AT407392B - Masse zur herstellung von baustoffen, baukörpern und formkörpern - Google Patents

Description

AT 407 392 B

Die Erfindung betrifft eine Masse zur Herstellung von flammbeständigen Baustoffen, Baukörpern und Formkörpern, bei dem Füllstoffe wie beispielsweise Quarz, und/oder Calcit und/oder Glasfasern, -matten oder -vliese mit Kunststoffmaterial, z.B. Duroplaste gebunden sind, welcher Körper im Brandfall durch Sinterung oder Füllstoffe im wesentlichen formbeständig ist.

Abgesehen davon, dass Kunststoffe mit völlig inerten oder oberflächenaktiven Füllstoffen, die eine bessere Bindung mit dem Kunststoff eingehen, gefüllt sein können, sind Kunststofferzeugnisse bekannt, in denen als Füllstoff allein oder in Kombination mit sonstigen inerten Füllern entflammungshemmende oder selbstlöschende Produkte eingebracht sind. Diese entflammungshemmenden oder selbstlöschenden Stoffe wirken entweder durch Freisetzung von entflammungshindernden Gasen und Dämpfen oder durch Wärmeentzug und damit Abkühlung der brennbaren Umgebung unter den Entflammungspunkt.

Mit dieser Massnahme kann wohl eine Verhinderung oder Erschwerung der Entflammung sowie ein Hinauszögem des Brandbeginnes erreicht werden, doch geht bei längerer Erhitzung die Wirksamkeit verloren und der Kunststoff verhält sich wie ein mit inerten Produkten gefülltes Erzeugnis entsprechende Zusätze verzögern wohl das Entflammen doch durch Hitze kann der gesamte Verband zerstört werden.

Es sind weiters Kunststofferzeugnisse bekannt, die mit unbrennbaren und/oder mit bei Bränden üblicherweise auftretenden Temperaturen nichtschmelzenden Bewehrungen gefüllt sind. Die Bewehrungen können faserförmig (z.B. Glaswolle, Asbest) oder drahtförmig (z.B. Eisen, entsprechend andere Metalle) sein oder sonstige Formen aufweisen, die ein nach dem Abbrennen oder Erweichen des Kunststoffes verbleibendes Gerüst liefern.

Der Nachteil derartige Kunststofferzeugnisse liegt jedoch darin, dass bei Hitzeeinwirkung die Entflammung und das Weiterbrennen über ihre gesamte Dicke nicht behindert wird. Bei Metallbewehrungen wird durch die gute Wärmeleitfähigkeit das Erhitzen der inneren-Teile sogar gefördert. Bei Abbrennen der Kunststoffmasse verbleibt wohl ein Gerüst, das aber keine oder durch mechanische Verflechtung oder Vernetzung nur schwache Bindung aufweist. Bei Verwendung von Metallen kann zwar ein z.B. durch Verschweissung gebildetes Gitter oder mit entsprechend anderen Bindungen zwischen den einzelnen Bewehrungselementen versehenes System eingebracht werden, das aber beim Erhitzen einen Festigkeitsabfall erleidet, wodurch die mechanische Beanspruchbarkeit des verbleibenden Produktes ganz wesentlich herabgesetzt wird.

Es ist überdies bekannt, wärmeform- und/oder glutfeste Körper aus an sich bekannten anorganischen Stoffteilen und ebenso bekanntem Kunstharzmaterial herzustellen, wobei den anorganischen Stoffen flammfeste Zusatzstoffe beigemengt werden. Als derartige Zusammensetzungen werden an sich bekannte entflammungshemmende bzw. die Flammfestigkeit erhöhende Verbindungen, welche vorzugsweise auf Borverbindungen beruhen oder Alkalisilikate, beispielsweise Wasserglas, verwendet. Wohl liegt diesem Vorhalt der Gedanke zugrunde den im Brandfall wegbrennenden Kunststoff bzw. hiedurch wegfallende Aneinanderbindung der einzelnen anorganischen Stoffteilchen durch flammbeständige emailleähnliche Produkte, die die Funktion des organischen Bindemittels übernehmen, zu ersetzen. Die Schwierigkeit bei der hierin gestellten Aufgabe liegt jedoch darin, dass der Bindemittelersatz im Brandfall so lückenlos vonstatten gehen muss, dass immer eine ausreichende Druckfestigkeit und Formbeständigkeit des Körpers gewährleistet ist.

