DE10055186A1

DE10055186A1 - Eingefärbte Stegplatte aus Polycarbonat mit verbessertem Brandschutzverhalten

Info

Publication number: DE10055186A1
Application number: DE2000155186
Authority: DE
Inventors: Martin Berkenkopf
Original assignee: Makroform GmbH
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2002-05-08
Also published as: WO2002038882A1; EP1336014A1; AU2002214036A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm und mindestens einer auf einer Gurtfläche aufgebrachten zusätzlichen Schicht aus Polycarbonat mit einer Dicke von 5 bis 150 mum, dadurch gekennzeichnet, daß darin ein pulverförmiges, anorganisches Farbpigment in einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-% enthalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine eingefärbte Stegplatte aus Polycarbonat mit verbessertem Brandschutzverhalten in Bezug auf die Erfordernisse für die Baustoffklasse B1 der DIN 4102-1 "Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen" (Ausgabe Mai 1998).

Stand der Technik

Bekannt sind Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit coextrudierten Schichten, die z. B. UV-Absorber enthalten können (EP-A 110 238, EP-A 368 094, EP-A 372 213 und EP-A 599 208), sowie die entsprechenden Herstellungsverfahren.

EP-A 0 548 822 beschreibt lichtdurchlässige, IR-reflektierende Körper mit Sonnenschutz- und Wärmedämmwirkung, wie Platten, Stegplatten oder Lichtkuppeln, die aus einem ein steifen, amorphen Basismaterial aus lichtdurchlässigem Kunststoff, wie z. B. Polycarbonat, bestehen können und einem lichtdurchlässigen Überzugsmaterial versehen sind, mit einem Gehalt von 20 bis 40 Gew.-% an rot- und IR-reflektierenden Teilchen, die aus einer 60 bis 120 nm dicken Schicht von Titandioxid auf einem blättchenförmigen Trägerpigment bestehen. Die Überzugsschicht mit den sogenannten Perlglanzpigmenten kann auf dem Wege der Coextrusion oder durch Beschichtungen wie Lackieren oder durch Reverse-Roll-Coating aufgebracht werden.

Weiterhin bekannt sind handelsübliche sind z. B. Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat mit einer Dicke von 16 bzw. 25 mm entsprechender IR-reflektierender Ausrüstung. Dabei sind in einer coextrudierten Schicht mit TiO₂ beschichtete Glimmerplättchen enthalten. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes Perlglanzpigment. Zum Zwecke verbesserter Witterungsbeständigkeit ist auf der coextrudierten Pigmentschicht noch eine weitere coextrudierte Schicht enthaltend UV-Absorber vorhanden.

Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat, mit in der Masse verteilten pulverförmigen anorganischen Pigmenten, z. B. Weißpigmenten eingefärbte sind bekannt und handelsüblich.

EP-A 0 130 576 und EP-A 450 478 beschreiben für Acrylgläser geeignete Farbmittel, die u. a. pulverförmige anorganische Pigmente sein können.

Aufgabe und Lösung

Eingefärbte Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat, mit in der Masse verteilten pulverförmigen anorganischen Pigmenten, z. B. Weißpigmenten sind bekannt und handelsüblich. Bestimmte Verwendungen verlangen das Erfüllen der Anforderungen der B1-Brandklasse bzw. Baustoffklasse B1 in der DIN 4102-1 "Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen" (Ausgabe Mai 1998). Beim B1-Brandtest werden mehrere zuvor konditionierte Probekörper senkrecht in ein Gestell gehängt und in einer Meßkammer von unten beflammt.

Wie sich zeigte, erfüllen jedoch nur solche eingefärbten Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat den B1-Brandtest, die eine Dicke von höchstens 10 mm aufweisen. Dies mag bei diesen Platten auf der relativen geringen Materialstärke beruhen, die bewirkt, daß das Material bei der B1- Brandtestanordnung sehr schnell abschmilzt und sich der Wirkung der Testflamme entzieht. Kaum erklären läßt sich das Brandverhalten dickerer Platten. Dickere, in der Masse eingefärbte Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten bestehen den B1-Brandtest nicht. Farblose Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat bestehen dagegen den B1- Brandtest, auch bei Dicken von mehr als 10 mm. Offenbar wirken sich daher die in der Masse verteilten pulverförmigen anorganischen Pigmente ab einer Plattenstärke bzw. -dicke von mehr als 10 mm negativ auf das Brandverhalten aus.

