DE2065117C3 - Mittel zur Herstellung einer selbstlöschenden Feuerschutzmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Mittel zur Herstellung einer selbstlöschenden Feuerschutzmasse, basierend auf einer harzhaltigen Emulsion, chlorierten Kohlenwasserstoffen aus der Gruppe von chloriertem Paraffin, Naphthalin oder Terphenyl und Fasern.

Aus der US-PS 29 38 937 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 8 80 198 eine Feuerschutzmasse aus thermoplastischen Kunststoffen, anorganischen, nichtbrennbaren 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 Malenais relativ hohe Temperaturen und Drücke erfordert. Schließlich ist aus der GB-PS 7 91 803 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 Feuer^chut/schicht noch weich und geschmeidig sein müssen

Wenn in der vorerwähnten US-CS 29 38 937 Fetiersc'hut/";i.iss>."i beschrieben sind, weldie auf Har/bindemitteln, Chlorkohlenwasserstoffen und Asbestfasern beruhen, so liegen diese Mittel in der Form von Dispersonen in organischen Lösungsmitteln vor, wobei allerdings die Äquivalenz zwischen wäßrigen Disper-S sionen und Dispersionen in organischen Lösungsmitteln sich aus der US-PS 32 84 216 ergibt. In dieser Veröffentlichung wird auch das Bindemittel, sei es wässrig oder lösungsmittelhaltig, mit anorganischen Fasern kombiniert

ίο Zu beachten ist auch noch die prioritätsranggleiche DT-PS 20 39 969, die eine selbstlöschende Feuerschutzmasse zum Gegenstand hat, die gekennzeichnet ist durch, 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 50 Gewichts-% anorganischer nichtbrennbarer fasern.

Aufgabe der Erfindung ist es, in präziserer Form, als

ίο es in der prioritätsgleichen DT-PS 20 39 969 geschehen ist, eine selbstlöschende Feuerschutzmasse zu schaffen, die besonders wirkungsvoll ist, auch als Überzug flexibel bleibt und möglichst vielseitig anwendbar ist, u. a. für elektrische Kabel. Sie soll ausreichenden Wärmefluß vom geschützten Material nach außen zulassen und auch einfach wieder von einem geschützten Material entfernbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Mittel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, aus einer Wasseremulsion von Polyvinylacetat mit 4 bis 25 Gewichts-% Emulsionsfeststoffen, 1 bis 5 Gewichts-% eines Weichmachers für das Polyvinylacetat, 1 bis 15 Gewichts-% der chlorierten Kohlenwasserstoffe, 0,5 bis 15 Gewichts-% antimontrioxid und 5 bis 50 Gewichts-% Asbestfasern besteht, wobei 20 bis 80 Gewichts-% der Fasern eine Länge von nicht mehr als 0,8 mm besitzen, während der Rest der Asbestfasern eine maximale Länge von 12,7 mm aufweist.

Die besonderen Vorteile einer Feuerschutzmasse nach der Erfindung bestehen darin, daß sie 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 erfindungsgemäße Feuerschutzmasse aufgrund des Weichmachers zu einem flexiblen Film geformt werden, so daß sie sich in hervorragender Weise als Schutzüberzug für elektrische Kabel eignet. Durch den relativ geringen Anteil an Emulsionsfeststoffen, der insbesondere zwischen etwa 8 und 15 Gewichts-% liegen soll, wird erreicht, daß die Mas«.e auch in einfacher Weise wieder von dem zu schützenden Gegenstand entfernt werden kann. Schließlich hat man herausgefunden, daß durch die gleichzeitige Anwendung von kurzen und längeren Asbestfasern ein dichtes miteinander verwebtes Netzwerk gebildet wird, dessen Struktur in Kombination mit dem kohlenstoffhaltigen Rückstand des zersetzten Bindemittels die Abfuhr von Wärme durch Strahlung erleichtert, wobei gleichzeitig ein Zutritt von Sauerstoff zu der zu schillz.enden Oberfläche weilgehend verhindert wird.

Die Merkmale weitere'· Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüchc.

M Im folgenden sollen die verschiedenen Möglichkeiten erfindiiM<;sgcinäße Feuer schul/massen zusammenzustellen, erläutert werden.

|)|i" hdr/LiMiK¹' Fmiikiiin auf VV,iv;erbasis enthüll

Polyvinylacetat mit wenigstens 4 Gewichts-% Emulsionsfeststoffen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, um die Haftfestigkeit des Überzuges zu gewährleisten. Andererseits sollte die Menge der Err.ulsionsfeststoffe 25 Gewichts-% nicht 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 8 und 15 Gewichts-%.

