现场模制的热障的制作方法

专利名称：现场模制的热障的制作方法
本申请基于2001年10月31日提交的未决美国专利申请No.09/999307和2002年5月20日提交的未决美国专利申请No.10/151333。
发明领域 本发明涉及建筑构件，更具体地涉及用于墙顶和天花板之间的“墙头(head-of-wall)”接缝组件、地板和直立墙之间的“周边”接缝以及建筑构件中的其它接缝、间隙或孔中的可模制的热障。

背景技术：
挡火物是热障材料或用于填充例如建筑物的防火墙和/或地板之间的接缝中的间隙和开口的材料组合。例如，挡火物可用于墙壁或地板中，以防止火和烟雾穿过电缆、管子、管道或其它导管所用的间隙或开口。挡火物还用于填充墙壁之间的接缝间隙、天花板和墙顶之间的接缝间隙(“墙头”接缝)，以及地板和直立墙之间的接缝间隙(“周边”接缝)。
所谓的“墙头”接缝对防火行业提出了许多挑战。墙壁越来越多地用石膏壁板制成，这些壁板固定在顶上套有水平延伸的夹板(track)的金属立筋框架上。天花板越来越多地通过将混凝土灌注到槽纹钢上来制造。虽然墙顶处的水平延伸的夹板之间的距离相对于天花板来说通常是固定的，然而石膏壁板由于其它建筑构件的运动、地面沉降或其它因素会产生膨胀和收缩。
对于这种墙头接缝来说，已经知道可采用矿棉絮作为耐热的挡火材料，这是因为其具有在壁板材料中提供了周期性运动的能力。矿棉被切成单独的薄片，它们根据槽纹钢天花板的具体几何形状而被制成适当的尺寸。在填充到接缝间隙中时，这些薄片需要被堆叠且压缩(例如至少压缩50％)。在一些情况下将耐火材料喷涂到槽纹钢天花板的空间中，以增强接缝中的矿棉。在这两种情况下，采用矿棉的方案均要求大量的人工和时间。
在将矿棉絮填充到墙壁上方的位置中之后，施工人员必须在压缩矿棉层的暴露出来的侧面上喷涂弹性体涂层，该涂层的最小厚度为八分之一英寸。该涂层必须层叠在天花板和墙壁的表面上最小二分之一英寸。因此，使用矿棉絮和弹性体喷涂层为所得到的挡火物提供了这样的能力，其能够调节多个构件、例如墙头接缝任一侧上的石膏壁板的一些周期性运动(压缩和伸展)。
所谓的“周边屏障”系统也通常采用矿棉和弹性体涂层来作为地板和墙壁表面之间的接缝间隙内的挡火材料，这种墙壁可以是内隔墙或外墙。在这种情况下，矿棉絮必须紧密地填充到间隙中以提高其耐火性能，这样，在间隙因地板收缩或墙壁运动而膨胀时，矿棉不会掉出到间隙之外和掉入到下方的楼板上。然后在所填充的矿棉絮的顶面上施加弹性体喷涂层，但在大多数情况下并不涂覆矿棉絮的底面。其原因通常是必须能从下方接触到棉絮，这便要求梯子和喷涂设备应当移动到楼下并装配好以进行工作。
本发明的一个目的是提供一种在例如处于“墙头”接缝、“周边”接缝中的复杂形状的开口和接缝间隙中以及在其它各种大小和/或复杂形状的间隙或开口、例如穿过墙壁的贯穿洞口中安装热障的更方便且成本效率更合算的方法。例如，具有塑料管或包有塑料的电线的开口通常需要有膨胀型挡火材料，以便在塑料于火中熔化后密封塑料留下的空间。有时可在这种贯穿洞口中填入可膨胀的封堵缝材料。在大直径管的情况下，采用金属套环来将堵缝材料固定住。在其它情况下，将包扎好的或装成袋的具有膨胀型材料的矿棉填入到孔洞中。无论如何，这种挡火物的安装是耗时且昂贵的。
本发明的另一目的是提供一种新颖的热障，其可方便且安全地用于难以触及的建筑物或船只的接缝间隙或孔洞中。例如，电梯井或管线空间附近的墙头接缝的位置使得很难安装矿棉/涂层系统，其原因是由于无法方便地接触到，因此从两侧进行涂覆的任务十分困难。
本发明的另外一个目的是提高安装的安全性。当在墙头接缝组件上工作时，工作人员必须频繁地在梯子上爬上爬下。在第一种情况下，需要用手将矿棉材料填充到接缝间隙中。在第二种情况下，需要涂覆弹性体材料以在天花板、挡火物和墙壁之间形成连续的表面。在这两种情况下，梯子需要被频繁地重新定位，当接缝间隙在长度上延伸了十到二十英尺或更长的距离时尤其如此。如果需要在已填充到地板和墙壁之间的矿棉挡火物的底面上施加弹性体涂层的话，那么在“周边屏障”系统中也需要在梯子上频繁地爬上爬下，这是因为安装人员需要到达挡火物下方的地板处，以涂覆矿棉材料的底面。
鉴于现有技术的这些缺点，需要提出新颖的热障及其方法。
发明概要 为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种用于在建筑构件如墙壁、天花板和地板中或在它们之间的开口和间隙中安装热障的方法和系统。这样，与现有技术的矿棉/涂覆方法相比，本发明提供了更高的方便性、有效性和安全性。本发明的热障具有可与各种大小和形状的开口和间隙空间的形状紧密贴合的能力。热障还具有可允许开口或间隙周围的各种建筑构件运动的能力。特别是，通过本发明的热障和方法，可以容易地实现“墙头”接缝组件(产生于墙壁和天花板之间)两侧上的保护以及“周边屏障”组件(产生于地板和墙壁之间)的上下表面上的保护。
本发明的一个示例性方法包括提供具有开口(例如用于穿过或通入电缆、电线、管道、管子、配电板等的孔)的第一构件(建筑或船只构件，例如地板、墙壁或天花板)，或提供在其间形成有间隙(例如墙壁和天花板或地板之间的接缝间隙)的第一和第二构件；在该开口或间隙中引入至少一个(空的)热障模制袋，其可用于容纳和充分地含有可流动的挡火材料，这种材料优选可在袋中硬化；并且在该热障模制袋中引入可流动的挡火材料，以使该袋在孔或接缝间隙中膨胀，从而在孔或间隙中形成了热障。
本发明的示例性热障模制袋优选由热塑性薄膜材料制成(然而在下文中还介绍了其它的适宜材料)，并优选具有至少两个或更多个开口，它们优选为可不止一次地打开和关闭的类型，并且允许在袋中引入可流动的挡火材料，例如水合胶结浆、膨胀型材料、超吸收性聚合物；聚氨酯(泡沫)；水合硅胶；无机干燥剂(例如分子筛，如沸石；硅胶；氧化钙；硫酸钙；氯化钙；氧化钡；五氧化磷)；纤维；矿棉；玻璃纤维；或它们的混合物。模制袋材料应当具有足够的大小和形状并且足够柔性，以便在引入可流动的挡火材料时允许模制袋膨胀，并允许在至少一部分开口或接缝间隙内模制热障。最好，袋足够柔软以允许它们可以紧密卷起的形式(在空的时候)被输送，并且在开口或间隙空间中被展开(其中袋伸展开并被填充了可流动的挡火材料)。
根据本发明的上述现场方法所制造的挡火屏障提供了优良的耐火性和密封性，以及良好的隔烟和隔声性能。它们还足够坚固，因而可抵抗因压力(例如来自水管的作用力)所引起的间隙或开口的移动，并且非常容易进行目测检查。
在下文中将详细地介绍本发明的其它特征和优点。
附图简介 结合附图可更容易地理解示例性实施例的下述详细描述，在图中

图1是现有技术的“墙头”接缝组件的视图； 图2是图1(现有技术)的另一透视图； 图3和4是本发明的示例性屏障的视图； 图5是具有褶的本发明的示例性屏障模制袋的示例性部件的视图； 图6是本发明的另一示例性屏障模制袋的视图，其具有用于引入可流动的挡火材料的入口； 图7是用于将可流动的挡火材料引入到本发明模制袋中的示例性入口的局部视图； 图8是示例性的管或套筒入口的局部视图，其允许将可流动的挡火材料引入到模制袋中； 图8A和8B是用于将管或套筒入口连接到本发明的模制袋上的示例性方法的局部视图； 图9是示例性“墙头”屏障组件的视图； 图10是安装在墙壁和地板之间的接缝间隙中的本发明的另一示例性屏障的视图； 图11显示了本发明的另一示例性屏障； 图12-14显示了本发明的其它示例性方法和屏障； 图15和16是本发明的另一示例性模制袋的图示；和 图17是本发明的另一示例性袋屏障组件的截面图示。
示例性实施例的详细描述 本发明使用了一个或多个热障模制袋，它们可方便地置于诸如墙壁、天花板或地板等构件的开口中，或方便地置于例如形成于墙壁、天花板和/或地板之间的接缝内的间隙中。将空的模制袋置于孔或间隙中，并且将可流动的挡火材料引入到模制袋中，从而使袋膨胀以填充孔或间隙内的空间，然后使可流动的挡火材料在孔或间隙中硬化，以便提供坚固的热障。本文所使用的用语“挡火物”大体上指本质上能够阻燃或耐火的材料，在下文中提供了示例性的挡火物或耐火材料的详细名录。
如图1所示，“墙头”接缝间隙出现在直立墙的顶部和天花板之间(现有技术)。在该图中，通过将水平的金属夹板12或横龙骨连接到带有凹槽的金属天花板10上来形成墙壁，天花板10显示为与墙壁12垂直。天花板10具有凹槽部分10B，其比顶部天花板部分10A低一些，因此，在顶部天花板部分10A和墙顶之间形成了接缝空腔16，在这种情况下，墙顶为水平的夹板12。金属立筋14连接在水平夹板12上并与下方的地板相连。如图2所示，在立筋14的两侧上连接了石膏壁板18，从而形成了墙壁组件(现有技术)，在石膏壁板18的顶部和水平夹板12之间通常留有间隙20，以允许壁板18能够运动。
