Металлическая композитная панель


 


Владельцы патента RU 2464393:

Общество с ограниченной ответственностью "КРАСПАН" (RU)

Изобретение относится к конструкциям многослойных панелей, а именно к металлическим композитным панелям, которые могут применяться в современном промышленном и гражданском строительстве. Технический результат: снижение стоимости производства панели с сохранением эксплуатационных качеств, в частности высокой огнестойкости. Металлическая композитная панель включает два поверхностных слоя из металла и внутренний полимерный композиционный слой. Полимерный композиционный слой представляет собой нанокомпозит, полученный в результате модификации полимера бентонитовыми глинами, используемыми в виде глинопорошка фракции менее 0,07 мм, высушенного до остаточной влажности менее 2%, с подачей его в расплав полимера в количестве 5-20 об.%. 1 ил., 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к конструкциям панелей типа сэндвич, а именно к металлическим композитным панелям, которые могут применяться в современном промышленном и гражданском строительстве, в частности, для изготовления наружных ограждающих конструкций, противопожарных перегородок, теплоизоляционных и ненесущих конструкций зданий и сооружений (стены, панели, внутренние и внешние перегородки), кровельных покрытий, а также в железнодорожном транспорте и кораблестроении, изготовлении рекламных конструкций и пр.

Известна сэндвич-панель, включающая два поверхностных слоя из металла и центральную часть, набранную из кусков минеральной ваты, составляющих продольные полосы, продольные оси кусков параллельны продольной оси панели, а ориентация волокон в кусках перпендикулярна плоскости поверхностных слоев, торцы кусков смещены продольно по отношению друг к другу, между полосами из кусков минеральной ваты дополнительно введены продольные полосы из заливочного пенопласта, причем они введены последовательно между группами полос минеральной ваты, количество полос минеральной ваты в группе составляет от 1 до 4, при этом крайние полосы панели составлены из кусков минеральной ваты, а ширина полосы заливочного пенопласта составляет (1÷4) от ширины куска минеральной ваты, а длина полос составляет длину панели (RU 2280132 C1, E04C 2/292, 20.07.2006).

Недостатком известной панели является недостаточная технологичность и трудоемкость в изготовлении, поскольку на некоторых этапах изготовления применяется ручной труд, в частности вручную подаются куски минеральной ваты заданной толщины до подающих валков; известная панель не обладает достаточной огнестойкостью.

Известна огнестойкая композитная панель, включающая металлическую (железную) пластину, зажатую с двух сторон основным огнестойким материалом, в качестве которого может быть использована полиэтиленовая композиция, облицованная, в свою очередь, металлическими пластинами (JP 10030290 A, E04B 1/94, 03.02.1998).

К недостаткам данной панели относятся её недостаточная огнестойкость, достаточно большой вес панели, вследствие присутствия дополнительной металлической пластины, что усложняет ее применение в качестве облицовочной. Технология изготовления известной панели из-за наличия в ней многослойности также усложнена.

Наиболее близкой по технической сущности (техническому назначению) является огнестойкая композитная панель (RU 2008149670 A, E04C 2/00, дата публикации заявки: 27.06.2010), включающая два поверхностных слоя из металла и соединяющий центральный слой, представляющий гомогенную фазу на основе полиэтиленовой композиции, наполненной полыми микросферами золы-уноса, полученными от сжигания углей, отличающаяся тем, что внутренние полости микросфер заполнены антипиреном.

Данная панель обладает достаточно высокой огнестойкостью, но при этом производство таких панелей связано со значительными затратами, в частности, на выделение из золы-уноса фракции полых микросфер, что существенно сказывается и на стоимости панели.

Задачей настоящего изобретения является снижение стоимости производства металлической композитной панели, с сохранением при этом ее потребительских и эксплуатационных качеств, в частности высокой огнестойкости.

Настоящая задача решается тем, что в металлической композитной панели, включающей два поверхностных слоя из металла и внутренний полимерный композиционный слой, согласно заявляемому изобретению полимерный композиционный слой представляет собой нанокомпозит, полученный в результате модификации полимера бентонитовыми глинами, используемыми в виде глинопорошка фракции менее 0.07 мм, высушенного до остаточной влажности менее 2%, с подачей его в расплав полимера в количестве 5-20 об.%.

Бентонитовые глины могут быть модифицированы антипиренами, в частности полифосфатом аммония и/или пентаэритритом.

Поверхностные металлические слои могут быть представлены алюминиевыми листами.

Поверхностные металлические слои могут быть представлены стальными листами.

Наружная поверхность одного из металлических слоев, являющегося наружным, может содержать грунтовый слой и полимерное покрытие (PVDF).

Наружная поверхность одного из металлических слоев, являющегося наружным, может содержать грунтовый слой и полимерное покрытие Nano PVDF.

Наружная поверхность одного из металлических слоев, являющегося наружным, может содержать грунтовый слой и полимерное покрытие РЕ.

Наружная поверхность тыльной стороны панели может быть выполнена со слоем антикоррозийного покрытия.

