PL247000B1

PL247000B1 - Kompozycja do wytwarzania uszczelki pęczniejącej do systemów aluminiowych przeciwpożarowych i uszczelka pęczniejąca do systemów aluminiowych przeciwpożarowych z tej kompozycji

Info

Publication number: PL247000B1
Application number: PL438244A
Authority: PL
Inventors: Marcin Puchała
Original assignee: Aluron Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2025-04-22
Also published as: PL438244A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest kompozycja dla uszczelki pęczniejącej do systemów aluminiowych przeciwpożarowych zawierająca środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące, charakteryzująca się tym, że zawiera od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu, od 15 do 17% środka smarnego, najlepiej grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora, najlepiej tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego, najlepiej sadzy technicznej, od 4 do 5% opóźniacza palenia, najlepiej boranu cynku, od 0,4 do 0,5% antyutleniacza, najlepiej difenyloaminy, od 0,4 do 0,5% stabilizatora UV, najlepiej fenolu, i od 0,5 — 2% stabilizatora termicznego, najlepiej stearynianu baru. Uszczelka pęczniejąca do systemów aluminiowych przeciwpożarowych z materiału zawierającego środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące charakteryzuje się tym, że zawiera od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu od 15 do 17% środka smarnego, najlepiej grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora, najlepiej tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego, najlepiej sadzy technicznej, od 4 do 5% opóźniacza palenia, najlepiej boranu cynku, od 0,4 do 0,5% antyutleniacza, najlepiej difenyloaminy, od 0,4 do 0,5% stabilizatora UV, najlepiej fenolu, i od 0,5 — 2% stabilizatora termicznego, najlepiej stearynianu baru.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja przeznaczona do wytwarzania uszczelek pęczniejących stosowanych w systemach aluminiowych przeciwpożarowych i uszczelka pęczniejąca do systemów aluminiowych przeciwpożarowych wytworzona z tej kompozycji, podczas normalnej eksploatacji pełniąca funkcję izolującą, a podczas pożaru funkcję uszczelnienia.

W systemach aluminiowych przeciwpożarowych stosuje się dwa rodzaje uszczelnień tj. uszczelki w rozumieniu tradycyjnym, czyli element zapewniający szczelność na wodę i powietrze lub utrudniający przenikania niskich temperatur (inwersja wewnętrzna w obrębie konstrukcji), oraz taśmy wykonane z materiałów pęczniejących w wysokiej temperaturze, które podczas pożaru wypełniają skutecznie wolne przestrzenie nie pozwalając na przenikanie wysokich temperatur.

Obecnie, w wielu konstrukcjach przeciwpożarowych, a w szczególności fasad, wykorzystywane są tzw. taśmy pęczniejące wykonane z materiału o ekspansji x 18-30, naklejanych na elementy konstrukcyjne lub specjalne kostki tworzywowe.

Wadą rozwiązań tego typu, jest brak możliwości tłoczenia kształtów, z uwagi na zastosowany surowiec, zawierający dużą ilość grafitu ekspandującego. W związku z tym istnieje konieczność decydowania, czy element ma mieć funkcję uszczelnienia (np. powietrze) czy ekspansji podczas pożaru. Taśmy pęczniejące maja proste kształty przekroju i są nimi przeważnie prostokąty o różnych wymiarach od 1 mm do 4 mm grubości i od 10 mm do ok 80 mm szerokości.

Przykładowo znane są także uszczelki pęczniejące ognioochronne składające się z paska zawierającego substancję, pęczniejącą przy wzroście temperatury otoczenia. Uszczelki pęczniejące ognioochronne mocuje się wokoło futryny drzwi, mechanicznie przez przybijanie gwoździami lub przez przyklejanie klejem. Następnie uszczelka jest z zewnątrz zabezpieczana przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz przed penetracją przez wodę i dwutlenek węgla z atmosfery. Znane są również uszczelki pęczniejące ognioochronne składające się z paska zawierającego substancję pęczniejącą, który to pasek osłonięty jest z dwóch stron folią aluminiową stanowiącą częściową ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi i szkodliwymi czynnikami atmosferycznymi. Uszczelka jest mocowana do futryny drzwi podobnie jak uszczelka nie osłonięta folią aluminiową a następnie jest zabezpieczana powierzchniowo przez pokrycie warstwą farby. Uszczelki pęczniejąc e ognioochronne są osadzane wokół futryny w drzwiach przeciwpożarowych, które to drzwi powinny spełniać równocześnie rolę przegród przeciwdymowych oraz przeciwogniowych w klatkach schodowych budynków, hoteli, biurowców, itp. oraz np. kotłowni i innych pomieszczeń. Drzwi przeciwpożarowe pełniące rolę przegród powinny zapobiegać rozprzestrzenianiu się ognia.

Znane uszczelki pęczniejące ognioochronne w postaci pasków nie są sprężyste i nie uszczelniają szczeliny między drzwiami a futryną przed przenikaniem dymu, w temperaturze otoczenia. Substancja pęczniejąca z której uszczelki są wykonane zaczyna pęcznieć dopiero gdy temperatura otoczenia podnosi się powyżej 100°C. Zasadniczą wadą znanej uszczelki pęczniejącej jest brak sprężystości tej uszczelki co powoduje, że w temperaturze otoczenia nie jest ona dymoszczelna i nie zapobiega przedostawaniu się dymu przez uszczelnione tą uszczelką drzwi. Uszczelka staje się dymoszczelna dopiero po podwyższeniu się temperatury otoczenia powyżej 100°C, przy której to temperaturze znana uszczelka pęczniejąca zaczyna powoli powiększać swoją objętość. W miarę dalszego wzrostu temperatury, pęczniejąca uszczelka dokładnie uszczelnia szczelinę między futryną a drzwiami przeciwpożarowymi, dopiero przy temperaturze 180°C.

