Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем Российский патент 2023 года по МПК E06B5/16 

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, и может быть использовано в качестве противопожарных огнестойких профилей с термокомпенсирующим заполнителем для производства различных противопожарных конструкций окон, дверей, коридоров, стеновых конструкций, витражей, перегородок, предназначенных для предотвращения распространения дыма и огня в случае пожара за пределы изолируемого отсека.

Основной проблемой в данном случае является решение технического противоречия, заключающегося в создании противопожарных преград и их заполнений, обладающих высокими характеристиками по огнестойкости, архитектурному разнообразию, цветовому решению и имеющих при этом небольшой вес, что особенно важно при многоэтажном строительстве.

Кроме того, эти конструкции должны быть надежны, технологичны, изготовлены из широко распространенных материалов и комплектующих, не отличатся по внешнему виду от обычных светопрозрачных конструкций.

Для решения данной проблемы были разработаны противопожарные конструкции с профилями, имеющими внутренние камеры (полости), заполненные различными огнестойкими материалами.

Так известна «Огнестойкая строительная конструкция и способ ее изготовления», содержащая, по меньшей мере, один огнезащитный блок, закрепленный между металлическими профилями с внутренними полостями, в которых размещена стальная труба, а также огнестойкий теплопоглощающий заполнитель в виде водосодержащего геля на основе щелочных металлов, или органических полимеров, или гипса, патент РФ на ИЗ № 2217570, МПК E06B5/16.

Главным недостатком данной огнестойкой конструкции является ее значительный вес за счет размещения стальной трубы, наполненной теплопоглощающим материалом, что значительно сужает область применения данный конструкций, особенно при многоэтажном строительстве.

Известен теплопоглощающий заполнитель для оконной рамы по заявке Японии № 2011057503, МПК E06B5/16, содержащий мелкодисперсный вспененный материал, состоящий из смеси цемента, неорганических и органических микрошариков, ультратонкого пустотелого пенопласта, диспергатора цемента и воды, при этом вспененный материал составляет от 20 до 50 частей по массе, а вода содержится в объеме от 70 до 120 частей по массе на 100 частей по массе цемента.

Данный теплопоглощающий заполнитель наиболее близок к настоящему изобретению, и выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного теплопоглощающего заполнителя является то, что он не обеспечивает полного равномерного заполнения вспененным материалом полостей по всей длине камеры профиля, что приводит к быстрому его прогоранию в отдельных участках профиля, что значительно снижает огнестойкость конструкций с его применением.

Кроме того, данный заполнитель достаточно сложен в изготовлении, что приводит к его высокой себестоимости.

Задачей предложенного изобретения является создание такого огнестойкого профиля, в котором будет присутствовать теплопоглощающий заполнитель с высокой огнестойкостью, при одновременном обеспечении низкой себестоимости огнестойкого профиля.

Техническим результатом данного изобретения является повышение огнестойкости профиля с одновременным обеспечением его низкой себестоимости.

Данный технический результат обеспечивается за счет того, что огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем, содержащий выполненную в данном профиле, по крайней мере одну, внутреннюю камеру, предназначенную для ее заполнения термокомпенсирующим заполнителем, состоящим из смеси на основе разновидностей цемента с включением неорганических микрочастиц наполнителя, содержит также материал на основе кристаллогидратов, который формируется на основе магнезиальных вяжущих веществ (МВВ) и/или гидравлических вяжущих веществ в качестве разновидностей цемента непосредственно в камере профиля после заполнения камеры исходно жидким раствором, при этом термокомпенсирующий заполнитель содержит также наполнитель до 35% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя, армирующую добавку в виде базальтовой фибры, которая составляет до 1,7% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя, а также антикоррозийную добавку в концентрации до 5% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

Предпочтительно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем материал на основе кристаллогидратов занимал до 45% в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

Желательно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем в качестве профиля использовали профиль, выполненный из поливинилхлорида, стали или алюминия, имеющий по меньшей мере одну камеру для заполнения ее термокомпенсирующим заполнителем.

Целесообразно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем термокомпенсирующий заполнитель содержал различные цементы, и/или их смеси, выбранные из группы, содержащей романцемент, портландцемент, глиноземистый цемент.

Предпочтительно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем термокомпенсирующий заполнитель содержал в качестве наполнителя материалы, выбранные из группы, содержащей кремнезем, перлит, вспученный вермикулит, термолит, алюмосиликатные микросферы и стеклянные микросферы.

