DE102009055635B4 - Fire-retardant molded body and process for producing such and its use - Google Patents
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Abstract
Brandhemmender Formkörper, welcher eine thermoplastische Kunststoffmasse enthält, gekennzeichnet durch ein mit der thermoplastischen Kunststoffmasse vermischtes anorganisches Flammschutzmittel, welches Aluminiumhydroxid ist, das durch Abspaltung von Wasser wirkt, wobei der brandhemmende Formkörper eine Mischung aus 76,2 Gewichts-% Aluminiumhydroxid, 7,8 Gewichts-% Ethylenvinylacetat (EVA), 6 Gewichts-% Ethylen - Propylen -Dien - Kautschuk (EPDM) und 6 Gewichts-% Polyolefin-Elastomer mit einem Schmelzpunkt von 200 °C (Engage) sowie 4 Gewichts-% synthetischen Öls enthält.Fire-retardant molded body which contains a thermoplastic plastic compound, characterized by an inorganic flame retardant mixed with the thermoplastic plastic compound, which is aluminum hydroxide which acts by splitting off water, the fire-retardant molded body being a mixture of 76.2% by weight aluminum hydroxide, 7.8 weight -% ethylene vinyl acetate (EVA), 6% by weight ethylene - propylene -diene - rubber (EPDM) and 6% by weight polyolefin elastomer with a melting point of 200 ° C (Engage) and 4% by weight synthetic oil.
Description
Die Erfindung betrifft einen brandhemmenden Formkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 5 sowie dessen Verwendung gemäß dem Anspruch 8.The invention relates to a fire-retardant shaped body and a method for producing one according to the preamble of claims 1 and 5 and its use according to claim 8.
Verbreitet werden Brandschutzmittel oder brandverhütende Substanzen in Form einer flüssigen Mischung aus Aluminiumhydroxid bzw. Magnesiumhydroxid und einem granulierten Kunststoffmaterial auf Gegenstände aufgebracht, die zwar gute Flammen hemmende Eigenschaften besitzen, jedoch - abgesehen von der vergleichsweise aufwändigen Verarbeitung - nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweisen und zudem eine längere Trockenzeit des Materials erfordern.Fire retardants or fire-preventive substances in the form of a liquid mixture of aluminum hydroxide or magnesium hydroxide and a granulated plastic material are widely applied to objects that have good flame-retardant properties, but - apart from the comparatively complex processing - only have low mechanical strength and also a require longer drying time of the material.
Aus der Offenlegungsschrift DE 43 00 261 A1 sind flammwidrige thermoplastische Polyamidformmassen bekannt, wobei als flammwidrige Komponente 10 bis 50 Gewichts.-% Magnesiumhydroxid bezogen auf die gesamte Zusammensetzung verwendet wird.Flame-retardant thermoplastic polyamide molding compounds are known from laid-open specification DE 43 00 261 A1, 10 to 50% by weight of magnesium hydroxide based on the total composition being used as the flame-retardant component.
Weiterhin beschreibt die
Gegenstand der
Eine flammhemmende Zusammensetzung auf Basis von synthetischen Harzen und Magnesiumhydroxid ist auch in der
Die Patentschrift DE 102 48 174 C1 beansprucht eine flammgeschützte Zusammensetzung aus 20 bis 60 Gewichts.-% eines thermoplastischen Polymeren und 40 bis 80 Gewichts.-% eines Aluminiumhydroxids. Die Mitverwendung weiterer, bei Polymerzusammensetzungen häufig verwendeter Additive und Stabilisatoren wird in dieser Schrift nicht offenbart.The patent DE 102 48 174 C1 claims a flame-retardant composition of 20 to 60% by weight of a thermoplastic polymer and 40 to 80% by weight of an aluminum hydroxide. The use of other additives and stabilizers frequently used in polymer compositions is not disclosed in this document.
Weiterhin beschreibt die Offenlegungsschrift DE 37 27 352 A1 selbstverlöschend ausgerüstete thermoplastische Polymere auf Basis einer Matrix aus Styrolblockcopolymeren oder Styrol-Ethylen-Blockcopolymeren und Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid als flammhemmende Komponenten.Furthermore, the published patent application DE 37 27 352 A1 describes self-extinguishing thermoplastic polymers based on a matrix of styrene block copolymers or styrene-ethylene block copolymers and aluminum hydroxide or magnesium hydroxide as flame-retardant components.
