質(zhì)高分子涉及合成制備的硅酸鹽泡沫，例如含有飛塵或剛玉和過氧化物或金屬粉末作為發(fā)泡劑的水玻璃組成。這種泡沫不可燃，具有很好的分離特征。脫離此制備過程，按本發(fā)明也可作為無機(jī)填料使用。
根據(jù)防火板力求達(dá)到的強(qiáng)度性能可能使用以不同粒徑粒子的混合物形式和/或以不同無機(jī)材料的粒子的混合物形式的粗粒子無機(jī)填料。
通過使用粗粒子無機(jī)填料，不僅可達(dá)到防火板的高機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐壓強(qiáng)度，還特別是在發(fā)泡的礦物材料的粒子情況下也實(shí)現(xiàn)容易和簡單的可加工性，例如通過切或鋸，此外還實(shí)現(xiàn)火災(zāi)情況下的高強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，這種軟彈性粘接劑含有用于提高火災(zāi)情況下形成的結(jié)殼的不變形性的添加劑。這些添加劑優(yōu)選涉及含有至少一種成酸劑，至少一種提供碳的化合物和至少一種粒狀金屬的添加劑混合物。
已經(jīng)表明，當(dāng)向本發(fā)明的防火板的軟彈性有機(jī)粘接劑中加入相當(dāng)于粘接劑重量百分比為10至60％，優(yōu)選25至40％的這種添加劑混合物，可以明顯改善火災(zāi)情況下防火板的不變形性。通過加入這種添加劑混合物，改變了火災(zāi)情況下的軟彈性有機(jī)粘接劑，而基本上不改變防火板在無機(jī)、堅(jiān)硬、巖石狀耐火物料中的幾何尺寸。以這種方法無疑能夠用本發(fā)明的防火板有效地通過上述的軟管流試驗(yàn)。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，在軟彈性有機(jī)粘接劑中加入的添加劑混合物中包括重量百分比為10至90％，優(yōu)選40至70％成酸劑，5至45％，優(yōu)選15至30％引入碳的化合物和重量百分比為2至30％，優(yōu)選5至15％粒狀金屬。
作為成酸劑，優(yōu)選無機(jī)不揮發(fā)性酸，如硫酸，磷酸和硼酸的鹽或酯。根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，添加劑混合物含有的成酸劑有磷酸銨，多磷酸銨，磷酸二銨，一元或多元醇，特別是多元醇，如季戊四醇的磷酸酯，具體地，季戊四醇磷酸酯，磷酸三氯乙酯，磷酸三(2-氯異丙基)酯，磷酸三苯酯，磷酸三(2-氯乙基)酯，一元和/或多元低分子量醇的磷酸部分酯或混合酯，三聚氰胺磷酸鹽，特別是單三聚氰胺正磷酸鹽，二(三聚氰胺)正磷酸鹽，二(三聚氰胺)焦磷酸鹽，三聚氰胺多磷酸鹽和/或硼酸鹽，特別是三聚氰胺硼酸鹽。
添加劑混合物優(yōu)選含有的引入碳的化合物有多羥基化合物和/或熱塑性或熱固性聚合物樹脂粘接劑，例如特別是碳水化合物，如糖或淀粉，季戊四醇，二季戊四醇，酚醛樹脂，尿素樹脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯醇，硅酮樹脂和/或橡膠。
在本發(fā)明使用的添加劑混合物中，粒狀金屬優(yōu)選鋁、鎂、鐵和鋅族金屬。這里，粒狀金屬可以是粉末、薄片、鱗片、纖維、細(xì)絲和/或觸須形式存在。粉末、薄片或鱗片形式的粒狀金屬優(yōu)選粒子尺寸≤50μm，特別優(yōu)選0.5至10μm，而粒狀金屬纖維、細(xì)絲和/或觸須粗0.5至10μm，長10至50μm。
特別優(yōu)選的添加劑混合物包括30重量份數(shù)的多磷酸銨，10重量份數(shù)的二季戊四醇和10重量份數(shù)粒子尺寸為5μm的鋁粉。通過向軟彈性有機(jī)粘接劑中加入重量百分比為25至40％這種添加劑混合物，特別明顯地提高了火災(zāi)情況下防火板的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，根據(jù)本發(fā)明還可能向軟彈性有機(jī)粘接劑中加入除了粗粒子無機(jī)填料外額外至少一種無機(jī)填料，例如金屬氧化物，特別是鐵氧化物，二氧化鈦，二氧化硅和氧化鋁，重晶石，硼酸鹽，特別是硼酸鋅，碳酸鹽，優(yōu)選白堊，硅酸鹽，優(yōu)選堿金屬硅酸鹽，滑石，云母，硅灰石，高嶺土和/或玻璃粉。
