DE3411327A1 - Gegebenenfalls poeroese intumeszenzmassen und ihre verwendung - Google Patents
Gegebenenfalls poeroese intumeszenzmassen und ihre verwendungInfo
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Description
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk Konzernverwaltung RP
Patentabteilung GM/bo/c
Gegebenenfalls poröse Intumeszenzmassen und ihre Verwendung
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls poröse Intumeszenz· massen auf Basis von Polyurethanen, die als Rezepturbestandteil
eine Kombination aus Polyolen, Cyanursäurederivaten und phosphorhaltigen Polyhydroxyverbindungen enthalten
und harten Charakter haben.
Als Intumeszenzmassen werden solche Materialien verstanden, die bei Einwirkung von Feuer und Hitze aufschäumen
und dabei einen isolierenden und feuerabweisenden Schaum ausbilden, der die rückwärtigen Bezirke von der Feuerein-Wirkung
schützt. Solche Intumeszenzmassen sind in Form von Lacken, Beschichtungen, Mörteln und Kitten bekannt.
Gute Intumeszenzmassen sollten bei Flammenzutritt ihr
Volumen mindestens verdoppeln können und außerdem beständig sein gegen Wasserangriff. Insbesondere ist es
von technischem Interesse, wenn diese Eigenschaften kombiniert werden können mit Halogenfreiheit und geringem
Raumgewicht bzw. Schaumstoffstruktur, d.h. gewisser
Isolierwirkung im unbeanspruchten Zustand, sowie Härte und gegebenenfalls Zähigkeit.
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Massive oder geschäumte harte Intumeszenzmassen mit guter Formbeständigkeit könnten als Halbzeuge wie Platten,
Formteile, Profile, Beschichtungen, Granulate oder Verfüllungen eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich des
vorbeugenden Brandschutzes finden.
Die Mitverwendung von Melamin bei der Herstellung von Weichschaumstoffen unter Verwendung von im wesentlichen
linearen Polyolen vorzugsweise Polyetherpolyolen, ist prinzipiell bekannt (DE-OS 28 15 554).
Solche Schaumstoffe haben zwar den Charakter der Schwerentflammbarkeit
und brennen bei Beflammung nicht mehr vollständig ab. Auf keinen Fall haben sie jedoch den Charakter
von Intumeszenzmassen; eine Volumenvergrößerung bei Beflammung unter Ausbildung eines feuerabweisenden
Schaumes wird nicht beobachtet.
Gemäß der DE-OS 30 25 217 lassen sich flammwidrige Dichtungsmassen,
die frei von Phosphor und Halogen sind, unter Verwendung von verzweigten Hydroxylgruppen aufweisenden
Polyester herstellen. Solche Dichtungsmassen haben ebenfalls keinen Intumeszenzcharakter, d.h. sie schäumen
bei Beflammung nicht auf.
In der DE-OS 30 25 309 werden gegebenenfalls geschäumte Intumeszenzmassen beschrieben, die erhalten werden durch
Umsetzung von
1. Polyisocyanaten mit
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2. mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden phosphorhaltigen
Kondensationsprodukten, erhältlich durch Kondensation von gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden
primären oder sekundären aliphatischen cycloaliphatischen, aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen
Mono- und/oder Polyaminen, Carbonylverbindungen und Dialkylphosphiten, gegebenenfalls
unter anschließendem Oxalkylieren, und
3. aromatischen Hydroxycarbonsäuren oder deren Salzen und
4. gegebenenfalls Wasser und/oder weiteren organischen
Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen.
Gemäß dieser DE-OS können auch Hydroxylgruppen aufweisende Polyester sowie Melamin mitverwendet werden: Dabei
handelt es sich jedoch nicht um die erfindungsgemäß zu verwendenden hochverzweigten, d.h. polyfunktioneilen
Polyestertypen, sondern und die Mitverwendung von linearen Polyestern. Hierbei werden jeweils harte Produkte
erhalten, deren Sprödigkeit jedoch oftmals einer störungsfreien Verwendung entgegensteht.
Gemäß der DE-OS 30 41 731 werden gegebenenfalls geschäumte Intumeszenzmassen mit plastisch-elastischem Charakter
erhalten durch Umsetzung eines Polyisocyanates mit einem Gemisch, bestehend aus mindestens zwei Hydroxylgruppen
aufweisenden phosphorhaltigen Kondensationsprodukten,
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Polyestern und Cyanursäure(derivaten) und gegebenenfalls
Wasser und gegebenenfalls weiteren organischen Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasser
stoff atomen .
Es wurde nunmehr festgestellt, daß überraschenderweise das Cyanursäurederivat Melamin, das gemäß dieser DE-OS
vorzugsweise eingesetzt wird, auch durch Melaminphosphat ersetzt werden kann und daß weiterhin durch Erhöhung der
angewandten Isocyanatmengen bei gleichzeitiger Reduzierung
der Polyolmenge hervorragend intumeszierende zähharte Schaumstoffe erhalten werden können.
Ein völlig unerwarteter Vorteil dieser neuen Intumeszenzmassen besteht darin, daß sie vor dem Aufschäumen bei Beflammung
nicht schmelzflüssig werden, d.h. daß in Grenz-1^
Situationen der thermischen Beanspruchung im Vorfeld eines aktuellen Flammenzutritts kein Abschmelzen und Ablaufen
des Intumeszenzmaterials erfolgt.
Gegenstand der Erfindung sind somit gegebenenfalls geschäumte Intumeszenzmassen, erhalten durch Umsetzung von
1. 35-90 Gew.-Teilen eines Polyisocyanats mit 100 Gew.-Teilen eines Gemisches, bestehend aus
2. 20-75 Gew.-% an mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden phosphorhaltigen Kondensationsprodukten,
erhältlich durch Kondensation von gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden primären oder sekundären
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aliphatischen, cycloaliphatischen, aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen Mono- und/oder
Polyaminen, Carbony!verbindungen und Dialkylphosphiten,
gegebenenfalls unter anschließendem Oxalkylieren,
3. 2 bis 30 Gew.-% an Hydroxylgruppen aufweisenden Polyestern
der OH-Zahl 140 bis 300, erhalten durch Umsetzung von zwei bis zehn C-Atome aufweisenden Polycarbonsäuren
mit mindestens zwei Polyolen aus zwei verschiedenen der drei folgenden Gruppen
a) mehr als drei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen vom Molekulargewicht bis 200,
b) drei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen vom Molekulargewicht bis 150,
c) zwei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen
vom Molekulargewicht bis 110,
wobei ein Polyol der Gruppe a) angehören soll,
gegebenenfalls unter Mitverwendung von Polyethern mit einer durchschnittlichen OH-Zahl von 120 bis
500, die durch Anlagerung von Alkylenoxiden, die zu 50 - 100 Gew.-% aus Ethylenoxid bestehen, an
niedermolekulare Starter erhalten worden sind und
4. 25 bis 75 Gew.-% an Melamin und/oder Melaminderivaten
und
5. 0 bis 5 Gew.-% Wasser.