Die industrielle Fabrikation von Kunststofferzeugnissen, insbesondere Duro- und Thermoplasterzeugnissen im voll- und halbautomatischen Press-, Giess-, Spritzpress- oder Spritzgiessverfahren für sämtliche Anwendungsbereiche und Vorfertigungstechniken der modernen Industrie und insbesondere im Bauwesen verlangt immer nachhaltiger eine Höchstbeanspruchbarkeit nach DIN 53 459 und 4102 für Glut- und Hitzeformbeständigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Beseitigung der den gefüllten Kunststoffkörpern bisher anhaftenden Nachteile, indem vornehmlich die Bildung eines festen, vor allem mechanisch beanspruchbaren Gerüstes im gefüllten Kunststoffkörper während des Erhitzungsvorganges sowie die Ausbildung einer dichtenden Schicht beim Erhitzen oder Abbrennen der oberflächennächsten Kunststoffanteile und damit die Verhinderung des Weiterbrennens angestrebt wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dienen erfindungsgemäss die Merkmale der Ansprüche 1 bis 4.

Der Formkörper ist nun erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass in den Formkörper 2

AT 407 392 B als zusätzliches Füllstoffmaterial ein die Sinterungstemperatur senkendes eutektische Gemenge oder ein in seiner Zusammensetzung annähernd ein Eutektikum bildendes Gemenge aus mindestens zwei Substanzen aus der Gruppe Alkalialuminiumhalogenide, Alkali- oder Erdalkaiisuifate, -hydrogensulfate, -halogenide, Aluminiumhydroxyde, Aluminiumhalogenide oder -hydrooxydhalo-genide enthalten ist und die Gesamtfüllstoffe 40 bis 90 Gewicht-% des Gesamtgewichtes des Körpers betragen.

Der erfindungsgemäss erzielbare Vorteil besteht darin, dass die Füllstoffe bei starker Flamm-bzw. Hietzeeinwirkung bis mindestens ungefähr 1000°C dem progrtessiven Festigkeitsabbau des gefüllten Kunststoffwerkstückes aufgrund der fortschreitenden Zerstörung der Kunstharzbindemittelkomponente, durch endotherme Entstehung Sinterungsprodukte entgegenwirken.

Dadurch wird eine echte Verbesserung, insbesondere der mechanischen Eigenschaften im Sinne der Normbestimmungen erhalten.

Vor allem gewährleistet das als zusätzliches Füllstoffmaterial im Formkörper enthaltene eutektische Gemenge oder das in seiner Zusammensetzung annähernd ein Eutektikum bildende Gemenge, dass eine Sinterung bereits bei 200 bis 250°C, d.i. ungefähr die Temperatur, bei der der Kunststoff weich wird bzw. sich zu zersetzen beginnt und seine Bindekraft verliert, eingeleitet wird. Auf diese Weise wird nun bei einem lückenlosen Übergang zwischen Entweichen des Kunststoffes und Aufbau des durch Sinterung gebildeten Gerüstes eine Bindung der einzelnen Füllstoffe aneinander bewirkt und somit ein Gerüst hergestellt, sodass der Körper auch im Branfall noch eine äusserst zufrieden-stellende Druckfestigkeit aufweist.

Die erfindungsgemässen Formkörper sind in den verschiedensten Bereichen beispielsweise des Bauwesens sowie der Industrie anwendbar, z.B. als Bausteine, Bauplatten, Dekorptatten, Rohre, Dachplatten u.dgl.