如图3所示，通过在将夹板12连接或以其它方式固定在天花板表面10B上之前将空的热障模制袋30放置或粘附在水平夹板12的顶部上，就可制出本发明的示例性热障1。在将垂直立筋和石膏板安装在水平夹板12的下方以装配好墙壁之后(在这种情况下墙壁相对于带槽金属天花板10的方位垂直地对齐)，可将可流动的挡火材料32引入到模制袋30中，从而填充带槽金属天花板10和装配好的墙壁构件14上方之间的接缝空间16。热障模制袋30最好具有在墙壁(12/14/18)的两侧上延伸到石膏壁板18的顶部之下的部分33，以保护水平夹板12附近的暴露出来的间隙20，因此，热量和烟雾不会透过墙顶部分处的未被石膏壁板18所覆盖的那些部分。
最好，将隔离材料(例如可弹性压缩的泡沫条带(泡沫聚苯乙烯型)，泡沫橡胶，膨胀聚苯乙烯，矿棉，气球等)插入到角部间隙20中，从而在可流动的挡火材料32硬化时留出供壁板18周期性运动的空间。
如图4所示，可在将带槽金属天花板10定位成与金属立筋墙壁14处于相同方向时制出本发明的另一示例性热障1。在这种情况下，在将水平夹板件12连接到(或以其它方式放在)天花板表面10B上之前，将屏障模制袋30放在水平夹板件12和天花板表面10B之间，并使袋的纵向边缘33在墙壁和天花板之间的接缝两侧向外延伸。虽然在这种情况下在墙顶上不存在接缝空腔(这是因为形成于天花板表面10A和10B之间的空间处于墙壁的两侧)，然而通常存在于石膏壁板18顶部处的角部间隙20仍然使水平延伸的夹板件12未得到防火保护。因此，在模制袋30中引入可流动的挡火材料32，使得在石膏板18的顶部处在角部间隙20的上方沿着接缝模制出了挡火热障。同样，优选在间隙空间20中插入隔离材料(泡沫或矿棉条)，以允许板18可运动。
因此，本发明的示例性方法包括将热障模制袋30插入到两个构件如墙壁和天花板之间的接缝中，并将可流动的挡火材料引入到袋30中以使袋30从空的形状膨胀到与这两个构件之间或周围的空间相贴合的形状，并允许挡火材料在袋30内硬化，从而模制出热障1。
本发明的热障预期主要用于接缝组件(例如地板-地板接缝系统、墙壁-墙壁接缝系统、地板-墙壁接缝系统和墙头接缝系统)以及“贯穿”孔(例如管子、电线、电缆、管道、配电板、仪表和其它导管或装置所处的通道)中。
如图3和4所示，在放置好的模制袋30中填充可流动的挡火材料32，其可被操作而在袋30中硬化，例如为水合胶结浆。模制袋30应当允许所引入的可流动的挡火材料32可完全地填满孔或间隙空间，从而提供针对热量和烟雾蔓延的有效屏障。虽然图3和4显示了用于密封在两个构件之间的和/或沿着两个构件形成的接缝的应用，然而可以理解，该示例性的方法和袋装置还可用于填充或以其它方式保护一个构件中的不同大小和形状的孔，或者填充或以其它方式保护两个或多个构件之间的接缝间隙。两个或多个袋30可一同用于较大的孔或接缝间隙中，这例如通过重叠各个袋的端部、堆叠袋或使两个或多个袋以端对端结构形成对接的方式来实现。
本发明的示例性模制袋30可被制成单件式“管”或套筒，其可在端部处被密封或以其它方式封闭以形成一个容器。更优选的是，袋30可通过将两个或多个薄片或薄膜热封、熔合、粘附或焊接在一起来制成。薄膜或薄片可由不同的材料制成。例如，可以使用具有不同弹性模量(杨氏模量)的塑料片。例如，可采用高弹性的聚合物薄膜，以便实现袋能膨胀到孔或空腔的空间中的目的。
如图5所示，可使用两个单独的薄片或薄膜30A和30B来制造本发明的另一示例性热障模制袋30。这种示例性的薄片或薄膜部件30A包括一个或多个通过折叠材料而形成的褶34，在这种情况下，薄片或薄膜部件30A设计成可促进模制袋30膨胀到接缝空腔(在图1-3中标为16)中。然后将折叠的顶部薄片或薄膜30A缝合(例如通过焊接或熔合)到底部薄片或薄膜30B上，从而得到模制袋30。最好，顶部薄膜30A具有一个或多个排气孔36，以允许在引入可流动的挡火材料时使空气从袋30中排出。在图5中的上方显示了示例性的可封闭入口38，其设计成可在袋位于孔或接缝中时允许将可流动的挡火材料引入到袋中。
或者，本发明的另一示例性模制袋30具有在填充袋时可膨胀的皱纹或皱折，以代替作为从袋的一条纵向边延伸到相对边的一系列大致均匀的折叠线的“褶”(在图5中以标号34示出)。本文所使用的用语“皱纹”和“皱折”指基本上不规则的折叠线，它们随机地分布但优选在一个方向上大致对齐。皱折或皱纹可以与图5中一系列褶34类似的方式在基本上垂直于袋30长度的方向上对齐。因此，当填充了可流动的挡火材料时，示例性模制袋可膨胀以填满墙壁和带槽金属天花板之间的“墙头”接缝空腔(如图5所示)。与图5所示的一系列褶34类似，皱纹或皱折优选从袋的一条边延伸到另一相对边，然而这取决于袋的所需膨胀性能而并非必需的。
袋的每线性英寸长度上的褶或皱纹或皱折的大小和数量当然取决于所要填充的孔或空腔的高度或容积，以及袋本身的宽度和/或容积。所要填充的孔或接缝空腔越大，在袋中就需要越多的褶、皱折和/或皱纹，以允许袋膨胀而填满孔或接缝空腔。
对于形成于墙壁和垂直定位的带槽金属天花板之间的“墙头”接缝空腔(例如见图3)来说，袋的上方薄片应当具有足够大小和/或数量的褶、皱折或皱纹，以允许在袋中填充挡火材料时袋的上表面能膨胀或扩大到其原始大小的150-250％。
在另一示例性实施例中，模制袋可使用与弹性条相连的褶、皱折或皱纹，其方式与具有整体式弹性带以帮助保持紧凑形状的塑料浴帽类似。例如，可将处于拉伸状态下的一个或多个弹性条或带沿长度方向缝合在二十英尺的薄片上；当从弹性条或带上释放张力时，薄片的长度将从二十英尺缩短到十或十二英尺(取决于弹性条被拉伸的程度)，这样，薄片就具有褶、折叠或皱折，它们可随后在薄片成形为模制袋时膨胀。最好在模制袋的上方薄片30A上沿长度方向以相对于袋的纵向延伸边基本上平行的方式使用至少两个弹性条。
弹性的功能是使模制袋保持相对紧凑的薄片状结构，从而促进将袋定位在管周围的孔中或墙头接缝空腔(水平夹板和带槽金属天花板之间)中，但当挡火材料被泵送而流到袋中时，弹性材料允许袋材料中的褶、折叠或皱纹膨胀到孔或接缝空腔中。
作为另一例子，弹性条或弹性带可定位成沿长度方向正交于褶和/或皱纹的方向，或者平行于褶和/或皱纹的方向而横向地对齐。
优选在塑料薄片材料中使用一系列褶而不是较小的皱纹或皱折，这是因为褶可实现沿着袋周边的较大的熔合接缝强度，如图5所示。然而，当用在由纸或绉纸制成的袋中、例如用在用于制造遮盖纸带的纸带背衬中时，皱纹(或皱折)可提供显著的优点。这种纸通常被浸渍到弹性体乳剂中并起皱(或卷曲)，使得它能够拉伸和贴合不平的表面。因此，认为用于制造遮盖纸带的经乳剂浸渍且起皱(或有皱纹)的纸可用于制造模制袋的薄片部件，在袋中可在压力下容纳可固化的胶结浆而无明显泄漏，并且可膨胀到其原始长度或宽度的至少150％，以便与孔或接缝空腔相贴合。
在其它的示例性实施例中，如图5所示，与顶部薄片或薄膜30A相比，模制袋的底部薄片或薄膜30B可由具有较高弹性模量的材料制成。采用更坚固或更刚硬的材料来制造底部薄膜30B的一个原因是，这样做可能更适宜于连接一个或多个可封闭入口38。另一原因是，底部表面30B可足够刚硬以保持角部间隙20周围的折叠或拱形，如图2-4所示。在其它的示例性实施例中，当将袋30安装在墙顶上时，可将挡水材料如刚性的塑料或金属薄片粘附到底部表面30B上，并且其角部弯曲成与角部间隙20相符，从而可承受袋30和挡火材料32的重量。
如图6所示，本发明的另一示例性热障模制袋30具有至少两个入口38，其用于在将袋置于孔或接缝中时将可流动的挡火材料引入到袋30中。最好，入口38沿着袋30的两条纵向边缘(位于顶部或底部的薄片或薄膜上)设置，使得当将袋安装在“墙头”接缝组件的墙顶上时，安装人员可从墙壁的任一侧将可流动的挡火材料引入到袋中。
构思用于本发明的示例性的可流动的挡火物或耐火材料32优选为能够被泵送到袋30中且优选能够在袋中固化或硬化的那种类型。用语“挡火物”或“耐火物”在这里可互换地使用，指能够阻止或减小火势蔓延的材料。本文所使用的用语“可流动的”意味着且包括干性材料和液体材料，优选指能够在正压力下通过软管而被泵送的材料。例如，干性的可流动的挡火材料可包括纤维如矿棉纤维，膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、切碎的膨胀聚苯乙烯、粘土颗粒或小球，以及类似物，还可选择性地含有粘合材料，例如乳剂、水泥和/或石膏浆。示例性的液态可流动的挡火材料可包括如下所述详细介绍的水合胶结材料，以及合成聚合物(例如聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯)，它们优选含有无机填料以降低可燃性(例如沙子、粘土)。