W celu wyeliminowania powyższych wad znanych uszczelek pęczniejących, opracowano konstrukcję uszczelki według wynalazku PL177444, która posiada odpowiednią sprężystość już w temperaturze otoczenia i uszczelnia skutecznie szczeliny między futryną a drzwiami, czyniąc drzwi przeciwpożarowe dymoszczelne już z chwilą ich zamknięcia w temperaturze otoczenia. Uszczelka pęczniejąca ognioochronna według wynalazku PL177444 charakteryzuje się tym, że rdzeń pęczniejący zawierający substancję pęczniejącą, mający korzystnie postać paska o przekroju prostokątnym, umieszczony jest w osłonie, korzystnie o zamkniętym profilu w postaci rurki z tworzywa sztucznego termokurczliwego. Na części powierzchni zewnętrznej osłony osadzona jest warstwa kleju zawierająca klej, która z kolei od zewnątrz pokryta jest paskiem ochronnym, korzystnie z papieru lub folii z tworzywa sztucznego.

Z tego samego opisu znana jest także uszczelka pęczniejąca która charakteryzuje się tym, że rdzeń pęczniejący zawierający substancję pęczniejącą, mający korzystnie postać paska o przekroju prostokątnym wraz z rozpórką elastyczną, korzystnie mającą postać paska z tworzywa piankowego lub gumy, umieszczone są w osłonie, korzystnie o zamkniętym profilu w postaci rurki z tworzywa sztucznego termokurczliwego. Na części powierzchni zewnętrznej osłony osadzona jest warstwa kleju, która z kolei od zewnątrz pokryta jest paskiem ochronnym, korzystnie z papieru lub folii z tworzywa sztucznego.

Opis PL177444 ujawnia także sposób wytwarzania uszczelki pęczniejącej ognioochronnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że rdzeń pęczniejący zawierający substancję pęczniejącą korzystnie w postaci paska o przekroju prostokątnym, wprowadzany jest do wnętrza osłony mającej korzystnie postać rurki z tworzywa termokurczliwego. Powierzchni a przekroju poprzecznego rdzenia pęczniejącego jest mniejsza od powierzchni wewnętrznej przekroju poprzecznego osłony. Część powierzchni zewnętrznej ścianki osłony podgrzewa się do temperatury około 200°C w celu częściowego zmniejszenia obwodu ścianki osłony przez jej obkurczenie pod wpływem temperatury. Na obkurczoną część powierzchni ścianki osłony nakłada się warstwę kleju, którą z kolei pokrywa się paskiem ochronnym, korzystnie z papieru lub folii z tworzywa sztucznego.

Zgodnie z opisem wynalazku PL177444, ujawniona w nim uszczelka pęczniejąca posiada dużą sprężystość i skutecznie uszczelnia szczeliny w drzwiach przeciwpożarowych czyniąc je dymnoszczelnymi już w temperaturze otoczenia. Wzrost temperatury otoczenia powyżej 100°C powoduje rozpoczęcie pęcznienia rdzenia pęczniejącego. W miarę dalszego wzrostu temperatury na skutek pożaru, rdzeń pęczniejący zwiększa swoją objętość tak znacznie, że rozrywa osłonę i wypełnia całą szczelinę między futryną a drzwiami. Substancja pęczniejąca rdzenia pęczniejącego powiększa swoją objętość prawie 7-mio krotnie i jest ognioodporna do temperatury 1100°C.

Znane są także pęczniejące kompozycje powłokowe przeznaczone do zabezpieczania konstrukcji przed ogniem. Tego typu powłoki pęczniejące stosowane są na wielu konstrukcjach w celu opóźnienia skutków pożaru. Powłoka spowalnia tempo wzrostu temperatury podłoża, na które nakładana jest powłoka. Powłoka zwiększa więc czas, zanim konstrukcja zniszczy się z powodu ciepła z pożaru. Dodatkowy czas sprawia, że bardziej prawdopodobne jest, że strażacy będą mogli ugasić ogień lub przynajmniej zastosować wodę chłodzącą przed uszkodzeniem konstrukcji. Powłoki pęczniejące zazwyczaj zawierają pewną postać żywicowego środka wiążącego, na przykład organicznego polimeru wiążącego, np. usieciowanego polimeru, takiego jak żywica epoksydowa lub polimer winylotolueno/styreno akrylowy. Żywicowy środek wiążący tworzy twardą powłokę. Środek wiążący może także dostarczyć źródło węgla, który w pożarze może być przekształcony w zwęglenie. Dodatkowo, powłoki pęczniejące zwykle zawierają dodatki zwane „środkami uniepalniającymi” lub „środkami porotwórczymi”, które odprowadzają gazy w ogniu, co powoduje, że zwęglenie spienia się w piankę. Jako środki uniepalniające można stosować melaminę, pirofosforan melaminy i polifosforan amonu. Ognioodpomość tych powłok związana jest z powstawaniem, dzięki działaniu ciepła, porowatej piany zwęgleni owej, która działa jak zwykły izolator na podłoże, które ona pokrywa, zwiększając czas potrzebny na zniszczenie powleczonej konstrukcji ciepłem ognia. Poprawa ognioodpomości powłoki pęczniejącej powoduje wzrost czasu potrzebnego na zniszczenie powlekanej struktury ogniem. Jednakże, w wielu przypadkach, piana zwęgleniowa z powłoki pęczniejącej nie posiada odpowiedniej wytrzymałości konstrukcyjnej i jest łatwo niszczona przez ścieranie lub erozję. W celu polepszenia wytrzymałości piany zwęgleniowej o niewłaściwej wytrzymałości można do pęczniejącej kompozycji powłokowej dodać różne dodatki, takie jak włókna, krzemiany, materiały wzmacniające szkło.

