DE2725779A1

DE2725779A1 - Selbsthaertende verbindung fuer eine feuerhemmende schicht

Info

Publication number: DE2725779A1
Application number: DE19772725779
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kalbskopf; Felix Trojer
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1976-06-04
Filing date: 1977-06-03
Publication date: 1977-12-15
Also published as: CH610926A5; US4179535A; NL7706114A; GB1525212A; IT1077211B; BE855322A; JPS52149897A; FR2353624A1

Description

PATENTANWÄLTE

körner<L Qf?ey

D-I BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE ββ D-8 MÜNCHEN 99 ■ WIOtNMAYERSTRASSE 4S

BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE

BERLIN: DIPL.-INS. R. MULLER-BORNER

MÜNCHEN: DIPL. INQ. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-INQ. EKKEHARO KURNER

Berlin, den 03. Juni 1977

Selbsthärtende Verbindung für eine feuerhemmende Schicht

(Schweiz, Kr. 7100/76 vom 04.06.76)

17 Seiten Beschreibung 17 Patentansprüche

Em - 27 164

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BERLIN: TELEFON (O3O) 8319O88 KABEL: PROPINDUS -TELEX OI 84OB7 MÜNCHEN: TELEFON (Οββ) 23 SS 86
KABEL: PROPINDUS · TELEX OB 94 344

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbsthärtende Verbindung auf der Basis von Natriumsilikaten zum Überziehen von Substraten mit einem feuerhenunenden, für den Fall eines Brandes aufschwellenden und nicht-fließenden Schicht, ein Verfahren für ihre Aufbringung, die Verwendung dieses Überzuges zum Schutz gegen den Brand von Substraten, insbesondere von Bauelementen, und den feuerfesten, durch Aufbringen der Verbindung erhaltenen Überzug.

Die bekannten Techniken zum Schutz gegen den Brand von Bauelementen in Gebäuden beruhen in der Mehrzahl auf der Verwendung von feuerhemmenden Stoffen oder Überzügen.

Diese Stoffe oder Überzüge gehören zu vielen verschiedenen Arten, von denen man die folgenden erwähnen kann:

1. Feuerfeste Mauersteine: Derartige Mauersteine bestehen im allgemeinen aus einem Zement oder feuerfestem Leichtbeton mit einem erhöhten Alurainiumgehalt. Durch Verwendung derartiger Mauersteine kann ein sehr wirksamer Schutz gegen Brand erreicht werden, es besteht aber der Nachteil hoher Installationskosten, weil die Verwendung zusätzlicher Trägerelemente erforderlich wird.

2. Vliese und Filze aus faserigen oder körnigen, nicht brennbaren Stoffen: Ihre Schutzwirkung gegen Brand härnjt von der Natur des verwendeten faserigen oder körnigen Stoffes ab. Letzterer k^un beispielsweise aus Asbest, aus der Ver:iiiculit-Sor te zugehörigem Gips, aus Schlackenwolle, aus Glaswolle oder Steinwolle bestehen. Die Verwendung dieser letzteren Stoffe ist sehr viel einfacher als die der feuerfesten Mauersteine, erfordert aber ebenfalls die Verwendung spezieller Trägerelemente.

Darüber hinaus ist der Temperaturbereich für die Verwendung dieser Vliese aus Fasern oder körnigen Stoffen nach oben auf etwa 40O⁰C begrenzt für den Fall, daß man organische Bindemittel verwendet,

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um diese Fasern oder körnigen Stoffe zu fixieren, und auf 700 bis lOOO°C für den Fall, daß man kein oryanisches Bindemittel verwendet. Diese letztere Obergrenze eryibt sich aus Rekristallisationsphänomenen von Stein- oder Schlackenwolle, die sich durch den Zerfall dieser Stoffe bei Fehlen eines geeigneten Bindemittels oder durch das Aufweichen der Glaswolle oder von Glasfasern zeigen,

3. Feuerhemmende Überzüge: Diese Überzüge haben den Vorteil, daß sie die verwendung von speziellen Trägerelementen nicht erfordern. Die bekannten feuerhemmenden Überzüge sind jedoch nicht frei von Kachteilen.

Bestimmte bekannte feuerhemmende überzüge auf der Basis von organischen Stoffen haben den Hauptnachteil, für ihre Verwendung einen nach oben auf etwa 23O°C begrenzten Temperaturbereich zu haben.

