DE2621115A1 - Flammwidrige, intumeszierende kittmasse - Google Patents

Flammwidrige, intumeszierende kittmasse

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Description

50 330 - Dr.0?
Anmelder: Dainichi-Nippon Cables, Ltd.
No. 8, Nishino-Cho, Higashimukaijima, Amagasaki-shi Hyogo / Japan
Flammwidrige, intumeszierende Kittmasse
Die Erfindung betrifft eine flammwidrige (brandschützende), intumeszierende Kittmasse mit einer außergewöhnlich guten Feuerbeständigkeit (Brandschutzwirkung) und Luftdichtheit.
Feuerbeständige oder flammwidrige Materialien werden derzeit als Innenwand-Oberflächenbehandlungsmaterialien für Gebäude, Schiffe und Fahrzeuge verwendet und Not- oder Hilfsaggregate? wie z.B. elektrische Notstromaggregate, werden durch Brandmauern (Schott- bzw. feuerbeständige Wände) geschützt, um sie gegen Flammen zu schützen.
Die Brandmauer (feuerbeständige Wand) ist in der Regel mit einem durchgehenden Loch für elektrische Kabel versehen und es ist sehr wichtig, daß der Luftraum in dem durchgehenden Loch abgedichtet wird, weil beim Ausbrechen eines Feuers der auftretende Rauch und die Flammen durch den LuftZwischenraum auf■ die gegenüberliegende Seite der Brandmauer gelangen und damit das Notaggregat (Hilfsaggregat) entzünden. Um das durchgehende Loch dieses" Typs feuerfest und luftdicht (rauchdicht) zu machen, war es bisher üblich, den Luftzwischenraum mit
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nicht-entflammbaren Platten oder Blöcken zu verschließen oder den LuftZwischenraum mit nicht-entflammbaren Fasern auszufüllen. Diese konventionellen Methoden sind jedoch in bezug auf die Feuerbeständigkeit und die Luftdichtheit bzw. Rauchdichtheit nicht immer zufriedenstellend. Manchmal wird auch der LuftZwischenraum mit Beton ausgefüllt, dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Beton wieder herausgebrochen werden muß, wenn zusätzliche Kabel (Leitungen) installiert werden müssen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine neue flammwidrige bzw. feuerbeständige, intuineszierende Kittmasse zum Füllen von verschiedenen Hohlräumen und Verbindungsstellen, die sowohl unter normalen Bedingungen als auch beim Ausbrechen eines Brandes eine hohe Luftdichtheit und demzufolge auch eine hohe Rauchdichtheit aufweist und aufschäumt bzw. sich aufbläht, wenn sie mittels einer Flamme erhitzt wird, unter Bildung einer geschäumten kohlenstoffhaltigen Schicht mit einer außergewöhnlich guten Feuerbeständigkeit bzw. Flammwidrigkeit.
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Kittmasse ist dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus oder enthält
a) mindestens 4 Gew.-% eines organischen Materials in einem bei Raumtemperatur halbfesten oder flüssigen Zustand mit einer Viskosität von 50 bis 100000 cSt bei 99°C (21O0F) und
b) mindestens 13 Gew.-% eines Stickstoff enthaltenden Phosphats,
wobei die Kittmasse einen Kegel-Penetrationswert von 2 bis 40 (mm/150 gj 5 Sekunden, bei 20°C), bestimmt nach der Vorschrift des JIS A 5752-1966, aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt ein Diagramm
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von Dreieckskoordinaten, aus dem die Mengenanteile der Komponenten (b), (c) und (d) gemäß "bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich sind.
Bei dem organischen Material, das die Komponente (a) der erfindungsgemäßen Kittmasse darstellt, handelt es sich um ein "bei Raumtemperatur (etwa 250C) flüssiges oder halbfestes Material mit einer Viskosität "bei 99°C (21O0F) von 50 bis 100 000 cSto Der hier verwendete Ausdruck "halbfest" bezieht sich auf den Zustand des Materials mit einem Kegel~ Penetrationswert von mindestens 50» bestimmt nach dem JIS K 2560-1969 (Testing Method for Gone Penetration of Lubricating Greases). Wenn das Material, das als Komponente (a) verwendet wird, eine Viskosität aufweist, die bei'990O (2100I1) außerhalb des oben angegebenen Bereiches liegt, oder-wenn es einen Kegel-Penetrationswert bei Raumtemperatur von weniger als 50 aufweist, ist es schwierig, eine Kitt- bzw. Abdichtungsmasse mit einer ausgezeichneten Feuerbeständigkeit und/oder Luftdichtheit zu erhalten, wie es erfindungsgemäß angestrebt wird« Das Material kann bei der angegebenen Temperatur vorzugsweise eine Viskosität von 200 bis 50 000, insbesondere von 500 bis 10 000 cSt aufweisen.
In chemischer Hinsicht sollte es sich bei der Komponente (a) um ein solches Material handeln, das beim Verbrennen in Gegenwart der nachfolgend erläuterten Komponente (b) eine geschäumte (aufgeblähte) kohlenstoffhaltige Schicht ergibt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein solches Material, das schwer brennbar ist. Beispiele für organische Materialien, die als Komponente (a) verwendet werden können und die oben angegebenen Bedingungen erfüllen, sind solche mit 0 bis 6, vorzugsweise 1 bis 5 Atomen eines oder mehrerer von Wasserstoff verschiedener Elemente aus der Gruppe Sauerstoff, Stickstoff, Halogen, Phosphor und Schwefel, vorzugsweise solche mit mindestens einem Sauerstoff-, Stickstoff-, Halogenoder Phosphoratom auf. 10 Kohlenstoffatome, Beispiele für Verbindungen, die als Komponente (a) verwendet werden können,
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sind Erdöl-Kohlenwasserstofföle, Oligomere von Buten, Propylen, Äthylen und ähnlichen Olefinen, chloriertes Paraffin, chloriertes Diphenyl und ähnliche halogenierte organische Materialien, flüssige oder halbfeste Kautschukkörper, wie z,B. solche aus Chloropren, Butadien, Hitril und dgl., Oligomere von Urethan, Asphalten und dgl. Diese Materialien werden einzeln verwendet oder es werden mindestens zwei davon in Form einer Mischung verwendet. Es können auch Mischlingen.der oben angegebenen organischen Materialien mit natürlichen oder synthetischen Substanzen in bei Raumtemperatur festem Zustand verwendet werden, wobei diese Mischungen die oben angegebenen Bedingungen erfüllen müssen.
