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Brandschutzüberzugsmittel Es ist bekannt, Brandschutzüberzugsmittel
herzu= stellen, die bei Wärmeeinwirkung. unter Gasentwick= Jung sich zersetzende
Verbindungen enthalten, wie Ammoniumphosphate. und Ammoniumsulphate, und denen gleichzeitig
solche Stoffe zugefügt sind, die nach Hitzeeinwirkung unter Bildung von Kohlenstoff
zerfallen, wie Stärke, Kohlehydrate, Harnstoff und organische Filmbildner. Bei Einwirkung
von Flammentemperaturen im Brandfall erhält man. einen wärmeisolierenden, den Untergrund
schützenden Kohlenstoffschaum.
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Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer .Mischung, -bestehend
aus gegebenenfalls schlecht brennenden Filmbildnern, wie Chlorkautschuk oder Polyvinylchlorid;
denen gegebenenfalls chlorierte aromatische Weichmacher, Phenolformaldehydharz im
Resolzustand, Pigmente, anorganische Gerüstbildner und Flußmittel zugesetzt- sein:
können; einem oder mehreren in der Wärme in Gase sich zersetzenden Treibmitteln,
-einem oder mehreren bei Wärmeeinwirkung unter Bildung von Kohlenstoff sich zersetzenden
Stoffen und aus 6 bis 20 Gewichtsprozent der. Gesamtmenge eines Emissionsstrahlers,
der bei- der Erwärmung über 600°C seine abstrahlende Wärmeenergie im wesentlichen
in außerhalb des infraroten Bereiches liegende Wellenlängen umwandelt und zwischen
600 und 2000°C beständig ist oder der sich- zwischen diesen Temperaturen
bildet, in: Formeiner Dispersion, als Brandschutzüberzugsmittel. ' Emissionsstrahler
im Sinne der Erfindung sind solche' Stoffe, die bei Temperaturen über-'600'C Wärmeenergie
in Strahlung' mit im wesentlichen außerhalb des infraroten Bereichs liegenden Wellenlängen
umwandeln und abstrahlen. Derartige Stoffe sind an sich bekannt. Besonders geeignet
im, Sinne der Erfindung sind z. B. Zirkönverbindungen;, - Cerit-Erden, Thoriumverbindungen
und Mischungeg dieser Verbindungen. Die Brandschutzüberzugsmittel gemäß der Erfindung
können auch solche ' Stoffe enthalten, aus denen bei Temperaturen, die im Brandfalle
auftreten, d. h. bei Temperaturen über etwa 600°C bei' Temperaturen von 600 bis
2000°C beständig e,Emissionsstranler entstehen. Derartige Verbindungen sind beispielsweise
Zirkonsilikat oder lösliche Salze des Cers, Thoriums, Zirkons u. dgl., die bei den
genannten Temperaturen in Oxyde übergeführt werden. .- .
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Besonders gute Ergebnisse.- werden mit Zirkoiioxyd, Zirkonsilikat
oddr einem Gemisch aus 99 °/o Thöriumoxyd und 10/, Ceroxyd erzielt, die im Brandfalle
bei den auftretenden Temperaturen von `über etwa 600'C
emittid'reäde Schichten
an deOberfläche bilddh: Der Gehalt an. Emissionsstrahlern beträgt-zweckmäßig etwa
6 bis 20 °/o, berechnet auf die Gesamtmenge. Wenn. eine geringere Menge verwendet
wird, ist die Wirkung in der Regel nicht ausreichend, während die Verwendung größerer
Mengen unwirtschaft= lich ist. .
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' Die: Brandschutzüberzugsmittel. sollen möglichst witterungsbeständig
sein. Als wasserfeste Filmbildner sind in diesen Überzugsmitteln PolyvinylverbindunT
gen, Polyacylate, Polymethacryläte, Benzyl- und Acetylcellulosen und vorzugsweise
-schlecht brennbare Ladkröhsioffe, wie Chlorkautschuk oder Polyvinylchlorid, enthalten.
