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1. (WO2019061378) GAS-DISCHARGING OR GAS AND SMOKE-DISCHARGING PIPELINE FOR CLEANROOM AND FABRICATION METHOD THEREFOR
Document

说明书

发明名称

技术领域

1  

背景技术

2   3   4   5  

对发明的公开

技术问题

6  

技术方案

7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29  

有益效果

30  

最佳实施方式

31   32   33   34  

实施方式

35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8  

说明书

发明名称 : 一种洁净室用排气或排气排烟管道及其制造方法

技术领域

技术领域

[1]
本发明涉及洁净室用排气或排气排烟管道及其制造方法,属于高分子与建材技术领域。

背景技术

背景技术

[2]
洁净室用排气或排气排烟管道,需要通过FM 4922标准认证;其所用材料,需要通过FM 4910标准认证。现阶段,能够符合FM4922及FM4910标准要求的管道,主要有以下几种形式:
[3]
第一种是以欧洲专利EP0458322A2和美国专利US5383994为代表的,内衬层为乙烯基树脂等耐腐蚀树脂基体,外结构层为酚醛树脂等阻燃树脂基体的玻璃纤维增强复合材料管道。
[4]
第二种是以ECTFE、ETFE等粉末涂料,制造的带涂层金属管道。这种管道一般选取不锈钢材料制造管道本体,然后内涂ECTFE、ETFE、PTFE等含氟的粉末涂料,经过高温烘烤后成型。这种方法未见有效专利。美国专利US 20050005990实际上是这种方式的变形,采用内衬氟塑料薄膜的金属板材来制作管道。此专利未获得授权。
[5]
第一种产品因为切割时容易产生粉尘,安装时不够便捷;其内衬层所用乙烯基树脂含有卤素,燃烧后容易产生有毒气体;现在已经较少使用。市场上,主流的产品,是选用的第二种方式。上述含氟聚合物粉末涂料在火灾发生时,容易热分解产生含氟有毒气体,安全性较差。而且,以粉末涂料的方式,涂覆金属管道内壁,施工较为困难。另外,以含氟聚合物为主要成分的粉末涂料,其施工温度也很高。例如,ECTFE要求的涂装温度在275℃左右,ETFE要求的涂装温度在315℃左右,PTFE的涂装温度更高。较高的施工温度,不仅带来较高的成本,较低的施工效率,而且极大的浪费能源。

