DE2703022C3 - Process for the production of laminates with a fire protection effect - Google Patents
Process for the production of laminates with a fire protection effectInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen mit Brandschutzwirkung, das folgende Verfahrensstufen umfaßt: The invention relates to a continuous process for the production of laminates with a fire protection effect, which comprises the following process steps:
A. Endlose Bahnen oder Streifen eines flächigen Trägermalerials werden mit wäßrigem Alkalisiiikat beidseitig beschichtet.A. Endless webs or strips of a flat carrier material are coated with aqueous alkali metal coated on both sides.
B. das beschichtete Trägermaterial wird einer Warmbehandlung unterworfen, wobei das Alkalisilikat sich verfestigt,B. the coated carrier material is subjected to a heat treatment, the alkali silicate solidifies
Γ. zwei oder mehrere Lagen des beschichteten Materials werden zusammengeführt und miteinander verbunden.Γ. two or more layers of the coated material are brought together and connected to each other.
D- gegebenenfalls werden anschließend die Schichtstoffe mit Überzügen versehen und/oder mit Folien umhüllt.D- if necessary, the Laminates are provided with coatings and / or wrapped in foils.
Bs ist bekannt, daß Platten oder Streifen aus was^ sefhaltigen AikaÜsilikaten im Brandfall durch die Einwirkung Von höhen Temperaturen einen feinzelligen, festen, nicht brennbaren Und wafffleisölierenclcn Schaum bilden, der durch Entwicklung eines Schäumdrucks in der Lage ist, Fügen, Spalten und sonstigeBs is known that plates or strips of what ^ sef-containing aika silicates in the event of fire by the The effect of high temperatures oiling a fine-cell, solid, non-flammable and waffle-free oil Forming foam by developing a foaming pressure is able to join, split and other
Öffnungen und Durchgänge in Baukörpern vor dem Durchtritt von Feuer und Rauch zu schützen.Protect openings and passages in structures from the passage of fire and smoke.
in den DE-AS 1 169 832 und 1 471 005 ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Brandschutzplatten beschrieben. Dabei werden in eine gegossene Schicht einer Alkalisilikatlösung mit Wassergehalt von normalerweise mehr als 50 Gew.% verstärkende Fasern oder Gewebe eingebettet; anschließend wird das Wasser durch Erhitzen teilweise entfernt und die Schicht zu einer Platte verfestigt. Das Trocknen von sehichtförmigen Gebilden mit verhältnismäßig großer Dicke ist jedoch aufwendig und zeitraubend, vor allem, wenn sie individuell und in großen Stückzahlen hergestellt werden. In der Praxis beträgt die Trockenzeit bei der Herstellung von handelsüblichen Brandschutzplatten aus wasserhaltigen Alkalisilikaten auch bei Einsatz von leistungsfähigen Tre- kenanlagen mehrere Stunden.in DE-AS 1 169 832 and 1 471 005 is a method for the production of such fire protection panels. This is done in a poured layer an alkali silicate solution with a water content of normally more than 50% by weight reinforcing fibers or tissue embedded; then the water is partially removed by heating and the Layer solidified into a plate. The drying of viscose-shaped structures with relatively large ones Thickness, however, is complex and time-consuming, especially when it is made individually and in large numbers getting produced. In practice, the drying time for the production of commercially available fire protection panels is from water-containing alkali silicates even when using high-performance trek systems several hours.
Es ist ferner bekannt, daß man zum Feuerfestmachen brennbarer Materialien, wie Holz, Papier oder Textilien, diese mit einer Wasserglaslösung imprägnieren kann. Die so behandelten Materialien sind zwar schwer entflammbar, es gelinpt jedoch nicht, eine Verbrennung bei längerer Flammeinwirkung zu verhindern. Außerdem ist ihre isolierende Wirkung und mechanische Stabilität gering.It is also known that one for refractory to combustible materials such as wood, paper or Textiles that can be impregnated with a water glass solution. The materials so treated are Although flame retardant, it does not lint, one To prevent burns from prolonged exposure to flames. In addition, their insulating effect is and mechanical stability low.