Als Kunstharzbindemittel kann nicht ausgehärtetes ungesättigtes Polyesterharz, Epoxidharz, Melaminharz, Formaldehydharz, Acrylate, monomeres Styrol, Polyäthylen, Polyvinylchlorid, einschliesslich ihrer zugeordneten Derivative verwendet werden. Die Füllstoffe sind ein binäres oder polynäres Gemenge anorganischer Stoffe. Die sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs sind und einerseits zum Füllen von Kunstharzen üblicherweise verwendete mineralische Rohstoffe wie Quarz, Quarzsand, Kieselgur, Diatomeenerde, Bimsstein, Feldspat, Calcit, Dolomit, Tone, Asbest bzw. Schlacken, Siliciumcarbid, Korund, Steinwolle, Glasfasern, -matten, -vlies, E-Rovings, Stahlfasem oder -wolle sowie anderseits ein eutektisches Gemenge bildende anorganische Salze und/oder Hydroxyde umfassen können. Das eutektische Gemenge kann Alkalialuminiumhalogenide, Alkali- und Erdalkalisulfate, -Hydrogensulfate u. -halogenide, Aluminiumhydroxyde, -halogenide und Hydroxyhalogenide sowie ähnliche Verbindungen anderer Metalle enthalten, wobei sich erfindungsgemäss folgende eutektische Gemenge mit einem Mischungsverhältnis als vorteilhaft erwiesen: A) 50 Gew.-% KHS04 + 30 % NasAIFe + 20 % CaCI2 B) 40 Gew.-% KHSO4 + 40 % NaaAlFs + 10% CaCI2 + 5 % AI(OH)3 + 5 % AI2(OH)5CI. 3H20

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Gewichtsverhältnisse zwischen dem eutektischen Gemenge und den übrigen Füllstoffen 10 - 80 % beträgt.

Derartige Gemenge von Füllstoffen, deren Korngrösse zwischem 1 μ und 500 μ liegen soll, können überdies noch mit an sich bekannten flammhemmenden und selbstlöschenden Substanzen kombiniert werden. Die zur Unterstützung der an sich schon gegebenen Eigenschaften des Füllstoffgemenges dazu dienen, das Weiterbrennen des grössten Teiles der Kunststoffmasse zu verhindern und die Festigkeit auch nach einer Hitzebeanspruchung in ausreichendem Umfang zu erhalten, sodass ein mechanischer Zusammenbruch vermieden wird.

Im folgenden wird nun anhand von Prüfungsergebnissen die besonders günstige Brandbelastbarkeit gemäss DIN 4102 bzw. ÖNORM B 3800 (Brandnormkurve für eine Bestimmung der Feuer- bzw. Brandfestigkeit) des erfindungsgemässen Füllkörpers dargelegt, wobei die Versuche folgendermassen durchgeführt wurden.

Mit Hilfe eines Muffelofens, unter Verwendung eines entsprechenden Gasluftbrenners wurde die Normkurve bis zu einer Temperatur von 1030°C in einer Zeit von 120 Minuten gefahren. Die 3

Claims (5)