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- JS -
Besonders bevorzugt sind Intumeszenzmassen, dadurch gekennzeichnet,
daß als Polyisocyanate solche verwendet werden, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation
und anschließende Phosgenierung erhalten werden, und auch solche, die als mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende
Kondensationsprodukte solche der Formel
(RO)2PO-Ch2-N=(CHX-CHX-OH)2
enthalten, worin in der Formel
R = Cj-Cg-Alkyl oder Cj-Cg-Hydroxyalkyl und χ= η oder Methyl bedeuten,
R = Cj-Cg-Alkyl oder Cj-Cg-Hydroxyalkyl und χ= η oder Methyl bedeuten,
sowie auch solche, die als MeIaminderivate Melaminphosphate
enthalten.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der neuen Intumeszenzmassen
als massive oder poröse Hohlraumfüllungen, Verkleidungen, Isolierungen, Bauteile, Halbzeuge,
Granulate, Pulver, Fugenabdichtungen und Beschichtungen mit Intumeszenzeigenschaften, sowie zur Herstellung von
Formkörpern mit Intumeszenzeigenschaften durch Reaktion in Formen oder durch nachträgliche Verformung der ausreagierten
Reaktionsgemische.
Im Falle der vorliegenden Erfindung werden nun ausgespro-
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chen harte, gegebenenfalls geschäumte Intumeszenzmassen erhalten.
Harte bzw. zäh-harte Intumeszenzmassen, wie sie erfindungsgemäß erhalten werden, besitzen ein besonders technisches
Interesse, weil sich daraus hergestellte Vorformlinge besonders einfach durch Sägen oder Schneiden bearbeiten
lassen, weil sie auch zur Verschalung von Kabeln und Rohren verwendet werden können und ihre Anwendbarkeit
durch Erschütterungen des Applikationsfeldes nicht beeinträchtigt wird. Ihre erhebliche Resistenz
gegen Wasserzutritt ist weiterhin ein interessanter technischer Vorteil, wie auch die Möglichkeit zu thermoplastischer
Verformbarkeit bei Temperaturen zwischen ca. 60 und 1600C daraus hergestellter Halbzeuge.
Die erfindungsgemäß zugänglichen Intumeszenzmassen sind
schwer entflammbar, auch ohne Mitverwendung von Halogenverbindungen. Sie schäumen bei Beflammung bis zum Zehnfachen
und mehr ihres ursprünglichen Volumens auf und bilden dabei einen feuerabweisenden Schaum, der die
rückwärtigen Bereiche vor weiterem Flammenzutritt abschirmt. Sie bilden keine ablaufende Schmelze bei Erhitzung.
Sie können auch in der Nähe (d.h. unterhalb) ihrer Aufschäumtemperatur
thermoplastisch verarbeitet werden. Bei
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geeigneter Temperaturführung im Laufe der thermoplastischen Verarbeitung (z.B. durch Pressen, Tiefziehen) zu
Formkörpern können diese geschäumten oder massiven Charakter haben. Das thermoplastische Verhalten unter gewissen
Bearbeitungsbedingungen kann auch zur Modifizierung von Formteilen, z.B. Platten aus geschäumten Material
herangezogen werden, etwa zum Trennen oder Verschweißen mit anderen Materialien oder auch zum Prägen
bzw. bleibendem Verformen.
Bei der Herstellung der neuen Intumeszenzmaterialien kann kontinuierlich oder diskontinuierlich gearbeitet
werden.
Die Herstellung kann durch Vermischen der Komponenten bzw. bereits vorgemischter Komponentengemische vor Ort
geschehen und die Reaktionsmischung maschinell oder per Hand in z.B. zu verschließende öffnungen bzw. beheizte
oder unbeheizte Formen drucklos oder unter Druck eingegossen oder eingesprüht werden, wo sie dann aufschäumt
bzw. aushärtet. Sie kann bei entsprechender technischer Ausrüstung auf die zu schützenden Substrate und Untergründe
aufgesprüht, aufgestrichen oder aufgegossen werden. Es ist auch in Betracht zu ziehen, daß man mit den
erfindungsgemäßen Reaktionsgemischen zunächst Halbzeuge, z.B. Schaumstoffe, Profile oder Beschichtungen herstellt
und diese dann in technisch erforderlicher Weise weiterverarbeitet, z.B. durch Schneiden, durch Warmverformen,
Granulieren, Mahlen oder Mischen, Beschichten oder Verkleben.
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Durch Kombination der Reaktionsgemische mit geschäumten oder massiven anorganischen oder organischen Zuschlagstoffen,
wie z.B. Polystyrolschaum, Polyurethanschaum, Phenolplasten, Aminoplasten oder Kies oder Blähton,
Harnstoff- oder Phenolharzschäumen, Schaumglas, Glasfasern, Holz, Mineralwolle, Bims usw., können auch Verbünde
mit speziellen Intumeszenzexgenschaften erhalten werden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen
zur Herstellung von mit Fasern oder Drähten bzw. Blechen, Geweben, Strängen oder Vliesen aus organischen
oder anorganischen Materialien verstärkten Formteilen oder ihre Verwendung als Bestandteil in Mehrschichtbzw.
Sandwichaufbauten sind ebenfalls in Betracht zu ziehen; ebenso die Kombination mit anderen Intumeszenzmaterialien
auf organischer oder anorganischer Basis, z.B. wasserhaltigen Silikaten, blähfähige Graphite,
Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Epoxidharze,
Polyurethanharze usw.
Als Füllstoffe kommen allein oder in Kombination insbesondere Aluminiumoxidhydrate, Kreide, Kaolin, Glas und
massive oder hohle Perlen aus silikatischem Material in Betracht, z.B. sogenannte Mikroballons, Aluminiumoxidhydrate
sind wegen ihrer Dehydratisierungsfähigkeit neben Hohlperlen bevorzugt.
Als sonstige Füllstoffe kommen neben Mineralfasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern oder organischen Fasern
solche in Betracht, die vorliegen als Granulat, Pulver, Stäbchen, Bändchen, Blättchen, in verschiedenstens Kri-
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stallitformen oder solche, die als Schaumstoff, Kugel
oder Hohlkugel vorliegen können.
Von Interesse sind erfindungsgemäß auch dehydratisierbare
oder Ammoniak abspaltende Füllstoffe, die ihrerseits durch Zersetzungsreaktion bzw. Wasserabspaltung
oder Verdampfung bei Temperaturen zwischen 1000C und 7000C, vorzugsweise 12O0C und 4000C, Wärme "verbrauchen".