此外，根據(jù)本發(fā)明的防火板的防火作用可以通過根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在軟彈性有機(jī)粘接劑中額外補(bǔ)加一種或多種阻燃劑來加以提高，例如含鹵素的阻燃劑，磷酸銨，金屬氫氧化物，特別是氫氧化鋁或氫氧化鎂，金屬氧化物，特別是氧化銻，紅磷和/或磷化合物，特別是鹵化的磷酸酯，如磷酸三氯乙酯，磷酸三(2-氯異丙基)酯，磷酸三苯酯和/或磷酸三(2-氯乙基)酯。
在火災(zāi)情況下，軟彈性有機(jī)粘接劑在火苗的高溫作用下分解，與添加劑一起構(gòu)成一個(gè)無機(jī)、陶瓷樣基體，包埋入粗粒子無機(jī)填料中，具有驚人的高機(jī)械強(qiáng)度。
制備軟彈性聚氨酯泡沫可優(yōu)選使用聚酯多元醇和端OH聚丁二烯，聚合物，聚異氰酸酯(MDI或TDI)，催化劑以及增塑劑(聚丁烯，鄰苯二甲酸酯，磺酸酯，磷酸酯)，所有的材料，對專業(yè)人員來說都是制備軟彈性聚氨酯泡沫常用的。
根據(jù)本發(fā)明防火板的制備方法為，軟彈性有機(jī)粘接劑或其初產(chǎn)品，其也可能含有上述的添加劑和助劑，與粗粒子無機(jī)填料混合，得到期望尺寸形式的混合物并硬化，例如通過冷凍或時(shí)效硬化。特別優(yōu)選的制備工藝是RIM(Reaction Injection Moulding，反應(yīng)性注射模塑)工藝，這里用于制備聚氨酯泡沫的反應(yīng)組分與粗粒子無機(jī)填料以及可能的添加劑混合物，其它填料，阻燃劑等以均勻混合物形式一起注射入一個(gè)模具中，并在那兒將其引發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，生成的泡沫產(chǎn)品完全充滿這個(gè)模具。另一個(gè)優(yōu)選的工藝是，由多元醇組分和聚異氰酸酯生成的異氰酸酯預(yù)聚物與粗粒子無機(jī)填料及可能的上述添加劑一起引入一個(gè)模具，并在那兒加熱下用水蒸氣來硬化。
用于制備軟彈性聚氨酯泡沫必需的原料，例如多元醇，聚異氰酸酯，催化劑，增塑劑等以及使用的條件是專業(yè)人員熟知的。對此所用的催化劑的例子，特別是對那些加速異氰酸酯反應(yīng)(PIR)的催化劑是胺和金屬有機(jī)化合物，例如二月桂酸二丁基錫(DBTL)，辛酸鈣或辛酸鉛。增塑劑例如高沸點(diǎn)、低分子量的聚丁二烯，鄰苯二甲酸(例如鄰苯二甲酸二異壬基酯(DINP)，鄰苯二甲酸二辛酯(DOP))，磺酸酯(例如Bayer AG公司的Mesamoll)和磷酸酯，例如磷酸三(氯異丙)酯(TCPP)和磷酸三氯乙酯(TEP)。
制備本發(fā)明的防火板使用的模具依據(jù)力求達(dá)到的尺寸而設(shè)計(jì)。當(dāng)然可能，尤其在使用軟彈性聚氨酯泡沫作為有機(jī)粘接劑、使用發(fā)泡的礦物材料粒子形式的粗粒子無機(jī)填料時(shí)無疑可能會(huì)借助上述RIM工藝制備大物料塊，然后按通用方法用鋸將其切成期望尺寸的防火板。
此外，本發(fā)明的主要內(nèi)容還有使用上面定義的防火板用于墻體、地板或頂板破口的防火，特別是管道和電纜引入線的防火。本發(fā)明將在下面附圖和實(shí)施例中詳細(xì)闡述。
圖中說明

圖1通過安裝在構(gòu)件孔口中來使用本發(fā)明防火板的第一個(gè)實(shí)施方案，和圖2通過將本發(fā)明的防火板安裝在構(gòu)件孔口上的第二個(gè)實(shí)施方案。
如用圖1描述的實(shí)施方案說明，在墻體(1)中預(yù)先設(shè)有一個(gè)破口(2)，電纜線(3)由此穿過去。為了密封，在破口的墻體邊界和穿過的電纜線外表面之間預(yù)先設(shè)有兩個(gè)與墻體破口和電纜線輪廓匹配的本發(fā)明防火板(4a)和(4b)，而且它們齊平地安裝在構(gòu)件孔口中。
在圖2描述的實(shí)施方案中，本發(fā)明的防火板(4a)和(4b)不是齊平地插入墻破口，而是安裝在構(gòu)件孔口上，借助螺栓(5)和螺母(6)固定在墻體上。裂縫、裂紋、接縫和三角襯用耐火密封劑封閉。