Z opisu wynalazku EP3022263B1 znana jest pęczniejąca kompozycja powłokowa zawierająca polimer organiczny, środek uniepalniający i dodatek, dodatek zawierający atomy metalu/metaloidu z (a) i/lub (b), i (c) i/lub (d), przy czym (a) jest jednym lub większą liczbą alkoholanu(ów) metalu/metaloidu zawierających co najmniej jedną grupę funkcyjną wybraną spośród grup C1-C6-alkiloksylowych i aryloksylowych; (b) jest jednym lub większą liczbą hydroksy-sfunkcjonalizowanych polisiloksanów; (c) jest jednym lub większą liczbą tlenku(ów) metali/metaloidów; i (d) jest jednym lub większą liczbą wodorotlenku(ó w) metali, atomy metali (a), (c) i (d) są niezależnie wybrane spośród wybranych spośród Ti, Zr, Al, Zn, Mg, Na, Ca i atomy metaloidu (a) i (c) są niezależnie wybrane spośród Si lub B, całkowita suma (c) + (d) obecna w kompozycji powłokowej nie przekracza 10,0% wagowych, całkowita suma (a) + (b) obecna w kompozycji powłokowej nie przekracza 50,0% wagowych, i przy czym% wagowy oblicza się w oparciu o całkowitą wagę nielotnych składników w kompozycji powłokowej. Korzystnie, dodatek zawiera (c) i (d). Korzystnie, dodatek zawiera co najmniej jedną z następujących kombinacji: (a) + (c)(a) + (d),- (a) + (c) + (d),- (b) + (c), - (b) + (d), - (b) + (c) + (d), - (a) + (b) + (c), - (a) + (b) + (d), lub - (a) + (b) + (c) + (d). Korzystnie, stosunek wagowy sumy (a) + (b) do sumy (c) + (d) jest w zakresie od 0,4 do 10,0 : 1,0. Korzystnie, łączna suma (c) + (d) w kompozycji powłokowej nie przekracza 5,0% wagowych, a łączna suma (a) + (b) występująca w kompozycji powłokowej nie przekracza 20,0% Wagowych, przy czym% wagowy jest obliczany w stosunku do całkowitej wagi nielotnych składników w kompozycji powłokowej. Korzystnie, atomy metalu z (a) są niezależnie wybrane z Al, Ti lub Zr, a atomy metaloidów z (a) to Si. Korzystnie, (a) jest wybrany z jednego lub więcej spośród: C1-C6- alkoksy lub aryloksy ortokrzemiany, C1-C6- alkoksy lub aryloksy ortotytaniany, C1-C6- alkoksy lub aryloksy gliniany, C1-C6- alkoksy lub aryloksy cyrkoniany, lub ich uprzednio hydrolizowane pochodne. Korzystnie, atomy metalu z (c) i (d) są niezależnie wybrane z jednego lub więcej spośród Al, Ti, Mg, Zn, Zr, Na i K, a atomy metaloidu z (c) i (d) to Si. Korzystnie, (c) wybrany jest z jednego lub więcej spośród: Al2O3, Al(OH)3, TiO2, ZnO, SiO2, krzemianu glinu, kaolinu i glinki białej. Korzystnie, (d) to Al(OH)3. Korzystnie, polimerem organicznym jest epoksy-sfunkcjonalizowana żywica i pęczniejąca kompozycja powłokowa zawiera dodatkowo amino-sfunkcjonalizowany środek utwardzający. Korzystnie, jeden lub więcej alkoholan(ów) metalu/metaloidu z (a) ma strukturę według Figury 1 ujawnionej w opisie EP3022263B1 w tym opisie, przy czym X wybrany jest z grupy Si, B, Mg, Na, Ti, Zr, Zn, Al, natomiast n oznacza 0 lub liczbę całkowitą od 1 do 29; i -Ri-Rs są takimi samymi lub różnymi jednowartościowymi grupami organicznymi, przy czym co najmniej jeden z organicznych rodników jednowartościowych grup bocznych jest grupą C1-C6 alkiloksylową, i/lub grupą aryloksylową.

W opisie EP3022263B1 ujawniono także sposób wytwarzania pęczniejącej kompozycji powłokowej przez dodanie dodatku jak zdefiniowano w którymkolwiek z opisanych wyżej zastrzeżeń do kompozycji powłokowej zawierającej polimer organiczny i środek uniepalniający, przy czym dodatek jest dodawany, tak że: całkowita suma (c) i (d) obecna w kompozycji powłokowej nie przekracza 10,0% wagowych, całkowita suma (a) i (b) obecna w kompozycji powłokowej nie przekra cza 50,0% wagowych, przy czym% wagowy jest obliczany w oparciu o całkowitą wagę składników nielotnych w kompozycji powłokowej.

Sposób zabezpieczania konstrukcji przed ogniem lub ciepłem, ujawniony w opisie EP3022263B1 polega na powlekaniu konstrukcji pęczniejącą kompozycją powłokową jak zdefiniowano w którymkolwiek z opisanych zastrzeżeń i pozostawienie kompozycji powlekającej do utworzenia powłoki.

Przeciwpożarowe powłoki pęczniejące opisano także w innej w literaturze patentowej. W US 2008/0224105 A1, na przykład, opisano ciekłą pęczniejącą powlekającą kompozycję zawierającą układ żywicy. Kompozycja powlekająca jest utwardzana do stanu stałego w reakcji polimeryzacji wolnorodnikowej. W WO2008/129242 opisano kompozycję pęczniejącą zawierającą źródło węgla, środek porotwórczy, źródło kwasu i glinkę, taką jak glinka organiczna. Glinka organiczna, jak się uważa, polepsza właściwości bariery termicznej spienionej powłoki pęczniejącej. W WO2009/013532 opisano kompozycję powlekającą, która zawiera co najmniej jeden składnik pęczniejący włączony w wiążący środek żywicowy, który zawiera co najmniej jeden kowalencyjnie związany składnik zawierający fosfor. Znana jest także pęczniejąca kompozycja ujawniona w PL/EP 2430102.

