DE2065117A1 - Feuerschutzmasse - Google Patents

Description

• Feuerschutzmasse Die Erfindung betrifft eine selbstlöschende Feuerschutzmasse.
• Solche Feuerschutzmassen werden auf brennbare Substrate aufgebracht, wodurch ein Weiterwandern von eventuell entstehenden Flammen und damit eine Ausbreitung des Feuers verhindert wird.
• Aus der US-PS 2 978 937 ist eine Feuerschutzmasse bekannt, die aus chloriertem Kautschuk besteht; diese Masse wird jedoch unter Verwendung von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wie z.B. Toluol oder Naphtha, formuliert, deren giftige Dämpfe bei der Herstellung und Verarbeitung eine Gefahrenquelle darstellen. Weiterhin ist aus der GB-PS 880,198 eine Feuerschutzmasse aus thermoplastischen Kunststoffen, anorganischen, nicht-brennbaren Fasern und Weichmachern bekannt. Diese Masse soll jedoch hauptsächlich als Baumaterial verwendet werden, und auf Grund dieser Aufgabenstellung ist natürlich der Anwendungsbereich begrenzt, zumal die Endbehandlung des Materials relativ hohe Temperaturen und Drücke erfordert. Schließlich ist aus der GB-PS 791,803 eine Feuerschutzmasse bekannt, die wässrige Harz-Emulsionen mit halogenhaltigen Kohlenwasserstoffen als Weichmacher enthält. Diese Masse soll jedoch hauptsächlich auf Stoffe aufgebracht werden, so daß auch hier der Anwendungsbereich eng begrenzt ist da ja die Textilien auch nach Aufbringen der Feuerschutzschicht noch weich und geschmeidig sein müssen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstlöschende Feuerschutzmasse zu schaffen, die sehr wirkungsvoll ist, auch als Überzug flexibel bleibt, und neben vielen anderen Anwendungen auch auf elektrische Kabel aufgebracht werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Masse gelöst, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, ungefähr 4 bis ungefähr 25 Gewichts-% Emulsionsfeststoffe einer harzartigen Emulsion auf Wasserbasis, ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gewichts-% eines chlorierten Kohlenwasserstoffs und ungefähr 5 bis ungefähr so Gewichts% anorganischer nicht-brennbarer Fasern enthält.
• Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die harzartige Emulsion eine Polyvinylazetat-Emulsion.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß diese Masse keine organischen Lösungsmittel und nur sehr wenig Chlor enthält, das bei hohen Temperaturen freigesetzt werden und sich mit dem Löschwasser zu Chlorwasserstoffsäure verbinden könnte. Weiterhin kann die Masse zu einem flexiblen Film geformt werden, so daß sie sich in hervorragender Weise als Schutzüberzug für elektrische Kabel eignet, da sie die elektrischen oder physikalischen Eigenschaften der Kabelisolierung praktisch nicht beeinflußt, ausreichenden Wärmefluß zwischen Kabelinnerem und Umgebung zuläßt und auch nach längerem Eintauchen in Wasser noch wirksam ist.
• Im folgenden sollen die verschiedenen Möglichkeiten, erfindungsgemäße Feuerschutzmassen zusammenzustellen, erläutert werden.
• Die harzartige Emulsion auf Wasserbasis enthält vorzugsweise einen Thermoplasten, beispielsweise ein Polyvinylazetat, einen GRS-Kautschuk, einen natürlichen Kautschuklatex, Methacrylat-und Acrylatharze, elastomere Polyurethane sowie Copolymere derartiger Materialien, beispielsweise mit Vinylazetat und Vinylchlorid. Mit Wasser emulgierte Epoxyharze können ebenfalls verwendet werden. Die Masse muß derartig emulgiert sein, daß ein haftender Kunststoff-Film oder Überzug gebildet wird, wenn die Masse auf ein Substrat aufgebracht wird. Andererseits muß die Masse jedoch auch in einfacher Weise wieder von dem Substat entfernt werden können. Es werden daher wenigstens ungefähr 4 Gewichts-% Emulsionsfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, verwendet. Im allgemeinen sollte die Menge der Emulsionsfeststoffe nicht ungefähr 25 Gewichts-; übersteigen, da ein Minimum an organischem Bindemittel zweckmäßig ist, um einen überzug zu schaffen, der zäh und ausreichend flexibel ist, um ein-einfaches Handhaben des beschichteten Substrats zu ermöglichen, wobei dieser Überzug so wenig wie möglich verbrennbare Materialien enthalten soll.
