DE19600877A1 - Ammonium phosphate-based flameproofing agent free of afterglow - Google Patents

Ammonium phosphate-based flameproofing agent free of afterglow

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Abstract

A flameproofing comprises, by wt. (A) 45-85 (preferably 65-75)% ammonium phosphate component; (B) 2-30 (4-6)% boron component; and (C) 10-50 (20-30)% of a polyalcohol.

Description

Flammschutzmittel, die als wirksame Komponente Ammoniumphosphate enthalten, sind seit langem bekannt. Auch die Kombination von Ammoniumphosphaten mit Borverbindungen, wie Melaminborat, ist als Flammschutzmittel bekannt.Flame retardants that contain ammonium phosphates as an effective component have been known for a long time. Also the combination of ammonium phosphates with boron compounds, such as Melamine borate, is known as a flame retardant.

Die DE-A-38 01 456 beschreibt zum Beispiel flammwidrig ausgerüstete Polyurethanmassen, die als Flammschutzmittel ein Phenol oder Melamin-Formaldehyd-Kondensat, Pentaerythrit sowie ein Ammoniumphosphat und Dicyandiamid enthalten. Die EP-A-0 555 136 beschreibt ein intumeszierendes Flammschutzmittel aus Zuckeralkoholen und Diammoniumdiphosphat.DE-A-38 01 456 describes, for example, flame-retardant polyurethane compositions, the flame retardant is a phenol or melamine-formaldehyde condensate, pentaerythritol as well as an ammonium phosphate and dicyandiamide. EP-A-0 555 136 describes an intumescent flame retardant made from sugar alcohols and diammonium diphosphate.

In der DE-A-31 00 626 werden schwer entflammbare Kunststoffe mit einem besonderen strukturellen Aufbau beschrieben, die Ammoniumphosphat, Ammoniumpolyphosphat, Borax und/oder Melamin enthalten. Die DE-A-37 02 667 wiederum beschreibt eine Formmasse, die als Flammschutz und Brandschutzmittel eine Mischung aus primärem und sekundärem Ammoniumphosphat enthält. Auch bei der DE-A-40 34 046, die flammwidrige Polyurethan- Weichschaumstoffe beschreibt, wird modifiziertes und nichtmodifiziertes Ammoniumpolyphos­ phat in Kombination mit Melamin und Blähgraphit als Flammschutzmittel verwendet. Selbstverlöschende Polyurethane, die als Flammschutzmittel eine Phosphor- und eine Stickstoffkomponente enthalten, beschreibt die DE-A-40 03 230, wobei die Phosphorkom­ ponente aus in Wasser schwer löslichem Ammoniumpolyphosphat besteht und die Stickstoff­ komponente, z. B. Amino-1,3,5-triazine, beinhaltet.DE-A-31 00 626 describes flame-retardant plastics with a special one Structural structure described, the ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, borax and / or melamine. DE-A-37 02 667 in turn describes a molding compound which as a flame retardant and fire protection agent, a mixture of primary and secondary Contains ammonium phosphate. Also in DE-A-40 34 046, the flame-retardant polyurethane  Soft foams describes modified and unmodified ammonium polyphos phat used in combination with melamine and expanded graphite as a flame retardant. Self-extinguishing polyurethanes, which have a phosphor and a flame retardant Containing nitrogen component, describes DE-A-40 03 230, the phosphorus component consists of ammonium polyphosphate, which is sparingly soluble in water, and the nitrogen component, e.g. B. Amino-1,3,5-triazines.

