AT206083B

AT206083B - Feuerhemmendes, schwellfähiges Anstrichmittel

Info

Publication number: AT206083B
Application number: AT373558A
Authority: AT
Original assignee: Chem Fab Gruenau Ag
Priority date: 1957-05-27
Filing date: 1958-05-27
Publication date: 1959-11-10

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Feuerhemmendes, schwellfähiges   Anstrichmittel 
Es ist allgemein bekannt, dass der erfolgreichste Weg, einem brennbaren Material, wie Holz oder aus Holz hergestellten Werkstoffen, z. B. Karton, Isolierplatten aus Hart- oder Weichfaserstoffen u. dgl., feuerhemmende Eigenschaften zu verleihen, darin besteht, auf die Oberfläche des Materials einen Überzug aufzubringen, der schwellfähig ist. Ein solcher Überzug schwillt unter Hitze oder in direkten Flammen an und bildet eine aufgeblähte, nicht glimmende isolierende, zellenartige Decke, die das darunterliegende Material gegen die Hitzequelle isoliert und gleichzeitig den Zutritt von Sauerstoff verhindert. Ein solcher Überzug bietet ferner den Vorteil, dass der Wärmeübergang auf eine in dieser Art behandelte Metalloberfläche verzögert wird. 



   Für solche   Überzugsprodukte   ist eine Masse typisch, die ein schaumbildendes Mittel, z. B. Mono- oder Diammoniumphosphat, ein Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat und einen stärkehaltigen Stoff, wie Stärke, enthält. Diese Bestandteile sind in fein pulverisiertem Zustand in optimalen Anteilen zusammen mit inerten Pigmenten, die den Überzug färben und bzw. oder undurchsichtig machen, vermengt, und die Masse wird als wässerige Aufschlämmung oder als Suspension auf die Oberfläche des brennbaren Materials aufgetragen. Eine solche Masse ist in der brit. Patentschrift Nr. 632, 844 beschrieben. 



   Die erwähnten Massen weisen jedoch zwei erhebliche Nachteile auf : Erstens wird eine Härtung des Überzuges durch chemische Kondensation von Harnstoff und Formaldehyd bewirkt, wobei Monoammoniumphosphat oder eine andere Säurequelle katalytisch wirkt. Demzufolge können diese drei Bestandteile, die in Kombination bei Hitzeeinwirkung eine der besten bekannten Schaumdecken bilden, nicht längere Zeit vor dem Auftragen des Überzuges miteinander vermischt werden, weil sonst die ganze Masse im Behälter fest wird. Dieser Nachteil wird in der Praxis umgangen, indem die Masse in zwei Behältern getrennt verpackt wird, deren Inhalt vor der Verwendung innig vermischt werden muss. Dies ist aber oft sehr unbequem.

   Zweitens sind die wirksamsten Schaumbildner gut wasserlöslich, wodurch Überzugsschichten, welche aus diese Bestandteile enthaltenden Massen hergestellt sind, wasserempfindlich sind und der Verwitterung unterliegen. Da diese Überzugsmassen wasserlöslich sind, ist die oben erwähnte Aufschlämmung tatsächlich eine gesättigte Lösung, und in dem Masse, als das Wasser aus der aufgebrachten Schutzschicht verdunstet, bilden sich unerwünschte Kristalle, die einer behandelten Oberfläche eine   rauhesseschaffenheit   verleihen. 



   Die vorliegende Erfindung bezweckt vor allem die Schaffung eines. schwellfähigen Anstrichmittels, bei dem die oben angeführten Nachteile vermieden sind und mit dem beim Auftragen ein   Oberflächen-   überzug erzeugt werden kann, der entweder durchsichtig ist oder ein lack-oder emailartiges Aussehen hat. 



   Das   feuerhemmende, schwellfähigeAnstrichmittel   gemäss der Erfindung ist im wesentlichen nichtwässerig und enthält 20 bis   40%   eines Teilkondensats von Harnstoff und Formaldehyd mit einer Viskosität von 20 bis 30 Sek.   (Fordbecher NI. 4)   und 10 bis   200/0   schaumbildenden Bestandteil, während der Rest aus einem organischen Lösungsmittel besteht. 