Beispiele für die oben angegebenen festen natürlichen oder synthetischen Substanzen sind Materialien mit einem hohen Molekulargewicht, wie Ithylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat, Naturkautschuk, Styrol/Butadien-Kautschuk, Bfitfi!kautschuk, Ohloroprenkautschuk, Polyisobutylen, ataktisches Polypropylen und dgl., Asphalte, Wachse, wie Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Fischer-TropschWachs und dgl., mit Öl modifiziertes Alkydharz, Kollophonium (Rosin) und dgl. Als Komponente (a) werden insbesondere Materialien verwendet, die frei von Silicium sind.
Die Stickstoff enthaltenden Phosphate, die erfindungsgemäß als Komponente (b) verwendet werden können, haben ei.ne Struktur, in der die Stickstoff enthaltende(ή) Gruppe(n), wie nachfolgend näher erläutert, eines oder alle Wasserstoffatome der Phosphorsäure der allgemeinen Formel ersetzen
worin 0 < x/y £ 3 und η = 1 bis 14,
wobei das Phosphat mindestens 7» vorzugsweise mindestens 10· Gew.-% Phosphor enthält. Wenn das als Komponente (b) verwendete
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Material weniger als 7 Gew.-% Phosphor enthält, ist es schwierig, eine geschäumte kohlenstoffhaltige Schicht mit einer zufriedenstellenden Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) herzustellen. Bei der Stickstoff enthaltenden Gruppe handelt es sich um eine einwertige, zweiwertige oder dreiwertige organische Gruppe, die im wesentlichen aus Stickstoff und Wasserstoff und/oder Kohlenstoff besteht«. Beispiele für eine solche Gruppe sind: HH= , KHo=? ^H* ~"» JNB4-·» -NC- und dgl. Andere Beispiele für eine solche Gruppe sind Gruppen, die mit einer Vielzahl der oben angegebenen Gruppen gebildet werden, die cyclisch oder linear miteinander verbunden sind, wie z.B* eine Triamino-s-triazin- und Guanylharnstoff-Gruppe·
Beispiele für Stickstoff enthaltende Phosphate sind Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, Ammoniumpolyphosphat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 200 bis $00 000 und mit 10 bis 25 Gew.-% Stickstoff und ähnliehe Ammoniumphosphate; Melaminmonophosphat, Melamindiphosphat, Melamintriphosphat und ähnliche Aminphosphate; Guanylharnstofi"-phosphat, Harnstoffphosphat, Polyphosphorylamid, Phosphoryltrianilid und ähnliche Amidphosphate; und dgl., wobei unter den genannten Verbindungen bevorzugt sind Melaminmonophosphat und Ammoniumpolyphosphate der Formel %,_-■) + ^(1^^ PnO-, ,,, worin n/m = 0,7 bis 1,1, die einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 20 bis 400 aufweisen, oder solche der Formel (]ΝΗ4.)Ι1+2-ΡηΟ3η+1' die einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 150 bis 200 aufweisen· Diese Phosphate können einzeln verwendet werden oder es können mindestens zwei davon in Form einer Mischung verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Kittmasse bzw. Abdichtungsmasse, welche die Komponenten (a) und (b) enthält, muß mindestens 4 Gew.-% (nachfolgend sind stets Gew.-% gemeint) der Komponente (a) enthalten. Geringere Mengen der Komponente (a) als 4
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führen zu einer schlechten Luftdichtheit. Vorzugsweise sind mindestens 5» insbesondere mindestens 6 Gew.-% der Komponente (a) vorhanden. Andererseits müssen mindestens 13 Gew.-% der Komponente (b) in der Kittmasse enthalten sein. Bei weniger als I3 Gew.-% der Komponente (b) ist es schwierig, aus dem dabei erhaltenen Produkt; eine geschäumte kohlenstoffhaltige Schicht herzustellen, auch wenn sie mittels einer Flamme erhitzt wird. Die Kittmasse enthält vorzugsweise mindestens 15, insbesondere mindestens 20 Gew.-% der Komponente (b).
Die Kittmasse bzw. Abdichtungsmasse der Erfindiing muß die vorstehend angegebene chemische Zusammensetzung aufweisen. und einen Kegel-Penetrationswert von 2 bis 40 mm/150 g, 5 Sekunden, bei 200C, bestimmt nach dem JIS A 5752-1966 (Kitt für die Metallrahmenverglasung) besitzen, \7enn der Kegelpenetrationswert unterhalb 2 liegt, ist ein solcher Kitt nicht gut auftragbar, während dann, wenn der Viert oberhalb 4-0 liegt, ein solcher Kitt eine geringe Luftdichtheit und Feuerbeständigkeit (Elammwidrigkeit) aufweist. Der Kegel-Penetrationswert beträgt vorzugsweise 3 bis 20, insbesondere 4- bis 15.