本文所使用的用语“水合胶结材料”指包括有至少一种水泥粘合剂的材料，该粘合剂在与水混合时开始硬化。这种粘合剂可以是普通水泥、砌筑水泥或灰沙水泥、石膏、灰泥、熟石膏、矾土水泥、火山灰水泥、氯氧化镁、含氧硫酸镁、硅酸钙半水化合物，以及例如石灰石、熟石灰、飞尘、高炉矿渣和硅粉的材料。水合胶结材料还可选择性地包括细骨料(例如沙子)，粗骨料(例如碎石、砾石、碳薄片)，或者其它填料。除水泥粘合剂之外，其它示例性的胶结材料还可含有膨胀型材料，其将在下文中进一步介绍。
优选的胶结材料包括目前在喷涂耐火材料行业中使用的那种可泵送的水泥和/或石膏浆。尤其优选的是还含有石膏的普通水泥浆。在Shu的美国专利4699822；Shu的美国专利4751024；Conroy、Hilton和Korenberg的美国专利4904503；Driscoll和Hilton的美国专利4934596；Hilton和Korenberg的美国专利5352490；Perito的美国专利5340612和5401538；Berneburg、Freitas和Pisaturo的美国专利5556576；以及Kindt、Hilton和Perito的美国专利6162288中公开了其它适当的耐火组合物。这种胶结浆是可泵送的，因为它们通常用于传统的喷涂应用，并能够快速地填充热障模制袋30。虽然这种配方涉及到使用纤维、骨料和填料，然而它们也可选择性地应用到本发明中，这是因为模制袋30主要用于保持胶结浆的整体性和形状，直到其硬化为止。
用作本发明中的可流动的挡火材料32的示例性的水合胶结材料还可包括一种或多种外加剂或添加剂，例如促凝剂、缓凝剂、减水剂(包括高效塑化剂和流动增强剂)、流变性调节剂、加气剂、色料或着色剂、多孔集料(例如切碎的膨胀聚苯乙烯、膨胀蛭石、珍珠岩等)、纤维、震凝剂(例如颗粒硅镁土、海泡石或其混合物)、表面活性剂，以及本领域内传统上已知的其它外加剂。
示例性的可流动的挡火材料32还可包括膨胀型组合物，它们在防火领域是已知的。在暴露于火、热量或火焰下时，如同它们的名称所指的那样，这种膨胀型组合物的厚度可膨胀得相当大，从而生成碳化绝缘层和碳泡沫绝缘层。
多项专利和出版物已公开了含有一种或多种聚合材料并结合有含磷酸盐材料和可碳化(carbonific)或可生成碳的材料的膨胀型组合物，如本领域所知的那样，这种组合物被认为适于用作本发明的可流动的挡火材料30。例如可见Hahn等人的美国专利3513114；McGinniss等人的美国专利5487946；Deogon的美国专利5591791；Gottfried的美国专利5723515；Buckingham的国际专利No.WO94/17142(PCT/US94/00643)；以及Janci的国际专利No.WO98/04639(PCT/US96/12568)，所有这些专利均通过引用完全结合于本文中。在转让给Monsanto的美国专利3513114中，Hahn等人公开了一种膨胀型组合物，其包括含有聚乙酸乙烯酯的乳剂、溶剂增塑剂和可碳化的聚磷酸铵的水分散体。在Gottfried的美国专利5723515中公开了可结合有弹性剂如蛭石、珍珠岩、弹性体和丙烯酸，以便增强膨胀型涂料抵抗裂化和收缩的能力，并提高喷涂的便利性。
在Lawrence L.Kuo等人的国际专利申请PCT/US00/18887中公开了另一种适于用作本发明的可流动的挡火材料32的膨胀型组合物。该组合物包括用于提供碳化层和碳泡沫层的组分包装(componentpackage)；乳状液形式的聚合物粘合剂，其可在干燥组合物时形成薄膜；以及具有总共3到6个碳原子且沸点处于75-175℃范围内的裂化控制剂，该裂化控制剂可由结构式R2-O-CH2-C(R1)H-O-R3表示，其中R1＝-H或-CH3；而R2和R3分别包括-H，-R4或-COCH3，其中R4包括C1-C3烷基。Kuo等人提出的优选裂化控制剂包括烷氧基乙二醇醚、烷氧基乙二醇乙酸酯、烷氧基乙二醇醚乙酸酯或其混合物。示例性的表面活性剂包装包括非电离的烷基芳基聚醚醇，其通式为R-_-(OCH2CH2)xOH，其中R为C4-C8烷基(最好为分支的辛基)，_表示亚苯基，而″x″代表一个整数，优选在15-100的范围内。优选的表面活性剂包装还可包括分散剂，例如聚丙烯酸或聚丙烯酸盐(例如聚丙烯酸钠)或其衍生物。
其它示例性的膨胀型材料包括用硫酸或硝酸浸渍的石墨薄片。在加热时会脱落的无机材料薄片包括有蛭石和珍珠岩。
膨胀型材料可与本发明中的其它可流动的挡火材料32如普通水泥和/或含石膏浆体相结合地使用。例如，在Symons的美国专利5395571中公开了一种含有石膏和热固性树脂的组合物。因此，通过将下述材料结合在一起便可制出一种组合物(a)选自硫酸钙半水化合物、氯氧化镁、含氧硫酸镁和水硬性水泥的无机原料；(b)在水中易混合的、可溶的或可分散的热固性树脂；(c)用于热固性树脂的适当量的催化剂；(d)足量的水，其足以使无机原料与存在于其它组分中的水分再水合；(e)可选择的增塑剂，例如三聚氰胺甲醛冷凝物；(f)可选择的聚乙烯醇；(g)可选择的缓凝剂，其用于延缓无机原料的固化时间；(h)可选择的纤维增强材料；以及(i)泡沫或发泡剂。因此，本发明的示例性可流动的挡火材料可包括水硬性胶结浆，其含有本领域所公知的一部分(例如1-90％)重量的聚合物、树脂和/或膨胀型材料。
用于本发明的示例性的可流动的耐火材料32例如水合胶结浆应当优选含有杀菌剂，以便阻止霉菌、真菌和细菌的生长。这些杀菌剂可以干粉或液态的形式来提供。长期保持湿润的材料容易长霉，因此应当优选在可流动的耐火材料中加入霉菌抑制剂，在这种材料为含水媒介如胶结浆时尤其如此。有效的可抑制霉菌的添加剂包括二甲基二硫代氨基甲酸锌；1，3苯二腈；2，3，5，6-四氯噻唑苯并咪唑；5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；2，3，5，6-1，3-二(羟甲基)-5，5-二甲基乙内酰脲，或者是二碘甲基对甲苯基磺内酯。更常用的杀菌剂如次氯酸钠或四水合邻苯基甲酚钠可抑制细菌和霉菌。对于一些应用来说，重要的是使用对人体的毒害最小的杀菌剂。
其它的示例性的可流动的挡火材料32可包括超吸收性聚合物，它可单独地使用或例如与水合胶结浆一起使用。超吸收性聚合物通常是交联的亲水性聚合物，其可结合水并因而提供一定程度的耐火或热障保护。超吸收性材料的例子包括水解性马来酸酐聚合物和共聚物，包括与乙烯醚、苯乙烯、乙烯和其它烯烃、聚乙烯吡咯烷酮、磺化的聚苯乙烯、聚丙烯酸巯基乙基酯(polysulfethyl acrylate)、聚(2-羟己基丙烯酸酯)、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)及其碱金属盐、聚(丙烯酸碱金属盐)、淀粉改性的聚丙烯酸及其碱金属盐、聚(淀粉改性的聚丙烯酸碱金属盐)、水解聚丙烯腈及其碱金属盐、聚(水解聚丙烯腈碱金属盐)、聚(乙烯醇丙烯酸碱金属盐)的共聚物，以及它们的盐和混合物。超吸收性材料的其它选择包括聚(丙烯酸碱金属盐)，例如聚(丙烯酸钠)、聚丙烯酸羟基烷基酯和聚甲基丙烯酸羟基烷基酯、聚乙烯内酰胺、聚乙烯醇、聚氧化烯、天然的或合成的改性多糖、蛋白质、藻朊酸盐、汉生胶、瓜耳胶和纤维素塑料。其它例子包括包括酸性或碱性功能基团的上述聚合物的单价和多价的无机盐和有机盐。对于酸性聚合物来说优选碱金属盐。
如上所述的本发明的示例性模制袋30应当足够柔软，以便在将空袋放入到各种大小和形状的开口或间隙中提供方便，并且在引入水合胶结材料时提供尺寸方面的膨胀性能，这样，模制袋能够与接缝间隙或开口的至少一部分或整体相贴合。袋最好能以卷起来的形式被运送，这样在安装期间就可以方便地将其松开就位。
模制袋材料应当足够坚固，以允许在压力下填充胶结浆，并且在硬化前保持这些浆体。由于浆体在硬化时用作胶结材料以提供防热和防火的屏障，因此模制袋材料本身不必是耐火的，并希望袋材料可以在暴露于火中时燃烧或甚至被消耗掉。
