DE2759132A1 - Flammenbestaendige und feuerfeste produkte - Google Patents

Description

10 254/Dr.U/Si 30. Dezember 1977

U.S. Serial No. 755,596 Filed December 30, 1976

RALPH MATALON Cherry Hill, New Jersey 08034 / USA

Flammenbeständige und feuerfeste Produkte

Eine große Vielzahl von bisher als Werkstoffe eingesetzten Materialien sind gegenüber Feuer unbeständig, d.h. sie verbrennen oder schmelzen oder erleiden sonstwie einen Hitzeabbau bis zu einem Punkt, bei dem sie entflammbare, flüchtige Gase entwickeln oder ihre Formbeständigkeit bei einem Kontakt mit einer Flamme oder beim Erhitzen verlieren. Derartige, gegenüber Feuer unbeständige Werkstoffe, ob nun in Form von getrennten, regelmäßigen oder unregelmäßigen Teilchen, oder in Form von Grobfolien oder Platten oder Lamina-

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ten, wie beispielsweise polymere Materialien, Platten aus expandierten Polystyrolperlen, Polyurethanschaum, Kork, Platten aus Holzteilchen und Glasfaserwatte, mußten deshalb gegen Feuer mittels thermischer Schutzschichten geschützt werden.

Eine Platte aus expandierten Polystyrolperlen ist ein Werkstoff, der sich infolge seiner niedrigen Glas- oder Erweichungstemperatur von zum Beispiel etwa 100° C für ein Polystyrol mit einem Molekulargewicht von gleich oder grosser als etwa 50 000, besonders schwierig gegen Feuer schützen läßt. Die früher durchgeführten Versuche zur Verbesserung des Verhaltens von Platten aus expandierten Polystyrolperlen unter Feuereinwirkung, bei denen entweder selbstlöschende oder feuerhemmende Additive zugesetzt wurden, erwiesen sich als unzulänglich. Die sogenannten chemischen feuerhemmenden Mittel unter Einsatz von Halogenen, Peroxiden, Phosphor- und/oder Metalloxiden, wie beispielsweise Antimontrioxid und Molybdäntrioxid, lieferten keinen Beitrag zur Verringerung der Thermoplastizität des Polystyrols, wenn man dieses einer Flammeneinwirkung aussetzte und nur einen sehr geringen Beitrag zur Erhöhung der Nichtentflammbarkeit. Ebenso erwies sich das vorherige Beschichten der Polystyrolperlen vor dem Verpressen mit thermoplastischen Harzen oder hitzehärtenden geschäumten Harzen für

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eine wirksame Herabsetzung der Brennbarkeit der Polystyrolprodukte als unzulänglich. Von den Additiven nach dem Stande der Technik kann höchstens gesagt werden, daß sie selbstlöschende Mittel sein können, das heißt, daß die Flamme erlischt, wenn das der Flamme ausgesetzte Polystyrol aus dem Flammenbereich entfernt wird. Aus diesem Grunde wird nach den derzeitigen Sicherheitsbestimmungen zur Verhinderung von Bränden gefordert, daß über dem Polystyrol ein Isolationsprodukt mit einer Dicke von 1,27 cm (1/2 inch) aus Portlandzement-Verputz oder eine Gipsplatte angebracht wird, wodurch der Sicherheitsfaktor im Falle eines Brandes durch Verzögerung der Rauchentwicklung und Verringerung der Flammenausbreitung verbessert wird.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, gegen Feuer unbeständige Materialien, insbesondere Polystyrol, bis zu einem solchen Grad flammenbeständig und feuerfest zu machen, wie er bisher mit den derzeit vorgeschlagenen selbstlöschenden und feuerhemmenden Additiven nicht erhalten werden konnte. Weiterhin wird angestrebt, flammenbeständige und feuerfeste Produkte, flammenbeständige und feuerfeste Oberzugsmaterialien und in diesen verwendbare flüssige Härter zu schaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden flammenbeständige

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und feuerfeste Produkte geschaffen, die

(1) ein gegen Feuer unbeständiges Material umfassen, das mit

(2) einem einzigartigen Überzugsmaterial beschichtet ist. Das vorstehend erwähnte, gegen Feuer unbeständige Material ist ein solches, das gewöhnlich innerhalb eines Temperaturbereiches brennt oder schmilzt oder in anderer Weise durch Hitzeeinwirkung einen Abbau bis zu dem Punkt erleidet, wo brennbare flüchtige Gase entwickelt werden oder es seine Formstabilität verliert, wenn es mit einer Flamme in Kontakt gebracht oder einer Hitzeeinwirkung ausgesetzt wird. Derartige, gegen Feuer unbeständige Materialien umfassen insbesondere polymere Materialien, Polystyrolperlen und -schaum, und ferner auch Polyurethanschaum, Kork, Holzteilchen, Glasfasern und ähnliche Werkstoffe. Andere gegen Feuer unbeständige Materialien schließen natürliche oder geschäumte thermoplastische Materialien oder synthetische thermoplastische Materialien, wie beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Copolymere von Styrol und Äthylen, etc., ein. Das gegen Feuer unbeständige Material kann in Form von getrennten Teilchen von regelmäßiger, unregelmäßiger oder faserartiger Gestalt, oder in Form von Grobfolien oder Platten, oder in Form von Laminaten, vorliegen. Die Erfindung kann auch auf diejenigen Materialien angewandt werden, die als feuerbeständig anzusehen sind, z.B. Stahl, Aluminium und andere Metalle und Legierungen.

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Das Überzugsmaterial kann vor dem Härten auf das gegen Feuer unbeständige Material als überzug oder Grundmasse für teilchenförmiges Material oder als überzug und Grundmasse für Grobfolien oder teilchenförmiges Plattenmaterial, oder als überzug, Grundmasse und laminierende Klebschicht bei der Herstellung von Laminaten aus zwei oder mehreren identischen oder verschiedenen Grobfolien oder Platten aufgebracht werden.

Das in den flammenbeständigen und feuerfesten Produkten der Erfindung eingesetzte gehärtete Überzugsmaterial weist eine Reihe von einzigartigen Eigenschaften auf. So ist das gehärtete. Überzugsmaterial imstande (nach dem Erweichen und Fließen) zu intumeszieren, beginnend bei einer niedrigen Temperatur, die beträchtlich unterhalb der beginnenden Intumeszenz-Temperatur der bisher bekannten feuerhemmenden intumeszenten überzügen, und bei oder unterhalb etwa des Maximums des Temperaturbereichs liegt, in welchem das gegen Feuer unbeständige Material bis zu dem Punkt abbaut, wo brennbare Gase entwickelt werden oder es seine Formstabilität verliert. Daher intumesziert bei Anwendung von Hitze oder Einwirkung von Flammen das überzugsmaterial reichlich unter Bildung einer thermisch isolierenden Schaumbarriere mit einer niedrigen Schaumdichte im Bereich von etwa 3,2 bis ca. 32 kg/m^ (0,2 bis etwa 2 pounds per cubic foot;

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1 pound per cubic foot = 16,019 kg/m^) und einer im allgemeinen geschlossenen,fein unterteilten Zellstruktur auf dem gegen Feuer unbeständigen Material. Die thermisch isolierende Schaumbarriere wird nach fortgesetzter Exposition während einer beträchtlichen Zeit in einen porösen Koks oder Rückstand übergehen. Der poröse Koks oder Rückstand ist nicht/brennbar, besitzt eine angemessene Isolationsfestigkeit und Nichtentflammbarkeit, um ein Entflammen und den üblichen durch die Hitze bedingten Abbau des gegen Feuer unbeständigen Materials derart zu verhindern, daß das feuerunbeständige Material während eines längeren Zeitraums nicht durch Hitzeeinwirkung bis zu dem Punkt abbaut, bei welchem brennbare, flüchtige Gase entwickelt werden oder das Material seine Formbeständigkeit verliert. Die Eigenschaften der Tieftemperatur-Intumeszenz und der isolierenden thermischen Barriere des Überzugsmaterials schützen daher das überzogene, gegen Feuer unbeständige Material, einschließlich sogar Polystyrolschaum.