Alle diese bisher bekannten Flammschutzmittel zeigen jedoch Nachteile, die deren Verwendung stark einschränken bzw. sogar unmöglich erscheinen lassen, da sie nachglimmen und gegebenenfalls zusätzlich die entsprechenden Normen nicht erfüllen, nicht lagerstabil sind oder eine zu starke Rauchentwicklung aufweisen. Das Nachglimmen ist beispielsweise bei Motorisolierungen im Automobilbau von großem Nachteil.However, all of these previously known flame retardants have disadvantages in their use severely restrict or even make it seem impossible because they glow and if necessary, additionally do not meet the relevant standards, are not stable in storage or have too much smoke. The afterglow is, for example, at Motor insulation in automotive engineering is a major disadvantage.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein lagerstabiles, universell einsetzbares und äußerst wirksames intumeszierendes Flammschutzmittel zu finden, das alle Anforderungen erfüllt, insbesondere das Nachglimmen zu verhindern oder zumindest stark zu reduzieren. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object of the invention was therefore to provide a storage-stable, universally applicable and extremely Find effective intumescent flame retardant that meets all requirements especially to prevent afterglow or at least to reduce it strongly. This The object is achieved with the features of claim 1.

Da sowohl Kombinationen von Ammoniumpolyphosphat mit Melaminborat als auch von Zuckeralkoholen mit Diammoniumdiphosphat nachglimmen, ist es äußerst überraschend, daß die erfindungsgemäßen Flammschutzmittel ein Nachglimmen wirkungsvoll verhindern.Since both combinations of ammonium polyphosphate with melamine borate and of Afterglow sugar alcohols with diammonium diphosphate, it is extremely surprising that the flame retardants according to the invention effectively prevent afterglow.

Als Ammoniumphosphatkomponente können prinzipiell alle Ammoniumortho-, -di- und -polyphosphate verwendet werden, doch sind insbesondere das Tetraammoniumdiphosphat sowie polymere Ammoniumphosphate bevorzugt.In principle, all ammonium ortho-, di- and -polyphosphates are used, but especially the tetraammonium diphosphate as well as polymeric ammonium phosphates are preferred.

Die Polyalkoholkomponente umfaßt alle Polyalkohole mit zwei und mehr OH-Gruppen pro Molekül, wobei Erythrit, Pentaerythrit, Sorbit, Mannit und andere Zucker bevorzugt sind und sich vor allem Pentaerythrit und Sorbit als besonders wirksam gezeigt haben.The polyalcohol component includes all polyalcohols with two and more OH groups per Molecule, with erythritol, pentaerythritol, sorbitol, mannitol and other sugars being preferred and Pentaerythritol and sorbitol have been shown to be particularly effective.

Als Borkomponente findet bevorzugt Orthoborsäure (H₃BO₃) Verwendung. Es kommen aber auch Boroxide sowie deren Hydrationsprodukte und sonstige Borverbindungen, wie Salze der Borsäure, z. B. Melaminborat, in Betracht, aus denen sich in wäßrigem Milieu gegebenenfalls Borsäuren bilden können.Orthoboric acid (H₃BO₃) is preferably used as the boron component. But it will come also boron oxides and their hydration products and other boron compounds, such as salts of Boric acid, e.g. B. melamine borate, from which, if appropriate, in an aqueous medium Can form boric acids.

Das erfindungsgemäße Flammschutzmittel kann zum Schutz aller brennbaren Stoffe als Tränk-, Imprägnier- oder Beschichtungsmittel für faserige, kugelige, plättchen-, kristall- oder pulverförmige, massive oder poröse, stückige, hohlkörperartige, schaumstoffartige oder flächige, organische, brennbare Teilchen oder Teile verwendet werden. Dabei kann das erfindungsgemäße Flammschutzmittel allein oder in Kombination mit Bindemitteln eingesetzt werden. Bindemittel können Phenol- oder Melaminformaldehyd-Kondensationsprodukte, sonstige organische polymerisierbare oder kondensierbare Verbindungen, aber auch an­ organische Mittel, wie z. B. Wasserglasbinder etc., sein. Besondere Wirksamkeit wurde dort erreicht, wo feinteilige Stoffe wie Fasern, Späne, Holz, Kork, Körner, Fruchtschalen, Stärkeprodukte, Eiweißprodukte oder Cellulosezubereitungen mit dem erfindungsgemäßen Flammschutzmittel behandelt und anschließend durch Zusatz von Bindemitteln zu Formkörpern verarbeitet werden. Das Flammschutzmittel kann aber auch mit dem verwendeten Bindemittel gemischt werden und zum Einsatz kommen, oder aber die feinteiligen Stoffe werden mit dem Flammschutzmittel homogenisiert und danach erst mit dem Bindemittel versetzt.The flame retardant according to the invention can be used as an impregnating, Impregnating or coating agent for fibrous, spherical, platelet, crystal or  powdery, solid or porous, lumpy, hollow body, foam or flat, organic, flammable particles or parts are used. It can Flame retardants according to the invention used alone or in combination with binders will. Binders can be phenol or melamine formaldehyde condensation products, other organic polymerizable or condensable compounds, but also on organic agents such as B. water glass binder, etc. Particular effectiveness was there reached where finely divided substances such as fibers, chips, wood, cork, grains, fruit peels, Starch products, protein products or cellulose preparations with the invention Flame retardants treated and then by adding binders to moldings are processed. The flame retardant can also be used with the binder are mixed and used, or the finely divided substances are mixed with the Flame retardant homogenized and only then mixed with the binder.

Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Flammschutzmittels kann innerhalb gewisser Grenzen schwanken, ohne daß sich die Wirksamkeit des Flammschutzmittels wesentlich verändert.The composition of the flame retardant according to the invention can be within certain limits Limits fluctuate without significantly reducing the effectiveness of the flame retardant changed.

Das erfindungsgemäße Flammschutzmittel enthält vorzugsweise 65 bis 75 Gew.% der Ammoniumphosphatkomponente, 10 bis 40 Gew.%, besonders 20 bis 30 Gew.% der Polyalkoholkomponente und 2 bis 15 Gew.%, besonders 4 bis 6 Gew.% der Borkomponente.The flame retardant according to the invention preferably contains 65 to 75% by weight of the Ammonium phosphate component, 10 to 40% by weight, especially 20 to 30% by weight of the Polyalcohol component and 2 to 15 wt.%, Especially 4 to 6 wt.% Of the boron component.

In der einfachsten Form besteht das erfindungsgemäße Flammschutzmittel aus einer homogenen Mischung der feinpulverigen Inhaltsstoffe. Es kann aber auch dadurch erhalten werden, daß man zwei der Wirkstoffe mit einer konzentrierten Lösung oder Suspension des dritten Stoffes benetzt, anschließend trocknet und pulverisiert. Auch kann die Schmelze eines Inhaltsstoffes mit den anderen Inhaltsstoffen vermischt, die Mischung abgekühlt und anschließend gemahlen werden.In its simplest form, the flame retardant according to the invention consists of a homogeneous mixture of fine powdery ingredients. But it can also get it be that two of the active ingredients with a concentrated solution or suspension of third substance wetted, then dried and pulverized. The melt can also be one Ingredient mixed with the other ingredients, the mixture cooled and are then ground.

Wenn das pulverförmige erfindungsgemäße Flammschutzmittel schnell auf Temperaturen über 250°C erhitzt wird oder Flammengasen ausgesetzt wird, dann wird durch Aufschäumen eine Dämmschicht gebildet, die einen besonders effektiven Schutz gegen Entflammen darstellt. Aufgrund dieses auch als Intumeszenz bezeichneten Verhaltens werden daher die erfindungs­ gemäßen Flammschutzmittel, z. B. in gegebenenfalls verstärkten Formteilen in Formkörpern aus gebundenen Teilchen, wie z. B. Holz, Fasern, Pappe, Kunststoffe usw., in gebundenen, beschichteten bzw. imprägnierten Vliesen, Geweben, Gewirken, starren oder flexiblen Schaumstoffen und dergleichen verwendet.If the powdered flame retardant according to the invention quickly to temperatures Is heated to 250 ° C or is exposed to flame gases, then by foaming one Insulation layer formed, which represents a particularly effective protection against ignition. Because of this behavior, also known as intumescence, the invention contemporary flame retardants, e.g. B. in optionally reinforced moldings in moldings bound particles, such as As wood, fibers, cardboard, plastics, etc., in bound, coated or impregnated nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics, rigid or flexible Foams and the like are used.