Металлическая композитная панель может быть выполнена плоской формы.

Металлическая композитная панель может быть выполнена с отгибами в форме кассеты.

Отличительными от ближайшего аналога признаками являются следующие:

- внутренний полимерный композиционный слой металлической композитной панели представляет собой нанокомпозит;

- нанокомпозит внутреннего полимерного композиционного слоя металлической композитной панели представляет собой модифицированный бентонитовыми глинами полимер;

- использование бентонитовых глин в виде глинопорошка фракции менее 0.07 мм, высушенного до остаточной влажности менее 2%, с подачей его в расплав полимера в количестве 5-20 об.%.

Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения и заключающийся в снижении стоимости изготовления металлических композитных панелей, при сохранении их высоких потребительских и эксплуатационных характеристик, в частности огнестойкости, достигается за счет того, что используемые во внутреннем полимерном композиционном слое слоистые силикаты, а именно бентонитовые глины, представляющие собой природные материалы с толщиной слоев около 1 нм, длина и ширина которых варьируется от 30 нм до нескольких микрон, имеют широкое распространение и большие объемы залежей, вследствие чего исходный материал, используемый в конструктивных элементах панелей, является достаточно легкодоступным и сравнительно недорогим.

Изобретение поясняется чертежом, на фигуре показан фрагмент структуры металлической композитной панели, с отображением возможных составляющих панель слоев.

Позициями на чертеже отмечены: 1 - защитная пленка, 2 - эмаль PVDF; 3 - грунтовка PVDF; 4 - металлический лист; 5 - термополимерный клей: 6 - полимерный композиционный слой; 7 - термополимерный клей; 8 - металлический лист; 9 - антикоррозийное покрытие.

Металлическая композитная панель состоит из двух металлических (алюминиевых или стальных листов 4, между которыми расположен композиционный полимерный слой 6, соединенный с металлическими листами термополимерным клеем 5. Наружная поверхность одного из металлических листов, являющегося наружным, может быть выполнена с грунтовкой PVDF 3, покрытой эмалью PVDF 2. Наружный слой окрашенного металлического листа может быть снабжен защитной пленкой 1. Тыльная сторона панели покрыта грунтом или антикоррозийным покрытием 7.

Панель может быть выполнена плоской формы или с отгибами по периметру кассетного типа.

Особую роль в долговечности и прочности фасадов играет эмаль, используемая при окраске композитных панелей - покрытия PVDF и Nano PVDF обладают не только повышенной стойкостью к внешним воздействиям (к кислотам и щелочам, к воздействию климатических факторов, к истиранию), но и способностью к самоочищению.

Металлические композитные панели в производственных условиях изготавливают на автоматизированных линиях по экструзионной технологии.

Для получения полимерного композиционного слоя используют преимущественно метод интеркалирования в расплаве, основанный на смешении расплавленного полимера со слоистыми силикатами, в частности бентонитовыми глинами. При этом полимеры проникают в межполостные пространства силикатного материала, образуя интеркалированный нанокомпозит.

При разработке технологических решений производства металлических композитных панелей фирмой-заявителем для изготовления внутреннего нанокомпозитного слоя в качестве слоистых силикатов были выбраны и использовались бентонитовые глины производства ОАО «Хакасский бентонит», имеющие следующие минеральный состав: монтмориллонит - 70-72; гидрослюда - 1-2; каолинит - 7-8; кварц - 7-8; щелочной полевой шпат - 6-7; слюда - 4-5; кальцит - 1-2 и химический состав, мас.%: SiO2 - 60.5; TiO2 - 0.11; Al2O3 - 16.25; Fe2O3 - 1.70; FeO - 0.75; MgO - 2.38, MnO - 0.03; CaO - 1.75; Na2O - 0.77; K2O - 1.01. Использовали глинопорошок фракции менее 0.07 мм, высушенный до остаточной влажности менее 2%.

Опытные образцы полимерного композита, модифицированного бентонитовыми глинами с различным содержанием модификатора, изготавливали следующим образом. Смешивание проводили в обогреваемом экструдере объемом 250 см3. Экструдер разогревали до температуры 200°C, после чего засыпали в него гранулы полимера и перемешивали. После полного расплавления полимерного материала в него добавляли глинопорошок в количестве 5-20 об.%. Смесь интенсивно перемешивали при температуре расплава 210-225°C. Затем открывали выходное отверстие экструдера, выдавливали полученную смесь, из которой на ручном прессе формовали пластины (толщина 3 мм, ширина 24 мм, длина до 100 мм). Результаты электронной микроскопии показали равномерное распределение глины в полученном композите.

При изготовлении использовалась как исходная бентонитовая глина, так и глина, модифицированная антипиренами (полифосфат аммония, пентаэритрит). Содержание антипирена составляло от 3 до 10%.

С использованием полученных, модифицированных полимерных нанокомпозитов была изготовлена опытная партия металлических композитных панелей (алюминиевых и стальных). Для изготовления использовалась эксплуатируемая в настоящее время промышленная линия производства фирмы-заявителя - компании «Краспан».