In »Fire International«, Band 4, Nr. 44, Seite 82. sind Brandschutzplatten aus wasserhaltigem Natriumsilikat beschrieben, die Glasfasern, Glasgewebe oder ein Drahtnetz enthalten. Die Herstellung dieser Brandschutzplatten ist nicht beschrieben; es findet sich kein Hinweis auf ein kontinuierliches Verfahren.In "Fire International", Volume 4, No. 44, page 82. there are fire protection panels made of water-containing sodium silicate described that contain glass fibers, glass fabric or a wire mesh. The making of this Fire protection panels are not described; there is no indication of a continuous process.
Nach der DE-OS 1471020 wird auf eine fertige Bauplatte oberflächlich eine Schicht aus einer Alkalisilikat-Suspension und Glasfasern aufgebracht. Der Überzug wird durch teilweisen Entzug von Wasser verfestigt. Das Verfahren wird diskontinuierlich durchgeführt, es ist energieaufwendig, da größere Mengen Wasser entfernt werden müssen; die einlagig vorliegenden Trägermaterialien sind feste Platten und nicht lose Bahnen oder Streifen.According to DE-OS 1471020 is a finished Building board has a layer of an alkali silicate suspension on the surface and glass fibers applied. The coating is solidified by partial removal of water. The process will be discontinuous carried out, it is energy-consuming because larger amounts of water have to be removed; the single layer present carrier materials are solid plates and not loose sheets or strips.
Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist der DE-OS 1446995 unter Berücksichtigung des Hauptpatentes DE-AS 1 169832 als bekannt zu entnehmen. Danach wird auf einem umlaufenden Förderband ein bewegtes Gewebeband (/. B. ein Wirrfaservlies) kontinuierlich mit einer Alkalisilikatlösung getrankt. Die Alkalisilikatlösung wird durch Aufdu-StMi auf das Gewebeband aufgebrac' X. Dies ist nur mit verhältnismäßig verdünnten Lösungen möglich, so d;'ß die anschließende Verfestigung ein energieaufwendiges Trocknen erfordert. Außerdem können auf diese Weise direkt nur einlagige Brandschutzmaterialien hergestellt werden Nach dem Hauptpatent ist es grundsätzlich bekannt, mehrlagige Schichtstoffe herzustellen, indem man eine erste Schicht mit einer Wasserglaslösung bestreicht und die /weite Schicht aufklebt Nach dem Antrocknen der Wasserglasschicht wird gegebenenfalls die nächste Schicht aufgeklebt (Beispeil 1J der DE-AS 1 109032). Wollte man diese Arbeitsweise in dem kontinuierlichen Verfahren häch der Züsatzpatefitänmekiüng D&OS 1446995 anwenden, so würde das einen erheblichen apparativen Aufwand mit mehreren parallel und hiritereinaiv der laufenden endlosen Bändern Und Trockenzöllen erfordern, vor allem dann, wenn - wie bei der bevorzugten Ausführungsförm der vorliegenden Erfindung - drei Lagen miteinander verbunden werden.A method of the type described above can be found in DE-OS 1446995, taking into account the main patent DE-AS 1 169832, as known. Then a moving fabric belt (/. B. a random fiber fleece) is continuously soaked with an alkali silicate solution on a revolving conveyor belt. The alkali silicate solution is applied to the fabric tape by Aufdu-StMi . This is only possible with relatively dilute solutions, so that the subsequent solidification requires energy-intensive drying. In addition, only single-layer fire protection materials can be produced directly in this way. Example 1 J of DE-AS 1 109032). If you wanted to use this method of operation in the continuous process with the addition of D&OS 1446995, this would require a considerable outlay in terms of equipment with several parallel and sequential running endless belts and drying duties, especially if - as in the preferred embodiment of the present invention - three layers can be connected to each other.