[發明專利]適用于屋頂絕熱的聚氨酯和聚異氰脲酸酯硬質泡沫材料

在審

• 申請號: 201380051556.7
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104854156A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: G·G·庫姆斯;S·C·皮高特
• 申請（專利權）人: 拜爾材料科學有限公司
• 主分類號: C08G18/08
• 分類號: C08G18/08
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 樂洪詠;沙永生

發明領域

本發明涉及阻燃型硬質聚異氰脲酸酯和聚氨酯泡沫材料(本文中統稱為“聚氨酯”)，用于生產這種泡沫材料的未加含鹵阻燃劑的組合物，以及這種阻燃型聚氨酯泡沫材料的生產和使用方法。本發明的泡沫材料按照ASTM?E-84(美國試驗材料協會)“建筑材料表面燃燒特性的標準測試方法”的要求符合NFPA?101生命安全規范所規定的B類性能標準，也符合工廠互保公司(Factory?Mutual)的FM?4450標準“1類絕熱鋼質平板(deck)屋頂”的1類標準。

發明背景

硬質聚氨酯泡沫絕熱材料中使用含鹵阻燃劑來確保適應國家、州和地方建筑規范機構所要求的各種可燃性測試協議。含鹵阻燃劑為達到性能標準提供了具有成本效益的有效途徑，但是在使用烴類發泡劑替換氯氟烴(CFC)、氫氯氟烴(HCFC)和昂貴的氫氟烴(HFC)時則更難以達到這樣的性能標準。

在關注到硬質泡沫絕熱材料中常用的含鹵發泡劑的臭氧消耗潛值或全球變暖潛值之前，簡單采用含鹵發泡劑即可較容易地獲得ASTM?E-84“建筑材料表面燃燒特性的標準測試方法”的A類評級。

根據ASTM?E-84，試驗材料必須具有25或更低的火焰蔓延指數(FSI)和450或更低的煙蔓延指數(SDI)，以達到NFPA?101生命安全規范A類指標。為達到ASTM規定的NFPA?101生命安全規范B類指標，試驗材料必須具有小于或等于75的FSI和等于或小于450的SDI。

不過，ASTM-84的NFPA?101生命安全規范級別指標不應與ASTME-108“屋頂覆蓋物防火試驗的標準試驗方法”中的A、B或C級指標相混淆。

ASTM?E-108是為了從三個角度——火焰蔓延、間歇火焰和屋面燃燒(burning?brand)——確定整個屋頂組件而不單單是發泡塑料對外燃火的抵抗力而設計的試驗。加在鋼質平板上的絕熱和屋頂覆蓋材料所用的泡沫材料僅須進行火焰蔓延試驗。

雖然用于絕熱鋼質平板組件的發泡塑料絕熱材料通常僅需達到B類E-84評級即可滿足國際建筑規范(IBC)第1505.1節的ASTM?E-108要求，但是用硬質聚氨酯泡沫材料絕熱的鋼質平板組件也必須通過更嚴格的FM?4450“工廠互保屋頂量熱計”(Factory?Mutual?Roof?Calorimeter)部分。絕熱鋼質屋頂平板組件的FM?44501類指標是指該平板組件在內燃火抵抗力、抗風揭性能(wind?uplift)、活荷載抵抗力(live?load?resistance)、金屬部件腐蝕和塑料部件疲勞等方面符合工廠互保標準。一般而言，泡沫材料配方在通過試驗標準的可燃性要求方面發揮重要作用，而泡沫材料制造商的產品規格和安裝程序決定了屋頂組件是否符合FM?4450標準的其他要求。可以預期，符合可燃性要求的硬質泡沫產品應該容易獲得1類評級，因為行業內熟知如何恰當地規范和安裝產品。“屋頂量熱計”用于測試內燃火抵抗力。在以下情況下通過FM?4450“屋頂量熱計”試驗是有利的：既不在4¹/₂英尺x?5英尺(1.37m?x?1.52m)模擬屋頂組件的絕熱材料與鋼質平板材料之間使用熱屏障，也不在該組件的絕熱層頂上使用保護性蓋板。“屋頂量熱計”試驗通過在建筑內部模擬火來測量平板中的可燃性材料(例如瀝青)對下面的火的燃料貢獻。凈燃料貢獻隨時間變化，不能超過預定最大值。

ASTM?E-84隧道試驗方法為24英尺(7.3m)長x?20英寸(50.8cm)寬的樣品在火焰蔓延和生煙方面提供了對比評價，所述樣品水平置于隧道爐中，暴露于提供5000BTU(英熱單位)/分鐘熱的氣體火焰。該方法最初由保險商實驗室(Underwriters?Laboratories)于1950年開發和公布，名為UL?723，1961年被ASTM采用為正式試驗方法。有一股規定的氣流使火焰前鋒在10分鐘的試驗時間內移動到隧道末端，將測得的火焰蔓延和煙霧水平參數數值相對于經過調理的紅橡木地板校正標樣獲得的數值計算指數，所述紅橡木地板的火焰前鋒在5¹/₂分鐘后到達樣品末端。對于硬質泡沫樣品，經常觀察到火焰起初在頭60秒鐘內快速蔓延到樣品最大值，然后火焰前鋒后退。由于試驗方法要求在計算中使用火焰行進的最大距離，在該試驗中，氣體發泡劑的可燃性及其在泡沫材料中的濃度對硬質泡沫材料性能起重要作用。