The lignocellulosis and vermiculite composite as fire barriers

• Autorzy: Kozłowski R. , Mieleniak B. , Fiedorow R.

Warianty tytułu

PL

Kompozyty z cząstek lignocelulozowych i wermikulitu jako bariery ogniowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Lignocellulosic boards are one of the most popular materials widely used in the building industry for outfitting (furniture) and for interior decorating (wall and ceiling panelling). This type of boards possesses considerable advantages such as high mechanical strength, thermal insulation properties and possibility of different type of finishing application. Due to their unfavourable behaviour under fire conditions however their use has often been limited particularly in tall and public buildings. Investigation of the Institute of Natural Fibres concerning the flame-retardant particleboard's with application both organic and mineral binders and mineral geopolymers were carried. Technology of three-layer composite board manufacturing in which the inner layer is made of lignocellulosic particles while the outer layers of expended vermiculite as fire barrier was developed. The surface finishing of these composite boards can be made by covering them by veneer, foils (Al), laminates, paints and intumescent fire barrier. The influence of different ratio of the mineral particles to the lignocellulosic particles and different fractions (granulation's) both natural and expanded vermiculite on flammability and physic-mechanical properties of one- and three-layer particleboard are presented.

PL

Płyty lignocelulozowe są jednym z najbardziej powszechnych materiałów stosowanych w przemyśle budowlanym, wyposażeniowym (meble) oraz dekoracji wnętrz (panele ścienne i sufitowe). Jednakże niekorzystne zachowanie w warunkach pożaru ogranicza zakres ich wykorzystania. Obecnie stosowane metody i środki obniżają, do pożądanego stopnia, palność płyt lignocelulozowych. Jedną z metod jest dodanie wypełniaczy mineralnych w procesie wytwarzania płyt. Wypełniacze mineralne, dodawane do płyt w postaci cząstek o różnej granulacji, oddzielają materiał łatwo palny, jakim są cząstki lignocelulozowe zawarte w płytach, oraz obniżają przewodnictwo cieplne, co łącznie daje efekt ognioodporności płyt. Najpopularniejszymi wypełniaczami mineralnymi stosowanymi w tym celu są wermikulit i perlit. Do wytwarzania niniejszego kompozytu zastosowano paździerze lniane, wióry drzewne, wermikulit oraz termoplastyczne substancje zaklejające na bazie żywic syntetycznych: żywica 112E, Silekol M i Silekol W-l. W przeprowadzonych próbach laboratoryjnych w pierwszym cyklu badań wytwarzano płyty jednorodne, a następnie płyty trójwarstwowe, stosując na warstwy zewnętrzne wermikulit, a na warstwę wewnętrzną paździerze lniane lub wióry drzewne. Wermikulit stosowano w postaci niespęcznionej oraz spęcznionej w różnym udziale procentowym w stosunku do cząstek zaklejanych. Celem prób było uzyskanie odpowiedzi, w jakiej postaci wermikulit jest najbardziej przydatny do produkcji płyt, mając na uwadze względy ekonomiczne i jakościowe. Przy wytwarzaniu płyt jednorodnych z zastosowaniem wermikulitu surowego udział wermikulitu kształtował się na poziomie 50:80%, a dla postaci spęcznionej 80:100%. W przypadku wytwarzania płyt warstwowych udział wermikulitu surowego i spęcznionego wynosił 40:60%. Dla płyt jednorodnych z wermikulitem surowym efekt zabezpieczenia ogniochronnego w stopniu niezapalnym uzyskiwano, dodając do cząstek lignocelulozowych o ok. 30:40% mniej wermikulitu niż w postaci spęcznionej. W przypadku wytwarzania płyt jednorodnych zauważalny wpływ na ilość wypełniacza miał również rodzaj cząstek lignocelulozowych (wióry, paździerze). Najlepsze rezultaty badań nad optymalną ilością wypełniacza uzyskano, wytwarzając ptyty trójwarstwowe przy zastosowaniu wermikulitu spęcznionego na warstwy zewnętrzne (jako barierę ogniową), a paździerzy lub wiórów drzewnych na warstwę wewnętrzną. Rezultatem prowadzonych prac jest technologia wytwarzania trójwarstwowego niezapalnego kompozytu płytowego, w którym warstwę wewnętrzną stanowią cząstki ligno­celulozowe, a warstwy zewnętrzne wermikulit spęczniony, stanowiący barierę ogniową. Właściwości opracowanego kompozytu, w porównaniu z typową płytą paździerzową, przedstawiono w tabelach l i 2 oraz na rysunku 2. Palność opracowanego kompozytu (tab. 1) określono, stosując dwa testy palności. Pierwszym z nich była Polska Norma PN-B-02874, będąca modyfikacją Normy Francuskiej NF P 92-501 dla materiałów budowlanych, zaś drugim był pomiar na kalorymetrze stożkowym przeprowadzony zgodnie z ISO 5660. Opracowany kompozyt płytowy stanowi dobry materiał płytowy, który, zgodnie z polskimi przepisami budowlanymi, należy do klasy materiałów niezapalnych. Wyniki otrzymane podczas testów w kalorymetrze stożkowym wskazują, że trójwarstwowe płyty kompozytowe nie zapalają się w strumieniu cieplnym 30 kW/m2, a przy ekspozycji na działanie intensywniejszego strumienia cieplnego równego 50 kW/m2 ogólna ilość wydzielonego ciepła jest trzykrotnie mniejsza niż w przypadku typowej płyty paździerzowej. Technologia produkcji płyt kompozytowych oraz ich właściwości fizyczne i mechaniczne są podobne do typowych płyt paździerzowych i wiórowo-paździerzowych. Płyty te mogą być stosowane w: wyposażeniu wnętrz, przemyśle budowlanym, budownictwie okrętowym, transporcie kolejowym.

