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木质防火门绿色环保阻燃体系设计

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摘要:中国不仅是世界上最大的木门制造中心国家,同时也是木门市场消费最多的国家。木质防火门是一种新型门,是高科技产物。木质防火门因其外形美观、安装方便、装饰性能好、防火性能优越而被广泛应用于各类民用建筑和部分工业建筑。本研究利用自制绿色环保阻燃体系和新型结构设计制备木质防火门,能够解决传统木质防火门阻燃效率不高、生产工艺不环保和结构稳定性差等质量问题,此外,其具有成本合理、绿色环保、美观大方的特点,在市场上具有极大的优势。

关键词:阻燃剂;防火门;结构设计;绿色环保

2015年,我国建筑装饰行业总产值达3400亿元,其中木门行业产值达1200亿元,木门行业每年以新增100亿元左右产值的规模高速发展,是建材行业增长速度最快的行业之一。随着我国城镇化的快速发展,人口密集区域、居住密集区域、活动密集区域不断增加,一旦发生火灾,就会造成惨重的伤亡。近年来我国建筑设计防火规范和相关法律法规日趋严格,防火门是一种活动的防火分隔物,在火灾发生后的一定时间内,能够保证稳定性、完整性,具有防火、隔烟、阻挡高温的特殊功能。作为防火建筑设计中的主要构件,目前防火门市场需求旺盛,主要市场有民用建筑防火门、高层宾馆防火门、楼层单元安全岛等。

1我国木质防火门发展中的问题

木质防火门因其外形美观、安装方便、装饰性能好、防火性能优越而被广泛应用于各类民用建筑和部分工业建筑。国外木门企业科学技术先进、生产设备智能化高,检测技术、木门生产系统、运营模式、企业管理方法和品牌效应都远超国内。木质防火门产品的科技含量高,目前我国木质防火门发展的问题主要有[1-5]:(1)阻燃处理工艺不环保且效果欠佳,导致防火性能不达标。阻燃质量关系到木质防火门的耐火极限,因此许多防火门生产企业都将该工序设立为生产过程中的特殊过程控制点。但由于阻燃工序缺乏成熟的工艺规程,各个厂家的阻燃工艺各不相同,阻燃工艺不合理,无法保证阻燃质量且造成环境污染,消费者的生命财产安全存在隐患。(2)防火门结构设计不合理,导致安装、使用、维护过程中出现问题。因防火门设计过程中需对其门板、门芯等材料进行特殊处理,结构设计不当直接影响木门结构的稳定性。

2绿色环保阻燃体系

本研究采用中国林业科学研究院木材工业研究所陈志林研究员团队的绿色阻燃剂抗流失技术和分层阻燃技术处理木质防火门的木质材料[6-7]。通过设计CRIWI-101阻燃体系,浸渍门框等实木部分,以得到低吸潮率的阻燃木材。CRIWI是一种集多种阻燃元素复合于一体的液态耐久型阻燃剂,符合环保要求,具有良好的防火阻燃性能和储存稳定性,安全无毒,使用方便,同时具有防腐、防蛀等特点,不影响表面光泽、施工使用方便等优点。CRI⁃WI-101的基本性能参数如表1所示。通过分层阻燃技术,利用CRIWI-101阻燃体系处理刨花板面板以得到难燃刨花板。在铺装过程中逐一施加不同的复配阻燃体系,制备得到连续平压阻燃刨花板。在连续平压刨花板生产线中的刨花拌胶阶段施加阻燃剂,其中将磷杂菲类阻燃剂施加于表层刨花中,聚磷酸铵、三聚氰胺施加于芯层刨花中。芯层刨花施胶量为10%,阻燃剂施加量为13%,表层刨花施胶量约为8%,阻燃剂施加量为8%,热压温度140℃,压机传送带速度14m/min。图1为B1级测试要求单体燃烧试验中的HRR、FIGRA和SPR曲线图。结果表明经阻燃处理后18mm阻燃刨花板可达到GB8624-2012中B1-B级的要求,产烟率也得到了大幅降低。锥形量热测试的结果如图2所示,阻燃刨花板的pHRR1和pHRR2相比于普通刨花板降低65%和39%。综上所述,通过分层阻燃技术,利用CRIWI-101阻燃体系处理刨花板面板得到的难燃刨花板,其热释放量和烟气释放量均得到有效控制,阻燃性能得到提高。