Erfindungsgemäß kann die Kittmasse bzw. die Abdichtungsmasse in bezug auf ihre Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) und Luftdichtheit (Rauchdichtheit) noch stark verbessert werden, wenn man ihr zusätzlich zu den oben angegebenen Komponenten (a) und (b) noch mindestens eine der nachfolgend angegebenen Komponenten (c) bis (g) einverleibt:
Komponente (c) - Kohlenwasserstoff-Polyhydroacyalkohol und Kohlehydrat
Geeignete Alkohole und Kohlehydrate sollten einen wie nachfolgend definierten OH-Index von mindestens 0,2, vorzugsweise
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von mindestens 0,8, aufweisen und 35 "bis ?0 Gew.-% Kohlen stoff enthalten:
100 χ (Anzahl der in 1 Molekül enthaltenen -Index = OHGruppen)
(Molekulargewicht)
Sie können einzeln verwendet werden oder es können mindestens zwei davon verwendet werden. Beispiele für geeignete Alkohole sind Monopentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit, Triäthylenglykol, Sorbit, Glycerin, Trimethylolmethan, Tri~ methylolpropan, Diäthylenglykol, Propylenglykol, Hexamethylenglykol, Inosit und dgl. Beispiele für Kohlehydrate sind Dextrin, Stärke, Glukose, Saccharose und dgl. Unter diesen sind Monopentaerythrit, Dipentaerythrit, Tripentaerythrit und Stärke bevorzugt.
Die Komponente (c) wird in einer Menge von 10 bis I50 Gew,-Teilen (nachfolgend sind stets Gewichtsteile geraeint), vorzugsweise von 30 bis 100, insbesondere von 4-0 bis 60 Gew,-Teilen auf 100 Gew.-Teile des Stickstoff enthaltenden Phosphats verwendet. Durch Verwendung der Komponente (c) wird die Feuerbeständigkeit bzw. JFlammwidrigkeit der Kittmasse nach der Verschäumung stark verbessert. Es wird eine ziemlich geringe Verbesserung in bezug auf die Peuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) erzielt, wenn ein Alkohol oder ein Kohlehydrat verwendet wird, dessen OH-Index und/oder Kohlenstoffgehalt außerhalb der oben angegebenen jeweiligen Bereiche liegt.
Komponente (d) - Treibmittel (Blähmittel)
Das Treibmittel (Blähmittel) gibt Gase, wie z.B. Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid.oder Ammoniak, ab, wenn es thermisch abgebaut (zersetzt) wird, und es hat eine Zersetzungstemperatur von 120 bis 400°C. Beispiele für geeignete Treibmittel sind Melamin, Harnstofformaldehyd, Amino-
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essigsäure, Trimethylolmelamin, Hexamethylolmelamin, ein zur Hälfte bis vollständig vernetztes Melaminharz, das bei Baumtemperatur fest ist und hergestellt worden ist durch Additionskondensationsreaktion von Melamin und Formaldehyd, Guanidin und ähnliche organische Amine, Dicyandiamid, Butylharnstoff, Kasein, Azodicarbonamid, Nitrososulfonamid und ähnliche organische Amide, p-Chlormetaxylenol, Tetrachlorphthalatharz, Pentachlorphenyl und ähnliche halogenierte organische Verbindungen, Benzolsulfonhydrazid und ähnliche Sulfonhydrazide, sowie Aminoguanylharnstoff und ähnliche Guany!verbindungen, wobei unter diesen Verbindungen Melamin, Trimethylolmelamin, HexamethyIo!.melamin, Dicyandiamid und dgl. bevorzugt sind. Die am besten geeignete Verbindung ist feinteiliges Melamin, das zu mindestens 95 % einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 50 wm aufweist. Erfindungsgemäß wird mindestens eines der vorstehend angegebenen Treibmittel verwendet.
Die Komponente (d) wird in einer Menge von 10 bis 200, vorzugsweise von 30 bis I50» insbesondere von 60 bis 120 Teilen auf 100 Teile der Stickstoff enthaltenden Verbindung verwendet. Wenn sie verwendet wird, ermöglicht die Komponente (d) der Kittmasse die Bildung einer geschäumten kohlenstoffhaltigen Schicht mit einer höheren Wärmeisolationswirkung und deshalb einer besseren Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit).
Komponente (e) - Schmiermittel (Fett)
Bei den erfindungsgemäß verwendbaren Schmiermitteln bzw. Fetten handelt es sich um solche, die in Form einer viskosen Paste oder in bei Raumtemperatur halbfester Form vorliegen und aus einem Eindickungsmittel und einem natürlichen oder synthetischen Medium bestehen; als Komponente (e) verwendbare Fette (Schmiermittel) sind im allgemeinen solche, die als Schmierfette oder einfach als Fette bekannt sind^ im
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Unterschied zu öligen Schmiermitteln. Beispiele für geeignete Medien sind natürliche Öle, wie Transformatoröl, Spindelöl, Isolationsöl für Kabel und Maschinenöl, Eollophoniumöl (Rosinöl), Rizinusöl, Olivenöl und Arachisöl; synthetische Schmieröle, wie Polybutenöl, chloriertes Paraffin und Polyäthylenglykol und dgl. Zu geeigneten Eindickern gehören z.B. Metallseifen, wie die Salze höherer Fettsäuren von Ba, Sr, Zn, Pb, Cd, K, Na, Ca, Li, Al und ähnlichen Metallen, ITicht-Seifen, wie z.B. Bentonit, SiIicagel, Phthalocyanin und dgl. Zu Beispielen für geeignete Fette gehören Fette vom Seifen-Typ, wie Natriumseifenfett, Calciumseifenfett, Lithiumseifenfett, Aluminiumkomplexfett, wie beispie Isweise in der US-Patentschrift 2 768 138 beschrieben, Fette vom Nicht-Seifentyp, wie Bentonitfett, Silicagelfett und dgl. Verwendbar sind auch die von Hiroshi Horiguchi in "Lubricants and Greases", Seiten 402-4-19, Sankyoshuppän Co., Ltd., Tokyo, Februar 1970, beschriebenen Fette. Die Fette werden erfindungsgemäß einzeln verwendet oder es werden mindestens zwei davon verwendete Unter den oben genannten Fetten bevorzugt sind Fette mit einem Kegel-Penetrationswert von 40 bis 500, bestimmt gemäß JlS K 2560-1969 (Testing Method for Gone Penetration of Lubricating Greases). Besonders bevorzugt sind Lithiumseifenfett, Aluminiumkomplexfett, Bentonitfett und Silicagelfett mit einem Kegel-Penetrationswert von 40 bis 500, vorzugsweise von 80 bis 350.
