CN113969655B - 一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材及其制作方法，该单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材包括外层彩钢板、内层无机硅晶板和中间层阻燃聚氨酯凝胶，内外层通过中间层粘合。该复合板兼具了无机硅晶板和彩钢板的各自优点，具有隔热保温，轻质高强和优秀的防火耐高温性能。彩钢板作为风管外层具有美观，高强耐冲击效果，且不易附着灰尘，容易清洁，无机硅晶板作为风管内层，表面平滑风阻小，防腐耐磨损，使用寿命长，且无机硅晶板耐膨胀收缩，与彩钢粘合作为复合板，也不会出现因为温度变化而弯曲变形的现象。同时本发明对制作方法和工艺参数进行了优化，胶层固化快，粘结强，适合连续化快速生产，且较其他金属面复合板材，生产成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种防排烟风管领域，尤其涉及一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材及其制作方法。
背景技术
目前市场上常见的风管有无机玻璃钢风管、镀锌钢板风管和彩塑钢板风管等等，这些单层金属材料板强度高，但保温效果差，需要额外加装保温材料，因此安装加固困难，并且承重大，使建筑物的载荷变大。而其他造价低廉的风管用板材，如聚氨酯板和聚苯乙烯板，虽然质轻且具有一定的保温性能，但强度差，防火性能达不到要求，即使是性能较优的酚醛泡沫板也存在一定脆性和易粉化的缺点。
复合风管板是至少由两种材料组合而成的复合板材，能够充分发挥不同材料板的优点，避免各自缺点，应用最广泛的是复合夹芯板，可选用不同种类的面板和芯材进行组合，面板材料可选择金属面板，如彩钢板、铝板、不锈钢板等，具有高强耐磨损等优点，芯材可以为有机泡沫材料，如聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛等。这种复合夹芯板兼具面板和芯材的特点，具有轻质高强、保温隔热等优点。
还有一种单面复合板，仅外层板面使用金属板材作为风管的外表面，相比复合夹芯板，其结构简单，整体更加轻质，成本更低。因复合夹芯板的芯材是包裹在内，而单面复合板的内层板面是作为风管的内表面，因此对内层板面要求更高，轻质保温、隔热防火、无毒环保、表面平滑缺一不可，并且金属外板面和内板面的复合粘结效果也影响其最终的产品质量，这些都限制了单面复合板的应用和推广。
发明内容
基于上述内容，本发明提供了一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，兼具了无机硅晶板和彩钢板的各自优点，粘合中间层采用了AB双组分聚氨酯胶粘剂，并添加了阻燃成分，增强了防火效果，同时对制作方法和工艺参数进行了优化，胶层固化快，粘结强，适合连续化快速生产。
提供的一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，包括外层彩钢板、内层无机硅晶板和中间层阻燃聚氨酯凝胶，内外层通过中间层粘合，所述外层彩钢板厚度为0.25-0.4mm，所述内层无机硅晶板厚度为16-20mm，所述中间层阻燃聚氨酯凝胶厚度为4-7mm，其阻燃组分为磷酸三氯乙酯和氢氧化铝。
优选的，所述无机硅晶板是高纯度的硅质原料和钙质原料配以无机纤维增强材料，混合后进行水热反应生成的微晶料浆，再压制成型，蒸压养护制得，为密度120-150kg/m3的保温型超轻质无机硅晶板。
优选的，所述外层彩钢板为浅压型面板，截面具有凹凸，以增强面板的强度和增加面板之间的结合力。
优选的，所述中间层阻燃聚氨酯凝胶是通过将A组分和B组分混合固化而得，A组分为加入了阻燃组分的蔗糖聚醚多元醇、水、有机铝催化剂、二氯甲烷发泡剂和二甲基硅油稳定剂的混合物，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)3:1的复配。