Solche Füllstoffe sind z.B. Alkalisilikate, Ceolithe bzw. sonstige hydratisierte Phosphate, Silikate, Borsilikate
oder Borate, Aluminiumoxidhydrate, Cyanursäureabkömmlinge und analoge, wie sie z.B. in Le A 22 149 genannt werden,
Phenol-, Melamin- bzw. Harnstoff-Formaldehydharze, blähfähige
Graphite und Glimmer, Vermikulite und Perlite, kristallwasserhaltxge Mineralien wie Alumohydrocalcit,
Artinit, Dawsonit, Ettringit, Hydrocalumit, Hydroganat, Hydromagnesit, Hydrotalkit, Nesquehonit, Scarbroit, Thaumasit
und Wermlandit. Von besonderem Interesse sind jedoch Aluminiumhydroxide bzw. Aluminiumoxidhydrate oder
hydratisierte Tonerden.
zu Zwecken des Bindens von Wasser im Reaktionsgemisch sind wasserfreie Zeolithe als Füllstoff geeignet, Einsatzmenge
je nach Erfordernis.
Ausgangskomponenten für die Herstellung der erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen sind:
1. Aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate,
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wie sie z.B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen
der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispielsweise solche der Formel
Q (NCO)n
in der
in der
η = 2-4, vorzugsweise 2,
und
und
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2-18, vorzugsweise 6-10 C-Atomen,
einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest
mit 4-15, vorzugsweise 6-10 C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit
6-15, vorzugsweise 6-13 C-Atomen oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest
mit 8-15, vorzugsweise 8-13 C-Atomen
bedeuten, z.B. Ethylen-diisocyanat, 1,4-Tetramethylendiisocyanat,
1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat,
Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3-
und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, i-Isocyanato-S^^-trimethyl-S-isocyanatomethyl-cyclohexan
(DE-Auslegeschrift 1 202 785, US-Patentschrift 3 401 190), 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder -1,4-phenylendiisocyanat, Perhydro-2,41-
und/oder -4,4'-diphenylmethan-diisocyanat,
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1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,41- und/oder -4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat.
Ferner kommen beispielsweise erfindungsgemäß in Frage:
Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-poIyisocyanate,
wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten
und z.B. in den GB-Patentschriften 874 430 und 848 671
"Ό beschrieben werden, m- und p-Isocyanatophenylsulfonylisocyanate
gemäß der US-Patentschrift 3 454 606, perchlorierte Ary!polyisocyanate, wie sie z.B. in der DE-Auslegeschrift
1 Ί57 601 (US-Patentschrift 3 277 138) beschrieben werden, Carbodiimidgruppen aufweisende PoIyisocyanate,
wie sie in der DE-Patentschrift 1 092 007 (US-Patentschrift 3 152 162) sowie in den DE-Offenlegungsschriften
2 504 400, 2 537 685 und 2 552 350 beschrieben werden, Norbornan-D!isocyanate gemäß US-Patentschrift
3 492 330, Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der GB-Patentschrift
994 890, der BE-Patentschrift 761 626 und der NL-Patentanmeldung 7 102 524 beschrieben werden, Isocyanuratgruppen
aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 3 001 973, in den DE-Patentschriften
1 022 789, 1 222 067 und 1 027 394 sowie in den DE-Offenlegungsschriften 1 929 034 und 2 004 048 beschrieben
werden, Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in der BE-Patentschrift 752 261 oder in
den US-Patentschriften 3 394 164 und 3 644 457 beschrie-
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ben werden, acylierte Harnstoffgruppen aufweisende Polyisocyanate
gemäß der DE-Patentschrift 1 230 778, Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in den
US-Patentschriften 3 124 605, 3 201 372 und 3 124 605 sowie in der GB-Patentschrift 889 050 beschrieben werden,
durch Telomerisationsreaktionen hergestellte Polyisocyanate, wie sie z.B. in der US-Patentschrift
3 654 106 beschrieben werden, Estergruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z.B. in den GB-Patentschriften
965 474 und 1 072 956, in der US-Patentschrift 3 567 763 und in der DE-Patentschrift 1 231 688 genannt werden,
Umsetzungsprodukte der obengenannten Isocyanate mit Acetalen gemäß der DE-Patentschrift 1 072 385 und polymere
Fettsäureester enthaltende Polyisocyanat gemäß der US-Patentschrift 3 455 883.
Es ist auch möglich, die bei der technischen Isocyanatherstellung anfallenden, Isocyanatgruppen aufweisenden
Destillationsrückstände, gegebenenfalls gelöst in einem oder mehreren der vorgenannten Polyisocyanate, einzusetzen.
Ferner ist es möglich, beliebige Mischungen der vorgenannten Polyisocyanate zu verwenden.
Besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z.B. das 2,4- und
2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser
Isomeren ("TDI"), insbesondere aber Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate,
wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt
werden ("rohes MDI"), ferner Carbodiimidgrup-
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pen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen,
Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate ("modifizierte Polyisocyanate"),
insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat
bzw. vom 4,4'- und/oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat
ableiten.
2. Mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende phosphorhaltige Kondensationsprodukte, wie sie z.B.
durch Kondensation von gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden primären oder sekundären aliphatischen,
cycloaliphatischen, aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen Mono- und/oder Polyaminen,
Carbonylverbindungen und Dialkylphosphiten, gegebenenfalls unter anschließendem Oxalkylieren,
erhalten werden können. Derartige Kondensationsprodukte sind an sich bekannt, z.B. aus der
DE-PS 1 143 022, US-PS 3 076 010, DE-AS 1 803 747 und DE-AS 1 928 265.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind als mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende phosphorhaltige Kondensationsprodukte
solche der Formel
(RO)2RO-CH2-N=(CHX-CHX-OH)2,
in der
R= Cj-Cg-Alkyl oder C--Cg-Hydroxyalkyl, vorzugsweise
Ethyl oder Hydroxyethyl, und
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X= H oder Methyl, vorzugsweise H, bedeuten.
3. Hydroxylgruppen aufweisende Polyester der OH-Zahl
140 bis 300, erhalten durch Umsetzung von zwei bis zehn C-Atome aufweisenden aliphatischen, cycloaliphatischen,
araliphatischen und aromatischen Polycarbonsäuren mit mindestens zwei Polyolen aus zwei
verschiedenen der drei folgenden Gruppen
A) mehr als drei OH-Gruppen aufweisende HydroxyI-verbindungen
vom Molekulargewicht bis 200,
b) drei OH-Gruppen aufweisende Hydroxyverbindungen vom Molekulargewicht bis 150,
c) zwei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen vom Molekulargewicht bis 110,
wobei ein Polyol der Gruppe a) angehören soll.
Als Polycarbonsäuren kommen die an sich bekannten in Frage; neben den Benzoldicarbonsäuren sind aliphatische
Polycarbonsäuren mit 3-10 C-Atomen bevor zugt.
Als Benzoldicarbonsäuren seien z.B. Phthalsäure und Terephthalsäure genannt; als aliphatische Polycarbonsäuren
werden insbesondere solche mit drei bis acht C-Atomen wie Zitronensäure, Oxalsäure, Malein-
und Fumarsäure, Bernsteinsäure verwendet. Wegen der guten Zugänglichkeit ist Adipinsäure bevorzugt.
