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復合防火玻璃制造技術與產業化發展現狀與市場前景
2019年01月04日    閱讀量:235    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

隨著國家建筑消防法規的逐漸完善,高層建筑、軌道交通、船舶等防火安全部位強制安裝防火玻璃已經實現制度化。復合防火玻璃作為安全玻璃中的一員,可以使逃生和救援人員免遭熱輻射傷害,并降低火災的破壞性。


推倒圍墻,讓科技成果轉化更暢快,對接更徹底,截至2018年11月30日,“十三五”國家重點研發計劃專項課題“復合防火玻璃制造技術與產業化示范”的研發時間已經過半,中國建筑材料科學研究總院有限公司(以下簡稱中國建材總院)和國內19家玻璃深加工企業簽訂技術服務協議,為后者提供高性能防火溶液,并指導復合防火玻璃的工業化生產,成為化解當地玻璃深加工產業“高能耗、低附加值”等弊端的利器中國建材網cnprofit.com。這一數字遠遠超過當時課題立項時所設定的2家企業實現產業化落地示范的目標。

復合防火玻璃制造技術與產業化發展現狀與市場前景 中國建材網,cnprofit.com

2018年7月,在中國建材聯合會組織的科技成果鑒定會上,對項目中的核心技術內容“K2O·nSiO2基材工業化制備新技術在高性能復合防火玻璃應用與產業化示范”,專家組一致認為:整體技術達到先進水平,其中超薄型防火膠片制造技術達到領先水平。過去一年,“復合防火玻璃制造技術與產業化示范”研發又往前推進了不少工作。


復合防火玻璃制造技術與產業化示范項目研發歷程


作為安全玻璃中的一員,復合防火玻璃由兩層或兩層以上的玻璃中間夾以透明的防火中間層材料組成,在遇火災時,防火層會迅速發泡膨脹形成絕熱的耐火隔熱泡沫層,吸收大量熱量,起到控制火勢蔓延、隔煙和隔熱等作用,可使逃生和救援人員免遭熱輻射傷害,此外它能黏結破碎的玻璃片,保持防火玻璃的完整性使之不會傷及人。


從2017年6月到2018年5月,經過一年的努力,中國建材總院玻璃科學研究院已相繼研發成功0.9毫米、0.8毫米、0.7毫米厚的防火中間層。


但科研人員在深入研究中發現,其實對耐火窗來說,僅需要完整性就可防止明火燒進屋子引起災難。如果能保證耐火窗用玻璃整體均勻受熱,即使是普通鋼化玻璃也可以滿足耐火窗的使用要求。


顯然,火災發生時,室外的火苗不會均勻地緩慢加熱玻璃,急速溫度變化會導致玻璃因應力不均發生炸裂。


研發的新型防火中間層材料遇火后,會迅速發泡膨脹,膨脹比超過30倍,也就是說,當1000℃以上的明火燒蝕1毫米厚的防火中間層材料時,會迅速生成30毫米的膨脹隔絕層。雖然普遍采用的1毫米厚的防火中間層可以解決問題,但過于奢侈。“考慮到玻璃正常鋼化的均勻性,其實玻璃表面0.2毫米厚的防火層就能滿足耐火窗的使用要求。”中國建材總院玻璃院穆元春博士說。

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之前團隊其實也曾做過相關嘗試。


即使灌注純凈水,也會因為表面張力遲滯灌注速度。本項目所研發的新型防火液,雖然粘度較低,但要灌注厚度在0.5毫米以下的腔體,難度實在太大,加上是大尺寸復合防火玻璃,灌注更加困難,加上時間較長,會導致體系不斷反應固化,粘度逐步上升,從而影響靜置排泡的工藝。為此團隊借助已經研發出的高模數、高固含、低粘度K2O·nSiO2基防火液,通過對原有工藝進行適當的優化改進,制備出新型高模數K2O·nSiO2基防火膠片及其平板式、曲面式復合防火玻璃。


由于整個過程是一個液態與氣態進行轉換的靜態和動力平衡,需要在特定的溫度、濕度下進行:溫度提供了水分蒸發的能量,使溶液中的水分蒸發到環境中;濕度抑制溶液中的水分過快蒸發,防止溶液表層由于過快失水硬化,影響溶液內部水分蒸發,因此溫度、濕度是影響溶液水分蒸發速度和膠層質量的關鍵因素。在新型復合防火膠片的制備過程中,項目組采取了變溫變濕分步法,制備K2O·nSiO2基無機防火膠片,不但消除了褶皺、微泡,防火膠片的生產時間也明顯縮短到5小時以內,制備出1500毫米×800毫米×0.5毫米的無機防火膠片基體,再利用模具,壓出一定深度、寬度的貫通式紋路,用于復合防火玻璃層合時,作為導氣通道使用。


復合防火玻璃如何高效生產?