一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将彩钢卷开卷并压制成彩钢板，将聚氨酯的液体原料A组分100份和B组分65-70份，通过计量泵准确计量后，在浇注机的混合头处混合均匀，经涂布器浇注涂覆在彩钢板的一面上，控制每平方米的涂胶量为0.2-0.4kg，以保证最终中间层厚度为4-7mm；其中A组分中还包括12-17份磷酸三氯乙酯和28-34份的氢氧化铝。
S2、将无机硅晶板和上述涂覆有阻燃聚氨酯胶液的彩钢板同时传送至双履带压合机进行复合，复合压力为0.01-0.03MPa，此时聚氨酯AB组分原料发泡并固化成型，将彩钢板和无机硅晶板粘合成复合板材。
S3、将上述所得复合板材切割后进行堆放养护，即得到本发明所述的一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材。
优选的，所述聚氨酯A、B组分的原料温度需控制在20-24℃，无机硅晶板需预热至34-38℃，并控制复合板的生产速度在1.8-2.3m/min，以保证板面复合后原料才开始发泡，并且在进入切割工序前能够基本完全固化成型。
优选的，所述堆放养护的环境温度为20-24℃，相对湿度为48-52％RH。
本发明有益效果在于：
1、本发明提供的一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，兼具了无机硅晶板和彩钢板的各自优点，隔热保温，无需二次外加保温，轻质高强，可以大大减轻建筑的负荷。彩钢板为不燃材料，无机硅晶板为A级不燃材料，中间层添加了阻燃成分，复合板整体具有优秀的防火性能。彩钢板作为风管外层具有美观，高强耐冲击效果，且不易附着灰尘，容易清洁，无机硅晶板作为风管内层，表面平滑风阻小，防腐耐磨损，使用寿命长，且无机硅晶板耐膨胀收缩，与彩钢粘合作为复合板，也不会出现因为温度变化而弯曲变形的现象。
2、本发明提供的阻燃聚氨酯凝胶中间层，本身卓越的隔热性能也能增强复合板的保温隔热效果，其AB双组分原料混合后，粘度高、固化快，添加的磷酸三氯乙酯和氢氧化铝阻燃成分，不仅阻燃耐高温，还能补强，能提高聚氨酯凝胶的抗拉伸性能，能避免因中间层被拉伸破坏造成的复合板脱胶。
3、本发明提供的双组分阻燃聚氨酯凝胶和制作参数，能在板面复合后AB双组分原料才开始发泡，并且在进入切割工序前能够基本完全固化成型，能够避免因固化不完全，在切割和传送时造成的板面位移。优选的浅压型彩钢面板，截面具有凹凸，能增强面板的强度和增加面板之间的结合力，也能防止制作过程中的板面位移。本发明提供的制作方法能保证最佳的复合粘结效果，能够快速连续化生产，产品性能稳定，且较其他金属面复合板材，成本更低。
具体实施方式
实施例1
本实施例的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，包括0.3mm厚的外层彩钢板、18mm厚的内层无机硅晶板和5mm厚的中间层阻燃聚氨酯凝胶，内外层通过中间层粘合，阻燃聚氨酯凝胶的阻燃组分为磷酸三氯乙酯和氢氧化铝。
内层选用的无机硅晶板密度为135kg/m3，是一种保温型超轻质无机硅晶板，是高纯度的硅质原料和钙质原料配以无机纤维增强材料，混合后进行水热反应生成的微晶料浆，再压制成型，蒸压养护制得。中间层阻燃聚氨酯凝胶是通过将A组分和B组分混合固化而得，A组分为加入了阻燃组分的蔗糖聚醚多元醇、水、有机铝催化剂、二氯甲烷发泡剂和二甲基硅油稳定剂的混合物，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)3:1的复配。外层彩钢板为浅压型面板结构，截面具有凹凸，以增强面板的强度和增加面板之间的结合力。
制作该单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，用到的设备有，开卷机、浇注机、涂布器、计量泵、双履带复合成型机、加热预热装置、切割机等。
