專利名稱：高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蜂窩復(fù)合材料，特別涉及一種防火絕熱蜂窩復(fù)合材料。
技術(shù)背景已有技術(shù)的蜂窩復(fù)合板， 一般是采用"三明治"夾芯結(jié)構(gòu)，上下兩個面板之間夾 有蜂窩芯，采用粘合劑復(fù)合為一體，蜂窩孔內(nèi)填充絕熱隔音輕質(zhì)材料，廣泛的用于內(nèi) 隔墻體、門業(yè)、家倶等行業(yè)。不管是鋁蜂窩、塑料蜂窩、玻璃鋼蜂窩還是紙蜂窩，雖 然他們都有較高的比強度，但絕熱隔音性能較差，尤其是防火性較差，最好只能做到 GB/T8624B1級阻燃材料。"三明治"蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在使用中易分層，材料的抗彎荷載 強度低，因此目前的蜂窩復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域和范圍受到很大的局限。而現(xiàn)在一般的石 膏板或氧化鎂板制作的隔墻或防火門填充的材料基本上都采用巖棉和硅酸鋁棉，而這 些無機纖維存在的美中不足是勞動危害大、材料強度差、常借助于增強材料使用，因 而制品中有許多熱橋和聲橋，從而降低了其絕熱和隔音防火性能，還由于這些無機材 料纖維復(fù)合強度差，與復(fù)合板面極易剝離和產(chǎn)生下垂，也極大地影響了其性能。這些 無機纖維一般需要使用一些含有甲醛的粘合劑加之自身含有放射性有害物質(zhì)，從而使 復(fù)合材料不環(huán)保。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制 品，既有蜂窩結(jié)構(gòu)的高強輕質(zhì)特性，又有無機材料的防火阻燃、絕熱隔音，以及高抗 沖擊性能。本發(fā)明高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窩體，蜂窩 體的蜂窩孔內(nèi)填充有輕質(zhì)無機填充料，其特征在于在蜂窩孔的兩端面抹有無機鹽凝膠 材料，無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的深度為1.5 10mm，在蜂窩孔外的厚度為1.5 10mm，總厚度為3 20mm。
無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的深度優(yōu)選為3 5mm,在蜂窩孔外的厚度優(yōu)選為2 6mm，總厚度優(yōu)選為5 11mm。在蜂窩體的側(cè)面瓦楞溝槽內(nèi)也可抹有無機鹽凝膠材料，無機鹽凝膠材料在溝槽外 的厚度為2 30mm。本發(fā)明在蜂窩孔內(nèi)或側(cè)面的瓦楞溝槽內(nèi)抹入無機鹽凝膠材料，不但填充了部分蜂 窩孔或填平了溝槽，而且無機鹽凝膠材料形成了與蜂窩結(jié)合的面板，蜂窩內(nèi)的凝膠材 料或溝槽內(nèi)的凝膠材料與面板方向形成T形結(jié)構(gòu)，在蜂窩孔內(nèi)或溝槽內(nèi)固化與蜂窩材 料插接復(fù)合為一體。這種無機鹽凝膠材料深入到蜂窩孔內(nèi)部的T形插接復(fù)合，使得制 品獲得了最佳的抗彎荷載的強度。試驗表明，在進行蜂窩材料抗彎荷載破壞性試驗時， 三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其面板與蜂窩芯的結(jié)合部由于芯材受力變形斷裂后而喪失抗 彎強度。而本發(fā)明的制品由于無機鹽凝膠材料深入到蜂窩內(nèi)部與蜂窩孔的周壁復(fù)合為 一體起到了不易變形的加固作用；側(cè)面瓦楞溝槽內(nèi)的凝膠材料同樣起到了加強筋的作 用，獲得了最佳抗彎的高強結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明獲得的蜂窩復(fù)合材料制品在無機鹽凝膠材料面板的表面可直接進行壓 花、拋光使用或再復(fù)合一層飾面材料。制品周邊可預(yù)先預(yù)制出各種凸凹便于連接的造 型。無機鹽凝膠材料(也稱為灰膏)可采用石灰、硫酸鹽石膏材料、氯化鎂和氧化鎂 的混合鎂鹽材料、硅酸鹽水泥或這些鹽的復(fù)合型鹽材料等。材料中還可添加有防水劑 和纖維增強材料，如使用石裔硫酸鹽的時候，可添加適量的有機防水材料，如有機硅、 丙烯酸防水劑、松香、石蠟乳液等，增加其制品的防水性能。為了增加制品的復(fù)合強 度，在攪拌灰膏的同時放入短纖維增強材料。如，天然麻棉纖維和有機人造化學(xué)纖維 及玻璃纖維等。蜂窩孔內(nèi)的無機填充料首先選用一些顆粒或粉狀的材料，如膨脹珍珠巖、二氧化 硅粉、活性炭、玻璃微珠等輕質(zhì)、容易填充的導(dǎo)熱系數(shù)低的無機材料，同時增加了制 品的耐溫和防火性能。這些顆?；蚍蹱畹奶畛淞咸畛湓诜涓C孔內(nèi)，呈現(xiàn)自由基活性狀 態(tài)，封閉在蜂窩孔內(nèi)，當(dāng)聲源沖擊活性材料時，活性材料產(chǎn)生振動，將聲能轉(zhuǎn)化為熱 能，因此將得到最佳的隔音效果。同時這些活性絕熱隔音材料，使得制品有一個最佳 的絕熱隔音防火的綜合性能，防火安全性顯著提髙。多層瓦楞板填充這些活性隔音材