Eine andere Kategorie von feuerhemmenden Überzügen besteht aus festen Schichten, die erhalten werden, indem auf der oberfläche eines Substrats mindestens eine Fluidschicht einer wässrigen Lösung mindestens eines Alkalisilikats wie Natriumsilikat oder "Wasserglas", oder eine Schicht einer Suspension mindestens eines faserigen oder körnigen mineralischen Stoffes in einer wässrigen Alkalisilikat-Lösung aufgebracht wird, und indem die Härtung dieser Schicht durch teilweise Entwässerung der wässrigen Alkalisilikat-Lösung hervorgerufen wird. Als faserigen oder körnigen mineralischen Stoff verwendet man beispielsweise Glasfasern, Fasern von "Steinwolle", von "Basaltwolle", Basaltpulver, Pulver von Hochofenschlacke usw.

Derartige f euerhenmende Überzüge sind beispielsweise in der DT-PS 1 471 005, der CH-PS 543 285, der US-PS 3 585 052 und der DT-OS 25 13 475 beschrieben.

Diese feuerhemmenden überzüge haben eine große Schutzwirkung gegen

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Brand, die sich im wesentlichen aus folgenden Phänomenen ergibt:

Wenn die feuerhemmenden Überzüge auf eine Temperatur in der Größenordnung von 120°C gebracht wird, beginnt die Alkalisilikat-Schicht, die auch noch nach Härtung einen Wassergehalt von über 3OX aufweist, einen Teil dieses Wassers freizugeben, wobei sie wieder plastisch wird.

Infolge der Verdampfung des innerhalb der derart cjebildeton Plastikmasse frei werdenden Wassers bläht sich letztere auf und lieiert nine Zellstruktur vergleichbar der von Schaum, und die Dicke des Überzuges wird durch einen Faktor vervielfältigt, der einen Wert in der Größenordnung von lO bis 20 in bezug auf seine ursprüngliche Dicke erreicnen kann.

Wenn die Temperatur, auf die der Überzug gebracht wird, etwa 25O°C überschreitet, wird dieser hart, wobei er seine zellige Struktur behält. Diese Struktur verleiht dem Überzug exne sehr hohe thermische Isolierfähigkeit, die einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten in der Größenordnung von o,05 kcal/m h°C entspricht. Diese Struktur ist in der Lage, ihre Unversehrtheit in einem Temperaturbereich zu bewahren, dessen obere Grenze lO00°C erreichen kann.

Diese Überzüge haben aber den Nachteil, daß sie iür ein Aufbringen in Form einer plastischen Schicht auf Oberflächen, die in geneigter Lage verwendet werden sollen, nicht geeignet sind.

In dem Moment, wo die Temperatur des Überzuges in seinen oben erwähn ten (120°C bis 25O°C) Plastizitätsbereich gelangt, wie dies im Fall eines Brandes geschehen kann, hat der Überzug die Neigung, auf der Oberfläche des Substrats zu zerfließen und sich abzulösen, wodurch diese nackt wird.

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Aus diesem Grunde erfordert die Verwendung von feuerhemmenden überzügen der in Frage stehenden Art zum Schutz gegen Brand von Bauelementen, die in schräge Stellung gebracht werden sollen, den Bau dieser Elemente in Form von vorfabrizierten Platten, die vor ihrer Verbringung an Ort und Stelle einem Erwärmungsvorgang bei einer Temperatur von mindestens gleich 2 5O°C unterworfen werden, wobei ihre mit dem f euerhernmendcn übery.u<j bedeckte Oberfläche für einen Zeitraum in horizontale Stellung gebracht wird, der genügt, um dem Überzug die weiter oben beschriebene gehärtete, schwammige Struktur zu verleihen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den erwähnten Nachteil zu vermeiden und es zu ermöglichen, einen feuerfesten Überzug auf der Basis von Natriumsilikat durch einfaches Aufbringen einer verbindung auf die Oberfläche eines bereits an Ort und Stelle befindlichen Substrats zu erhalten, insbesondere eines Bauelements in dem Gebäude, selbst für den Fall, daß diese Oberfläche in starker Neigung oder sogar senkrecht verläuft.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Verbindung sich zusammensetzt aus

a) einer wässrigen Lösung mit 40 bis 80 Gew% wasserlöslichen Silikaten und, in Suspension in dieser,

b) 20 bis 60 Gew% hydrierte wasserlösliche Silikat-Teilchen mit 15 bis 20% Wasser

wobei das Molarverhältnis SiO₂Aa₂O dieser Silikate 2 bis 3,5 beträgt.