具体步骤如下：
将彩钢卷开卷并压制成彩钢板，将聚氨酯的A、B组分的液体原料温度控制在22℃，100份A组分中还包括14份磷酸三氯乙酯和30份氢氧化铝，B组分为68份，通过计量泵准确计量后，在浇注机的混合头处混合均匀，经涂布器浇注涂覆在彩钢板的一面上，控制每平方米的涂胶量为0.3kg,保证最终中间层厚度为5mm。再将无机硅晶板预热至36℃，将涂覆有阻燃聚氨酯胶液的彩钢板和预热过的无机硅晶板同时传送至双履带压合机进行复合，复合压力为0.02MPa，此时聚氨酯AB组分原料发泡并固化成型，将彩钢板和无机硅晶板粘合成复合板材，最后板材切割后，在22℃温度和50％RH湿度的环境下进行堆放养护1周。控制复合板的生产速度在2m/min，以保证板面复合后原料才开始发泡，并且在进入切割工序前能够基本完全固化成型，防止固化不完全造成板面位移。
实施例2
本实施例的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，包括0.25mm厚的外层彩钢板、20mm厚的内层无机硅晶板和4mm厚的中间层阻燃聚氨酯凝胶，内外层通过中间层粘合，阻燃聚氨酯凝胶的阻燃组分为磷酸三氯乙酯和氢氧化铝。
内层选用的无机硅晶板密度为125kg/m3，是一种保温型超轻质无机硅晶板，是高纯度的硅质原料和钙质原料配以无机纤维增强材料，混合后进行水热反应生成的微晶料浆，再压制成型，蒸压养护制得。中间层阻燃聚氨酯凝胶是通过将A组分和B组分混合固化而得，A组分为加入了阻燃组分的蔗糖聚醚多元醇、水、有机铝催化剂、二氯甲烷发泡剂和二甲基硅油稳定剂的混合物，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)3:1的复配。外层彩钢板为浅压型面板结构，截面具有凹凸，以增强面板的强度和增加面板之间的结合力。
具体步骤如下：
将彩钢卷开卷并压制成彩钢板，将聚氨酯的A、B组分的液体原料温度控制在20℃，100份A组分中还包括12份磷酸三氯乙酯和28份氢氧化铝，B组分为66份，通过计量泵准确计量后，在浇注机的混合头处混合均匀，经涂布器浇注涂覆在彩钢板的一面上，控制每平方米的涂胶量为0.2kg,保证最终中间层厚度为4mm。再将无机硅晶板预热至38℃，将涂覆有阻燃聚氨酯胶液的彩钢板和预热过的无机硅晶板同时传送至双履带压合机进行复合，复合压力为0.03MPa，此时聚氨酯AB组分原料发泡并固化成型，将彩钢板和无机硅晶板粘合成复合板材，最后板材切割后，在24℃温度和48％RH湿度的环境下进行堆放养护1周。控制复合板的生产速度在2.2m/min，以保证板面复合后原料才开始发泡，并且在进入切割工序前能够基本完全固化成型，防止固化不完全造成板面位移。
实施例3
本实施例的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，包括0.35mm厚的外层彩钢板、16mm厚的内层无机硅晶板和6mm厚的中间层阻燃聚氨酯凝胶，内外层通过中间层粘合，阻燃聚氨酯凝胶的阻燃组分为磷酸三氯乙酯和氢氧化铝。
内层选用的无机硅晶板密度为145kg/m3，是一种保温型超轻质无机硅晶板，是高纯度的硅质原料和钙质原料配以无机纤维增强材料，混合后进行水热反应生成的微晶料浆，再压制成型，蒸压养护制得。中间层阻燃聚氨酯凝胶是通过将A组分和B组分混合固化而得，A组分为加入了阻燃组分的蔗糖聚醚多元醇、水、有机铝催化剂、二氯甲烷发泡剂和二甲基硅油稳定剂的混合物，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)3:1的复配。外层彩钢板为浅压型面板结构，截面具有凹凸，以增强面板的强度和增加面板之间的结合力。
具体步骤如下：