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffen mit Brandschutzwirkung so auszugestalten, daß beim Verfestigen der AlkaHsilikatschicht weniger Wasser zu verdampfen ist, damit der Energieaufwand geringer bleibt. Weiterhin sollte das Verfahren mit kleinerem apparativen Aufwand durchführbar sein.The invention is based on the task at the outset to design the described process for the production of laminates with fire protection effect in such a way that that when the alkali silicate layer solidifies there is less water to evaporate so that the energy consumption remains lower. Furthermore, the procedure should be feasible with less equipment.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren das wäßrige Alkalisilikat in Form einer Paste mit einem Wassergehalt von 30 bis 50 Gew.% eingesetzt wird und daß in Stufe C das Verbinden der Lagen dadurch geschieht, daß sie auf Temperaturen von zwischen 40 und 100° C erhitzt werden und dann unter Verschweißen der erweichten Alkalisilikatbeschichtung miteinander verpreßt werden.To solve this problem, the invention provides that in the case of the initially described Method used the aqueous alkali silicate in the form of a paste with a water content of 30 to 50% by weight and that in stage C the joining of the layers is done by bringing them to temperatures between 40 and 100 ° C and then welding the softened alkali silicate coating are pressed together.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird - im Gegensatz zu dem Verfahren nach der DE-OS 1 446 995 -nichUMne verdünnte Alkalisilikat-Lösung, sondern eine wesentlich konzentriertere Paste eingesetzt. Dies hat zur Folge, daß in der Verfahrensstufe B geringere Mengen und in der Stufe C überhaupt kein Wasser verdampft werden muß. Es erfolgt zwar an zwei Stellen des Verfahrens eine Wärmebehandlung, da dabei aber insgesamt nur wen.ger Wasser verdampft wird, erfordert das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt betrachtet wesentlich weniger Energie, als das Verfahren nach dem Stand der Technik. Außerdem wird das Verbinden der einzelnen Lagen in Stufe C auf einloche Weise ohne großen apparativen Aufwand durchgeführtIn the method according to the invention - in contrast to the method according to DE-OS 1 446 995 -nichUMne dilute alkali silicate solution, but a much more concentrated paste is used. This has the consequence that in process stage B smaller amounts and in stage C no water at all has to be evaporated. It is done on Two parts of the process require heat treatment, since, however, only less water evaporates overall the method according to the invention requires significantly less energy overall, than the prior art method. In addition, the connection of the individual layers carried out in stage C in a single-hole manner without great expenditure on equipment
Die flächigen Trägermaterialien bestehen vorzugsweise aus miteinander verbunden^« Fasern oder Drähten, die bei Temperaturen unter 150" C nicht erweichen und sich nicht wesentlich dehnen. In Frage kommen beispielsweise: Textile Gewebe, vor allem auf Cellulosebasis; Glasfaservliese; Metallnetze und -gewebe; vor allem aber Papiere auf Basis von Cellulose. Die verwendeten Papiere sollen dabei vorzugsweise naßfest ausgerüstet sein, z. B. mit Harnstoffoder Melamin-Harzen oder mit Polyamidoimiden, und ein Flächengewicht von 40 bis 300 g/m2 haben. Die Dicke des Papiers kann in weiten Bereichen zwischen 40 und 400 μ schwanken. Nähere Einzelheiten über Papiersorten, deren Herstellung und Eigenschaften finden sich in Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie. Band 13, Seiten 112 bis 159.The flat carrier materials preferably consist of interconnected fibers or wires that do not soften at temperatures below 150 ° C. and do not stretch significantly. Examples of possible uses are: Textile fabrics, especially cellulose-based; glass fiber nonwovens; metal meshes and fabrics But above all papers based on cellulose. The papers used should preferably have a wet strength finish, for example with urea or melamine resins or with polyamidoimides, and have a weight per unit area of 40 to 300 g / m 2. The thickness of the paper can be in wide ranges between 40 and 400 μ. More details about types of paper, their production and properties can be found in Ullmann's Encyclopadie der technischen Chemie, Volume 13, pages 112 to 159.