Znany jest także opis EP2395266B1 i ujawniona w nim uszczelka wysokotemperaturowa mająca następujące cechy: ceramiczną ogniotrwałą masę uszczelniającą, powłokę otaczającą ogniotrwałą masę uszczelniającą, która to powłoka rozkłada się w temperaturze od > 50 do < 2000°C oraz po rozkładzie tworzy warstwę węgla w obszarze powierzchniowym ceramicznej masy uszczelniającej, której cechą istotną jest to, że powłoka na zewnętrznej stronie ma co najmniej częściowo obszary adhezyjne na bazie kleju zawierającego węgiel. Korzystnie, powłoka uszczelki jest powłoką, która nie przepuszcza wilgoci. Korzystnie, powłoka uszczelki składa się z co najmniej jednego materiału z grupy obejmującej: kauczuk silikonowy, gumę silikonową, kauczuk naturalny, poliuretan, polietylen, polipropylen, poliwęglany i politereftalan etylenu. Korzystnie, powłoka uszczelki jest wielowarstwowa. Korzystnie, obszary adhezyjne uszczelki są utworzone z pasków kleju przykrytych rozpuszczalną folią ochronną. Ogniotrwała masa uszczelniająca tej uszczelki, ma następujący skład: 30 do 70% masowych ziarnistego składnika ogniotrwałego, oraz 70 do 30% masowych składnika zawierającego SiO2, który jest w dużym stopniu trwały w zakresie temperatury do około 100°C, a w temperaturze > 100°C rozkłada się co najmniej częściowo z wytworzeniem wolnego SiO 2. Korzystnie, składnikiem zawierającym SiO2 jest substancja z grupy obejmującej: olej silikonowy, żywicę silikonową i kauczuk silikonowy. Korzystnie, stałe składniki ogniotrwałej masy uszczelniającej mają ziarnistość d50 < 250 μm. Korzystnie, ogniotrwała masa uszczelniająca zawiera co najmniej jeden ogniotrwały składnik z grupy obejmującej: tlenek magnezu, dolomit kalcynowany, tlenek glinu, boksyt, tlenek cyrkonu, węgiel, tlenek chromu i korund. Korzystnie, powłoka uszczelki ma jeden z następujących kształtów: poduszka, kołnierz, wstęga, tarcza, rura, stożek, pierścień.

Zaistniała potrzeba opracowania rozwiązania, pozwalającego na produkowanie uszczelek o nieco bardziej skomplikowanym kształcie, zwłaszcza poprzez wytłaczanie.

Zaistniała potrzeba opracowania rozwiązania, które w warunkach normalnej pracy (nie pożaru) zapewnia dobre parametry użytkowe takie jak elastyczność, estetykę oraz stabilność kształtu, natomiast po podgrzaniu do temperatury ok 180-200 st. C zaczyna pęcznieć od x 2 do x 8 i pełnić funkcję izolacyjną przed ogniem i wysoką temperaturą.

Powyższy cel rozwiązuje kompozycja do wytwarzania uszczelki pęczniejącej, znajdującej zastosowanie w systemach aluminiowych przeciwpożarowych, na którą składa się środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące, której istotą jest to, że zawiera od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu, od 15 do 17% środka smarnego w postaci grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora w postaci tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego w postaci sadzy techniczn ej, od 4 do 5% opóźniacza palenia w postaci 3,5-wodnego boranu cynku od 0,4 do 0,5% antyutleniacza w postaci difenyloaminy, od 0,4 do 0,5% stabilizatora UV w postaci 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenolu i od 0,5-2% stabilizatora termicznego w postaci stearynianu baru.

Korzystnie, plastyfikowany polichlorek winylu (PVC-P) stanowi PVC-P o stałej Fickentschera K = 70, w postaci granulatu.

Korzystnie, grafit ekspandowany stanowi grafit o zawartości węgla 99%, wielkości cząstek od 0,4 do 1 mm, ekspansji od 250 do 400 ml/g, gęstości nasypowej koło 0,7 g/cm³.

Korzystnie, tereftalan di-oktylu (DOTP) ma temp. zapłonu nie mniejszą niż 230°C, zawartość tereftalanu bis(2-etyloheksylu) nie mniejszą niż 99,5% m/m, zawartość wody nie większą niż 0,05% m/m, gęstość w 20°C nie mniejszą niż 0,980 g/cm³ i nie większą niż 0,985 g/cm³, i jest w postaci bezbarwnej, oleistej cieczy.

Korzystnie, sadza techniczna ma pH od 6 do 10, zawartość popiołu 0,45%, siłę barwienia 115 ± 5, ciężar nasypowy 354 kg/m³, zawartość pyłów nie większą niż 12% i ma postać proszku albo granulatu.

Korzystnie, 3,5-wodny boran cynku zawiera B2O3 - 38 ± 2%, zawiera ZnO - 48 ± 2%, ma stratę podczas zapłonu od 13,5 do 15,5% i ma postać proszku.

Korzystnie, difenyloamina zawiera 70% aktywnego przeciwutleniacza aminowego na obojętnej krzemionce i ma postać proszku.

Korzystnie, 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenol, to związek o absorpcji promieniowania ultrafioletowego w zakresie od 300 do 400 nm, mający postać proszku.

Powyższy cel rozwiązuje także uszczelka pęczniejąca, przeznaczona do systemów aluminiowych przeciwpożarowych, wykonana z kompozycji, na którą składa się środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące której istotą jest to, że zawiera od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu, od 15 do 17% środka smarnego, w postaci grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora w postaci tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego w postaci sadzy technicznej, od 4 do 5% opóźniacza palenia w postaci 3,5-wodnego boranu cynku od 0,4 do 0,5% antyutleniacza w postaci difenyloaminy, od 0,4 do 0,5%stabilizatora UV w postaci 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenolu, i od 0,5-2% stabilizatora termicznego w postaci stearynianu baru.