如果模制袋30由不透气的材料如塑料薄膜、纸、蜡纸或浸渍过的织造或非织造材料(例如浸渍过的纺粘非织造聚烯烃，例如TYVEK@信封材料)制成，那么袋应当优选具有一个或多个排气孔36或狭缝，以允许在袋30中填充可流动的挡火材料32时空气能够逸出。然而这些孔应当足够小，使得可流动的挡火材料32的泄漏非常少。这些孔应当优选位于最上表面(例如图5所示的表面30B)，这是因为空气在所进入的可流动的挡火材料32的压力的作用下会在模制袋30内被向上推动。虽然可在初始时将模制袋30足够紧地卷在一起以排出空气，然而展开袋的这一简单动作很可能会引入空气，因此建议在袋中设置排气孔。排气孔36或狭缝的大小以及它们在袋上的分布和间距当然取决于多个因素，包括注入到袋中的挡火材料的特性、袋材料的拉伸性能，以及其它一些因素。
示例性的热障模制袋30可由许多种材料制成，例如纸、蜡纸、涂料纸、棉、黄麻、塑料薄膜、毛毡、织造织物、非织造织物(例如类似于一些邮政信封用材料的浸渍过的纺粘聚烯烃)，或者是它们的组合物。塑料薄膜材料，尤其是热塑性塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯或其混合物比较便宜，它们可方便地用于发明人所构思的用途。优选的袋可由尼龙和聚乙烯(如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯)的组合、例如聚乙烯/尼龙/聚乙烯的层合结构制成，这种结构被认为能够提供强度和形成坚固热焊缝的能力的所需组合。而且，塑料薄膜材料应当优选是完全透明的或部分透明的，以允许安装人员和检查人员通过目测来确定模制袋是否已经充分地填充了可流动的挡火材料32。
通常为狭长形状以便能插入到延伸的接缝间隙中的其它示例性的热障模制袋30优选具有标记或其它印记，其用作指示物以帮助安装人员在接缝(例如墙顶上的水平夹板12)内正确地布置袋。例如，模制袋30可具有一条或多条沿袋纵向延伸的线，这些线例如位于袋的用作置于水平夹板件12上的底部的表面上，以用作将袋正确地定位在墙顶上的引导线。其它示例性袋30具有位于袋中的平行的缝线或折叠或脊，它们对应于墙顶的边缘(如果墙顶由金属立筋上的石膏板制成的话，它们的厚度通常为约2到6英寸，如果墙顶由砂浆块制成的话，它们的厚度通常为约8英寸)。
在其它的示例性实施例中，可采用粘合剂或紧固件将模制袋30连接到水平夹板12上，形成一个整体式组件。
示例性的热障模制袋30的壁厚(面厚)在0.1密耳到60密耳或更大之间，这取决于所采用的薄膜或薄片材料的强度或所采用的薄膜或薄片的数量。模制袋可包括狭长的管形，其在相对端处通过粘合、热封、缝合、夹紧、捆结(用绳或线)或其它已知的方式密封起来。可通过折叠薄片或薄膜并沿周边进行密封以得到袋闭合体，从而制出袋；或者，可通过将两个单独的薄片或薄膜密封在一起以形成袋，从而制出袋。因此，本发明的示例性模制袋20可具有“枕形形状”，其适于在伸长的接缝间隙内、例如在上述“墙头”接缝组件和“周边屏障”组件内纵向地延伸。本发明的模制袋可由一层或者是两层或更多层制成。
示例性模制袋30可包括用稀松窗帘用布或网状物增强的塑料薄膜，其类似于用于包装肉骨的袋。这种袋在食品包装行业是众所周知的，它们被认为可提供适用于本发明目的的提高的强度。例如，可用玻璃纤维网状物来增强聚丙烯袋，但这会降低袋的可伸展性。
如图7所示，示例性入口38采用了侧翼(flap)件40，其可被弹性地偏压到靠在袋材料的开口39上的闭合位置中。为了能够被弹性地偏压到闭合位置，侧翼40可包括弹性体或热塑性材料，其可部分地连接到袋30的内表面上，例如通过胶粘、热熔粘合、熔合或熔融密封。入口38的大小和形状最好选择成与用于将可流动的挡火材料32(例如液态水合胶结浆)传输到袋30中(如箭头“B”所示方向)的软管、管子或喷嘴(未示出)相符。在这一特定的示例性入口侧翼设计28中，可利用袋30中的可流动的挡火材料32的压力来将侧翼40偏压到模制袋30的内壁上的密封位置中(如箭头“C”所示方向)。安装人员可通过入口孔38来进一步将可流动的挡火材料32引入到袋中，因此，阀38/40最好是可关闭的，至少一个入口38沿着模制袋30的两条纵向边缘定位，使得当袋30定位成与直立墙的顶部正确地对齐并且两条纵向边缘悬垂在墙壁的两侧上时，工人可从墙壁的任一侧方便地接触到入口孔38。在另外一个示例性实施例中，入口阀38可沿着模制袋30的一条或两条纵向延伸边缘朝向其中心而定位，从而减少被引入袋中的可流动的挡火材料32的运动距离，并且增大尽可能地填满袋内模制空间的可能性，而不会在袋所处的孔或接缝中留出空气空间。
在另一示例性入口中，可通过与人字形顶式橙汁盒或牛奶盒(例如上蜡纸板型)中的塑料盖类似的方式而使用螺帽组件。还可以采用具有方向阀(例如如图7所示的橡皮侧翼)的螺帽组件。另一示例性的阀可包括球阀，其中球可在闭合位置和打开位置之间转动，因此入口和出口通过贯穿该球的通道而相连。其它示例性的阀可包括截止阀，其中密封件可运动到压在“火山”型阀孔上。其它的示例性阀可包括止回阀，其中安放于阀座上且处于入口孔上方的侧翼或其它封堵件可在将可流动的挡火材料30引入到模制袋中时运动到打开的阀位置，然后通过偏压件如弹簧、铰链或将侧翼或封堵件连接到阀座上的连接件而运动到关闭的阀位置。
如图8所示，示例性入口阀可以管或套筒42的形式作为袋30的缝合边缘31的一部分(即缝合线31连接了表面30A和30B)结合到其中，管或套筒42可用于将可流动的挡火材料输送到袋30中(其流动方向如箭头“D”所示)，还可在袋内的可流动的挡火材料的压力作用下密封在闭合位置处(可流动的材料32所施加的用于关闭阀的压力如箭头“E”所示)。可在缝合处采用粘合、熔合密封或其它已知的方式将管或套筒42连接到袋30中；管或套筒42可延伸到模制袋30之外达任何所需的长度。使用长管42可在位于七英尺或更高的地面高度处的高墙头接缝组件中提供便利，这是因为例如使用从墙顶处的袋中悬垂下来的伸长的管或套筒42，就可不必爬到梯子上而将可流动的挡火材料32引入到模制袋中。在填充后，可在墙壁顶部的下方采用绳子、橡皮带、夹子或其它方便的装置来系住或卡住管或套筒42，使其可以再打开和再关闭。
本发明的示例性方法和实施例涉及到使用这样的模制袋，其最初不具备入口开启或闭合装置，这是因为这些开启或闭合装置可在使用地点安装到袋上。关于这一点，图8A和8B显示了用于将管或套筒入口42连接到模制袋30上的示例性方法。如图8A所示，在袋(用标号30示出了一部分)中切出大小与管42的宽度相对应的缝隙60，管42可经由缝隙60插入到袋30中，并热封62或胶粘到袋壁材料30上。用于该目的的插电式或电池供电式热封装置是容易得到的。在热封前建议在管或套筒42中插入纸板或其它绝缘条，这样它不是自热封的，因此对本发明目的而言不起作用。优选将套筒42的一段足够长度插入到袋30的内部，这样，当在袋中注入挡火材料时，套筒的插入长度便产生折叠以保持所注入的材料。管或套筒42的位于袋之外的部分可具有任何所需的长度，其可被系住或类似地夹住，从而提供进一步的封闭保护。
如图8B所示，管或套筒42经由袋壁中的切口60或经由袋30的接缝而插入，并采用胶带或胶条64粘合式密封在袋30上。例如，在图中显示了两条胶带或胶条64粘附在管或套筒42的任一侧上，并定位成可粘附在袋30中的切口60周围的袋壁或接缝处。可用可除薄片(例如蜡纸或硅化纸或塑料薄膜)来保护胶带或胶条64的暴露出来的粘合面65，这种可除薄片在胶带/胶条64即将施加到袋切口60的周围之前被去掉。
可以设想，本发明的模制袋可用作热障包装的一部分。示例性的包装包括有模制袋，例如这里介绍的卷成一个大卷的带有横向褶的袋。工作人员可将袋切成所需的长度，在需要密封袋的情况下采用热缝合或胶带来缝合各端。工作人员可加工出切口以用作入口孔，并在需要之时，例如在将模制袋安装到墙头接缝、周边屏障的墙壁接缝或其它开口中之前、之中或之后，连接上述的管或套筒42。
如图9所示，本发明的示例性热障1可用于填充形成于带槽金属天花板10和金属立筋组件之间的“墙头”接缝内的一个或多个间隙或空腔。在将夹板12固定到天花板10的底部表面10B上之前(例如使用螺钉或其它紧固件)，将模制袋置于水平夹板12之间。然后将金属立筋14安装在夹板12和地板(未示出)之间，并将一个或多个石膏壁板18连接到夹板/立筋组件(12/14/18)的一侧或两侧上。最好插入隔离条21(例如矿棉或发泡聚苯乙烯或其它可压缩的材料)，以保护壁板18的顶部处的间隙。然后经由入口38将可流动的挡火材料引入到袋30中，该入口38优选沿着袋30的纵向边缘而定位。袋最好具有一系列褶34，其在袋中填充了可流动的挡火材料时允许袋膨胀。可流动的挡火材料在压力的作用下应沿着悬挂在墙壁组件(12/14/18)的两侧上的袋的纵向边缘(由标号33示出)运动，并应最好填充墙顶12和最上方天花板表面10A之间的接缝空腔，并且在位于壁板18上方的角部接缝20之上对袋进行填充。
