新型防火門(mén)芯板的研制

1防火門(mén)芯板的研制我國(guó)目前的一般技術(shù)條件和一般技術(shù)條件已經(jīng)使用了17年和15年。新修訂的防火門(mén)標(biāo)準(zhǔn)將在今年出臺(tái),對(duì)于我們生產(chǎn)門(mén)芯材料的廠家而言,它主要提出了兩點(diǎn)要求:一是材料要達(dá)到GB8624燃燒性能的A1級(jí),并且做成防火門(mén)后的耐火極限時(shí)間相應(yīng)加長(zhǎng),最長(zhǎng)達(dá)3小時(shí);二是要求材料要環(huán)保,達(dá)到GB/T20285規(guī)定產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)ZA2級(jí)。為了適應(yīng)新修訂的防火門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求,并結(jié)合研究院下達(dá)的新產(chǎn)品研究項(xiàng)目,我們?cè)?007年研制了“新型防火門(mén)芯板”,并取得了國(guó)家防火建材質(zhì)檢中心的抽檢合格報(bào)告,達(dá)到GB8624燃燒性能的A1級(jí)和GB/T20285規(guī)定產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)AQ1級(jí)(最好級(jí)別)。為防火門(mén)生產(chǎn)提供了品質(zhì)優(yōu)秀門(mén)芯板;為防火門(mén)達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求,提供了基本的保證,主要研制過(guò)程如下。2原料的選擇原料選擇要滿足以下幾點(diǎn)要求:首先是耐高溫的不燃材料;其次是具有保溫隔熱性能的絕熱材料;第三是綠色環(huán)保材料。2.1無(wú)機(jī)隔膜原料蛭石,它是一種多孔粒狀材料,顏色為銀白色,在干燥的情況下,容重僅為100kg/m3~200kg/m3,顆粒內(nèi)部充滿微小氣孔,導(dǎo)熱系數(shù)0.047W/(m·K)~0.081W/(m·K),耐火溫度1300℃~1350℃,不腐、不燃、柔軟、隔熱、絕緣,是優(yōu)質(zhì)的無(wú)機(jī)隔熱原料。珍珠巖,也是一種多孔粒狀材料,外觀呈白色,在干燥的情況下,容重僅為50kg/m3~80kg/m3,微孔結(jié)構(gòu),導(dǎo)熱系數(shù)0.042W/(m·K)~0.076W/(m·K),安全使用溫度為-200℃~1000℃,資源豐富,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,也是一種優(yōu)質(zhì)的絕熱材料。2.2可提高試件的成型性能a)是無(wú)機(jī)礦石粉,耐火度為1580℃,加水后具有很好的可塑性及粘著性,可提高試件的耐火性及成型性能;b)是白色粘稠狀液體,比重為1.3~1.4,它的最高使用溫度不超過(guò)1200℃,起黏結(jié)作用。c)是褐色粘稠狀物質(zhì),是制糖工業(yè)的副產(chǎn)品,棕黑色液體,有紅糖的甜味,無(wú)毒。起減緩膨脹變形的作用。3實(shí)驗(yàn)的生產(chǎn)選擇上述五種原料,形成多組配比,制成試件,進(jìn)行試驗(yàn)篩選,最終確定最佳組成配比。具體流程如下:4關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于提高防火門(mén)芯板的隔熱性及抗變形性。4.1退火極限時(shí)間是檢驗(yàn)試件在焙燒過(guò)程中隔熱能力的指標(biāo),反應(yīng)到防火門(mén)焙燒試驗(yàn)上就是,減去環(huán)境溫度后,背火面各點(diǎn)的平均溫度不超過(guò)140℃的時(shí)間及最高溫度不得超過(guò)180℃的時(shí)間,這個(gè)時(shí)間稱為耐火極限時(shí)間,越長(zhǎng)越好。4.1防火門(mén)單向拉伸引起板的變形是指防火門(mén)在單向受熱過(guò)程中抵抗溫差產(chǎn)生應(yīng)力帶來(lái)變形的能力。由于防火門(mén)單向受熱,沿板厚度方向產(chǎn)生的溫差巨大,向火面溫度最高達(dá)1000℃左右,背火面溫度最高達(dá)180℃,故向火面的膨脹應(yīng)力很大,引起板的變形較大。