DE1519406A1

DE1519406A1 - Feuerschutz-Farbanstrich und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1519406A1
Application number: DE19621519406
Authority: DE
Inventors: Stevenson David Gordon; Peter Walker
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1961-04-12
Filing date: 1962-04-10
Publication date: 1969-12-18
Also published as: FR1320362A; GB968336A

Description

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT _{Telefoni22Stc}

Telogramm-Adr.: Patschub, Siegen Abt.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, Siegen i. Wejtf., Poitfadi 325 Postscheckkonten: Köln 106V 31, Essen 203 42 Bankkonten:

,2 159 Dr. W/H. ^Deutlche *"*^AG·'

Filiale Siegen u. Oberhausen (RhId.)

9. April 1962

TJHITED KINGDOM ATOIvIIG ENERGY AUTHORITY, Patents Branch, 11, Charles II Street, London , S.W.1., England

Dr₁ Expl.

Für diese Anmeldung wird die Priorität der britischen Patentanmeldung Hr. 13 139/61 von 12, April 1961 beansprucht.

ffeuerschutz-Farbanstrich und Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung bezieht sich auf Peuerschutz-Jarbanstriche /fire resistant paints/, welche beim Erhitzen aufblähen /intumesce/ und dadurch eine isolierende Schutzschicht bilden.

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Die Rolle vieler üblicher Anstriche in Bezug auf die Unterstützung der Ausbreitung eines Feuers oder Brandes ist jetzt allgemein anerkannt, und es ist klar, dass der (Brand-) Schaden bedeutend verringert werden könnte, falls Feuerschutz-Farbanstriche in grösserem Umfang benutzt würden. Die Rolle oder Auswirkung von Feuerschutz-Farben bei der Verhinderung der Brand- oder Feuerausbreitung ist jedoch eine komplexe, und die Entwicklung eines universellen Feuerschutz-Farbanstriches hat sich als schwierig erwiesen. Man könnte bzw. würde natürlich nichtentflammbare Materialien zur Wahl stellen} aber dies ist nicht immer möglich. Am gebräuchlichsten ist die Verwendung von Materialien, die unter normalen Bedingungen nicht brennbar sind oder durch Zusatz von flammenerstickenden. Mitteln, nicht-entflammbar gemacht worden sind.

Aufblähende Farbanstriche sind von Haus aus von grosser Wichtigkeit. Sie sind äusserst brauchbar zum Schutz von Holz, da sie die Wärmeleitung nach dem Holz und somit das Verkohlen oder Verbrennen unter dem Anstrich verhindern oder hintanhalten. Ferner sind sie ihrer Natur nach sehr wertvoll beim Aufbringen auf Metallteile. Metallteile können, da sie sehr gut wärmeleitend sind, den Brand oder das Feuer durch Wärmeleitung Ton der Brandstelle nach einer entfernten Stelle übertragen. Die niedrige Wärmeleitfähigkeit aufblähender Farbanstriche nach dem Aufquellen verhindert die Übertragung grosser Wärmemengen in d*§ Innere des Metallteiles.

Aufblähende Farbanstriche haben nun längst nicht ao gro··· Anwendung gefunden, wie ihrer Überlegenheit eigentlich

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zukäme, weil gewisse unerwünschte Eigenschaften mit ihnen verbunden sind. Die wichtigsten unerwünschten Eigenschaften Bind eine ziemlich grosse Wasserlöslichkeit und die Verträglichkeit mit einer nur relativ kleinen Klasse oder Gruppe von Materialien.

Eine WasserlöBlichkeit ist normalerweise mit der Löslichkeit einer oder mehrerer Komponenten des Farbanstrichs verbunden oder iet dadurch bedingt. Ein bekannter quellfähiger Parbanstrich /intumescent paint system/ ist z.B. auf der Basis von wasserlöslichem Na - Silikat aufgebaut. Anstriche, welche lösliche Bestandteile enthalten, müssen unter Trocken-Bedingungen /dry conditions/ aufgetragen werden, eine Bedingung, die sehr schwierig einzuhalten ist, wenn der Anstrich an oder auf einem Schiff aufgebracht werden soll.

Pur Farbhersteller ist Jedoch bekannt, sich derart zu spezialisieren, dass ein solcher Anstrich auf einem Schiff im Roten Meer /Red Sea/ aufgebracht werden kann. Das Auftragen eines Überzuges /overcoat/ hilft nichts, weil durch Osmose Wasser durchdringen und der Überzug von unten durch Verseifen /saponification/ angegriffen werden kann oder Blasenwerfen des Überzuges erfolgt, wodurch nach dem Wiedertrocknen Risse entstehen.

Die Verträglichkeit eines Anstrichs mit nur einer kleinen Stoffkiasse oder -gruppe ist offensichtlich unerwünscht. Sie kann besonders unpassend oder störend sein, wenn der Anstrich sich zwar mit Holz, nicht aber mit'Metall verträgt.