Die Komponente (e) wird in einer Menge von 70 bis 400, vorzugsweise von 100 bis 300, insbesondere von I50 bis 25O Teilen auf 100 Teile der Komponente (a), d.h. des organischen Materials, verwendete Durch Verwendung der Komponente (e) wird die Nicht-Fließfähigkeit der Kittmasse (Abdichtungsmasse) verbessert, es wird {jedoch in keiner Weise die Auftragbarkeit der Kittmasse bei Raumtemperatur beeinträchtigt. Durch die ausgezeichnete Nicht-Fließfähigkeit bei hohen Temperaturen verbleibt die Kittmasse (Abdichtungsmasse) auch dann, wenn sie in einer Brandmauer (feuerfesten Wand) mit einem vertikal
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durchgehenden Loch verwendet wird, in dem Loch (Durchgang), ohne bei Ausbrechen eines Feuers nach unten zu fließen.
Komponente (f) - wärmebeständige Faser
Es werden eine oder mindestens zwei organische oder anorganische Fasern verwendet, die bei einer Temperatur bis zu 200 C nicht weich werden odei?öich nicht zersetzen. Beispiele für geeignete derartige Fasern sind Asbest-, Glaswolle-, Steinwolle- und Kohlefasern; Aluminium-, Bisen-, Kupfer- und ähnliche Metallfasern bzw. -fäden; Fasern aus Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Teflon0^ , Polypheny!phenylenoxid, Polysulfon und ähnlichen wärmebeständigen organischen Polymerisaten und dgl. Die wärmebeständigen Fasern haben vorzugsweise einen Durchmesser von bis zu 100, insbesondere 0,05 bis 20run und eine Länge von vorzugsweise 0,5 bis 100, insbesondere 1 bis 50 mm.
Die Komponente (f) wird in einer Menge von 1 bis 100, vorzugsweise von 50 bis 60, insbesondere von 10 bis 30 Teilen auf 100 Teile der Komponente (a) verwendet. Durch die Komponente (f) wird die erfindun^sgemäße Kittmasse verstärkt und ihre Luftdichtheit verbessert.
Komponente (g) - Mikrokügelchen
Die'Mikrokugelchen liegen in Form von feinen Teilchen aus einem organischen oder anorganischen Material vor, die innere Hohlräume aufweisen. Die Hohlräume können gegenüber der Atmosphäre geschlossen oder offen sein. Es werden eine oder mindestens zwei Arten von Mikrokügelchen verwendet, deren durchschnittlicher Teilchendurchmesser 5 bis 1000, vorzugsweise 10 bis 300 um und deren Schüttdichte 0,01 bis 0^7, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 g/crP betragen. Beispiele für Mikrokügelehen sind Glaskügelchen aus Borsilikatglas, Lavaglas (Shirasuglas) und ähnlichen Gläsern; Kunststoffkügelchen aus einem Epoxyharz, einem Phenolharz, einem chlorierten Vinyliden/Aerylnitril-MischpolyrceriGrt-
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harz, wie Saran (Handelsbezeichnung) und ähnlichen Kunstharzen; Kohlenstoffkügelchen und dgl.
Die Komponente (g) wird in einer Menge von 20 bis 700, vorzugsweise von 100 bis 500, insbesondere von 200 bis 4-00 Teilen auf 100 Teile der Komponente (a) verwendet. Wenn die Komponente (g) der erfindungsgemäßen Kittmasse einverleibt wird, entsteht eine geschäumte kohlenstoffhaltige Schicht mit einer verbesserten Wärmeisolationswirkung, wenn sie unter der Einwirkung einer Flamme sich aufbläht (verschäumt), so daß sie stark verbesserte Feuerbeständigkeits- bzw. Flammwidrigkeit seigenschax ten aufweist.
Erfindungsgexaäß ergibt jede der oben genannten Komponenten (c) bis (g), wenn sie gemeinsam mit den Komponenten (a) und (b) verwendet wird, eine verbesserte Kittmasse. Vorzugsweise werden jedoch mindestens zwei der Komponenten (c) bis (g) verwendet, da dann eine Kittmasse erhalten wird, die eine noch bessere Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit), Luftdichtheit und auch verbesserte sonstige Eigenschaften aufweist, wie z.B. eine verbesserte Mischverarbeitbarkeit, eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wärmealterungsbeständigkeit, wie aus den weiter unten folgenden Beispielen hervorgeht, aufgrund der sjmergistischen Wirkung jeder Komponente <> Bevorzugte Kombinationen der Komponenten sind folgende: (c + d), (d + e), (d + f), (d + g), (c, d + e oder f oder g), (c, d, e + f), (c, d, e + g), (e + f), (e + g), (c, d, e, f + g) und dgl. In diesen Kombinationen können die Komponenten in den weiter oben jeweils für die Einzelkomponenten angegebenen Mengen verwendet werden· Wenn die Komponenten (c) und (d) jedoch gemeinsam verwendet werden, können die Mengenverhältnisse der Komponenten (b), (c) und (d), unabhängig davon, ob die Komponenten (e) bis (g) verwendet werden oder nicht, innerhalb des Bereiches liegen, wie er durch die Fläche der Dreieckskoordinaten der beiliegenden Zeichnung, die von cen geraden Linien begrenzt wird, welche
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die Punkte α (60, 10, 30), ß (60, 30, 10), γ (30, GO, 10), S (10, 60, 30), ε (10, 30, 60) und £ (30, 10, 60) miteinander verbinden, dargestellt wird," vorzugsweise können sie innerhalb des Bereiches liegen, wie er durch die Fläche, dargestellt wird, die von den geraden Linien begrenzt ist, welche die Punkte A (50, 30, 20), B (20, 60, 20) und C (20, 30, 50) miteinander verbinden, wobei die Mengenverhältnisse so sein können, daß die Gesamtmenge der Komponenten (b), (c) und (d)" 200 bis 1400, vorzugsweise 300 bis 1100 Teile auf 100 Teile der Komponente (a) beträgt. Bei Anwendung dieser Mengenverhältnisse weisen die dabei erhaltenen Kittmassen (Abdichtungsmassen) nach der Verschäumung besonders hervorragende Feuerbeständigkeitseigenschaften auf.
