DE19835463A1 - Tropenfeste Intumeszenz-Beschichtung - Google Patents

Tropenfeste Intumeszenz-Beschichtung

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DE19835463A1 DE19835463A DE19835463A DE19835463A1 DE 19835463 A1 DE19835463 A1 DE 19835463A1 DE 19835463 A DE19835463 A DE 19835463A DE 19835463 A DE19835463 A DE 19835463A DE 19835463 A1 DE19835463 A1 DE 19835463A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung auf Basis von im Brandfall schaumschichtbildenden und kohlenstoffbildenden Substanzen, filmbildenden Bindemitteln, Treibmitteln und üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen.
Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtungen, auch Intumeszenzbeschichtungen ge­ nannt, zeichnen sich dadurch aus, daß sie im Brandfall unter entsprechender Tempera­ tureinwirkung aufschäumen und durch dieses Aufschäumen der vorgenannten Brandschutz­ beschichtung der Wärmedurchtritt auf Stahlkonstruktionen, Decken, Wände, Kabel, Rohre und dergleichen verhindert oder zumindest behindert wird.
Die US 4,965,296 A1 beschreibt ein flammhemmendes Material, das sich aus einem flamm­ hemmenden Beschichtungsmaterial und einem elektrisch leitfähigen Material zusammen­ setzt. Das flammhemmende Beschichtungsmaterial besteht dabei aus schaum- und kohlen­ stoffbildenden Substanzen, einer gaserzeugenden Verbindung, einem filmbildenden Bin­ demittel und entsprechenden Lösemitteln. Fakultativ können übliche, weitere Inhaltsstoffe anwesend sein.
In der US 4,879,320 wird eine ähnliche flammhemmende Zusammensetzung beschrieben, der jedoch anstelle eines leitfähigen Materials ein keramisches Fasermaterial zugesetzt ist.
Die US 5,225,464 beschreibt eine wäßrige Intumeszenz-Formulierung auf Basis eines Re­ aktionsproduktes aus Phosphorsäure, Melamin und Monoammoniumphosphat, welche mit Pentaerythritol, chlorierten Kohlenwasserstoffen und weiteren Verbindungen, insbesondere Polyvinylacetat, ein verbessertes Intumeszenz-Beschichtungsmaterial liefern soll.
Zahlreiche intumeszierende Formulierungen sind aus dem "Fire Retardants Formulations Handbook" (Autor: Vijay Mohan Bhatnagar, 1972) bekannt.
Die DE 42 18 184 A1 beschreibt ein wäßriges Bindemittelgemisch, bestehend aus einer wäßrigen Lösung und/oder Dispersion einer Kombination aus a) mindestens einem in Ge­ genwart der Komponente b) in Wasser löslichen und/oder dispergierbaren, Urethangruppen aufweisenden NCO-Vorpolymer mit blockierten Isocyanatgruppen und b) einer Polyamin- Komponente, bestehend aus mindestens einem (cyclo)aliphatischen Polyamin mit minde­ stens zwei primären und/oder sekundären Aminogruppen.
Die DE 43 43 668 schließlich beschreibt aufblähbare, flammhemmende Überzugsmassen, bestehend mindestens aus
4 bis 25 Gewichts-% eines filmbildenden Bindemittels,
10 bis 4 Gewichts-% Ammoniumpolyphosphat,
8 bis 40 Gewichts-% mindestens einer bei Hitzeeinwirkung carbonisierenden Substanz,
6 bis 25 Gewichts-% eines Treibmittels,
0 bis 5 Gewichts-% Dispergiermittel,
0 bis 25 Gewichts-% Füllstoffe.
Nachteilig bei den vorgenannten Brandschutzbeschichtungen ist insgesamt, daß sie halo­ genhaltig sind oder aber keine ausreichende Anwendungsbandbreite aufweisen.
Insbesondere wurde bei Formulierungen, die Melamin als Treibmittel enthalten, festgestellt, daß diese Kombinationen bei erhöhter Temperatur und erhöhter Luftfeuchtigkeit, also etwa bei tropischen Bedingungen, größere Mengen an Ammoniak (NH3) freisetzen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dämmschichtbildende Brandschutzbe­ schichtungen zur Verfügung zu stellen, die auch unter klimatischen Bedingungen, wie sie etwa in den Tropen vorkommen, nur sehr geringe Mengen an NH3 - auch bei erhöhter Luftfeuchtigkeit und erhöhter Temperatur - freisetzen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung der eingangs beschriebenen Art, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Treibmittel ein Melamin­ salz und/oder Guanidinsalze und/oder mikroverkapseltes Melamin enthält.
Bevorzugt handelt es sich bei den Melaminsalzen um Melainphosphat, Melamincyanurat, Melaminborat, Melaminsilikat und bei dem Guanidinsalz um Guanidinphosphat.
Ebenfalls ist, wie erwähnt, erfindungsgemäß mikroverkapseltes Melamin geeignet.
Bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung
5 bis 30 Gewichtsteile filmbildendes Bindemittel,
15 bis 50 Gewichtsteile schaumschichtbildende Substanz,
5 bis 25 Gewichtsteile einer kohlenstoffbildenden Substanz,
5 bis 50 Gewichtsteile des Melaminsalzes und/oder des Guanidinsalzes und
10 bis 50 Gewichtsteile an üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen.
Besonders bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung
10 bis 20 Gewichtsteile filmbildendes Bindemittel,
25 bis 40 Gewichtsteile schaumschichtbildende Substanz,
7 bis 15 Gewichtsteile einer kohlenstoffbildenden Substanz,
7 bis 40 Gewichtsteile des Melaminsalzes und/oder des Guanidinsalzes und
20 bis 40 Gewichtsteile an üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen.
Bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung als filmbildende Bin­ demittel
Homopolymerisate auf Basis Vinylacetat,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und dem Vinylester einer langkettigen, verzweigten Carbonsäure,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und Maleinsäure-di-n-Butylester,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und Acrylsäureester,
Copolymerisate auf Basis Styrol und Acrylsäureester und/oder
Copolymerisate auf Basis Acrylsäureester,
Vinyftoluol/Acrylat-Copolymer,
Styrol/Acrylat-Polymer.
Bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung als schaumbildende Substanzen Aminoniumsalze von Phosphorsäuren und/oder Polyphosphorsäuren.
Bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung als kohlenstoffbil­ dende Substanzen Kohlenhydrate.
Bevorzugt werden als Kohlenhydrate Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit und/oder Polykondensate des Pentaerythrits eingesetzt.
Bevorzugt enthält die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung als Hilfs- und Zu­ satzstoffe Glasfasern, Mineralfasern, Kaolin, Talkum, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Fällungskieselsäuren, Silikate und/oder pulverisierte Cellulosen.
Bevorzugt ist die dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung gemäß der Erfindung halogenfrei.
Die erfindungsgemäße dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung setzt bei Lagerung unter erhöhter (Luft)feuchtigkeit (bis zu 100% rel. Feuchte) und erhöhter Temperatur (ca. 75°C) weniger als 550 ppm NH3 frei.
Die erfindungsgemaße Brandschutzbeschichtung (Intumeszenzbeschichtung) gelangt in Form eines streich-, spritz- oder rollfähigen Anstrichmittels zum Schutz von unterschied­ lichsten Untergründen, vorzugsweise von Stahl, Holz, Elektrokabeln und Rohren, zum Ein­ satz.
In den folgenden Beispielen wurden Intumeszenzbeschichtungen hergestellt, auf Norm­ stahlplatten aufgetragen und ihre Wirksamkeit ermittelt. Die Prüfung der Isolierfähigkeit erfolgte nach DIN 4102, Teil 8 (1986). Die Wasserfestigkeit wurde geprüft, indem die beschichteten Normstahlplatten vor der Prüfung der Isolierfähigkeit im Klimaschrank bei 40°C und 95%iger Luftfeuchtigkeit über 4 Wochen gelagert wurden.
In den Beispielen wurden folgende Produkte eingesetzt:
®Pliolite (Solid) (Goodyear/Frankreich)
Es handelt sich um ein newtonisches, thermoplastisches Harz auf Basis von Vinyltoluol/­ Acrylat-Copolymere.
®Hostaflam AP 462 (Clariant GmbH, Frankfurt am Main)
Es handelt sich um ein mikroverkapseltes Ammoniumpolyphosphat auf Basis ®Hostaflam AP 422, das nach dem Verfahren der EP-B-0 180 795 hergestellt wurde und etwa 10 Masse% Kapselmaterial, bestehend aus einem gehärteten Melamin/Formaldehyd-Harz, enthält.
Bei ®Hostaflam AP 422 (Hoechst AG, Frankfurt am Main) handelt es sich um ein freiflie­ ßendes, pulverförmiges, in Wasser schwer lösliches Ammoniumpolyphosphat der Formel (NH4PO3) mit n = 20 bis 1000, insbesondere 500 bis 1000. Der Anteil der Teilchen mit einer Teilchengröße kleiner 45 µm beträgt mehr als 99%.
Beispiel 1 (Vergleich)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
8 Gewichtsteile Melamin
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Die Brandprüfung der beschichteten Platte gemaß DIN 4102 ergab die Brandklasse F 30. Nach der Lagerung im Klimaschrank ergab die Brandklasse ebenfalls F 30.
Beispiel 2 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
22 Gewichtsteile Melaminphosphat
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 3 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
16 Gewichtsteile Melamincyanurat
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 4 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
12 Gewichtsteile Melaminborat
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 5 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
21 Gewichtsteile Melanimsilikat
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 6 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
10 Gewichtsteile Guanidinphosphat
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 7 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
27 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 422
20 Gewichtsteile ®Mowilith DM 510
39 Gewichtsteile Melaminphosphat
13 Gewichtsteile Dipentaerythrit
5 Gewichtsteile Titandioxid
20 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Wasser.