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Von den Hydroxylverbindungen der Gruppe a) ist Pentaerythrit
bevorzugt, es sind aber z.B. auch in Betracht zu ziehen Mannit, Sorbit, Xylit, Formit, d.h. Zuckerpolyole
.
Von den Hydroxylverbindungen der Gruppe b) ist Glycerin bevorzugt, in Betracht zu ziehen sind aber
auch z.B. Trimethylolpropan oder Triethanolamin.
Von den Hydroxylverbindungen der Gruppe c) ist neben Propylenglykol, verschiedenen Butandiolen oder Neopentylglykol
bevorzugt Ethylenglykol zu nennen.
Hochverzweigte Polyester aus Adipinsäure, Pentaerythrit, Glycerin und Ethylenglykol sind erfindungsgemäß
besonders bevorzugt.
Die Polyester besitzen bei 750C Viskositäten um
bis 8000 cP, bevorzugt werden Viskositäten von bis 5000 cP bei 750C. Die Säurezahlen sollen unter
10 liegen, vorzugsweise zwischen 0 und 5. Die Molekulargewichte liegen um 500 bis 2000, vorzugsweise
bei 600 bis 1500, die OH-Zahlen bei 140 bis 300, vorzugsweise 170 - 220.
Erfindungsgemäß werden gegebenenfalls Polyether einer
durchschnittlichen OH-Zahl von 120 bis 500 mitverwendet, die durch Anlagerung von Alkylenoxiden, die
zu 50-100 Gew.-% aus Ethylenoxid bestehen, an Zere-2->
witinow-aktive niedermolekulare Starter erhalten
worden sind. Mehr als bifunktionelle Polyether mit OH-Zahlen von etwa 200 bis 400 sind besonders bevor-
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zugt. Diese Polyether werden in einer Menge von 0-50 Gew.-%, bezogen auf die vorgenannten Polyester,
mitverwendet.
"Mehr als bifunktionell" bedeutet im Sinne der Erfindung, daß auch bifunktionelle Polyether im Gemisch
mit tri- und/oder höherfunktioneIlen Polyethern
vorliegen können. Bevorzugt wird eine Funktionalität von 2,5 bis 4.
Wenngleich als Polyether erfindungsgemäß Ethylenoxidanlagerungsprodukte
bevorzugt werden, ist es prinzipiell auch möglich, bis zu etwa 50 Gew.-% des angelagerten Ethylenoxids durch Propylenoxid
bzw. andere Alkylenoxide zu ersetzen, wobei jedoch mit einer Verschlechterung des Intumeszenz- und/oder
1-* Brandverhaltens der Intumeszenzmassen gerechnet
werden muß, so daß die Mitverwendung von Polyethern, bei deren Herstellung neben Ethylenoxid
andere Alkylenoxide, z.B. Propylenoxid mitverwendet werden, weniger bevorzugt ist.
Es ist möglich, auch Epichlorhydrin mitzuverwenden, wobei jedoch der Nachteil der Halogenhaltigkeit entsteht.
Die Herstellung der Polyether erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden, wie sie in der PoIyetherchemie
üblich sind.
Als niedermolekulare Startermoleküle kommen die für die Herstellung von Polyethern an sich bekannten
Verbindungen in Frage, z.B. Wasser, Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, Trimethylolpropan, GIy-
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zerin. Triethanolamin, Pentaerythrit, Ethylendiamin,
Toluylendiamine, die verschiedensten Zucker und deren Hydrierungsprodukte, Formosen und Formite, Anilin,
Polyalkylenpolyamine, Benzidine bzw. deren Hydrierungsprodukte,
Anilin-Formaldehydkondensate und deren Hydrierungsprodukte. Auch aliphatische und
aromatische Polycarbonsäuren sind als Starter in Betracht zu ziehen, auch Aminosäuren oder Aminoalkohole
wie Ethanolamin.
Es können auch halogenhaltige Starter wie bromierte Alkohole, etwa Bisbrommethyl-propandiol Verwendung
f inden.
Die Mitverwendung weiterer Polyester und/oder Polyether anderer Zusammensetzung ist grundsätzlich möglieh,
jedoch sollte ihr Anteil 20 Gew.-% der gesamten Polyolmenge nicht überschreiten.
4. Melamin und/oder seine Derivate, d.h. auch Cyanursäure bzw. Verbindungen, die sich als Cyanursäure-
bzw. Isocyansäureabkömmlinge verstehen lassen. SoI-ehe
sind z.B. Cyanamid, Dicyanamid, Dicyandiamid, Guanidin und dessen Salze, Biguanid, Melamincyanurat,
Cyanursäuresalze und Cyanursäureester und
-amide, insbesondere Melamin, das wegen seiner guten Zugänglichkeit bevorzugt wird.
^5 Als Melamin wird vorzugsweise der Grundkörper 2,4,6-Triamino-s-triazin
verstanden, es sind jedoch auch z.B. dessen durch thermische Behandlung oder Umset-
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zung mit Formaldehyd erhältlichen Kondensationsprodukte
in Betracht zu ziehen.
Von besonderem Interesse sind als Derivate des Melamins dessen Salze mit organischen und anorganischen
Säuren wie Oxalsäure, Halogenessigsäuren, HBr, Schwefelsäure, Molybdänsäure, Borsäure, vor allem aber
mit Phosphorsäuren, bzw. Polyphosphorsäuren, d.h. Derivate vom Melaminphosphat-Typ.
Unter diesen werden vorzugsweise Umsetzungsprodukte aus 1 Mol Melamin mit 0,01 bis 2,5, vorzugsweise
0,5 bis 1,0 Mol ortho-Phosphorsäure verstanden. Es
können aber auch andere Phosphorsäuren, wie etwa
Meta-, Pyro- oder Polyphosphorsäure oder solche mit anderen Wertigkeitsstufen des Phosphors in Betracht
gezogen werden. Die Herstellung der Phosphate geschieht z.B. durch Umsetzung von Melamin mit H3PO-in
wäßriger Suspension bei 10 - 1200C, abkühlen, filtrieren und trocknen. Mischungen von Melamin mit
Melaminphosphaten hohen Gehalts an Phosphorsäure
können anstelle von Melaminphosphaten mit niedrigem PhosphorSäuregehalt verwendet werden.
Im generellen erfindungsgemäßen Verständnis werden hier aber auch solche Phosphate als "Phosphate vom
Melaminphosphat-Typ" bezeichnet, die sich als im Wasser unter 5 Gew.-%, vorzugsweise unter 1 Gew.-%
löslich (in Form der gesättigten Lösung bei Raumtemperatur) erweisen und gegebenenfalls durch Addi-
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-movon Phosphorsäuren an Verbindungen entstehen,
die als Cyanursaureabkommlinge zu bezeichnen sind,
z.B. an Cyanamid, Dicyanamid, Hydrazodicarbonamid, Dicyandiamin, Guanidin und dessen Salze, Biguanid,
Urazol, Urazolcyanurat, Melamincyanurat, Cyanursäuresalze
und Cyanursäureester und -amide, insbesondere Melamin, das wegen seiner guten Zugänglichkeit
bevorzugt wird.