Die hergestellten Schichtstoffe haben als Bahnen eine Breite von 0,5 bis 100 cm und als Streifen eine Breite von vorzugsweise 1 bis 10 cm.The laminates produced have a width of 0.5 to 100 cm as strips and a width of 0.5 to 100 cm Width of preferably 1 to 10 cm.
Die Trägermaterialien werden mit einer Paste eines Alkalisilikates beschichtet, welche einen Wassergehalt von 30 bis 50 Gew.% hat. Das Alkalisilikat kann ein Natrium-, Kalium- oder Lithium-Silikat mit einem Molverhältnis Me,O:SiO2 von 1 :1 bis I :f>, insbesondere von I : 3 bis 1 :4 sein. Bevorzugt wird Natronwasscrglas verwendet. Zur Einstellung des vorgeschriebenen Wassergehaltes kann man entweder von Wasscrglüspulver mit niedrigem Wassergehalt ausgehen und die notwendige Menge Wasser zusetzen, oder man geht aus von einer Wässcrglaslösürig mit dem üblichen Wassergehalt Von etwa 6Ö bis 70 GeW,% Und fügt Wasserglaspulver mit einem Wassergehalt von 5 bis 25 öcw,%zu. Das Alkälisilikat liegt als Paste vor, die im allgemeinen eine Viskosität bei 5° C zwischen 1000 und 10000 m Pas hat. Die Paste kann außer dem Älkalisifikat noch übliche Zusatzstoffe enthalten, wie z. B. Farbstoffe, Pigmente, Schäumhilfsmitte], Netzmittel sowie Kohlehydrate oder Cellulosepulver, die bei hohen Tempers türen im Brandfall ein Kohlenstoffgerüst ausbilden.The carrier materials are coated with a paste of an alkali silicate which has a water content of 30 to 50% by weight. The alkali silicate can be a sodium, potassium or lithium silicate with a molar ratio Me, O: SiO 2 from 1: 1 to I: f>, in particular from I: 3 to 1: 4. Soda waterglass is preferably used. To set the prescribed water content, you can either start from water-glass powder with a low water content and add the necessary amount of water, or you can start from a water-glass solution with the usual water content of about 60 to 70 % by weight and add water-glass powder with a water content of 5 to 25 öcw,% to. The alkali silicate is in the form of a paste which generally has a viscosity at 5 ° C. between 1000 and 10000 m Pas. In addition to the alkali metal certificate, the paste can also contain conventional additives, such as. B. dyes, pigments, foaming agents], wetting agents as well as carbohydrates or cellulose powder, which at high temperatures doors form a carbon structure in the event of a fire.
^ In er Verfahrensstufe A wird das Trägermaterial beidseitig mit der Paste beschichtet. Die Dicke einer Schicht kann zwischen 0,1 und 1,5 mm liegen, vorzugsweise ist sie 0,3 bis 0,8 mm dick. Die Beschichtung erfolgt kontinuierlich, indem z. B. eine endlose^ In process stage A, the carrier material is coated on both sides with the paste. The thickness of one The layer can be between 0.1 and 1.5 mm, preferably it is 0.3 to 0.8 mm thick. The coating takes place continuously by z. B. an endless one
in Bahn des Trägermaterials durch ein mit der Alkalisilikatpaste gefülltes Gefäß gezogen wird, aus dem sie über eine Breitschlitzdüse, durch welche die Dicke der Beschichtung eingestellt werden kann, wieder austritt. Man kann die Alkalisilikatpaste aber auch durch Ra-in the path of the carrier material through one with the alkali silicate paste The filled vessel is drawn from which it passes through a slot nozzle through which the thickness of the Coating can be adjusted, re-emerges. You can also use the alkali silicate paste by
ii kein oder Walzen auf das Trägermaterial aufbringen. Lockere Trägermaterialien, z. B. Glasfaservliese werden mit dem Alkalisilikat getränkt.ii do not apply rollers or rollers to the carrier material. Loose carrier materials, e.g. B. Glass fiber fleeces are impregnated with the alkali silicate.