• Der bevorzugte Bereich der Emulsionsfeststoffe schwankt zwischen ungefähr 8 und ungefähr 15 Gewichts-%.
• Der chlorierte Kohlenwasserstoff kann ein chloriertes Paraffin, ein chloriertes Naphthalin, ein chloriertes Terphenyl oder eine Mischung aus derartigen Materialien oder dergleichen sein.
• Ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gewichts-% des chlorierten Kohlenwasserstoffs werden im allgemeinen verwendet, wobei der bevorzugte Bereich zwischen ungefähr 4 und ungefähr 6 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, schwankt.
• Vorzugsweise enthält die Masse einen Weichmacher, um dem Überzug Flexibilität zu verleihen, wobei jedoch bei der Verwendung einiger Emulsionen, beispielsweise bei der Verwendung von elastomeren Polyurethanen und Kautschuken, die Verwendung eines derartigen Weichmachers nicht notwendig ist4 Wird ein Weichmacher verwendet, dann hängt die Auswahl des Jeweiligen Weichmachers natürlich von-der Jeweiligen Emulsion-ab, die verwendet wird. Geeignete Weichmacher sind solche, die im allgemeinen zum Weichmaehen von derartigen Emulsionen verwendet werden. Wird beispielsweise eine Polyvinylazetat-Emulsion verwendet 5 dann sind geeignete Weichmacher beispielsweise tris-ß-Chloräthylphosphat, chloriertes Biphenyl, Butylbenzylphthalat, Dibutylphthalat, Tricresylphosphat, Triphenylphosphat, CresyldiphenylphosphadcR Tritoylphosphat oder Mischungen davon.
• Normalerweise ist die Menge des Weichmachers relativ gering und liegt zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 Gewichts-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse.
• Die Masse enthält ferner anorganische nicht-verbrennbare Fasern, wie beispielsweise Asbest- oder Glasfasern. Die Gesamtmenge derartiger Fasern in der Masse liegt im allgemeinen zwischen ungefähr 5 und ungefähr 50 Gewichts-%. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Masse anorganische Fasern mit verschiedenen Längen, d.h. kurze Fasern mit einer Länge von ungefähr o,8 mm oder weniger <1/32 inch), oder relativ längere Fasern mit einer Länge bis zu ungefähr 12,7 mm (1/2 inch). Die kürzeren Fasern machen im allgemeinen ungefähr 20 bis ungefähr 80 Gewichts-% des Gesamtgewichts der Fasermischung aus, wobei die Menge vorzugsweise zwischen ungefähr 50 und ungefähr 70 Gewichts-% liegt. Besonders gute Ergebnisse werden dann erhalten, wenn sowohl die langen als auch die kurzen Fasern aus Asbest bestehen. Man nimmt an, daß Asbestfeinteilchen oder kurze Fasern zusammen mit den langen Fasern einen zähen Film bilden, der ein dichtes, miteinander verwebtes Netzwerk darstellt. Eine derartige Struktur erleichtert in Kombination mit dem kohlenstoffhaltigen Rückstand des zersetzten Bindemittels die Entfernung von Wärme durch Strahlung, wobei gleichzeitig der Zutritt von Sauerstoff zu der entflammbaren Substratoberfläche begrenzt-wird.
• Vorzugsweise enthält die Feuerschutzmasse auch eine Antimon enthaltende Verbindung, beispielsweise Antimontrioxid. Im allgemeinen werden ungefähr 0,5 bis ungefähr 15 Gewichts-% und vorzugsweise ungefähr 2 bis ungefähr 5 Gewichts-% der Antimonverbindung verwendet. Das Antimonoxid wirkt in Kombination mit dem chlorierten Kohlenwasserstoff während des Brennens, und zwar durch Eingreifen in das übliche Verbrennungsverfahren, wobei möglicherweise durch Umsetzung mit dem-chlorierten Kohlenwasserstoff unter Bildung von Antimonpentachlorid das Brennen eingeschränkt wird, da Antimonpentachlorid ein schweres Gas ist, das sich an der Grenzfläche der Brennoberfläche bildet und damit verhindert, daß Sauerstoff auf eine derartige Oberfläche gelangt.
• Die Feuerschutzmasse kann ferner verschiedene inerte anorganische Füllstpffe, wie beispielsweise Kalziunkarbonat oder Siliziumdioxid, oder andere derartige stabile anorganische Materialien enthalten. Die Menge der Füllstoffe liegt normalerweise zwischen ungefähr 5 und ungefähr 20 Gewichts-, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse. In ähnlicher Weise kann die Masse ferner organische oder anorganische Pigmente enthalten, beispielsweise Titandioxid, Eisen(III)-oxid oder dergleichen, um eine gewünschte Farbe zu erzielen. Die Menge eines derartigen Pigments ist natürlich relativ gering und liegt im allgemeinen bei nicht mehr als ungefähr 4 Gewichts-%.