5. Gegebenenfalls Wasser.
Es wurde gefunden, daß für die vorteilhaften Eigenschaften
der neuen Intumeszenzmassen, insbesondere der Intumeszenzschäume,
nicht die für die konventionelle Polyurethanchemie üblichen stöchiometrischen Verhältnisse charakteristisch
sind. Vielmehr werden die Komponenten 2, 3, 4 und gegebenenfalls 5 ungeachtet der in Bezug auf
die Isocyanatchemie zu fordernden Stöchiometrie zusammengestellt
und die so erhältliche Mischung in einfachen Vorversuchen mit verschiedenen, innerhalb eines
erfindungsgemäß gegebenen Mengenspielraums liegenden Mengen des Polyisocyanats umgesetzt, um die gewünschte
optimale Wirksamkeit empirisch zu ermitteln.
Die so gefundenen Richtmengen für die einzelnen Komponenten 2, 3, 4 und gegebenenfalls 5 in dem mit dem PoIyisocyanat
umzusetzenden Reaktionsgemisch ergänzen sich 2^ zu 100 % und betragen:
für die mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden phosphorhältigen Kondensationsprodukte (2):
20 bis 75, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-%,
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für die Polyester (3):
2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-%,
für die Melaminderivate (4):
25 bis 75, vorzugsweise 30 - 55 Gew.-%,
- für Wasser (5):
0-5, vorzugsweise 0-1,5 Gew.-%,
100 Gew.-Teile dieses Reaktionsgemisches werden in der
Regel mit 35 bis 90, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-Teilen des Polyisocyanats umgesetzt. Höhere Isocyanatmengen
können auch in Betracht gezogen werden.
Regel mit 35 bis 90, vorzugsweise 35 bis 60 Gew.-Teilen des Polyisocyanats umgesetzt. Höhere Isocyanatmengen
können auch in Betracht gezogen werden.
Die Herstellung der Intumeszenzmassen kann in einem Lösungsmittel,
vorzugsweise jedoch lösungsmittelfrei, erfolgen. Von besonderem Interesse sind Schaumstoffe; diese
können Raumgewichte von ca. 40 bis 900 kg/m3, bevorzugt zwischen 100 und 600 kg/m3, aufweisen. Eine besonders
ausgewogene Kombination zwischen aus Gründen der
Isolierfähigkeit angestrebtem niedrigem Raumgewicht und für die Aufschäumwirkung bei Flammenzutritt in der Raumeinheit notwendiger Masse stellen erfindungsgemäß zu-
Isolierfähigkeit angestrebtem niedrigem Raumgewicht und für die Aufschäumwirkung bei Flammenzutritt in der Raumeinheit notwendiger Masse stellen erfindungsgemäß zu-
gängliche Schaumstoffe mit Raumgewichten von ca. 120 bis 600 kg/m3 dar.
Man kann die verschiedenen Reaktionskomponenten einzeln zusammenführen; zweckmäßigerweise jedoch macht man eine
Vormischung aus den mit den Polyisocyanaten (Komponente 1) reaktionsfähigen Komponenten 2, 3, 4 und gegebenenfalls
5 und erhält so gegebenenfalls nach kurzem Erwär-
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men eine flüssige Reaktionskomponente, in der alle notwendigen Bestandteile bis auf das Polyisocyanat enthalten
sind. Auf diese Weise lassen sich die erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen als Zweikomponentengemisch formulieren
bzw. aus diesem herstellen. Hierzu sind die üblichen Einrichtungen der Polyurethantechnologie einsetzbar.
Es ist durchaus möglich, der Komponentenvormischung gegebenenfalls
auch dem Isocyanat, noch weitere Rezepturbestandteile
zuzusetzen, z.B. Harnstoff, Harnstoffkondensate, Formaldehydkondensate, Phenolharze, Phosphate,
Aminpolyphosphate, Phosphorsäureester z.B. Trikresylphosphat oder Dibutylkresylphosphat, Al-Oxidhydrate, Glaspulver,
Treibmittel, Vermiculite, massive oder hohle Glas- oder sonstige Silikatperlchen und sonstige, das Brandverhalten modifizierende Zusatzstoffe.
Obgleich es überraschenderweise nicht notwendig ist, zur Herstellung der erfindungsgemäßen, gegebenenfalls
geschäumten Intumeszenzmassen Katalysatoren für die Schaumstoffbildung oder sonstige Hilfsmittel, wie sie
sonst in der Schaumstoffchemie üblich sind, beispielsweise auch zusätzlich gasförmige oder niedrig siedende
Treibmittel, bzw. Treibgaserzeuger mitzuverwenden, können
solche zusätzlichen Hilfsmittel, ebenso wie emulgierende, trennende, farbgebende, konservierende, Hydrolysenschutz
vermittelnde, geruchsaktive oder sonstige Zusatzstoffe natürlich im Einzelfall als Rezepturkomponente
in Betracht gezogen werden. Beispielsweise führt die
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Mitverwendung von zur Carbodiimidbildung Anlaß gebenden Katalysatoren, wie sie z.B. in der Klasse der Phospholinoxide
wie etwa 1-Methyl-1-oxo-phospholin, bekannt sind,
zu Intumeszenzmassen mit verbesserter Stabilität gegen
Hydrolyse.
Weiterhin ist in Betracht zu ziehen, auch solche Zusatzstoffe rezepturmäßig in den erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen
miteinzusetzen, die die Schaumbildung im Falle der Beflammung zu steigern helfen können. Solche sind
beispielsweise aliphatische und insbesondere aromatische Hydroxycarbonsäuren wie Salizylsäure oder p-Hydroxybenzoesäure,
oder bei erhöhter Temperatur Wasser, Kohlehydrate, Stickstoff oder CO2 abgebende Substanzen wie Triazole,
Azodicarbonamide, SuIfohydrazide oder Harnstoff-Dicarbonsäureanhydrid.
Man kann aus den erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen, z.B.
durch Verpressen oder Pormgießen und Gelieren durch Schneiden oder Schmelzen, Formkörper fabrizieren, die bei Temperaturen
zwischen ca. 200 und 35O0C aufschäumen und so eine Flammenausbreitung verhindern, die also als Dichtelemente,
Sicherungsvorrichtung, Brandsperren, geeignet sind. Man kann Verfugungen vornehmen, Kabeldurchbrüche
verschließen, wobei z.B. auch eine Art Beton aus dem Intumeszenzmittel
und Steinen und/oder geblähten Teilchen Wie Blähton, Blähglas, Vermiculite, Perlit und/oder
auch Schaumstoffperlen auf z.B. Polystyrolbasis hergestellt
und verwendet werden kann.