明顯地，可以使用任意其它實(shí)施方案來密封各自的破口和引入線，這一方面取決于破口的幾何尺寸，另一方面取決于穿過的構(gòu)件的幾何尺寸。這種平板也可以用于包裹電纜線和電纜通道以及覆蓋鋼支架和鋼支柱。
下面的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
為制備這種板混合1000g 隨后說明的多元醇混合物(含有25％隨后說明的添加劑混合物)300g聚異氰酸酯(例如Desmodur VL)和500g粒子尺寸為2-7mm作為粗粒子無機(jī)填料的珍珠巖將此物料裝入模具，硬化形成與所用模具相應(yīng)尺寸的防火板。
所用的添加劑混合物包括71％多磷酸銨(Exolit AP 422)11％二季戊四醇8％ 硼酸鋅10％鋁粉(STAPA*PA ReflexalX/80)所用的多元醇混合物包括40份雙官能團(tuán)聚酯多元醇OH數(shù)約28(Voranol EP 1900，DOW)
30三官能團(tuán)聚酯多元醇OH數(shù)約28(Voranol CP 6055，DOW)15份端OH聚丁二烯OH數(shù)約47(Poly bd，Elf Atochem)10份 磷酸三(氯異丙)酯3份 異丙醇2份 水0.01份 催化劑(DBTL)0.02份胺 催化劑(Triethylendiamin DABCO LV 33，Air Products)
按上面實(shí)施例制備的防火板具有高機(jī)械強(qiáng)度，尤其是耐壓強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和固有穩(wěn)定性，且很容易通過鋸、切、鉆孔等進(jìn)行加工，這是由于粘接劑中嵌入粗粒子無機(jī)、優(yōu)選發(fā)泡的填料并穩(wěn)定化，同時(shí)減小了對切和鋸的阻力。
當(dāng)2.5cm厚的防火板受到火苗的作用，有機(jī)粘接劑在1000℃下30分鐘后完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)、陶瓷樣基體，該基體中包埋有珍珠巖小粒子，在接下來1200℃下2小時(shí)期間沒有發(fā)生任何變化。對于在USA，按照ASTM814允許的2小時(shí)火阻期必需的噴水試驗(yàn)，在孔截面30×30cm情況下絕對經(jīng)受得住。
權(quán)利要求
1.含有塑料基體和無機(jī)填料的彈性防火板，其特征為，板由包埋了粗粒子無機(jī)填料的軟彈性有機(jī)粘接劑組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的防火板，其特征為，它含有的軟彈性粘接劑包括軟彈性聚氨酯聚合物，硫化的橡膠物料，分散丙烯酸酯和/或聚醋酸乙烯酯。
3.按照權(quán)利要求2所述的防火板，其特征為，軟彈性聚氨酯聚合物是由聚異氰酸酯，多元醇和水或基于液化氣體的膨脹劑生成的聚氨酯泡沫的一種。
4.按照權(quán)利要求1至3所述的防火板，其特征為，它包括重量百分比為30至80％，優(yōu)選65至75％軟彈性粘接劑和70至20％，優(yōu)選35至25％粗粒子無機(jī)填料。
5.按照權(quán)利要求1至4所述的防火板，其特征為，它包括的粗粒子無機(jī)填料是粒子尺寸為1-25mm，優(yōu)選3-15mm的粒子。
6.按照權(quán)利要求5所述的防火板，其特征為，它包括的粗粒子無機(jī)填料是發(fā)泡的礦物材料粒子。
7.按照權(quán)利要求1至6所述的防火板，其特征為，它包括的粗粒子無機(jī)填料是泡沫巖，泡沫混凝土，水玻璃泡沫，地質(zhì)高分子，珍珠巖和/或蛭石粒子，或硅酸鹽材料或玻璃的空心小球粒子。
8.按照權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)所述的防火板，其特征為，軟彈性有機(jī)粘接劑中含有用于提高火災(zāi)情況下結(jié)殼的不變形性的添加劑。
9.按照權(quán)利要求8所述的防火板，其特征為，它含有的添加劑是含有至少一種成酸劑，至少一種引入碳的化合物和至少一種粒狀金屬的添加劑混合物。
10.按照權(quán)利要9所述的防火板，其特征為，軟彈性有機(jī)粘接劑含有重量百分比為10至60％，優(yōu)選25-40％添加劑混合物。