Korzystnie, plastyfikowany polichlorek winylu (PVC-P) stanowi PVC-P o stałej Fickentschera K=70, w postaci granulatu.

PL 247000 Β1

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że pozwala wykonać uszczelki ze specjalnego, nowego surowca, który w warunkach normalnej pracy (nie pożaru) zapewnia dobre parametry użytkowe takie jak elastyczność, estetykę oraz stabilność kształtu, natomiast po podgrzaniu do temperatury ok. 180-200 st. C zaczyna pęcznieć od x 2 do x 8 i pełnić funkcję izolacyjną przed ogniem i wysoką temperaturą. Uszczelki dzięki temu, mogą być uszczelkami dwufunkcyjnymi.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest także to, że chociaż nowy materiał do produkcji uszczelek dwufunkcyjnych zawiera materiały używane do produkcji uszczelek oraz materiał ekspandujący jakim jest grafit, to już połączenie konkretnych składników i ich ilości, są unikalne. Odpowiednio dobrany skład chemiczny materiału z którego uszczelka jest wykonana, i proporcjejego poszczególnych składników, umożliwiają wytłaczanie bardziej skomplikowanych kształtów, niż było to możliwe do tej pory. Kompozycja według wynalazku, charakteryzuje się bowiem większą plastycznością, niż materiały stosowane do tej pory.

Dla przykładu, domieszka do 15% materiału ekspandującego zapewnia pełną funkcjonalność uszczelki oraz spęcznienie x2dox3, domieszka do 16% materiału ekspandującego może być stosowana do uszczelek twardszych ale wówczas poziom spęcznienia może dojść do x 4 do x 5. Uzyskanie mieszanki do 17% ilości materiału ekspansyjnego może być używana do uszczelek-taśm o prostej budowie, ale wówczas spęcznienie wynosić będzie do x 8.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że w warunkach normalnej pracy (nie pożaru) uszczelka zgodna z wynalazkiem stanowi przegrodę termiczną polegającą na ograniczeniu inwersji, tj. mieszania się powietrza zimnego i ciepłego w wewnętrznej części fasady, a jej powierzchnia przekroju zapewnia skuteczne uszczelnienie poprzez spęcznienie podczas pożaru przestrzeni pomiędzy wypełnieniami. Uszczelka izolacyjna wykonana jest z materiału z domieszką materiału ekspandującego od 15,5 do 16,7% i zapewnia spęcznienie x 3 do x 5. Uszczelka może być wpinana w kształtowniki konstrukcji fasady lub być do nich doklejana.

Wynalazek ujawniono w poniższych przykładach realizacji, a także przedstawiono na rysunkach, na których: fig. 1 ukazuje uszczelkę według wynalazku w przykładowych kształtach, fig. 2 i fig. 3 ukazują uszczelkę według wynalazku w pozycji użytkowej, tj. wmontowaną w kształtowniki aluminiowe systemu.

Przykład realizacji I

Kompozycja dla uszczelki 1 pęczniejącej do systemów aluminiowych przeciwpożarowych, ma skład następujący:

L.p	PREPARAT	WŁAŚCIWOŚCI / ZADANIE	UDZIAŁ [%]	Nazwa chemiczna
1.	PYC-P (stała Fickentschera K=70)	Środek wiążący i Podstawowy materiał do produkcji - baza	50%	Polichlorek winylu plastyfikowany (miękki)
2.	Grafit ekspandowany	Zmniejsza palność PVC wskutek tworzenia struktury zwęglonej, posiada właściwości smarne	16,7%	Grafit ekspandowany
3.	DOTP	Plastyfikator zmiękczający	23,1%	Tereftalan di-oktylu
4.	Sadza techniczna	Napełniacz aktywny, faza wzmacniająca, stabilizator UV, czarny pigment	3,85%	Sadza techniczna
5.	Uniepalniacz	Opóźniacz palenia	4,75%	3,5-wodny boran cynku

PL 247000 Β1

6.	Antyutleniacz	Ulega łatwo utlenieniu chroniąc w ten sposób przed utlenieniem (in. destrukcją) inne związki; neutralizuje wolne rodniki tlenowe powstające w procesie spalania	0,4%	Difenyloamina pstyrenowana
7.	UV-Stabilizator	chroni przed szkodliwym działaniem promieni UV oraz tzw. foto degradacją PVC	0,4%	2 -(2H-benzotri azol -2ilo)-4-melylofenol
X.	Stabilizator termiczny	Opóźnia lub przeciwdziała reakcji odszczepienia HCI; wiąże chemicznie wydzielony chlorowodór	0,8%	Stearynian Baru (Distearynian baru)

przy czym, najlepiej gdy:

plastyfikowany PVC: granulat, zmiękczony PVC o stałej Fickentschera K = 70;

- grafit ekspandowany: ilość węgla 99%, wielkość cząstek 0,4-1 mm, ekspansja 250-400, ml/g, gęstość nasypowa ~ 0,7 g/cm³;

- tereftalan di-oktylu (DOTP): bezbarwna, oleista ciecz, temp, zapłonu nie mniej niż 230°C, zawartość tereftalanu bis(2-etyloheksylu) nie mniej niż 99,5 [% m/m], zawartość wody nie więcej niż 0,05 [% m/m], gęstość w 20°C nie mniej niż 0,980 g/cm³ i nie więcej niż 0,985 g/cm³;

- sadza techniczna: proszek/granulat; pH 6-10, zawartość popiołu 0,45%, siła barwienia 115 ± 5, ciężar nasypowy 354 kg/m³, zawartość pyłów max 12%;

uniepalniacz - 3,5-wodny boran cynku: biały proszek; zawartość B2O3 - 38 ± 2%, zawartość ZnO - 48±2%; strata podczas zapłonu 13,5-15,5%;

- antyutleniacz: biały proszek, 70% aktywnego przeciwutleniacza aminowego na obojętnej krzemionce;

UV - stabilizator: proszek o lekko żółtej barwie, absorpcja promieniowania ultrafioletowego w zakresie 300-400 nm;

- stabilizator termiczny: biały proszek, czystość min. 99%, gęstość 1,145 g/cm³, temp, topnienia > 225°C, zawartość wapnia 6-7,1%.