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Ebenfalls ist von Interesse die Herstellung von gegebenenfalls armierten Beschichtungen nahezu beliebiger Dikke
auf Metall, z.B. Stahlträgern und -blechen, Holz, z.B. Türblättern, Dachbalken, auf Mauerwerk, auf Kunststoffen,
seien es KabelIsolierungen oder Schaumstoffplatten. Wenn
man die Beschichtungen auf einer tragfähigen Platte oder Stützkonstruktion vornimmt, z.B. in bzw. auf einer Reckmetallplatte, einer /Waben/platte aus Metall, Pappe, Papier,
Gips, Holz, Keramik oder Kunststoff, dann können so leicht feuerhemmende Platten oder Wandelemente hergestellt
werden.
Die Intumeszenzmassen sind auch für die Herstellung von
Antidröhnbelägen oder Schallschutzelementen von Interesse,
Auch die Innenbeschichtung von feuerhemmenden Türen, die im Brandfall aufschäumt und isolierend wirkt, ist in Betracht
zu ziehen, desgleichen die Herstellung von Türoder sontigen Dichtungen, die im Brandfall aufschäumen
und den vorgelagerten Schlitz abdichten. Man kann auch Dichtprofile, z.B. aus elastischem Material, mit den gegebenenfalls
gepulverten erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen füllen oder hinterfüllen und so eine Brandschutzdichtung
erzielen. Durch geeignete Anordnung kann man in Kaminen, Lüftungs- und Klimaanlagen, Rohrleitungen und
Ein-/Austrittsöffnungen Sperren einbauen, die im Fall
2^ einer Erhitzung auf ca. 2000C bis 4000C den weiteren
Durchtritt von Gasen bremsen oder verhindern. Solche Anordnungen sind z.B. Stapel von in geringen Abständen parallel
liegenden Platten, mit den Intumeszenzmassen be-
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schichtete Siebe und Lochblenden oder mit Granulaten der Intumeszenzmassen locker gefüllte Rohrabschnitte. Die
gegebenenfalls geschäumten Intumeszenzmassen können auch als Filterelemnte für Gase eingesetzt werden, die sich
bei zu großer Temperaturerhöhung verschließen.
Man kann auch z.B. Formkörper, die aus den Intumeszenzmassen
leicht herstellbar sind, oder auch Granulate verschiedenster Körnung ein- oder mehrstufig verschäumen,
indem man sie auf Temperaturen über 2000C erhitzt, vorzugsweise
auf Temperaturen zwischen 250 und 18000C, insbesondere 250 - 8000C. Die Verschäumung kann frei
oder in geschlossenen oder offenen Formen vorgenommen werden, wobei diese Formen zweckmäßigerweise öffnungen
zum Austritt von Dampf und Luft aufweisen sollten. Hierbei entstehen feuerabweisende Schaumstoffe, sogenannte
Carbonisierungsschäume.
Das Erhitzen kann durch Strahlungswärme, durch Behandeln mit Heißdampf oder Heißluft oder sonstigen heißen Gasen,
durch Mikrowellen oder Hochfrequenz bzw. durch Wärmeleitung in Luft oder Flüssigkeitsbädern bzw. Metallbädern
geschehen.
Man kann die erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen auch
auf Trägermaterialien aufbringen und dort verschäumen, z.B. indem man Blähtonteilchen beschichtet, dann in
eine Form schüttet und durch erhitzt, wobei ein Block aus in Carbonisierungsschaum eingebettetem Blähton entsteht.
Eine entsprechend beschichtete Holz- oder Eisen-
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platte kann bei ca.3000C zu einer Schaumstoffkombinationsplatte
verarbeitet werden, wobei die Schaumstoffoberfläche durch eine weitere Holz- oder Eisenplatte
abgedeckt werden kann.
Zu erwähnen ist auch das Ausschäumen von Hohlräumen, z.B. in Kabelschächten, aber auch in Ziegelsteinen und
sonstigen Baustoffen, was z.B. durch Einbringen der Reaktionsmischungen oder fertigen Schaumstoff-Intumeszenzmassen
in geeigneter Menge in den Hohlraum des kalten oder noch warmen Steines gelingt.
Die erfindungsgemäßen Intumeszenzmassen sind auch in
Form von RohrhaIbschalen oder von Vollmänteln zur Isolierung
von Rohren oder Kabeln geeignet. Von Interesse ist, daß die Isolierung auch in situ vorgenommen werden
kann, indem man das Rohr oder das zu isolierende Stück mit dem Reaktionsgemisch beschichtet und gegebenenfalls
zum Aufschäumen bringt.
Aus den harten Intumeszenzmassen können auch feuerhemmende Gehäuse, Gehäuseteile, Gefäße und Abdeckungen
A oder sonstige Formkörper hergestellt werden.
Die Herstellung und Verarbeitung der zu den Intumeszenzmassen führenden Reaktionsgemische kann kontinuierlich
oder diskontinuierlich erfolgen. Man kann die Komponenten einzeln oder als Gemische zusammenführen. Vorzugs-
weise werden alle Reaktionskomponenten bis auf das Isocyanat
zusammengefaßt, so daß eine 2-Komponentenverar-
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beitung erfolgen kann, z.B. in normalen Handrührgefäßen mit mechanischen Rührern, in Rührwerks- oder Düsenmischköpfen
oder in Statikmischern, wie sie auch aus der Polyurethanchemie bekannt sind. Die Ausreaktion kann frei
oder in gekühlten, kalten oder beheizten Formen durcklos oder unter Druck erfolgen.
Die folgenden Versuchsbeschreibungen sollen den Erfindungsgegenstand
beispielhaft erläutern, nicht aber einschränken. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile und/
oder Gewichtsprozente, falls nicht anders vermerkt ist.
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Die folgenden Versuchsreihen sollen den Zusammenhang zwischen Rezeptur und Eigenschaften der erfindungsgemäß
zugänglichen Intumeszenzmassen erläutern.
Hierzu wurde verwendet:
Als Polyisocyanat (1) ein durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten
erhaltenes, handelsübliches technisches Polyisocyanatisomerengemisch mit einem Gehalt von
ca. 65 % Zweikerndiisocyanaten und ca. 35 % Mehrkernpolyi socyanaten,
als hochverzeigter Polyester (3) ein Polyester aus ca. 1
Gew.-% Neopentylglykol, 61 Gew.-% Adipinsäure, ca. 9 Gew.-% Pentaerythrit, ca. 4 Gew.-% Glycerin und ca. 25
Gew.-% Ethylenglykol mit einer OH-Zahl von 256; einer Säurezahl von 3,2; einer Viskosität bei 750C von 920 cP,
und einer Funktionalität von ca. 4,
als Polyether wurde ein durch Alkalikatalyse gemäß dem Stand der Technik hergestelltes Addukt von Ethylenoxid
an Glycerin mit einer OH-Zahl von 251 verwendet;
als phosphorhaltiges Kondensationsprodukt (2) wird
(C2H5O)2PO-CH2N(C2H4OH)2 in technischer Qualität, verwendet,
hier bezeichnet als P-Diol (2),
als Melaminphosphat wurde ein Additions-Produkt von 0,75
Mol H3PO4 an 1 Mol Melamin eingesetzt, hergestellt durch
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Vereinigung der Komponenten in Wasser und Trocknen des Reaktionsgemisches bei 1300C.
