CN1065937C - 用于屋顶和护板的防火材料及其制造方法和用途 - Google Patents

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Abstract

用于屋顶和护板的复合材料的特征在于：它主要由(A)和(B)组合而成：(A)涂有沥青的纤维底衬(1)；(B)用改性的或不改性的沥青进行表面处理和浸渍的玻璃纱作为防水层(2)，且在它的外面至少铺上一种物质，该物质可以是矿物细颗粒，片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐；至于沥青或底衬纤维材料至少用一种矿物粉末或合成粉末填充。

Description

用于屋顶和护板的防火材料及其制造方法和用途
本发明是关于屋顶和护板的材料，尤其是用于屋顶和护板的防火材料及其制造过程。
大家知道用于屋顶和护板的材料是涂满沥青或柏油的轻型纤维瓦楞板。在某些情况下，这种成份的屋顶是易燃的。
根据DE-A-1078990号专利，大家还知道，因为多了一层涂层，屋顶板的寿命提高了，该涂层主要成分是：沥青和聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯或它们的共聚物，以及沙子或细粒碎石。这种组成提高了抗风化和日晒的性能，但是防火问题没解决。
在US-A-2893889号专利中，描述了一种以纤维为主的覆盖材料。该材料包括一层纤维和一个由临界状态的玻璃单丝和浸渍沥青组成的涂层。在该文中明确指出，为了防火，玻璃单丝的直径在0．5-4微米之间，而玻璃丝的重量最多占沥青-玻璃丝总重量的5％。
在FR-A-2372927号专利中，描述了一种不易燃的沥青瓦楞板，该瓦楞板是在湿的纸板上浇上水溶解液得到的。水溶解液包括氯化铵、硼化物、锑化物、硅酸盐、溴的有机化合物以及聚氯乙烯。瓦楞板制成后进行干燥并用热沥青进行浸渍。
在EP-A-0209712号专利文件中，描述了一种屋顶盖板，它由经过处理的纤维层构成，可以透过水蒸汽，但不透水。两面有沥青和石蜡。
这样，只需使上述材料变得能防火即可。
经过长期的研究，我们现在意外地找到一种复合材料，它是一种出色的防火材料。该复合材料是：涂有沥青的纤维作为底衬、用改性沥青进行浸渍与表面处理的玻璃纤维作为防水层以及在玻璃纤维的外面至少铺上的一种物质，那些物质可以是矿物细粒，片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐；而底衬的沥青和纤维材料至少用一种矿物粉末或合成粉末填充。
另外，根据本发明，材料的其它优点是：它是一种美观的、轻型的、稳定的屋顶及护板材料，并且比现存的屋顶和护板的抗老化性与抗UV射线幅射性能大大改进了。
本发明的首要目的是给出一种作为屋顶和护板的复合材料，它主要由(A)和(B)组成：
(A)涂有沥青的纤维材料做为底衬；
(B)用变性或不变性沥青进行过表面处理和浸渍的玻璃纱，以形成防水层，且在它的外面至少铺上一种物质，该物质可以是矿物细粒、片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐；而底衬的沥青或是纤维材料至少用一种矿物粉末或合成粉末填充。
玻璃纱可以全部地或部分地用聚酯纤维纱或聚丙烯纤维纱代替。总之，人们更喜欢用玻璃纤维，因为其它的代用纤维防火效果较之玻璃纤维要差。
构成玻璃纱的纤维直径最好是几个微米，大约2至4微米，长是几个厘米。玻璃纱的重量是防水层变性或不变性沥青之重量的9-12％。
在您参阅了附图和下面的描述后，您对本发明会有更好的了解，但不仅限于此。
图示如下：
图1是根据本发明描述的规则正弦波形瓦楞板的部分横剖面图；
图2是根据本发明描述的上瓦楞和下瓦楞曲率半径不同的瓦楞板部分横剖面图；