Im Gegensatz zu früheren Definitionen von "Intumeszenz", nach denen das Schäumen und Verkohlen des intumeszenten Materials als gleichzeitige Vorgänge angesehen wurden, bedeutet der Ausdruck "Intumeszenz" in der vorliegenden Erfindung die Bildung eines schützenden isolierenden Schaums. Der Schaum tritt als stabile, hitzebeständige, zusammen-

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hängende Masse auf, die nichtentflammbar ist und eine genügende Festigkeit aufweist, um einem weiteren Erhitzen oder einem Aussetzen gegenüber Flammeneinwirkung in signifikanter Weise beständig zu sein. Er ist manchmal gelb oder orange gefärbt und verkohlt nicht und wird nicht schwarz, ausgenommen bei fortgesetzter oder ununterbrochener Einwirkung von Flammen oder starker Hitze.

Der Beginn der Intumeszenz des Überzugsmaterials wurde mittels eines Thermomechanical Analyzers gemessen, der eine visuelle Ablesung und das Messen von Temperaturwerten für die dimensionalen und viskoelastischen Veränderungen einer, in einem Standardofen erhitzten, im feeten Zustand befindlichen Probe ermöglicht. Eine Temperaturprogrammierung des Instrumentes ist vorgesehen. Bei Versuchen an vielen, die vorliegende Erfindung verkörpernden Oberzugsmaterialien bei einem programmierten Temperaturanstieg von 10° C pro Minute, fand der Beginn der Intumeszenz bei so niedrigen Temperaturen wie etwa 75° C und bis zu so hohen Temperaturen von etwa 150° C statt, obwohl ein Erweichen und leichtes Fließen des Überzugs bei Temperatmren im annähernden Bereich von etwa 20° C bis etwa 70° C beobachtet wurde, der beträchtlich unterhalb der Temperatur liegt, bei welchem die Intumeszenz begann. Bei den.meisten der untersuchten Proben fing die Intumeszenz im Bereich von 100° C bis 120° C

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an, und es war die Grüße der Intumeszenz verringert, wenn sie nicht bei Temperaturen im Bereich von etwa 140 C bis 150 C einsetzte. Andererseits zeigten kommerziell verfügbare, feuerhemmende, intumeszente überzüge einen Beginn der Intumeszenz bei höheren Temperaturen von l60° C bis 260° C, wenn sie in gleicher Weise untersucht wurden.

Das Überzugsmaterial ist gewöhnlich auf dem gegen Feuer unbeständigen Material in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 0,04 : 1 bis etwa 4:1, üblicherweise in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 0,4 : 1 bis etwa 2:1, und häufig in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 1 zugegen. Als allgemeine Regel gilt, daß die Plamijienbeständigkeit und Feuerfestigkeit um so besser ist, je höher das Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu dem gegen Feuer unbeständigen Material liegt. Kostenfaktoren können eine Beschränkung dieses Gewichtsverhältnisses auferlegen.

Das gehärtete Überzugsmaterial umfaßt das harzartige Reaktionsprodukt von (a) einem flüssigen Harzbildner mit (b) einem flüssigen Härter. Der flüssige Harzbildner wird mit dem flüssigen Härter in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 1 : 10 bis etwa 10 : 1, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von etwa 1 : 2 bis etwa 6:1, und besonders bevorzugt in einem Gewichtsverhältnis von etwa

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1 : 1 umgesetzt. Die Härtungsreaktion findet bei Raumtemperatur (oder darüber zur Verkürzung der Reaktionszeit) statt, wenn das Überzugsmaterial selbsthärtend ist, und wird bei leicht erhöhten Temperaturen bewirkt, wenn das Überzugsmaterial hitzehärtbar ist.

Erwünschte flüssige Harzbildner sind in den US-Patentschriften 3 551 365, 3 808 159 und 3 821 200 beschrieben und umfassen das flüssige polymere Produkt einer erhitzten Mischung aus

(a^) etwa 25 bis etwa 80 Gewichtsprozent, und vorzugsweise etwa 37 bis etwa 78 Gewichtsprozent eines reduzierenden Zuckers,

(a₂) etwa 5 bis etwa 62 Gewichtsprozent, und vorzugsweise etwa 15 bis etwa 45 Gewichtsprozent 85£iger Phosphorsäure ,

(a,) etwa 2 bis etwa 20 Gewichtsprozent, und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 15 Gewichtsprozent von zumindest einem Verflüssiger, und

(ajj) etwa 0 bis etwa 15 Gewichtsprozent, und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 4 Gewichtsprozent eines mehrwertigen Phenols mit zumindest zwei Hydroxygruppen in einer meta-Stellung.

Repräsentative Beispiele von geeigneten reduzierenden Zuckern umfassen Monosaccharide und Disaccharide, wie bei-

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so

spielsweise Dextrose und durch Hydrolyse von Kohlenhydraten hergestellte kommerzielle Glucose, Fructose, Galactose, Mannose, Lactose, und dergleichen, und deren Mischungen mit höheren Sacchariden, wie sie in Maissirup, Stärke und Mehl gefunden werden, wobei Dextrose bevorzugt wird. Jedoch kann Rohrzucker oder Sucrose nicht verwendet werden, da er ein nichtreduzierender Zucker ist. Die Phosphorsäure ist gewöhnlich 85#ig, obwohl auch eine niedriger konzentrierte Phosphorsäure eingesetzt werden kann, vorausgesetzt, daß in dem Falle, wo Wasser als Verflüssiger der Reaktionsmischung dient, eine Kompensation durch eine Verringerung des in der Reaktionsmischung anwesenden freien Wassers erfolgt. Geeignete Verflüssiger schließen V/asser und/oder niedere aliphatische Alkohole mit zweifacher oder mehrfacher Alkoholfunktion ein, wie beispielsweise Äthylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Diäthylenglykol, Glycerin, und dergleichen. Der bevorzugte Verflüssiger ist Wasser, da die Gegenwart der aliphatischen Alkohole mit zweifacher oder mehrfacher Alkoholfunktion zur Bildung einer entzündlichen Atmosphäre und zu einer Verstärkung des Aufloderns an der Oberfläche führen kann, wenn man das gehärtete Überzugsmaterial einer Flamme aussetzt. Brauchbare mehrwertige Phenole besitzen zumindest zwei Hydroxygruppen in einer meta-Stellung, wobei die mehrwertigen Phenole, welche Resorcin, Pyrogallol und Phloroglucin einschließen, die Här-

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te des gehärteten Überzugsmaterials und seine Stabilität gegenüber Feuchtigkeit verbessern. Der flüssige Harzbildner ist ein reduzierendes Zucker-Copolymeres oder -Terpolymeres, welches chemisch gebundene, wiederkehrende saure Phosphatgruppen oder -einheiten und wiederkehrende phenolische Gruppen oder Einheiten enthält, falls der phenolische Reaktionsteilnehmer für seine Herstellung verwendet worden ist. Kleine Mengen an Harnstoff können, wie nachstehend diskutiert, ebenso in den flüssigen Harzbildner inkorporiert sein.