Słowa kluczowe

EN

building industry; composites; lignocellulosis; vermiculite; fire barriers

PL

przemysł budowlany; kompozyty; lignoceluloza; wermikulit; bariera ogniowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 2, nr 3
• Strony: 42--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kozłowski R.

• Instytut Włókien Naturalnych, Wojska Polskiego 71b, 60-618 Poznań

autor

Mieleniak B.

• Instytut Włókien Naturalnych, Wojska Polskiego 71b, 60-618 Poznań

autor

Fiedorow R.

• Instytut Włókien Naturalnych, Wojska Polskiego 71b, 60-618 Poznań

Bibliografia

• [1] Moslemi A.A., Particleboard, vol. 1-2, Southern Illinois University Press, Carbondale 1974.
• [2] Maloney T.M., Modern Particleboard and Dry-Process Fibreboard Manufacturing, Miller Freeman Publications, Inc., San Francisco 1977.
• [3] Lewin M., Atlas S.M., Pearce E.M., Flame-Retardant Polymeric Materials, Chapter 2: Lewin M., Sello S.B., Technology and Test Methods of Flameproofing of Cellulosics, Plenum Press, New York - London 1975.
• [4] Zielinska K., Niepalne płyty krzemianowo-wapniowe do biernej ochrony przeciwpożarowej, Non-flammable Calcium-Silicate Boards for Fire Protection, Materiały Budowlane (Building Materials) (245):1, 13-15.
• [5] Stoch L., Minerały ilaste (Silty Minerals), Geological Publishers, Warsaw.
• [6] Lis J., Sylwestrzak H., Minerały Dolnego Śląska (Minerals of Lower Silesia), Geological Publishers, Warsaw.
• [7] Görlich E., Chemia krzemianów (Silicate Chemistry), Geological Publishers, Warsaw 1957.
• [8] Mackenzie R.C., Differential Thermal Analysis, vol. 1, Academic Press, London & New York 1970, 515.
• [9] Kozlowski R., Helwig M., Przepiera A., Properties of Fire-Retardant Particleboards Glued with Adhesives on Basis of Polycondensation Products of Polyborates and Polyphosphates of Urea with Silicates, Proceedings of Technical Forum Presentation of 23rd International Particleboards/ Composite Materials Symposium, Pullman, USA 1989, 11.
• [10] Kozlowski R., Helwig M., Przepiera A., Miciukiewicz A., Flame Retardant Composite Particleboards Based on By-products of Fibrous Plants and Other Materials, Pacific Rim Bio-Based Composites Symposium, Rotorua, New Zealand, FRI Bulletin 1992, No. 117, 320-325.
• [11] Kozlowski R., Mieleniak B., Przepiera A., Plant Residues as Raw Materials for Particleboards, Proceedings of the 28th International Particleboard/Composite Materials Symposium, W.S.U., Pullman, USA 1994, 181-197.