Акустическое нетканое полотно для перфорированных потолочных элементов

Изобретение относится к технологии производства акустических нетканых материалов для металлических потолков. Материал имеет отнесенную к единице площади массу менее 60 г/м², содержит менее 15 г/м² клеящего вещества и менее 5 г/м² связующего. Материал также содержит слой с массой, отнесенной к единице площади, не более 45 г/м², включающий смесь волокон не более 30 г/м² и не более 10 г/м² ингибитора горения. Применение структур, содержащих указанный акустический материал и перфорированный металлический потолочный элемент и имеющих при измерении в соответствии с DIN EN 13823 значение SMOGRA не более 30 м²/с² и значение TSP(600s) не более 50 м², не вызывает проблем при обработке и образует наименее возможное количество дыма в случае пожара. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

 

Данное изобретение относится к акустическому нетканому материалу для металлических потолков, содержащему слой для использования в потолочном элементе, имеющий отнесенную к единице площади массу не более чем 45 г/м² и включающий смесь волокон в количестве не более чем 30 г/м², и ингибитор горения в количестве не более, чем 10 г/м².

Акустические нетканые материалы и слои упомянутого вначале вида уже известны из уровня техники. Они часто используются в перфорированных, а именно снабженных отверстиями или прорезями, металлических или деревянных потолочных элементах.

В отношении их огнестойкости такие акустические нетканые материалы и потолочные элементы оцениваются в соответствии с немецким техническим стандартом DIN 4102-1 при помощи испытательной, так называемой, вертикальной шахтной печи. Акустический нетканый материал был испытан сам по себе и в сборке с потолочным элементом. Для соответствия требованиям рынка необходимо, чтобы сборка потолочного элемента и акустического нетканого материала отвечала классификации по пожарной безопасности "А2" ("негорючий материал"). Сам по себе акустический нетканый материал должен отвечать классификации по пожарной безопасности "В1" ("трудно воспламеняющийся материал").

С июля 2007 вступило в действие переработанное, общеевропейское положение, касающееся сертификации и классификации подвесных потолков, а именно порядок обозначений СЕ. Положение требует, чтобы потолочные элементы отвечали требованиям, утвержденным в DIN EN 13964, который ссылается на DIN EN 13501-1 для классификации огнестойкости материалов.

При этом испытание огнестойкости осуществляется не в соответствии с DIN 4102-1 (в вертикальной шахтной печи), а в соответствии с DIN EN 13823. Этот стандарт описывает испытание единичного горящего предмета (SBI) на завершенной конструкции потолочного элемента и определяет параметры, соответствующие классификации по DIN EN 13501-1. В отличии от предыдущего испытания огнестойкости материала по DIN 4102-1, испытание согласно DIN EN 13823 сфокусировано в большей степени на оценивании образования дыма в случае пожара. DIN 13501-1 применяет более жесткие критерии к оцениванию образования дыма, чем прежде.

Известные из уровня техники акустические нетканые материалы предрасположены к относительно сильному образованию дыма, что, таким образом, делает невозможным классификацию потолочных элементов как "негорючего материала" (классификация "A2/s1/d0") согласно переработанным требованиям DIN 13501-1. Эта классификация предусмотрена, в частности, для зданий и частей зданий, имеющих повышенное требование к безопасности, например общественных зданий, запасных выходов, и т.д.

Кроме того, акустический нетканый материал имеет высокую акустическую эффективность, а именно, взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w составляет, по меньшей мере, 0,75, причем взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w получен посредством измерения в соответствии с EN ISO 354 и преобразования в соответствии с EN ISO 11654.

Кроме того, желательно упрощение обработки, в частности, экономия необходимой площади для манипулирования или автоматическое введение в потолочные элементы. И наконец, акустический нетканый материал не должен оказывать неблагоприятного воздействия на аспекты гигиены, здоровья и экологии.