Für das Verfahren zum Aufbringen dieser Verbindung, um einen feuer hemmenden Überzug zu erhalten, wird ferner erfindungsgemäß vorgeschlagen, daβ man die Bestandteile a) und b) vor Verwendung in

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homogener Weise vermischt und mindestens eine Schicht dieser Suspension auf der Oberfläche des zu schützenden Substrats während eines Zeitraumes zwischen dem Moment, wo man diese Suspension bildet, und dem Moment der Massenbindung der wässrigen Lösung in Berührung mit den festen Teilchen aufbringt. Dieser Zeitraum ist unter üblichen umständen recht kurz, d.h. er liegt in der Größenordnung von einigen Minuten.

Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Eigenschaft des hydrierten Natriumsilikats mit einem Moiarverhäitnis SiC>2 :^Ka2° und einem Wassergehalt innerhalb der vorerwähnten Grenzen, die darin besteht, unter Aufrechterhaltung des festen Zustandes eine bestimmte Menge Wasser zu absorbieren.

Wenn man also die Suspension von hydrierten Katriurasilikat-Teil- chen in der wässrigen Natriumsilikat-FIuidlösung bildet, wird ein Teil des Wassers dieser letzteren Lösuay schnell von den festen Teilchen des hydrierten Katriumsilikats absorbiert. Daraus folgt ein schnelles Festwerden oder eine schnelle Massenbindun^j der Lösung, deren Wassergehalt auf einen Wart zwischen 30 und Gew% absinkt, während die hydrierten Natriumsilikat-Teilchen in festem Zustand verbleiben. Die Viskosität der Lösung steigt innerhalb einiger Minuten vom Ursprungswert von ungefähr lOO Poise auf

4 5 einen Endwert in der Größenordnung zwischen lo und 10 Poise. Es ist weiterhin festzustellen, daß das CO₀ der Luft, das sich in dem überzug in Berührung mit dieser auflöst, dort H-CO₃ bildet, das ein Vernetzungsmittel der Silikat-Verbindungen darstellt. Das Vorhandensein von CO₂ in der Luft ist also auch ein Grund für das Festwerden der Schicht der vorliegenden Verbindung.

Das Aufbringen einer Schicht der Suspension auf der Oberfläche des zu schützenden Substrats während des Zeitraums zwischen dem

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Moment, wo man die Suspension bildet, und dem Moment der Massenbindung der Lösung, ermöglicht also, ohne jeglichen Trocknungsvorgang der Suspensionsschicht einen harten Überzug zu bilden.

Hierzu kann man noch feststellen, daß, wenn die Verbindung unter Luftabschluß beispielsweise ohne Stickstoff gebracht wird, die Härtungsdauer stark verlängert wird. Es ist daher gegebenenfalls möglich, bei Bedarf die Mischung der Bestandteile a) und b) unter Luftabschluß vorzunehmen, wobei die Verbindung dann während eines viel längeren Zeitraums, der beispielsweise von etwa fünfzehn Minuten bis zu etwa zwei Stunden reichen kann, flüssig bleibt.

Wenn die Temperatur des derart erhaltenen Überzuges auf einen Bereich zwischen 12O°C und 25O°C gebracht wird, beispielsweise im Fall eines Brandes, gibt die gehärtete Natriumsilikat-Verbindung Wasser frei, dessen einer Teil verdampft wird und die Bildung der Zellstruktur in einer Weise analog dem Fall der feuerhemmenden Überzüge veranlaßt, die auf der Basis wässriger Natriumsilikat-Lösungen (Bildung eines "Silikatschaums") bekannt sind, während die Menge des überschüssigen Wassers in bezug auf die erforderliche Menge für die Bildung der Zellstruktur von den hydrierten Natriumsilikat-Teilchen absorbiert wird, was jegliches Rutschen des Überzuges verhindert, selbst wenn die Oberfläche des Substrats stark geneigt oder senkrecht ist.

Auf diese Weise erreicht man die stufenweise Eildung einer Zellstruktur ausgehend von der Oberfläche des Überzugs bis zur Oberfläche des Substrats. Daraus entsteht im Endeffekt eine Schaumschicht mit feinen, unbrennbaren und gegen Zusammendrücken beständigen Zellen mit einer sehr starken thermischen Isolierkraft. Das spezifische Gewicht dieser Schicht liegt zwischen 0,1 und 0,2

iooo°c.

g/cm und ihre Schmelztemperatur liegt in der Größenordnung von

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Es ist festzustellen, daß aufgrund der Tatsache, daß der Druck des Schäumens mehrere Atmosphären beträft, das mögliche Vornandc.isein einer zusätzlichen Schutzschicht auf c^r erhärteten Suspensi..nsschicht den Bildungsprozeß des Schaums nicht behindert.