Die erfindungsgemäße Kittmasse (Abdichtungsmasse) kann außerdem weitere Zusätze in einer Menge von 0,1 bis I5 Teilen auf 100 Teile der Kittmasse enthalten. Zu Beispielen für brauchbare Zusätze gehören Pigmente, Antioxydationsmittel, mineralische Füllstoffe, Ruß, Stabilisatoren und flammverzogernd machende Mittel, wie sie beispielsweise in "Flame Retardancy of Polymeric Materials", Band 1-2, herausgegeben von W.O. Kuryla und A.J. Papa, Marcel Dekker Inc., New York, 1973, beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Kittmasse (Abdichtungsmasse) kann in der Weise hergestellt werden, daß man bei Raumtemperatur oder einer höheren Temperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur bis zu etwa 1000C, unter Verwendung eines üblichen Mischers, wie z.B. einer Knetvorrichtung, eines Mixtruders, eines Mischers vom geschlossenen Typ oder eines Zwei- oder Drei-Walzen-Mischers, die gewünschten Materialien miteinander mischt.
Die erfindungsgemäße Kittmasse ist wirksam, wenn sie auf verschiedene durchgehende Löcher in der Wand, Verbindungsstellen und dgl. aufgetragen bzw. eingefüllt wird,und sie ist gleicher-
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maßen v/irksam, wenn sie zum Beschichten (Überziehen) der Formkörper oder Vorrichtungen verwendet wird, die gegen Feuer geschützt werden sollen. Im allgemeinen muß ein durchgehendes Loch für elektrische Kabel für den Ersatz der Kabel oder die Einführung zusätzlicher Kabel nicht erneut geformt werden. Die erfindungsgemäße Kittmasse, die nicht aushärtet, kann in solchen durchgehenden Löchern sehr bequem verwendet werden, weil sie leicht wieder daraus entfernt werden kann und wiederverwendbar ist^und sie eignet sich daher sehr gut für Feuerabdichtungsarbeiten. Wie aus den weiter unten folgenden Beispielen hervorgeht, weist die erfindungsgemäße Kittmasse (Abdichtungsmasse) eine ausgezeichnete Mischverarbeitbarkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit sowie eine ausgezeichnete Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) und Luftdichtheit auf, wie oben bereits erwähnt.
In einer erfindungsgemäßen Kittmasse, in der nur die Komponenten
(a) und (b) vorhanden sind, bedeutet das Minimum von 4 Gew.~% der Komponente (a), daß die Komponente (b) in einer Menge von 96 Gew.-% vorhanden ist. Wenn die Komponente (b) in ihrer Minimalmenge von 13 Gew.~% vorliegt, bedeutet dies, daß die Komponente (a) in einer Menge von 87 Gew.~% vorliegt* Es wird jedoch selten erforderlich sein, bis zu 87 Gew.-% der Komponente (a) oder bis zu 96 Gew".-% der Komponente (b) zu verwenden. Üblicherweise liegt die Komponente (a) in einer Menge von etwa 4- bis etwa 60, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 35, insbesondere von etwa 6 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kittmasse, vor, während die Kompo~ nente (b) im allgemeinen etwa 13 bis etwa 85, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 60, insbesondere etwa 20 bis etwa 5O Gew.-% der Kittmasse ausmacht. Die oben angegebenen üblichen, bevorzugten und besonders bevorzugten Prozentbereiche können angewendet werden, wenn die Kittmasse nur die Komponenten (a) und
(b) enthält, sie sind aber von besonderem Vorteil, wenn die Komponenten (a) und (b) in Mischung mit den vorstehend angegebenen anderen Komponenten vorliegen.
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Die nachfolgend beschriebenen Versuche 1 bis 4 wurden durchgeführt, um die Feuerbeständigkeitseigenschaften (Flammwidrigkeitseigenschaften) der erfindungsgemäßen Kittmasse (Abdichtungsmasse) mit demjenigen einer konventionellen Einrichtung zu vergleichen. Die konventionellen Einrichtungen wurden in den Versuchen 1 bis 3 verwendet, während in dem Versuch 4 die erfindungsgetaäße Kittmasse (Abdichtungsmasse) verwendet wurde.
Versuch 1
10 isolierte 600 V-Kabel (isoliert mit vernetzem PoIy-
c 2 äthylen und umhüllt mit Polyvinylchlorid), 3 χ 3,5 mm (Außendurchmesser: etwa 13,5 mm),wurden durch ein kreisförmiges Loch mit einem Druchmesser von 150 mm in einer 100 mm dicken Betonwand geführt und der Durchgang wurde mit einer 3 mm dicken Stahlplatte verschlossen, die auf jeder Seite der Wand mittels Bolzen befestigt wurde* Eine Seite des durchgehenden Loches für die Kabel wurde dann mittels eines Propangasbrenners eine Stunde lang bei einer Temperatur von 700 bis 800 C gehalten. 1 bis 2 Minuten nach Beginn des Erhitzens begann Rauch durch die andere verschlossene Seite des Durchganges durchzudringen und nach 30 bis 40 Minuten wurde ein ausgeprägtes Durchdringen von Rauch festgestellt. Nach 50 Minuten breiteten sich die Flammen auf die Kabel auf der von dem Brenner abgewandten Seite aus.