将彩钢卷开卷并压制成彩钢板，将聚氨酯的A、B组分的液体原料温度控制在24℃，100份A组分中还包括16份磷酸三氯乙酯和32份氢氧化铝，B组分为70份，通过计量泵准确计量后，在浇注机的混合头处混合均匀，经涂布器浇注涂覆在彩钢板的一面上，控制每平方米的涂胶量为0.4kg,保证最终中间层厚度为6mm。再将无机硅晶板预热至34℃，将涂覆有阻燃聚氨酯胶液的彩钢板和预热过的无机硅晶板同时传送至双履带压合机进行复合，复合压力为0.01MPa，此时聚氨酯AB组分原料发泡并固化成型，将彩钢板和无机硅晶板粘合成复合板材，最后板材切割后，在20℃温度和52％RH湿度的环境下进行堆放养护1周。控制复合板的生产速度在1.8m/min，以保证板面复合后原料才开始发泡，并且在进入切割工序前能够基本完全固化成型，防止固化不完全造成板面位移。
酚醛泡沫板具有优秀的保温和防火性能，但酚醛泡沫表面脱粉严重、脆性大、表面质量差，因此不适合制成单面彩钢酚醛板，市面上综合性能最佳的风管采用的是酚醛金属双面夹芯板，本发明提供的方法制作的板材厚度在20-28mm之间，上述实施例板材厚度在22-25mm之间，以25mm厚的彩钢酚醛夹芯板(共俩面彩钢，每面彩钢厚0.3mm)作为第一个对比测试试样，进行性能测试。
镀锌钢板风管强度高但基本不具备保温性能，需要外加保温材料，以1mm厚的镀锌钢板外加固定有25mm厚的橡塑材料，来作为第二个对比试样。
现对实施例1-3以及两个对比试样进行以下测试。密度测定：将试样采用干燥箱进行恒重处理后，测量试样的尺寸并称量，计算复合板的平均密度，其中镀锌钢板是固定有保温材料一并称重计算其平均密度。
导热系数：依据GB/T10294-2008绝热材料稳态热阻及有关特性的测定.防护热板法，进行测定。
表面绝对粗糙度：在粗糙度测试仪上进行测定计算。
力学性能测试：将上述对比例和实施例中的制品，分切成长为80mm宽为20mm的试样，在万能试验机上进行相关强度测试。因都复合有彩钢板，兼具彩钢板的力学性能，抗拉强度等性能不具参考性，在抗折强度等试验中，观察酚醛泡沫芯材和无机硅晶板的破坏情况，此时的强度作为参考。
载荷试验：依据GB/T1456-2005的试验方法，在载荷试验机上，对试样复合板材分级施加载荷，当载荷达到0.5KN/m2时，测定计算此时的挠度值。
上述试验均采用多个试样进行测试，其结果为多个试样的平均值，相关结果见下表1。
表1：
粘结强度测试：依据GB/T23932-2009建筑用金属面绝热夹芯板7.3.2的测试方法，将实施例的另一面按同样的方法也复合上彩钢制成夹芯板作为试样进行测试。
高温粘结强度测试：将试样放入130℃的保温箱内5h，再取出进行粘结强度测试。
上述试验均采用多个试样进行测试，其结果为多个试样的平均值，相关结果见下表2。
表2：
| 项目 | 彩钢酚醛夹芯板 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 粘结强度/MPa | 0.134(芯材破坏) | 0.155 | 0.151 | 0.158 |
| 高温粘结强度/MPa | 0.095 | 0.137 | 0.134 | 0.139 |
耐高温试验：将试样放进电阻炉中加热，升温至1000℃，恒温2h后取出冷却，观察试样的状态。
保温性能测试：将试样金属单面通过热辐射方式缓慢升温至800℃，用测温枪测量另一面温度。
火焰喷枪试验：用火焰温度可达1300℃的火焰喷枪直接作用于试样金属表面，进行喷烧20min，观察试样板的完整性。
上述试验均采用多个试样进行测试，其结果为多个试样的平均值，相关结果见下表3。
表3：
由表1可知，无机硅晶板表面绝对粗糙度略高于彩钢板，风管内壁绝对粗糙度为0.9mm时才算粗糙的标准，无机硅晶板作为风管内壁，其表面粗糙度足够满足要求，且在长时间使用下，彩钢板和镀锌钢板存在表面涂层脱落腐蚀的情况，而无机硅晶板防腐耐磨不存在这个问题。虽然无机硅晶板的密度大于酚醛泡沫板，但酚醛表面脱粉严重、脆性大、表面质量差，不适合做单面彩钢复合板，因此只使用一面彩钢板的单面彩钢无机硅晶板，其平均密度比双面彩钢酚醛夹芯板小，在厚度一样的情况下，比彩钢酚醛夹芯板更加轻质。