Es wurde daher als Aufgabe gesehen, eingefärbte Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm bereitzustellen, die den Anforderungen an den B1-Brandtest genügen.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm mit mindestens einer auf einer Gurtfläche aufgebrachten zusätzlichen Schicht aus Polycarbonat mit einer Dicke von 5 bis 150 µm, dadurch gekennzeichnet, daß darin ein pulverförmiges, anorganisches Farbpigment, in einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-% enthalten ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines pulverförmigen anorganischen Pigments in einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-% in zusätzlichen Schicht aus Polycarbonat mit einer Dicke von 5 bis 150 µm auf der Gurtfläche einer Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm als ein, das Brandschutzverhalten verbesserndes Agenz, d. h. ein Agenz, das das Bestehen des B1-Brandtests vermittelt.

Ausführung der Erfindung

Die Erfindung betrifft Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten mit einer Dicke von mehr als 10 mm. Derartige Platten aus Polycarbonat aber auch aus anderen Kunststoffen sind hinlänglich bekannt und werden mittels Extrusion gefertigt. Sie bestehen aus den jeweils oben und unten liegenden Gurten, die von einer Vielzahl meist paralleler Stege im jeweiligen Abstand, in vorliegenden Fall im Bereich von 10 mm oder mehr, distanziert werden und entsprechende, meist rechteckige Hohlräume aufweisen. Stegdoppelplatten besitzen einen Obergurt und einen Untergurt sowie die dazwischen liegenden Stege.

Stegmehrfachplatten besitzen neben dem Obergurt und einen Untergurt und den Stegen weitere meist parallel zum Obergurt und Untergurt verlaufende innen liegende Gurte (Zwischengurte). Entsprechend der Anzahl der Gurte sprich man von z. B. von Stegdreifach- oder Stegvierfachplatten etc.. Neben Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten mit rechteckigen Geometrien gibt es auch entsprechende Platten mit schräg angeordneten Gurten, die z. B. auch als Fachwerkplatten bezeichnet werden.

Stegdoppelplatten oder Stegmehrfachplatten gemäß der vorliegenden Erfindung weisen eine Dicke von mehr als 10 mm, bevorzugt 12 bis 40, besonders bevorzugt 15 bis 30 mm auf. Mit der Dicke ist dabei der Abstand der Stege plus der Höhe von Ober- und Untergurt und ggf. vorhandener Zwischengurte bezeichnet. Man kann auch von der Gesamtdicke oder Plattenhöhe sprechen.

Übliche Flächengewichte liegen im Bereich von mehr als 2 kg/m², bevorzugt 2,1 bis 6, besonders bevorzugt 2,5 bis 5, insbesondere 2,6 bis 4 kg/m².

Übliche Abmessung von Ober- und Untergurt liegen im Bereich von 0,5 bis 4, besonders bevorzugt 0,6 bis 1,5 mm. Die Stege und ggf. vorhandenen Zwischengurte sind in der Regel deutlich dünner, z. B. 0,1 bis 1,5 mm. Übliche Plattenbreiten, die durch die Breite der Extrusionsdüse vorgegeben ist, liegen zwischen 100 und 3000 mm. Übliche Plattenlängen liegen im Bereich von 500 mm bis 10000 mm.

Polycarbonat ist als thermoplastisch verarbeitbarer Kunststoff hinlänglich bekannt. Die Polycarbonat-Kunststoffe sind vorwiegend aromatische Polycarbonate auf Basis von Bisphenolen, insbesondere Bisphenol A.