Versuch 2
Das in dem Versuch 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal der Luftzwischenraum innerhalb des
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durchSenden Loches nicht mit den Stahlplatten vershlossen sondern rait Glaswolle bis zu einer Dichte von 0,4 g/cm gefüllt wurde. Das Ergebnis war, daß innerhalb von 1 bis 3 Minuten Rauch durch das durchgehende Loch hindurchzudringen begann und daß nach 20 bis 30 Minuten ein extrem ausgeprägtes Durchdringen von Rauch zu beobachten war.
Versuch 3
Das in dem Versuch 2 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal anstelle von Glaswolle eine Zusammensetzung aus 100 Teilen Polybuten (Viskosität bei 99 C (210 F) = 17 cSt) und 400 Teilen Ammoniumpolyphosphat verwendet wurde. Innerhalb von etwa 20 Minuten trat ein ausgeprägtes Durchdringen von Rauch auf, wobei sich die Flammen sichtbar über die Kabel auf der dem Brenner abgewandten Seite ausbreiteten.
Versuch 4
Das in Versuch 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch anstelle der darin beschriebenen Zusammensetzung die in der weiter unten folgenden Tabelle I angegebene Kittmasse gemäß Beispiel 8 verwendet wurde. Erst 50 Minuten nach Beginn des Erhitzens wurde ein schwaches Durchdringen von Rauch festgestellt, auf der dem Brender abgewandten Seite wären die Kabel zu diesem Zeitpunkt jedoch noch frei von jeder Veränderung.
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Beispiele 1 bis 21
Die in der folgenden Tabelle I für jedes Beispiel angegebene Kittmasse (Abdichtungsmasse) wurde aus den in dieser Tabelle aufgezählten Materialien durch Durchmischen (Durchkneten) bei Raumtemperatur bis 80 C für einen Zeitraum von 10 Minuten in einer Knetvorrichtung mit einem Aufnahmevermögen von 1 Liter und zwei Rührblättern hergestellt. Jede Kittmasse wurde nach den weiter unten beschriebenen Verfahren in bezug, auf ihre Mischungsverarbeitbarkeit, ihr Feuerbeständigkeit (Flaramwidrigkeit), ihr Fetichtigkeitsbeständigkeit und ihre Alterungsbeständigkeit gegenüber Wärme getestet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der folgenden Tabelle I angegeben.
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Tabelle I
Beispiel Nr. Ί ο
verv7endetes Material
Polybuten1^ 100 - - - - 100
Polybuten2^ - 100 100 100 - 100
Polybuten ' - 80
Polyisobutylen ' - 20
flüssiges Polybutadien -
Me laminpho sphat 380 ------
Ammoniumpolyphosphat - 350 100 113 135 270 300
Monopentaerythrit - - 160 - 68 270 300
Dipentaerythrit - 113 -
Melamin - - 140 225 248 360 400
Bentonitfett ' ----- 200 ■?
Aluminiumkomplexfett -____- ]_go
Asbestfasern ' -------
Glasfasern ' -------
Shirasu-Kügelchen
Glasfasern ' -------
Eigenschaften
Mischungsverarbeitbarkeit A Feuerbeständigkeit C FeuchtigkeitsbeständigkeitB
Alterungsbeständigkeit B gegen Wärme
Luftdichthait 60984^/08§5
A A · A A A A
C B B B A A
B A A A A A
B A A A A A.
Fortsetzung der Tabelle I
,Beispiel Nr.
j «. τ, „ - ϊ— 8 9 10 11 12 13 verwendetes Material
(a) n
Polybuten
100 - - - 100 em 20 - 100 100 -
2)
Polybuten
- - - 100 _ - - -
Polybuten '
. \
- - - - - - - -
ίχ,Λ
Polyisobutylen '
- 100 - - - -
flüssiges Polybutadien _ _ - - 900 -
(b)
Me 1aminpho sphat
270 270 _ - 900
Ammoniumpolypho sphat 270 270 105 120 -
(c)
Monopentaerythrit
- - 105 120 -
Dipentaerythrit 360 360 - -
(d)
Melamin
200 200 140 160 200 -
Bentonitfett '
7)
Aluminiumkomplexfett
20 - - 200
(f) 8)
Asbestfasern
30 - 20
9)
Glasfasern
-
Cs)
Shirasu-Kügelchen
250 -
Glasfasern -
Eigenschaften
Mischungsverarbeitbarkeit AABAAAB Feuerbeständigkeit AA B A C CC FeuchtigkeitsbeständigkeitA .A A A B B B Alterungsbeständigkeit
gegen Wärme AAAABBB
Luftdichtheit AAAAAAA
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Fortsetzung der Tabelle I 15 16 20 - 17 18 20 - 19 20 - 20 21 20 - 80 -
—-—________Beispiel Nr.