   Der schaumbildende Bestandteil kann ein Ammoniumphosphat, z. B. ein Mono- und bzw. oder Diammoniumphosphat, oder ein Salz oder Salze [mit Ammoniak oder einem Amin (vorzugsweise einem nie-   drigen Alkylamin)]   eines organischen Teilesters der Orthophosphorsäure, sein. Ein besonderes Beispiel eines schaumbildenden Bestandteiles der letzteren Type ist ein Gemisch von Monobutyl-und Dibutylphosphaten mit einer geringen Menge   Orthophosphorsäure,   die vollständig oder teilweise durch Ammoniak 

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 oder ein nieariges Alkylamin neutralisiert ist. 



   Die Verwendung eines von Wasser verschiedenen Mediums hat folgende Vorteile : a) Die Masse kann als Ganzes hergestellt und gelagert werden, weil eine Ionisation und Kondensation erst in ausreichendem Masse erfolgen kann, wenn das Lösungsmittel beim Trocknen des aufgetragenen Überzuges verdunstet ; b) der Lösung können in Wasser für gewöhnlich unlösliche Bestandteile zugefügt werden, die einen wasserfesten und wasserunlöslichen Film bilden und damit die Beständigkeit des fertigen Überzuges gegen Feuchtigkeit erhöhen ;

   und c)   die wasserlöslichen Bestandteile können nun beim Verdunsten des Lösungsmittels   nicht mehr kristallisieren und es können, da ein Gemisch hergestellt wird, das relativ lang flüssig bleibt, Füllstoffe oder Pigmente durch mechanische Verengung innig im Lösungsmittel dispergiert werden, wodurch ein lack- ähnliches Aussehen des Überzuges erzielt werden kann. 



   Die wasserfreie,   schwellfähige   feuerhemmende Masse gemäss der Erfindung soll vorzugsweise nicht nur Harnstoff, sondern auch ein Phenol enthalten, wobei jeder dieser Bestandteile mit Formaldehyd in einem organischen Lösungsmittel teilkondensiert ist. Als besonders geeignetes organisches Lösungsmittel hat sich ein Lösungsmittel erwiesen, das aus einem niedrigen aliphatischen Alkohol, wie Methanol oder Äthanol, besteht, oder einen solchen als Hauptbestandteil   enthält.   Solche Alkohole können zusammen mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Xylenol oder einem chlorierten aromatischen Kohlenwasserstoff, wie p-Chlor-m-xylenol, verwendet werden. 



   Wenn die Masse zur Herstellung eines   Oberflächenuberzuges   mit opakem oder lackähnlichem Aussehen verwendet werden soll, so wird der Masse eine wesentliche Menge eines wasserunlöslichen Füllstoffes oder Pigmentes,   z. B. Rutil,   Anatas, Asbest, Glimmer, Vermiculit und   bzw. oder Antimonoxyd, einver-   leibt. In diesem Falle ist es besonders erwünscht, dass die Masse sowohl Harnstoff als auch Phenol, die mit Formaldehyd kondensiert sind, enthält. 



   Wenn die Masse zur Herstellung eines durchsichtigen Oberflächenüberzuges verwendet werden soll, dann soll als schaumbildender Bestandteil ein Salz oder Salze (mit Ammoniak oder einem Amin) eines organischen Teilesters der Orthophosphorsäure verwendet werden, weil Ammoniumphosphate, wie Monooder Diammoniumphosphate, beim Verdunsten des Lösungsmittels aus dem aufgetragenen Überzug dazu neigen, trüb zu werden. 



    In manchen Fällen kann der Masse an Stelle eines gewöhnlichen Harnstoff-Formaldehyd-Kondensa-    tionsproduktes ein alkyliertes, z. B. butyliertes Harnstoff-Formaldehydharz einverleibt werden. Dies kann von besonderem Vorteil bei Massen zur Herstellung transparenter Oberflächenüberzüge sein. Hiebei ist es erwünscht, dass als schaumbildender Bestandteil ein organischer Phosphorsäureester, wie oben angeführt, verwendet wird. 