Beispiel 12 3 4 5 6 Mischung aus
Melamin (4) Tie. 100 30
Wasser (5) Tie. 0,1 0,5 0,5 0,3 0,5
Polyester (3) Tie. 43 50 50 25 2
Polyether (3) Tie. 7 43
P-Diol (2) Tie. 100 100 100 100 100 100
Melaminphosphat
(4) Tie. 70 100 100 100 100
Diese Mischung wird bei Raumtemperatur, mit 120 Teilen Poly
isocyanat (1) verrührt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch beginnt etwa 50 Sekunden nach Beginn der Vermichung
aufzuschäumen bzw. auszuhärten. Nach ca. 5 Minuten ist
die Reaktion beendet. Nach Beispiel 3 und 4 entsteht ein Schaumstoff mit einem Raumgewicht von ca. 150 kg/m3. Beispiel
2 liefert ein hartes Material mit Raumgewicht von ca. 1000 kg/m3.
Zur Prüfung der erhaltenen Hartschäume auf Verhalten bei Beflammung wird ein Musterwürfel von 1,5 cm Kantenlänge
auf einem Metallrost seitlich einer Bunsenbrennerflamme
ausgesetzt.
In allen Fällen verbrennt der Schaumstoff nicht, sondern verkohlt unter starkem Aufschäumen (bis zu 800 Vol.-% Zunahme)
. In allen Fällen verlischt die Flamme sofort, wenn
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man den Bunsenbrenner während der Beflammung kurzfristig entfernt. In den Fällen 1 bis 6 schäumt die beflammte
Probe zu einem Vielfachen ihres ursprünglichen Volumens auf (Intumeszenzwirkung).
Halbiert man in den Beispielen 2 bis 6 die eingesetzte Melaminphosphatmenge, so haben bei prinzipiell gleichem
Brandverhalten die entstehenden geschäumten Intumeszenzmassen
um ca. 25 % verringerte Raumgewichte und neigen zu geringfügigem Nachbrennen (5-15 Sekunden).
Zur Prüfung der Intumeszenzexgenschaften wird eine münzenartige
Scheibe, Durchmesser 2,5 cm, Höhe 0,5 cm aus den nach Beispiel 1-6 erhaltenen Materialien geschnitten
und in einem 10 cm hohen Messingrohr (Wandstärke 0,9 mm) mit einem Durchmesser von 2,5 cm innen plaziert.
Dann wird das senkrecht stehende Messingrohr mit der unten befindlichen Materialpille in einen auf 4000C vorgeheizten
Schrank gebracht und dort für 30 Minuten belassen. Dann wird beurteilt, wie hoch der Intumeszenzschaum
in dem Rohr aufgesteigen ist. Es wurden folgende Steighöhen gemessen:
Beispiel | Steighöhe |
1 | 6.5 cm |
2 | 8,8 cm |
3 | 7,0 cm |
4 | 7,1 cm |
5 | 6,9 cm |
6 | 5,8 cm |
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Zur Prüfung der Fließneigung der Intumeszenzmaterialien
wurde der beschriebene Prüfwürfel auf eine 10° geneigte
glatte, auf ca. 7000C geheizte Stahlplatte gelegt.
Bei fließenden Intumeszenzmaterialien beginnt der Prüfwürfel auf seiner Schmelze die Platte hinabzugleiten.
Das nach Beispiel 3 erhaltene Material steigt ohne abzugleiten auf dem an der Grenzschicht zwischen heißer
Zone und kühlem Material gebildeten Intumeszenzschaum auf und liegt schließlich an der ursprünglichen Expositionsstelle
auf dem gebildeten isolierenden Intumeszenzschaum. Während dieser Exposition beginnt das Material
nicht zu brennen.
Gemäß Beispiel 3 wird ein Reaktionsgemisch hergestellt und auf ein laufendes Band als ca. 1,3 cm Durchmesser
aufweisender Strang durch eine Düse aufgetragen. Das Material schäumt auf dem Band zu einem quasi endlosen
Profil aus geschäumter Intumeszenzmasse mit halbkreisförmigem
Querschnitt auf und kann dann geschnitten und als Fugendichtungsprofil mit Intumeszenzeigenschaften
verwendet werden.
Es wird verfahren wie in Beispiel 1, jedoch anstelle
von Melamin wird fein gepulvertes Dicyandiamid verwendet. Man erhält analog Beispiel 1 einen harten Intumeszenzschaum
mit analogen mechanischen Eigenschaften. Dieser zeichnet sich im Beflammungsversuch gegenüber
Probe 1 dadurch aus, daß die Volumenvergrößerung deut-
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- YL -
lieh intensiver vonstatten geht. Die gleiche Beobachtung
wird auch gemacht, wenn man analog Beispiel 4 anstelle von Melaminphosphat ein Gemisch gleicher Teil Melaminphosphat
und Dicyandiamid verwendet.
Es wird verfahren wie bei Beispiel 3, anstelle des dort
verwendeten Polyisocyanats (1) wird jedoch ein analog erhaltenes technisches Polyisocyanat (1) mit einem Mehrkernanteil
nicht von ca. 35 %, sondern von ca. 10 % eingesetzt. Man erhält eine geschäumte, harte Intumeszenzmasse,
die sich von der Probe 3 lediglich um ein um ca. 20 % verringertes Raumgewicht von ca. 120 kg/m3 unterscheidet.
Im Beflammungstest wird kein Nachbrennen und eine mehr als 300 %ige Volumenvergrößerung beobachtet.
In eine ca. 1 cm starke Tonplatte wird ein Schlitz von ca. 10 cm Länge und 1 cm Breite eingefräst. Dann legt
man die Platte plan auf eine Polyethylenfolie und gießt
den Schlitz mit dem Reaktionsgemisch nach Beispiel 2 aus. Nach dem Aushärten wird das aus dem Schlitz herausgetretene
Material über der Plattenoberfläche so abgeschnitten, daß eine ca. 2 mm breite Überlappung der Intumeszenzmasse
über die Plattenoberfläche erhalten bleibt, d.h. daß der in den Schlitz eingebrachte Schaumstoff
etwa T-förmiges Profil besitzt, sowie eine Materialdikke von ca. 1,3 cm aufweist. Nun wird die so ausgerüstete
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Platte so über einen Bunsenbrenner angebracht, daß die Unterseite der Platte, d.h. die den Schlitz füllende
Intumeszenzmasse etwa in der Mitte zwischen dem äußeren
Rand der entleuchteten Erdgasflamme und dem inneren blauen Flammenkegel angeordnet ist. In dieser Stellung wird die
Beflammung durchgeführt, ohne daß nach 90 Minuten die
Füllung des Schlitzes von der Flamme durchgebrannt worden ist.