如图10所示，本发明的示例性的热障模制袋30和方法可用于将热障安装在直立墙44和地板46之间的接缝内的所谓“周边组件”中。在这种情况下，优选使用间隔物21，其可以是填充了空气或一卷矿棉的塑料袋，最好卷成套筒或信封的形式，或者是其它可被弹性压缩的物体。间隔物21可通过已知的方式粘附或以其它形式紧固在地板46上。模制袋30例如可通过使用钉子或螺钉沿着袋的顶边或接缝31连接到墙壁44上，例如可使用螺钉、钉子、大头钉或粘合剂(例如用于防水构件的粘合剂)或其它已知的构件。模制袋30最好具有一个或多个入口38，例如螺帽，其朝向袋的顶部而定位。入口38还可用于在填充可流动的耐火材料32的过程中排出袋中的残余空气。最好，袋的一部分在地板46和墙壁44之间的间隙上延伸并靠在地板46的一部分上，无需连接或固定在地板上，从而不会阻碍地板或墙壁的运动。
在本发明的另一示例性实施例中，热障模制袋可包括两个或多个隔腔，或者包括两个或多个相互连接的袋，以允许引入到一个袋(或隔腔)中的可流动的挡火材料能够流入到第二个袋(或隔腔)中。如图11所示，示例性的热障袋1可包括多个袋或隔腔，它们在地板和墙壁之间的周边接缝中纵向地延伸(或者转向一旁，这可用于天花板和墙壁中)。袋闭合体可通过多个连接孔或导管48相互连接。例如，塑料的管状袋可在孔48处例如通过使用熔融密封或索环沿其长度有规则地相互密封，以允许可流动的挡火材料从一个袋闭合体流动到另一袋闭合体。袋组件30优选通过粘合剂或机械紧固件来连接到墙壁44上。
本发明的示例性的热障模制袋30还可具有压敏粘结层、索环或其它装置，以便将袋粘附或机械式连接到墙壁、天花板、地板或其它建筑或船只构件上。例如，图5所示的袋30的底侧30B可设有被可除薄片覆盖住的双面胶带，以允许袋组件30在紧固到或放置到天花板上之前粘附到水平夹板12上，如图3和4所示。
除了可用于在“墙头”接缝和“周边屏障”接缝中形成屏障之外，本发明的热障和方法还可有利地用于保护“贯穿”开口，例如电缆、管道、管子、电线或配电板所处的“环形”空间。本发明的一种示例性方法包括在建筑构件(例如墙壁、地板或天花板)中提供开口，在所述开口中具有电缆、管道、管子、电线或配电板，并且在所述开口内形成了环形的或其它局部封闭的空间；将热障模制袋插入到所述空间中；以及例如如上所述地将可流动的挡火材料引入到所述模制袋中。因此，袋在该开口中膨胀并形成密封，为墙壁、天花板或地板开口的两侧提供了屏障。在导管或配电板未与周边的墙壁、天花板或地板物理性接触的情况下，导管或配电板周围的开口内的空间完全为环形(即该空间环绕着导管)，例如可通过将模制袋卷绕在导管上至少一圈来填充这一环形空间。如果导管是塑料管或包覆了塑料的电线或电缆，最好在模制袋中或在袋外但围绕着导管使用膨胀型材料，使得如果导管(例如塑料管、电缆外护套)在大火中熔化，那么膨胀型材料就在热量的作用下膨胀，从而填满熔融塑料留下的空间。
当安装在建筑构件的孔或接缝间隙中时，本发明的现场模制的热障与包围/限定了孔或接缝间隙的构件的形状紧密地相贴合。可以设想，当安装在接缝组件中时，本发明的优选热障能够通过耐火极限试验和消防射流试验，这些试验按照“建筑接缝系统的防火性安全试验的UL标准，UL2079”，第三版，1988年7月31日(UnderwritersLaboratories，Inc.，Northbook，Illinois)来进行，该标准通过引用完全结合于本文中。按照UL2079的耐火极限试验涉及到将接缝组件的样品部分暴露在试验炉中。更准确地说，接缝组件被密封在炉上，并且在接缝组件和炉之间设置绝热垫片(UL2079)。代表性的接缝组件例如为安装在墙头接缝中的热障，其在金属立筋的两侧上具有一个或多个石膏板以模拟墙壁(其总厚通常为2.5-8英寸或更大)，并具有带槽金属板以模拟天花板层面(如上所述)。接缝中的热障的一侧暴露在炉热中，该热量符合标准时间-温度曲线(ASTM E119)。这一时间-温度曲线具有下述特征点 0分钟时为50-90华氏度(10-32摄氏度) 5分钟时为1000华氏度(538摄氏度) 10分钟时为1300华氏度(704摄氏度) 30分钟时为1550华氏度(843摄氏度) 1小时时为1700华氏度(927摄氏度) 2小时时为1850华氏度(1010摄氏度)在热障的冷端(即接缝上的与暴露在炉中的一侧相反的未暴露端)上安装一个或多个热电偶，并监控热电偶的温度。然后该试验一直进行到观测到失效时为止。通过将棉绒垫(100×100×19毫米)直接保持在接缝系统中的所观测到裂缝或孔上，离破坏面约25毫米，持续30秒的时间，便可检测到失效。如果棉绒在这一期间点燃(灼热或起火)，则已经达到了整体失效的情况。在另一情况下，在热电偶的温度升高到比初始温度高至少325华氏度时被认为达到失效。因此，当在按照UL2079进行的上述耐火极限试验中进行测试时，本发明的示例性热障(现场制出或换句话说在接缝间隙中制出)具有可抵抗失效最短达至少60分钟、优选达至少120分钟的能力。
本发明的其它优选的示例性热障在进行消防射流试验时应当具有维持屏障整体性的能力，该试验也由UL2079规定。例如，对墙头接缝系统进行上述耐火极限试验，持续时间不超过60分钟，之后在10分钟内对接缝组件喷射水流，该水流通过2.5英寸(64毫米)的软管来输送，并由装有一又八分之一英寸(29毫米)的喷头的相应大小的国标水枪射出，该喷头具有标准锥形、光孔模式并在孔口处无台肩。施加的水压和持续时间在下表中指定 表1(消防射流试验的压力和持续时间)耐火等级的时间(每小时测一次)，分钟喷嘴基部处的水压， Psi (kPa)所施加的持续时间，秒每平 方英尺暴露区域(s/m2)a 240·时间＜480 120·时间＜240 90·时间＜120时间＜9045(310)30(210)30(210)30(210)3.0 (32)1.5 (16)0.90(9.7)0.60(6.5)a构件的其中安装了接缝系统的矩形区域被认为是暴露区域，这是因为消防射流必须在施加期间穿过该计算区域。
因此，在进行了上述耐火极限试验之后，本发明的优选热障(制于接缝间隙中)能够通过按照UL2079的消防射流试验。换句话说，热障表现出具有能够在给定期间内抵抗因来自水管的水压而产生的脱离接缝间隙的能力，这可从上表中所应用的每小时测一次的耐火等级的时间中得到。如果喷嘴定位成当其指向中心时其轴线垂直于接缝系统的表面，那么喷嘴孔20应当离接缝系统的暴露表面的中心为20英尺(6.1米)。如果喷嘴不能这样定位，那么它应当处于与垂直于接缝系统中心的线偏开不超过30度的直线上。在这样定位时，其距接缝系统中心的距离应小于20英尺(6.1米)，即每偏离法线方向30度就应等于1英尺(305毫米)。
图12-14是安装在墙顶且位于带槽金属天花板(未示出)下方的另一示例性模制袋屏障组件的平面剖视图。
如图12所示，将模制袋30置于或粘附在平板条50上，该平板条50可支撑袋30，使得在填满袋时，袋30可在石膏墙壁板18的上方延伸，并留出了允许壁板18朝向袋30向上膨胀(因热循环而产生)的空间。平板条50可由任何刚性材料构造而成，例如波纹状塑料薄片，优选是具有相对于袋长度垂直地对齐的波纹结构的薄片。因此，本发明的另一示例性方法包括在将夹板连接到天花板上之前将纵向平板条30连接到水平夹板上。平板条30在其一侧或两侧上具有粘合层，允许在安装期间连接袋30和/或水平夹板件12，以及保持它们相互间的正确位置以及相对于夹板12的正确位置。
图12还显示了使用密封带52来保证模制袋30的下部33(或“耳部”)和石膏板18之间的屏障密封。这些密封带52可由具有条状材料和粘合层的带子制成，以允许带52可紧密地粘附在模制袋30的下部33和石膏板18上。这些带52可防止热量和烟雾透过板18、水平夹板件12、平板条50和/或模制袋30之间的空间。带52可由与如上所述的用于制造袋30的相同材料来构造。用于将带52连接到袋30和石膏板18上的粘合剂最好选择成能够在高温下抵抗降解(例如在200-425°F之间会发粘但不会降解)。如果带52连接在袋30的朝外部分(即袋的背离石膏板面的表面)上，那么优选在袋30和石膏板18上的各个连接点之间使用折叠的或额外的材料，以便调节(墙壁和石膏板18的)周期性运动。在带52安装在袋的下部33中的紧靠在石膏板18上的表面上的情况下，这可能并非必需的。或者，可在袋的下部33和石膏板18之间喷涂弹性体材料，以达到类似的密封目的。
因此，本发明的其它示例性方法包括如上所述地在孔或接缝空腔中形成屏障，还包括将带连接到袋和至少一个建筑构件如相邻于所述袋的墙壁(石膏板)上，以便提供防止火和/或烟雾蔓延的另一屏障。
