3防火保温板专利.doc

发明专利名称：轻型耐火保温板摘要：本发明是一种新型轻型抗火船舱隔断防火隔热用板，这种轻型面抗火保温隔热板（1）图的外形结构，1背火面（厚度5mm）是应用全新的设计编织细丝高硅氧纤维和陶瓷纤维混合编织的防火防腐蚀隔热布，主要是用于隔热再次降低热传导系数，说陶瓷纤维占本层的80%、高硅氧纤维占20%。2是个上下通的空腔（厚度15mm）让它与空气接触作用起着降低热传导率（借助空气流通）。3是板结构的中间层（厚度10mm）主要用于隔热保温，说以用的材料全是陶瓷纤维。4是整体结构中最特殊的结构（厚度20mm），是抽真空为0.05Mpa的真空腔，用于真空隔热降低热传导系数。5是面火层（厚度10mm）要有高强的抗火耐火特性，所以这层的高硅氧纤维和陶瓷纤维混合编织的防火防腐蚀隔热布，混合成分为陶瓷纤维占本层的10%、高硅氧纤维占90%，由于高硅氧纤维防火耐火性能很高能抗火可达到1400C，而且抗酸碱腐蚀较好。这种轻型耐火保温板的独特在于很大的降低了热传率，通过本耐火板可以将1000C高温通过板后温度在1小时内不会升高超过230C.可以接近达到A60的标准. 阻燃防火隔热保温、质量轻、防腐蚀、抗酸碱强。附图1 1 图 轻型面抗火保温板外形图 2 图 轻型面抗火保温板截面图权利要求书1一种应用于船舱防火防腐蚀的耐火保温板，其全新设计编织的细丝高硅氧纤维和陶瓷纤维混合编织的防火防腐蚀隔热布，通过用途和面火面等结构不同，编织成分的配比选着了最佳的配比，其结构的设计的2个腔一个为真空一个为空腔是根据热力学中的热传导性设计的，能更好的降低1000C高温环境下热量的传导。在高温环境下一小时内的满足船用A60标准。2. 根据权力要求1所述细丝的编织技术是将高硅氧玻璃棉同陶瓷纤维混合纺成布要求防线足够细（60微米），耐火性能可以再1000C-1400C，抗酸碱腐蚀。3. 根据权力要求1所述结构分的两个空腔，一个是应用真空环境下的空气稀薄，结构真空腔的热导率大大降低，有效地降低燃烧空降向保护空间的热传导率，使在一小时内热传导温度控制在国家船用A60标准范围内，第二个空腔应用空气流动学原理再次降低空间温度的热传导。使整体结构的热传导降到标准范围以内，达到船用防火标准。4根据权力要求1所述结构分层厚度1背火层为5mm、2流通空腔为15cm、3保温隔热层为10 mm、4真空腔为20 mm、5面火层为10 mm。整体结构厚度在60 mm内。技术领域该发明属于舰船防火材料研究领域，涉及船舱在燃烧过程中的阻燃一小时和导热不超过132耐火保温板的研发设计制作。背景技术船舶火灾是火灾中的一种，它是船舶海难中较常见且危险性较大的一种事故，一方面是因为船舶火灾基本立于自救，而且船上的人力和设备有限；另一方面，船体内部结构复杂、分舱多、货物密集，消防器材不易到达且回旋余地小，使火灾的施救工作活动范围受到影响和 限制，扑救条件恶劣。据国际海难救助协会的一项调查 表明，进入20世纪80年代，因火灾、爆炸造成海难事故的比重逐年上升，年均增幅在一个百分点，已达到 3 0 的严重程度。近年来，我国年均发生大小海难事故近千起，其中船舶火灾30起，数量仅占海难总数的 3 ，但损失却占 1 0 ，其中机舱火灾约占船舶火灾总数的75 %。机舱一旦发生火灾，若不能及时扑救，就容易导致船毁人亡的惨剧。 因此深入进行船舶机舱火灾的研究，对预防和扑救船舶机舱火灾具有十分重要的意义。 