Die wasserlöslxchen hydrierten Silikat-Teilchen können entweder 1.) durch Pulverisierung einer wässrigen Lösung von wasser löslicher.·. Silikat in einem Warmluftstrom oder 2.) durch Ausbreitung einer Schicht einer solchen wässrigen Lösung auf einer erwärmten Oberfläche erhalten werden, so daß diesse durch teilweise Vordr.mpfurvj des Wassers erstarrt. Dann wird die darr.n erhaltene icaie Sil.\.,.L-platte in kleine Teile zerschlagen. Eb ist :;u bemerken, daß cj.g entsprechend 1.) erhaltenen Teilchen porös sind und Mikro-Elascn enthalten, was ihnen ein "schneeiges" Aussehen verleiht. Die vorliegende, diese Teilchen enthaitence verbindung ergibt opaleszierende und matte feuerfeste Überzüge. Dagegen sind die nach 2.) erhaltenen Teilchen durchscheinend, hr.bcn ein kristallines .-.umsehen und weisen nur wenige oder keine blast.η auf. Die vorliegende Verbindung, die aus der Verwendung soicr.ar Teilchen als Besuniteile b) resultiert, sieht klar und durchscheinend aus, wes.iaiL sie vorteilhaft für die feuersichere Imprägnierung von gläsernen Oberflächen verwendet werden kann.

Um den mechanischen Widerstand des feuerfesten Überzuges zu erhöhen, ist es von Vorteil, mindestens einen mineralischen Faserstoff mit der Suspension zu vereinigen.

Vorzugsweise wird dieser Faserstoff aus den mineralischen Faserstoffen ausgewählt, die einen mindestens 11OO°C entsprechenden Schmelzpunkt haben und deren Zerfalltemperatur innerhalb des feuerfesten Überzuges mindestens 8CO°C entspricht.

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Mehr im einzelnen kann man diesen Faserstoff aus der Glaswolle, Schlackenwolle und Kohlenstoffasern enthaltenden Gruppe wählen.

Eine besonders vorteilhafte Verfahrensart besteht darin, den Faserstoff auf der durch Härtung der Suspension erhaltenen Schicht aufzubringen und diesen Stoff mit dieser Schicht formschlüssig zu verbinden.

Vorzugsweise imprägniert man vor Aufbringung des Faserstoffes auf der gehärteten Schicht der Suspension diesen Stoff durch eine wässrige Fluidlösung aus Natriumsilikat mit einer Zusammensetzung ähnlich der der zur Bildung der Suspension verwendeten Natriumsilikat-Lösung, d.h. eine Lösung mit mindestens 20 Gew% und höchstens 70 Gew% Wasser und mindestens 30 Gew/έ und höchstens 80 GeW/o Natriumsilikat mit einem Molarverhältnis von SiO^tNa₂O zwischen 2 und 3,5.

Entsprechend einem anderen, ebenfalls vorteilhaften Verfahren vereinigt man den Faserstoff mit der Suspension, indem man diesen Stoff vor Aufbringung der Suspensionsschicht auf der Oberfläche des zu schützenden Substrats in diese Suspension hineinmischt.

In diesem Fall ist das Verhältnis des mit der Suspension verbundenen Faserstoffs mindestens gleich 2 Gew% und höchstens gleich 20 Gew% in bezug auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Überzuges.

Vorzugsweise liegt die Länge der Fasern des Faserstoffes zwischen 10 und 50 Millimetern.

Zum Aufbringen der Suspension auf die Oberfläche des Substrats kann man jede geeignete Technik anwenden. Man kann insbesondere mit Pinsel oder Spachtel, durch Spritzen oder Pulverisieren mit Pistole, durch Eintauchen usw. vorgehen. Vorzugsweise handelt

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es sich um eine solche Menge an aufgebrachter Suspension, daß die nach Härtung erhaltene feste Schicht eine Dicke in der Größenordnung von 1 bis 5 ncn hat.

Vor dem Aufbringen der Suspensionsschicht auf das Substrat kann man letzteres mit einer geeigneten Unterschicht überziehen. Beispielsweise kann man in dem Fall wo das Substrat aus einem Stahlstück als Bauteil eines Gebäudes aus Stahl besteht, diese a Teil in an sich bekannter Weise mit einer oder mehreren Schichten einer Substanz überziehen, die eine Schutzwirkung gegen Korrosion hat. Zu diesem Zweck kann man die Oberfläche des Teils mit einer warmen wässrigen Lösung einer oder mehrerer Substanzen wie Tri:ia^- rium-Phosphat, Natriumsilikat, einer organischen Emulsion oder einem schäumenden Mittel in Berührung bringen.