Der flüssige Harzbildner kann durch Auflösen oder Dispergieren des reduzierenden Zuckers in dem Verflüssiger, der gewöhnlich Wasser ist, hergestellt werden. Nach Herstellen der Lösung oder Dispersion wird, falls ein solches verwendet, das mehrwertige Phenol unter Rühren zugesetzt und anschließend ein Teil oder die gesamte Phosphorsäure zugegeben. Das Reaktionssystem wird zum Sieden erhitzt (oder unterhalb des Siedepunktes, falls das Erhitzen unter erhöhtem Druck erfolgt) und bei etwa 115° C bis 130° C während eines Zeitraums von 5 bis 20 Minuten oder länger gehalten, wonach es auf Räumtemperatur abgekühlt und gegebenenfalls die restliche Phosphorsäure zugesetzt wird. Dieses System kann bei einer höheren Temperatur gehalten werden, wenn der Anfangswassergehalt verringert wird.

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Tabelle I Flüssiger Harzbildner (HB)

HB-Formulierungs-Nr.

Gewichtsprozent

123456789 10 11 12

OO »Ο QO

Komponenten:

Phosphorsäure (85£ig) Wasser Diäthylenglykol

Mehrwertiges Phenol, z.B. Resorcin

Reduzierender Zucker, z.B. Dextrose oder kommerzielle Glucose

Stärke Mehl Harnstoff Oxalsäure Diainmoniumphosphat Monoäthanolamin

41 36 31 31 29 24 20 38,5 41 33 37,5 5 6 4 6 - - 2,9 3 5 2,5

56

59

65 65 76 80 52,6

56

38 *?

16

CD —* OJ

Repräsentative Beispiele von für die Herstellung des flüssigen Harzbildners (HB) verwendeten Formulierungen sind in der vorstehenden Tabelle I niedergelegt.

Es kann ein beliebiger geeigneter Härter in Verbindung mit dem flüssigen Harzbildner zur Herstellung des Reaktionsproduktes daraus eingesetzt werden, sofern der Härter imstande ist, den flüssigen Harzbildner bei Raumtemperatur oder leicht erhöhten Temperaturen allmählich zu härten, und flüssig ist, und unter der weiteren Voraussetzung, daß das daraus hergestellte Reaktionsprodukt durch eine Tieftemperatur-Intumeszenz unter Bildung einer voluminösen, thermisch isolierenden Schaumbarriere von niedriger Dichte gekennzeichnet ist. Der bevorzugte Härter enthält Formaldehyd und insbesondere Harnstoff-Formaldehyd-Verbindungen mit einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 2:1. Der Härter kann in Form einer Mischung von Materialien vorliegen, die Polymere oder Mischungen von Polymeren bilden kann. Typische Beispiele von Formaldehyd-Härtern umfassen Formaldehyd und Furfurylalkohol; Formaldehyd und Harnstoff; Formaldehyd, Harnstoff und Furfurylalkohol; Formaldehyd, Harnstoff und Glucose; und Formaldehyd, Harnstoff, Furfurylalkohol und Glucose. In den obigen Formaldehyd-Härtern, die Furfurylalkohol und Harnstoff enthalten, sollte das Molverhältnis von

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at

Harnstoff zu Furfurylalkohol oberhalb etwa 1 : 1 und bis zu etwa 9 : 1 sein, während in denjenigen Härtern, die Glucose enthalten, das Molverhältnis von Harnstoff zu Glucose im Bereich von etwa 6 : 1 bis etwa 2 : 1 liegen sollte, Bei der Herstellung derartiger Formaldehyd-Härter können Natriumhydroxid, Caprinsäure und Verflüssiger, wie beispielsweise Cyclohexanol, Diäthylenglykol, Glycerin und Hexylenglykol zugegen sein. Der eingesetzte Formaldehyd liegt vorzugsweise in Form von Paraformaldehyd vor.

Die Härter können beispielsweise nach einem Verfahren hergestellt werden, nach welchem man den Reaktor mit Natriumhydroxid (falls verwendet), Wasser, alkoholischen Verflüssigern (falls verwendet), Furfurylalkohol (falls verwendet) und dem Paraformaldehyd beschickt, auf 115° C bis 120° C während eines Zeitraums von 10 bis 30 Minuten oder bis zum Erhalt eines klaren Reaktionsgemisches erhitzt, auf 85° C bis 90° C (falls erforderlich) abkühlt, die Glucose (falls verwendet) zusetzt, auf 115° C bis 120° C während eines Zeitraums von 5 bis 25 Minuten oder bis zum Erhalt eines klaren Reaktionsgemisches erhitzt, auf 80° C bis 85° C (falls erforderlich) abkühlt, den Harnstoff zusetzt, auf 110° C bis 120° C während eines Zeitraums von 20 bis 25 Minuten oder bis zum Erhalt eines klaren Reaktionsgemisches erhitzt, dio Caprinsäure (falls verwendet;) zusetzt, während

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as

eines Zeitraums von etwa 10 Minuten auf 115° C bis 120° C erhitzt, abkühlt und den Reaktor entleert. Wahlweise können die Härter hergestellt werden, Indem man den Reaktor mit dem Wasser und der Glucose beschickt, den Harnstoff zu der vorstehend gebildeten Wässerigen Lösung der Qlucose zusetzt, während eines Zeitraums von 15 Minuten oder bis zum Erhalt eines klaren Reaktionsgemischeβ auf 115° C bis 120° C erhitzt, auf 70° C (falls erforderlich) abkühlt, das Natriumhydroxid und die Verflüssiger, den Furfurylalkohol (falls verwendet) und den Paraformaldehyd zusetzt, während eines Zeitraums von 20 bis 30 Minuten oder bis zum Erhalt eines klaren Reaktionsgemisches auf 110° C bis 120° C erhitzt, die Caprinsäure (falls verwendet) zugibt, während eines Zeitraums von etwa 10 Minuten auf 115° C bis 120° C erhitzt, abkühlt und den Reaktor entleert.

Repräsentative Beispiele von eur Herstellung des flüssigen Formaldehydhärters (FH) verwendeten Formulierungen sind in der nachfolgenden Tabelle II niedergelegt.