5試驗(yàn)計(jì)劃和分析5.1納米金屬試件的導(dǎo)熱系數(shù)和熱性能一般來(lái)講,有機(jī)高分子材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于無(wú)機(jī)材料,無(wú)機(jī)材料中,非金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小于金屬材料;氣態(tài)物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)小于液態(tài)物質(zhì),液態(tài)物質(zhì)小于固體。從試件的結(jié)構(gòu)看,對(duì)固體而言,分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、結(jié)晶程度越低,導(dǎo)熱系數(shù)越小。所以,我們采用的五種材料均為非晶體材料,而且是多種材料的混合體,應(yīng)該具有較小的導(dǎo)熱系數(shù),和較好的隔熱性。5.2纖維膨脹系數(shù)眾所周知,空氣的導(dǎo)熱率最小,所以在實(shí)驗(yàn)中,采用的兩種多孔原料,一定要膨脹完全,膨脹越完全氣孔率越高,形成的制品導(dǎo)熱系數(shù)就越小;另外在成型過(guò)程中,盡量使整個(gè)板坯裝料均勻,比重趨于一致,孔隙分布均勻盡量不出現(xiàn)貫穿氣孔,以減小對(duì)流及阻斷輻射傳熱,提高試件的隔熱性。5.3重設(shè)計(jì)結(jié)果分析按照一般的邏輯,認(rèn)為比重越輕,隔熱性越好,我們開(kāi)始將防火板的比重設(shè)計(jì)為1#—600kg/m3±30kg/m3,結(jié)果不甚理想。后來(lái)又將比重調(diào)整為2#—650kg/m3±30kg/m3,結(jié)果較好。當(dāng)比重再增加為3#—700kg/m3±30kg/m3時(shí),結(jié)果又很差。5.3.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較見(jiàn)表15.3.2導(dǎo)熱系數(shù)和比熱比重對(duì)背火面的溫升速度影響:a)在焙燒過(guò)程中,背火面的溫升速度不僅取決于試件的導(dǎo)熱系數(shù),還取決于試件的導(dǎo)溫系數(shù),它是表征物體被加熱或冷卻時(shí),物體內(nèi)各部分溫度趨于一致能力大小的物理量。用α表示,它等于:式中:λ——表示導(dǎo)熱系數(shù);C——表示比熱;ρ——表示比重。當(dāng)導(dǎo)熱系數(shù)一定時(shí),增加材料的比重,或比熱就可降低導(dǎo)溫系數(shù),使防火門(mén)內(nèi)外溫差加大,減緩背火面的溫升速度。b)試件比重過(guò)小,孔隙率過(guò)高,尤其是貫穿氣孔率增大,對(duì)流傳熱及輻射傳熱的速度加快,使背火面的溫升速度提高。c)材料比重過(guò)大,固體部分體積增加,孔隙率降低,而所有致密固體的導(dǎo)熱系數(shù)均高于氣體,故傳導(dǎo)傳熱的效率提高,背火面的溫升速度也會(huì)提高。所以,當(dāng)材料的比重及空隙率合適的情況下,它的導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流換熱系數(shù)及輻射傳熱系數(shù)三者之和才會(huì)最小,背火面的溫升速度也才最慢。5.4抗變形性引入受熱后收縮的材料組分C,使其減少變形,保持其完整性及密封性。5.4.1試驗(yàn)組與數(shù)據(jù)的比較1#組分不加C,2#組分加入C。數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。5.4.2c液原料的作用1#的變形量比2#大60%,說(shuō)明加入C,起到了減小變形的作用,這是由于C是一種液體原料,在拌料過(guò)程中均勻分布在試件的每一個(gè)部位;在焙燒過(guò)程中炭化收縮,因而與試件受熱膨脹的部分應(yīng)力抵消,故減小變形。5.4.3少炭化收縮應(yīng)力適宜的加入量為3%~5%,加入量太少炭化收縮應(yīng)力不足以抵消膨脹應(yīng)力,加入量太多會(huì)降低隔熱性,導(dǎo)致背火面溫升速度過(guò)快,使耐火極限時(shí)間減少。6新型防火門(mén)芯板a)多種材料組成的非晶體混合物,具有較小的導(dǎo)熱系數(shù)和較好的隔熱性;b)分布均勻的封閉氣孔,可提高防火門(mén)芯板