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Viele Holzgebäude enthalten Stahlbauteile als wesentlichen Bestandteil, und es ist offenbar mühsam, wenn der Anstreicher sorgfältig entweder das Holz oder das Metall umgehen oder aussparen muss. Ferner ist es offenbar wünschenswert, beides, sowohl Holz als auch Metall, vor Feuereinwirkung zu schützen.

Ein Gegenstand dieser Erfindung besteht in der Herstellung eines quellfähigen Anstriches, welchem keiner der obigen Nachteile eigentümlich ist.

Weiter bezweckt die Erfindung die Herstellung eines quellfähigen Anstriches, der leicht auf der zu streichenden Oberfläche aufzutragen ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines quellfähigen Anstriches, der witterungsbeständig ist.

Ausserdem betrifft die Erfindung die Herstellung eines quellfähigen Anstrichs, welcher wie ein normaler Anstrich gereinigt werden kann.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines quellfähigen Anstriches, der sich für das Aufbringen sowohl auf Stahl- als auch auf Holzgegenstände eignet.

Die Erfindung betrifft einen quellfähigen, feuerfesten Farbanstrich, bestehend aus einem flüssigen Emulsionsmittel, einem feuerfesten Füllmaterial, einem zur Herstellung einer zähflüssigen Bindemasse für das Füllmaterial im Feuer geeig-

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neten Bindemittel, und einem aufblähenden Stoff, der aus einem Polyester von Methacrylsäure besteht, wobei der Polyester eine Zersetzungstemperatur in der Grossenordnung von 200 - 53O⁰O hat.

Die Punktion des flüssigen Emulsionsmittels besteht in der Sicherung, oder Schaffung eines zusammenhängenden und anhaftenden: Anstriohfilms, und in der Verträglichkeit sowohl von Überzügen normaler Appreturen sowie von Witterungseinflüssen. Die bekannten Harzanstriche unterscheiden sich beträchtlich in ihrer Brauchbarkeit. Im allgemeinen sind die einfachen trocknenden lösungsmittelsysteme insofern nicht zufriedenstellend, da sie im Feuer oder Brand zur Zersetzung und Verdampfung neigen. Es ist besser, dass das flüssige lösungsmittel einen verkohlten Rückstand hinterlässt, so dass ein Zerreissen. des Films so weit wie möglich vermieden wird. Es ist von Vorteil, dass das flüssige Lösungsmittel bei hohen Temperaturen die Tendenz zum Vernetzen oder Querverketten zeigt. Brauchbare Stoffe sind Tungöl (= Holzfirnisöl) - Phenolkörper. (Lösungsmittel, hergestellt durch Reaktion von Holzfirnisöl mit einem. Phenolharz vom "resell"-Typus mischbaren Öl /oil reactive phenolic resin of the resell type/, z.B. p-Butyl-t-Phenol), Epoxyester, Additionsverbindungen aus Epoxyharzen und Isocyanaten (des Typs, welcher als Verbindung von Polyurethankörpern, Reaktionsprodukten unmodifizierter Polyester, Hydroxylzahl 200-300, mit geeigneten Isocyanat-Addukten bekannt ist).

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. Die Punktion des feuerfesten Füllmaterials besteht in der Bildung von Rest- oder Füllmasse /bulk/, wenn das übrige Material verbrannt ist. Bis jetzt benutzte feuererstickende Stoffe verbrannten bei fortgesetztem Erhitzen, unter Freilegung der darunterliegenden Fläche. Entblätterter Glimmer wird als Füllstoff bevorzugt.

Die Funktion des Bindematerials besteht in der Erzeugung einer flüssigen oder zähflüssigen Masse bei hohen Temperaturen im Feuer. Ohne einen solchen Stoff würde die Füllmasse einfach abfallen, nachdem das flüssige Emulsionsmittel verkohlt oder verdampft ist. Es kann. Borsäure oder Bortrioxyd benutzt werden. Ein niedrigschmelzendea Glas kann als Bindematerial benutzt werden, wobei das Glas gleichzeitig als Füllung dient.

Der aufblasende oder -blähende Stoff /blowing agent/ bewirkt bei hoher Temperatur, wenn das Bindemittel zähflüssig geworden ist, eine Gasentwicklung und veranlasst das Material, sich aufzublähen. Er sollte bevorzugt im. Temperaturbereich von 200 - 35O°0 zerfallen. Ein besonders brauchbarer blasenwerfender Stoff ist Methacrylsäure-Polybutylester. Dieser depolymerisiert beim. Erhitzen unter Bildung des bei den angewandten Temperaturen gasförmigen Monomeren.

Die bevorzugten Anteile liegen in der Grössenordnung von 10 bis 30 Gewichts^ der gesamten Zusammensetzung (ausschliesslich Lösungs- oder Emulsionsmittel /solvent/). Höhere Beimengungen verursachen heftigeres Aufblähen als geringere. Die

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Stoffe sind natürlich in einem geeigneten Mittel gelöst. In den folgenden Beispielen wurde Xylol verwandt; diese Wahl ist -jedoch nicht von wesentlicher Bedeutung.