Man kann auch, immer in dem Fall, wo das Substrat ein Stahlteil ist, die Oberfläche des Teils mit einer Phosphorsäure-Lösung in Berührung bringen, die darüber hinaus mindestens ein Eisen-, Mangan- oder Zinkphosphat enthält. Auf diese Weise erhält man die Bildung einer porösen und fein mit Phosphat kristallisierten Oberflächenbeschichtung, die die Oberfläche des Teils wirksam gegen Korrosion schützt und gleichzeitig eins Grundschicht bildet, auf der die Suspensionsschicht ausyezeichnec haftet.

Das In-Berührung-Bringen der Oberfläche des Teils mit den genannten Lösungen kann nach jedem geeigneten Verfahren stattfinden, beispielsweise durch Spritzen, Tauchen oder durch Tünchen mit dem Pinsel.

Mach Aufbringung und Härtung der Suspensionsschicht kann man die freie Oberfläche dieser letzteren mit einem Schutzüberzug bedecken, der insbesondere die Funktionen hat, die Suspensionsschicht gegen die Berührung mit der Atmosphäre zu isolieren, eine Schicht zu

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bilden, die eine erhöhte mechanische Widerstandskraft hat, und möglicherweise eine dekorative Rolle zu spielen.

Als Oberflächen-Schutzüberzug kann man jeden Überzug verwenden, der in bezug auf die Suspensionsschicht inert ist, insbesondere eine Farbe, die einen synthetischen Binder wie ein Styrolbutadien-Kopolymer, Polymethyl-Methacrylat, Neopren usw. umfaßt.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene feuerhemmende Überzug ist besonders nützlich zum Schutz eines metallischen Bauelementes, das als Trägerelement im Cebäude verwendet wird, insbesondere eines Bauelements aus Stahl wie ein Träger, ein Profil usw. gegen einen übermäßigen Teraperaturanstieg für den Fall eines Brandes des Gebäudes, in dem dieses Bauteil eingebaut ist,

Unter übermäßiger Temperaturerhöhung ist eine Temperatur über etwa 540° C zu verstehen, was der Temperaturgrenze entspricht, oberhalb derer ein Bauelement aus Stahl keine ausreichende Starrheit mehr aufweist, um eine Verformung unter der Wirkung mechanischer Spannungen zu vermeiden, denen es normalerweise unterworfen ist, wenn es als Tragerelement in dem Gebäude verwendet wird.

In dem Fall, wo der feuerfeste Überzug einen mineralischen Faserstoff in der Suspension auf der Basis von Natriumsilikat enthält, ist die Schutzwirkung des Überzuges infolge der Kombination der folgenden Phänomene besonders deutlich, die sich zeigen, wenn dieser Überzug einer starken Temperaturerhöhung unterworfen wird:

Die feste Matrize aus Natriu-nsilikat, die durch Härtung aus der wässrigen Natriumsilikat-Lösung gebildet wird, verhält sich wie eine übersättigte Flüssigkeit, wenn sie erhitzt wird, was sich durch ein Freiwerden von Wasserdampf ausdrückt, wenn die Temperatur des Überzuges einen gewissen Wert über dem Siedepunkt des Wassers

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unter atmosphärischen Druck erreicht.

- Dieses Freiwerden von Wasserdampf zeigt sich in Form von sehr feinen Blasen« die aus Nukleationskeimen entstehen, die auf die Berührung der Fasern des mineralischem Faserstoffs lokalisiert sind.

Daraus ergibt sich, daß der überzug fortschreitend anschwillt und eine zellige Struktur annimmt, die aus feinen zellen besteht, ohne daß die Wasserdampfblasen in beachtenswerter Weise zusammenwachsen. Auf diese Weise gelangen die Viasserdampfblasen nur langsam an die Oberfläche des Belags, und ihr Platzen ruft nur eine Bildung von Durchstichen mit sehr kleinem Durchmesser auf dieser Oberfläche hervor. Der überzug behält daher seine Unversehrtheit, und dank seiner zolligen Struktur wird sein thermischer Isolations-Koefflzient erhöht, wodurch ein sehr wirksamer Schutz des Substrats gegen Hitze erreicht werden kann.

Die Verbindung einer oder mehrerer Schichten der Suspension miü einer dichten Oberflächenschicht erlaubt es, die oben beschriebene Schutzwirkung zu erhöhen, weil die dichte Oberflächenschicht, sofern sie nicht im wesentlichen durch die Hitzeeinwirkung zerstört wird, sich dem Durchlauf der durch die Schicht der Suspension freigegebenen Wasserdampfblasen entgegenstellt. Die Schutzwirkung dieser letzteren Schicht wird daher entsprechend gegebenen Heizbedingungen verlängert.