Den Brandschutzüberzugsmitteln können Weichmacher zugesetzt werden, wobei auch hier
vorzugsweise schwer brennbare- Weichmacher; wie chlorierte Naphthaline und chlorierte
Diphenyle; in Frage kommen. ' Um- den 'Brandschutzüberzugsmitteln bzw. den damit
hergestellten Beschichtungen ein gefälliges Aussehen zu verleihen, können sie Pigmente-
wie Titan; dioxyd enthalten. Zur zusätzlichgn Verfestigung -des Kohlenstoffschaumes
können dem Brandschutzüberzugsmittel. Gerüstbildner, wie Quarzmehl, und Flußmittel,
wie Bleiborat, beigegeben werden. Durch den Zusatz der Phenolharzresole in gepulverter
Form zii dem Brandscliutzüberzugsmittel. wird -die sonst unter Uniständen auftretende
gewisse Fließneigung` des Kd@hlenstöffschaumes im Brandfalle zurückgedrängt.
Durch
den Gehalt an Phenolharzresolen nach, der Verkohlung wird ein -- Schaumgerüst -mit
größerer Starrheit und Härte erzielt.
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Die einzelnen Bestandteile des Brandschutzüberzugsmittels werden möglichst
fein gemahlen und in dieser Form vermischt: Wenn -die Bestandteile in größeren Korngrößen
als etwa 3 #t verwendet werden, besteht die Gefahr;: daß die einzelnen Panikelchen
größere Kanäle beim Aufschäumen im Kohlenstoffschaum bilden, was `sich nachteilig
auf die -Brandschutzwirkung auswirkt.
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Ein Brandschutzüberzugsmittel gemäß der Erfindung kann beispielsweise
aus folgenden Bestandteilen hergestellt werden: - -14 Gewichtsteile Ammoniummonophosphat,
14 Gewichtsteile Dicyandiamid, 10 Gewichtsteile Pentaerythrit, 5 Gewichtsteile Stärke,--
-3 Gewichtsteile Phenolharzresol, gemahlen 1 Gewichtsteil Silikonharzpulver, 12
Gewichtsteile Quarzmehl (Korngröße 1 bis 3 #t), 6 Gewichtsteilc__Titandioxyd RN
56,.
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6 Gewichtsteile Zirkonsilikat (Korngrößeunter 1 #t), 6 Gewichtsteile
Bleiborat, 15 Gewichtsteile Wasser, _ 8 Gewichtsteile Polyvinylacetat.
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An Stelle der 12 Gewichtsteile Quarzmehl kann, das Brandschutzüberzugsmittel
auch 12 Gewichtsteile Zirkonoxyd oder Cerit-Erden enthalten. Diese -Masse wird als
Dispersion in einer sich- bildenden Stärke von 0,1-bis,-3 rnm auf den Gegenstand
aufgetragen. Bei der Einwirkung von Flammentemperaturen. im Brandfalle erhält man
einen wärmeisolierenden, den: Untergrund. schützenden Kohlen,-stoffschaum. Der Emissionsstrahler,
z. B. das Zirkonoxyd ist dann in gleichmäßiger Weise im Kohlenstoff schauen verteilt.
Insbesondere an der Oberfläche strahlt =er im Brandfalle bei den auftretenden Temperaturen
sichtbares Licht ab. Die günstige Wirkung des Emissionsstrahlers beruht darauf,
daß die auf den Kohlenstoffschaum auftreffende Wärmeenergie von dem Emissionsstrahler
absorbiert und in Form von Strahlung mit im wesentlichen außerhalb des infraroten
Bereichs liegenden Wellenlängen, insbesondere den im sichtbaren Bereich des Lichtes
liegenden Wellenlängen, abgegeben wird. `Es wird- dadurch verhindert, daß der Kohlenstoffschaum
zu schnell -auf solche Temperaturen- erhitzt wird, - daß er verbrennt und seine
wärmeschützende Wirkung -damit nicht mehr ausüben kann.- - ° - - - -Das Brandschutzüberzugsmittel
gemäß der Efin= Jung ist besonders geeignet für den Schutz von Eisen und Stahl.