Im folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Die angegebenen Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.The invention will be explained below by way of example. The specified parts and Percentages are by weight unless otherwise stated.

Beispiel 1example 1

In einem geeigneten Mischaggregat werden 350 Teile Tetraammoniumpyrophosphat, 125 Teile Sorbit und 25 Teile Borsäure homogen miteinander vermischt. Die Mischung wird dann auf einer Stiftmühle gemahlen und verpackt.350 parts of tetraammonium pyrophosphate and 125 parts are in a suitable mixing unit Sorbitol and 25 parts of boric acid homogeneously mixed together. The mixture is then on ground and packed in a pin mill.

Beispiel 2Example 2

Ein Zwangsmischer wird mit 350 Teilen Ammoniumpolyphosphat und 125 Teilen Sorbit beschickt, und beide Komponenten werden miteinander vermischt. Bei laufendem Misch­ werkzeug werden dann 50 Teile einer heißen 50%igen Borsäurelösung auf die vorgelegten Komponenten aufgesprüht. Es bildet sich ein feines Granulat. Das Granulat wird in einem Durchlauftrommeltrockner getrocknet, anschließend gemahlen und verpackt.A compulsory mixer is used with 350 parts of ammonium polyphosphate and 125 parts of sorbitol loaded, and both components are mixed together. With mixing in progress 50 parts of a hot 50% boric acid solution are then placed on the tool Components sprayed on. A fine granulate is formed. The granules are in one Continuous drum dryer dried, then ground and packed.

Beispiel 3Example 3

Ein Schmelzkessel wird mit 350 Teilen Monoammoniumposphat beschickt und geschmolzen. In die Schmelze werden nacheinander 125 Teile Pentaerythrit und 25 Teile Borsäure eingetragen und untergemischt. Die Mischung wird ausgegossen und abgekühlt. Die erstarrte Mischung wird anschließend grob gebrochen, dann fein gemahlen und verpackt.A melting pot is charged with 350 parts of monoammonium phosphate and melted. 125 parts of pentaerythritol and 25 parts of boric acid are successively introduced into the melt registered and mixed. The mixture is poured out and cooled. The froze The mixture is then roughly broken, then finely ground and packed.

Beispiel 4Example 4

Ein Reißwollefaservlies wird mit dem erfindungsgemäßen Flammschutzmittel nach Beispiel 1 und danach mit einem Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukt bepudert. Das derart vorbehandelte Vlies wird in einer heizbaren Presse verdichtet und bei 140°C ausgehärtet. Man erhält ein flächiges, leichtes Preßteil, welches dem "NORDTEST NT FIRE 002" entspricht und keinerlei Nachglimmen zeigt.A tear wool fleece is made with the flame retardant according to the invention according to Example 1 and then powdered with a phenol-formaldehyde condensation product. That way Pretreated fleece is compressed in a heatable press and cured at 140 ° C. Man receives a flat, light pressed part, which corresponds to the "NORDTEST NT FIRE 002" and shows no afterglow.

Beispiel 5Example 5

Eine Beschichtungsmasse auf Kunstharzbasis wird mit 20% des erfindungsgemäßen Flammschutzmittels nach Beispiel 2 vermischt. Eine phenolharzverleimte Sperrholzplatte wird mit der Beschichtungsmasse satt beschichtet. Die Beschichtung wird getrocknet und hinterläßt einen 0,5 mm dicken Belag auf der Plattenoberfläche. Diese Oberfläche wird mit einem Erdgasgebläse beflammt. Es bildet sich eine bis zu 10 mm dicke Schicht aus isolierendem und feuerabweisendem Intumeszenzschaum aus, hinter der das Holz gegen Durchbrennen geschützt ist.A coating composition based on synthetic resin is 20% of the invention Flame retardant mixed according to Example 2. A plywood sheet glued with phenolic resin is used  fully coated with the coating compound. The coating is dried and left behind a 0.5 mm thick coating on the plate surface. This surface comes with a Flame for natural gas blowers. A layer of insulating and up to 10 mm thick is formed fire-resistant intumescent foam, behind which the wood is protected against burning is.

