Противопожарный материал на основе жидкого стекла Российский патент 2024 года по МПК B32B17/10 

Настоящее изобретение относится к противопожарным решениям, в частности, полученным в результате использования технологии для производства жесткого листового материала на основе жидкого стекла (водного щелочного раствора Na2O(SiO2)n) - далее ЖС.

Жесткий листовой материал на основе жидкого стекла может быть представлен как панель или полоса, которые используются для изготовления ламелей противопожарных решеток, негорючих панелей для шкафов, сейфов и др., отдельно или в сочетании с другими материалами.

Жидкое стекло обладает огнеупорными и термоизоляционными свойствами. Температура плавления этого материала более тысячи градусов, поэтому он имеет высокие огнеупорные характеристики.

Из уровня техники известен плотно сплетенный и прочный слой стекловолокна, который может быть покрыт или пропитан силикатом натрия для получения прочного и огнестойкого элемента косяка/рамы. Огнестойкая сердцевина рамы, содержит сердцевину: первый и второй слои из плотного стекловолокна, каждый из которых обработан по меньшей мере 0,01 галлона примерно 20% гидратированного силиката натрия на квадратный фут слоя из плотного стекловолокна; третий несущий структурный слой, расположенный между первым и вторым слоями; слои скреплены вместе (см. US20090241465 A1, опубл. 01.10.2009).

Из документа RU 2271933 C2, опубл. 20.03.2006, композиция, содержащая жидкое стекло, к огнестойким ламинатам, включающим вспучивающуюся прослойку на основе жидкого стекла, а также способ получения таких ламинатов. Указанные ламинаты получают, выливая водный раствор жидкого стекла на поверхность первой стеклянной панели и подвергая данный раствор сушке, чтобы получить прозрачный слой. Затем поверх первой панели помещают вторую панель из стекла, получая ламинат. При подвержению, таких ламинатов воздействию огня, промежуточный слой вспучивается и расширяется, образуя пену. Пена дольше сохраняет структурную целостность ламината, создавая таким образом барьер для распространения огня.

В качества наиболее близкого аналога выбран материал, представляющий собой многослойный жесткий листовой материал, средний слой которого является слоем на основе жидкого стекла (водного щелочного раствора Na2O(SiO2)n, обладающий противопожарными свойствами, за счет способности вспениваться при нагревании и образовывать жесткую негорючую пену с низкой теплопроводностью, при этом материал представляет собой единое целое, и разделение его на компоненты приведет к его разрушению и частичной потере свойств (EP 2213635 A1, опубл.04.08.2010).

Техническая задача заключается в создании материала с улучшенными техническими характеристиками материала по сравнению с наиболее близким аналогом.

Технический результат заключается в получении материала с более плотной, прочной негорючей пеной с низкой теплопроводностью, за счет послойного нанесения жидкого стекла, с послойной просушкой сердцевины из жидкого стекла.

Технический результат достигается противопожарным материалом на основе жидкого стекла, который включает наружные обкладки из малярного стеклохолста, и сердцевины из высушенного жидкого стекла, при этом обкладки из молярного стеклохолста пропитаны водным щелочным раствором Na2O(SiO2)n и раствором хлорида кальция (CaCl2) и содержат защитное покрытие из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа, а сердцевина из жидкого стекла, образована путем послойного нанесения на наружную обкладку из пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, водного щелочного раствора Na2O(SiO2)n с просушкой каждого слоя, кроме последнего на который укладывается второй лист пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, и укрывается тремя слоями водного щелочного раствора Na2O(SiO2)n без послойной просушки.

Противопожарные свойства материала на основе жидкого стекла заключаются в его способности вспениваться при нагревании и образовывать жесткую, негорючую пену с низкой теплопроводностью. Отдельных составных частей у материала нет. Материал представляет собой единое целое. Разделение материала на компоненты приведет к его разрушению и частичной потере свойств.

Жидкое стекло превращается в твердообразное состояние, так называемый ксерогель. При дальнейшем использовании образуется пленка, которая при нагреве увеличивается примерно в 30 раз с образованием слоя неорганической негорючей пены большой толщины. Слой пены образовавшейся на поверхности горения надежно блокирует доступ кислорода воздуха к поверхности горения.

Противопожарный материал состоит из наружных обкладок из малярного стеклохолста плотностью 25 г/кв.м, пропитанного водным щелочным раствором Na2O(SiO2)n и раствором хлорида кальция (CaCl2) и сердцевины из высушенного жидкого стекла (водный щелочной раствор Na2O(SiO2)n). При этом эпоксидный клей наносится на уже пропитанный жидким стеклом и высушенный стеклохолст.