   Der Masse kann, insbesondere wenn transparente Oberflächenüberzüge hergestellt werden sollen, ein Weichmacher zugesetzt werden, wofür sich Glycerin-mono-tolyläther und   Glycerin-di-toly ? äther   besonders gut eignen. 



   Wie bereits erwähnt, kann die   erfindungsgemässe   Masse als weiteren Zusatz ein Harz enthalten, das einen wasserfesten und wasserunlöslichen Film bildet. 



   Nachstehend wird die Herstellung typischer Mischungen gemäss der Erfindung erläutert. 



   Harnstoff und Formaldehyd (oder ein Formaldehyd abspaltender   Stoff, wie Hexamethylemetramin)   werden mit einem Phenol oder einem substituierten Phenol gemischt und in eine geeignete, in den nachstehenden Beispielen angegebene Menge eines nichtwässerigen Lösungsmittels, insbesondere eines niedrigen aliphatischen Alkohols, eingerührt. Dann wird bis zu einem bestimmten Grad kondensiert, indem das Gemisch während einer bestimmten Zeit bei einer vorbestimmten Temperatur gehalten oder in zeitlicher Abhängigkeit bestimmten Temperaturbedingungen unterworfen wird. Wenn z.

   B. als Lösungsmittel Metha -   nol'.'erwendet   wird, dann   vird   zweckmässig etwa 1, 5 Stunden unter geringem Rückfluss auf   65-70    C erhitzt, wonach Äthanol oder ein substituiertes Phenol zugefügt und durch weitere 0, 5 bis 4 Stunden am Rückfluss erhitzt wird. Der bei diesem Vorgang eintretende Kondensationsgrad kann nicht genau abgeschätzt werden, doch kann gesagt werden, dass das Optimum erreicht ist, wenn das Kondensationsprodukt bei Zimmertemperatur eine Viskosität von   20 - 30   Sekunden Fordnecher Nr. 4 hat. Das Produkt, das den   Harz- oder Bindemittelbestandteil   der Masse bildet, wird dann abgekühlt, hierauf werden die fein pulverisierten, schaumbildenden Bestandteile und, falls erforderlich, die   Füll- oder Pigmentstoffe,   eingerührt.

   Das Gemisch kann dann wieder eine halbe Stunde lang auf eine Temperatur von etwa   300   C erwärmt werden, um eine weitere Kondensation zu bewirken. Die endgültige Vermischung und Dispergierung kann durch mechanische Einrichtungen, wie sie in der Farbenindustrie gebräuchlich sind, durchgeführt 

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 werden. 



   In den folgenden Beispielen ist die Zusammensetzung von wasserfreien,   schwellfähigen,   feuerhemmende Massen nach der Erfindung angegeben, die   i ! J1 allgemeinen   in der oben geschilderten Weise zubereitet werden. 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Beispiel <SEP> l <SEP> : <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> : <SEP> 
<tb> Harnstoff <SEP> 11, <SEP> 4
<tb> Formaldehyd <SEP> 15,9 <SEP> 
<tb> Phenol <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Methanol <SEP> 28,1
<tb> Monoammoniumphosphat <SEP> 27,0
<tb> Anatas <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Asbest <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 100,0
<tb> 
   Beispiel 2 :   Es wird die gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 1 verwendet, jedoch wird statt Phenol Resorcin oder   p-Chlor-m-xylenol   eingesetzt. 



   Be isp iel 3 : Es wird die gleiche Zusammensetzung wie in den Beispielen 1 oder 2 verwendet, jedoch wird der Anatas zur Gänze durch Antimonoxyd ersetzt. Das Antimonoxyd dient nicht nur als Austauschfüllstoff, sondern es reagiert unter Einwirkung von Feuer mit chlorhaltigen Verbindungen, soferne solche in der Masse enthalten sind, unter Entwicklung von Antimonylchlorid, das als flammenlöschendes Gas bekannt ist. 