Die flammenbeständigen und feuerfesten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Produktes können weiter durch die bevorzugte Ausführungsform verbessert werden, nach welcher das Überzugsmaterial ferner eine kleine Menge im Bereich von etwa 0,02 bis etwa 0,3 Gewichtsteile pro 1 Gewichtsteil des

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Tabelle II Formaldehydhärter (FH)

FH-Formulierungs-Nr.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Komponenten:

O Paraformaldehyd 16 24,0 27,0 21,9 24,4 25,4 26,2 25,8 25,8 35,3 30,7 40,1 25,4 23,8 24,4 26,9

£ ο Furfurylalkohol 84 57,0 49,0 24,2 12,7 9,8 5,4 - - 22,4 6,0 - - - 5,1 -

¹^ S Harnstoff - 15,9 20,0 22,7 27,8 29,2 30,4 30,6 30,6 38,2 39,6 46,6 29,5 27,6 28,3 29,8 ζ 00

% ^ Glucose - 27,3 29,0 29,4 30,4 30,6 30,6 - 19,7 - 29,5 40,7 35,1 35,7 m ο

--I *·* Cyclohexanol _______2,3- _______

** Glycerin ________2,3- ------

Diäthylenglykol ______ -3^- _______

Hexylenglykol - - - - - - - - 3,1 -

1,4 1,2 1,2 2,5 2,6 3,6 3,6 3,6 2,9 2,3 3,4 3,5 3,3 3,4 3,8

Wasser - 1,0 2,1 2,7 3,6 3,6 4,0 4,0 4,0 1,0 1,5 9,6 12,1 4,6 3,7 3

Caprinsäure - 0,70,7- - - - - - 0,20,20,3-

__ir_

flüssigen Harzbildners eines Expandier- oder Treibmittels, wie beispielsweise Harnstoff, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat, Monoäthanolamin, Diäthylamin, Morpholin, Dicyandiamid, Oxalsäure und dergleichen Verbindungen, oder Mischungen daraus, enthält. Diese Additive sind gewöhnlich in der Hitze abbaubar und setzen bei einer niedrigen Temperatur im Bereich von etwa 80° C bis etwa 120° C in Gegenwart des Überzugsmaterials ein Gas frei, wie beispielsweise Ammoniak, Kohlendioxid oder Wasserdampf. Dicyandiamid ist kein bevorzugtes Expandier- oder Treibmittel, da es kostspieliger als Harnstoff ist.

Das Überzugsmaterial kann ferner auch, falls gewünscht, verträgliche Additive, wie beispielsweise Füllstoffe, z.B. Diatomeenerde, Vermiculit, anorganisches oder organisches Feingut und Mikrokapseln, die in der Hitze expandierfähig sind, Farbstoffe, wasserabweisende Mittel, gepulvertes Metall oder Metalloxide (z.B. MgO, AIpO,), und dergleichen, enthalten.

Für Bedingungen, bei denen Wasserbeständigkeit erwünscht oder gefordert ist, können zu diesem Zweck die Bestandteile des überzußsmaterials oder der Additive ausgewählt werden, und dennoch die gewünschten Eigenschaften der Flammenbekoit und der Feuerfestigkeit mit der begleitenden

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erhöhten Intumeszenz schaffen. Beispielsweise wurde gefunden, daß Resorcin in dem Überzugsmaterial zu den Wasserunlöslichkeitseigenschaften des Überzugsmaterials beiträgt. Ebenso ist ein niedrigerer Phosphorsäuregehalt für die Wasserunlösliohkeit von Vorteil, jedoch muß ausreichend Phosphorsäure in einer Menge zugegen sein, um das gewünschte Überzugsmaterial herzustellen.

Das Überzugsmaterial wird durch Zusammenmischen des flüssigen Harzbildners mit dem flüssigen Härter bei Raumtemperatur hergestellt, oder bei einer leicht erhöhten Temperatur, z.B. bei 38 C, falls dies zur Erniedrigung der Viskosität der Mischung und ein dadurch bewirktes erleichtertes Mischen erforderlich ist. Das eventuelle und bevorzugte Expandieroder Treibmittel und/oder Additive können in dem flüssigen Harzbildner gelöst oder vorher, während oder nach dem Zeitpunkt zugegeben werden, in welchem der flüssige Harzbildner zusammen mit dem flüssigen Härter gemischt wird.

Das Überzugsmaterial kann auf das gegen Feuer unbeständige Material mit Hilfe irgendeines geeigneten Beschichtungsverfahrens, wie beispielsweise Sprühbes chi entlang, Tauchoder Eintauchbeschichtung, Walzenbeschichtung oder dergleichen, bei Raumtemperatur oder höher, aufgebracht werden.

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Wenn das gegen Feuer unbeständige Material in Form einer Grobfolie oder einer Schicht vorliegt, kann es auf einer oder auf beiden Seiten beschichtet, und, falls gewünscht, mit einem Verkleidungsmaterial versehen werden, das vorzugsweise ebenfalls ein flammenbeständiges Material ist. Ein feuerfestes Strukturelement in Form einer Platte kann ebenso durch Laminieren einer Vielzahl von Schichten aus gegen Feuer unbeständigem Material hergestellt werden, wobei viele oder alle Schichten einen Film des feuerfesten, intumeszenten Überzugsmaterials tragen. Viele der die vorliegende Erfindung verkörpernden Oberzugsmaterialien haben Klebstoffeigenschaften und verbinden so die Schichten miteinander zu einer laminierten Struktur. Wenn außer dem Überzugsmaterial Klebstoffe verwendet werden, sind sie vorzugsweise zumindest feuerhemmend, so daß sie die flammenbeständigen und feuerfesten Eigenschaften der laminierten Platte nicht beeinträchtigen:· Falls gewünscht, können die Schichten unter Zuhilfenahme von Wärme laminiert werdenj die ferner auch zum Härten des Überzugsmaterials dienen kann.

Im Falle von Teilchen aus gegen Feuer unbeständigem Material, wie beispielsweise thermoplastische Teilchen, Polystyrolperlen, expandierbare Polystyrolperlen, oder teilweise expandierte expandierfähige Polystyrolperlen, können die TeB.-

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chen mit dem Überzugsmaterial gemischt und zu einer Grobfolie oder Platte, wünschenswerterweise in einer geeigneten Form, geformt werden. Die Form kann dann zur Aushärtung des Überzugsmaterials erhitzt werden und es kann im Fall von expandierbarem Polystyrol die Hitze auch die Polystyrolteilchen zu einer festen Masse verschmelzen oder agglomerieren.

Geeignete Heizverfahren sind Konvektion oder Strahlung unter Verwendung von verschiedenen Heizquellen. Die Hochfrequenzheizung ist eine wünschenswerte Methode. Die Hochfrequenzverformung ist eine bekannte Form einer angewandten Heizung beim Verformen von Polystyrolschaum-Platten und kann dielektrische oder hochfrequente Ströme bei niederen oder hohen Frequenzen verwenden. Heizen mit einem Mikrowellenofen ist ebenfalls ein verfügbares Verfahren zur Herstellung von brauchbaren Grobfolien oder Platten, die sowohl das gegen Feuer unbeständige Material und das feuerfeste Überzugsmaterial enthalten. In dem Fall von expandierbaren oder teilweise expandierbaren Polystyrolteilchen, die mit einem flammenbeständigen Überzugsmaterial gemischt worden sind, kann die Kombination in einer geeigneten Form mittels Dampf oder Heißluft zu einer Platte geformt werden. Die Wärme bewirkt das Zusammenschmelzen der Polystyrolteilchen und kann außerdem eine chemische Reaktion in dem Überzugsmaterial,

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wie beispielsweise ein Aushärten desselben, verursachen.