Darüber hinaus lehrt die
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flammen hemmenden Werkstoff in Form eines Formkörpers zu schaffen, der im Wesentlichen dieselben mechanischen Eigenschaften wie thermoplastischer Kunststoff besitzt und dazu in der Lage ist, offene Brände einzudämmen und/oder deren Ausbreitung zu verhindern.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a flame-retardant material in the form of a molded body which has essentially the same mechanical properties as thermoplastic plastic and is able to contain open fires and / or prevent their spread.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Formkörpers. Darüber hinaus beinhaltet die vorliegende Erfindung auch noch verschiedenartige Verwendungen des brandhemmenden Formkörpers.Another object of the invention is to provide a method for producing such a molded body. In addition, the present invention also includes various uses of the fire-retardant molded body.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen brandhemmenden Formkörper mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 und durch dessen Verwendung gemäß dem Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.This object is achieved according to the invention by a fire-retardant molded body having the features of claim 1 and a method having the features of claim 5 and by using it according to claim 8. Advantageous further developments of the invention are characterized in the dependent claims.
Der erfindungsgemäße brandhemmende Formkörper, welcher eine thermoplastische Kunststoffmasse enthält, ist gekennzeichnet durch
ein mit der thermoplastischen Kunststoffmasse vermischtes anorganisches Flammschutzmittel, welches Aluminiumhydroxid ist, das durch Abspaltung von Wasser wirkt, wobei der brandhemmende Formkörper eine Mischung aus 76,2 Gewichts-% Aluminiumhydroxid, 7,8 Gewichts-% Ethylenvinylacetat (EVA), 6 Gewichts-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), 6 Gewichts-% Polyolefin-Elastomer mit einem Schmelzpunkt von 200°C (Engage) sowie 4 Gewichts-% synthetischen Öls enthält.The fire-retardant molded body according to the invention, which contains a thermoplastic synthetic material, is characterized by
an inorganic flame retardant mixed with the thermoplastic material, which is aluminum hydroxide, which acts by splitting off water, the fire-retardant molded body being a mixture of 76.2% by weight of aluminum hydroxide, 7.8% by weight of ethylene vinyl acetate (EVA), 6% by weight Contains ethylene propylene diene rubber (EPDM), 6% by weight polyolefin elastomer with a melting point of 200 ° C (Engage) and 4% by weight synthetic oil.
Der erfindungsgemäße brandhemmende Formkörper, der insbesondere ein Flachkörper oder eine Folie sein kann, weist eine thermoplastische Kunststoffmasse und ein mit der thermoplastischen Kunststoffmasse vermischtes anorganisches Flammschutzmittel, das durch Abspaltung von Wasser wirkt, auf. Als anorganisches Flammschutzmittel wird erfindungsgemäß Aluminiumhydroxid in einer Menge von 76,2 Gewichts-% eingesetzt.The fire-retardant molded body according to the invention, which can in particular be a flat body or a film, has a thermoplastic plastic compound and an inorganic flame retardant which is mixed with the thermoplastic plastic compound and acts by splitting off water. According to the invention, aluminum hydroxide is used as an inorganic flame retardant in an amount of 76.2% by weight.
In vorteilhafter Weise dient die thermoplastische Kunststoffmasse als ein Binder für das anorganische Flammschutzmittel.The thermoplastic plastic compound advantageously serves as a binder for the inorganic flame retardant.
Mit dem erfindungsgemäßen brandhemmenden Formkörper lässt sich eine Brandschutzbarriere schaffen, die nach den bekannten einschlägigen Normen unbrennbar ist. Die Brandschutzbarriere verhindert brandübergreifende Ausbreitungen, und bei direkter Beflammung findet keine Feuerausbreitung und nahezu keine Wärmeausbreitung oder Weiterleitung statt. Der erfindungsgemäße Formkörper dient bevorzugt dem Schutz leichter entflammbarer Produkte. Insbesondere kann die Brandschutzbarriere als fertiges Produkt mit Brandschutzeigenschaften gemäß den Vorschriften der Automobilnorm, des europäischen Bauwesens und/oder den Brandschutzbestimmungen anderer nicht europäischer Länder hergestellt werden.With the fire-retardant molded body according to the invention, a fire protection barrier can be created which is non-combustible according to the known relevant standards. The fire protection barrier prevents cross-fire spreads, and with direct exposure to fire, there is no spread of fire and almost no heat spread or transmission. The molding according to the invention is preferably used to protect more easily inflammable products. In particular, the fire protection barrier can be produced as a finished product with fire protection properties in accordance with the regulations of the automotive standard, the European building industry and / or the fire protection regulations of other non-European countries.
In vorteilhafter Weise kann mit der erfindungsgemäßen Brandschutzbarriere verhindert werden, dass Kunststoffe, Holz oder Aluminium brennen. Des Weiteren kann die Hitzeausbreitung auf feste Stoffe, wie Mineralien, Kunststoffe, Holz oder Metall, verringert oder verzögert und damit aus Sicht des Brandschutzes verbessert werden.The fire protection barrier according to the invention can advantageously prevent plastics, wood or aluminum from burning. Furthermore, the spread of heat to solid materials such as minerals, plastics, wood or metal can be reduced or delayed and thus improved from the point of view of fire protection.