• Zur Herstellung der Masse wird eine Polyvinylazetat-Emulsion oder eine andere harzartige Emulsion, die wenigstens ungefähr 50 % Feststoffe in Wasser enthält, mit dem chlorierten Kohlenwasserstoff und dem'Weichmacher unter Rühren bei Zimmertemperatur unter Bildung einer im wesentlichen gleichmEßigen Mischung der Bestandteile vermischt. Das Kalziumkarbonat oder ein anderer inerter Füllstoff, ein Pigment oder eine Antimonoxid-Verbindung werden zugesetzt und gründlich eingemischt, worauf die Asbestfasern oder andere anorganische Fasern unter Mischen zugemengt werden, bis eine im wesentlichen gleichmäßige Mischung erhalten worden ist. Die Masse kann als Fluid oder als Knetmasse nach verschiedenen Methoden aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen, durch Aufpinseln, durch Aufspachteln, durch Aufspritzen mit einer Pistole oder dergleichen. Je nach Form der Masse enthält diese die erforderliche Wassermenge, wobei etwas größere Wassermengen erforderlich sind, falls eine sprühfähige Masse hergestellt werden soll. Die Masse kann ferner kleinere Mengen an verschiedenen Additiven enthalten, welche die Emulsion stabilisieren und schützen, beispielsweise Benetzungsmittel, Entschäumungsmittel, Fungizide etc. Die Menge derartiger Bestandteile liegt gewöhnlich zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 Gewichts-8.
• Es ist zweckmäßig, die Oberfläche, auf welche der Überzug aufgebracht werden soll, zu reinigen, falls die Oberfläche übermässige Mengen an öl oder Fetten enthält. Die Oberfläche sollte ferner frei von Ubermassigem losem Schmutz und Staub sein. Wird die Masse auf elektrische Kabel aufgebracht, dann sollte der Überzug eine Dicke von ungefähr 3,2 mm (1/8 inch) besitzen. Zur Erzielung eines derartigen Überzugs sollte die anfängliche Dicke ungefähr 4,8 mm (3/16 inch) betragen, wenn die feuchte Masse aufgebracht wird, da die Masse beim Trocknen um ungefähr 3o% schrumpft. Ist die Feuergefahr minimal, dann kann die Dicke des Überzugs nur ungefähr 1,6mm (1/16 inch) betragen. Andererseits kann beim Vorhandensein einer großen Feuergefahr der überzug eine Dicke von ungefähr 6,3 mm (1/4 inch) besitzen. Je nach der aufgebrachten Dicke sowie den atmosphärischen Bedingun-gen trocknet die Masse gewöhnlich zwi-schen 1 und 2 Stunden, wobei ein Kabel nach ungefähr 4 Stunden gehandhabt oder entfernt werden kann. Ein vollständiges Trocknen erfordert bis zu ungefähr 3 Tage. Folglich sollte das Testen der feuerschützenden Eigenschaften erst nach wenigstens 3 Tagen nach der Aufbringung erfolgen, da Feuchtigkeitsspuren, die sich auf der Innenseite des Überzugs befinden, sich ausdehnen und das Häftvermögen vermindern können.
• Nach dem Trocknen ist das Wasser natürlich verdampft, wobei der erhaltene Überzug in einer Formulierung beispielsweise aus den folgenden Materialien in den angegebenen Prozentsätzen besteht: Harzfeststoffe 20,25 Gewichts-% Chlorierter Kohlenwasserstoff 7,98 " Weichmacher 5,99 ! Anorganische Fasern 39>Lto Anorganische FEllstoffe l9,o6 Antimonverbindung 9>31 Im allgemeinen enthält der getrocknete Überzug, bezogen auf das Gesamtgewicht des ueberzugs, ungefähr 6 bis ungefähr 30 Gewichts-% der IJarzfeststoffe aus der Emulsion, ungefähr 1,5 bis ungefähr 20 Gewichts-% des chlorierten Kohlenwasserstoffs, ungefähr 1,5 bis ungefähr 7,5 Gewichts-% Weichmacher, ungefähr 7,5 bis ungefähr 75 Gewichts-% anorganische Fasern, ungefähr 5 bis ungefähr 30 Gewichts-% anorganische FUllstoffe, Pigmente, Benetzungsmittel etc. und ungefähr 1 bis ungefähr 20 Gewichts-% der Antimonverbindung.
• Im folgenden soll als Beispiel die Herstellung und die Wirkung eines Überzugs aus der erfindungsgemäßen Feuerschutzmasse auf einem elektrischen Kabel beschrieben werden.