有了高性能的防火中間層材料,如何高效生產出復合防火玻璃又成了一個新的難題。


由于沒有現成設備參考,不是機械科班出身的項目組成員,只能將防火玻璃生產過程中的每一步拆解,一塊一塊地設計相關設備,從設備原理、材質、尺寸等入手,一點一點地配湊出第一代復合防火玻璃生產線。


但第一代生產線自動化水平非常低,相關工序間的銜接還得靠人工操作,影響了生產效率,僅能滿足年產5萬平方米復合式防火玻璃。


試生產4個月,第一代生產線的其他一些問題也被暴露,如層壓設備精度不夠,需要多次預壓才能滿足設計要求、自動化程度低等。


在此基礎上,項目組研發了第二代復合式防火玻璃生產線,利用激光定位的方法,實現了玻璃空腔的無誤差自動合片,大幅提高了生產效率;利用升降機將已放置有防火玻璃的抽屜式烘烤架自動放入烘箱中,在提高烘箱的利用率的基礎上進一步減少了人工操作帶來的危險隱患。這套設備可以滿足設計所要求的年產7萬平方米復合式防火玻璃。


第二代生產線試生產半年,中國建材總院又與北京明日之星玻璃機械有限公司合作,在原有基礎上再進行了改進,設計、研發、制備出第三代自動化復合式防火玻璃生產線,實現從原片清洗、腔體定制、定量灌注到成品包裝的全鏈條一體化自動生產。


利用這套設備,中國建材總院可以制備出從300毫米×300毫米到2000毫米×4500毫米間各種尺寸規格的復合式防火玻璃,完全滿足現有防火門窗的尺寸要求,產品的生產效率大大提高,可實現年產10萬平方米以上復合式防火玻璃。


通過一年多的生產,北京冠華東方玻璃技術有限公司、北京海陽順達玻璃有限公司、北京強瑞勁龍玻璃有限公司等多家企業的應用證明再次肯定了本項目技術的優勢:研發的無微泡、耐紫外線輻照性能優異的復合防火玻璃,解決了傳統的復合式防火玻璃不能物理鋼化、不能用于幕墻、不能具備異型結構的局限,進一步拓寬了復合式防火玻璃的應用前景。


目前利用本技術完成的部分建筑項目有北京城市副中心——后北營項目;恒大、萬科等多個商業項目,總面積達10萬平方米以上,并已安裝在高層建筑戶外窗上使用。


復合式防火玻璃市場應用前景


在冬季,我國北方不少地區氣溫在-15℃以下,常規的復合防火玻璃會結凍,并出現冰花、氣泡等現象,影響視野。


為提高復合式防火玻璃的低溫使用性能,項目組又通過優化體系的參數,研發出低溫型復合防火玻璃。


“在-20℃下,玻璃連續放置100小時以上也未出現冰花現象,這意味著可滿足國內絕大多數地區冬季防火安全的要求。”穆元春說,“但是我們的最終目標是-50℃的超低溫環境的可靠使用,這樣基本可以覆蓋整個人類生活區。”


同時對于避難間、防火通道等需要有背溫要求、只能使用A類復合式防火玻璃的場所,項目組也取得了可喜的成果。以A90級為例,本項目組制備的大尺寸A90級復合防火玻璃僅25毫米厚,與同類產品相比厚度減少了三分之一,重量減少了25%。


隨著國家經濟水平的快速發展,以及建筑安全要求的不斷提高,僅在北京、雄安新區等地復合防火玻璃將有超過300億平方米的市場空間。


本項目順利完成后,將解決復合無機防火玻璃不能物理鋼化、不能用于幕墻、不能具備曲面異形結構的局限,進一步拓寬了復合式防火玻璃的應用前景,對推進我國復合式防火玻璃及其生產線國產化,進一步提高建筑安全有不可缺失的作用。


標簽:行業資訊今日頭條建材商道市場評論成品材料玻璃
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