Die Hochfrequenzheizung ist, wenn sie in der vorliegenden Erfindung angewandt wird, von Vorteil, da die Überzugsmaterialien, welche die vorliegende Erfindung verkörpern, einen hohen Leistungsverlustfaktor aufweisen und rasch gehärtet werden können, gemeinsam mit der Sicherstellung der Klebwirkung zwischen dem feuerfesten Überzugsmaterial und dem gegen Feuer unbeständigen Material. Wenn das Überzugsmaterial mit expandierfähigen oder teilweise expandierten Polystyrolteilchen gemischt und in einer Plattenform erhitzt wird, härtet die Hochfrequenzheizung das Überzugsmaterial, verbindet es haftend mit den Polystyrolteilchen, und bewirkt zusätzlich ein Verschmelzen oder Agglomerieren der Polystyrolteilchen zu einem strukturierten Brett oder einer strukturierten Platte mit guter Festigkeit und Isoliereigenschaften, zusammen mit den gewünschten Eigenschaften der Flammenbeständigkeit und der Feuerfestigkeit. Wenn gefordert oder gewünscht, kann das Überzugsmaterial geringfügig zur Erzielung der gewünschten Reaktion gegenüber dem angewandten Elektronenstrom variiert werden.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung flammenbestSndige und feuerfeste Produkte, die aus einem gegen Feuer unbeständigen Material geformt sind, das mit einem

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polymeren Material überzogen ist, das fähig ist, bei einer niedrigen Temperatur beginnend zu intumeszieren und in Verbindung mit dem gegen Feuer unbeständigen Material Klebstoffeigenschaften aufweist. Bei Einwirkung von Hitze oder Flammen auf die Produkte intumesziert das Überzugsmaterial in erheblichem Umfang unter Ausbildung einer schützenden, thermisch isolierenden Schaumbarriere, welche eine Entzündung des gegen Feuer unbeständigen Materials oder einen Abbau desselben bis zu einem Punkt, wo entzündliche Gase entwickelt werden oder es seine Formbeständigkeit verliert, verhindert. Eine fortgesetzte Einwirkung von Hitze oder Flammen führt zu einer Verkohlung des Schaums, jedoch werden die Produkte während eines überraschend langen Zeitraumes nicht zerstört.

Die gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten flammenbeständigen und feuerfesten Produkte werden durch die nachfolgenden repräsentativen Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

In einem modifizierten "Bureau of Mines Burn Through"-Test an DYLITE M~57A-expandiertem Polystyrol wurde eine geformte Verbundprobe (vgl. Fußnote (a) in der nachstehenden Tabelle IV) mit den Abmessungen 30,48 cm χ 30,48 cm χ 2,54 cm

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(12 inch χ 12 inch χ 1 inch) auf einem Dreifuß gehalten; diese Probe befand sich 5,08 cm (2 inch) über dem äußersten Ende eines Fisher-Brenners. Die Flamme des Fisher-Brenners wurde auf eine Höhe von 11,43 cm (4 1/2 inch) mit einem Innenkegel von 3,81 cm ( 1 1/2 inch) Länge eingestellt. Ein Kern-Wischtuch wurde auf der Oberseite der Probe placiert, die dann über die Flamme gebracht wurde. Die Durchbrenn-Zeit wurde durch Entzündung des Kern-Wischtuches angezeigt. Es wurde eine maximale Expositionszeit von 5 Minuten (300 Sekunden) angewandt.

Die mit diesem Test erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III niedergelegt.

Alle obigen Versuche wurden mit geformten Verbundstoffen bzw. Platten durchgeführt. Speziell hergestellte Laminate mit einer Dicke von 2,54 cm (1 inch) mit zwei Schichten (hergestellt aus vorgebauschtem, verformten und verschmolzenem Polystyrol und anschließend beschichtet derart, daß das Oberzugsmaterial als Bindemittel zwischen den zwei Schichten und als eine äußere Oberflächenschicht dient) verhielten sich ebenfalls gut, wobei sie in dem Test in 300 Sekunden nicht durchbrannten.

Aus den in der nachstehenden Tabelle III niedergelegten

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Tabelle

III

Modifizierter "Bureau of Mines Burn Through"-Test

Vers.-Nr.

Harzbildner Härter
(HB) (PH)

Gew.-Verh. von HB/PH Gew.-Verh. von Zeit bis zum Überzugsmaterial/ Durchbrennen DYLITE (Sek.)

Bemerkungen

Vergleich

1
2
3

Kein

HB-2

HB- 2

Kein

HB-3	PH- H
HB-2	PH-6
HB-2	FH-6
HB-2	FH-6

PH-6

FH-6

HB-2 FH-15
HB-2 FH-9

Kein

Kein

2/1

2/1

2/1 1/1

300

300

300 60

M-57A; Dichte

16,02 kg/m5 (1,0 pcf)

2/1	190	Kein Durchbrennen
2/1	300	Kein Durchbrennen
2/1	300
1/1	65

Verkleidet mit Aluminiumfolie - kein Durchbrennen

DYLITE von regulärer Qualität - kein Durchbrennen

Kein Durchbrennen

ro

cn CO

CO

Ergebnissen ist zu ersehen, daß die verpreßte Verbundprobe aus Polystyrolperlen ohne irgendein gehärtetes Überzugsmaterial darauf (Kontrollversuch) eine niedrige Durchbrenn-Zeit von lediglich 5 Sekunden aufwies, im Gegensatz zu den Versuchen mit den Proben 1 bis 8 gemäß Erfindung, bei denen die verpreßten Verbundproben aus Polystyrolperlen mit einer Vielzahl von gehärteten Überzugsmaterialien darauf erheblich höhere Durchbrenn-Zeiten im Bereich von 65 Sekunden bis 300 Sekunden aufwiesen. Da 300 Sekunden die maximale Expositionszeit aller Versuche war, erfolgte bei den Versuchen 2, 3 und 5 bis 7 überhaupt kein Durchbrennen.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde der "Standard Coast Guard Flammability"-Test an DYLITE M-57A und F-61»A-verschäumtem Polystyrol (EPS) in Form von verpreßten Verbundproben [vgl. Fußnote (a) in der nachfolgenden Tabelle IV] durchgeführt, wobei die Versuchsergebnisse in der nachfolgenden Tabelle IV niedergelegt sind.

Bei einem Kontrollversuch mit einer DYLITE-Perlplatte mit einer Dichte von 16,02 kg/nr (1,0 pcf) ohne irgendein Überzugsmaterial auf den expandierten Polystyrolperlen entzündete sich die Perlplatte bei einer niedrigen Entzündungstemperatur von etwa i|02° C. Demgegenüber entzündeten sich in

1809 8 28/07 53

Tabelle

IV

"Coast Guard Flammability"-Test

Vers.-Nr.

Überzugsmaterial:

	Harzbildner	HB-2	HB-2	HB-2	HB-2	HB-2
	Härter	FH-9	PH-6	FH-6	FH-6	FH-6
OO
O	Monoäthanolamin {%)	2	2	2	2	2
cd
828	Gewichtsverhältnis: Harzbildner/Härter	1/2	1/1	1/2	1/2	1/2
O	DYLITE EPS; Typ	M-57A	M-57A	M-57 A	M-57A	M-57 A
cn	Gewichtsverhältnis:
	Überzugsmaterial/ η VT TrTTC ν 3·/	1/1	2/1	2/1	1/1	2/1

Andere

HB-2 HB-2

FH-6 FH-6

2

1/2 1/2

M-57A F-64A

2/1 2/1

Verkleidet mit Verkleidet 0,05 bis 0,08 mm mit hitze-(2-3 mil) EPS- verklebter Schaumfolie Aluminiumfolie

	Durchschnittliche Dichte: kg/m3	29	,48	46	,46	49	,34	32	,84	52	,22	57	,67
I	(pcf)	(1	,84)	(2	,90)	(3	,08)	(2	,05)	(3	,26)	(3	,60)
ΓΟ

Tabelle IV (Portsetzung) "Coast Guard Flammability"-Test

Vers.-Nr.

Durchschn. Abweichung: ± kg/m^

(± pcf)

"Coast Guard Flaninability"

Durchschn. Entzündungszeit (Sek.)