Das Verfahren zum Aufbringen zusätzlicher Schichten z. B. aus Polycarbonat, auf einer oder beiden Flächen der Ober- oder Untergurte ist ebenfalls hinlänglich bekannt (s. z. B. EP-A 368 094, EP-A 372 213, EP-A 0 548 822). Die Überzugsschicht können dabei z. B. UV-Absorber oder Perlglanzpigmente enthalten und auf dem Wege der Coextrusion oder durch Lackieren oder durch Reverse-Roll-Coating aufgebracht werden. Der zu beschichtende Basisformkörper selbst soll möglichst kein oder nur wenig anorganisches Pigment enthalten, z. B. 0 bis 0,1 Gew.-%, 0 bis 0,01 Gew.-%.

Als Bindemittel für das pulverförmige anorganische Pigment, dient am besten wiederum Polycarbonat. Bevorzugt ist die Coextrusion. Das Pigment kann dabei in an sich bekannter Weise (s. z. B. EP-A 110 238) mit einer Polycarbonat-Schmelze im einem ersten Extruder vermischt werden und dann in einer Coextrusionsdüse auf eine Polycarbonat-Schmelzeschicht aus einem zweiten Extruder, die die darunterliegende Stegplatte ausbildet, aufgesetzt werden. Bevorzugt wählt man eine leichter fließendere Polycarbonat- Formmasse als die des Basis-Plattenmaterial. Dadurch kann die Viskositätserhöhung durch das eingebrachte Pigment ausgeglichen werden. Die zusätzliche Schicht aus Polycarbonat hat eine Dicke im Bereich von 5 bis 150 µm. Lackierte Schichten, bei denen Pigment und Polycarbonat gemeinsam in einem Lösungsmittel aufgebracht werden, sind nach dem Verdampfen des Lösungsmittels etwas dünner, meist im Bereich von 5 bis 30 µm. Coextrudierte Schichten liegen im Bereich von 20 bis 120 µm, bevorzugt im Bereich von 25 bis 50 µm, insbesondere 50 bis 100 µm. Man kann die Platten auch auf beiden Seiten mit entsprechenden Coextrusionsschichten versehen, in der Regel genügt jedoch bereits eine Schicht, um den gewünschten Farbeindruck, entsprechend einer in der Masse eingefärbten Platte, zu erhalten.

Pulverförmige anorganische Pigmente sind z. B. aus EP-A 0 130 576 und EP-A 450 478 zum Einfärben von Acrylgläser bekannt und sind auch für Polycarbonat geeignet. Zu nennen sind z. B. Chromgelb, Eisenoxidpigmente, Cadniumoxidpigmente, Chromoxidpigmente, Bronzen etc. Rotpigmente sind z. B. Cadniumsulfid/selenid. Braune Einfärbungen lassen sich mit einer Mischung von TiO₂, Cadniumselenid, β-Phtalocyaninblau und Eisenoxidrat z. B. im ungefähren Gewichtsverhältnis 150 : 43 : 10 : 39 einstellen (sinngemäß zu Beispiel 6 der EP-A 0 130 576).

Bevorzugt werden Weißpigmente eingesetzt. Weißpigmente können beispielsweise Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Bleicarbonat, basisches Bleisulfat, Antimonoxid, Bariumsulfat oder Mischungen hiervon sein. Bevorzugt eingesetzt werden Titandioxid in der Rutil-Modifikation und Bariumsulfat (vgl. hierzu Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 17, Seiten 801 bis 814, 3rd. Edition, John Wiley & Sons, New York, 1982). Besonders bevorzugt als Weißpigment ist TiO₂ und/oder BaSO₄, insbesondere in Mischung, z. B. im Mischungsverhältnis 2 : 1 bis 1 : 2.

Die Pigmentkonzentration in der Überzugsschicht soll ausreichen, um einen ähnlichen Farbeindruck wie bei einem in Masse eingefärbten Material zu erzeugen, also z. B. einen entsprechen Transmissionsgrad oder eine entsprechende Lichtstreuwirkung bereitzustellen. In der Regel in dies bei einer Pigmentkonzentration von 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 30 Gew.-% der Fall. Die Transmission liegt (nach DIN 67 507 tau d65) günstigerweise im Bereich von 20 bis 70, bevorzugt 40 bis 60%.