Beispiel 6Example 6

Ein Polyamidgewebe (Kevlargewebe) wird einseitig mit dem erfindungsgemäßen Flammschutz­ mittel nach Beispiel 3 beschichtet. Ein zweites Gewebe wird mit einem flüssigen Phenolharz benetzt und dann mit der benetzten Seite auf die mit dem erfindungsgemäßen Mittel beschichtete Seite gelegt. Beide Gewebe werden jetzt zusammengepreßt und durch Erhitzen miteinander verklebt. Das so erhaltene Flächengebilde wird mit der Flamme eines Erdgasgeblä­ ses beflammt. Das mit dem erfindungsgemäßen Flammschutzmittel behandelte Gewebe wird durch Beflammung verkohlt, dabei aber nicht zerstört.A polyamide fabric (Kevlar fabric) is one-sided with the flame retardant according to the invention coated according to Example 3. A second fabric is made with a liquid phenolic resin wetted and then with the wetted side to the agent according to the invention coated side. Both tissues are now pressed together and heated glued together. The sheet thus obtained is blown with a natural gas blower it flames. The fabric treated with the flame retardant according to the invention becomes charred by flame but not destroyed.

Beispiel 7Example 7

In einem geeigneten Mischaggregat werden 100 kg getrocknete Weichholzspäne vorgelegt und mit 25 kg des erfindungsgemäßen Flammschutzmittels gemäß Beispiel 3 vermischt. Die Mischung wird dann zusätzlich mit 15 kg Melamin-Formaldehydharz versetzt und homogeni­ siert. Die erhaltene Mischung wird auf einer heizbaren Presse zu einer Platte verpreßt. Diese Spanholzplatte von 20 mm Dicke widersteht einer 30minütigen Beflammung mit einem Erdgasgebläse, ohne durchzubrennen. Bei Abschalten des Gebläses ist nach 20 sec kein Nachglimmen mehr zu erkennen.100 kg of dried softwood shavings are placed in a suitable mixing unit and mixed with 25 kg of the flame retardant according to the invention according to Example 3. The The mixture is then additionally mixed with 15 kg of melamine-formaldehyde resin and homogeneous siert. The mixture obtained is pressed into a plate on a heatable press. This Chipboard with a thickness of 20 mm withstands 30 minutes of exposure to flame Natural gas blower without blowing. When the fan is switched off, there is no after 20 seconds Afterglow to see more.

Claims (10)