   Beispiel4 :EswirddiegleicheZusammensetzungwieindenvorhergehendenBeispielenverwendet, aber ein Teil der inerten Füllstoffe wird durch ein Material, wie Glimmer oder Vermiculit, das sich im Feuer aufblättert und die Dicke des   Überzuges vergrössert,   ersetzt. Diese Materialien sind überdies feuerfester als die kohlenstoffhaltigen Phosphatschaumdecken und ergeben daher eine grössere Feuerbeständigkeit. 



     Beispiel 5 : Es   wird die gleiche Zusammensetzung wie in den vorhergehenden Beispielen verwendet, jedoch wird zur Erhöhung der Wasserabstossung ein Silicon, z. B. ein Organopolysiloxan, zugesetzt. 



     Beispiel 6 :   Es wird die gleiche Mischung wie in einem der vorhergehenden Beispiele angewendet, jedoch wird ein wasserfestes Harz oder eine andere Verbindung, z. B. ein cyclisches Ketonharz oder ein   Hamstoff-Formaldehyd-Toluol-Sulfonamidkomplex,   zugesetzt. Zusätze dieser Bestandteile in einer Menge bis zu   101o   zu der im Beispiel 1 beschriebenen Masse verleihen dem Überzug nützliche Eigenschaften, insbesondere Feuchtigkeitsbeständigkeit. 



   In vielen Fällen ist nicht ein undurchsichtiger Anstrich, sondern eine transparente Überzugsschicht erforderlich ; dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Oberfläche von Holz oder Furnier einen Flammenschutz erhalten soll, wobei aber gleichzeitig das schöne Aussehen der natürlichen Maserung erhalten bleiben soll. Ein solcher Anstrich kann nicht durch blosses Weglassen der   Trübungspigmente   (z. B. Anatas, Asbest, Glimmer) aus den in den Beispielen 1 bis 6 angegebenen Massen erhalten werden ; der schaumbildende Bestandteil (z. B. Ammoniumphosphat) wird nämlich beim Verdunsten des Lösungsmittels aus dem aufgetragenen Überzug ebenfalls undurchsichtig.

   Wenn jedoch das Monoammoniumphosphat durch einen mono- oder disubstituierten organischen Teilester der Orthophosphorsäure ersetzt wird, dann entsteht ein Überzug, der auch nach dem Auf trocknen durchsichtig bleibt. 



     Beispiel 7 :   Der Harz-oder Bindemittelbestandteil wird in der weiter oben beschriebenen Art zu bereitet und mit den anderen Bestandteilen zu einer Masse vermischt, die wie folgt zusammengesetzt ist : 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Gew. <SEP> lo <SEP> 
<tb> Harnstoff <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> p-Formaldehyd <SEP> 15, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> Phenol <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Äthanol <SEP> 26,1
<tb> Monobutylphosphorsäure <SEP> 12,5
<tb> Dibutylphosphors <SEP> äure <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> Ammoniak <SEP> (wasserfrei) <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> p-Chlor-m-xyle & ol <SEP> 15,0
<tb> Glycerin-mono-tolyläther <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 100,

   <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
Der Glycerin-mono-tolyläther wirkt in dieser Masse als Weichmacher und erhöht die Widerstandsfä-   1igkeit   gegen Rissigwerden   ("Eisblumenmuster").   Der   Glycerin-mono-tolyläther   kann auch durch Glycerinditolyläther in gleicher Gewichtsmenge ersetzt werden.   p-Chlor-m-xylenol   vergrössert ebenfalls die Widerstandsfähigkeit gegen Rissigwerden, es dient aber insbesondere zur Erhöhung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit. 