在如图13所示的另一实施例中，可在袋30和平板条50之间(例如在条50的顶部上)放置垫片54并使其向下悬垂下来，这样，相对的垫片边缘54A和54B便停留在水平夹板12和石膏板18之间。垫片54可用于提供针对墙顶处的热量或烟雾渗透的额外的屏障。或者，如图14所示，可将垫片54置于水平夹板12和平板条50之间以达到相同的目的，这适用于平板条50预先连接在袋30上的情况。可以设想，在其它实施例中，模制袋30、平板条50和垫片54可在并置地放在或连接到水平夹板12上之前相互连接。
垫片54以及平板条50可由与模制袋30相同的材料制成。在另一示例性实施例中，所有这些(薄片54、条50和袋30)也可由碳纤维、难熔的陶瓷纤维、玻璃纤维，硅酸钙纤维、矿棉，覆有箔片的玻璃纤维片、纸/玻璃纤维片或优选具有耐高温性能的类似材料制成。
本发明还提供了屏障组件，其例子示于图13和14中。这种示例性的屏障组件包括至少一个屏障模制袋30以及至少一个垫片54和/或至少一个支撑条50。在其它的示例性屏障组件中，将垫片54预先连接到袋30和支撑条50之间和之上，如图13所示；或者更好的是，将支撑条50预先连接到袋30和垫片54之间，如图14所示。可在支撑条50和/或垫片54上预先连接可选择的粘合层(未示出)，以便于图13和14所示的示例性屏障组件的制造或安装。
如果使用了垫片54(例如如图13和14所示)，那么使用模制袋30时就不必要求有向下悬垂的侧翼33(或“卷角”)来保护干墙板18的顶部与水平夹板12相交处的接缝。然而，如果不采用侧翼或向下伸出部分33，则最好在干墙板18的顶部上的小间隙内填充矿棉或其它保护材料，以提供对热量和火的进一步保护(并且还可允许板18的周期性运动)。
在图15中以剖视图(横向剖视图)的方式显示了本发明的另一示例性模制袋。采用顶部薄片30A和底部薄片30B来构造模制袋30，顶部薄片30A优选通过将处于展开状态下的弹性条材料35缝合、粘附、熔合或以其它方式连接到薄片30A上，从而提供折叠、褶或皱折(以允许在引入可流动的挡火材料时袋30可膨胀)来形成。顶部薄片30A和底部薄片30B可通过使用粘结、缝合、熔合或其它已知的方式在边缝处粘附在一起。
如图15所示，采用了内部膨胀限制结构31来在将可流动的挡火材料引入到袋中控制袋30的形状。从图16中的局部透视图中可更清楚地看到，示例性的内部膨胀限制结构31可包括材料的条或“带”，其具有纵向延伸的相对的平行边，它们可通过粘附、焊接、缝合或其它方式连接到底部薄片30B的材料上。在将可流动的挡火材料引入到袋中时，内部膨胀限制结构31可促进向下悬垂的侧翼33或“卷角”的成形，以用于保护墙头接缝组件中的水平夹板。阀38显示为处于侧翼33的底部，其可允许将可流动的挡火材料引入到袋30中。内部膨胀限制结构31应当优选具有穿孔或如图16更清楚地显示的较大开口31B(例如为1-3厘米)，以允许挡火材料从侧翼部分33流到模制袋30的其余部分中。
在另一些示例性实施例中，内部膨胀限制结构31中的位于开口31B之间的部分的大小可选择成当达到一定的压力(由将可流动的挡火材料引入到袋30中所引起)时它们会裂开或破裂。换句话说，内部膨胀限制结构31中的位于开口31B之间的部分以及结构31与底部薄片30B相接触的接缝或连接部分在其大小或壁厚方面可选择成使得在袋中达到预定压力时它们会破裂或分开。因此，例如本发明的其它示例性的袋和方法涉及到提供一种袋结构，其可在袋被充分地填满时发出声音和/或视觉指示(例如内部膨胀限制结构31的一部分壁突然爆开)。在内部膨胀限制结构31是由塑料制成的情况中，模制袋可在达到较高压力(意味着袋被充分地填满)时提供声音和视觉指示，这是因为内部膨胀限制结构31的一部分会发出响亮的“爆音”或膨胀声，因此，袋在内部膨胀限制结构31裂开或破裂的位置处产生了隆起。
在本发明的其它示例性方法中，可以使用能够在模制袋膨胀成填满了接缝间隙或空腔时提供指示的装置。例如在墙头接缝间隙中，特别希望知道模制袋的端部是否充分地膨胀到填满了带槽天花板中的间隙空间。无需在袋的注射期间使用梯子便可确定这一情况的一种方式是，在带槽天花板的角部处安装电气开关，其可与膨胀的模制袋物理性地相接触，使得指示灯或可听蜂鸣器被触发，从而指示出袋已经填满了接缝空腔。电气开关包括两条起初间隔开但能够运动到相互接触的电线，这样，在膨胀开的袋对其施加足以使电线相互接触的作用力时，电路便接通。
在其它的示例性实施例中，模制袋端部处的顶部薄片部分30A和底部薄片部分30B可以不在袋端处直接缝合在一起，而是与一个可选择的端壁部分缝合在一起，该端壁部分具有一个或多个折叠或褶，以允许袋在袋端处产生体积膨胀。这一特征在袋端位于带槽金属板的空腔(即形成于顶部天花板部分和墙顶之间的空腔)内时是有用的，当袋在空腔中与另一袋的端部靠在一起时尤其有用。因此，本发明的示例性模制屏障袋包括与第二主要薄片相连的第一主要薄片，所述屏障袋具有至少一个端部，所述第一和第二主要薄片在该端部处均连接在具有至少一个褶或多个皱折的端壁上，以允许所述模制屏障袋在所述至少一个端部处膨胀。
图17是示例性方法和屏障组件的截面图，其中模制袋30位于U形夹板13中，而U形夹板又位于带槽金属天花板上。该U形形状限制了袋30在带槽金属天花板16的顶部表面10A上的膨胀；允许挡火材料32在天花板的底部表面10B下方流动；并且防止袋30和墙壁板18之间形成干涉。U形夹板13和夹板12一起形成了一个H形的形状。
上述讨论和例子只是出于说明的目的而提供的，并不限制如权利要求所述的本发明的范围。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种安装屏障的方法，包括
提供具有孔的第一构件，或者提供在其间形成有间隙的第一构件和第二构件；
在所述孔或间隙中引入至少一个屏障模制袋，所述袋可容纳并充分地含有可流动的挡火材料，所述屏障模制袋具有至少两个相互连接的隔腔，以允许引入到第一隔腔中的可流动的耐火材料能流入到第二隔腔中；和
在所述至少一个屏障模制袋中引入可流动的挡火材料，从而在所述孔或间隙中形成了屏障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件为直立墙。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直立墙包括由框架支撑的石膏板。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件为墙壁，所述第二构件为地板。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直立墙包括由框架支撑的石膏板，所述天花板包括带槽金属件。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二构件为地板。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二构件为在其间形成有间隙的墙壁。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括水合胶结浆，其包括普通水泥、石膏或其混合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水合胶结浆含有普通水泥。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料还包括至少一种选自促凝剂、缓凝剂、减水剂、高效塑化剂、流动增强剂、流变性调节剂、加气剂、色料或着色剂、骨料、纤维、震凝剂、表面活性剂、抗菌剂或其混合物中的外加剂。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料还包括加气剂和减水剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括膨胀型材料。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括超吸收性聚合物、干燥剂、水合硅胶或其混合物。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋包括选自纸、蜡纸、涂料纸、棉、黄麻、塑料薄膜、毛毡、织造织物、非织造织物或其混合物的材料。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋主要由塑料薄膜制成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或其混合物。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是基本上透明的。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋由第一塑料薄膜和第二塑料薄膜构成，它们热封在一起以形成所述袋。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，至少一个所述塑料薄膜包括至少一个折叠的褶。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个屏障模制袋包括一系列褶或多个皱折。