Perlglanzpigmente, bei denen ein Pigment auf ein plättchenförmiges Trägerpigment, z. B. Glimmer, aufgebracht ist, z. B. IR-reflektierende Perlglanzpigmente, sind offenbar für die Zwecke der Erfindung ungeeignet, da sie nicht das gewünschte Brandverhalten vermitteln.

BEISPIELE B1-Brandtests an mehreren Probekörpern

Beim B1-Brandtest werden gemäß DIN 4102-1 mehrere zuvor konditionierte Probekörper in ein Gestell gehängt und in einer Meßkammer (Brandschacht) von unten beflammt. Der Brandtest gilt als bestanden (DIN 4102-1, Punkt 6.1.2.2), wenn bei der Prüfung nach 6.1.3.1

a) der Mittelwert der Restlängen (nach 9.1 von DIN 4102-16: 1998- 05) jedes Probekörpers mindestens 15 cm beträgt, und dabei keine Probe eine Restlänge von 0 cm aufweist,
b) bei keinem Versuch die Rauchgastemperatur 200°C überschreitet,
c) die Proben nur so weit nachbrennen mit Flamme, nachglimmen oder nachschwelen, daß die Anforderungen an die Restlänge erfüllt werden.

Es werden geprüft:

Beispiel 1: Stegdoppelplatte (SDP) aus Polycarbonat, Dicke 10 mm, farblos

Beispiel 2: Stegdoppelplatte (SDP) aus Polycarbonat, Dicke 10 mm, weiß in der Masse mit TiO₂/BaSO₄ eingefärbt, so daß ihre Transmission T bei etwa 50% liegt (gemessen nach DIN 67 507 (tau d65)).

Beispiel 3: Stegdreifachplatte (S3P) aus Polycarbonat, Dicke 16 mm, farblos

Beispiel 4: Stegdreifachplatte (S3P) aus Polycarbonat, Dicke 16 mm, weiß in der Masse mit TiO₂/BaSO₄ eingefärbt, so daß ihre Transmission T bei etwa 50% liegt (gemessen nach DIN 67 507 (tau d65)).

Beispiel 5: Stegvierfachplatte (S4P) aus Polycarbonat, Dicke 25 mm, farblos

Beispiel 6: Stegvierfachplatte (S4P) aus Polycarbonat, Dicke 25 mm, weiß in der Masse mit TiO₂/BaSO₄ eingefärbt, so daß ihre Transmission T bei etwa 50% liegt (gemessen nach DIN 67 507 (tau d65)).

Beispiel 7: Stegvierfachplatte (S4P) aus Polycarbonat, Dicke 25 mm, mit coextrudierter Deckschicht (ca. 80 µm) aus Polycarbonat, enthaltend ca. 25 Gew.-% TiO₂/BaSO₄ (die Transmission T liegt bei etwa 50% (gemessen nach DIN 67 507 (tau d65)).

Die Platten gemäß den Beispielen 1, 2, 3 und 5 (Stand der Technik) und 7 (erfindungsgemäß) bestehen den B1-Brandtest.

Die Platten gemäß den Beispielen 4 und 6 bestehen den B1-Brandtest nicht.

Claims

1. Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm und mindestens einer auf einer Gurtfläche aufgebrachten zusätzlichen Schicht aus Polycarbonat mit einer Dicke von 5 bis 150 µm, dadurch gekennzeichnet, daß darin ein pulverförmiges, anorganisches Farbpigment, in einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-% enthalten ist.

2. Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbpigment ein Weißpigment ist.

3. Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Weißpigment TiO₂ und/oder BaSO₄ eingesetzt wird.

4. Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Schicht aus Polycarbonat coextrudiert ist.

5. Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht mehr als 2 kg/m² beträgt.

6. Verwendung eines pulverförmigen anorganischen Pigments in einer Konzentration von 5 bis 70 Gew.-% in zusätzlichen Schicht aus Polycarbonat mit einer Dicke von 5 bis 150 µm auf der Gurtfläche einer Stegdoppelplatte oder Stegmehrfachplatte aus Polycarbonat mit einer Dicke von mehr als 10 mm als, das Brandschutzverhalten verbesserndes Agenz.