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Aus der britischen Patentschrift 804-157 und der Literaturstelle---
Fette, Seifen; Anstriehmittel 1962, sind Brandschutzfarben bekannt, die Pigmente-
enthalten, welche n-#infraroten Beteich reflektieren. Solche Brandschutzfarben sind-
nicht Gegenstand der Erfindung: --Die Wirkstoffe gemäß der= vorliegenden Erfindung
sind nicht IR reflektierende-Stoffe, sondern Stoffe, die -Energie in: außerhalb
des infraroten =Bereichs liegenden Wellenlängen abstrahlen, Es ist unerheblich,
ob die Wärmeenergie als- Konvektionswärme oder als Strahlungswärme an die im- Brandschutzüberzngsmittel
-gemäß- - der -Erfindung enthaltenen Emissionsstrahler gelangt. Bei den infrarotemittierenden
Pigmenten wird- dagegen nur in Form von -Infrarotstrahlung- die= einwirkende Energie
reflektiert. In Aufgabenstellung- und Lösungsweg weicht die Erfin-
| -- ' I Gewichts - 500C . _ 100°C 150°.C _ |
| Brandschutzüberzugsmittel gemäß _ |
| Erfindung - _ |
| 1 . . . . . . . . . . . . : . . . . _ . . . . . . . : - 1,5
kg/m2 15" 3'25" |
| - 2 . . . . . . . . . . .:. . . . . . . . . . . . . : . . .
1;4. kg/m2 17" 2'55" |
| Brandschutzfarbe, |
| wie im Handel befindlich - |
| 1 .. ... . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . 1,4
kg/m2- 3'12"- 1'10" 3' |
| _ rutscht ab |
| 2 . . . . . . . . 1,4 kg/m2- 11" - - 1'Ö5" 3' - - - |
| rutscht ab . |
| Brandschutzfarbe, |
| IR reflektierend |
| 1 . . . . . . . . . . . . . . 0,7 kg/m2 8" @15" 25" |
| . 2 . . . . : . . . .:. . . . . . . . 0,7 kg/m2- 14" 30" - |
| Brandschutzfarbe - |
| IR reflektierend + Zirkonoxyd |
| 1 . . . . . . . . . . . . . _ 0;7 kg/m2 8#1 13, 29" |
| 2 . . . . . . . . . . . . 0,7 kg/m2 8## - 16" 33" |
| Brandschutzfarbe ., - |
| auf Wasserglasbasis_ |
| 1 ....... .....,............... 1,9:kg/iri2 8"
33" 1'07"-. |
| 2 ............................. 1,25 kg/ni2 6" - 12" 24" - |
Jung deshalb. vom Stand .der Technik .ab. Die :Folge davon ist;
daß die- Brandschutzwirkung:des Brändschutzüberzugsmittels -gemäß der. Erfindung
um Größenordnungen besser als -diejenige der Brandschutzfarben des Standes der Technik-
ist, was durch die nachfolgend aufgeführten Vergleichsversuche bewiesen wird.
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Aus der belgischen Patentschrift 518 962 sind anorganische unbrennbare
Brandschutzfarben.bekannt. Es handelt sich dabei um eine Klasse von Brandschutzanstrichmitteln,
-die mit den Brandschutzüberzugsmitteln der vorliegenden Erfindung ebenfalls- nicht
vergleichbar ist.- Die dort erwähnten Brandschutzfärben müssen, in Schichtstärken
von mehr -als 2 bis 3 cm aufgetragen werden, während °die- Brandschutzüberzugsmittel
der Erfindung in. einer Schichtstärke von höchstens 1,5 mm aufgetragen werden. Der
nachfolgend wiedergegebene Vergleichsversuch zeigt, daß auch gegenüber dieser Brandschutzfarbe
des Standes der Technik gemäß der Erfindung eine verbesserte Wirkung erzielt wird.