对发明的公开

技术问题

[6]
产品安全性能不高,易产生有毒气体,产品使用工艺难度高,成本高且效率低。

技术方案

[7]
本发明的目的之一是提供一种洁净室用排气或排气排烟管道,具有防腐蚀、阻燃的特点,能够通过FM 4922和FM 4910测试。
[8]
本发明的另一个目的是提供一种洁净室用排气或排气排烟管道的制造方法,该方法易施工,施工温度低、易于操作。
[9]
为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
[10]
一种洁净室用排气或排气排烟管道,由金属及金属表面的涂料制成,其特征在于,该涂料包括第一组分和/或第二组分,其中:
[11]
第一组分是以甲基、乙基、苯基硅氧烷,甲基聚硅酸甲酯,氟烃基硅氧烷的单体、均聚物、共聚物及其组合为基础成膜物的涂料;
[12]
第二组分是以含氟烯烃和乙烯基醚的共聚物,含氟(甲基)丙烯酸酯的均聚物或与其它单体的共聚物为基础成膜物的涂料。
[13]
含有F-C结构的聚合物,具有优秀的耐腐蚀、阻燃、耐高温及不粘特性,作为洁净室排气或排气排烟金属管道涂层使用是非常恰当的。因此,不锈钢内衬特氟龙粉末涂料能够成为洁净室排气或排气排烟管道的主流材质。现有的含氟聚合物难以溶解到溶剂中配成溶液,或分散到水中形成乳液,因此,只能以粉末涂料的方式施工,存在施工困难的缺点。因此本申请在保留其基本分子结构前提下,改变原料形态,选用含氟烯烃与乙烯基醚共聚物作为基础成膜物形成液态涂料,这种聚合物因为引入了羟基、羧基官能团,可以良好的溶解到酮类、酯类等溶剂中形成溶液,为涂装工艺提供了便捷。
[14]
进一步地,所述的含氟烯烃可以是三氟氯乙烯、四氟乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟丙烯、六氟异丁烯、八氟异丁烯中的任意一种或多种。
[15]
进一步地,涂料中还含有异氰酸酯。在添加异氰酸酯后,上述聚合物支链上的羟基会和异氰酸基反应,形成三维网状结构。现有管道内衬粉末涂料所用含氟聚合物分子为线型结构,容易受热分解产生有毒气体;上述含氟聚合物通过与异氰酸酯的反应适度交联后,可提高其耐热分解的能力。
[16]
含有Si-C键的高分子聚合物,具有含氟聚合物类似的耐高温、耐腐蚀、阻燃及不粘特性,且其分解产物无毒,是用来改进洁净室排气或排气排烟管道涂层的理想材料。
[17]
将含有Si-C键的聚合物和含有F-C键的聚合物,进行化学或物理组合,也是对洁净室排气或排气排烟管道涂层有效的改进途径。
[18]
另外,还可以将不溶于溶剂或难以分散到水中形成乳液的F-C聚合物、Si-C聚合物以及无机填料粉末分散到上述溶液或乳液中形成悬浊液,以改善涂层性能。
[19]
进一步地,本申请所述的洁净室用排气或排气排烟管道,均符合FM4922和FM4910或等同标准要求。
[20]
进一步地,所述的金属为铁、铝、铜及其合金。
[21]
本申请同时公开了一种洁净室用排气或排气排烟管道的制造方法,包括以下步骤:
[22]
(1)将金属预成型成所需形状及结构的管道,并对其进行表面处理;
[23]
(2)常温下,在预成型的金属管道内,涂布一种液态涂料;
[24]
(3)常温下,自然放置一段时间或在紫外线照射下使涂层表干及实干;
[25]
(4)常温下较长时间的放置,或不高于250℃的温度下烘烤使涂层后固化得到成品。
[26]
此处以及本申请中的常温下指的是自然环境温度下。
[27]
进一步地,涂层施工时涂料为液态,可以是溶液、乳液、无溶剂液态混合物或含有固体粉末的悬浊物。
[28]
进一步地,所述涂料涂布及表干温度不大于35℃。
[29]
作为优选地,步骤4中后固化的方法为将管道至于烘箱或烘房中,或者向管道内同入热空气。

有益效果

[30]
产品安全性能高,使用寿命长,具有防腐蚀、阻燃的特点。公开的工艺易施工,施工温度低、易于操作。

最佳实施方式

[31]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。本发明实施例部分所述“份”,如非特殊说明,表示质量份数。
[32]
实施例1
[33]
取氟烯烃 - 乙烯基醚共聚物的 60% 丁酮溶液( LUMIFLON® LF200MEK ,购自日本旭硝子) 100 份,加入触变剂(购自瓦克 HDK® H18 ) 1 份,在砂磨机中分散均匀,为 A 组分;聚合 MDI (购自拜耳 44V20 ),为 B 组分。
[34]
将耐腐蚀测试、水平管道燃烧测试、垂直/水平管道燃烧测试、垂直管道燃烧测试所需规格的304不锈钢管道内部进行除油、干燥处理后备用。取上述A组分与B组分按100:7-8的重量比混合均匀后喷涂于备用的304不锈钢管道内壁。待涂料表干后,在80℃的烘箱中后处理4小时取出,冷却到常温后,进行耐化学腐蚀试验和防火性试验。