料后的隔音和絕熱效果更佳。由于這些無機填充料自由地填充在蜂窩孔內(nèi)，不需要含 有甲醛或其它有害的粘合劑，使用更環(huán)保。無機填充料在填充時前最好進行加熱，干燥。脫水的作用有兩個 一是對涂敷的 無機鹽凝膠材料起到加熱干燥的作用。二是脫水后含水率越低導(dǎo)熱系數(shù)越低，絕熱隔 音效果越好，質(zhì)量越輕。本發(fā)明比較適宜采用多層瓦楞板依次復(fù)合形成的蜂窩體或由圓管緊密排列形成的 蜂窩體結(jié)構(gòu)，蜂窩體的蜂窩材料最好進行浸漬阻燃劑或包覆阻燃劑處理，尤其是用阻 燃紙制作的蜂窩材料必須包敷硅酸鈉與氧化物阻燃劑的混合膠液，主要是增強硬化蜂 窩材料和提高防火性能。當(dāng)遇火災(zāi)時紙質(zhì)材料雖然已經(jīng)碳化，但包敷的硅酸鹽和氧化 物經(jīng)過高溫變成了堅硬的陶瓷狀，仍然有很好的強度，這也是本發(fā)明獨到的優(yōu)點特征。本發(fā)明的制作方法是先在蜂窩體的蜂窩孔的一個端面將灰膏狀無機鹽凝膠材料抹 入(稱之為抹灰)，再從另一端面填充具有絕熱隔音功能的無機填充料，再將該端面抹 灰密封，然后進行干燥。如果在蜂窩體的側(cè)面(與蜂窩孔垂直面)溝槽內(nèi)也同時抹灰 時，可先把二個抹灰的側(cè)面制作完后，再進行蜂窩孔的抹灰操作。本發(fā)明的制作方法 即便于手工操作，也適合機械生產(chǎn)線上高速高質(zhì)量制作。本發(fā)明的優(yōu)點保留了蜂窩結(jié)構(gòu)的高強輕質(zhì)特性，同時防火阻燃、絕熱隔音性能更優(yōu)越，整體制品的抗彎荷載強度高，提高了制品的高抗沖擊性能。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)蜂窩體2、 4無機鹽凝膠材料3無機填充料具體實施方式
如圖l，本發(fā)明蜂窩體1的蜂窩孔內(nèi)填充有輕質(zhì)無機填充料3，在蜂窩孔的兩端面 抹有灰膏狀無機鹽凝膠材料2，無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的深度為1.5 10mm，優(yōu) 選3 5mm，在蜂窩孔外的厚度為1.5 10mm，優(yōu)選2 6mm，總厚度為3 20mm, 優(yōu)選5 11mm。無機鹽凝膠材料不但深入蜂窩孔內(nèi)而且形成了本發(fā)明制品的面板。 如圖2,在蜂窩體1的側(cè)面瓦楞溝槽內(nèi)抹有灰膏狀無機鹽凝膠材料4，無機鹽凝膠 材料在溝槽外的厚度為2 30mrn。無機鹽凝膠材料4不但將瓦楞溝槽填平而且形成側(cè) 面面板。實施例1:利用克重150g/i^的阻燃紙為瓦楞面，200g/ii^克重的阻燃紙為直面制作成阻燃型 瓦楞紙，由瓦楞紙依次復(fù)合形成瓦楞蜂窩體。瓦楞蜂窩瓦楞模數(shù)為4.5，瓦楞距高7nun, 密度為100kg/m3，厚度50mm。用36度硅酸鈉與氫氧化鎂(或氫氧化鋯)100: 20重 量比的混合膠液包敷浸漬處理蜂窩體，經(jīng)干燥后，測試其防火性，GB/T8624，達到復(fù) 合A級不燃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(煙密度等級SDR《1，氧指數(shù)OI》70.5)，抗平壓強度》5.0MPA， 甲醛釋放量為0.015mg/L，抗彎強度(KN/m2) >5.5 (JC623-996)。將普通的石膏粉(凝速8-9min):水防水劑(有機硅防水劑乳液)玻璃纖維(中 堿，長度為l-3cm)按100: 100: 1.5: 8的配比攪拌均勻成灰膏(無機鹽凝膠材料)，填 充在蜂窩孔的其中一面，將灰裔壓入蜂窩孔深入0.5cm,蜂窩孔外垂直高度(厚度) 0.6cm。實際抹灰厚度為0.5+0.6= l.lcm。進行干燥后。在蜂窩孔內(nèi)填充密度為55kg/m3 的膨脹珍珠巖絕熱材料，含水率《3%，填充近滿至另一面蜂窩孔平齊，用上述的石膏 灰膏，抹入蜂窩孔內(nèi)深度為0.5cm,蜂窩孔外厚度0.6cm,與另一面厚度相同，進行T 燥。制品測得防火性(GB/T9978-99)，耐火極限》1.2小時、隔音性能(GBJ75—84) 》45dB、導(dǎo)熱系數(shù)入=0.075W/M.K、抗彎強度(KN/m2) >5.5 (JC623-996)、抗平 壓強度》5.0MPA。