1 机舱失火的主要原因 机舱一般可分为主机舱和辅机舱， 机舱内安放有主机和电站及为它们服务的辅助设备和系统，这些设备和管系的布置都很繁杂。其中可能引发火灾的设备和系统有：主机、辅机、锅炉、主机排烟管、辅机排烟管、锅炉排 烟管、主机燃油系统、辅机燃油系统、锅炉燃油系统、燃油驳运系统、主机滑油系统、辅机滑油系统、滑油驳运系统、 污油系统、电气设备、电力输送电缆等。船舶机舱意外失火的主要原因有以下几点:( 1 ) 机器设备引发的火灾 这类火灾常表现为机 器工作异常和机器设备的高温表面引燃可燃物两个方面。( 2 ) 电器设备引发的火灾机舱内的电器短路过热、过流发热、变压器过热、电动机过载过热、电加热器过热、灯泡发热、电器火花或电弧、绝缘破坏等引起电器设备和电缆自身着火或者引燃其他可燃物特别是因滴漏形成的油污。( 3 )机舱内的热工作业引发火灾。热工作业时，火花、焊渣的溅落或撞击、磨擦产生明火点燃舱底油污水、油污物、回丝等可燃物。( 4 )机舱工作人员的疏忽引发火灾。如驳油过程中人离开导致溢油流淌至高温热源处引起着火。( 5 ) 其他原因引发的火灾。 2 船舶机舱火灾的特点 ( 1 )船舶火灾不但具有一般建筑火灾所具有的共性，而且还具有其自身的一些特点。 由于机舱位置和功能与船上其他舱室不同， 所以机舱火灾又有区别于船舶其他舱室火灾的独立特点：火灾发生率高。机舱、 起居处所和货舱是船舶 火灾发生率最高的舱室。特别是机舱，作为一个实现能 量转换的场所，除了工作人员的疏忽外， 在能量转换的 某个环节上出现问题都可能引发火灾；另外机舱内的大量油品本身就易燃。( 2 )火灾载荷大。这是船舶火灾的共同特点，不管是发生在机舱的火灾或是其他舱室的火灾，一旦蔓延开来就很难控制，因为船上地方狭小、设备集中、货物密集、可燃物多。可燃物多表现在 3个方面： 燃油储量大、船载货物量大、生活和工作用的舱室内的可燃物( 地毯、 家具和床上用品) 也多。( 3 ) 散热困难。机舱空间狭小，通风困难，热烟气无法顺利及时排出，热量不易散发，舱室内温度升高很快。钢材虽然不易着火，但钢结构的耐火性能差，起火几分钟后，温度上升到 500C时，钢材强度将降低一半，至 900C时,钢材强度降低80%90% ，钢材受热变形会导致船壳变形、漏水。(4 ) 火灾蔓延迅速。一方面火容易通过挥发的油气蔓延开来；另一方面氧气瓶、氢气瓶等压力容器爆炸会造成火势扩大；第三方面舱内缺乏防火分隔，容易造成火势向其他舱室蔓延；第四方面船体金属构件热传导快，可使紧挨着的或靠近热源的可燃物被引燃，从而扩大火势。( 5 ) 探火和扑救难度大。相比于船舶其他舱室火灾 而言，机舱火灾的探火和扑救难度更大。火灾造成的损失巨大。这是船舶火灾的共性，现代船舶向大吨位化、高科技化和豪华舒适发展，船舶造价昂贵，舰船更是如此。本发明轻型面抗火保温板，可以解决船舱应狭小耗时长救火，控制救火时间长在高温环境下引燃其它舱段危险发生。为救援赢得充分的时间和空间，为船体重要的控制舱设下防火隔热屏障，从而保护了船体不会因为一处燃火使得整个船体在短时间内全部燃烧起了。为舰船的防火和救援提升了保障。发明内容本发明使用了耐火隔热耐腐蚀材料复合两腔的设计，从结构上大大降低了热传导率，同时选用的材料也是耐火隔热保温耐腐蚀性能最好的，使得轻型面抗火板在整体上接近了船用A60标准。