Соответственно, на рынке имеется значительная потребность в удобных для обработки акустических нетканых материалах, которые в сборке с потолочными элементами и удовлетворяют "A2/s1/d0" классификации согласно DIN EN 13501-1.

Задачей данного изобретения является создание акустического нетканого материала, который после не вызывающей затруднений обработки производит очень мало дыма в случае пожара.

Задача в соответствии с данным изобретением решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.

Согласно изобретению акустический нетканый материал для металлических потолков, содержащий плоский слой, имеющий массу, отнесенную к единице площади, не более чем 45 г/м², включающий смесь волокон в количестве не более чем 30 г/м², и огнезащитное средство в количестве не более чем 10 г/м², имеет отнесенную к единице площади массу менее 60 г/м² и содержит клеящее вещество в количестве менее 15 г/м² и связующее в количестве менее 5 г/м².

Было обнаружено, что именно сочетание разумного выбора полной основной массы, отнесенной к единице площади, и пропорционального уменьшения содержания ингибитора горения приводит к заметному уменьшению образования дыма. Слой согласно данному изобретению, в частности, применим после нанесения на него клеящего вещества для размещения на металлическом потолочном элементе. В результате решается упомянутая вначале задача.

Пропитывающий состав может включать гидрофосфат диаммония в качестве ингибитора горения, поскольку он не содержит галогенов и тяжелых металлов и, следовательно, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Однако также возможно использование других ингибиторов горения, основанных на азоте и фосфоре, например полифосфатов аммония или азотсодержащих солей фосфоновой кислоты.

Смесь волокон может включать тонковолокнистые или фибриллированные целлюлозные компоненты. Эти компоненты предназначены для регулирования акустической эффективности слоя. Возможно, в этом контексте, смесь волокон может содержать два различных типа целлюлозной массы, которые адаптированы друг к другу в отношении тонкости. Однако также возможно использование тонко измельченных синтетических масс, например, произведенных из вискозы, полиолефиновых или арамидных волокон.

Смесь волокон может дополнительно включать стеклянные волокна в количестве не более чем 10 г/м². Данное содержание стеклянных волокон придает слою высокую структурную стабильность и низкую термическую усадку. Это делает слой пригодным для автоматизированного введения в потолочные элементы. Однако также возможно использовать другие неорганические волокна, например волокна из базальта или окиси алюминия. И наконец также можно использовать полиэфирные волокна.

Смесь волокон может быть предварительно скреплена при помощи связующего на основе акрилата в количестве менее чем 5 г/м². Предварительное связывание придает слою достаточную стабильность для гомогенного включения пропитывающего состава. Возможно, в этом контексте, предварительное связывание осуществляется посредством акрилатного связующего с низким содержанием формальдегида. Это удовлетворяет повышенным требованиям, касающимся содержания формальдегида в слое согласно DIN EN 13964 (формальдегид категории "E1"). Также предварительное связывание возможно посредством моно- или бикомпонентного связующего волокна, например, с невытянутым полиэфирным волокном или РЕТ/РВТ (полиэтилен терефталат/полибутилен терефталат) или РЕТ/сополиэфир бикомпонентным связующим волокном.

Акустический нетканый материал для металлических потолков, имеющий массу, отнесенную к единице площади, менее чем 60 г/м², может включать слой описанного выше вида, и клеящее вещество в количестве менее чем 15 г/м². Клеящее вещество позволяет фиксировать акустический нетканый материал посредством умеренного нагрева на металлическом потолочном элементе без повреждения составляющих потолочного элемента, таких как, например, лаковый слой. Возможно, в этом контексте, клеящее вещество состоит из термопластичного, в основном аморфного полиэфира, сополиэфира или сополиамида, имеющего температуру плавления ниже 100°С.

Акустический нетканый материал может иметь взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w, по меньшей мере, 0,75, причем взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w получен посредством измерения в соответствии с EN ISO 354 и преобразования в соответствии с EN ISO 11654. Такой акустический нетканый материал является очень хорошим поглотителем звука.