Was den Grad der Aufblähung der Suspensionsschicht unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung betrifft, so hängt er von dem Wert dieser Temperatur und von der Dauer ab, während derer der feuerfeste überzug bei dieser Temperatur gehalten wird.

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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung mehr im einzelnen:

Beispiel 1

Mit Hilfe einer Einrichtung zum kontinuierlichen Mischen und Aufbringen, die unter Druck mit Preßluft gespeiste Düsen aufweist, bildet man eine homogene Suspension aus b) mit 50 Gew% fester hydrierter Katriumsilikat-Teilen, die durch Pulverisieren in Warmluft aus einer wässrigen Natriumsilikat-Lösung erhalten werden, und aus a) mit 50 Gew% einer wässrigen Fluidlösung von Katriumsilikat, und man bringt diese Suspension durch Pulverisieren bei Umgebungstemperatur auf der Oberfläche eines Bauträgers aus Stahl auf, der vorher mit einer Schicht eines Antikorrosionsüberzuges beschichtet wurde, die durch Tauchen des Trägers in ein Phosphatierungsbad zubereitet wurde.

Zusammensetzung der festen hydrierten Natriumsilikat-Teilchen b):

Molarverhältnis SiO₂: Na₂O «3,3
Wassergehalt : 17,5 Gew%

Zusammensetzung des wässrigen Natriumsilikat-Fluids a):

Molarverhältnis SiO₂ : Na₂O - 3,3
- Gewichtszusammensetzung:

SiO₂ : 25,5%; Na₂O : 7,9%; H₂O : 65,5%.

Diese fluide Natriumsilikat-Lösung hat eine Dichte von 1,34 und ihr Titer, ausgedrückt in "Baume-Grad", beträgt 38° Baume.

Die festen hydrierten Natriurasilikat-Teilchen b) werden durch Pulverisierung einer fluiden Natriumsilikat-Lösung erhalten, die

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eine ursprüngliche Zusammensetzung entsprechend der oben aufgezeigten in einem warmen Luftstrom hat.

Die auf die Oberfläche des Trägers aufgebrachte Suspensionssch^cUt härtet spontan bei Umgebungstemperatur in ecwa 3 Minuten in Fcrir. eines festen Überzuges mit einer Dicke von 1,5 mm. Die Haftung dieses Überzugs auf seinem Substrat ist sehr hoch.

Nach Härten der Suspensionsschicht bringt κη auf die Oberfläche dieser Schicht ein Vlies aus GlasfaserfHz mit einer Dicke von 3 mm auf, das vorher mit einer wässrigen fluidcn Natriumsilikc-; i-Lösung imprägniert wurde, welche die gleiche wie die vorerwähnte Zusammensetzung hat. Kach dem Trocknen bleibt dieses Vlies auf der Suspensxonsschicht haften.

Man läßt den derart erhaltenen zusammengesetzten überzug 12 Stunce.i lang durch einfaches Aussetzen an Luft bei Umgebungstemperatur trocknen, und schließlich bedeckt xan ihn mit einer Alumir.^^-.nf ο lic mit einer Dicke von 0,2 mm, den man auf die Oberfläche des Jbcr^uccs mittels eines Polyesterharzes aufklebt. Zu diesem zweck pulverisiert man das Polyesterharz in flüssigem Zustand auf der Oberfläche de.\> Überzuges, dann bringt man die Aluminiumfolie unter leichtem Druck mit Hilfe einer Walze auf dieser Oberfläche auf.

Der schließlich erhaltene zusammengesetzte feuerfeste Überzug ermöglicht einen Schutz des Substrats gegen einen Temperaturanstieg im Falle eines Brandes, der mindestens so wirksam ist wie der durch die Norm ISO F60 beschriebene (Die Oberflächentemperatur des Teiles des Substrats, das der dem Feuer zugewandten Seite ausgesetzt ist, wird nicht höher als 140°C nach 60 Minuten des dem Feuer Ausgesetztseins).

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Eeispiel 2

Wie in Beispiel 1 beschrieben, hat man 50 Gewichtsteile einer wässrigen Lösung mit 35 Gew% wasserlöslichem Natriumsilikat und 65% Wasser mit 50 Gewichtsteilen fester hydrierter Natriumsilikat-Teilchen mit 17% H₀O vermischt. Diese Teilchen wurden durch Pulverisieren der wässrigen Silikat-Lösung in einem warmen Luftstrom erhalten. Das Silikat hatte ein SiO₂/K^Tu₂O-Verhältnis von 3,3. Die Verbindung, die aus einer Suspension von 5O Gew% der Gesamtverbindung von wasserlöslichen hydrierten Silikat-Teilchen und aus 50% der Gesamtverbindung von wässriger Silikat-Lösung mit 35% Silikat bestand, wurde mit Spachtel auf eine nicht vorbehandelte gepreßte Holzplatte (Novopan) aufgebracht, dann wurde ein

Glasfasertuch mit 150 g/m

flüssige Schicht getaucht.