1. AT 407 392 B entsprechenden Prüfkörper wurden in der Muffel eingelegt. Zum Unterschied des eigentlichen Brandverhaltens waren in diesem Fall die Normkörper an allen 6 Flächen der Temperaturbelastung ausgesetzt. Es wurden Prüfkörper nach 30 Minuten, dies entspricht einer Temperatur von 820°C, nach 60 Minuten, dies entspricht einer Temperatur von 925°C, nach 90 Minuten, dies entspricht einer Temperatur von 986°C und schliesslich nach 120 Minuten, dies entspricht eineF Temperatur von ca. 1030°C, der Brandbeanspruchung unterzogen. Untersucht wurden hiebei Proben A, welche aus einem herkömmlichen Kunstharzbeton u.zw. aus Quarzsand, Calcit, Polyesterharz und Härter und Beschleuniger hergestellt wurden, sowie Proben B, welche eine erfindungsgemässe Zusammensetzung aufweisen, wobei neben den Hauptbestandteilen Quarzsand, Calcit und Polyesterharz noch als eutektisches Gemenge ein solches, wie es unter B) angegeben ist, enthalten war. Die Brandbelastungsprüfungen der Proben A und B zeigten folgendes Ergebnis: 1. Nach der Belastung (DIN 4102): „feuerhemmend" oder (ÖNORM B 3800) „brandhemmend" = 30 Min...................A 0 Kp/cm2 „brandhemmend" = 30 Min...................B 5 Kp/cm2
2. 2. Nach der Belastung (DIN 4102): „hochfeuerhemmend“ oder (ÖNORM B 3800) „hochbrandhemmend" = 60 Min.............A 0 Kp/cm2 „hochbrandhemmend" = 60 Min..............B 6 Kp/cm2
3. 3. Nach der Belastung (DIN 4102) „feuerfest" oder (ÖNORM B 3800) „brandfest" = 90 Min............................A 0 Kp/cm2 „brandfest" = 90 Min............................B 10 Kp/cm2

   4. Nach der Belastung (DIN 4102) „hochfeuerhemmend-hochfeuerfesf oder (ÖNORM B 3800) „brandfest-hochbrandfest" = 120 Min.......A 0 Kp/cm2 „brandfest-hochbrandfest" = 120 Min.......B 12 Kp/cm2 Die dem Brandgeschehen ausgesetzten Proben B behalten im wesentlichen ihre Formen bei vielmehr zeigen diese bei der Brandbelastung bis zu 120 Minuten noch ein Zusammenhalten, wobei in bezug auf die Druckfestigkeit ein gewisses Ansteigen im Zusammenhang mit höheren Temperaturen eintritt. Demgegenüber zeigten die ebenfalls dem Brandverhalten ausgesetzten Prüfkörper entsprechend Probe A, dass bereits nach 30 Minuten Einwirkungszeit alle Prüfkörper in sich zusammengebrochen waren und praktisch kein Gefüge mehr hatten. Vergleichsweise sei überdies noch angeführt, dass bei den Brandversuchen mit armiertem Betonmaterial sich anders geartete Effekte ergeben als bei den Proben A und B solche Betonmaterialien zeigen bei einer Brandbeiastung vom 30 bis 60 Minuten eine geringfügigere Festigkeitsabnahme. Bei Erweiterung der Brandbeiastung auf 120 odre 180 Minuten zeigen die Betonmaterialien eine sehr starke Abnahme der Festigkeit und sind als praktisch gefügelos anzusprechen. PATENTANSPRÜCHE: 1. Masse zur Herstellung von flammbeständigen Baustoffen, Baukörpem und Formkörpem, bestehend aus Füllstoffen, wie insbesondere Quarz, Calcit, Glasfasern, Glasfasermatten oder -Vliesen, und organischem Bindemittel, wie insbesondere Duroplaste, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zusätzlich ein Eutektikum bildendes Gemenge aus mindestens zwei Substanzen aus der Gruppe Alkalialuminiumhalogenide, Alkali- oder Erdalkali-sulfate, -hydrogensulfate, -halogenide, Aluminiumhydroxide, Aluminiumhalogenide und Aluminiumhydroxidhalogenide, enthält und die Gesamtfüllstoffe 40 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, betragen. 4 AT 407 392 B 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemenge in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Füllstoffe, vorliegt. 3. Masse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemenge aus 50 Gew.-% KHS04l 30 Gew.-% Na3AIF6 und 20 Gew.-% CaCI2 besteht.
4. 4. Masse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemenge aus 40 Gew.-% KHSO4, 40 Gew.-% Na3AIF6, 10 Gew.-% CaCI2,
5. 5 Gew.-% AI(OH)3 und 5 Gew.-% AI2(0H)5CI.3H20 besteht. 10 KEINE ZEICHNUNG 15 20 25 30 35 40 45 50 5 55