该发明根据舰船实际防火标准设计研发的，结合了结构与材料等多方面特点，设计出轻型面抗火保温板。首先，板的结构设计是解决现在应用于实际舰船中的导热率与材料厚度问题，如图SB1 现在船用保温隔热材料为了达到降低热传导率而增加材料厚度（增加材料质量）虽然达到热传导率标准但减小了船舱可应用的空间，从而增加救援或救活空间狭小的隐患，没能充分解决安全使用的问题。其次，板的材料选择是解决现有船用防火涂料在达到500C以上时高温分解或挥发造成二次污染等问题，可以为广泛应用气凝胶提供安全应用的环境。最后，本发明在解决以上的问题后，还要对整体结构性能与材料性能设计有一定的要求，1.背火层厚度虽然越厚越好但还是要考虑整体船舱空间元素，在满足船用标准A60情况下尽量减小结构占空间率。2空气流通腔是考虑船舱是非密闭空间一定有空气流动，利用热力学热量流动性的特点通过其他的流通带走大量的热，从而降低热量的传到。3保温层即尽量隔断低热量的流动和高热量传导，保护正常温度的流失和隔断高温快速热传导。4真空腔是根据热传导率的大小跟热传导介质疏密有关的特点，降低热传导介质从而降低热传导率。5面火层的选择是能耐火高达1000C-1400C的硅氧纤维，且这种纤维不仅能耐火还有高强的耐腐蚀（酸碱）的能力。6为陶瓷支座有较强的抗压强度和导热系数低等特点。这些结构的层次特点，使得板的结构整体较轻、耐火耐腐蚀强、热传导率低等特点。对其实用性和性能上的优点举几个具体的实例，1 轻型面抗火保温隔热板适用于机船棚、走廊、油船面向货油区域前端长舱壁，适用于作主竖区限界面舱壁两侧均为起居处所，适用于上部为控制舱下部为起居处所等地方的安全防火用板。2 可以优先替代燃料管道上边保温隔热材料减小原有包裹层厚度，便于如后维修换新。3 应用于主控船舱阻燃防护，热传导率较低可以保护阻断可燃物体在过热环境下的燃烧毁坏，精密仪器在高温环境下失灵。4 应用货物和起居室的隔离，为穿上工作人员提供宽裕的逃生时间。5 还可以用用于机棚与起居室的防护还能起到隔音功能。具体实施方式轻型面抗火保温板设计应用标准化具体过程如下：（1） 首先依据舰船应用防火等级和上舰可行性等具体标准，将其转化为优化性能实用性能。耐火轻型保温板（厚度为60 mm）性能为耐火耐腐蚀船用防火板防火标准高于船用A30略低于A60.在1000C环境下一小时内热量传导温度不会超过230C在其背火面上加铺一层舰船常用气凝胶会使整体温度不超过132C,完全可以达到船用A60标准。（2） 设计制作流程， 1背火面（厚度5 mm）是应用全新的设计编织细丝高硅氧纤维和陶瓷纤维混合编织的防火防腐蚀隔热布，主要是用于隔热再次降低热传导系数，说陶瓷纤维占本层的80%、高硅氧纤维占20%。2是个上下通的空腔（厚度15 mm）让它与空气接触作用起着降低热传导率（借助空气流通）。3是板结构的中间层（厚度10 mm）主要用于隔热保温，说以用的材料全是陶瓷纤维。4是整体结构中最特殊的结构（厚度20 mm），是抽真空为0.05Mpa的真空腔，用于真空隔热降低热传导系数。5是面火层（厚度10 mm）要有高强的抗火耐火特性，所以这层的高硅氧纤维和陶瓷纤维混合编织的防火防腐蚀隔热布，混合成分为陶瓷纤维占本层的10%、高硅氧纤维占90%，由于高硅氧纤维防火耐火性能很高能抗火可达到1400C，而且抗酸碱腐蚀较好。