Polymeeripohjaisen palo-oven rakenteen optimointi
Keskinen, Lassi (2015)
2015
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-08-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507301497
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201507301497
Tiivistelmä
Polymeeripohjaiset palo-ovet ovat ovia, jotka pystyvät rajaamaan paloa yhdessä ovea ympäröivän seinän kanssa. Työn tavoitteena oli löytää uusi palo-ovirakenne jolla saavutettaisiin referenssimateriaalia paremmat palonkesto-ominaisuudet, ääneneristysominaisuudet, mekaaniset ominaisuudet sekä pinnanlaatu.
Polymeeriset palo-ovet koostuvat usein ulkoisesta kuitulujitetusta polymeerisestä pintakerroksesta, joka antaa ovelle sen ulkonäön sekä kulumisen, kosteuden ja kemikaalien keston. Oven sisus on yleensä keraaminen levy, jonka tehtävänä on toimia lämmön- ja ääneneristeenä sekä antaa ovelle sen vaatimat mekaaniset ominaisuudet.
Palo-ovien palonkesto-ominaisuuksia testataan standardoiduilla polttokammiokokeilla, joiden aikana palo-ovi altistetaan toispuoleiselle palolle. Standardien mukaiset polttokammiokokeet pyrkivät simuloimaan huonepalon oveen aiheuttamaa lämpökuormaa määrittelemällä polttokammion lämpötilannousun ajan suhteen sekä paineen oven korkeuden suhteen. Polttokammiokokeissa voi kammion lämpötila nousta yli 1000 °C:een. Kokeiden aikana oven kylmän puolen pinnasta mitataan lämpötilaa, mikä ei saa nousta standardien asettamien rajojen yläpuolelle.
Tässä työssä valittiin kahdeksan eri oven sisusmateriaalia esitesteihin, missä testattiin materiaalien puristuslujuutta, taivutuslujuutta, kovuutta, äänen absorptiota sekä lämmöneristyskykyä. Näiden kokeiden perusteella valittiin kaksi materiaalivaihtoehtoa suuren mittakaavan testeihin, missä näitä materiaaleja käyttäen valmistettiin täysikokoiset ovet, joiden ääneneristyskyky (ISO 717-1) ja palonkesto-ominaisuudet (EN 1363-1) mitattiin.
Työn tuloksena saatiin uusi palo-ovirakenne, jonka palonkesto parani referenssirakenteeseen verrattuna noin 100 %, mekaaniset ominaisuudet paranivat 4-8 kertaiseksi ja äänenläpäisevyys laski 50 %. Samalla oven pinnanlaatu säilyi samana tai parani. Tämän oven valmistaminen vaatii kuitenkin uuden ylimääräisen työvaiheen, minkä vuoksi tuote vaatii vielä kehitystyötä. Optimoimalla raaka-aineet sekä työprosessit voidaan tuotteen valmistus- ja raaka-ainekustannukset pitää kurissa.
Polymeeriset palo-ovet koostuvat usein ulkoisesta kuitulujitetusta polymeerisestä pintakerroksesta, joka antaa ovelle sen ulkonäön sekä kulumisen, kosteuden ja kemikaalien keston. Oven sisus on yleensä keraaminen levy, jonka tehtävänä on toimia lämmön- ja ääneneristeenä sekä antaa ovelle sen vaatimat mekaaniset ominaisuudet.
Palo-ovien palonkesto-ominaisuuksia testataan standardoiduilla polttokammiokokeilla, joiden aikana palo-ovi altistetaan toispuoleiselle palolle. Standardien mukaiset polttokammiokokeet pyrkivät simuloimaan huonepalon oveen aiheuttamaa lämpökuormaa määrittelemällä polttokammion lämpötilannousun ajan suhteen sekä paineen oven korkeuden suhteen. Polttokammiokokeissa voi kammion lämpötila nousta yli 1000 °C:een. Kokeiden aikana oven kylmän puolen pinnasta mitataan lämpötilaa, mikä ei saa nousta standardien asettamien rajojen yläpuolelle.
Tässä työssä valittiin kahdeksan eri oven sisusmateriaalia esitesteihin, missä testattiin materiaalien puristuslujuutta, taivutuslujuutta, kovuutta, äänen absorptiota sekä lämmöneristyskykyä. Näiden kokeiden perusteella valittiin kaksi materiaalivaihtoehtoa suuren mittakaavan testeihin, missä näitä materiaaleja käyttäen valmistettiin täysikokoiset ovet, joiden ääneneristyskyky (ISO 717-1) ja palonkesto-ominaisuudet (EN 1363-1) mitattiin.
Työn tuloksena saatiin uusi palo-ovirakenne, jonka palonkesto parani referenssirakenteeseen verrattuna noin 100 %, mekaaniset ominaisuudet paranivat 4-8 kertaiseksi ja äänenläpäisevyys laski 50 %. Samalla oven pinnanlaatu säilyi samana tai parani. Tämän oven valmistaminen vaatii kuitenkin uuden ylimääräisen työvaiheen, minkä vuoksi tuote vaatii vielä kehitystyötä. Optimoimalla raaka-aineet sekä työprosessit voidaan tuotteen valmistus- ja raaka-ainekustannukset pitää kurissa.