• Unter Anwendung der obigen allgemeinen Methode werden ungefähr 26% einer 50% Feststoffe enthaltenden Polyvinylazetat/Wasser-Emulsion, ungefähr 5 Gewichts-% eines chlorierten Paraffins und ungefähr 2,5 Gewichts-% tris-ß-Chloräthylphosphat-Weichmacher in eine solche Menge Wasser eingemischt, die dazu ausreicht, eine fertige Zubereitung zu ergeben, die ungefähr 22 Gewichts-% Wasser enthält. Das Einmischen erfolgt unter Rühren bei Zimmertemperatur während einer Zeitspanne von ungefähr 15 Minuten. Es wird eine im wesentlichen gleichmäßige Dispersion erhalten. Ungefähr 7 Gewichts-% Kalziumkarbonat-Ftllstoff, 3>5 % Titandioxid-Pigment und ungefähr 6% Antimontrioxid werden dann zugesetzt, worauf weitere 30 Minuten grdndlich vermischt wird. Ungefähr 27 Gewichts-% AsbestLaserns die im wesentlichen aus ungefähr 16% Asbestfeinteilchen mit einer Länge von o,8 mm (1/32 inch) oder weniger und aus ungefähr 11 % Asbestfasern mit einer Länge bis zu 12,7 mm (1/2 inch) bestehen, werden dann der Emulsion zugesetzt und gründlich während einer Zeitspanne von ungefähr 6o Minuten eingemischt.
• Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Masse wird anschließend durch Sprühen unter Verwendung einer Standard-Sprühbeschichtungsvorrichtung auf einen 2,40 m (8 foot-) langen horizontalen Kabelstrang aufgebracht, der ungefähr 20 isolierte elektrische Kabel enthält. Ddr Überzug wir« auf die Hälfte des Kabelstranges aufgebracht, und zwar oben und unten, worauf die aufgebrachte Schicht eine Dicke von ungefähr 3,2 mm (1/8 inch) besitzt. Der Rest des Kabelstrangs sowie die restlichen Kabel werden nicht beschichtet. Der feuerschützende Überzug wird während einer Zeitspanne von 2 Tagen trocknen gelassen, worauf die Testprobe an eine windgeschützte Stelle gebracht wird> damit der Wind nicht die Ergebnisse beeinflußt. Dann werden Packleinwandsäcke in Transformatoröl eingetaucht, um die Kabel gewickelt und unter Verwendung einer Propangasflamme entzündet. Die Brennzeit der Wärmequelle beträgt ungefähr 6 Minuten an dem Abschnitt des Stranges, der in der vorstehend beschriebenen Weise beschichtet worden ist. Dann istdas Feuer erloschen.
• An den nicht-beschichteten Stellen der Kabel brennt das Feuer solange, bis die Isolation vollständig zersetzt worden ist, und die Metallkabel verschmort und stark beschädigt sind. Demgegenüber zeigt eine Inspektion der beschichteten Kabel nach dem Abkühlen, daß sie im wesentlichen unbeschädigt und für eine weitere Verwendung geeignet sind.
• Es wurden ferner Tests unter Verwendung von elektrischen Kabeln durchgeführt, die mit den erfindungsgemäßen feuerschützenden Massen bedeckt sind, und zwar zur Bestimmung der Tatsache, ob der Überzug das Stromleitvermögen des Kabels beeinflußt, was sich durch einen Temperaturanstieg des Kabels während des Betriebs zu erkennen gibt. Es wurde gefunden, daß derartige Überzüge nicht in merklicher Weise das Stromleitvermögen beeinflussen. Die Verminderung liegt im allgemeinen in der Größenordnung zwischen 2 und ungefähr 5 g. Diese Werte beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit der Kabel nicht. Die Temperatur der Isolation auf den Kabeln steigt nur um ungefähr 2 % an, und zwar im Falle eines Überzugs mit einer Dicke von 3,2 mm (1/8 inch) aus der feuerschützenden Masse.
• Zusätzlich zu den vorstehend geschilderten Eigenschaften ist die feuerschützende erfindungsgemäße Masse geruchlos und nicht toxisch und weist eine Shore-A-Härte von bis zu ungefähr 85 auf. Ein nicht-gestUtzter Film mit einer Dicke von 1>6 mm (1/16 inch) besteht einen Test gemäß ASTM D 1737-62 (Biegen um einen 45 mm-Dorn). Ein 1,6 mm dicker Film (1/16 inch) auf Aluminium vermag beim Testen unter Verwendung eines Gardner-Impakt-Testers einem Schlag von wenigstens 1,35 m/kg (24 inches per pound) zu widerstehen.
• Aus-den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß die erfindungsgemäße feuerschützende Masse in sehr wirksamer Weise das Ausbreiten von Feuer zu verhindern vermag und damit Substrate, wie z.B. elektrische Kabel, gegendberden zerstörenden Wirkungen von Feuer zu schützen imstande ist. Ferner ist ein aus einer derartigen Masse hergestellter Überzug sehr flexibel und beeinflußt nicht die normalen Betriebseigenschaften des Substrats.