W celu przygotowania mieszanki w postaci sproszkowanej, składniki w ilości podanej w tabeli należy zadozować i wymieszać w tzw. fluidalnym mieszalniku zimno-gorącym do mieszanek typu „dry-blend”.

Pierwszy etap to intensywnie mieszane w mieszalniku gorącym PVC z pozostałymi dodatkami. Do mieszalnika w pierwszej kolejności wprowadza się naważone ilości: PVC, stabilizator termiczny, środek smarny, antyutleniacz, stabilizator UV. W temperaturze 70°C dodaje się plastyfikator zmiękczający. Dopiero po wchłonięciu zmiękczacza przez polimer w temperaturze od 90 do 110°C (co jest uwarunkowane prędkością obrotów), do mieszalnika wprowadza się napełniacze/pigmenty. Proces mieszania w mieszalniku gorącym kończy się gdy wsad osiągnie temperaturę około 125-130°C. Wytworzenie dużej ilości ciepła powodują min. obroty mieszadła (1300-1500 obr./min).

Wytworzone ciepło spełnia podwójną rolę:

a) powoduje suszenie zadozowanych składników. Za pomocą agregatu próżniowego wilgoć mieszanki jest odprowadzana do poziomu poniżej 1%;

b) powoduje stopienie środków smarnych i stabilizatorów termicznych, a następnie następuje otoczenie tymi dodatkami ziaren PVC cienką warstewką. Ta niska temperatura sprzyja wnikaniu plastyfikatora do wnętrza ziaren - ziarno rozluźnia w ten sposób swoje struktury porowate i następuje jego „pęcznienie”. Zmiękczacz zmniejsza swoją lepkość, a sam proces mieszania odbywa się w sproszkowanej postaci. Utworzona powłoka ochronna wokół ziarna PVC, dzięki zawartości środka smarnego, pełni rolę warstwy poślizgowej podczas późniejszego upłynniania polimeru w trakcie obróbki formującej (wytłaczania), zaś obecność w niej stabilizatora termicznego przeciwdziała zapoczątkowaniu termo destrukcji makrocząsteczek (odszczepieniu chlorowodoru).

Drugi etap to chłodzenie wsadu do temperatury ok. 40°C w poziomym mieszalniku zimnym, gdzie chłodzenie następuje dzięki kontaktowi materiału z chłodzonymi wodą ściankami mieszalnika. Mieszalnik może być wyposażony w specjalne dodatkowe mieszadła szybkoobrotowe (450-480 obr./min), które będą powodować rozdrobnienie ewentualnych aglomeratów, a to pozwoli uzyskać mieszankę o odpowiedniej sypkości.

PL 247000 Β1

Podsumowując-w wyniku procesu otrzymujemy możliwie jednorodną mieszankę PVC w postaci dry-blendu o wilgotności poniżej 1%.

Dopiero w takiej postaci produkt przekazywany jest do pojemnika, skąd może być paczkowany, bądź przekazywany do dalszego procesu obróbki.

Powyższa kompozycja ma właściwości następujące:

L.p.	Badany parametr	Wymiar	Wynik badania	Badanie wg
1.	Gęstość	g/cm³	1,23	PN-ISO 1183-1 (Metoda A)
2.	Twardość	°Sh. A	72	PN-EN ISO 868
3.	Wytrzymałość na rozciąganie	MPa	7,3	PN-EN ISO 527-1
4.	Wydłużenie względne przy zerwaniu	%	189	[200 mm/min]

Uszczelkę 1 pęczniejącą do systemów aluminiowych przeciwpożarowych wykonuje się z ww. kompozycji w procesie wytłaczania znanymi metodami.

Temperatura przetwórstwa gotowej mieszanki powinna być ustawiona w zakresie 160-180°C, a dokładniej: temperatura cylindra 160°C, temperatura adaptera 160-165°C, z kolei na głowicy 175 -180°C. Prędkość obrotów ślimaka na wytłaczarce dwuślimakowej ustawiamy na 20-30 obr./min., ciśnienie na 45-50 bar. Uszczelkę wytłacza się w postaci elastycznego pasa bądź profilu (zgodnie z Fig. 1), który następnie przechodzi przez wannę chłodzącą. W zależności od kształtu gotowy wyrób następnie jest cięty na odpowiednie długości i pakowany - uszczelka w postaci pasa zwijana jest w 24 m krążki, z kolei profil cięty jest na 3,5 m odcinki. Prędkość wytłaczania dla pasa to 1,5 m/min, profilu - 1,3 m/min.

W przypadku zastosowań w drzwiach, oknach i przegrodach wewnętrznych uszczelka według wynalazku wpinana jest poprzez specjalnie uformowane zaczepy do kształtowników aluminiowych. Skład chemiczny materiału, z którego uszczelka jest wykonana, umożliwia wytłaczanie bardziej skomplikowanych kształtów, a odpowiedni dobór grubości uszczelki zapewnia pełne wypełnienie przestrzeni ochranianej podczas pożaru.

W rozwiązaniach dotychczasowych, w miejscu uszczelki, mocowana była taśma pęczniejąca, czasami także nazywana uszczelką, ale jej skład chemiczny nie pozwalał na formowanie w bardziej skomplikowane kształty. Mocowana była ona do powierzchni kształtowników za pomocą taśm klejących lub samego kleju. Uszczelka według wynalazku, w warunkach normalnej pracy, pełni funkcję wykańczającą powierzchnię kształtownika lub funkcję izolacji termicznej i zabezpiecza przez infiltracją powietrza. W warunkach pożaru, ulega natomiast spęcznieniu, zabezpiecza przed przejściem ognia oraz izoluje przed wysoką temperaturą.