Der erfindungsgemäße brandhemmende Formkörper kann, insbesondere als Flachstück, Folie, Rollenware oder Plattenware, mit anderen Produkten durch mechanisches Befestigen und/oder durch Verkleben verbunden werden. Die Handhabung und Verarbeitung sind dabei einfach und können durch einen Handwerker oder auch einen handwerklich Begabten bewerkstelligt werden, der den brandhemmenden Formkörper an den zu schützenden Produkten insbesondere verlegt, verklebt oder befestigt. Dazu können Klebstoffe wie Polyurethane, lösungsmittel-basierte oder wasser-basierte Klebstoffe oder Zweikomponentenklebstoffe verwendet werden.The fire-retardant molded body according to the invention can be connected to other products by mechanical fastening and / or by gluing, in particular as a flat piece, film, roll product or sheet product. The handling and processing are simple and can be accomplished by a craftsman or a skilled craftsman who in particular relocates, glues or attaches the fire-retardant molded body to the products to be protected. For this purpose, adhesives such as polyurethane, solvent-based or water-based adhesives or two-component adhesives can be used.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass bei der Beflammung des erfindungsgemäßen Formkörpers keine gesundheitsgefährdenden Fremdprodukte entstehen, wobei insbesondere auch der Formkörper selbst frei von krebserzeugenden Substanzen ist.The invention has the advantage that when the shaped body according to the invention is exposed to a flame, no foreign products which are hazardous to health arise, the shaped body itself in particular also being free of carcinogenic substances.
Während verbreitete brandhemmende Substanzen im Entsorgungsfalle nicht als Hausmüll sondern als Sondermüll beseitigt werden müssen, ist der erfindungsgemäße Formkörper in vorteilhafter Weise als Hausmüll einzustufen und nach einem Brand dementsprechend kostengünstig zu entsorgen.While common fire-retardant substances do not have to be disposed of as household waste but as hazardous waste in the event of disposal, the molded article according to the invention can advantageously be classified as household waste and accordingly inexpensively disposed of after a fire.
Die Abgase bei Beflammung enthalten keine oder nur sehr geringe Mengen von Spaltprodukten, so dass sie im Brandfalle keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen hervorrufen. Auch hat es sich in überraschender Weise gezeigt, dass es trotz des Kunststoffanteils in den brandhemmenden Formkörpern auch nach längerer direkter Beflammung nicht zum Austritt von leicht entzündlichen und mitunter giftigen Gasen kommt. Auch sind die bei einer direkten Beflammung entstehenden Rauchgase von sehr geringer Dichtigkeit und insbesondere frei von Chlor, Brom oder Schwermetallverbindungen.The exhaust gases in the event of a flame contain no or only very small amounts of fission products, so that in the event of a fire they do not cause any health problems. Surprisingly, it has also been found that, despite the plastic content in the fire-retardant molded bodies, even after prolonged direct exposure to flame, highly inflammable and sometimes toxic gases do not escape. In addition, the smoke gases that arise in the event of a direct flame are very poorly sealed and, in particular, are free of chlorine, bromine or heavy metal compounds.
Die Wärmeleitfähigkeit bei Bestrahlung ist nicht gleich der Wärmeleitfähigkeit bei direkter Beflammung, da durch den stattfindenden Oxidationsprozess nur im Flammenbereich die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere erweicht und auf der der Flamme abgewandten Seite die Temperatur nur gering ansteigt.The thermal conductivity in the case of irradiation is not the same as the thermal conductivity in the case of direct flame exposure, since the fire protection barrier according to the invention only softens in the flame area due to the oxidation process taking place and the temperature rises only slightly on the side facing away from the flame.
In dem erfindungsgemäßen brandhemmenden Formkörper kann der thermoplastischen Kunststoffmasse ein mineralischer Füllstoff oder ein anorganischer Zuschlag aus der Gruppe der Stoffe Bariumsulfat, Kalksteinmehl, Kreide und Kalziumcarbonat beigefügt sein. Durch das Hinzufügen von anderen Mineralstoffen ergibt sich der Vorteil, dass diese Stoffe nicht brennen und als Füllstoffe wirken, die sich im Brandfalle neutral verhalten. Insbesondere können diese mineralischen Füllstoffe kostengünstiger als das anorganische Flammschutzmittel sein.In the fire-retardant molded body according to the invention, a mineral filler or an inorganic additive from the group of the substances barium sulfate, limestone powder, chalk and calcium carbonate can be added to the thermoplastic material. The addition of other minerals has the advantage that these substances do not burn and act as fillers that behave neutrally in the event of fire. In particular, these mineral fillers can be less expensive than the inorganic flame retardant.
