DE3423700A1 - Feuerhemmendes schichtenelement und verfahren zum steuern des aufschaeumens von aufschaeumbaren, feuerhemmenden schaumbildnerschichten - Google Patents
Feuerhemmendes schichtenelement und verfahren zum steuern des aufschaeumens von aufschaeumbaren, feuerhemmenden schaumbildnerschichtenInfo
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Description
Ο/997ΠΠ Γ Hans-Jürgen Müller
O4£O/UU -i, . Gerhard D. Schupf ner
Telegramm/cable: Lucile-Grahn-Straße 38 European Patent Attorneys
Zetapatent® München D-8000 München 80 Mandataires en brevets europeens
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein feuerhemmendes Schichtenelement der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung sowie auf ein Verfahren
zum Steuern des Aufschäumens von aufschäumbaren, feuerhemmenden Schaumbildnerschichten.
Ein feuerhemmendes Schichtenelement solcher Gattung ist bereits bekannt
(DE-OS 30 42 788). Dabei wechseln Schaumbildnerschichten mit sogenannten Sperrschichten ab, welche die Aufgabe haben, die Bildung von Spalten durch
das Schichtenelement hindurch zu verhindern. .
Obwohl sich derartige feuerhemmende Schichtenelemente bereits gut bewährt,
haben, weil sie längere Zeit, beispielsweise zwischen 30 und 60 Minuten lang, das Vordringen der Hitze verhindern, ergeben sich gelegentlich Schwierigkeiten,
wenn starke Luftbewegungen oder andere mechanische Kräfte die Schaumbildnerschicht angreifen. .
Trotz der Versuche, die Schaumbildnerschichten in Form eines Laminats zahlreicher
einzelner Schichten auszubilden, welche durch Glasfasern enthaltende Sperrschichten getrennt sind, wurde noch nicht zu einer Überwindung solcher
Nachteile gelangt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein feuerhemmendes Schichtenelement
dieser Gattung zu schaffen, das sich auch bei Angreifen von Kräften,
insbesondere mechanischer Art, durch eine wirkungsvolle feuerhemmende Wirkung auszeichnet.
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c) EC 10 (der Vetrotex AG)
10 Geu/ichtsteile
10 Geu/ichtsteile
Auf 1 kg der Komponente B kommen noch 30 gr Aerosil R 805, 200 bzw. 250 gr
Glimmer und 100 gr Äthanol.
Die Mischung wird bei langsamem Zugeben des EC 10 über den Dissolver
oder Dreivi/alzenstuhl mindestens 1 Std. verarbeitet.
Die Mischung der Komponente A : Komponente B beträgt 2 : 1 Geu/ichtsteile.
Die das Aufschäumen steuernde Wirkung der Hemmschicht kann in verschiedener
Weise variiert v/erden. Dies geschieht z.B. durch Veränderung des Basismaterials der Komponente A, a), wobei der Gewichtsmengenanteil
zwischen 70 und 30 Gewichtsteilen eingestellt wird. Bei 30 Gewichtsteilen von a) sollte der "Verfestigungsfüllstoff" Glimmer oder Pastorit
um das Doppelte erhöht werden. '
Im Brandfalle entsteht dann aus den einzelnen Komponenten eine fest zusammenhängende
Schicht aus Kohlenstoff, Glas, Glimmer und Aerosil, die bei 9000C Brandtemperatur angeschmolzen werden und damit die Schaumbildnerschicht
in ihrem Aufschäumen, d.h. der Schichtdicke, begrenzen.
b) Die gleiche Wirkung läßt sich durch die Dicke der Hemmschicht erreichen.
Für jeden Anwendungsfall wird die entsprechende Wahl zwischen Zusammensetzung
und Dicke der Hemmschicht getroffen werden.