實施例2:利用實施例1同樣的阻燃紙，經(jīng)包敷浸漬硅酸鈉和氫氧化鎂(配比同上)，硬化后， 復(fù)合為多層瓦楞復(fù)合蜂窩體。瓦楞蜂窩體厚度為60mm，材料密度為120kg/m3。使用氯化鎂水氧化鎂=1: 1.5: 0.5的灰膏加入適量2-4% (占灰膏總量)的加 強筋短纖維碳絲制得無機鹽凝膠材料。蜂窩孔內(nèi)抹入深度為3mm，蜂窩外高度Smm， 氧化鎂涂層(無機鹽凝膠材料)總厚度為8mm。蜂窩內(nèi)填充1000目玻璃微珠活性閉 孔材料。干燥后性能如下耐火極限》1.5小時、隔音性能》50dB、導(dǎo)熱系數(shù)入二 0.051W/M.K、抗彎強度(KN/m2) >6.2 (JC623-996)、抗平壓強度》5.0MPA。實施例3: 利用實施例2的經(jīng)阻燃浸漬硬化處理的60mm厚多層瓦楞復(fù)合板將一端用實施例 2中的鎂鹽及增強短纖維，封堵一側(cè)蜂窩孔，然后填充二氧化硅細粉(密度45kg/m3)， 將另一端密封后，在兩瓦楞面的瓦楞溝槽內(nèi)(溝槽深度7mm)用上述鎂鹽膏漿抹灰， 溝槽外無機鹽凝膠材料厚度為5mm。制得復(fù)合板制品，性能如下導(dǎo)熱系數(shù)^ = 0.055W/MK、隔音46dB、抗彎強度(KN/m2) >4.3、抗平壓強度》3.0MPA、耐火極 限》1.2小時。以上實施例在蜂窩孔內(nèi)抹入無機鹽凝膠材料后，橫向荷載增加30%左右，隔音效 果提高15%作用，可以強補瓦楞蜂窩材料抗彎強度的單向性。
權(quán)利要求
1、一種高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窩體，蜂窩體的蜂窩孔內(nèi)填充有輕質(zhì)無機填充料，其特征在于在蜂窩孔的兩端面抹有無機鹽凝膠材料，無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的的深度為1.5～10mm，在蜂窩孔外的厚度為1.5～10mm，總厚度為3～20mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，其特征在于 在蜂窩體的側(cè)面瓦楞溝槽內(nèi)抹有無機鹽凝膠材料，無機鹽凝膠材料在溝槽外的厚度為 2 30mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，其特征在于 所述無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的的深度為3 5mm，在蜂窩孔外的厚度為2 6mm， 總厚度為5 11mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，其特征 在于所述無機鹽凝膠材料為石灰、硫酸鹽石膏材料、氯化鎂和氧化鎂的混合鎂鹽材料、 硅酸鹽水泥或這些鹽的復(fù)合型鹽材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，其特征在于 所述輕質(zhì)無機填充料采用粒狀或粉狀的膨脹珍珠巖、二氧化硅粉、活性炭或玻璃微珠。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，其特征在于 蜂窩體的蜂窩材料進行浸漬阻燃劑或包覆阻燃劑處理。
7、 一種制作權(quán)利要求1所述的高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品的方法， 其特征在于是先在蜂窩體的蜂窩孔的一個端面將灰膏狀無機鹽凝膠材料抹入，再從另 一端面填充具有絕熱隔音功能的無機填充料，再將該端面用灰膏狀無機鹽凝膠材料抹 灰密封，然后進行干燥。
全文摘要
高抗彎強度的防火絕熱蜂窩復(fù)合材料制品，包括瓦楞或管式蜂窩體，蜂窩體的蜂窩孔內(nèi)填充有輕質(zhì)無機填充料，其特征在于在蜂窩孔的兩端面抹有灰膏狀無機鹽凝膠材料，無機鹽凝膠材料在蜂窩孔內(nèi)的深度為1.5～10mm，在蜂窩孔外的厚度為1.5～10mm，總厚度為3～20mm。在蜂窩體的側(cè)面瓦楞溝槽內(nèi)也可抹有灰膏狀無機鹽凝膠材料，無機鹽凝膠材料在溝槽外的厚度為2～30mm。本發(fā)明保留了蜂窩結(jié)構(gòu)的高強軟質(zhì)特性，同時防火阻燃、絕熱隔音性能更優(yōu)越，整體制品的抗彎荷載強度高，提高了制品的高抗沖擊性能。
文檔編號F16L59/02GK101153686SQ20061006925
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者劉昭勇, 王云山, 剛 許 申請人:剛 許