Des Weiteren oder alternativ dazu kann der thermoplastischen Kunststoffmasse 0,5 Gewichts-% Ruß beigegeben sein. Durch die Hinzufügung von Ruß zur Mischung aus thermoplastischem Kunststoff und anorganischem Flammschutzmittel lässt sich die UV-Stabilität des erfindungsgemäßen Materials in überraschender Weise steigern und zusätzlich auch die Einfärbung neutral gestalten.In addition or as an alternative to this, 0.5% by weight of carbon black can be added to the thermoplastic material. By adding carbon black to the mixture of thermoplastic and inorganic flame retardant, the UV stability of the material according to the invention can be increased in a surprising manner and the coloring can also be made neutral.
Die thermoplastische Kunststoffmasse der brandhemmenden Folie weist 7,8 Gewichts-% Ethylenvinylacetat (EVA), 6 Gewichts-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und 6 Gewichts-% Polyolefin-Elastomer mit einem Schmelzpunkt von 200°C (Engage) auf. Die folgenden einzelnen Kunststoffe schmelzen ohne die erfindungsgemäße Mischung mit einem anorganischen Flammschutzmittel bei unterschiedlichen Temperaturen: EVA bei 180 °C und Engage bei 200 °C, Es sei explizit erwähnt, dass kein Polyvinylchlorid (PVC) verwendet wird, da bei dessen Verbrennung aufgrund der Abspaltung von Chlor chemische Spaltprodukte entstehen, die chlorhaltig sind. Die genannten thermoplastischen Kunststoffe werden üblicherweise als Extrudat eingesetzt. Des Weiteren enthält die thermoplastische Kunststoffmasse noch 4 Gewichts-% synthetische Mineralöle.
In vorteilhafter Weise werden durch das Hinzufügen von Füllstoffen mit einem hohen spezifischen Gewicht, wie z.B. Bariumsulfat, zu den gewünschten Kunststoffen erfindungsgemäße Formkörper erhalten, die zusätzlich zu ihren spezifischen mechanischen Eigenschaften, die denen der eingesetzten Basiskunststoffe in überraschender Weise weitestgehend entsprechen, zusätzlich verbesserte schalldämmende oder schalldämpfende Eigenschaften erhalten.The thermoplastic plastic compound of the fire-retardant film has 7.8% by weight of ethylene vinyl acetate (EVA), 6% by weight of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) and 6% by weight of polyolefin elastomer with a melting point of 200 ° C (Engage) on. The following individual plastics melt without the mixture according to the invention with an inorganic flame retardant at different temperatures: EVA at 180 ° C and Engage at 200 ° C. It should be explicitly mentioned that no polyvinyl chloride (PVC) is used because it is burned off due to the separation from chlorine chemical decomposition products arise which contain chlorine. The thermoplastics mentioned are usually used as extrudate. The thermoplastic plastic compound also contains 4% by weight of synthetic mineral oils.
Advantageously, the addition of fillers with a high specific weight, such as barium sulfate, to the desired plastics results in molded articles according to the invention obtained which, in addition to their specific mechanical properties which, surprisingly, largely correspond to those of the base plastics used, additionally receive improved sound-absorbing or sound-absorbing properties.
Durch die konkrete gezielte Auswahl des vorstehend genannten Kunststoffs als Bestandteile des erfindungsgemäßen brandhemmenden Formkörpers werden dessen Biegeweichheit, Steifigkeit und/oder Temperaturverhalten beeinflusst. Dabei wird das Brennverhalten nicht negativ beeinträchtigt. Durch die Biegeweichheit der erfindungsgemäßen Brandschutzbarriere hat diese auch in vorteilhafter Weise luftschalldämmende und körperschalldämpfende Eigenschaften.The specific, targeted selection of the aforementioned plastic as components of the fire-retardant molded body according to the invention influences its flexural softness, rigidity and / or temperature behavior. The burning behavior is not adversely affected. Due to the flexibility of the fire protection barrier according to the invention, it also advantageously has airborne sound and structure-borne sound dampening properties.