图3是根据本发明如图2所描述的上瓦楞和下瓦楞曲率半径不同的瓦楞板，但在该瓦楞板中，加有纵向角钢形金属构件的瓦楞板部分横剖面图。
需要指出的是，本复合材料具有任何其它横断面甚至是平的，均属于本发明。
如图1所示，根据本发明，用于屋顶和护板的复合材料包括有用涂有沥青的纤维制作的底衬1和用变性沥青进行过表面处理及浸渍的纤维纱构成的防水层2，以及在它的外面至少铺放的一种物质3，该物质可以是矿物细颗粒、片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐。正如前面所指出的，根据本发明，复合材料还含有一种矿物粉末或合成粉末(图中没有示出)作为沥青或底衬纤维材料的填料。
玻璃纱可以全部地或部分地用聚酯纤维纱或聚丙烯纤维纱代替。总之，人们更喜欢用玻璃纤维，因为其它的代用纤维防火效果较之玻璃纤维差。
至于玻璃纱沥青防水层的沥青，是一种在直接蒸馏沥青中加入了弹胶物如无规立构的聚丙烯、丁二烯苯乙烯聚合物或是天然橡胶而变性的沥青。这样可以使防水层2变得柔软，不易老化，并有很强的粘着力，以保证矿物细颗粒或片状板岩牢固地粘在它的表层，并使防水层2和底衬1紧紧地粘合在一起。
实际中，复合材料的大小最好是：瓦楞板约2米×1米，瓦楞间从一个顶点到相邻顶点的距离P约96mm，波的高度约25-50mm，波的高度h最好为35-50mm，波峰顶点到波谷最低点之间的高度H约为45-60mm。当然不仅限于这些尺寸。
波的大小是由曲率半径决定的，对于波峰和波谷的曲率半径可以是同样大小，例如：R1≈16mm。波峰和波谷半径也可以不同，如例中所述，波峰半径较小R2≈5mm(见图)。
瓦楞板两边的侧波最好保留，以便搭住具有相同波形的邻板。
沥青或纤维材料的填充物最好是聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯粉末和氢氧化铝、氢氧化镁、锑三氧化物或含氯的石蜡。
根据已经制造出来的一种材料，作为底衬的沥青或纤维材料的填充物是含铅的性能稳定的聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯粉末，其中掺有锑氧化物或铝、镁氢氧化物矿物粉末。粉末填充物占涂有沥青的纤维底衬重量的5-20％，最佳为10-16％。但沥青的填充物一直可占重量的50％。
这样组成的复合材料符合巴黎科技中心的检测标准。
纤维材料的浸渍沥青最好是路用沥青，但是也可以全部或部分是其它质量的沥青，例如：直接蒸馏沥青或氧化沥青。
根据本发明，这种复合材料在涂有沥青的纤维底衬下面还有一层热固性树脂，在潮湿的环境用以提高纤维底衬尺寸的稳定性。这只作为一个例子，不仅限于此。上述的树脂是三聚氰酰胺，它可以明显地使纤维延伸率处于正常并抵抗由于纤维吸水甚至沥青浸渍时的弯曲。
根据本发明，另一种改型材料还包括加强构件4(见图3)，它是夹在底衬1和防水层2之间。
根据长年经验有了本发明，根据本发明，开发了最好的样品，它的底衬1有一个展开的正弦波形状的横截面，加强构件是一个金属角钢，它可以罩住一个或几个上瓦楞。另外，在这种瓦楞板中，波峰的曲率半径很小，至少小于波谷的曲率半径。
上面提到的加强构件4，尤其是金属角钢可以由任一种金属制造，也可以是合金。例如：钢，可以是不锈钢、电镀钢、涂漆钢、含铝钢、含铜钢。
在瓦楞板底衬1的上波峰覆盖窄的角形金属构件4，仍可以把可能渗透到底层的水蒸汽通过复合材料的纤维部分排除掉，这样可以使底衬保持允许的湿度，不使之受损。
根据本发明，瓦楞板中的加强金属构件最好是夹放在底衬的波峰和覆盖在底衬上的软沥青防水层之间。为了使全部粘合在一起，只需在力所能及的范围内有效粘合即可。实际上，表面处理过的金属构件埋在沥青中，因此受到了保护，防止了由防水层2所造成的腐蚀。