verwendetes MaterTal
_ _ - 100 _ - 100 100 100
(a) -
Polybuten
100 100 - - 100 300 - - - 100
Polybuten" - - - - - -
Polybuten ' - - - - - - -
Polyisobutylen 280 400 210
(b)
Me1aminpho sphat
- - 200 650 170 - 2A0
Ariimoniumpo lypho spha.t _ _ - - - - 240
(c)
Monopentaerythrit
140 - - - - - - -
Dipentaerythrit - - 180 - 160 190 320
(d)
Melamin
- - - 200 - 200
Bentonitfett ' - - - - - - -
Aluminiumkomplexfett - - -
8)
Asbestfasern
- - -
9)
Glasfasern
- 100 -
Shirasu-Kügelchen ' - - -
Glasfasern
Eigenschaften
Mischungsverarbeitbarkeit .A Feuerbeständigkeit FeuchtigkeitsbeständigkeitB
Alterungsbeständigkeit gegen Wärme
Luftdichtheit
.A A B B B A B
C C B B B C A
tB B A A A B A
B B A A A B A
A A A A A A A
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Fußnoten zur Tabelle I:
1^ Viskosität bei 99°C (210°F): 2150 cSt
2' Viskosität bei 99°C (210°F): 4050 cSt
3^ Viskosität bei 99°C (210°F): 90 cSt
4^ Viskosität bei 99°C (2100F): 100000 cSt
5' Viskosität bei 99°C (2100F): 1600 cSt
6^ Kegel-Penetrationswert: 230 (JIS K256O) Tropfpunkt: mindestens 200°C (JIS K2561)
7 Kegel-Penetrationswert: 125 (JIS K256O) Tropfpunkt: mindestens 200°C (JIS K2561)
Durchmesser: 0,07 ,um, Länge: etwa 3mm
Durchmesser: 13 ,um, Läng: 13 mm
Teilchengröße: 20 bis 300/um, scheinbare Dichte (Schütt-
3 gewicht): 0,24 g/cm
'Teilchengröße: 20 bis 80/um, scheinbare Dichte (Schütt-
3 gewicht): 0,21 g/cm
Mischungsverarbeitbarkeit
Die angegebenen Materialmengen wurden in eine 1 Liter-Test-Knetvorrichtung, die mit zwei Rührschaufeln ausgestattet war, eingeführt und bei Raumtemperatur bis 80 C 10 Minuten lang durchgeknetet (durchgemischt). Die dabei erhaltene Mischung wurde auf ihr Aussehen und ihr Anfühlen hin untersucht, um ihre Homogenität unter Anwendung der drei Kriterien "ausgezeichnet", "gut" und "schlecht", die durch die Buchstaben "A", "B" bzw. "C" dargestellt sind, zu bewerten.
Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) Etwa 30 cm lange, isolierte 600 V-Kabel (isoliert mit vernetz-
c tem Polyäthylen und umhüllt mit Polyvinylchlorid), 3 χ 3,5 mm (Außendurchmesser: 13,5 mm\wurden mütels einer Kelle bis zu
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einer Dicke von etwa 3 mm mit der Kittmasse beschichtet unter Herstellung einer Probe. Zur Bestimmung der Temperatur unterhalb der Polyvinylchloridhüile während des Feuerbeständigkeitstests wurde an der Stelle, an der das Kabel der Flamme ausgesetzt werden sollte, zwischen den Kern und die Hülle ein Thermoelement eingesetzt.
Die Probe wurde mit einem Bunsen-Brenner, der auf eine Flammentemperatur von etwa1100 bis 1200 C eingestellt worden war, behandelt. Unmittelbar nach-dem die Probe mit der Flamme in Kontakt gebracht worden war, wurde eine Netzwechselspannung von 600 V an das Kabel angelegt und es wurde die Zeitdauer bis zum Auftreten eines Kurzschlusses gemessen.
Daneben wurde die Temperatur unterhalb der Hülle im Zentrum des Teils, der in Kontakt mit der Flamme gehalten wurde, mittels des in das Kabel eingesetzten Thermoelementes kontinuierlich gemessen.
Die Feuerbeständigkeit (Flainmwidrigkeit) wurde unter Anwendung der folgenden Kriterien bewertet: "ausgezeichnet", wenn die Zeitdauer bis zum Kurzschluß bei der Wechselspannung von 600 V mindestens 40 Minuten betrug und die Zeitdauer bis zum Ansteigen der oben erwähnten Temperatur auf 400 C mindestens 30 Minuten betrug; "gut", wenn die Zeitdauer bis zum Auftreten eines Kurzschlusses mindestens 30 Minuten betrug und der Anstieg der Temperatur mindestens 30 Minuten dauerte; "mäßig", wenn die Zeitdauer bis zum Auftreten eines Kurzschlusses mindestens 10 Minuten betrug und der Anstieg der Temperatur mindestens 10 Minuten dauerte; "akzeptabel", wenn die Zeitdauer bis zum Auftrets-.ti eines Kurzschlusses mindestens 4 Minuten betrug und der Anstieg der Temperatur mindestens 4 Minuten dauerte; und " nicht akzeptabel", wenn die Zeitdauer bis zum Auftreten eines Kurzschlusses
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weniger als 4 Minuten betrug und der Temperaturanstieg weniger als drei Minuten dauerte. In der vorstehenden Tabelle I sind die ausdrücke "ausgezeichnet", "gut" und "mäßig" durch die Buchstaben A, B und C dargestellt.