In Stufe B wird das beschichtete Trägermaterial einer Temperaturbehandlung unterworfen, wobei dasIn stage B, the coated carrier material is subjected to a temperature treatment, the
»n Alkalisilikat sich verfestigt. Das Erwärmen kann mit heißen Gasen, z. B. Heißluft oder auch durch Infrarotbestrahlung vorgenommen werden.»An alkali silicate solidifies. Heating can be done with hot gases, e.g. B. hot air or by infrared radiation.
Die Temperatur wird dabei so gewählt, daß das Verfestigen möglichst rasch eintritt, daß aber noch kein Aufschäumen des Alkalisilikates eintritt. Vorzugsweise soll die Oberflächentemperatu. der Alkalisilikatschicht höher als 40° C, insbesondere höher als 80° C liegen. Dadurch, daß während des Verfestigens Wasser verdampft, steigt die Temperatur der Alkalisilikatschicht nicht über 100° C an, auch wenn die Umgebungstemperatur etwas höher liegt. Die Zeitdauer der Temperaturbehandlung ist abhängig vom Wassergehalt und der Schichtdicke; sie kann zwischen einigen Sekunden und mehreren Minuten liegen, vorzugs-The temperature is chosen so that the solidification occurs as quickly as possible, but that still no foaming of the alkali silicate occurs. The surface temperature should preferably be. the alkali silicate layer higher than 40 ° C, in particular higher than 80 ° C. In that during the solidification If water evaporates, the temperature of the alkali silicate layer does not rise above 100 ° C, even if the ambient temperature is slightly higher. The duration of the temperature treatment depends on the water content and the layer thickness; it can be between a few seconds and several minutes, preferably
j-, weise zwischen 1 und 10 min.j-, wisely between 1 and 10 min.
Schließlich werden in Stufe C zwei oder mehrere, insbesondere drei Lagen des beschichteten Materials zusammengeführt und miteinander verbunden. Das Verbinden erfolgt durch Erwärmen, h,rwendung von Druck und Verschweißen im thermoplastischen Zustand. Die beschichteten Bahnen werden auf Temperaturen zwischen 40 und 100° C erhitzt. Dabei erweicht das Alkalisilikat. Beim Verpressen der einzelnen Lagen verkleben die Alkalisilikatbeschich-Finally, in stage C, two or more, in particular three, layers of the coated material are used brought together and connected to each other. The connection is made by heating, using Printing and welding in the thermoplastic state. The coated webs are heated to temperatures heated between 40 and 100 ° C. The alkali silicate softens. When pressing the individual layers stick the alkali silicate coating
Y, tungen miteinander. Das Verpressen kann mit üblichen Walzen oder Bandpressen vorgenommen werden, die vorzugsweise gekühlt sind, um ein Ankleben der Beschichtung an der Maschine zu vermeiden. Durch das Pressen wird die Dicke der einzelnen Lagen Y, tungen with each other. The pressing can be carried out with conventional rollers or belt presses, which are preferably cooled in order to prevent the coating from sticking to the machine. The pressing increases the thickness of the individual layers
-,o insgesamt etwas verringert, so daß die erhaltenen fertigen Schichtstoffe eine Dicke von 0,5 bis H. vorzugsweise· von 1,0 bis 5 mm und eine Dichte von vorzugsweise 1.2 bis 1,8 g/cm' aufweisen. Gleichzeitig mit dem Preßvorgang kann auch ein Verformen der-, o overall somewhat reduced, so that the obtained finished Laminates a thickness of 0.5 to H. preferably of 1.0 to 5 mm and a density of preferably 1.2 to 1.8 g / cm '. At the same time with the pressing process can also deform the
-,5 Schichtstoffc zu Profilen oder Halbrohren erfolgen.-, 5 laminates are made into profiles or half-tubes.