3耐火隔热门体结构设计和应用技术

在建筑物发生火灾时,防火门面向火侧表面会受到1000℃以上的高温。在高温下,除防火门本身材料的阻燃处理需达到要求外,整体结构设计也至关重要。在发生火灾时,防火门通过以下几点发生作用:1)门缝处产生轻度变形,起到阻止火势蔓延和延期扩散的作用。2)降低防火门背面火势的平均温度,减弱热量向背面空间的传递,避免内部温度过高,造成人员伤亡。3)在一定时间内,背面火不能有火焰,有效阻止火势向其他区域蔓延。通过合理设计防火门门芯内部材料的结构和合理选择门面的材料,能够达到防火隔热的目的。此外,随着科学技术的不断发展,通过开发“阻燃单板+5系铝镁合金+阻燃单板”新型特种结构,有效提升了木材阻燃性能;通过开发5系铝金属与单板、氯氧镁水泥镶嵌结构的高强结构,有效提升了防火门在高温状态下的强度。

4木质防火门的应用及性能

通过此阻燃处理工艺和结构设计制备的防火门DH-001可达到GB12955-2008A类隔热防火门要求和甲级防火门要求。在测试过程中,其背面特征点温度如表1所示。防火门DH-001在90min内未出现坍塌现象,且背面特征点温度平均温度未超过140℃,单个特征点温度未超过160℃,可达到GB12955-2008A类隔热防火门甲级防火门要求。

5结语

本研究主要通过绿色阻燃剂抗流失技术、分层阻燃工艺技术,耐火隔热门体结构设计和应用技术解决木质防火门阻燃效率不高、生产工艺不环保和结构稳定性差等质量问题。绿色环保木质防火门制造技术、产业化应用和示范项目对于解决当前木质防火门绿色生产中的重大技术问题和市场发展瓶颈有着重要的指导意义。通过对绿色环保阻燃体系和新型结构设计所制备的木质防火门进行性能、实际应用等方面的研究,以期进一步提高木质防火门的附加值,促进绿色、安全家居产品的发展,提高木材加工行业的科技水平。

参考文献:

[1]张明华.木质防火门产品质量问题的原因及解决对策[J].消防科学与产品信息,2006,25(1):172-173.

[2]靳自兵.浅论木质防火门存在的产品质量问题及防范对策[C]//中国消防协会防火材料行业分会年会暨防火材料技术学术论坛.2006.

[3]刘奇.以刨花板为基材的木质防火门的研究[J].消防技术与产品信息,2000,19(10):70-72.

[4]王志远,周杨.木质防火门耐火性能试验中不合格原因分析及改进措施[J].消防技术与产品信息,2017,36(5):39-41.

[5]苏全民.浅谈木质防火门的阻燃处理[J].安防科技,2005,4(1):55-55.

[6]牛二彦,张丽芳,张龙飞,等.无机阻燃剂对脲醛树脂固化反应的影响[J].木材工业,2015,29(5):5-9.

[7]姜鹏,陈志林,梁善庆,等.新型磷氮硫阻燃剂的合成及其改性脲醛树脂的性能[J].木材工业,2018(2):1-5,9.

作者:姚燕萍 姜鹏 陈志林 叶交友 杨勇 詹先旭 单位:浙江省德华兔宝宝装饰新材研究院

木质防火门绿色环保阻燃体系设计责任编辑:张雨    阅读:人次