这种轻型耐火保温板的独特在于很大的降低了热传率，通过本耐火板可以将1000C高温通过板后温度在1小时内不会升高超过230C.可以接近到A60的标准. 阻燃防火隔热保温、质量轻、防腐蚀、抗酸碱强。整体高温（1000C）环境下的导热系数小于0.23。附图2.1（3） 根据舰船防火应用标准，选取耐火为1000C-1400C和酸碱耐腐蚀硅氧纤维，应用于板结构防火面。（4） 按舰船常用材料气凝胶使用温度范围优化改进，耐火轻型保温板可以为其提供500C一下的安全工作环境。（5） 基于舰船常用材料特点，用其去替代未能满足高温环境下材料。（6） 考虑到现在舰船发生火灾后的救援和自救特点，防火材料的耐火性能要在长时间内保持稳定，同时阻断燃烧面积扩大也势在必行，耐火轻型保温板可以阻断在高温环境下热传导率过高引起其他船厂燃烧可能。（7） 考虑到船舱内空间狭小灭火工作难于进展而现实为了隔热增厚隔热材料的矛盾，耐火轻型保温板有力的减小隔热层厚度为船舱空出了可利用的空间。附图2图 2 舰船先用防火材料质量与热传导率附图2.1 2.1耐火轻型保温板结构功能图检索查新报告文献：美国海军舰船的耐火分隔技术发展作者：石明伟胡津津该文献介绍美国海军舰船的耐火分隔,对其中要求最高的N级耐火分隔作了较全面的介绍,包括N级耐火分隔的定义、试验方法、技术要求等。列举和说明了N级耐火分隔所应用的绝热材料,以及钢质舱壁、铝质舱壁和复合材料舱壁作为N级耐火分隔时的绝热层工艺和结构形式。文献：现代船舶机舱火灾研究综述作者：吕全亮，张多朋，徐华平该文献针对船舶机舱发生火灾的主要原因及特点进行了阐述，表明船舶机舱火灾研究的重要意义，并对目前国船舶机舱火灾的研究现状、研究方法、防火目标及所采用的安全措施等进行了总结，同时对机舱火灾的研究前景进行了展望。文献：船用耐火分隔材料及发展概况作者：石明伟该文献论述了船舶耐火分隔厦其材料的发展。介绍并对比了国内外各种船用耐火分隔材料的性能，以厦作为A60级耐火分隔时各类材料的隔热效果纳米孔隔热材料用作船舶A60级耐火分隔，能大幅度减轻重量和减小厚度很有发展前途。指出了国内船用耐火分隔材料研究所存在的差距。文献：高性能纳米孔硅质隔热材料制备作者：魏双凤 聂从 张彩文 林金辉该文献以水玻璃为主要原料，掺入硅酸铝纤维、硅灰、钛白粉和漂殊等组分，采用溶胶-凝胶技术制备了纳米级孔隔热材料，探讨了pH值、硅灰和漂珠加入量等对材料性能的影响。材料性能测试结果表明，纳米级孔隔热材料导热系数低、抗压强度较高、线收缩率小、防水性好。专利：金属面真空绝热外墙保温板申请号：CN201120156588.1申请（专利权）：滨州益邦佳合新型建材有限公司发明人：任增贵;谭志明;于鸿江本实用新型提供了一种金属面真空绝热外墙保温板,包括金属板(1)构成的密封框和保温层(2),所述的保温层(2)外还设有防火玻璃丝铝箔布层(3),保温层(2)被密封在防火玻璃丝铝箔布层(3)内,所述的保温层(2)内的空隙为真空。本实用新型具有保温层不会受潮、导热系数低、成本较低的优点。 (1)构成的密封框和保温层(2),其特征在于：所述的保温层(2)外还设有防火玻璃丝铝箔布层(3),保温层(2)被密封在防火玻璃丝铝箔布层(3)内,所述的保温层(2)内的空隙为真空。该发明也本专利设计特点与就够本身差距很大专利：中空防火保温板申请号：CN201120147561.6申请（专利权）：秦皇岛同力达塑材有限公