Glasfasertuch mit 150 g/m aufgebracht und in die noch immer

Nach 30 Minuten war die Schicht in Form eines farblosen matten Belags mit einer Dicke von 1,5 mm gehärtet. Dann pulverisierte man auf diese Schicht eine winzige Schicht wässriger Sodasilikat-Lösung und brachte darauf eine Aluminiumfolie von 0,2 ram Dicke auf, die fest daran haftete.

Nach 12 Stunden Trocknen unterwarf man die Platte den folgenden Versuchen: Man stellte die Platte senkrecht nahe einer Flamme mit einer Intensität auf, bei der eine nicht geschützte Platte unter den gleichen Bedingungen fast sofort Feuer fangen würde. Unter Einwirkung der Flamme blähte sich die Schutzschicht bis auf etwa eine Dicke von 20 mm auf, ohne daß sie abfloß. Die geschützte Platte blieb 15 Minuten lang ohne jede Veränderung, danach begann das Holz sich zu schwärzen und seine flüchtigen Teile zu destilieren, ohne jedoch zu brennen. Erst nach 30 Minuten wurde die Verbrennungstemperatur erreicht und das verkohlte Holz flammte auf,

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Beispiel 3

Wie in Beispiel 1 beschrieben mischte r^n ar. der Luft 45 Teile wasserlösliche hydrierte Natriumsilikat-Vexlchon (Verhältnis SiO,/^«^^ = 2,1), die durch Pulverisicrunc an warmer Luft erhoiu.-i wurden, mit 55 Teilchen einer Natriumsilikac-Lcsung bei 3L>';i Feststoff und 65% Wasser (Verhältnis SiO₂A^₉O - 3,3). Dann vermischteman in der Masse noch 45 Teilchen geschnittene Glasfasern mit 5 bis lO mm Länge (E-Glasfasern). Man brachte diese Mischung mit üblichen Mitteln auf einem vorher leicht mit Sand bestreuten Stahlträger auf. Nach 45 Minuten Härtungsdauer erhielt uian eine feuerfeste Schicht von 2 mm Dicke, die farblos und matt war. Dann bedeckte man das Ganze mit einer Folie aus 0,1 mm dickem Polyäthylen, die an der wässrigen Silikat-Lösung angeklebt war.

Dann wurde der geschützte Träger gleichzeitig mit einem nicht beschichteten Gegenstück in senkrechte Stellung dem in Beispiel 2 beschriebenen Feuertest unterworfen, bach 10 Minuten erreichte das Gegenstück eine Temperatur von 523°C, die die Ermüdungstempern- tur darstellt, bei der das betroffene Eisen jeden Widerstand verliert. Dagegen betrug nach 30 Minuten die Temperatur des geschützten Trägers noch keine 4OO°C. Die Dicke der Schutzschicht betrug nach Aufblähen etwa 15 ram.

Beispiel

In einem geschlossenen Behälter vermischte man unter Schutz von Stickstoff 40 Teile hydrierter wasserlöslicher Natriumsilikat-Teilchen mit 20 % Wasser und 60 Teile wässriger Natriumsilikat-Lösung mit 35% Feststoff. Die Teilchen wurden aus einer wässrigen Silikat-Lösung erhalten, die man in dünner Schicht bis zum Härten

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auf einer heißen Oberfläche (Drehzylindern} «-usijoLreitet hatte. Dann zerschlug man die erhaltene Platte in durchscheinende Bruchstücke. Diese Teile wiesen ein Verhältnis SiC₂ : ^a-O von 2,0 auf. Dagegen hatte das Silikat der Lösung ein Verhältnis SiO₂ : Na₂O von 3,3.

Die Mischung wurde bearbeitet, bis Blasen praktisch völlig verschwunden waren, - wobei das Vorhandensein von Stickstoff ein vorzeitiges Aushärten der Verbindung verhinderte.

Dann breitete man die Verbindung mit Spachtel in cünner Schiene auf einer flachen Glasplatte aus und bedeckte das Ganze mit einer zweiten Glasplatte.

Nach 15 Minuten Aushärten betrug die Dicke der Zwischenschicht etwa 1 mm. Das Ganze war durchscheinend bis leicht milchig.