Ein gemäß der Rezeptur nach Beispiel 2,3,4 hergestelltes Intumeszenzmaterial wird in Würfel von 1,5 cm Kantenlänge
geschnitten. Ein Teil dieser Würfel wird in 1 1 Wasser eingelegt und mittels eines Netzes unter der Wasseroberfläche
8 Tage aufbewahrt. Anschließend wird getrocknet und der Beflammungstest gemäß Beispiel 1-6 durchgeführt.
Gegenüber dem nicht in Wasser gelagerten Referenzmaterial wird bei Beflammung festgestellt: Die Intumeszenzeigenschaften
sind erhalten geblieben, das Aufschäumverhalten hat sich nicht verschlechtert (Schaumhöhe 7 cm/
Typ 3).
Das gemäß Beispiel 5 hergestellte Reaktionsgemisch wird in mit Wachs imprägnierte konische Becherformen eingebracht
und dort aufgeschäumt. Nach ca. 10 Minuten entnimmt man den Formen die konischen Formkörper. Diese
dienen zum gegen Branddurchtritt schützenden Verschließen von mehr oder weniger runden Löchern in Leichtbau-
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wänden oder von Rohrenden, indem man sie in die Löcher einbringt und dort verkeilt. Es wird ein rauchgasdichter
Verschluß solcher öffnungen erreicht.
Man stellt ein Reaktionsgemisch analog Beispiel 3 her, aber ohne Mitverwendung von Wasser.
Sprüht man eine solche Reaktionsmischung vor dem Erhärten auf eine reine Stahlblechoberfläche, so erhärtet sie
dort zu einem wasserbeständigen überzug mit guter Haftung und Intumeszenzwirkung, so daß das rückwärtige Stahlteil
einen Schutz gegen Flammenzutritt erhält.
Die hart-zähen Intumeszenzmassen können auch als Material zur Herstellung von elektrischen Kabel-Schutzmanschetten
oder Rohren dienen. Um Elektrokabel angebracht, stellen sie einen guten Schutz gegen Flammendurchtritt
dar.
Solche Manschetten werden z.B. erhalten, indem man das Reaktionsgemisch nach Beispie] 2,3 oder 4 vor dem Erhärten
in eine Rohrform aus Silikon-Kautschuk eingießt. Es kann nach 5 Minuten entformt werden. Entformt man
früher, lassen sich die Formteile vor dem endgültigen Aushärten noch weiter verformen, z.B. biegen oder zusammenquetschen
bzw. mit einem beheizbaren oder kalten Dorn konisch aufweiten.
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- 35 -
Mit Mischungen analog Beispiel 3 oder 12 können auch Rohrmanschetten mit einem Außenmantel aus z.B. Stahlblech
zu Rohrhalbschalen ausgegossen werden. Wenn diese Rohrmanschetten z.B. um Rohre aus thermoplastischem
Material befestigt werden, so können diese Rohre durch die Intumeszenz der Rohrmanschettenfüllung zusammengequetscht
und so gegen den Durchtritt von Feuer geschützt werden. Gegebenenfalls füllt das Intumeszenzinaterial
schließlich das dem Feuer ausgesetzte Thermoplastrohr völlig aus und verschließt es.
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Claims (1)
- PatentansprücheGegebenenfalls poröse Intumeszenzmassen, erhalten durch Umsetzung von1. 35-90 Gew.-Teilen eines Polyisocyanats mit 100 Gew.-Teilen eines Gemischs, bestehend aus2. 20-75 Gew.-% an mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden phosphorhaltigen Kondensationsprodukten, erhältlich durch Kondensation von gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden primären oder sekundären aliphatischen, cycloaliphatxschen,aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen Mono- und/oder Polyaminen, Carbonylverbindungen und Dialkylphosphiten, gegebenenfalls unter anschließendem Oxalkylieren,3. 2-30 Gew.-% an Hydroxylgruppen aufweisenden Polyestern der OH-Zahl 140 bis 300, erhalten durch Umsetzung von zwei bis zehn C-Atome aufweisenden Polycarbonsäuren mit mindestens zwei Polyolen aus zwei verschiedenen der drei folgenden Gruppena) mehr als drei OH-Gruppen aufweisende Hydroxy !verbindungen vom Molekulargewicht bis 200,b) drei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen vom Molekulargewicht bis 150,Le A 22 954- ti -c) zwei OH-Gruppen aufweisende Hydroxylverbindungen vom Molekulargewicht bis 110,wobei ein Polyol der Gruppe a) angehören soll, gegebenenfalls unter Mitverwendung von PoIyethern mit einer durchschnittlichen OH-Zahlvon 120 bis 500, die durch Anlagerung von Alkylenoxiden, die zu 50 bis 100 Gew.-% aus Ethylenoxid bestehen, an niedermolekulare Starter erhalten worden sind,. 4. 20-75 Gew.-% an Melamin und/oder Melaminderivaten und5. 0-5 Gew.-% Wasser.2. Intumeszenzmassen gemäß Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß als Polyisocyanate solche verwendet werden, wie sie durch Anilin-Formaldenyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten werden.3. Intumeszenzmassen gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende Kondensationsprodukte solche der Formel(RO)oPO-CH9-N=(CHX-CHX-OH) ,Le A 22 954in derR = CL-Cg-Alkyl oder C1-Cg-Hydroxyalkyl und X= H oder Methyl bedeuten,verwendet werden.4. Intumeszenzmassen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyester hochverzweigte Polyester aus Adipinsäure, Pentaerythrit, Glycerin und Ethylenglykol verwendet.5. Intumeszenzmassen nach Anspruch 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, daß man als Melaminderivat Melaminphosphat verwendet.6. Verwendung der Intumeszenzmassen gemäß Anspruch 1 bis 5 als Hohlraumfüllungen, Fugenabdichtungen, Platten, Halbzeuge und Beschichtungen mit Intumeszenzeigenschaften.7. Verwendung der Intumeszenzmassen gemäß Anspruch 1 bis 5, erhalten durch Reaktion in Formen oder durch nachträgliche Verformung der ausreagierten Reaktionsgemische, zur Herstellung von Formkörpern mit Intumeszenzexgenschaften.Le A 22 954
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843411327 DE3411327A1 (de) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Gegebenenfalls poeroese intumeszenzmassen und ihre verwendung |
EP85103098A EP0158165B1 (de) | 1984-03-28 | 1985-03-18 | Gegebenenfalls poröse Intumeszenzmassen und ihre Verwendung |
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