实施方式

[35]
实施例 2
[36]
取有机硅树脂,( 购自瓦克 SILRES® MSE 100 )100 份,加入触变剂( 购自瓦克 HDK® H13L) 1 份,在砂磨机中分散均匀,为涂料 A 组分;钛酸正丁酯为涂料 B 组分。
[37]
将耐腐蚀测试、水平管道燃烧测试、垂直/水平管道燃烧测试、垂直管道燃烧测试所需规格的304不锈钢管道内部进行除油、干燥处理后备用。取上述涂料A组分与B组分按100:3-6的重量比混合均匀后喷涂于备用的304不锈钢管道内壁。待涂料表干后,在80℃的烘箱中后处理4小时取出,冷却到常温后,进行耐化学腐蚀试验和防火性试验。
[38]
实施例3
[39]
取氟烯烃 - 乙烯基醚共聚物的 60% 丁酮溶液( LUMIFLON® LF200MEK ,购自日本旭硝子) 100 份, ECTFE粉末(购自SOLVAY)20份,在砂磨机中分散均匀,为涂料A组分;聚合MDI(购自拜耳44V20),为涂料B组分。
[40]
将耐腐蚀测试、水平管道燃烧测试、垂直/水平管道燃烧测试、垂直管道燃烧测试所需规格的304不锈钢管道内部进行除油、干燥处理后备用。取上述涂料A组分与B组分按100:5-6的重量比混合均匀后喷涂于备用的304不锈钢管道内壁。待涂料表干后,在80℃的烘箱中后处理4小时后取出。使用热风机,将250℃的热风吹入管道20分钟进一步后处理。待管道冷却到常温后,进行耐化学腐蚀试验和防火性试验。
[41]
实施例4
[42]
取有机硅树脂,( 购自瓦克 SILRES® MSE 100 )100 份,加入ECTFE粉末(购自SOLVAY)20份,在砂磨机中分散均匀,为涂料A组分;钛酸正丁酯为涂料B组分。
[43]
将耐腐蚀测试、水平管道燃烧测试、垂直/水平管道燃烧测试、垂直管道燃烧测试所需规格的304不锈钢管道内部进行除油、干燥处理后备用。取上述涂料A组分与B组分按100:2.5-5的重量比混合均匀后喷涂于备用的304不锈钢管道内壁。待涂料表干后,在80℃的烘箱中后处理4小时后取出。使用热风机,将250℃的热风吹入管道20分钟进一步后处理。待管道冷却到常温后,进行耐化学腐蚀试验和防火性试验。
[44]
耐化学腐蚀试验:
[45]
在25℃下,将上述实施例制备的管道内表面分别使用以下介质分别浸没8小时,然后移除并清洗。
[46]
1#介质:75%硫酸
[47]
2#介质:30%盐酸
[48]
3#介质:30%盐酸和30%双氧水1:1体积混合液
[49]
4#介质:饱和氨水
[50]
以上述试剂处理完成后,用显微镜检测缺陷与破坏;用电火花试验仪检查,管道内表面涂层是否与渗漏。
[51]
实验结果如下: [表1]
样品名称 1# 介质: 2# 介质: 3# 介质: 4# 介质:
实施例 1 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏
实施例 2 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏
实施例 3 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏
实施例 4 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏 涂层完整无渗漏