Durchschn. Entzündung« temp. (⁰G)

Entzündete Proben/ 5 Üfttersüchte Proben

Temperatur in ⁰C am Versuchsende bei den Proben, die sich nicht entzündeten.

(0,02)

W.

510

0,96 1,12 1,76

(0,06) (0,07) (0,11)

128

469

514

600

426

0,64	0,96	1,60
(0,04)	(0,06)	(0,10)
600	600	243
--	--	455
0	0	3

460

460

470

(a) Preßteilherstellung: Der Harzbildner und der Härter werden gut miteinander vermischt und das resultierende Überzugsmaterial unter Durchmischung mit einem elektrischen Mischer zu DXLITE-Vorschaum zugegeben. Der Verbundstoff wird in die Foim überführt und unter trockener Hitze 3 bis 5 Minuten bei 104° C bis 121° C verpreßt. Die Abkühlzeit beträgt 5 Minuten.

(b) Maximale Versuchezeit = 10 Minuten (600 Sekunden)

den Versuchen 1 bis 7 (5 Proben pro Versuch) gemäß Erfindung die meisten der expandierten Polystyrolperlplatten überhaupt nicht (26 aus insgesamt 35 Proben), obwohl die Temperatur am Ende der Versuchszeit von 600 Sekunden im Bereich von 426° C bis 514° C lag. Außerdem hatten die 9 anderen Proben in den Versuchen 1 bis 7, die sich nicht entzündeten, eine durchschnittliche Entzündungstemperatur, die beträchtlich höher als die Entzündungstemperatur von 402° C für die Kontrollprobe war, nämlich Temperaturen von 455° C bis 469° C.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurden verpreßte Verbundproben aus expandierten Polystyrolperlplatten nach dem "Standard UL Tunnel"-Test mit den in der nachfolgenden Tabelle V niedergelegten Ergebnissen untersucht. Das expandierte Polystyrol war DYLITE M-57A mit einer nominellen Dichte von 16,02 kg/m^ (1,0 pcf). Der Harzbildner (HB) und der Härter (PH) wurden miteinander zur Herstellung des Überzugsmaterials (ausgenommen im Kontrollversuch 7) gemischt, welches dann zu dem Vorschaum zugegeben, in einem Hobart-Mischer gemischt und in Holzformen zur Herstellung von 10,16 cm (4 inch) dicken Platten verpreßt wurde. Jedes der untenstehenden Überzugsmaterialien enthielt ferner 2 % Monoäthanolamin und 3 bis 5% Methanol. Im Versuch 6 hatte das Perlbrett eine Haut aus Aluminiumfolie.

- 29 -

809828/0753

Tabelle

	"I	1	JL Tunnel"-Tesi	3	t	H	5	6	7 (Vergleich)
		HB-2		HB-2	HB-2	HB-3	HB-2	Kein
Vers.-Nr.	FH-6	2	FH-6	FH-9	FH-4	FH-6	Kein
Harzbildner	1/1	HB-2	1/2	1/2	1/1	1/1	—
Härter	2/1	FH-6	1/1	2/1	2/1	2/1	—
Gew.-Verh. HB/FH	57,03 (3,56)	1/2	36,21 (2,26)	53,51 (3,34)	56,71 (3,54)	59,59 (3,72)	16,02 (1,00) CO
Gew.-Verh. Überzugsmaterial/DYLITE	43,6	2/1	92,5	53,6	77,5	43,6	15
Fertiggestellte Platten; Dichte: kg/m* (pcf)	12,5	54,95 (3,43)	31,0	5,6	0	9,0	33,6
11UL Tunnel"-Test: Flammenausbreitung	165	30,8	725	362	669	323	845-1150
Beigesteuerter Brennstoff	0
Entwickelter Rauch	210

4ο

Aus den in der vorstehenden Tabelle V niedergelegten Ergebnissen für die Versuche 1 bis 6 gemäß Erfindung gegenüber dem Kontrollversuch 7 ist es ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Produkte einen geringen BrennstoffZuschuß und eine geringe Rauchentwicklung aufweisen. Es ist wichtig zu vermerken, daß das Material, mit Ausnahme der Kontrollprobe, während des Versuchs an seinem Platz an der Decke des Tunnels ohne Anzeichen eines Tropfens und nachfolgender Entzündung von geschmolzenem Polymeren am Boden des Tunnels blieb, was gewöhnlich bei der Kontrollprobe beobachtet wurde. Weiterhin überlebte oder überdauerte über 50 % von jeder Probe den Test, wohingegen im Falle der Kontrollprobe 90 % bis 100 % der Probe verbraucht wurde. Dies ist besonders bemerkenswert, wenn man sich vergegenwärtigt, daß das Standardtest-Verfahren Vorsorge für einen 10 Minuten-Test in Tabelle V trifft.

Beispiel *J

In diesem Beispiel wird der oben beschriebene "Modified Bureau of Mines Burn Through"-Test und der oben beschriebene "Coast Guard Flammability"-Test an Laminaten durchgeführt, die aus 1,27 cm (1/2 inch) dickem Polyurethanschaum hergestellt worden waren, beide mit (Versuch 1) und ohne (Versuch 2) eine Kraft-Papierzwischenschicht, unter Verwendung eines aus einem Harzbildner (HB-2) und einem Härter (FH-15)

- 31 809828/0753

in einem 1 : l-Gewichtsverhältnis hergestellten überzugsmaterials, das in einer Menge von 536,9 g/m (50 g pro square foot) aufgebracht worden war und verglichen mit einem Kontrollversuch ohne das Oberzugsmaterial. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VI niedergelegt.

Tabelle VI

Vers.-Nr. Verglei ch

Modifizierter "Bureau of

Mines Burn Through"-Test j 10 300 300 Zeit bis zum Durchbrennen
(Sek.)

Bemerkung — ^{Kein Durcn}- ^Kein Durchbemerkung brennen brennen

"Coast Guard Plamniability^M-Test:

Durchschn. Enzündungszeit _h~ _OftO ,_7O (Sek.) *^{7 292 iiZ}

Durchschn. Entzündungstemperatur (o C)

Entzündete Proben/5 un- ,- ₂ tersuchte Proben "*

Temperatur in ⁰C am Ver-

sxichsende für diejenigen _ü7ft

Proben, die sich nicht "" ^H{0 entzündeten.

809828/4751

Aus den in der vorstehenden Tabelle VI angegebenen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß der Polyurethanschaum ohne irgendein gehärtetes Überzugsmaterial darauf (Kontrollversuch) eine niedrige Durchbrenn-Zeit in dem "Modified Bureau of Mines Burn Through"-Test von lediglich 10 Sekunden hat im Gegensatz zu den Versuchen 1 und 2 gemäß Erfindung, bei denen der Polyurethanschaum mit einem gehärteten Überzugsmaterial darauf am Ende der maximalen Expositionszeit von 300 Sekunden noch nicht durchgebrannt ist. In dem "Coast Guard Flammability"-Test entzündeten sich in der Versuchsreihe alle fünf Proben des Polyurethanschaun;s ohne gehärtetes Überzugsmaterial bei einer niedrigen Entzündungstemperatur von 4l8° C nach einem Zeitraum von lediglich 47 Sekunden. Im Gegensatz hierzu entzündeten sich in den Versuchen 1 und 2 gemäß Erfindung, bei denen der Polyurethanschaum mit dem Überzugsmaterial bedeckt war, 6 von den insgesamt 10 Proben nicht, obwohl die Temperatur am Ende des Zeitraums von 600 Sekunden im Eereich von 460° C bis 478° C lag. Darüber hinaus hatten die 4 anderen Proben der Versuchsreihen 1 und 2, welche sich entzündeten, eine durchschnittliche Entzündungstemperatur, die beträchtlich höher als die Entzündungstemperatur von 418° C für die Kontrollprobe war, nämlich 450° C bis 491° C.