材料的这种结构，使之具有稳定的机械性能，即：抗弯曲，檩条上最好的承载力和最好的外观。
实际上，底衬1和防水层2之间的牢固程度只是通过把它们紧紧地粘合在一起来实现的。
根据权利要求，为了使材料具有最佳的功效，对玻璃纱进行表面处理和浸渍并形成防水层的沥青，最好从下述沥青中选用；这些沥青是在直接蒸馏沥青中加入了弹胶物，尤其是无规立构的聚丙烯弹胶物，丁二烯苯乙烯弹胶物或是天然橡胶。这种防水层明显的耐老化，柔软且有很强的粘着力，可以保证上面的矿物细颗粒或片状板岩牢牢地粘住，并与纤维底衬紧紧地粘合在一起。
根据本发明，防水层2还含有其它的活性填充物，例如：氢氧化铝，以利于室内热潮气的排出，还可以阻止火焰的漫延。
作为防水层2的另一种活性填充物是磷石膏半水化合物(phos-phogype hemihydrate)，它的成份式是CaSO4·1／2H2O，这种物质加入到热沥青(约180℃)中，不会引起过份的沸腾也不会在表面产生过多的气泡。这样加入到防水层2沥青中的这种活性填充物可释放水份，构成象玻璃一样的物质起防火作用。
有火情时，防水层上面的一层不膨胀的层状硅酸盐会形成象“覆盖在糕上的蛋白酥皮”一样的对沥青底层起保护作用。
根据本发明，材料的传统成份是由行家在所熟悉的材料中根据用途和应用来选取的。各种成份的比例，填充物或其它的添加物也是由行家根据要达到的目的和在常规试验的基础上(如果需要的话)选定的。
本发明还涉及到生产这种材料的过程，该过程中：
a)纤维底衬最好是瓦楞状或其它的成形状态，至少用一种矿物粉末或适宜的合成粉末作为填料；
b)最好在纤维底衬的下面放一层热固性树脂；
c)用道路沥青或氧化沥青浸渍纤维底衬；
d)用热贴法把一种有玻璃纱的沥青防水层2敷在浸渍过的纤维底衬外面，在防水层的上面至少铺敷下列一种物质3，该物质可以是矿物细粒，最好是含氯的矿物细粒、片状板岩和不膨胀的硅酸盐。
本发明还涉及到这样一种改进的过程，即：在纤维底衬1和防水层2之间嵌有加强构件4，关于加强构件4在上面已经详细描述过了。这种改进有很多好处。由于这种改进是把加强构件置于粘在一起的涂有沥青的纤维底衬1和含沥青的防水层2之间。由于金属构件既轻又窄而且完全处于两层之间，因此受到很好的保护，不会受到任何的腐蚀，并且大大增加了材料的抗弯曲能力。这样，惯性平方力矩加倍及瓦楞板波高，即相对中心弦的距离的增加，这些允许使用者增加跨度以及增加负荷，尤其是雪的负荷或是增加抗掀起的能力。
甚至可以在统一的瓦楞板的边端留出加强构件的边，以便两块瓦楞板或更多的瓦楞板相互连接。
不仅限于此例，大家还可以看到一种涂沥青的玻璃纤维防水层，它是在浸渍沥青中渗入少量的无规立构的聚丙烯，在它的表面上还可以见到颜色好看的细小颗粒或是膨胀的金云母片。这种防水层顺着波的方向(要留出一个波以便衔接相邻的瓦楞板)被敷在刚渗透沥青的纸瓦楞板上，此瓦楞板是按照要求的瓦楞间的距离即从一个顶点到相邻顶点的距离、波高及曲率半径R1和R2预先制成的。在防水层上轻轻滚压以完成底衬和防水层的粘合。另外，在滚压前或之后，在底衬的下面放上一层三聚氰酰胺，最好2m2的板上放60g。
对于加固构件4，前面已经描述过。在防水层和底衬粘合前，只要把加固构件放在它们之间即可。实际中，是把轻型的角型金属片骑放在瓦楞板底衬的波峰顶上或角形顶上。
纤维材料和金属材料各自的热膨胀系数不同并不造成什么困难，因为金属构件和沥青粘结在一起，而沥青可以承受膨胀的差异。对于底衬纤维在不同湿度时膨胀与收缩也是同样：有弹性的沥青可以承受由于受湿度影响的纤维和不受湿度影响的金属可能引起的收缩与膨胀的差异。
上面提到的活性填充物，尤其是含铅的，掺有锑氧化物和／或铝氢氧化物的性能稳定的聚氯乙烯混合细粉末可以全部地、部分地代替传统的填充物，如用于填充浸渍沥青之纤维材料的碳酸钙。