由表2可知，本发明提供的双组分阻燃聚氨酯凝胶和制作方法参数，在快速连续化生产下，单面彩钢无机硅晶板，其板面间粘结强度的得到了保证。添加的磷酸三氯乙酯和氢氧化铝阻燃成分，不仅阻燃耐高温，还能补强，提高聚氨酯凝胶的抗拉伸性能，在粘结强度测试中阻燃聚氨酯凝胶中间层没有发生破坏。
由表1和表3可知，实施例中的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，其导热系数略大于彩钢酚醛夹芯板，保温性能也略低于彩钢酚醛夹芯板，但其力学性能远优于彩钢酚醛夹芯板。表1的载荷试验能一定程度反映试样的抗形变能力，在0.5KN/m2载荷作用下，均没有被破坏断裂，均具有良好的韧性，但由于无机硅晶板和酚醛泡沫力学性能不同，实施例的挠度值更小，抗形变能力更强，能保证在发生火灾，风管受到建筑结构挤压时，仍能具备排烟的功能。表3的火焰喷枪试验中，彩钢酚醛夹芯板的酚醛泡沫夹芯发生了炭化开裂，影响其力学性能，耐高温试验中，由于酚醛泡沫夹芯高温形变，使复合板整体略有变形，而单面彩钢无机硅晶板在高温下具有更优异的表现。
总之，单面彩钢无机硅晶板保温性能略低于彩钢酚醛夹芯板，但其力学性能和耐高温性能远优于彩钢酚醛夹芯板，在厚度相同的情况下，比彩钢酚醛夹芯板整体更加轻质，生产成本更低。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，其特征在于，包括外层彩钢板、内层无机硅晶板和中间层阻燃聚氨酯凝胶，内、外层通过中间层粘合，所述外层彩钢板厚度为0.25-0.4mm，所述内层无机硅晶板厚度为16-20mm，所述中间层阻燃聚氨酯凝胶厚度为4-7mm；
所述中间层阻燃聚氨酯凝胶是通过将A组分和B组分混合固化而得，A组分为加入了阻燃组分的蔗糖聚醚多元醇、水、有机铝催化剂、二氯甲烷发泡剂和二甲基硅油稳定剂的混合物，B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)3:1的复配；所述阻燃组分为磷酸三氯乙酯和氢氧化铝；
在生产单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材时，聚氨酯A、B组分的原料温度需控制在20-24℃，无机硅晶板需预热至34-38℃，并控制复合板的生产速度在1.8-2.3m/min。
2.根据权利要求1所述的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，其特征在于，所述无机硅晶板是高纯度的硅质原料和钙质原料配以无机纤维增强材料，混合后进行水热反应生成的微晶料浆，再压制成型，蒸压养护制得，为密度120-150kg/m3的保温型超轻质无机硅晶板。
3.根据权利要求1所述的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材，其特征在于，所述外层彩钢板为浅压型面板，截面具有凹凸，以增强面板的强度和增加面板之间的结合力。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将彩钢卷开卷并压制成彩钢板，将聚氨酯的液体原料A组分100份和B组分65-70份，通过计量泵准确计量后，在浇注机的混合头处混合均匀，经涂布器浇注涂覆在彩钢板的一面上，控制每平方米的涂胶量为0.2-0.4kg，以保证最终中间层厚度为4-7mm；其中A组分中还包括12-17份磷酸三氯乙酯和28-34份的氢氧化铝；
S2、将无机硅晶板和上述涂覆有阻燃聚氨酯胶液的彩钢板同时传送至双履带压合机进行复合，复合压力为0.01-0.03MPa，此时聚氨酯AB组分原料发泡并固化成型，将彩钢板和无机硅晶板粘合成复合板材；
S3、将上述所得复合板材切割后进行堆放养护。
5.根据权利要求4所述的单面彩钢无机硅晶防排烟风管板材的制作方法，其特征在于，所述堆放养护的环境温度为20-24℃，相对湿度为48-52％RH。
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