Die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere hat als reine Folie einen Temperaturbereich, der je nach Wahl des Kunststoffes bis 250 Grad Celsius beträgt. Bei gleichem Flächengewicht hat die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere analoge Schalldämmwerte wie herkömmliche Schwerfolien. Das spezifische Gewicht kann zwischen 1,2 und 4,5 kg/mm/m2 und das Gewicht kann zwischen 2 und 14 kg/m2 liegen. Die Härte kann bis zu 93 Shore A je nach Ausführungsform betragen. Insbesondere ist eine Steinschlagfestigkeit ausrüstbar und/oder einstellbar. Je nach Formulierung in einer konkreten Ausführungsform kann die Dehnung 50 bis 800 % betragen. Die Dehnungs-Zugfestigkeit verhält sich gegenläufig. Die Kältefestigkeit kann -40 Grad Celsius betragen. Die vom verwendeten Kunststoff abhängige Wärmefestigkeit kann bis zu 250 Grad Celsius betragen. Die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere kann tiefziehfähig sein.As a pure film, the fire protection barrier according to the invention has a temperature range which, depending on the choice of plastic, is up to 250 degrees Celsius. With the same weight per unit area, the fire protection barrier according to the invention has sound insulation values analogous to conventional heavy foils. The specific weight can be between 1.2 and 4.5 kg / mm / m 2 and the weight can be between 2 and 14 kg / m 2 . The hardness can be up to 93 Shore A depending on the embodiment. In particular, stone chip resistance can be equipped and / or adjusted. Depending on the formulation in a specific embodiment, the elongation can be 50 to 800%. The elongation-tensile strength behaves in the opposite direction. The cold resistance can be -40 degrees Celsius. The heat resistance, depending on the plastic used, can be up to 250 degrees Celsius. The fire protection barrier according to the invention can be deep-drawable.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann der brandhemmende Formkörper eine Armierung in Form eines Vlieses, eines Gewebes oder eines Geleges aus einem metallischen oder mineralischen Werkstoff, aus Glasfasern, aus Kunststoff oder aus Holz und/oder einen Träger aus Stahl, Aluminium, Kunststoff, Holz oder einem mineralischen Werkstoff aufweisen. In vorteilhafter Weise können durch die Armierung höhere Temperaturanforderungen als 250 Grad Celsius erfüllt werden.In advantageous embodiments, the fire-retardant molded body can be a reinforcement in the form of a fleece, a fabric or a scrim made of a metallic or mineral material, of glass fibers, of plastic or wood and / or a support made of steel, aluminum, plastic, wood or a mineral Have material. The reinforcement can advantageously meet higher temperature requirements than 250 degrees Celsius.
Im Zusammenhang mit der Erfindung steht auch ein Verfahren zur Herstellung eines brandhemmenden Formkörpers. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, insbesondere in Form eines Granulats, mit einem Granulat eines anorganischen Flammschutzmittels gemischt, wobei als Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid in einem Gewichtsanteil von 76,2 Gewichts-% verwendet wird, bezogen auf das Gesamtgewicht des fertigen Produkts Die durch Mischung erhaltene Masse wird als Formkörper, bevorzugt als flächiges Produkt, insbesondere als Folie oder Platte, ausgebracht.A method for producing a fire-retardant molded body is also related to the invention. According to the method according to the invention, a thermoplastic material, in particular in the form of a granulate, is mixed with a granulate of an inorganic flame retardant, aluminum hydroxide being used as the flame retardant in a weight percentage of 76.2% by weight, based on the total weight of the finished product The resulting mass is applied as a shaped body, preferably as a flat product, in particular as a film or plate.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines brandhemmenden Formkörpers, ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- -Mischen eines geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffmaterials mit einem Granulat eines anorganischen Flammschutzmittels, welches Aluminiumhydroxid ist, wobei 76,2 Gewichts-% Aluminiumhydroxid einer aufgeschmolzenen Mischung aus 7,8 Gewichts-% Ethylenvinylacetat (EVA), 6 Gewichts-% Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), 6 Gewichts-% Polyolefin-Elastomer mit einem Schmelzpunkt von 200°C (Engage) sowie 4 Gewichts-% synthetischen Öls zugemischt werden,
- -Ausbringen der durch Mischung erhaltenen Masse als Formkörper.
- Mixing a molten thermoplastic plastic material with a granulate of an inorganic flame retardant, which is aluminum hydroxide, with 76.2% by weight of aluminum hydroxide of a melted mixture of 7.8% by weight of ethylene vinyl acetate (EVA), 6% by weight of ethylene propylene diene Rubber (EPDM), 6% by weight of polyolefin elastomer with a melting point of 200 ° C (Engage) and 4% by weight of synthetic oil are added,
- Discharge of the mass obtained by mixing as a shaped body.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist das anorganische Flammschutzmittel Aluminiumhydroxid, wobei bei der Herstellung des Formstücks, insbesondere der Folie, eine Temperatur unterhalb von 350 Grad Celsius eingehalten wird.In the process according to the invention, the inorganic flame retardant is aluminum hydroxide, a temperature below 350 degrees Celsius being maintained during the production of the shaped piece, in particular the film.
In einer vorteilhaften Realisierung des Verfahrens zur Herstellung eines brandhemmenden Formkörpers wird beim Ausbringen der Masse zu einem Formkörper, insbesondere einem flächigen Produkt, die Masse im heißen Zustand in einem Arbeitsschritt mit einer oder mehreren Schichten eines von der Masse verschiedenen Materials laminiert. Die Laminierung kann bei erhöhter Temperaturen erfolgen (Heißlaminierung).In an advantageous implementation of the method for producing a fire-retardant shaped body, when the mass is applied to form a shaped body, in particular a flat product, the mass in the hot state is laminated in one work step with one or more layers of a material different from the mass. The lamination can take place at elevated temperatures (hot lamination).