Wenn ein glänzendes, schirmendes oder dekoratives Aussehen verlangt ist, werden Anstriche auf der Basis von Tungöl-Phenolkörpern oder Epoxyestern bevorzugt. Es ist offensichtlich, daß die jeweilige Stofjwahl an flüssigem Emusionsmit el, an feuerfestem Füllkörper und an Binde- und Lösungs .ittel eine Erfahrungsangelegenheit ist und weitgehend von den z.Zt erhältlichen Materialien beherrscht wird..

Beispiele der Erfindung werden durch folgende Methode getestetι Eine Sperrholzplatte von 12 Quadratzoll ( » 77.419 cm ) und 1/4 Zoll ( * 1.815 Zoll = 1.82 cm) Schichtstärke wurde mit Bwei Überzügen versehen. Je ein Tag lag zwischen den beiden Anstrichen. Die Platte wurde 7 Tage getrocknet und dann horizontal mit der gestrichenen Seite nach unten 2 Zoll (« 5.08 cm) über der Flamme eines Bunsenbrenners aufgehängt. In allen Fällen zeigten die den unten beschriebenen Beispielen entsprechenden Farbanstriche keinen Flammendurchbruch nach 30 Minuten und keine Ausbreitung des Feuers durch die Platte hinduroh. Die Temperatur auf der Rückseite der Platte stieg in 4 Minuten auf etwa 300⁰C. Durch Abdecken der Platte mit Aluminium konnte sie auf 130⁰C heruntergebracht werden.

Beispiel 1 '

Titandioxyd 5 Gewichts-Teile

Entblätterter Glimmer 80 Gewichts-Teile

Borsäure 10 Gewichts-Teile

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"Synolac" 463x (Bestehend aus "4 Gewichtsteilen entwässertes Rizinusöl und 1 G-ewichtsteil unverändertes Epoxyharz, MoI.-Gew. 2800 - 3000)
Methacrylsäure-Polybutylester Xylol

G-ewichts-Teile Gewichts-Teile G-ewichts-Teile

Beispiel 2

Titandioxyd

Entblätterter Glimmer

Borsäure

"Synolac" 463x

Me 1ha crylsüure-Polybutylester Xylol

5 Gewichte-Teile 50 Gewiohte-Teile 10 Gewichts-Teile 50 Gewichts-Teile 60 Gev/ichts-Teile Gewichts-Teile

Beispiel 3

Titandioxyd
Entblätterter Glimmer
Borsäure

5 Gewichts-Teile 60 Gewichts-Teile 20 Gewichts-Teile

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"SÖopon 1200 m" (d.i. ein Harz bestehend aus 4 Gewiohts-T eil an. entwässertem Rizinusöl, 1 Gewiohts-Teil unverändertes

Epoxyharz, 1 Gew.-Teil CgH₅OH.OH₂) 100 Gewichts-Teile

Polybutylmethaorylat 50 Gewichts-Teile

Xylol 100 Gewichts-Teile

Beispiel 4

Titandioxyd Borsäure lampenruss Entblätterter Glimmer 2/1 Gewichts-Teile Tungöl p-Butyl-t-phenol-Formaldehyd Harz-Lösung Methacrylsäure-Polybutlylester Xylol

5 Gewichte-Teile 10 Gewichte-Teile

2 Gewiohts-Teile 80 Gewichts-Teile

100 Gewichts-Teile 50 Gewichte-Teile 100 Gewichts-Teile

Beispiel 5 Titandioxyd Weiches Glaspulver Entblätterter Glimmer "Epikote 1001" (d.i. unverändertes Epoxyharz mit dem Mol.-Gewicht um 900) 5- Gewiohtsteile Gewiohts-Teile Gewiohis-Teile

Gtwiohts-Teile

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»Vereamid 115" (d.i. ein

Aminokondensationsprodukt mit

Linolsäureamidwert 220) · 30 Gewichts-Teile Methacrylsäure-Polybutylester 50 Gewichte-Teile

Xylol 120 Gewichts-rTeile

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Aufblähender feuerfester Farb^nstrich, bestehend aus einem flüssigen Bmulsionsmittel, einem feuerfesten füllmaterial, einem Bindematerial, das geeignet ist, im /euer einen zähilüssigen Bindestoff für d*ie !''üllmasse zu erzeugen, und einem ■ -.uiblasenden ötoff, der hur einem '.< olyester von iuethacr.-lsi.ure besteht, wobei der Polyester eine Zersetsungstempcr-tur von 2OU - ^3Ü°G hat.

2. Farbanstrich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Polyester eine ZersetsuiiKetemperatur von 200 35O⁰G hat.

3." !Farbanstrich nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daJ? der beschriebene Polyester methacrylsäure-Polybufrlester ist.

4. ?prbin:-trich nach Anspruch 1 bi? 3, dadurch geknnzeichnet, daß besagter Polyester in üewichtsanteilen von 10 bis 30 tfo der Gesamtmasse mit Ausnahme des ^muleionsmittels vorhanden ist.

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