Przykład realizacji II

Kompozycja dla uszczelki 1 pęczniejącej do systemów aluminiowych przeciwpożarowych, o składzie mieszczącym się w przedziałach z przykładu realizacji I, przy czym w tym przykładzie wykonania, udziały% poszczególnych składników, są następujące:

L.P	PREPARAT	WŁAŚCIWOŚCI / ZADANIE	UDZIAŁ [%]	Nazwa chemiczna
1.	PYC-P (stała Fickentschera K=70)	Podstawowy⁷ materiał do produkcji baza	49 %	Polichlorek winylu plastyfikowany (miękki)
2.	Grafit ekspandowany	Zmniejsza palność PYC wskutek tworzenia struktury' zwęglonej, posiada właściwości smarne	17 %	Grafit ekspandowany
3.	DOTP	Plastyfikator zmiękczający	22 %	Tereftalan di-oktylu

PL 247000 Β1

4.	Sadza techniczna	Napelniacz aktywny, faza wzmacniająca, stabilizator UV, czarny pigment	4%	Sadza techniczna
5.	Uniepalniacz	Opóźniacz palenia	5 %	3,5-wOdny boran cynku
6.	Antyutleniacz	Ulega łatwo utlenieniu chroniąc w ten sposób przed utlenieniem (in. destrukcją) inne związki; neutralizuje wolne rodniki tlenowe powstające w procesie spalania	0,5 %	Difenyloamina pstyrenowana
7.	UV-Stabilizator	chroni przed szkodliwym działaniem promieni UV oraztzw. fotodegradacją PVC	0,5 %	2-(2H-benzotriazol-2ilo)-4-metylofenol
8.	Stabilizator termiczny	Opóźnia lub przeciwdziała reakcji odszczepienia HC1; wiąże chemicznie wydzielony chlorowodór	2%	Stearynian Baru (Distearynian baru)

Materiał uzyskuje się w sposób analogiczny jak w Przykładzie realizacji I. Powyższa kompozycja ma właściwości następujące:

L.p.	Badany parametr	Wymiar	Wynik badania	Badanie wg
1.	Gęstość	g/cm³	1,2	PN-ISO 1183-1 (Metoda A)
2.	Twardość	°Sh. A	80	PN-EN ISO 868
3.	Wytrzymałość na rozciąganie	MPa	7,2	PN-EN ISO 527-1
4	Wydłużenie względne przy zerwaniu	%	185	[200 mm/min]

Uszczelkę 1 pęczniejącą do systemów aluminiowych przeciwpożarowych wykonuje się z ww. kompozycji w procesie wytłaczania znanymi metodami, jak w Przykładzie realizacji I.

Przykład realizacji III

L.P	PREPARAT	WŁAŚCIWOŚCI / ZADANIE	UDZIAŁ [%]	Nazw a chemiczna
1.	PYC-P (stała Fickentschera K=70)	Podstawowy materiał do produkcji baza	51 %	Polichlorek winylu plastyfikowany (miękki)
2.	Grafit ekspandowany	Zmniejsza palność PVC wskutek tworzenia struktury zwęglonej, posiada właściwości smarne	15 %	Grafit ekspandowany
3.	DOTP	Plastyfikator zmiękczający	24 %	Tereftalan di-oktylu

PL 247000 Β1

4	Sadza techniczna	Napełniacz aktywny, faza wzmacniająca, stabilizator UV, czarny pigment	3,5 %	Sadza techniczna
5.	Uniepalniacz	Opóźniacz palenia	4%	3,5-wodny boran cynku
6.	Anty utleniacz	Ulega łatwo utlenieniu chroniąc w ten sposób przed utlenieniem (in. destrukcją) inne związki, neutralizuje wolne rodniki tlenowe powstające w procesie spalania	0.5 %	Difenyloamina pstyrenowana
7.	UV-StabiIizator	chroni przed szkodliwym działaniem promieni UV oraztzw. fotodegradacją PVC	0,5 %	2-(2H-benzotriazol-2ilo)-4-metylofenol
8.	Stabilizator termiczny	Opóźnia lub przeciwdziała reakcji odszczepienia HCl; wiąże chemicznie wydzielony chlorowodór	1,5 %	Stearynian Baru (Distearynian baru)

Materiał uzyskuje się w sposób analogiczny, jak w Przykładzie realizacji I. Powyższa kompozycja ma właściwości następujące:

L.p.	Badany parametr	Wymiar	Wynik badania	Badanie wg
1.	Gęstość	g/cm³	1,22	PN-ISO 1183-1 (Metoda A)
2.	Twardość	°Sh. A	75	PN-EN ISO 868
3.	Wytrzymałość na rozciąganie	MPa	8,3	PN-EN ISO 527-1 [200 mm/min]
4.	Wydłużenie względne przy zerwaniu	%	196

Przykład realizacji IV

L.P	PREPARAT	WŁAŚCIWOŚCI / ZADANIE	UDZIAŁ [%]	Nazwa chemiczna
1.	PVC-P (stała Fickentschera K-70)	Podstawowy materiał do produkcj i baza	50 %	Polichlorek winylu plastyfikowany (miękki)
2.	Grafit ekspandowany	Zmniejsza palność PVC wskutek tworzenia struktury zwęglonej, posiada właściwości smarne	17 %	Grafit ekspandowany
3.	DOTP	Plastyfikator zmiękczający	22,5 %	Tereftalan di-oktvlu
4.	Sadza techniczna	Napełniacz aktywny, faza wzmacniająca, stabilizator UV, czarny pigment	4%	Sadza techniczna