Желательно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем термокомпенсирующий заполнитель содержал в качестве гидрофобной добавки материал, выбранный из группы, содержащей асидол, асидол-мылонафт или олеиновую кислоту в количестве до 7,3 % по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

Целесообразно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем термокомпенсирующий заполнитель содержал пластифицирующую добавку в виде сульфитно-спиртовой барды, которая составляет до 1% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

Предпочтительно, чтобы в огнестойком профиле с термокомпенсирующим заполнителем антикоррозийная добавка была выполнена из материала, выбранного из группы, содержащей метасиликат натрия, ортованадат натрия, фосфорнокислый аммоний, фосфорнокислый натрий и/или буру.

Для более полного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его исполнения.

Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем может быть изготовлен из любого профиля, выполненного из поливинилхлорида, стали или алюминия, и имеющего, по меньшей мере, одну камеру для заполнения ее термокомпенсирующим заполнителем.

При этом, тип материала профиля, его конструкцию, а также количество камер в данном профиле определяют в соответствии с конструкцией окон, дверей, перегородок, витражей и т.д., в которой будут использованы данные профили.

В предпочтительном варианте выполнения огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем получают из обычных серийно выпускаемых профилей на основе алюминия, марок «Алютех», «Татпроф», «СИАЛ», на основе поливинилхлорида (ПВХ) марок «ВЕКА Рус», «КВЕ», а также из стальных профильных конструкций.

При этом, данные профили содержат внутренние камеры для заполнения их термокомпенсирующим заполнителем, а толщина и ширина внутренних камер не нормируется.

В качестве термокомпенсирующего заполнителя используют материал на основе кристаллогидратов, в кристаллической решетке которых имеется большое содержание химически связанной воды, которая выделяется в процессе горения с образованием из термокомпенсирующего заполнителя коксующегося слоя в камере профиля.

Данный материал на основе кристаллогидратов формируется на основе магнезиальных вяжущих веществ (МВВ), и/или гидравлических вяжущих веществ, непосредственно в камере профиля, после заполнения камеры исходно жидким раствором, при этом материал на основе кристаллогидратов может занимать до 45% в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

Заполнение камеры исходно жидким раствором обеспечивает равномерность его распределения по всему объему камеры, даже тонких, толщиной до 4 мм, камер, независимо от длины профиля.

Для ускорения выхода пузырьков воздуха при заполнении камеры, ее заливки термокомпенсирующим заполнителем, профиль нижним концом может быть установлен на вибростол.

Кроме того, при использовании специального экструдера, заполнение камер профиля может производиться с его нижнего торца, что вообще исключает возможность формирования пустот.

Данные предлагаемые методы заливки камер профиля полностью исключают образование пустот в профиле, и, таким образом, его преждевременное прогорание.

В качестве термокомпенсирующего заполнителя используют материалы на основе магнезитов, романцемента, портландцемента или глиноземистого цемента с различными активными добавками и наполнителями.

В качестве наполнителя материала на основе кристаллогидратов используют кремнезем, перлит, вспученный вермикулит, термолит, алюмосиликатные микросферы и стеклянные микросферы, при этом данный наполнитель содержится до 35% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя. При этом данные порошкообразные материалы могут использоваться как по отдельности, так и в различном сочетании. Причем предпочтение отдается вспененным гигроскопичным материалам, хорошо сорбирующим воду, что дополнительно повышает эффективное теплопоглощение термокомпенсирующего заполнителя.

В качестве пластифицирующей добавки, снижающей возможную хрупкость и растрескиваемость термокомпенсирующего заполнителя при нагреве во время пожара, используют сульфитно-спиртовую барду до 1% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

А в качестве гидрофобных добавок используют асидол, асидол-мылонафт или олеиновую кислоту в количестве до 7,3 % по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя. При этом, данные указанные жидкие вещества подаются в смеситель для перемешивания отдельно от сухой смеси.

В качестве армирующей добавки используют базальтовую фибру до 1.7% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя, а в качестве антикоррозийных добавок используют метасиликат натрия, ортованадат натрия, фосфорнокислый аммоний, фосфорнокислый натрий и/или буру в концентрациях до 5% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

При использовании огнестойких профилей с термокомпенсирующим заполнителем в конструкции противопожарного окна, изготовленного на основе профилей ПВХ, алюминия и стали, в процессе горения происходит первичное выделение химически связанной воды из термокомпенсирующего заполнителя, деструкция поверхности профиля ПВХ на его обогреваемой стороне, с образованием карбонизированного слоя, в результате чего происходит резкое снижение теплопроводности конструкции до значения 0,032-0,0046 Вт/м²С. Таким образом, повышение огнестойкости противопожарного окна происходит непосредственно в процессе горения конструкции.