   Anstatt die besonderen Harze zu verwenden, die in der oben erläuterten Weise hergestellt worden sind, können die feuerhemmend wirkenden Stoffe und jene Produkte, die als Weichmacher für das Harz dienen, vorteilhafterweise mit einem butylierten Harnstoff-Formaldehyd-Harzsirup der im Handel erhältlichen Type gemischt werden. Das Verhältnis der Menge von Harzsirup zu den Mengen der übrigen Bestandteile (ausschliesslich der Lösungsmittel) muss, wie gefunden wurde, wesentlich grösser als bei den in Beispiel 7 angegebenen Mengen sein, wenn bei langer Lagerfähigkeit der Masse ein Überzug mit guten Trocknungseigenschaften erzielt werden soll. Nachstehend ist eine typische Zusammensetzung dieser Art angegeben. 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Beispiels <SEP> : <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> 
<tb> Butylierter <SEP> Harnstoff/
<tb> Formaldehydsirup <SEP> mit <SEP> 55%
<tb> Feststoff <SEP> in <SEP> Butanol/Xylol <SEP> 75, <SEP> 00 <SEP> 
<tb> Monobutylphosphorsäure <SEP> 7, <SEP> 25 <SEP> 
<tb> Dibutylphosphorsäure <SEP> 3, <SEP> 10 <SEP> 
<tb> Monomethylamin <SEP> 1, <SEP> 50 <SEP> 
<tb> Äthanol <SEP> 5, <SEP> 65 <SEP> 
<tb> p-Chlor-m-xylenol <SEP> 5, <SEP> 00 <SEP> 
<tb> Glycerin <SEP> - <SEP> mono-tolyläther <SEP> 2, <SEP> 50 <SEP> 
<tb> 100,00
<tb> 
   - Die Festigkeit gegen Kaltrissigwerden kann erhöht werden, wenn der in Beispiel 8 beschriebenen Mischung bis zu lOGew.-% Tri-B-chloräthylphosphat zugesetzt werden. 



  PATENTANSPRÜCHE : 1. Feuerhemmendes schwellfähiges Anstrichmittel, das ein Harnstoff-Formaldehyd-Teilkondensat und einen schaumbildenden Bestandteil enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es 20 bis 40% eines Harnstoff-Formaldehyd-Teilkondensats mit einer Viskosität von 20 bis 30 Sek (Fordbecher Nr. 4) und 10 bis 401o schaumbildenden Bestandteil enthält, während der Rest aus einem organischen Lösungsmittel besteht.

Claims

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als schaumbildenden Bestandteil einAmmoniumphosphat, insbesondere ein Ammoniummonophosphat und bzw. oder Diammoniumphosphat, enthält.

3. Mittel nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass es als schaumbildenden Bestandteil ein Salz oder Salze eines organischen Teilesters der Orthophosphorsäure mit Ammoniak oder einem Amin enthält.

4. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als schaumbildenden Bestandteil ein Gemisch aus Monobutyl-und Dibutylphosphaten sowie eine kleine Menge Orthophosphorsaure enthält, die durch Ammoniak oder ein niedriges Alkylamin vollstänuig oder teilweise neutralisiert ist.

5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es auch ein Phenol enthält, welches mit Formaldehyd in einem organischen Lösungsmittel teilweise kondensiert ist.

6. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Lösungmittel ein niedriger aliphatischer Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Äthanol, ist oder einen solchen als Hauptbestandteil enthält.

7. Mittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Alkohol ein aromatischer Kohlenwasserstoff oder ein chlorierter organischer Kohlenwasserstoff vorhanden ist.

8. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung eines Oberflächenüberzuges mit opakem oder lackartigem Aussehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse ein wasserunlöslicher Füllstoff oder ein Pigment zugesetzt ist.

9. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es statt eines gewöhnlichen Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktes ein alkyliertes Harnstoff-Formaldehydharz, insbesondere ein butyliertes Harnstoff-Formaldehydharz, enthält.

10. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Weichmacher, insbesondere Glycerin-monotolyl- oder Glycerin-di-tolyläther, enthält.

11. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ein filmbildendes <Desc/Clms Page number 5> Kunstharz, wie ein cyclische Ketonharz oder einen Harnstoff-Formaldehydtolylsulfonamidkomplex, enthält.

12. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Silicon enthält.