Wenn man das derart vorbereitete Glas in Verbindung mit einer Flamme brachte, spaltete sich die erste Schicht, aber die Splitter blieben auf der zweiten Platte, die ganz geblieben war, aufgrund des Überzugs haften. Dieser blähte sich, ohne zu zerfließen, uno bildete eine Schutzschicht von etwa 20 mm Dicke.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Selbsthärtende Verbindung auf der Basis von Natriurusilika tea zum Überziehen von Substraten mit einer feuerhennienaen Schicht, die im Falle eines Brandes aufschwillt, aber wieder erstarrt, ohne zu zerfließen, dadurch gekennzeichnet _# daß sie zusammengesetzt ist aus

a) einer wässrigen Lösung von <-O bis 3O Gc\f)C väo.-.i.rlüslicher Silikate und, in dieser ir. Suspension enthalt an,

b) 20 bis 60 Gew% der Gesamtheit der Verbindung von. hydrierten wasserlöslichen Silikat-Teilchen aic 15 bis 20% Wasser, wobei das Molarverhältnis SiO₂A^ ,0 der genannten Silikate zwischen 2 und 3,5 liegt.

2. Verfahren zum Aufbringen der Verbi.-.äuno nach Anspruch 1 2u.v. Erhalten eines feuerhemmenden Über;:u<jes, dadurch gekennzeichnet, da.j man die Bestandteile a, und b) vor Verwendung in homogener Weise misch;; und die Verbindung vor ihrer liassenbindung auf ein Substrat aufbringt.

3. Feuerhemmender Überzug, erhalten gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2.

4. Verwendung des feuerhemmenden Überzuges nach Anspruch 2 zum Schutz von Metallbauelementen gegen Brand.

5. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen mineralischen Faserstoff mit der Suspension vereinigt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Faserstoff mit der Suspension

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vereinigt, Inder: man diesen Stoff auf der durch Härtung dieser Suspension erhaltenen festen Schicht aufbringt, und indem rr.ar. diesen Stoff mit dieser Schicht formschlüssig verbindet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da3 man vor Aufbringen des Faserstoffes auf der gehärteten Schicht der Suspension diesen Stoff durch eine wässrige fluide Natriumsilikat-Lösung imprägniert, die mindestens 5C Gew% und höchstens 70 CeK-O Wasser und mindestens 30 Gew% und höchstens 5O Gew% Na triurnsilikat mit einem Molarverhältnis SiO₂ : Na₂O zwischen 2 und 3,5 enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Faserstoff mit der diesen Stoff enthaltenden Suspension in dieser Suspension vereinigt, bevor man die Suspensions-Schicht auf die Oberfläche des zu schützenden Substrats aufbringt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des mit der Suspension verbundenen Faserstoffes mindestens gleich 2 Gew% und höchste.i-20 Gew% in bezug auf das Gesamtgewicht des feuerfesten Überzuges. beträgt.

10. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Faserstoff einen Schmelzpunkt von mindestens gleich 11OO°C hat und seine Zerfalltemperatur innerhalb des feuerfesten Überzugs nicht unter 800°C liegt.

11. Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff aus der Gruppe ausge-

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wählt wird, zu der Glaswolle, Schlacker.v/ollc und Kohlenstoff-, r.i gehören.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurcn gekennzeichnet, daß man vor Aufbrincjc-n der Suspension auf die Oberfläche des Substrats diese Oberfläche rait mir.äias Ler.s einer Schicht einer Substanz überzieht, die eine Schutzwirkun^ gegen Korrosion des Substrats hat.

13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Aufbringen und härter, dor Suspensionsschicht diese mit einen Schutzüberzug bedecke.

14. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrierten Silikat-Teilchen :.e.: Bestandteiis b) durch Pulverisieren t^nor wässrigen Silikat-Lösung in einem warmen Luftstrora erholten warden.

15. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrier Leu Silikat-Teilchen des Bestandteils b) durch Ausbreiten einer wässrigen Silikac-Lösung in dünner Schicht auf einer w;:rr;,oa Oberfläche eriult^a werden, insbesondere auf erhitzt.cn Zyiiriworn, uo daß sia euren Teil-Verdampfuny erstarrt, und üafl darauf cie so err.a^tene hydrierte Silikat-Platte in kleine Teile zerschlagen wird.

16. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß der Bestandteil a) eine v/ässrige Lösung aus handelsüblichem "Wasserglas" ist.

17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bestandteile a) und b) unter Ausschluß von Luft, beispielsweise unter Stickstoff, mischt, wobei die Zeit für die Massenbindung der Suspension dann stark verlängert wird.

Se/tm - 27 164

709850/1193

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