1. Flammschutzmittel, das eine Ammoniumphosphatkomponente und eine Borkomponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es 45 bis 85 Gew.% der Ammoniumphosphat­ komponente, 2 bis 30 Gew.% der Borkomponente sowie 10 bis 50 Gew.% einer Polyalkoholkomponente enthält.1. Flame retardant which contains an ammonium phosphate component and a boron component, characterized in that it contains 45 to 85% by weight of the ammonium phosphate component, 2 to 30% by weight of the boron component and 10 to 50% by weight of a polyalcohol component. 2. Flammschutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 65 bis 75 Gew.% der Ammoniumphosphatkomponente, 2 bis 15, vorzugsweise 4 bis 6 Gew.% der Borkomponente und 10 bis 40, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.% der Polyalkohol­ komponente enthält.2. Flame retardant according to claim 1, characterized in that it is 65 to 75 % By weight of the ammonium phosphate component, 2 to 15, preferably 4 to 6% by weight the boron component and 10 to 40, preferably 20 to 30% by weight of the polyalcohol component contains. 3. Flammschutzmittel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Ammoniumphosphatkomponente Ammoniumorthophosphat, Ammoniumdiphosphat und/oder Ammoniumpolyphosphat, bevorzugt polymeres Ammoniumphosphat, insbesondere Ammoniumdiphosphat enthält.3. Flame retardant according to claim 2 or 3, characterized in that it as Ammonium phosphate component, ammonium orthophosphate, ammonium diphosphate and / or ammonium polyphosphate, preferably polymeric ammonium phosphate, contains in particular ammonium diphosphate. 4. Flammschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyalkoholkomponente wenigstens einen Polyalkohol mit mehr als 2 OH-Gruppen pro Molekül, bevorzugt Polyalkohol mit 4, 5, 6 und mehr OH-Gruppen, besonders Erythrit, Pentaerythrit, Sorbit, Mannit und andere Zucker enthält.4. Flame retardant according to one of claims 1 to 3, characterized in that it as a polyalcohol component at least one polyalcohol with more than 2 OH groups per molecule, preferably polyalcohol with 4, 5, 6 and more OH groups, particularly Contains erythritol, pentaerythritol, sorbitol, mannitol and other sugars. 5. Flammschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Borkomponente Orthoborsäure, Boroxide und/oder deren Hydratationsprodukte und/oder Salze der Borsäure, und/oder sonstige Borverbindungen, aus denen sich in wäßrigem Milieu Borsäuren bilden können, enthält.5. Flame retardant according to one of claims 1 to 4, characterized in that it as a boron component, orthoboric acid, boron oxides and / or their hydration products and / or salts of boric acid, and / or other boron compounds, which form in aqueous medium can form boric acids. 6. Flammschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer mechanischen Mischung der feinpulverigen Ammoniumphosphatkom­ ponente, der feinpulverigen Polyalkoholkomponente und der feinpulverigen Borkom­ ponente besteht.6. Flame retardant according to one of claims 1 to 5, characterized in that it from a mechanical mixture of fine powdered ammonium phosphate component, the fine powdered polyalcohol component and the fine powdered Borkom component exists. 7. Flammschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es durch mechanisches Mischen zweier Komponenten, Benetzen mit einer wäßrigen Lösung oder Suspension der dritten Komponente, Trocknen und Vermahlen zu einem feinen Pulver erhalten wurde.7. Flame retardant according to one of claims 1 to 5, characterized in that it by mechanical mixing of two components, wetting with an aqueous  Solution or suspension of the third component, drying and grinding into one fine powder was obtained. 8. Flammschutzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Vermischen der Schmelze einer Komponente mit den beiden anderen Komponenten, Abkühlen der Mischung und Zerkleinern zu einem feinen Pulver erhalten wurde.8. Flame retardant according to one of claims 1 to 5, characterized in that it by mixing the melt of one component with the other two Components, cooling the mixture and crushing to a fine powder has been. 9. Verwendung eines Flammschutzmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Schutz brennbarer Stoffe als Tränk-, Imprägnier- oder Beschichtungsmittel für faserige, kugelige, plättchen-, kristall- oder pulverförmige, massive oder poröse, stückige, hohlkörperartige, schaumstoffartige oder flächige, organische brennbare Teilchen oder Teile.9. Use of a flame retardant according to one of claims 1 to 8 for protection flammable substances as impregnating, impregnating or coating agents for fibrous, spherical, platelet, crystal or powdery, solid or porous, lumpy, hollow-like, foam-like or flat, organic combustible particles or Parts. 10. Verwendung eines Flammschutzmittels nach Anspruch 9 zum Schutz brennbarer Stoffe in Kombination mit Bindemitteln, wie Phenol- oder Melamin-Formaldehyd-Konden­ sationsprodukten, polymerisierbaren Monomeren bzw. kondensierbaren organischen Verbindungen, oder mit anorganischen Bindemitteln, z. B. auf der Basis von Wasser­ glas, Gips oder Zement.10. Use of a flame retardant according to claim 9 for the protection of flammable substances in combination with binders such as phenol or melamine-formaldehyde condensates tion products, polymerizable monomers or condensable organic Compounds, or with inorganic binders, e.g. B. on the basis of water glass, plaster or cement.
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