Die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere kann in einem ununterbrochenen Herstellungsvorgang oder in mehreren Schritten als Granulat oder Fertigprodukt auf Extrudern, zum Beispiel einem Einschneckenextruder oder einem Doppelschneckenextruder, oder Kalandern als Einschichtprodukt oder Mehrschichtprodukt, insbesondere als Laminat mit einer oder mehrerer Schichten aus anderen Materialien, hergestellt werden. Das Material der erfindungsgemäßen Brandschutzbarriere kann als ein Granulat in einem Spritzgussverfahren und Blasverfahren eingesetzt werden. Bei der Herstellung als Mehrschichtprodukt werden die Laminierungen bevorzugt ohne zusätzliche Verbindungsprodukte vorgenommen. Zusätzliche Ausrüstungen der erfindungsgemäßen Brandschutzbarriere können auf die Oberfläche aufgebrachte Materialien wie Polyvinylchlorid (PVC), thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO), Aluminium, Stahl, Metalle, insbesondere in Form von Vliesen oder Geweben, sein. Durch eine Oberflächenausrüstung kann der erfindungsgemäße brandhemmende Formkörper gegen Öle, Fette, Diesel oder Benzine beständig gemacht werden. Alternativ dazu kann eine farbliche auch gemusterte, beispielsweise gemaserte, oder eine optisch gestaltete Schicht, zum Beispiel eine Folie, aufgebracht sein. Auf der anderen Seite der erfindungsgemäßen Brandschutzbarriere kann eine Armierung vorgesehen sein. Diese kann aus Fasern, Gelegen, einem Vlies oder einem Schaum, insbesondere aus einem Metall als Folie, Gelege oder Gewebe bestehen. Die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere ist einlaminierbar in Polyurethan (PU) oder in Glasfaser verstärkten Kunststoff (GfK).The fire protection barrier according to the invention can be produced in an uninterrupted production process or in several steps as granulate or finished product on extruders, for example a single-screw extruder or a twin-screw extruder, or calenders as a single-layer product or multi-layer product, in particular as a laminate with one or more layers of other materials. The material of the fire protection barrier according to the invention can be used as a granulate in an injection molding process and a blow molding process. When manufacturing as a multi-layer product, the laminations are preferably carried out without additional connection products. Additional finishes of the fire protection barrier according to the invention can be materials such as polyvinyl chloride (PVC), olefin-based thermoplastic elastomers (TPO), aluminum, steel, metals, in particular in the form of fleeces or fabrics. Due to a surface finish, the fire-retardant molding according to the invention can be used against oils, Fats, diesel or petrol can be made resistant. As an alternative to this, a colored, patterned, for example grained, or an optically designed layer, for example a film, can be applied. Reinforcement can be provided on the other side of the fire protection barrier according to the invention. This can consist of fibers, scrims, a fleece or a foam, in particular of a metal as a foil, scrim or fabric. The fire protection barrier according to the invention can be laminated in polyurethane (PU) or in glass fiber reinforced plastic (GRP).
Der erfindungsgemäße brandhemmende Formkörper kann in einer Reihe von Anwendungen zum Einsatz gelangen, insbesondere für einen Brandschutz mit vorteilhaften akustischen Eigenschaften und bei negativer Wärmeleitung: Eine vorteilhafte Verwendung eines brandhemmenden Formkörpers mit den erfindungsgemäßen Merkmalen gemäß dieser Darstellung erfolgt in Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Gebäuden, an oder in Möbeln, in Motorräumen, als Plane zur Abdeckung von Gegenständen oder zur Verkleidung oder zur Ummantelung von Treppen, Decken, Wänden oder Böden.The fire-retardant molded body according to the invention can be used in a number of applications, in particular for fire protection with advantageous acoustic properties and with negative heat conduction: An advantageous use of a fire-retardant molded body with the features according to the invention according to this illustration takes place in land vehicles, watercraft, aircraft, buildings, on or in furniture, in engine compartments, as a tarpaulin for covering objects or for cladding or sheathing stairs, ceilings, walls or floors.
