СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ


RU (11) 2173752 (13) C2

(51) 7 E04C2/26, C04B28/24, C04B28/26 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.09.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 99118859/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.30 
(43) Дата публикации заявки: 2001.06.20 
(45) Опубликовано: 2001.09.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 1265273 A1, 23.10.1986. GB 2051177 A, 19.01.1979. US 5799469 A. 01.09.1998. GB 2268199 A, 05.01.1994. RU 2098379 C1,10.12.1997. US 4171985 A, 23.10.1979. US 4483713 A, 20.11.1984. 
(71) Имя заявителя: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики 
(72) Имя изобретателя: Быкова Э.В.; Коршунова Г.Х.; Дорофеев А.А.; Ларичева Н.Ф. 
(73) Имя патентообладателя: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики 
(98) Адрес для переписки: 607190, Нижегородская обл., г. Саров, пр-кт Мира, 37, РФЯЦ- ВНИИЭФ, ОПИНТИ, начальнику ОПИНТИ А.А.Кимачеву или зам. начальника ОПИНТИ Н.А.Волковой 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПАНЕЛИ 
Использование: в производстве теплоизоляционных конструкций с элементами типа "сэндвич" для гражданского строительства, в промышленных зданиях, для облицовки оборудования, трубопроводов, на транспорте, для огнезащиты сооружений, при изготовлении несгораемых потолков, лифтов, сейфов. Задача: изготовление многослойной облегченной панели как огнестойкой конструкции, характеризующейся высокой надежностью сборки, улучшенными показателями экологической чистоты и дымо-, пламепроницаемости. Новый технический результат: уменьшение дымо-, пламепроницаемости как составляющих пожаробезопасности за счет обеспечения надежности сборки в плане повышения сплошности и герметичности конструкции в целом. Дополнительные технические результаты: повышение огнестойкости, герметичности соединения элементов многослойной панели в условиях пожара, обеспечение сплошности многослойной панели в условиях пожара, повышение теплоизоляционных свойств многослойной панели в условиях пожара. Сущность изобретения: предварительно готовят элементы обшивки для продольного бруса из листового металла, учитывая при этом заданную форму стыка, и заготовки продольного бруска из термостойкого - композиционного материала. Термостойкий композиционный материал содержит, мас.%: зольные микросферы 30-40, кремнефтористый натрий 0,01-1,5, простая соль щелочного металла 0,6-1,8, кислородсодержащая соль меди 1,4-3,3, жидкое стекло остальное. Подготовленные элементы соединяют между собой в процессе отверждения, для чего элементы обшивки помещают в ограничительную форму, профиль которой соответствует профилю ограничительных элементов, и заполняют форму жидкой пеносиликатной композицией на основе полых зольных микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и жидкого стекла в качестве связующего указанного выше состава. Формование проводят в режиме термообработки при 300°С. Полученные сэндвич-элементы собирают в многослойную панель. Места стыков заполняют либо жидким стеклом, либо пеносиликатной композицией с последующим отверждением материала. Собранную панель по периметру ограничивают контурной арматурой. 4 з.п.ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области технологии изготовления теплоизоляционных конструкционных материалов с элементами типа "сэндвич", которые могут быть использованы в гражданском строительстве, в промышленных зданиях и сооружениях, для облицовки оборудования, трубопроводов и на транспорте, а также для огнезащиты помещений, для устройства несгораемых потолков, для внутренней отделки судовых помещений, пассажирских вагонов, несгораемых сейфов и лифтов.
Известен способ изготовления многослойной панели из соединенных между собой отдельных блоков, включающий предварительное изготовление заготовок из отвержденного материала, соединение блоков между собой, с последующим оформлением готового изделия в виде многослойной конструкции (АС СССР N 1641618, кл. МПК В 28 В 1/52, публ. 15.04.91, бюл. N 14). В процессе сборки блоков в панель, а затем в цельную конструкцию в свободные пазы смежных блоков одной панели вставляют выступы смежных блоков другой панели.
К недостаткам аналога относятся сложность и громоздкость конструкции, а также недостаточная герметичность и сплошность готового изделия, вследствие чего высоки дымо- и пламепроницаемость, а это, в свою очередь, ограничивает его применение в качестве огнезащитной конструкции.
Известен наиболее близкий по технической сущности и техническому результату к заявляемому способ изготовления слоистой панели из соединенных встык отдельных продольных брусков, включающий предварительное изготовление заготовок для брусков из отверждающегося вспенивающегося материала (пенопласта) (а.с. СССР N 1265273, кл. МПК E 04 C 2/24, публ. 23.10.86. г., бюл. N 39).
В известном способе заготовки продольных брусков готовят из отвержденного материала, которые состыковывают между собой в продольном направлении с помощью уголковых профилей.
К недостаткам прототипа относятся недостаточно высокая надежность сборки слоистой панели в плане обеспечения герметичности и сплошности, за счет чего не обеспечены дымо- и пламепроницаемость конструкции в целом.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления слоистой облегченной панели, пригодной к эксплуатации в качестве огнестойкого элемента в составе ненесущих строительных конструкций, которая характеризуется высокими надежностью сборки в плане обеспечения герметичности и сплошности готовой конструкции, вследствии чего могут быть достигнуты низкие дымо- и пламепроницаемость, в виде единой пожаробезопасной экологически чистой конструкции, пригодной к использованию, в составе несгораемых лифтов, сейфов, переборок зданий, на транспорте и т.п.
Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в уменьшении дымо- и пламепроницаемости как составляющих пожаробезопасности за счет обеспечения надежности сборки в плане повышения сплошности и герметичности конструкции в целом.
Дополнительные технические результаты заключаются в снижении плотности, повышении огнестойкости, герметичности соединения элементов многослойной панели в условиях пожара, в обеспечении сплошности многослойной панели в условиях пожара, повышении теплоизоляционных свойств многослойной панели в условиях пожара.
Указанные задача и технические результаты обеспечиваются тем, что в известном способе изготовления многослойной панели из соединенных встык продольных брусков, включающем предварительное изготовление заготовок для продольных брусков с заполнителем из отвержденного материала и элементов обшивки, в соответствии с предлагаемым способом предварительно изготавливают заготовки продольных брусков в виде сэндвич-элементов, наружными слоями каждого из которых являются элементы обшивки, а в качестве заполнителя используют вспенивающийся материал в виде пеносиликатной композиции на основе полых зольных микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и жидкого стекла в качестве связующего, которую в исходном состоянии формуют в объеме, ограниченном предварительно сформированными элементами обшивки, с образованием заготовки, в которой одновременно выполняют заданный профиль стыка, с последующей термообработкой полученной заготовки, после чего осуществляют сборку сэндвич-элементов в многослойную панель, для чего сэндвич-элементы под расчетным давлением состыковывают между собой по профилю стыка с образованием пакета, который обрамляют контурной арматурой, при этом на все сопрягаемые поверхности наносят герметизирующую композицию.
Кроме того, для изготовления сэндвич-элемента используют пеносиликатную композицию следующего состава, мас.%:

Полые зольные микросферы - 30-40

Кремнефтористый натрий - 0,01-1,5

Модифицирующий агент - 2-5

Простая соль щелочного металла - 0,6-1,8

Кислородсодержащая соль меди (II) - 1,4-3,2

Жидкое стекло - Остальное

Кроме того, места стыков между блоками заполняют пеносиликатной композицией указанного состава.
Кроме того, места стыков сэндвич-элементов заполняют жидким стеклом.
Предлагаемый способ поясняется следующим образом.
Предварительно готовят элементы обшивки для продольного бруска из листового металла, учитывая при этом заданную форму стыка, и готовят заготовки продольного бруска из термостойкого композиционного материала заявляемого состава, которые соединяют между собой непосредственно в процессе отверждения композиционного материала.
Для этого элементы обшивки помещают в ограничительную форму, профиль которой соответствует профилю ограничительных элементов. Жидкую пеносиликатную композицию на основе полых зольных микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и жидкого стекла в качестве связующего в заявляемых пределах соотношений компонентов вводят в ограничительную форму, соответствующую форме элементов обшивки. После этого процесс получения изделия проводят при повышенных температурах, которые соответствуют условиям вспенивания и отверждения композиции. В условиях данного способа термообработку заготовок осуществляли при температурах в диапазоне 250-300oC.
Экспериментально было показано, что оптимальной величине адгезии между отвержденной вспенивающейся композицией и листовым материалом соответствует выбор таких материалов, как металлический листовой материал (предпочтительно оцинкованное железо, жесть, стальной лист), и отверждаемая пеносиликатная композиция следующего состава, мас.%:

Полые зольные микросферы - 30-40

Кремнефтористый натрий - 0,01-1,5

Модифицирующий агент - 2-5

Простая соль щелочного металла - 0,6-1,8

Кислородсодержащая соль меди (II) - 1,4-3,2

Жидкое стекло - Остальное

Использование данной композиции в качестве заполнителя сэндвич-элемента в составе многослойной панели обеспечивает высокую огнестойкость конструкции, поскольку в ее рецептуре отсутствуют горючие компоненты. Наличие в используемой пеносиликатной композиции полых микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и дополнительных газообразующих компонентов, повышающих пористость материала, способствует повышению теплоизоляционных свойств панели на ее основе.
Полученные таким образом отдельные сэндвич-элементы соединяют по сформированным элементам - стыкам между собой, а образовавшиеся зазоры в местах стыка заполняют указанной композицией. После отверждения композиции происходит образование сплошной многослойной панели, так как в местах стыка отвержденная композиция и соединяемые детали идентичны или близки по свойствам. Собранная таким образом многослойная панель обладает повышенной огнестойкостью вследствие отсутствия неплотностей соединений в местах стыка.
Многослойная панель по внешнему контуру ограничивается контурной арматурой для обеспечения целостности такого конструкционного фрагмента.
В случае заполнения мест стыка жидким стеклом или композицией на его основе в условиях возникновения пожара происходит подвспенивание композиции или жидкого стекла, приводящее к расширению его в зоне стыка и дополнительному повышению герметичности и сплошности панели в метах стыка. При этом снижаются показатели дымо- и пламепроницаемости, а качество огнезащиты конструкции и ее теплоизоляционные показатели в целом повышаются.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение многослойной панели из соединенных встык сэндвич-элементов, характеризующейся высокими теплоизоляционными свойствами за счет уменьшения дымо- и пламепроницаемости как составляющих пожаробезопасности и надежности сборки в плане повышения сплошности и герметичности конструкции в целом.
Возможность промышленного применения предлагаемого способа подтверждается следующими примерами.
Пример 1.
Предварительно готовят элементы обшивки сэндвич-элементов из листового металла, например из оцинкованного железа марки СТ-3, формуя в штампе с использованием мастер-модели по заданному профилю. В условиях данного примера форма стыка соответствует сочетанию "паз-выступ" треугольного профиля. Элементы обшивки помещают в ограничительную форму. Указанную заготовку готовят путем заливки термостойкой композиции в полость, ограничиваемую элементами обшивки, с последующим вспениванием ее и отверждением при температурах до 300oC. В качестве термостойкой композиции используют пеносиликатную композицию на основе полых зольных микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и жидкого стекла в качестве связующего. Композиция содержит кремнефторид, зольные микросферы и жидкое стекло.
Полученные таким образом сэндвич-элементы, включающие отвержденную пеносиликатную композицию и элементы обшивки, собирают в многослойную панель, при этом места стыков сэндвич- элементов в процессе их сборки заполняют пеносиликатной композицией указанного выше состава. В качестве внешних ограничительных элементов используют профиль алюминиевый марки АМГ-6. Краевые участки внешних ограничительных элементов жестко закрепляют контурной арматурой в виде элементов фиксации.
Экспериментально опробован материал в испытательной камере, где реализовано перекрытие ее объема стенкой, выполненной из изготовленного по изобретению материала с разделением на два объема: в одном из которых расположен источник пламени, дыма или теплового потока в диапазоне температур испытаний свыше 500-600oC, а в другом - контрольном отсеке приборы, регистрирующие параметры атмосферы камеры.
Результаты испытания многослойных панелей на основе сэндвич-элементов, получаемых по предлагаемому способу, можно свести в следующую таблицу.
Пример 2. Предлагаемый способ реализуют в условиях примера 1, при этом в качестве материала для брусков панели используют пеносиликатную композицию, модифицированную газообразующей смесью солей. Композиция имеет следующий оптимальный состав, мас.%:

Полые зольные микросферы - 30-40

Кремнефтористый натрий - 0,01-1,5

Модифицирующий агент - 2-5

Простая соль щелочного металла - 0,6-1,8

Кислородсодержащая соль меди (II) - 1,4-3,2

Жидкое стекло - Остальное

Проведенные эксперименты показали, что в заявляемой многослойной панели обеспечены более высокие, чем в прототипе, технические результаты, а именно показатели дымо- и пламепроницаемости, термостойкости и огнестойкости за счет обеспечения надежности сборки в плане повышения сплошности и герметичности конструкции в целом.
Кроме того, в заявляемой многослойной панели обеспечены дополнительно повышение огнестойкости, герметичности соединения элементов многослойной панели в условиях пожара, сплошность многослойной панели в условиях пожара, вследствие чего повышены теплоизоляционные свойства многослойной панели в условиях пожара при использовании в ее составе композиций и материалов в заявляемых пределах концентраций содержащихся в них компонентов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ изготовления многослойной панели из соединенных встык отдельных продольных брусков, включающий предварительное изготовление заготовок для продольных брусков с заполнителем из отвержденного композиционного материала, и элементов обшивки, отличающийся тем, что предварительно изготавливают заготовку продольных брусок в виде сэндвич-элемента, наружными слоями каждого из которых являются элементы обшивки, а в качестве заполнителя используют вспенивающийся материал в виде пеносиликатной композиции на основе полых зольных микросфер в качестве огнеупорного наполнителя и жидкого стекла в качестве связующего, которую в исходном состоянии формуют в объеме, ограниченном предварительно сформированными элементами обшивки, с получением заготовки, в которой одновременно выполняют заданный профиль стыка, с последующей термообработкой полученной заготовки, после чего осуществляют сборку сэндвич-элементов в многослойную панель, для чего сэндвич-элементы под расчетным давлением состыковывают между собой по профилю стыка с образованием пакета, который обрамляют контурной арматурой, при этом на все сопрягаемые поверхности наносят герметизирующую композицию.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для изготовления сэндвич-элемента используют вспенивающуюся пеносиликатную композицию следующего состава, мас.%:

Полые зольные микросферы - 30-40

Кремнефтористый натрий - 0,01-1,5

Модифицирующий агент - 2-5

Простая соль щелочного металла - 0,6-1,8

Кислородсодержащая соль меди (II) - 1,4-3,2

Жидкое стекло - Остальное

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что места стыков между брусками заполняют пеносиликатной композицией указанного состав.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что места стыков сэндвич-элементов заполняют жидким стеклом.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что обшивку сэндвич-элемента выполняют составной из двух симметричных относительно продольной оси деталей с образованием зазора по центральной линии стыка.