Структура, включающая слой или акустический нетканый материал, описанного здесь вида, а также перфорированный металлический потолочный элемент без покрытия может при измерении в соответствии с DIN EN 13823 показывать значение SMOGRA (smoke growth rate) (коэффициент увеличения содержания продуктов горения) не более чем 30 м²/с² и также значение TSP(600s) (total smoke production) (общее содержание продуктов горения) не более чем 50 м². Такая структура является особенно пригодной для противопожарной защиты, а также для звукоизоляции.

Существуют различные способы эффективного осуществления и развития идеи данного изобретения. Для этого, с одной стороны, сделана ссылка на зависимые пункты формулы изобретения и, с другой стороны, на дальнейшее пояснение изобретения с привлечением графических материалов.

На единственной фигуре изображен график, который сравнивает измеренное по DIN EN 13823 образование дыма конструкцией потолочного элемента, включающего акустический нетканый материал, известный из уровня техники, с образованием дыма аналогичной конструкции потолочного элемента, включающей акустический нетканый материал согласно изобретению.

На единственной фигуре изображен график, на котором сравнена конструкция потолочного элемента, включающего образец акустического нетканого материала, известного из уровня техники, с конструкцией потолочного элемента, включающего образец акустического нетканого материала по данному изобретению. При этом могут быть сделаны следующие наблюдения.

Кривые, относящиеся к образцу, известному из уровня техники, характеризуются прерывистыми линиями и символом квадрата. Кривые, относящиеся к образцу по данному изобретению, отличаются непрерывными линиями и символом круга.

Кривые SPR_av и индивидуальные значения SPR_av(t) ("Smoke Production Rate" (скорость образования дыма), левая y-ось, в м²/с) представляют текущее образование дыма образцами за время t измерения (или внутри разностного временного интервала [t, t-3s]). Значение SPR_av является отношением объемного потока дымового газа в м³/c к длине в м оптического пути через трубку фотометрического измерительного прибора, и выражается в единицах измерения м²/с.

Кривые TSP и индивидуальные значения TSP(t), правая y-ось, в м² представляет общее образование дыма образцов за время t измерения. Значение TSP(t) соответствует совокупности индивидуальных значений SPR_av(t) (содержания продуктов горения) во временном интервале от начала измерения до времени t и соответствует площади, ограниченной кривой SPR. Значение TSP представляет собой произведение суммы значений SPR_av в м²/с и ограниченного временного интервала в с, и выражается в единицах измерения м².

Значения SPR_av и TSP образца, измеренные во временном интервале от 300 с до 900 с, являющимся частью полной продолжительности испытания, которая включает период до и после временного интервала, были измерены и использованы для оценки. Поэтому ось времени масштабирована от 300 с до 900 с. Началом отсчета фактического измерения, таким образом, является 300 секунд относительно полной продолжительности испытания.

Значения TSP(600s) ("Total Smoke Production" (общее содержание продуктов горения), в м²) представляют общее образование дыма образцами в первые 600 с измерения. В соответствии с вышеупомянутым примечанием, касающимся масштабирования оси времени, они соответствуют точкам, обозначенным символами, на кривых TSP во время t=900 с относительно полной продолжительности испытания.

Значения SMOGRA ("SMOke GRowth RAte index" (коэффициент увеличения содержания продуктов горения), в м²/с²) представляет максимум отношений SPR_av(t) значений образцов к соответствующему времени t измерения. Они характеризуются некоторой протяженностью подъемов кривых SPR_av в начале измерения (треугольники подъема). SMOGRA значение является отношением SPR_av(t) значения в м²/с к соответствующему времени t в с и, следовательно, имеет единицу измерения м²/с².