Claims (14)

Patentansprüche

1. Selbstlöschende Feuerschutzmasse, gekennzeichnet, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, durch ungefähr 4 bis ungefähr 25 Gewichta-R Emulsionsfeststoffe einer harzartigen Emulsion auf Wasserbasis, ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gewichts-% eines chlorierten Kohlenwasserstoffs und ungefähr 5 bis ungefähr 50 Gewichts-% anorganischer nicht-brennbarer Fasern.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harzartige Emulsion eine Polyvinylazetat-Emulsion ist.

3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern zu ungefähr 20 bis ungefähr 80 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern, aus relativ kurzen Fasern mit einer maximalen Länge von ungefähr o,8 mm (1/32 inch) bestehen.

Lt. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Asbest bestehen.

5. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der chlorierte Kohlenwasserstoff aus einem chlorierten Paraffin, einem chlorierten Naphthalin oder aus einem chlorierten Terphenyl besteht.

6. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus ungefähr o,5 bis ungefähr 15 Gewichts-% einer Antimon enthaltenden Verbindung besteht.

7. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 5 bis ungefähr 20 Gewichts-% inerter anorganischer Füllstoffe enthält.

8. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie maximal ungefähr 4 Gewichts-% eines färbenden Pigments enthält.

9. Selbstlöschende Feuerschutzmasse, gekennzeichnet, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, durch ungefähr Lt bis ungefähr 25 Gewichts-% Emulsionsfeststoffe einer Wasseremulsion von Polyvinylazetat, ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gewichts-% eines chlorierten Kohlenwasserstoffs, ausgewählt aus einem chlorierten Paraffin, einem chlorierten Naphthalin oder einem chlorierten Terphenyl, ungefähr 1 bis ungefähr 5 Gewichts-% eines Weichmachers für das Polyvinylazetat, ungefähr 5 bis ungefähr 50 Gewichts-% Asbestfasern, wobei ungefähr 20 bis ungefähr 8o Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern, dieser Fasern eine maximale Länge von ungefähr o,8 mm (1/32 inch) besitzen, während sich der Rest der hsbestfasern aus Fasern mit einer maximalen Länge von ungefähr 12,7 mm (1/2 inch) zusammensezt, und ungefähr o,5 bis ungefähr 15 Gewichts-% einer Antimon enthaltenden- Verbindung.

lj gasse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet» daß sie ungefähr 5 bis ungefähr 20 Gewichts-% inerter anorganischer Füllstoffe enthält.

il. Masse nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß sie maximal ungefähr 4 Gewichts-% Titandioxid enthält.

12. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 1 bis ungefähr 5 Gewichts-% eines Weichmachers für die harzartige Emulsion enthält.

13. Masse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungefähr 1 bis ungefähr 5 Gewichts-% tris-ß-Chloräthylphosphat-Weichmacher enthält.

14. Masse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher aus tris-ß-Chloräthylphosphat besteht.