Стеклохолст - полотно, изготовленное из стекловолокнистых нитей посредством хаотичной склейки. Снаружи поверхность листов малярного стеклохолста, после нанесения водного щелочного раствора Na2O(SiO2)n, обрабатывается раствором хлорида кальция (CaCl2), при этом расход раствора хлорида кальция от 20 до 50 мл/м², с последующим нанесением защитного покрытия из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа. Защитное покрытие наносится в количестве 300-500 г на 1 м² изделия после высушивания материала при температуре воздуха 25-28°C и влажности воздуха 20-25 %. Хлорид кальция наносится только на сформированный и высохший стеклохолст. Это промежуточная технологическая операция, поскольку хлорид кальция обеспечивает адгезию. Слой хлорида кальция является связующим слоем между жидким стеклом (водный щелочной раствор Na2O(SiO2)n) и защитным покрытием - эпоксидного клея с отвердителем аминного типа, для обеспечения адгезии слоя жидкого стекла и защитного покрытия.

Без раствора хлорида кальция защитное покрытие нанести очень сложно, поскольку эпоксидный клей с отвердителем аминного типа будет собираться в капли на поверхности жидкого стекла. Также защитное покрытие будет обсыпаться после конечной сушки и/или дальнейшей переработки готового изделия (например, резка элементов в размер, торцевая обработка, установка в другой элемент).

Для изготовления противопожарного материала на основе жидкого стекла используются:

- стекло жидкое натриевое по ГОСТ 13078-81, со следующими характеристиками: Модуль пр. 3 Плотность пр. 1,35;

-стеклохолст предпочтительно должен быть плотностью пр. 25 г/м²;

- Хлорид кальция, с концентрацией пр. 25 г/100 мл водного раствора;

- Эпоксидный клей - Этал - 45 TZ2 c отвердителем Этал 45М

Описание процесса изготовления противопожарного материала на основе жидкого стекла.

Предварительные операции перед напылением жидкого стекла:

1. Раскрой двух листов стеклохолста размером на 1-2 мм меньше с каждой стороны, чем форма - подложка с антиадгезионным покрытием из любого материала, препятствующего прилипанию жидкого стекла, на которую наносится жидкое стекло.

2. Приготовление, очистка от остатков жидкого стекла маяков.

3. Прогрев силиконовой формы плоским силиконовым нагревателем до температуры поверхности 60°C.

4. Прогрев нагревателя сжатого воздуха, коммуникаций: шлангов или труб, по которым подается сжатый воздух в распылитель, и распылителя - пневматического пистолета, «краскопульта». Установленная температура 100°C.

5. Проверка нагрева воздуха феном.

6. Заполнение мерных емкостей (например, пластиковых емкостей - бутылок из ПЭТФ) с крышками жидким стеклом в количестве, необходимом для изготовления 1 листа противопожарного материала.

7. Заполнение бачка пистолета для обработки хлоридом кальция.

8. Заполнение бачка пистолета жидким стеклом.

9. На форму-подложку с антиадгезионным покрытием равномерно в шахматном порядке устанавливаются маяки, на которые сверху укладывается 1 лист стеклохолста. Острия маяков должны полностью пройти сквозь стеклохолст.

Напыление жидкого стекла производится послойно с просушкой (до удаления видимой жидкой фазы) каждого слоя феном. На фене установлена температура от 50 до 60°C. Слои наносятся последовательно, направления движения пистолета при формировании соседних слоев перпендикулярны друг другу - для более равномерного нанесения материала. Время сушки слоя примерно соответствует времени напыления слоя. После сушки не должно оставаться блестящих не высушенных участков слоя жидкого стекла.

Регулировка давления воздуха в пистолете - по рекомендации производителя 1,1-1,3 атм. Для этого с учетом потерь (в нагревателе и шлангах) - не менее 0,5 атм (шланг диаметром 6 мм длинной до 3 м) - на входе в нагреватель установить давление 1,6-1,8 атм. Количество наносимого жидкого стекла - максимально возможное при соблюдении условий просушки каждого слоя. Для нанесения используется стандартный пистолет-распылитель, применяемый, например, для окраски - пистолет-распылитель с верхним бачком для краски, компрессор, подающий сжатый воздух давлением от 1 до 6 бар. Регулировка формы и размера факела - необходимая, для достижения максимальной равномерности нанесения и минимального обпыла. Форма и размер факела регулируются винтами на пистолете-распылителе. После нанесения всего необходимого количества жидкого стекла около 14 кг на 1 м², на последний не высушенный слой укладывается второй лист стеклохолста, который укрывается тремя слоями жидкого стекла без послойной просушки. Под стеклохолстом не должно быть пузырей воздуха в т.ч. около маяков. При возвышении острия маяка над напылённым жидким стеклом, они должны проходить сквозь верхний стеклохолст. При необходимости удаления пузырей - использовать прижимной валик.

Контроль скорости формирования слоев жидкого стекла: 570 г жидкого стекла (1 бачок) за 14 мин. Контроль расхода жидкого стекла на 1 лист противопожарного материала 600*300 мм: 5 бачков жидкого стекла по 570 г.