Предварительная оценка горючести, определяемая по времени воспламенения и скорости горения, показала следующее.

Воспламенение образцов, модифицированных бентонитовой глиной в количестве от 5 до 15%, происходило с задержкой на 5-7 секунд по сравнению с контрольным образцом (результаты приведены в таблице). Образование горящих капель не наблюдалось.

В образцах с добавлением антипиренов (полифосфат аммония, пентаэритрит) наблюдалось снижение времени воспламеняемости по сравнению с образцами, имеющими в составе нанокомпозита только бентонитовую глину (сравнение образцов №1 и №5)

Результаты термогравиметрического анализа показали, что добавление бентонитовой глины приводит к смещению кривой потери массы в высокотемпературную область.

Образование полимерных нанокомпозитов при введении слоистых силикатов в полимеры приводит к увеличению термостабильности и снижению горючести.

Механизм снижения горючести при введении слоистых силикатов в полимер состоит в следующем: добавки слоистых силикатов способствуют окислительной карбонизации при пиролизе и горении полимера, при этом формируются углерод-силикатные слои в его структуре. Такие слои изолируют полимер от источника тепла и образуют барьер, уменьшающий выделение летучих продуктов разложения полимера в зону горения.

Высокая огнестойкость металлических композитных панелей обусловлена как за счет присутствия в конструкции панели наружных металлических слоев, так и за счет внутреннего полимерного нанокомпозитного слоя, имеющего низкую горючесть.

Таким образом, заявленные металлические композитные панели с использованием в качестве полимерного композиционного слоя, нанокомпозита, полученного в результате модификации полимера бентонитовыми глинами, являющимися широкодоступным природным материалом, являются менее дорогими, чем панели по прототипу, при этом обладают высокой огнестойкостью.

Таблица
Сравнительная горючесть нанокомпозита
Образец Время воспламенения, секунд
Контрольный (полимер без глины) 11
М1 (5% бентонитовой глины) 15
М2 (7% бентонитовой глины) 16
М3 (10% бентонитовой глины) 18
М4 (15% бентонитовой глины) 18
М5 (5% бентонитовой глины + 5% полифосфата аммония) 17

Металлическая композитная панель, включающая два поверхностных слоя из металла и внутренний полимерный композиционный слой, отличающаяся тем, что полимерный композиционный слой представляет собой нанокомпозит, полученный в результате модификации полимера бентонитовыми глинами, используемыми в виде глинопорошка фракции менее 0,07 мм, высушенного до остаточной влажности менее 2%, с подачей его в расплав полимера в количестве 5-20 об.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для возведения универсальных сооружений различного назначения. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к плитной строительной конструкции. .
Изобретение относится к строительной панели. .

Изобретение относится к производству строительных материалов и может применяться для изготовления панелей с защитно-декоративной отделкой для ограждающих конструкций (стеновых панелей, лоджий) в промышленном, гражданском и других видах строительства.

Изобретение относится к заделывающему устройству, предназначенному для использования на линии по производству строительных панелей. .

Изобретение относится к производству строительных материалов и может применяться для изготовления панелей с защитно-декоративной отделкой для ограждающих конструкций (стеновых панелей, лоджий) в промышленном, гражданском и других видах строительства.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям профилированных листов, предназначенных для облицовки фасадов зданий и сооружений. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к панели из цементного строительного раствора с предварительно напряженной биаксиальной арматурой. .

Изобретение относится к слоистой строительной плите, которая, в частности, пригодна в качестве носителя для облицовочной плитки. .

Изобретение относится к слоистой строительной плите, которая, в частности, пригодна в качестве носителя для облицовочной плитки. .

Изобретение относится к конструкциям панелей, используемых в промышленном и гражданском строительстве, а именно для изготовления наружных ограждающих конструкций, противопожарных перегородок, теплоизоляционных конструкций зданий и сооружений (стены, панели, внутренние и внешние перегородки), кровельных покрытий.

Изобретение относится к плиточному противопожарному элементу (5) для покрытия стен или перекрытий (3) из армированного бетона. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу исключения возможности обрушения металлических конструкций каркаса от пожара. .

Изобретение относится к способу изготовления элемента для защиты от огня, имеющего слоистую структуру, и к использованию элементов для защиты от огня для зданий или оборудования в любых зданиях.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для противопожарной защиты покрытий строящихся, реконструируемых и эксплуатируемых зданий, сооружений, в которых расположено технологическое оборудование с высокой степенью пожарной опасности при авариях на них.

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для локализации пожара в открытых технологических проемах, проемах зданий и сооружений, тоннелях, шахтах, на сцене зрительного зала с помощью подвижной противопожарной преграды.

Изобретение относится к строительству, в частности используется для увеличения предела огнестойкости реконструируемого перекрытия с несущими стальными балками и деревянным заполнением, а также для снижения класса его пожароопасности.

Изобретение относится к области защиты конструкций зданий и сооружений от взрыва, а также предохранения их в течение заданного по техническим требованиям промежутка времени от повреждений при воздействии высоких температур.
Наверх