Der chlorierte Kohlenwasserstoff ist ein chloriertes Paraffin, ein chloriertes Naphthalin, ein chloriertes Terphe.nyl oder eine Mischung aus derartigen Materialien. Er wird im allgemeinen in Mengen von 1 bis 15 Gewiclits-% verwendet, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 4 und 6 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, schwankt.

Geeignete Weichmacher sind solche, die im allgemeinen zum Weichmachen einer Polyvinylacetat-Emuision verwendet werden, beispielsweise

tris-ß-Chloräthylphosphat, chloriertes Biphenyl, Butylbenzylphthalat, Dibutylphthalat, Tricressylphosphat, Triphenylphosphat, Cresyldiphenylphospat oder Mischungen davon. Normalerweise ist die Menge des Weichmachers relativ gering und liegt zwischen 1 und 5 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse.

Die Masse enthält ferner nichtverbrennbare Asbestfasern mit verschiedenen Längen in einer Gesamtmenge zwischen 5 und 50 GewJ.-hts-%. und zwar kurze Fasern mit einer Länge von O₁C mm oder weniger und längere Fasern mit einer Länge bis ; ι 12,7 mm. Die kürzeren Fasern machen im allgemeinen 20 bis 80 Gewichts-% des Gesamtgewichts der Fasermischung aus, wobei die Menge vorzugsweise zwischen ungefähr 50 und ungefähr 70 Gewichts-% liegt. Man nimmt an, daß Asbestfeinteilchen oder kurze Fasern zusammen mit den langen Fasern einen zähen Film bilden, der ein dichtes, miteinander verwebtes Netzwerk darstellt. ίΞίηε derartige Struktur erleichtert in Kombination mit dem kohlenstoffhaltigen Ruckstand des zersetzten Bindemittels die Entfernung von Wärme durch Strahlung, wobei gleichzeitig der Zutritt von Sauerstoff zu der entflammbaren Substratoberfläche begrenzt wird.

Ferner enthält die Feuerschutzmasse 0,5 bis 15 Gewichts-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gewichts-% Antimontrioxid. Das Antimontrioxid 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 inarte anorganische Füllstoffe, wie beispielsweise Calciumcarbonat oder Siliciumdioxid, oder andere derartige stabile anorganische Materialien enthalten. Die Menge der Füllstoffe liegt normalerweise /wischen 5 und 20 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse. In ähnlicher Weise kann die Masse ferner organische oder anorganische Pigmente enthalten, beispielsweise Titandioxid, Fiscn (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 4 Gewichts-%.

Zur Herstellung der Masse wird eine Polyvinylacetat-Emuision, die wenigstens ungefähr 50% Feststoffe in Wasser enthält, mit dem chlorierten Kohlenwasserstoff und dem Weichmacher unter Rühren bei Zimmertemperatur unter Bildung einer im wesentlichen gleichiüäßigen Mischung der Bestandteile vermischt. Das Kalziumkarbonat mit den anderen inerten Füllstoffen oder einem Pigment — Antimontrioxid wird — gegebenenfalls zugesetzt und gründlich eingemischt, worauf die Asbestfasern 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 MeR^e derartiger Bestandteile liegt gewöhnlich zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 Gewichts-%.

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 übermässigem losem Schmutz und Staub sein. Wird die Masse auf

elektrische Kabel aufgebracht, dann sollte der Überzug e^:ne Dicke von ungefähr 3,2 mm besitzen. Zur Erzielung eines derartigen Überzugs sollte die anfängliche Dicke ungefähr 4,8 mm betragen, wenn die feuchte Masse aufgebracht wird, da die Masse beil?-· Trocknen um ungefähr 30% schrumpft. Ist die Feuergefahr minimal, dann kann die Dicke des Überzuges nur ungefähr 1,6 mm betragen. Andererseits kann beim Vorhandensein einer großen Feuergefahr der Überzug eine Dicke von ungefähr 63 mm besitzen. Je nach der aufgebrachten Dicke sowie den atmosphärischen Bedingungen trocknet die Masse gewöhnlich zwischen 1 und 2 Stunden, wobei ein überzogener Gegenstand 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 Haftvermögen vermindern können.