21.根据权利要求1或15所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有大致狭长的主体，所述主体具有相对的纵向延伸的第一和第二边缘，所述模制袋还具有多个沿着所述狭长主体的孔，其可在将可流动的挡火材料引入到所述模制袋中时促进空气的排出。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有至少一个沿着至少一条所述边缘而定位的入口，以便允许将可流动的耐火材料引入到所述袋中。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有至少一个入口，其沿着各所述第一和第二纵向延伸的边缘来定位。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有入口侧翼件，用于使可流动的挡火材料流入到所述模制袋中。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述侧翼件的隔腔位于所述屏障模制袋上，使得当所述屏障模制袋位于天花板和直立墙之间时，所述侧翼件的隔腔处于所述屏障模制袋的两侧上。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，通过使用具有穿孔的内部膨胀限制结构来形成所述侧翼件的隔腔，以允许挡火材料能够从所述侧翼部分流入到所述模制袋的其余部分中。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋可插入到具有位于其中的管子、管道、电缆、电线或配电板的构件的孔中。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料能够硬化。
29.一种屏障，其包括根据权利要求1所述的方法制成的具有挡火材料的袋。
30.根据权利要求29所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行试验时具有至少60分钟的耐火极限。
31.根据权利要求29所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行的消防射流试验中在至少一个下述每小时测一次的耐火等级的时间中能够避免失效
耐火等级的时间(每小时测一次)，分钟喷嘴基部处的水压，Psi (kPa)所施加的持续时间，秒每平 方英尺暴露区域(s/m2)a240·时间＜480120·时间＜24090·时间＜120时间＜9045(310)30(210)30(210)30(210)3.0 (32)1.5 (16)0.90 (9.7)0.60 (6.5)a构件的其中安装了接缝系统的矩形区域被认为是暴露区域，这是因为消防射流必须在施加期间穿过该计算区域。
32.根据权利要求30所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行试验时具有至少120分钟的耐火极限。
33.一种接缝组件，其包括至少两个在其间形成有间隙的相邻构件，所述间隙包含有根据权利要求1所述的方法制造的屏障。
34.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将具有纵向延伸边缘的空的所述模制袋置于水平夹板和带槽金属天花板的底面之间；将具有石膏板的直立墙置于所述水平夹板的下方；以及使所述模制袋的纵向延伸边缘向外延伸到形成于所述夹板/墙壁和所述带槽金属天花板之间的接缝两侧上的侧翼隔腔的形状中；以及之后将可流动的挡火材料引入到所述模制袋中，从而形成了位于所述接缝内的挡火屏障。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述模制袋具有多个设置在相对于所述袋的纵向延伸主体为横向方向上的褶。
36.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件包括天花板，所述第二构件包括墙壁，在将所述模制袋放在所述天花板上且将所述墙壁装配在所述定位好的袋的下方之后，所述模制袋和墙壁定位成形成了间隙，
37.一种用于在孔或间隙中安装屏障的方法，包括提供模制袋装置，所述袋可容纳并充分地含有可流动的挡火材料，所述材料包括水合胶结材料，所述模制袋具有基本上狭长的形状以及纵向延伸的边缘，所述袋具有至少两个沿着所述纵向延伸边缘而延伸的侧翼隔腔。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述模制袋位于形成在带槽金属天花板和墙壁之间的接缝中，所述金属天花板的所述凹槽垂直于所述墙壁。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述模制袋位于形成在带槽金属天花板和墙壁之间的接缝中，所述金属天花板的所述凹槽平行于所述墙壁。
40.一种用于在孔或间隙中安装屏障的方法，包括提供模制袋装置，所述袋可容纳并充分地含有可流动的挡火材料，所述材料包括水合胶结材料，所述模制袋具有大致狭长的形状以及纵向延伸的边缘，所述袋由至少两片塑料薄膜制成，所述塑料薄膜沿着所述边缘密封在一起，并且在所述两片塑料薄膜的至少其中之一上具有多个横向的褶，所述褶可用作隔腔，以便在将挡火材料引入到所述袋中时允许所述模制袋膨胀。
权利要求
1.一种安装屏障的方法，包括
提供具有孔的第一构件，或者提供在其间形成有间隙的第一构件和第二构件；
在所述孔或间隙中引入至少一个屏障模制袋，所述袋可容纳并充分地含有可流动的挡火材料；和
在所述至少一个屏障模制袋中引入可流动的挡火材料，从而在所述孔或间隙中形成了屏障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件为直立墙。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直立墙包括由框架支撑的石膏板。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件为墙壁，所述第二构件为地板。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直立墙包括由框架支撑的石膏板，所述天花板包括带槽金属件。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二构件为地板。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二构件为在其间形成有间隙的墙壁。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括水合胶结浆，其包括普通水泥、石膏或其混合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水合胶结浆含有普通水泥。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料还包括至少一种选自促凝剂、缓凝剂、减水剂、高效塑化剂、流动增强剂、流变性调节剂、加气剂、色料或着色剂、骨料、纤维、震凝剂、表面活性剂、抗菌剂或其混合物中的外加剂。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水合胶结浆还包括加气剂和减水剂。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括膨胀型材料。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料包括超吸收性聚合物、干燥剂、水合硅胶或其混合物。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋可由纸、蜡纸、涂料纸、棉、黄麻、塑料薄膜、毛毡、织造织物、非织造织物或其混合物制成。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋主要由塑料薄膜制成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和其混合物。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是基本上透明的。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋由第一塑料薄膜和第二塑料薄膜构成，它们热封在一起以形成所述袋。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个所述塑料薄膜包括至少一个折叠的褶。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个屏障模制袋包括一系列褶或多个皱折。