Beispiel 8 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
27 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 422
20 Gewichtsteile ®Mowilith DM 510
18 Gewichtsteile Melamin mikroverkapselt
13 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Beispiel 9 (Erfindung)
Es wurden die folgenden Substanzen nacheinander vermischt und anschließend entspre­ chend auf die zu prüfende Platte aufgetragen:
38 Gewichtsteile ®Hostaflam AP 462
10 Gewichtsteile ®Pliolite (Solid)
8 Gewichtsteile Melamin mikroverkapselt
8 Gewichtsteile Dipentaerythrit
8 Gewichtsteile Titandioxid
ad 100 Gewichtsteile Verdicker, Weichmacher, Lösungsmittel.
Alle zu prüfenden Platten der Beispiele 2 bis 9 erreichten die Brandklasse F 30.
Messung der NH3-Emission
Zur Feststellung der NH3-Freisetzung werden die getrockneten Probenplatten in ein ge­ schlossenes Glassystem gegeben. Dieses besteht aus einer 500 ml-Glasflasche und einem Glasdeckel mit 2 Hähnen. Zur Simulation der Luftfeuchtigkeit (ca. 100% rel. Feuchte) befindet sich in dem Glassystem eine Glaswanne mit 10 ml Leitungswasser. Das Glassystem wird mit einem geschlossenen Hahn bei 75°C in einen Umlufttrockenschrank gestellt. Der zweite Hahn wird nach 10 Minuten im Trockenschrank ebenfalls geschlossen. Die Ver­ weildauer der Flasche im Trockenschrank beträgt von da ab 120 Minuten. Danach wird die Flasche aus dem Trockenschrank genommen und ein Hahn mittels eines Zwischenstückes mit einem Dräger-Röhrchen versehen. An den zweiten Hahn wird Stickstoff in einer Ge­ schwindigkeit von 5 l pro Stunde angelegt. Die Flasche wird 30 Minuten ausgeblasen und die freigesetzten Ammoniak-Mengen werden direkt am Dräger-Röhrchen abgelesen.
Die Ergebnisse der vorgenannten Messung finden sich in Abb. 1, aus der hervorgeht, daß die erfindungsgemäßen dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung der Beispiele 2 bis 7 weit weniger (etwa 8 bis 20 mal weniger) NH3 freisetzen als die Brandschutzbeschichtung nach dem Stand der Technik (Beispiel 1).

Claims (11)

1. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung auf Basis von im Brandfall schaum­ schichtbildenden und kohlenstoffbildenden Substanzen, filmbildenden Bindemitteln, Treibmitteln und üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Treibmittel ein Melaminsalz und/oder Guanidinsalze und/oder mikroverkapseltes Mela­ min enthält.
2. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß es sich bei den Melaminsalzen um Melaminphosphat, Melamincyanurat, Mela­ minborat, Melaminsilikat und bei dem Guanidinsalz um Guanidinphosphat handelt.
3. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie
5 bis 30 Gewichtsteile filmbildendes Bindemittel,
15 bis 50 Gewichtsteile schaumschichtbildende Substanz,
5 bis 25 Gewichtsteile einer kohlenstoffbildenden Substanz,
5 bis 50 Gewichtsteile des Melaminsalzes und/oder des Guanidinsalzes und
10 bis 50 Gewichtsteile an üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen
enthält.
4. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie
10 bis 20 Gewichtsteile filmbildendes Bindemittel,
25 bis 40 Gewichtsteile schaumschichtbildende Substanz,
7 bis 15 Gewichtsteile einer kohlenstoffbildenden Substanz,
7 bis 40 Gewichtsteile des Melaminsalzes und/oder des Guanidinsalzes und
20 bis 40 Gewichtsteile an üblichen Hilfs- und Zusatzstoffen
enthält.
5. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als filmbildende Bindemittel
Homopolymerisate auf Basis Vinylacetat,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat, Ethylen und Vinylchlorid,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und dem Vinylester einer langkettigen, verzweigten Carbonsäure,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und Maleinsäure-di-n-Butylester,
Copolymerisate auf Basis Vinylacetat und Acrylsäureester,
Copolymerisate auf Basis Styrol und Acrylsäureester und/oder
Copolymerisate auf Basis Acrylsäureester,
Vinyltoluol/Acrylol-Copolymer,
Styrol/Acrylat-Polymere
enthalten sind.
6. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß als schaumbildende Substanzen Ammoniumsalze von Phos­ phorsäuren und/oder Polyphosphorsäuren enthalten sind.
7. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß als kohlenstoffbildende Substanzen Kohlenhydrate enthalten sind.
8. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß als Kohlenhydrate Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit und/oder Po­ lykondensate des Pentaerythrits eingesetzt werden.
9. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß als Hilfs- und Zusatzstoffe Glasfasern, Mineralfasern, Kaolin, Talkum, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Fällungskieselsäu­ ren, Silikate und/oder pulverische Cellulosen enthalten sind.
10. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie halogenfrei ist.
11. Dämmschichtbildende Brandschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Lagerung unter erhöhter Feuchtigkeit bis zu 100% rel. Feuchte und erhöhter Temperatur (ca. 75°C) weniger als 550 ppm NH3 freisetzt.
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