В качестве примера огнестойкой профильной конструкции был изготовлен светопрозрачный противопожарный оконный блок (окно) (габаритные размеры: высота - 2200 мм, ширина - 2000 мм) на основе профилей ПВХ «Кениг 70 Софт 5» пр-ва ООО «Кениг окна», Калининград, остекление – стекло «Рефрагласс EIW 60» т-ной 26 мм в составе однокамерного стеклопакета с использованием огнестойких профилей с термокомпенсирующим заполнителем по данному изобретению.

Испытания данного противопожарного окна проводились в испытательном центре ЗАО ЦСИ «Огнестойкость» в соответствие с ГОСТ Р 53308-2009, «Конструкции строительные. Светопрозрачные ограждающие конструкции».

В результате данных испытаний был получен предел огнестойкости (EIW 60) огнестойкого профиля ПВХ, заполненного термокомпенсирующим заполнителем по данному изобретению, соответствующий группе горючести Г-1, при этом известно, что профиль ПВХ без заполнения термокомпенсирующим заполнителем по данному изобретению имеет группу горючести Г-4.

Кроме того, серийное производство огнестойких профилей с термокомпенсирующим заполнителем по данному изобретению, не требует дополнительного дорогостоящего оборудования, специальной оснастки и приспособлений, высокой квалификации исполнителя, а также дополнительных производственных и складских площадей.

Кроме того, при производстве данных профилей могут быть использованы профили ПВХ любого цвета, что обеспечивает широкий спектр дизайнерских решений.

Из вышеизложенного следует, что огнестойкие профили с термокомпенсирующим заполнителем на основе профилей ПВХ, алюминия и стали, выполненные согласно настоящему изобретению, обладают повышенной огнестойкостью, низкой себестоимостью, технологичностью, и сравнительно низким весом, и обеспечивают разнообразие цветовых решений.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен его формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.

Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве противопожарных огнестойких профилей с термокомпенсирующим заполнителем для производства различных противопожарных конструкций окон, дверей, коридоров, стеновых конструкций, витражей, перегородок. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем содержит выполненную в данном профиле, по крайней мере одну, внутреннюю камеру, предназначенную для ее заполнения термокомпенсирующим заполнителем, состоящим из смеси, которая содержит материал на основе кристаллогидратов, который формируется на основе разновидностей цемента с включением неорганических микрочастиц непосредственно в камере профиля после заполнения камеры исходно жидким раствором. Термокомпенсирующий заполнитель содержит материал на основе разновидностей цементов до 45%, наполнитель из неорганических микрочастиц до 35%, базальтовую фибру до 1,7% и антикоррозионную добавку до 5% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя. Технический результат изобретения – повышение огнестойкости конструкции. 7 з.п. ф-лы.

1. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем, содержащий выполненную в данном профиле, по крайней мере одну, внутреннюю камеру, предназначенную для ее заполнения термокомпенсирующим заполнителем, состоящим из смеси на основе разновидностей цемента с включением неорганических микрочастиц наполнителя, отличающийся тем, что термокомпенсирующий заполнитель содержит материал на основе кристаллогидратов, который формируется на основе магнезиальных вяжущих веществ (МВВ) и/или гидравлических вяжущих веществ в качестве разновидностей цемента непосредственно в камере профиля после заполнения камеры исходно жидким раствором, при этом термокомпенсирующий заполнитель содержит также наполнитель до 35% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя, армирующую добавку в виде базальтовой фибры, которая составляет до 1,7% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя, а также антикоррозийную добавку в концентрации до 5% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

2. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что материал на основе кристаллогидратов занимает до 45% в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

3. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что в качестве профиля используют профиль, выполненный из поливинилхлорида, стали или алюминия, имеющий, по меньшей мере, одну камеру для заполнения ее термокомпенсирующим заполнителем.

4. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что термокомпенсирующий заполнитель содержит различные цементы и/или их смеси, выбранные из группы, содержащей романцемент, портландцемент, глиноземистый цемент.

5. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что термокомпенсирующий заполнитель содержит в качестве наполнителя материалы, выбранные из группы, содержащей кремнезем, перлит, вспученный вермикулит, термолит, алюмосиликатные микросферы и стеклянные микросферы.

6. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что термокомпенсирующий заполнитель содержит в качестве гидрофобной добавки материал, выбранный из группы, содержащей асидол, асидол-мылонафт или олеиновую кислоту в количестве до 7,3% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

7. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что термокомпенсирующий заполнитель содержит пластифицирующую добавку в виде сульфитно-спиртовой барды, которая составляет до 1% по весу в общей смеси термокомпенсирующего заполнителя.

8. Огнестойкий профиль с термокомпенсирующим заполнителем по п. 1, отличающийся тем, что антикоррозийная добавка выполнена из материала, выбранного из группы, содержащей метасиликат натрия, ортованадат натрия, фосфорнокислый аммоний, фосфорнокислый натрий и/или буру.