Konkret ist die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere besonders geeignet für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere in Bezug auf den Innenausbau (zum Bespiel Hausbau oder Dachausbau), für Möbel, für Schienenfahrzeuge, für PKW, für LKW, für Busse, im Maschinenbau, im Schiffsbau, für Nutzfahrzeuge, für Militärfahrzeuge, für Flugzeuge, für Motorräume, für Trennwände. Als Aufnahmeuntergrund können zu schützende Gegenstände aus Holz, Kunststoff, mineralischen Stoffen oder auch aus Metall etc. dienen. Die erfindungsgemäße Brandschutzbarriere kann auch als Plane zur Abdeckung von Gegenständen, Fahrzeugen, Gebäuden und Gebäudeteilen eingesetzt werden, wobei durch mechanisches oder thermoplastisches Verbinden einzelner erfindungsgemäßer brandhemmender Folien auch großflächige Teile entstehen können.Specifically, the fire protection barrier according to the invention is particularly suitable for applications in the building industry, in particular with regard to interior construction (for example house construction or roof construction), for furniture, for rail vehicles, for cars, for trucks, for buses, in mechanical engineering, in shipbuilding, for commercial vehicles, for military vehicles, for aircraft, for engine compartments, for partition walls. Objects to be protected made of wood, plastic, mineral materials or metal, etc. can serve as the support surface. The fire protection barrier according to the invention can also be used as a tarpaulin to cover objects, vehicles, buildings and parts of buildings, whereby large-area parts can also be produced by mechanical or thermoplastic joining of individual fire-retardant films according to the invention.
Eine weitere besondere Anwendung ist die Ummantelung von Batterien oder Akkumulatoren. Dabei kommen die besonderen Eigenschaften des erfindungsgemäßen brandhemmenden Formkörpers bei offener Flamme und/oder deren Körperschalldämmung und/oder Luftschalldämmung zur Geltung.Another special application is the sheathing of batteries or accumulators. The special properties of the fire-retardant shaped body according to the invention come into play in the case of an open flame and / or their structure-borne sound insulation and / or airborne sound insulation.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform in Form einer brandhemmenden Folie, auch als Brandschutzfolie bezeichnet, dargestellt:
- In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung des brandhemmenden Formkörpers, konkret einer Brandschutzfolie, wird ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, beispielsweise in Form eines Granulats, aufgeschmolzen. In einer Mischschnecke wird eine Menge von 76,2 Gewichts-% Aluminiumhydroxid zugeführt. Die Zuführung erfolgt über in der Kunststoffverarbeitung bekannte Sidefeeder, die nacheinander bevorzugt auch noch ein weiteres Material, insbesondere einen Füllstoff zuführen können.
- In an advantageous embodiment of the method according to the invention for producing the fire-retardant shaped body, specifically a fire protection film, a thermoplastic material, for example in the form of granules, is melted. A quantity of 76.2% by weight of aluminum hydroxide is fed into a mixing screw. The supply takes place via side feeders known in plastics processing, which can preferably also supply a further material, in particular a filler, one after the other.
Zusätzlich kann ein weiterer oder auch mehrere weitere Füllstoffe, insbesondere Calziumcarbonat oder auch Bariumsulfat beigefügt werden, welches letzteres der Brandschutzfolie entsprechende vorteilhafte akustische Dämmeigenschaften verleiht, da sich unter anderem das spezifische Gewicht durch die Beifügung des Füllstoffs erhöht.In addition, one or more other fillers, in particular calcium carbonate or barium sulfate, can be added, which gives the fire protection film corresponding advantageous acoustic insulation properties, since the specific weight is increased by adding the filler.
Bei der konkreten erfindungsgemäßen Ausführungsform wurden zunächst 76,2 % Aluminiumhydroxid einer aufgeschmolzenen Mischung aus 7,8 % EVA, 6 % EPDM und 6 % Engage, sowie 4 % synthetischen Öls in Form von Pulver zugemischt (alle Angaben in Gewichtsprozenten).In the specific embodiment according to the invention, initially 76.2% aluminum hydroxide was added to a molten mixture of 7.8% EVA, 6% EPDM and 6% Engage, as well as 4% synthetic oil in the form of powder (all data in percent by weight).
Nach dem Vermischen von Kunststoff und Flammschutzmittel wird diese Mischung ausgebracht, so dass ein Flachkörper, insbesondere eine Folie geformt wird. Die Ausbringung erfolgt über eine Breitschlitzdüse oder alternativ dazu durch einen Extruder. Optional kann des Weiteren ein entsprechender Kalander zum Einsatz gelangen. Auf diese Weise ist ein Flachstück oder flächiges Produkt in Form einer Folie mit einer Stärke von z.B. 1 mm bis 10 mm oder auch mehr erhältlich. Wie bereits erwähnt, ist dieses flächige Produkt je nach Eigenschaft der eingesetzten Kunststoffe hochgradig flexibel, kann jedoch auch, insbesondere anwendungsbezogen, durch eine entsprechende Armierung in Form von einem Stahlgewebe oder auch einem Glasfasergewebe oder anderem Armierungsmaterial mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften versehen werden.After the plastic and flame retardant have been mixed, this mixture is applied so that a flat body, in particular a film, is formed. It is applied via a slot die or, alternatively, an extruder. A corresponding calender can also optionally be used. In this way a sheet or sheet product in the form of a film with a thickness of e.g. 1 mm to 10 mm or even more available. As already mentioned, this flat product is highly flexible depending on the properties of the plastics used, but can also be provided with corresponding mechanical properties, in particular application-related, by appropriate reinforcement in the form of a steel mesh or a glass fiber mesh or other reinforcing material.