Beispiele Mit den nachfolgend beschriebenen Brandschutzüberzugsmitteln wurde jeweils
ein 1 mm dickes Stahlblech von 10 cm Kantenlänge beschichtet.
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Nach Durchtrocknung wurde an der Rückseite des Stahlbleches ein Thermoelement
angebracht und das Blech in einen Apparat eingespannt, der den Wärmeverlust auf
der Rückseite verhindert und dadurch einen Wärmestau hervorruft. Die Vorderseite
wurde mit einem Teclu-Brenner, welcher eine Maximaltemperatur von 1400°C in der
Flammspitze zeigt, auf der gesamten Fläche (lammbelastet. Jeweils von 50 zu
50'C wurde Zeit genommen.
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Versuch 1 Brandschutzüberzugsmittel gemäß Erfindung
| Versuch 2 |
| "- - Handelsübliches Brandschutzüberzugsmittel. |
| Polyvinylacete#t-Mischpolymerisat, i |
| 60 °/oig=in Wässer- . _ 18,0 u |
| Mönöammönphosphat ..........: 17,0 |
| Dicyandiamid:......... :........... 16,0 |
| Pentaerythrit. . . . . . 12,0 |
| _ Stärke . . .590. |
| Titändioxyd-Rut@I . . 6,0 - |
| Wasser . . . . . . . . . _ . 26,0 |
| 100,0 |
| Versuch 3 ' |
| Brandschutzfarbe, IR-reffektierend' - |
| Chromgelb . . . . . . . . . . . . 4,70- |
| - Titandioxyd ......:..........:.... - 1;8I |
| Chromoxydgrün .................. 10,84 |
| Schwerspat ...................... 17,00 |
| Alkydharz 50010 Lösung . . . . . . . . . . . 47,00 |
| Zusatzstoffe ..... . .. ... . .. . . - . . .. 2,00 |
| Lösungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 16,65 |
| 100,00 |
| Versuch 4 |
| Brandschutzfarbe, IR-reflektierendmitZirkonoxyd |
| Chromgelb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,70 |
| Titandioxyd ...................... 1;81 |
| Chromoxydgrün ............. : .... 10,84 |
| Zirkonoxyd .................. * ' * . 17,00 |
| Alkydharz 50010 Lösung . . . . : . . . . . . 47,00 |
| Zusatzstoffe ..... .. . . . .... ... . . . .. 2,00 |
| Lösungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 16,65 |
| 100,00 |
| Versuch 5 |
| Anorganische Brandschutzfarbe, zirkonoxydhaltig- |
| Wasserglas ....................... 70,00 |
| Kreide .......................... 10,00 |
| Zirkonoxyd .......... .......... 20,00 |
| 100,00 |
| 2000C I 250°C ' 3000C I 3500C I 400°C
I 450°C |
| 30' = 185°C |
| 20'15". 30' = 216'C |
| 35" 50" 1'07" 1'30" 1'50" 225" |
| 43" 57" 1'18" 1'45" 2'10" 2'50" |
| 48" 1'13" 1'45" 2'30" 3'33" 4'56" |
| 50" 1'09" 1'30" 2' 2'50" 3'.50" |
| 1'35" 2'08" 2'48" 3'35" 4'28" 5'50" |
| 37" 52" 1'13" 1'34" 1'5811- 2'25" |
Der Vergleichsversuch zeigt (s. Tabelle), daß das Brandschutzmittel
gemäß der Erfindung den Brandschutzmitteln des Standes der Technik überlegen ist,
da ein erheblich längerer Zeitraum erforderlich ist, bis die Stahlplatte die höheren
Temperaturen erreicht.