[52]
防火性试验:
[53]
按照FM 4922 《排气管道或排气排烟管道的认证标准》,进行防火性试验。
[54]
在水平管道燃烧测试中,在试验装置上放置一根直径12英寸、水平长度24英尺的直管。火源放置在管道的一端,风机安装在管道的另一端,火焰被点燃并吸入管中。如果在 15 分钟的测试过程中满足下列所有条件,视为产品性能合格:
[55]
1、管道内部的火焰不得从火焰暴露端延伸到 23 ft (7.0 m) 处;
[56]
2、在管道内部 23 ft (7.0 m) 处的温度不得超过 1000°F (538°C);
[57]
3、如果管道和/或安装接头无法保持结构完整,掉落、滴落或熔化的管道部分或接头材料在接触到地板后不得出现任何燃烧或灼热的颗粒;
[58]
4、不得因自燃或管道内部的温度传递引起管道外部燃烧。当暴露于外部火焰时引起外部表面燃烧,火焰应是间歇出现并且不得蔓延到距暴露端 4 ft (1.2 m) 处第一个接头以远的范围。
[59]
在水平/垂直管道燃烧测试中,在试验装置上放置一根直径12英寸、垂直长度15英尺、水平长度24英尺的90°弯管。火源放置在管道的一端,风机安装在管道的另一端,火焰被点燃并吸入管中。如果在 15 分钟的测试过程中满足下列所有条件,视为产品性能合格:
[60]
1、管道内部的火焰不得从火焰暴露端蔓延到水平管段上 23 ft (7.0 m) 处;
[61]
2、管道外部的火焰应被限制在垂直管段部分,并且不得蔓延到水平管段的外部表面;
[62]
3、在管道内部 23 ft (7.0 m) 处的温度不得超过 1000°F (538°C);
[63]
4、如果管道和/或安装接头无法保持结构完整,掉落、滴落或熔化的管道部分或接头材料在接触到地板后不得出现任何燃烧或灼热的颗粒。
[64]
在垂直管道燃烧测试中,在试验装置上放置一根直径12英寸、垂直长度15英尺的直管。火源放置在管道的一端,风机安装在管道的另一端,火焰被点燃并吸入管中。如果在 15 分钟的测试过程中满足下列所有条件,视为产品性能合格:
[65]
1、管道内部的火焰不得蔓延到管道顶端 10 ft (3.1 m) 范围内;
[66]
2、管道外部的火焰不得蔓延到管道顶端 5 ft (1.6 m) 范围内;
[67]
3、距管道顶端 1 ft (0.3 m) 处测量的管道内部温度不得超过 1000°F (538°C);
[68]
4、如果管道和/或安装接头无法保持结构完整,掉落、滴落或熔化的管道部分或接头材料在接触到地板后不得出现任何燃烧或灼热的颗粒。
[69]
试验结果如下: [表2]
样品名称 水平管道测试 水平 / 垂直管道测试 垂直管道测试
实施例 1 合格 合格 合格
实施例 2 合格 合格 合格
实施例 3 合格 合格 合格
实施例 4 合格 合格 合格

[70]
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明,但这些实施方式只是作为提示,不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种洁净室用排气或排气排烟管道,由金属及金属表面的涂料制成,其特征在于,该涂料包括第一组分和/或第二组分,其中: 第一组分是以甲基、乙基、苯基硅氧烷,甲基聚硅酸甲酯,氟烃基硅氧烷的单体、均聚物、共聚物及其组合为基础成膜物; 第二组分是以含氟烯烃和乙烯基醚的共聚物,含氟(甲基)丙烯酸酯的均聚物或与其它单体的共聚物为基础成膜物。
[权利要求 2]
根据权利要求1述的洁净室用排气或排气排烟管道,其特征在于:所述的含氟烯烃指的是三氟氯乙烯、四氟乙烯、偏氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、三氟乙烯、三氟溴乙烯、三氟丙烯、六氟异丁烯、八氟异丁烯中的任意一种或多种。
[权利要求 3]
根据权利要求1述的洁净室用排气或排气排烟管道,其特征在于:所述的管道符合FM4922、FM4910或等同标准要求。
[权利要求 4]
根据权利要求1所述的洁净室用排气或排气排烟管道,其特征在于:所述的金属为铁、铝、铜及其合金。
[权利要求 5]
种制造权利要求1-4任意一项所述的洁净室用排气或排气排烟管道的方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)将金属预成型成所需形状及结构的管道,并对其进行表面处理; (2)常温下,在预成型的金属管道内,涂布一种液态涂料; (3)常温下,自然放置一段时间或在紫外线照射下使涂层表干及实干; (4)常温下较长时间的放置,或不高于250℃的温度下烘烤使涂层后固化得到成品。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的洁净室用排气或排气排烟管道的制造方法,其特征在于:涂层施工时涂料为液态,可以是溶液、乳液、无溶剂液态混合物或含有固体粉末的悬浊物。
[权利要求 7]
根据权利要求5所述的洁净室用排气或排气排烟管道的制造方法,其特征在于:所述涂料涂布及表干温度不大于35℃。
[权利要求 8]
根据权利要求5所述的洁净室用排气或排气排烟管道的制造方法,其特征在于:步骤4中后固化的方法为将管道至于烘箱或烘房中,或者向管道内同入热空气。