PL 247000 Β1

5.	Uniepalniacz	Opóźniacz palenia	5 %	3,5-wodny boran cynku
6.	Antyutleniacz	Ulega łatwo utlenieniu chroniąc w ten sposób przed utlenieniem (in. destrukcją) inne związki; neutralizuje w olne rodniki tlenowe powstające w procesie spalania	0,5 %	Difenyloamina pstyrenowana
7.	UV-Stabilizator	chroni przed szkodliwym działaniem promieni UV oraztzw. fotodegradacją PVC	0,5 %	2-(2H-benzotriazol-2ilo)-4-metyl ofenol
8.	Stabilizator termiczny	Opóźnia lub przeciwdziała reakcji odszczepienia HC1; wdąże chemicznie wydzielony chlorowodór	0,5 %	Stearynian Baru (Distearynian baru)

L.p.	Badany parametr	Wymiar	Wynik badania	Badanie wg
1	Gęstość	g/cm³	1,23	PN-TSO 1183-1 (Metoda A)
2.	Twardość	°Sh. A	74	PN-EN ISO 868
3.	Wytrzymałość na rozciąganie	MPa	7,5	PN-EN ISO 527-1
4.	Wydłużenie względne przy zerwaniu	%	190	[200 mm/minj

Claims

1. Kompozycja do wytwarzania uszczelki pęczniejącej, znajdującej zastosowanie w systemach aluminiowych przeciwpożarowych, na którą składa się środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące, znamienna tym, że jest wytworzona z od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu, od 15 do 17% środka smarnego w postaci grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora w postaci tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego w postaci sadzy technicznej, od 4 do 5% opóźniacza palenia w postaci 3,5-wodnego boranu cynku od 0,4 do 0,5% antyutleniacza w postaci difenyloaminy, od 0,4 do 0,5% stabilizatora UV w postaci 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenolu i od 0,5-2% stabilizatora termicznego w postaci stearynianu baru.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że plastyfikowany polichlorek winylu (PVC-P) stanowi PVC-P o stałej Fickentschera K = 70, w postaci granulatu.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że grafit ekspandowany stanowi grafit o zawartości węgla 99%, wielkości cząstek od 0,4 do 1 mm, ekspansji od 250 do 400 ml/g, gęstości nasypowej koło 0,7 g/cm³.

4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że tereftalan di-oktylu (DOTP) ma temp, zapłonu nie mniejszą niż 230°C, zawartość tereftalanu bis(2-etyloheksylu) nie mniejszą niż 99,5% m/m, zawartość wody nie większą niż 0,05% m/m, gęstość w 20°C nie mniejszą niż 0,980 g/cm³ i nie większą niż 0,985 g/cm³, i jest w postaci bezbarwnej, oleistej cieczy.

5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że sadza techniczna ma pH od 6 do 10, zawartość popiołu 0,45%, siłę barwienia 115 ± 5, ciężar nasypowy 354 kg/m³, zawartość pyłów nie większą niż 12% i ma postać proszku albo granulatu.

6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że 3,5-wodny boran cynku zawiera B2O3 - 38 ± 2%, zawiera ZnO - 48 ± 2%, ma stratę podczas zapłonu od 13,5 do 15,5% i ma postać proszku.

7. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że difenyloamina zawiera 70% aktywnego przeciwutleniacza aminowego na obojętnej krzemionce i ma postać proszku.

8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenol, to związek o absorpcji promieniowania ultrafioletowego w zakresie od 300 do 400 nm, mający postać proszku.

9. Uszczelka pęczniejąca, przeznaczona do systemów aluminiowych przeciwpożarowych, wykonana z kompozycji, na którą składa się środek wiążący, środki uniepalniające i dodatki modyfikujące, znamienna tym, że jest wytworzona z od 49 do 51% środka wiążącego w postaci plastyfikowanego polichlorku winylu, od 15 do 17% środka smarnego, w postaci grafitu ekspandowanego, od 22 do 24% plastyfikatora w postaci tereftalanu di-oktylu (DOTP), od 3,5 do 4% napełniacza aktywnego w postaci sadzy technicznej, od 4 do 5% opóźniacza palenia w postaci 3,5-wodnego boranu cynku od 0,4 do 05% antyutleniacza w postaci difenyloaminy, od 0,4 do 05% stabilizatora UV w postaci 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenolu, i od 0,5-2% stabilizatora termicznego w postaci stearynianu baru.

10. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że plastyfikowany polichlorek winylu (PVC-P) stanowi PVC-P o stałej Fickentschera K = 70, w postaci granulatu.

11. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że grafit ekspandowany stanowi grafit o zawartości węgla 99%, wielkości cząstek od 0,4 do 1 mm, ekspansji od 250 do 400 ml/g, gęstości nasypowej koło 0,7 g/cm³.

12. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że tereftalan di-oktylu (DOTP) ma temp. zapłonu nie mniejszą niż 230°C, zawartość tereftalanu bis(2-etyloheksylu) nie mniejszą niż 99,5% m/m, zawartość wody nie większą niż 0,05% m/m, gęstość w 20°C nie mniejszą niż 0,980 g/cm³i nie większą niż 0,985 g/cm³, i jest w postaci bezbarwnej, oleistej cieczy.

13. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że sadza techniczna ma pH od 6 do 10, zawartość popiołu 0,45%, siłę barwienia 115 ± 5, ciężar nasypowy 354 kg/m³, zawartość pyłów nie większą niż 12% i ma postać proszku albo granulatu.

14. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że 3,5-wodny boran cynku zawiera B2O3 - 38 ± 2%, zawiera ZnO - 48 ± 2%, ma stratę podczas zapłonu od 13,5 do 15,5% i ma postać proszku.

15. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że difenyloamina zawiera 70% aktywnego przeciwutleniacza aminowego na obojętnej krzemionce i ma postać proszku.

16. Uszczelka według zastrz. 9, znamienna tym, że 2-(2H-benzotriazol-2-ilo)-4-metylofenol, to związek o absorpcji promieniowania ultrafioletowego w zakresie od 300 do 400 nm, mający postać proszku.