Die Schichtstoffe können dann auf die gewünschteThe laminates can then be tailored to the desired
Lange und Breite zurechtgeschnitten werden und ggf.Cut to length and width and, if necessary,
zwecks besserer Handhabbarkeit mit Trennmitteln,for the purpose of better handling with release agents,
z. B. Talkum gepudert werden. Vorzugsweise werdenz. B. be powdered talc. Preferably be
ι,η sit in einer weiteren Verfahrensstufe D mit überzügen Versehen oder mit Folien umhüllt. Als Überzüge können Lacke auf Basis von Polyvinylchlorid, Epoxidharzen oder Polyurethanen verwendet werden, die ggf. anschließend ausgehärtet werden, Man kann dieι, η sit in a further process stage D provided with coatings or wrapped with foils. As coatings, lacquers based on polyvinyl chloride, epoxy resins or polyurethanes can be used, which are then cured if necessary
{,5 gegebenenfalls lackierten Schichtstoffe auch mit Folien aus Kunststoffen oder Metallen, vorzugsweise Aluminium, umhüllen und damit vor dem Angriff vöii Wasser und Kohlensäure schützen. Besonders günstig{, 5 optionally lacquered laminates also with foils made of plastics or metals, preferably aluminum, envelop and thus vöii before the attack Protect water and carbon dioxide. Very cheap
ist es, siegel fähige Aluminiumfolien, ζ. Β. Verbundfolien Aluminium/Polyäthylen zu verwenden und die Schichtstoffe einzusiegeln.is it, sealable aluminum foils, ζ. Β. Composite films Use aluminum / polyethylene and seal the laminates.
Die erfindun.gsgemäß hergestellten Schichtstoffe können in Form von Streifen oder Bahnen als Brandschutzmaterialien, insbesondere bei Öffnungen und Durchgängen an Baukörpern, vor allem bei Türen, verwendet werden. Im Brandfall verdampft das im AlkalLsilikat noch in Mengen von vorzugsweise 25 bis 45 % enthaltene Wasser, und die Schicht schäumt auf.The laminates produced according to the invention can be used in the form of strips or sheets as fire protection materials, in particular for openings and passages in structures, especially in doors. In the event of fire, the water contained in the alkali silicate evaporates, preferably in amounts of 25 to 45 % , and the layer foams.
Dabei entwickelt sich überraschenderweise ein im wesentlichen eindimensional wirkender, hoher Schäumdruck, wodurch die Fugen und Öffnungen mit Schaum ausgefüllt und dadurch isoliert werden. Verwendet man dagegen Brandschutzmateriaiien, die nur aus einer Lage eines beschichteten Trägermaterials bestehen, so erfolgt das Schäumen nac'.i allen Richtungen Der Schaum quillt aus der Fuge heraus, und der entwickelte Schäumdruck genügt in vielen Fällen nicht zum vollständigen Ausfüllen di;r Fuge.Surprisingly, an essentially developed One-dimensional acting, high foaming pressure, whereby the joints and openings with foam be filled in and thereby isolated. If, on the other hand, fire protection materials are used that consist of only one If a coated carrier material exist, then the foaming takes place in all directions The foam oozes out of the joint and the foam pressure developed is insufficient in many cases to completely fill out the joint.
Claims (5)
gegebenenfalls werden anschließend die Schichtstoffe mit Überzügen versehen und oder mit Folien umhüllt,C. two or more layers of the coated material are brought together and connected to one another,
if necessary, the laminates are then provided with coatings and / or wrapped in foils,
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