21.根据权利要求1或15所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有大致狭长的主体，所述主体具有相对的纵向延伸的第一和第二边缘，所述模制袋还具有多个沿着所述狭长主体的孔，其可在将可流动的挡火材料引入到所述模制袋中时促进空气的排出。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有至少一个沿着至少一条所述边缘而定位的入口，以便允许将可流动的耐火材料引入到所述袋中。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有至少一个入口，其沿着各所述第一和第二纵向延伸的边缘来定位。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，为了在墙头接缝中安装屏障，所述屏障模制袋具有入口侧翼件，用于使可流动的挡火材料流入到所述模制袋中。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋具有至少两个相互连接的隔腔，以允许引入到所述第一隔腔中的可流动的耐火材料能流入到所述第二隔腔中。
26.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一引入步骤包括引入与第二屏障模制袋相连的第一屏障模制袋，因此，引入到所述第一模制袋中的可流动的挡火材料可流入到相连的模制袋中。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述屏障模制袋可插入到具有位于其中的管子、管道、电缆、电线或配电板的构件的孔中。
28.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的挡火材料能够硬化。
29.一种屏障，其包括根据权利要求1所述的方法制成的具有挡火材料的袋。
30.根据权利要求29所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行试验时具有至少60分钟的耐火极限。
31.根据权利要求29所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行的消防射流试验中在至少一个下述每小时测一次的耐火等级的时间中能够避免失效耐火等级的时间(每喷嘴基部处的水压，所施加的持续时间，秒每平 小时测一次)，分钟Psi (kPa)方英尺暴露区域(s/m2)a 240·时间＜480 120·时间＜240 90·时间＜120 时间＜9045(310)30(210)30(210)30(210)3.0 (32)1.5 (16)0.90 (9.7)0.60 (6.5)a构件的其中安装了接缝系统的矩形区域被认为是暴露区域，这是因为消防射流必须在施加期间穿过该计算区域。
32.根据权利要求30所述的屏障，其特征在于，所述模制袋含有硬化的挡火材料，其在按照UL2079进行试验时具有至少120分钟的耐火极限。
33.一种接缝组件，其包括至少两个在其间形成有间隙的相邻构件，所述间隙包含有根据权利要求1所述的方法制造的屏障。
34.一种挡火模制袋，包括第一表面和第二表面，所述第一和第二表面在周边边缘的周围相互连接，从而形成了一个可容纳可流动的耐火材料的袋闭合体，所述第一和第二表面中的至少一个表面具有多个孔，其可在所述袋闭合体填满了可流动的耐火材料时释放空气压力；所述袋具有由长度尺寸超过宽度尺寸所形成的大致狭长的主体，所述第一和第二表面中的至少一个表面具有垂直于所述长度尺寸而定位的褶或皱折，所述褶或皱折可在引入可流动的耐火材料时允许所述袋膨胀。
35.根据权利要求34所述的屏障模制袋，其特征在于，所述第一和第二表面中的至少一个表面包括透明塑料薄膜，所述袋还具有至少一个用于将可流动的耐火材料引入到所述袋中的入口。
36.根据权利要求34所述的屏障模制袋，其特征在于，所述袋具有两个相对的端部，在这两个端部之间形成了狭长的主体，所述狭长主体具有相对的纵向延伸的缝，以及沿着所述相对的纵向延伸的缝而定位的至少一个入口，以允许将可流动的耐火材料引入到所述袋中。
37.根据权利要求34所述的屏障模制袋，其特征在于，所述褶或皱折连接在弹性带上。
38.根据权利要求34所述的屏障模制袋，其特征在于，所述袋连接在沿着所述狭长主体延伸的支撑条上。
39.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供支撑条，以便在所述模制袋位于墙顶上时支撑所述模制袋。
40.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将带件连接到袋和至少一个相邻于所述袋的建筑构件上，以便提供防止火和/或烟雾蔓延的另一屏障。
41.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述褶或皱折通过将处于展开状态下的弹性材料连接到所述模制袋的薄片部件上来形成。
42.根据权利要求34所述的屏障模制袋，其特征在于，所述袋具有至少一个端部，所述表面在所述至少一个端部处均连接在具有至少一个褶或多个皱折的端壁上，以允许所述袋在所述至少一个端部处膨胀。
43.一种示例性的屏障组件，包括具有用于接受可流动的挡火材料的入口的袋、用于在安装到墙头接缝中时支撑所述袋的支撑条，以及垫片。
44.根据权利要求43所述的屏障组件，其特征在于，所述袋、支撑条和垫片连接成一个整体。
45.根据权利要求44所述的屏障组件，其特征在于，所述支撑条连接在所述袋和垫片之间。
46.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述袋插入在U形夹板中并固定在带槽金属天花板上。
47.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述模制袋与套筒相连，所述套筒用于将可流动的挡火材料引入到所述袋中。
48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，所述套筒通过热封连接到所述袋上。
49.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，所述套筒通过至少一条胶带连接到所述袋上。
50.根据权利要求34所述的挡火模制袋，其特征在于，所述袋包括至少一个用于将可流动的挡火材料引入到所述袋中的管或套筒，所述管或套筒热封或粘结式连接到所述袋的壁或边缝上。
全文摘要
本发明提供了一种用于在构件如墙壁、天花板和地板之中或之间的开口或间隙中安装屏障的方法、系统和装置。在孔或间隙中安装至少一个屏障模制袋，并在袋中引入可固化或硬化的可流动的挡火材料如水合胶结材料，从而在该孔或间隙中形成屏障。
文档编号F16L5/04GK1610786SQ02826358
公开日2005年4月27日 申请日期2002年10月28日 优先权日2001年10月31日
发明者M·D·摩根, X·孙, L·A·滕嫩霍斯, R·A·维尔钦斯基, B·戴尔, A·J·小阿尔迪基维茨, L·巴布罗兹安, L·沙皮罗, W·J·小胡尔利 申请人:格雷斯公司