Контроль равномерности нанесения жидкого стекла по листу противопожарного материала - по маякам.

Контроль степени просушки противопожарного материала - отсутствие жидкости, противопожарный материал должен быть белым, непрозрачным.

Выемка листа противопожарного материала из формы. Шпателем по периметру формы отделить лист противопожарного материала от формы и переложить на соседний стол для обработки раствором хлорида кальция.

Контролировать степень просушки противопожарного материала: с торцов листа противопожарного материала не должен выходить жидкий или пастообразный материал. Оставшийся на форме обпыл собирают в специальную емкость с водой (количество воды 1/3 объема емкости) для последующей обработки и повторного использования. Обработка раствором хлоридом кальция от 20 до 50 мл/м² листа противопожарного материала. Равномерно (равномерность обеспечивается регулировками на пистолете-распылителе, следует избегать образования большого количества жидкой фазы на поверхности листа противопожарного материала) напылить 3 слоя раствора хлорида кальция и высушить феном. Перевернуть лист противопожарного материала. Повторить операцию по напылению/сушке раствора хлорида кальция.

Сушка листа противопожарного материала:

Переложить лист противопожарного материала на стол для предварительной сушки листов противопожарного материала. Лист противопожарного материала находится на столе для предварительной сушки до начала следующей смены (около 8 часов при установленных при температуре воздуха 25-28°C и влажности воздуха 20-25 %.). В том случае, если за это время происходит заметное коробление листа противопожарного материала, то на столе для предварительной сушки - также как на стеллаже - используются грузы - стальные оцинкованные решетки. Толщина листа противопожарного материала контролируется при помощи штангенциркуля. Измерения проводятся по периметру листа противопожарного материала не менее чем в 3 точках с каждой стороны. Результат измерения должен находиться в диапазоне 2,8 - 3,3 мм.

На стеллаже листы противопожарного материала сушатся не менее 10 суток до влажности не более 25 %. При нахождении на стеллаже, на листы противопожарного материала необходимо укладывать стальные оцинкованные решетки против коробления. Влажность листов противопожарного материала контролируется по вспениванию полосы образца согласно методике контроля вспенивания и влажности.

Внешний вид вспененного образца: образец должен вспениваться равномерно по всей длине, без выделяющихся отдельных вздутий и провалов, допускается уменьшение толщины пены к краям образца. Далее образец разрезают поперек полотна по металлу в любом месте для проверки однородности пены - пена должна состоять из мелких пузырей, крупные пустые полости должны отсутствовать.

Изобретение относится к области противопожарных материалов и касается жесткого листового материала на основе жидкого стекла, который может быть использован для изготовления ламелей противопожарных решеток, негорючих панелей для шкафов, сейфов. Противопожарный материал на основе жидкого стекла включает наружные обкладки из малярного стеклохолста и сердцевину из высушенного жидкого стекла, при этом обкладки из молярного стеклохолста пропитаны водным щелочным раствором Na₂O(SiO₂)n и раствором хлорида кальция (CaCl₂) и содержат защитное покрытие из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа, а сердцевина из жидкого стекла образована путем послойного нанесения на наружную обкладку из пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, водного щелочного раствора Na₂O(SiO₂)n с просушкой каждого слоя, кроме последнего, на который укладывается второй лист пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, и укрывается тремя слоями водного щелочного раствора Na₂O(SiO₂)n без послойной просушки. Изобретение обеспечивает получение материала с более плотной, прочной негорючей пеной с низкой теплопроводностью. 3 з.п. ф-лы.

1. Противопожарный материал на основе жидкого стекла, включающий наружные обкладки из малярного стеклохолста и сердцевины из высушенного жидкого стекла, при этом обкладки из молярного стеклохолста пропитаны водным щелочным раствором Na₂O(SiO₂)n, раствором хлорида кальция (CaCl₂) и содержат защитное покрытие из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа, а сердцевина из жидкого стекла образована путем послойного нанесения на наружную обкладку из пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, водного щелочного раствора Na₂O(SiO₂)n с просушкой каждого слоя, кроме последнего, на который укладывается второй лист пропитанного и высушенного малярного стеклохолста, и укрывается тремя слоями водного щелочного раствора Na₂O(SiO₂)n без послойной просушки.

2. Противопожарный материал по п.1, отличающийся тем, что раствор хлорида кальция наносится только на сформированный и высохший стеклохолст, а расход раствора хлорида кальция (CaCl₂) от 20 до 50 мл/м² при его нанесении на малярный стеклохолст.

3. Противопожарный материал по п.1, отличающийся тем, что защитное покрытие из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа наносится на стеклохолст после нанесения раствора хлорида кальция и его высушивания, в количестве 300-500 г на 1 м² изделия.

4. Противопожарный материал по п.2, отличающийся тем, что защитное покрытие из эпоксидного клея с отвердителем аминного типа сушится при температуре воздуха 25-28°C и влажности воздуха 20-25%.