尽管在复合材料中的每种材料都有助于瓦楞板的防火性能，但它们中单独的任何一种材料都不能达到防火目的。根据本发明，瓦楞板在这方面呈现出协同作用，在防火的同时也回答了存在的几个现实问题。这就是：屋内发生火灾，所产生的热量不传播蔓延，这是由于复合材料中几种材料综合产生的效果。防火的另一个积极因素是创造了不利于燃烧的环境，对于这一点，是玻璃纤维创造了一个真正的护栅。在纤维底衬下用特殊树脂进行处理构成了防止火势蔓延的保护层。
根据本发明已知技术，本材料可以制成屋顶和护板，还可以更广泛地应用于制造板材，起填补防火材料的作用。
因此，本发明的目的是使用所发明的材料制造防火屋顶或护板。

Claims (16)

1．用于屋顶和护板的复合材料，其特征在于：它主要由(A)和(B)组合而成：
(A)涂有沥青的纤维底衬(1)，
(B)用改性的或不改性的沥青进行表面处理和浸渍的玻璃纱作为防水层(2)，且在它的外面至少铺上一种物质，该物质可以是矿物细颗粒、片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐；
底衬的沥青或纤维材料至少用聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯和氢氧化铝、氢氧化镁、锑三氧化物或含氯的石蜡中的一种矿物或合成粉末填充。
2．根据权利要求1的材料，其特征在于：作为底衬的沥青或纤维材料的填充物是含铅的性能稳定的聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯合成粉末，其中掺有锑氧化物或氢氧化铝或氢氧化镁矿物粉末。
3．根据权利要求1的材料，其特征在于：粉末填充物占涂有沥青的纤维底衬(1)重量的5-20％。
4．根据权利要求1的材料，其特征在于：粉末填充物占涂有沥青的纤维底衬(1)重量的10-16％。
5．根据权利要求1至4之一的材料，其特征在于：在涂有沥青的纤维底衬(1)的下面，还有一层热固性树脂。
6．根据权利要求1的材料，其特征在于：对玻璃纱进行表面处理和浸渍的沥青是从下述沥青中选用的，这些沥青是在直接蒸馏沥青中加入了无规立构的聚丙烯弹胶物、丁二烯苯乙烯弹胶物或天然橡胶的改性沥青。
7．根据权利要求1的材料，其特征在于：它还含有其它活性填充物，以利于室内热潮气的排出。
8．根据权利要求7的材料，其特征在于：所述活性填充物是氢氧化铝。
9．根据权利要求1的材料，其特征在于：纤维底衬(1)和防水层(2)之间有加强构件。
10．根据权利要求9的材料，其特征在于：底衬(1)有一个展开的正弦波形状的横截面，加强构件(4)是一个金属角钢，它至少罩住底衬(1)的几个瓦楞。
11．根据权利要求10的材料，其特征在于：上瓦楞部分底衬的曲率半径小于其它部分。
12．根据权利要求1的材料的制造方法，其特征在于：
a)制造纤维底衬，至少用聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯和氢氧化铝、氢氧化镁、锑三氧化物或含氯的石蜡中的一种矿物或合成粉末作为填料；
b)可以在纤维底衬下面放一层热固性树脂；
c)用道路沥青浸渍纤维底衬；
d)用热贴法，把一种有玻璃纱的沥青防水层(2)敷在浸渍过的纤维底衬外面，在防水层上面至少铺敷下列一种物质(3)，这些物质可以是矿物细粒、片状板岩和不膨胀的层状硅酸盐。
13．根据权利要求12的方法，其特征在于：纤维底衬是瓦楞状或其它成形状态。
14．根据权利要求12的方法，其特征在于：所述矿物细粒是含氯的矿物细粒。
15．根据权利要求12的方法，其特征在于：在纤维底衬(1)和防水层(2)之间加入金属构件(4)。
16．根据权利要求1至11中任一项所述的材料的应用，用于制成防火屋顶和护板。
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