Das nach dem zuvor genannten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte flächige Produkt mit einer Dicke von 4 mm kann der offenen Flamme eines Bunsenbrenners mit etwa 1.700 °C Flammtemperatur für etwa 30 Minuten standhalten, wobei die Schichten nacheinander sukzessiv abbrennen und hierdurch ein Löscheffekt der Flamme auftritt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß erhältlichen Materials besteht darin, dass keine Ausbreitung der Flamme erfolgt, da diese durch den austretenden Wasserdampf umgehend gelöscht wird, beziehungsweise der von der Flamme benötigte Sauerstoff entzogen wird. Der Löscheffekt durch das Aluminiumhydroxid tritt an der Oberfläche des Materials in dem Bereich auf, in welchem die Flammen auf das Material einwirken. Dabei wurde beobachtet, dass die Wirkungszeit, in der der Brandschutz erhalten wird, um so kürzer ist, je weniger Aluminiumhydroxid im Material enthalten ist.The flat product with a thickness of 4 mm produced by the above-mentioned process according to the invention can withstand the open flame of a Bunsen burner with a flame temperature of about 1,700 ° C for about 30 minutes, the layers gradually burning off one after the other, resulting in an extinguishing effect of the flame. A particular advantage of the material obtainable according to the invention is that the flame does not spread, since it is immediately extinguished by the escaping water vapor or the oxygen required by the flame is withdrawn. The extinguishing effect by the aluminum hydroxide occurs on the surface of the material in the area in which the flames act on the material. It was observed that the time during which the fire protection is maintained, the shorter the less aluminum hydroxide is contained in the material.
Obgleich Aluminium als solches bereits bei ca. 650 Grad Celsius schmilzt, tritt der überraschende Flammen hemmende Effekt bei dem erfindungsgemäßen Werkstoff aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften des dem geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffmaterial hinzugefügten Aluminiumhydroxids in Verbindung mit allen bekannten thermoplastischen Kunststoffen auf.Although aluminum as such already melts at about 650 degrees Celsius, the surprising flame-retardant effect occurs with the material according to the invention due to the advantageous properties of the aluminum hydroxide added to the molten thermoplastic material in conjunction with all known thermoplastics.
Um bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs die Abspaltung von Wasser aus dem zugesetzten Aluminiumhydroxid soweit wie möglich zu reduzieren, erfolgt das Hinzufügen des vorzugsweise pulverförmigen Aluminiumhydroxids bei einer Temperatur unterhalb von etwa 350 Grad Celsius, bevorzugt geringer als 250 Grad Celsius. Das pulverförmige Aluminiumhydroxid wird hierbei der flüssigen Kunststoffschmelze in den zuvor erwähnten Mengen direkt zugemischt, welche je nach Art des eingesetzten Kunststoffes im Bereich zwischen 180 Grad Celsius und 350 Grad Celsius liegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass nach dem Herstellungsprozess ein möglichst großer Anteil an unzersetztem Aluminiumhydroxid-im fertigen Endprodukt, insbesondere in der Brandschutzfolie, enthalten ist.In order to reduce the elimination of water from the added aluminum hydroxide as much as possible during the production of the material according to the invention, the preferably powdered aluminum hydroxide is added at a temperature below about 350 degrees Celsius, preferably less than 250 degrees Celsius. The powdered aluminum hydroxide is added directly to the liquid plastic melt in the aforementioned quantities, which, depending on the type of plastic used, is in the range between 180 degrees Celsius and 350 degrees Celsius. In this way it is achieved that, after the manufacturing process, the greatest possible proportion of undecomposed aluminum hydroxide is contained in the finished end product, in particular in the fire protection film.
Die Korngröße des als anorganisches Flammschutzmittels-verwendeten Aluminiumhydroxids, insbesondere die durchschnittliche Korngröße, liegt bevorzugt im Intervall von 0,01 mm bis 0,4 mm. Der Korndurchmesser des anorganischen Flammschutzmittels beeinflusst in bedeutender Weise die Elastizitätseigenschaften des erfindungsgemäßen Formkörpers. Vom Anmelder konnte beobachtet werden, dass bei großen Korndurchmessern eine hohe Reißfestigkeit und eine geringe Dehnung und bei kleinen Korndurchmessern eine hohe Dehnung und eine geringe Reißfestigkeit des Endprodukts erhalten wird.The grain size of the aluminum hydroxide used as an inorganic flame retardant, in particular the average grain size, is preferably in the range from 0.01 mm to 0.4 mm. The grain diameter of the inorganic flame retardant has a significant influence on the elastic properties of the shaped body according to the invention. The applicant was able to observe that with large grain diameters a high tensile strength and a low elongation and with small grain diameters a high elongation and a low tear strength of the end product are obtained.
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