Beständigkeit gegen Feuchtigkeit
Eine etwa 30 cm lange Kabelprobe, die auf die gleiche Weise wie in dem Feuerbeständigkeitstes hergestellt worden war, wurde an beiden Enden abgedichtet (versiegelt) und dann sieben Tage lang in einer Kammer mit konstanter Temperatur, die auf 40 C eingestellt worden war, und konstanter relativer Feuchtigkeit, die 90 % betrug, aufbewahrt. Die Probe wurde anschließend aus der Kammer entnommen, getrocknet und dann auf die gleiche Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Feuerbeständigkeitstest auf ihre Feuerbeständigkeit (Flammwidrigkeit) hin untersucht. Die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit (Feuchtigkeitsbeständigkeit) wurde unter Anwendung der folgenden Kriterien bewertet, die auf den oben genannten Kriterien für die Bewertung der Feuerbeständigkeit basieren:
A:"ausgezeichnet bis gut" in bezug auf die Feuerbeständigkeit Bi" mäßig bis akzeptabel" in bezug auf die Feuerbeständigkeit C:"nichtakzeptabel" in bezug auf die Feuerbeständigkeit
Alterungsbeständigkeit gegen Wärme
Eine etwa 30 cm lange Kabelprobe, die auf die gleiche Weise wie in dem Feuerbeständigkeitstest angegeben hergestellt wurde, wurde 30 Tage lang in einem Gear-Ofen, der auf 70 C eingestellt war, gehalten und dann auf die gleiche Weise wie in dem Feuerbeständigkeitstes angegeben auf ihre Feuerbestän-
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digkeit (Flammwidrigkeit) hin untersucht. Die Wärmebeständigkeit wurde unter Anwendung der gleichen Kriterien, wie sie für die Bewertung der Feuchtigkeitsbeständigkeit angewendet worden waren, bewertet.
Luftdichtheit
Ein Eisenrohr mit einem Innendurchmesser von 300 mm imd einer Länge von 600 mm wurde an einem Ende bis zudnerTh'rka von 100 nan mit jeder Kittmasse gefüllt. Während die Kittmasse der Atmosphäre bei Raumtemperatur ausgesetzt wurde, wurde auf das andere Ende es Rohres 5 Minuten lang ein Luftdruck von 0,8kg/cm" (gauge) einwirkende las sen. Wenn die Luftdurchströmungsgeschwindigkeit durch die Schicht aus der Kittmasse während der Anwendung des Druckes bis zu 5 Liter/Minute betrug, wurde der Kitt als "akzeptabel" bewertet, was in der vorstehenden Tabelle 1 durch den Buchstaben A dargestellt ist.
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Claims (6)

Anmelder: Dainichi-Nippon Cables, Ltd. Patentansprüche
1. Flammwidrige, intumeszierende Kittmasse bzv/. Abdichtungs~ masse mit einem Kegel-Penetrationswert von 2 bis 40 mm/150 g, 5 Sekunden, bei 20°C., bestimmt nach der Vorschrift von JIS A 5752-1966, dadurch gekennzeichnet, daß sie besteht aus oder enthält
a) mindestens 4 Gew.-% eines organischen Materials in einem bei Raumtemperatur halbfesten oder flüssigen Zustand, das eine Viskosität bei 99°C (210°F) von 50 bis 100 000 cSt aufweist, und
b) mindestens 13 Gew.-% eines Stickstoff enthaltenden Phosphats, bei dem es sich um eine Phosphorsäure der allgemeinen Formel handelt
worin bedeuten 0 *L x/y ^3 und η = 1 bis 14,
in der ein oder alle Wasserstoffatome durch eine einwertige, zweiwertige oder dreiwertige Stickstoff enthaltende Gruppe, die im wesentlichen aus Stickstoff und Wasserstoff und/oder Kohlenstoff besteht, substituiert ist (sind), und das mindestens 7 Gew.-% Phosphor enthält.
2. Kittmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als organisches Material Polybuten mit einer Viskosität bei 99°C (2100F) von 1000 bis 10 000 cSt aufweist und daß sie als Stickstoff enthaltendes Phosphat Melaminmonophosphat oder Ammoniumpolyphosphat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 200 bis 300 000 und einem Stickstoffgehalt von 10 bis 25.Gew.-% enthält.
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3. Kittmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine der folgenden zusätzlichen Komponenten enthält: (c) Kohlenwasserstoffpolyhydroxyalkohole und Kohlehydrate, (d) Treibmittel, (e) Fette, (f) wärmebeständige Pasern und (g) Mikrokügelchen.
4. Kittmasse nach·Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponente (c) einen Kohlenwasserstoffpolyhydroxyalkohol oder ein Kohlehydrat und als Komponente (d) ein Treibmittel enthält, wobei der Mengenanteil der Komponenten (b), (c) und (d) innerhalb des Bereiches liegt, wie er durch die Fläche innerhalb der Dreieckskoordinaten der beiliegenden Zeichnung dargestellt wird, die durch die geraden Linien begrenzt wird, welche die Punkte α (60, 10, 30), ß (60, 30, 10), f (30, 60, 10), £"(10, 60, 30), £(10, 30» 60) undj (30, 10, 60) miteinander verbinden, wobei die Gesamtmenge der Komponenten (b), (c) und (d) 200 bis 1400 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile der Komponente (a), d.h. des organischen Materials, beträgt,
5. Kittmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem noch mindestens eine Komponente, aus der Gruppe (e) der Fette, (f) der wärmebeständigen Fasern und (g) der Mikrokügelchen enthält.
6. Kittmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Komponente (a) ein organisches Material mit einer Viskosität bei 99°0 (21O0F) von 500 bis 10 000 cSt, als Komponente (b) mindestens ein Stickstoff· enthaltendes Phosphat, das aus der Gruppe Melaminmonophoaphat, Melamindiphosphat und Melaminpolyphosphat ausgewählt wird, als Komponente (c) mindestens einen Kohlenwasserstoffpolyhydroxyalkohol aus der Gruppe Monopentaerythrit, Bipentaerythrit und Tripentaerythrit, als Komponente (d) mindestens ein Treibmittel aus der Gruppe Melamin, Trimethylolmelamin, Hexamethylolmelamin und Dicyandiamid, als Komponente (e) inin-
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destens ein Fett aus der Gruppe Lithiumseifenfett, AIulainiumkomplexfett, Bentonitfett und Silicagelfett mit einem Kegel-Penetrationswert von 4-0 bis 500, als Komponente (f) wärmebeständige Asbest- und Glaswollefasern und als Komponente (g) Glas-Mikrokügelchen enthält.
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