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 26% einer ^r)0% Feststoffe enthaltenden Polyvinylacetat/Wasser-Emulsion, 5 Gewichts-% eines chlorierten Paraffins und 2,5 Gewichts-% tris-0-Chloriithylphosphat-Weichmacher in eine solche Menge

M Wasser eingemischt, die dazu ausreicht, eine fertige /ubereitung zu ergeben, die ungefähr 22 Gewichts-% Wasser enthält Das Einmischen erfolgt unter Rühren bei Zimmertemperatur während einer Zeitsnanno von

ungefähr 15 Minuten. Es wird eine im wesentlichen gleichmäßige Dispersion erhalten. 7 Gewichts-% Calciumcarbonat-Füllstoff, 3,5% Titandioxid-Pigment und 6% Antimontrioxid werden dann zugesetzt, worauf weitere 30 Minuten gründlich vermischt wird. 27 Gewichts-% Asbestfasern, die aus 16% Asbestfeinteilchen mit einer Länge von 0,8 mm oder weniger und aus 11% Asbestfasern mit einer Länge bis zu 12,7 mm bestehen, vcrden dann der Emulsion zugesetzt und gründlich während einer Zeitspanne von ungefähr 60 Minuten eingemischt

Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Masse wird anschließend durch Sprühen unter Verwendung einer Standard-Sprühbeschichtungsvorrichtung auf einen 2,40 m langen horizontalen Kabelstrang aufgebracht, der ungefähr 20 isolierte elektrische Kabel enthält. Der Überzug wird auf die Hälfte des Kabelstranges aufgebracht, und zwar oben und unten, worauf die aufgebrachte Schicht eine Dicke von ungefähr 3,2 mm besitzt. Der Rest des Kabelstrangs sowie die restlichen Kabel werden nicht beschichtet. Der feüerschützende 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 ibt. Dann ist das Feuer erloschen. An den nichtbeschichteten 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.

Zusätzlich zu den vorstehend geschilderte!! Eigenschaften ist die feuerschützende erfindungsgemäße Masse geruchlos und nicht toxisch und weist eine Shore-A-Härte von bis zu ungefähr 85 auf. Ein nichtgestützter Film mit einer Dicke von 1,6 mm besteht einen Test gemäß ASTM D 1737-62 (Biegen um einen 45mm-Dorn). Ein 1,6 mm dicker Film auf Aluminium vermag beim Testen unter Verwendung eines Gardner-Impakt-Testers einem Schlag von wenigstens 1,35 m/kg zu widerstehen.

Aus den vorstehenden Ausf'.Vungen geht hervor, da" die erfindungsgernäße feuericb Uzende Masse in sehr wirksamer Weise das Ausbreiten von Feuer zu verhindern vermag und damit Substrate, wie z. B. elektrische Kabel, gegenüber den 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 (6)

Patentansprüche:

1. Mittel zur Herstellung einer selbstlöschenden Feuerschutzmasse, basierend auf einer harzhaltigen Emulsion, chlorierten Kohlenwasserstoffen aus der Gruppe von chloriertem Paraffin, Naphthalin oder Terphenyl und Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß es, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, aus einer Wasseremulsion von Polyvinylacetat mit 4 bis 25 Gewichts-% Emulsionsieststoffen, 1 bis 5 Gewichts-% eines Weichmachers für das Polyvinylacetat, 1 bis 15 Gewichts-% der chlorierten Kohlenwasserstoffe, 0,5 bis 15 Gewichts-% Antimontrioxid und 5 bis 50 Gewichts-% Asbestfasern besteht, wobei 20 bis 80 Gewichts-% der Fasern eine Länge von nicht mehr als 0,8 mm besitzen, während der Rest der Asbestfasern eine maximale Länge von 12,7 mm aufweist.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es maximal λ Gewichts-% eines färbenden Pigments enthält.

3. Mittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 20 Gewichts-% inerter anorganischer Füllstoffe enthält.

4. Mittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es maximal 4 Gewichts-% Titandioxid enthält.

5. Mittel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ais Weichmacher 1 bis 5 Gewichts-% tris-0-Chloräthylphospat enthält.

6. Verwendung eines Mittels nach den Ansprüchen I bis 5 als Überzugsmasse.