- 33 809828/0753

Beispiel 5

Proben von gewöhnlichem Sperrholz wurden mit einer von drei verschiedenen, kommerziell verfügbaren Intumeszenzfarben oder mit einem typischen Überzugsmaterial gemäß Erfindung beschichtet und der Flamme eines Fisher-Brenners während eines Zeitraumes von 1 Minute ausgesetzt. Die Ergebnisse des "Open Flame^w-Tests sind in der nachfolgenden Tabelle VII wiedergegeben.

Die bemerkenswerte Überlegenheit der Überzugsmaterialien gemäß Erfindung über die kommerziell verfügbaren Intumeszenzfarben ist aus den in der nachstehenden Tabelle VII niedergelegten Versuchsergebnissen offensichtlich.

Beispiel 6

In einem anderen Versuch wurde eine extrudierte Polyäthylenschaumplatte mit einer Gittergeometrie mit dem Überzugsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet und an der Luft getrocknet. Nach In-Berührung-bringen mit einej Flamme intumeszierte der überzug, wobei die Gitteröffnungei verschlossen und so der Abbau des Polymeren und die anschließende Entzündung verhindert wurden. Nach Entfernung der Intumeszenz-Kohle wurde festgestellt, daß das Polyäthy len im wesentlichen intakt war.

809828/0753

Tabelle VII

überzug

GO NJ OO

Typ

Konzentration g/m² (g/ft.²)

"Open Flame"-Test

Intumeszenz

Kohle gebildet

Auftreten Tiefe

mm (inch)

Holz entzündet

Piretect WT-102

Piretect PC-210

Ball Chem. G-3232

Überzugsmaterial (Gew,-Verh. von HB-2/PH-6 5 1/1)

269

(25)

172,2 (16)

172,2 (16)

322,9 (30)

Ja

Nein Ja

Ja

Ja

Nein Ja

Ja

<1,587 («1/16)

6,35

38,1 (1 1/2)

Ja

Ja Nein

Nein

Die folgenden zwei Beispiele liefern Vergleichsergebnisse über die Feuchtigkeitsbeständigkeit von Verbundpreßlingen (Beispiel 7) und Laminaten (Beispiel 8) gemäß Erfindung.

Beispiel 7

Es wurden Oberzugsmaterialien aus HB-2 und FH-6 in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 unter Zusatz von IO Jt Methanol und 2 % Monoäthanolamin hergestellt. Diese wurden mit expandierbaren Polystyrolteilchen im Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu Perlen wie 3 ϊ- 1».2 : 1 und 1 : 1 gemischt und zu Zylindern von annähernd 10,2 cm (4 inches) im Durchmesser und 25,k cm (10 inches) Länge verpreßt. Die Preßlinge wurden während eines Zeitraums von 10 Sekunden einem Hochfrequenzstrom ausgesetzt» wodurch man Preßlinge rait ausgezeichneter Verschmelzung, die vollständig trocken waren, erhielt. Eine Probe wurde mit einer Mikrowellenheizung behandelt.

Die Proben wurden in einem geschlossenen Raum mit einer relativen Feuchtigkeit von über 80 % gelagert. Alle Proben wurden während eines Zeitraums von 1000 Stunden dieser hohen Feuchtigkeit ausgesetzt. Bei Prüfung während und nach dieser Behandlung ergab sich kein Anzeichen irgendeiner Auftrennung der Proben oder irgendeiner nachteiligen Wirkung der Feuchtigkeit mit Ausnahme einer leichten oberflächlichen Klebrigkeit. :

. '. -■ J ■..■■; ^: - 36 -

008828/0151 _{f a}

Kontrollproben, die in einem Ofen mit zirkulierender Luft erhitzt worden waren, überstanden die Behandlung mit hoher Feuchtigkeit über einen Zeitraum von 24 Stunden, jedoch waren sie am Ende eines Zeitraums von 96 Stunden aufgetrennt oder zerkrümelt.

Beispiel 8

Proben von Laminaten mit zwei Perlplatten-Schichten von 2,54 cm (1 inch) Dicke wurden zusammen mit einer Schicht Kraft-Papier dazwischen laminiert, mit einem Überzugsmaterial an jeder Seite des Kraft-Papiers.

Das verwendete Überzugsmaterial war aus HB-2 und FH-I5 in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 2 unter Zusatz von 0,5 % Monoäthanolamin hergestellt worden.

Ein Satz der Proben wurde bei Raumtemperatur während einer Woche gehärtet und die Proben zeigten beim Aufenthalt in der Kammer mit hoher Luftfeuchtigkeit nach 72 Stunden Anzeichen von partieller Delaminierung und nach 144 Stunden waren sie vollständig delaminiert.

Einige der Proben wurden in einem Ofen mit Heißluftzirkulation während eines Zeitraums von 8 Stunden bei I5O⁰ C und dann während eines Zeitraums von 1 Woche an der Luft gehär-

- 37 809828/0753

tet. Die Proben zeigten nach einem Aufenthalt von 72 Stunden in der Kammer mit hoher Luftfeuchtigkeit eine partielle Delaminierung.

Zusätzliche Proben wurden in einem Mikrowellenofen während eines Zeitraums von 10 Sekunden gehärtet und zeigten nach IM Stunden in der Kammer mit einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit kein Zeichen einer Delaminierung.

Ähnliche Laminate, die unter Verwendung eines Überzugsmaterials aus HB-2 und PH-6, manche unter Zusatz von 0,5 % Monoäthanolamin und 10 % Methanol, und manche unter Zusatz von 2 % Monoäthanolamin und 10 % Methanol hergestellt worden waren, ließ man bei Raumtemperatur stehen. Nachdem sie einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt worden waren, waren sie am Ende eines Zeitraums von Ί8 Stunden vollständig delaminiert .

Wie oben bereits erwähnt> beginnt die Intumeszenz des Überzugsmaterials gemäß Erfindung bei tiefen Temperaturen von 75° C bis 150° C, die viel niedriger sind als die Temperatur oder der Temperaturbereich, bei welchem das gegen Feuer unbeständige Material flüchtige Stoffe abzugeben beginnt oder seine Formbeständigkeit verliert. Andererseits zeigen die aus dem Stand der Technik bekannten feuerhemmenden

809821^0753

Claims (1)

1. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt, enthaltend

(1) ein gegen Feuer unbeständiges Material, das mit

(2) einem Überzugsmaterial beschichtet ist, welches bei Flammeneinwirkung oder Erhitzen bereits bei einer niedrigen Anfangstemperatur im Bereich von etwa 75° C bis etwa 150° C unter Bildung einer thermisch isolierenden Schaumbarriere auf dem gegen Feuer unbeständigen Material reichlich intumesziert, wobei sich die thermisch isolierende Schaumbarriere bei fortgesetzter Flammeneinwirkung oder Erhitzen über einen längeren Zeitraum hinweg in einen porösen, nichtbrennbaren Koks oder Rückstand mit einer, für eine Verhinderung der Entflammung und des üblichen Hitzeabbaus des gegen Feuer unbeständigen Materials adäquaten Isolationsfestigkeit und Nichtentflammbarkeit verwandelt.

2. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial ein harzartiges Reaktionsprodukt aus Phosphorsäure und einem reduzierenden Zucker, zusammen mit einem Härter, ist.

ORIGINAL INSPECTH)

3. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu gegen Feuer unbeständigem Material im bereich von etwa 0,04 : 1 bis etwa M : 1 liegt.

4. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 2,dadurch gekennzeicnnet, daß das Überzugsmaterial ferner noch ein Treibmittel enthält.

5. Flaminenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch isolierende Schaumbarriere eine Sohaumdiehte im Bereich von etwa 3,2 bis etwa 32 kg/m^ (etwa 0,2 bis etwa 2 pounds per cubic footj 1 pound per cubic foot = 16,019 kg/m-⁵) besitzt.

6. Flammenbestä'ndiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial eine polymere Zubereitung ist.

7. Flaminenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu gegen Feuer unstabilem Material im Bereich von etwa 0^04 : 1 bis etwa

0O9828/O7S3

4 : 1 liegt, das Überzugsmaterial das harzartige Reaktions produkt aus

(a) etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 10 Gewichtsteilen eines flüssigen Harzbildners und

(b) etwa 10 Gewichtsteilen, beziehungsweise bis etwa 1 Gewichtsteil eines flüssigen Härters enthält,

wobei der flüssige Harzbildner das flüssige polymere Produkt einer erhitzten Mischung aus

Ca₁) etwa 25 Gewichtsprozent bis etwa 80 Gewichtsprozent eines reduzierenden Zuckers,

(a₂) etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 62 Gewichtsprozent 852iger Phosphorsäure,

(a,) etwa 2 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent zumindest eines Verflüssigers, ausgewählt aus der Klasse bestehend aus Wasser und zweiwertigen und mehr wertigen niederen aliphatischen Alkoholen, und

(ajj) etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 15 Gewichtsprozent

eines mehrwertigen Phenols mit zumindest zwei Hydroxy gruppen in einer meta-Steilung, ausgewählt aus der Klasse bestehend aus Resorcin, Pyrogallol und Phloroglucin ^

umfafit-

8. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß

809828/0761

das Überzugsmaterial ferner

(3) eine kleine Menge im Bereich von etwa 0,02 Gewichtsteilen bis etwa 0,3 Gewichtsteilen pro 1 Gewichtsteil des flüssigen Harzbildners eines Expandier- oder Treibmittels, das in Gegenwart des Überzugsmaterials bei einer niedrigen Temperatur im Bereich von etwa 80 C bis etwa 120° C durch Hitze abbaubar ist und ein Gas freisetzt,

enthält.

9· Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß das Expandier- oder Treibmittel Harnstoff, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat, Monoäthanolamin, Diäthylamin, Morpholin, Dicyandiamid und/oder Oxalsäure ist.

10. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd enthält.

11. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd und Furfurylalkohol enthält.

12. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach An-

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spruch 10,dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd und Harnstoff in einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 2 : 1 enthält.

13. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd, Harnstoff und Furfurylalkohol enthält.

14. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Harnstoff zu Furfurylalkohol in dem flüssigen Härter im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 9 ^: 1 liegt.

15. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd, Harnstoff und Glucose enthält und das Molverhältnis von Harnstoff zu Glucose im Bereich von 6 : 1 bis etwa 2:1 liegt.

16. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Härter Formaldehyd, Harnstoff, Furfurylalkohol

-HA-

und Glucose enthält, wobei das Molverhältnis von Harnstoff zu Furfurylalkohol im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 9 ^: und das Molverhältnis von Harnstoff zu Glucose im Bereich von etwa 6 : 1 bis etwa 2 : 1 liegt.

17· Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 7jdadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu gegen Feuer unbeständigem Material im Bereich von etwa 0,4 : 1 bis etwa 2 : 1 liegt.

18. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 17,dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Überzugsmaterial zu gegen Feuer unbeständigem Material etwa 1 : 1 beträgt.

19. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß das harzartige Reaktionsprodukt etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 6 Gewichtsteile des flüssigen Harzbildners und etwa

2 Gewichtsteile beziehungsweise bis etwa 1 Gewichtsteil des flüssigen Härters enthält.

20. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 19,dadurch gekennzeichnet, daß

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- 45 -

das harzartige Reaktionsprodukt etwa 1 Gewichtsteil des flüssigen Harzbildners und etwa 1 Gewichtsteil des flüssigen Härters enthält.

21. Plammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Polystyrol ist.

22. Plammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 21,dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrol verschäumtes Polystyrol ist.

23. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Polyurethanschaum ist.

2h. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Polyäthylenschaum ist.

25. Plammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Holzteilchen enthält.

26. Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach An-

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spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Glasfasern enthält.

27· Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material Kork ist.

28. Flajnmenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material in Form von Folien bzw. Grobfolien vorliegt.

29· Flammenbeständiges und feuerfestes Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Feuer unbeständige Material in Laminat-Form vorliegt.

30. Flammenbeständiges und feuerfestes Überzugsmaterial für eine Verwendung als überzug auf einen gegen Feuer unbeständigen Material um dieses flammenbeständig und feuerfest zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das überzugsmaterial ein harzartiges Reaktionsprodukt aus Phosphorsäure und einem reduzierenden Zucker, zusammen mit einem Härter, und ferner ein Treibmittel enthält, damit das überzugsmaterial bei Flammeneinwirkung oder Erhitzen bei

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- JHP -

einer niedrigen Temperatur im Bereich von etwa 75° C bis etwa 150° C zu intumeszieren beginnt, wobei nach fortgesetzter Flammeneinwirkung oder fortgesetztem Erhitzen das Überzugsmaterial unter reichlicher Intumeszenz eine thermisch isolierende Schaumbarriere auf dem gegen Feuer unbeständigen Material ausbildet, welche sich bei längerer Flammeneinwirkung oder längerem Erhitzen in einen isolierenden und nichtentflammbaren porösen Koks oder Rückstand verwandelt, der eine Entflammung und einen Hitzeabbau des beschichteten, gegen Feuer unbeständigen Materials verhindert.

31. Flüssiger Härter, dadurch gekennzeichnet, daß er Formaldehyd, Harnstoff und Glucose enthält, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 2 : 1 und das Molverhältnis von Harnstoff zu Glucose im Bereich von etwa 6 : 1 bis etwa 2 : 1 liegt.

32. Flüssiger Härter, dadurch gekennzeichnet, daß er Formaldehyd, Harnstoff, Furfurylalkohol und Glucose enthält, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 2:1, das Molverhältnis von Harnstoff zu Furfurylalkohol im Bereich von etwa 1 : 1 bis etwa 9 : 1 und das MoI-

809828/0711

verhältnis von Harnstoff zu Glucose im Bereich von etwa 6 : 1 bis etwa 2 : 1 liegt.

33· Strukturiertes, nichtentflammbares, flammenbeständiges Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß es ein entflammbares Material in Verbindung mit einer Vielzahl von Filmbereichen aus Harzzubereitungen enthält, wobei die Harzfilm-Bereiche ausreichend nahe beieinanderliegen, so daß bei Einwirkung von Hitze und/oder Flammen auf das Produkt das Material nicht brennt oder tropft, und wobei die Harzfilm-Bereiche die Eigenschaft besitzen, einen Schaum von ausreichender Strukturfestigkeit und Feuerbeständigkeit zu erzeugen, der das Material über längere, ununterbrochene Zeiträume hinweg isoliert und schützt.

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