11.按照權(quán)利要求10所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有重量百分比為10至90％，優(yōu)選40至70％成酸劑，5至45％，優(yōu)選15至30％引入碳的化合物和2至30％，優(yōu)選5至15％粒狀金屬。
12.按照權(quán)利要求11所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有的成酸劑是無機(jī)、不揮發(fā)性酸，如硫酸、磷酸和硼酸的鹽或酯。
13.按照權(quán)利要求12所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有的成酸劑有磷酸銨，多磷酸銨，磷酸二銨，一元或多元醇，特別是多元醇，如季戊四醇的磷酸酯，尤其是季戊四醇磷酸酯，磷酸三氯乙酯，磷酸三(2-氯異丙)酯，磷酸三苯酯，磷酸三(2-氯乙)酯，一元和/或多元低分子量醇的磷酸部分酯或混合酯，三聚氰胺磷酸鹽，特別是單(三聚氰胺)正磷酸鹽，二(三聚氰胺)正磷酸鹽，二(三聚氰胺)焦磷酸鹽，三聚氰胺多磷酸鹽和/或硼酸鹽，特別是三聚氰胺硼酸鹽。
14.按照權(quán)利要求9-13中至少一項(xiàng)所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有的引入碳的化合物是多羥基化合物和/或熱塑性或熱固性聚合物的樹脂粘接劑。
15.按照權(quán)利要求14所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有的引入碳的化合物有碳水化合物，如糖或淀粉，季戊四醇，二季戊四醇，酚醛樹脂，尿素樹脂，聚氨酯，聚氯乙烯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯醇、硅酮樹脂和/或橡膠。
16.按照權(quán)利要求9至15中至少一項(xiàng)所述的防火板，其特征為，它含有的粒狀金屬選自鋁、鎂、鐵和鋅。
17.按照權(quán)利要求16所述的防火板，其特征為，添加劑混合物含有的粒狀金屬有粉末，薄片，鱗片，纖維絲和/或單晶纖維等形狀。
18.按照權(quán)利要求17所述的防火板，其特征為，粉末，薄片或鱗片狀的粒狀金屬的粒子尺寸≤50μm，優(yōu)選0.5-10μm。
19.按照權(quán)利要求17所述的防火板，其特征為，粒狀金屬纖維，絲和/或單晶纖維厚0.5-10μm，長10-50μm。
20.按照上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的防火板，其特征為，軟彈性有機(jī)粘接劑額外還至少含有一種選自金屬氧化物，特別是鐵氧化物，二氧化鈦，二氧化硅和氧化鋁，重晶石，硼酸鹽，特別是硼酸鋅，碳酸鹽，優(yōu)選白堊，硅酸鹽，優(yōu)選堿金屬硅酸鹽，滑石，云母，硅灰石，高嶺土和/或玻璃粉的無機(jī)填料。
21.按照上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的防火板，其特征為，軟彈性有機(jī)粘接劑額外含有一種或多種(阻燃)劑。
22.按照權(quán)利要求21所述的防火板，其特征為，軟彈性有機(jī)粘接劑附加含有的阻燃劑有含鹵素的阻燃劑，磷酸銨，金屬氫氧化物，特別是氫氧化鋁或氫氧化鎂，金屬氧化物，特別是氧化銻紅磷和/或磷化合物，特別是鹵化磷酸鹽，如磷酸三氯乙酯，磷酸三(2-氯異丙)酯，磷酸三苯酯和/或磷酸三(2-氯乙)酯。
23.按照上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的防火板在墻體、地板或頂板破口，特別是管道和電纜引入線的防火方面的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有塑料基體和無機(jī)填料,由包埋有粗粒子無機(jī)填料的軟彈性有機(jī)粘接劑組成的彈性防火板,以及這種防火板在墻體、地板或頂板破口,特別是管道和電纜引線的防火方面的用途。
文檔編號F16L5/04GK1340557SQ0112572
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者蒙曾伯格爾·哈伯特 申請人:希爾蒂股份有限公司