В соответствии с DIN EN 13823, для определения значения SMOGRA отношение значения SPR_av (t) к соответствующему времени t измерения будет приниматься равным 0 по определению, когда выполняются следующие краевые условия:

(a) значение SPR_av (t) является равным или составляет менее чем 0,1 м²/с, или

(b) соответствующее значение TSP(t) является равным или составляет менее чем 6 м².

Из этого следует, что: предоставленная SPR_av кривая не выходит за 0,1 м²/с, или если она временами выходит, и соответственные значения TSP(t) в этом временном интервале не выше 6 м², все отношения значений SPR_av(t) к соответствующему времени t измерения будут считаться равными 0, и следовательно, значение SMOGRA будет также считаться равным 0 по определению.

Однако, чтобы разумно оценить или рассмотреть в сравнении и малодымящие образцы, значения SMOGRA были определены без учета критерия (а).

Для того, чтобы непосредственно оценить воздействие образцов акустического нетканого материала на образование дыма, были измерены в соответствии с DIN EN 13823 широко распространенные конструкции потолочных элементов, выполненные из перфорированных стальных листов без лакового покрытия или других компонентов, релевантных по образованию дыма. Это предназначено для исключения помех, обусловленных другими компонентами потолочного элемента, такого как слой краски, например.

Относительно характеристик дыма DIN EN 13501-1 предусматривает, что значение SMOGRA и значение TSP(600s) являются решающими в качестве параметров для определения "категории дыма" (s1, s2 или s3). Для достижения классификации "A2/s1/d0" ("негорючий материал"), упомянутой в начале, которая включает "категорию дыма" s1 и, следовательно, накладывает наивысшие требования к характеристикам дыма, при этом следующие ограничения вышеупомянутых параметров, относящихся к дыму, должны соблюдаться: значение SMOGRA является равным или составляет менее чем 30 м²/с² и значение TSP(600s) является равным или составляет менее чем 50 м².

Измерения описанного здесь типа конструкций потолочных элементов демонстрируют, что образец акустического нетканого материала, известный из уровня техники, показывает значение SMOGRA приблизительно 30 м²/с² и значение TSP(600s) приблизительно 40 м². Это изображено на графике единственной фигуры.

В отличие от этого образец акустического нетканого материала согласно изобретению показывает значение SMOGRA только приблизительно 15 м²/c² и значение TSP(600s) только приблизительно 30 м², т.е., значение SMOGRA снижено примерно на 50% и значение TSP(600s) снижено примерно на 25%.

Эталонные измерения на подобных конструкциях потолочных элементов без акустического нетканого материала, но с покрытием показали, что широко распространенные на рынке покрытия создают, в первом приближении, дополнительный вклад в значение SMOGRA, который в лучшем случае приблизительно 10 м²/с², обычно, приблизительно 15-20 м²/с², а вклад в значение TSP(600s), в лучшем случае, приблизительно составляет 15 м², в основном, приблизительно 20-30 м².

Следовательно, коммерчески доступные конструкции потолочных элементов с покрытием и акустическим нетканым материалом, согласно уровню техники, показывают значения SMOGRA, в лучшем случае, приблизительно 40 м²/с² и значения TSP(600s), в лучшем случае, приблизительно 55 м²/с². Эти высокие значения не соответствуют классификации "A2/s1/d0" ("негорючий материал") по DIN EN 13501-1.

В отличие от этого конструкции потолочных элементов с акустическим нетканым материалом согласно изобретению и с оптимальным исполнением покрытия показывают значения SMOGRA приблизительно только 25 м²/с² и значения TSP(600s) приблизительно только 45 м²/c². Эти значения соответствуют классификации "A2/s1/d0" ("негорючий материал") по DIN EN 13501-1.

Акустический нетканый материал, представляющий уровень техники, состоит из слоя и клеящего вещества. Масса, отнесенная к единице площади, составляет всего 63 г/м². Из этого на долю слоя приходится 48 г/м² и на долю клеящего вещества приходится 15 г/м².

Слой включает смесь волокон, составленную из волокон целлюлозной массы и стеклянных волокон. Смесь волокон вносит всего 25 г/м² в массу слоя, отнесенную к единице площади.

Слой дополнительно включает предварительное связывание волокон акрилатным связующим, дающим вклад в отнесенную к единице площади массу 4 г/м².

Слой дополнительно включает пропитывающий состав, включающий ингибитор горения, на долю которого приходится 14,5 г/м² от массы, отнесенной к единице площади. Пропитывающий состав дополнительно включает краситель из сажи, а также связующее из этилвинилового спирта, совместный вклад которых в отнесенную к единице площади массу составляет 4,5 г/м².

Клеящее вещество состоит из эпсилон-поликапролактона.

Акустический нетканый материал согласно изобретению состоит из слоя и клеящего вещества. Отнесенная к единице площади масса составляет всего 54 г/м². Из этого на долю слоя приходится 42 г/м² и на долю клеящего вещества приходится 12 г/м².

Слой включает смесь волокон, составленную из волокон двух типов: целлюлозная масса и волокна из стекла. Смесь волокон вносит всего 26 г/м² в массу слоя, отнесенную к единице площади. Целлюлозная масса волокон вносит 20 г/м² в основную массу слоя, стеклянные волокна 6 г/м².

Слой дополнительно включает предварительное связывание волокон акрилатным связующим, имеющим вклад в отнесенную к единице площади массу 4 г/м².

Слой дополнительно включает пропитывающий состав, включающий ингибитор горения, на долю которого приходится 7,5 г/м² от отнесенной к единице площади массы. Пропитывающий состав дополнительного включает краситель из сажи, а также связующее из этилвинилового спирта, совместный вклад которых в отнесенную к единице площади массу составляет 4,5 г/м².

Клеящее вещество состоит из эпсилон-поликапролактона.

Относительно дальнейших полезных усовершенствований и улучшений идеи настоящего изобретения следует обратиться к описанию и к формуле изобретения.

Следует особо подчеркнуть, что предшествующий чисто случайно выбранный вариант осуществления изобретения служит лишь для пояснения идеи настоящего изобретения, но не ограничивает эту идею данным вариантом ее осуществления.

1. Акустический нетканый материал для металлических потолков, содержащий слой для использования в потолочном элементе, имеющий отнесенную к единице площади массу не более чем 45 г/м² и включающий смесь волокон в количестве не более чем 30 г/м², и ингибитор горения в количестве не более чем 10 г/м², отличающийся тем, что акустический нетканый материал имеет отнесенную к единице площади массу менее чем 60 г/м² и содержит клеящее вещество в количестве менее чем 15 г/м² и связующее в количестве менее 5 г/м².

2. Акустический нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что ингибитор горения состоит из гидрофосфата диаммония.

3. Акустический нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что смесь волокон включает целлюлозные волокна.

4. Акустический нетканый материал по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что смесь волокон включает волокна двух различных типов целлюлозной массы.

5. Акустический нетканый материал по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что смесь волокон включает стеклянные волокна в количестве не более чем 10 г/м².

6. Акустический нетканый материал по п.4, отличающийся тем, что смесь волокон включает стеклянные волокна в количестве не более чем 10 г/м².

7. Акустический нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что содержит связующее на основе акрилата в количестве менее чем 5 г/м².

8. Акустический нетканый материал по п.1, отличающийся тем, что взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w составляет, по меньшей мере, 0,75, причем взвешенный коэффициент звукопоглощения α_w получен из измерения в соответствии с EN ISO 354 и преобразования в соответствии с EN ISO 11654.

9. Структура, содержащая акустический нетканый материал по пп.1-8 и перфорированный металлический потолочный элемент без покрытия, которая при измерении в соответствии с DIN EN 13823 имеет значение SMOGRA, составляющее не более чем 30 м²/с², а также значение TSP(600s), составляющее не более чем 50 м².