2. Die Haftungsvermittlerschicht 4:
Die Zusammensetzung dieser Schicht ist wie folgts
a) VE 4001 (Epoxidharzgemisch A/F mit Novolack der Rütgerswerke AG)
45 Gewichtsteile
b) MF 910 (Melaminharz wie 1 Komp. A b) der Hoechst AG)
2 Gewichtsteile
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c) VVE (Stabilisator der Rütgersu/erke AG) 2 Ge\i/ichtsteile
d) Wasser
2 Geu/ichtsteile
e) Pentaerythrit
18 Gewichtsteile
f) Phoscheck P 30
18 Gewichtsteile
g) Antiblaze 78 (Chlorphosphorester der Mobil Oil AG)
11 Gewichtsteile
h) Titan RD 2
2 Gewichtsteile '
i) Glimmer '.
2 Gewichtsteile ;
Auf 1 kg dieser Mischung kommen zusätzlich Aerosil R 805 10 Geu/ichtsteile
und Glimmer noch 50 Geu/ichtsteile, hierzu als Verdünner eine Mischung
aus 60 Gewichtsteilen Methylenchlorid und 40 Geu/ichtsteilen Toluol.
a) VE 4001 b (Härter aus einem Aminaddukt und Polyamidoamin der Rütgersu/erke AG)
16 Gewichtsteile
b) Wasser
2 Gewichtsteile
c) Dicyandiamid EH (SKW Trostberg) 3,2 Geu/ichtsteile
d) Aerosil R 805 (der Degussa AG) 0,4 Geu/ichtsteile
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Die Komponenten A und B werden im Verhältnis 4 ί 1 gemischt. Im Falle
des Spritzens braucht nur eine geringe Menge des Lösungsmittelgemisches verwendet werden f während zum Streichen die angegebene Menge einzusetzen
ist.
Für Zwecke der guten Haftung am Untergrund 1 und großer Festigkeit zur Aufnahme
der Beanspruchung durch die oberen Schaumbildnerschichten soll diese Haftungsvermittlerschicht 4 in zwei Arbeitsgängen aufgebracht werden. Hierbei
ist zwischen der ersten und zuzeiten eine Pause von mindestens 24 Std. einzulegen.
3. Schaumbildnerschichten 3, 3a, 3b:
Komponente A;.
a) OS 98 (Epoxid-Novolackgemisch mit Verdünner S der Rütgerswerke AG)
44 Gewichtsteile - '
b) Maprenal 980 (Hoechst AG)
4 Gewichtsteile
4 Gewichtsteile
c) MF 910 (Melaminharz der Hoechst AG)
6 Gewichtsteile
6 Gewichtsteile
d) Exolit 454 (aktiviertes Ammoniumpolyphosphat der Hoechst AG)
20 Gewichtsteile . .
e) Pentaerythrit
15 Gewichtsteile . ' . .
f) Glimmer
4,5 Gewichtsteile
g) Titan RD2
4,5 Gewichtsteile
h) Antiblaze 78 (Chlorphosphorester der Mobil Oil AG)
12 Gewichtsteile
i) Glasfasern EC 10 (der Vetrotex AG)
20 Gewichtsteile ° COPy
Auf 1 kg der Komponente A kommen noch 35 Gewichtsteile Aerosil R 805
und dazu 700 Gewichtsteile Äthanol.
Der Anteil des Äthanols läßt sich je nach Außentemperaturen erhöhen oder
vermindern, je nachdem, ob gestrichen oder gespritzt u/erden soll.
a) Polyamidoamid
85 Gewichtsteile
b) Aminaddukt
10 Gewichtsteile
c) Amin H91 (der Rütgerswerke AG)
5 Gewichtsteile
5 Gewichtsteile
Auf 100 Teile dieser Mischung kommen noch zusätzlich 30 gr Glimmer und
25 Gewichtsteile eines weiteren Aminadduktes.
Diese Mischung wird langsam in die übrigen Bestandteile mit Dissolver eingerührt,
vorteilhaft mit noch 10 gr des Aerosil R 805 oder entsprechende Gewichtsteile eines Sylodex 24 oder eines Bentones bzw. Bentonites.
Das bei Hitze aufschäumende Material wird im Verhältnis Komponente A: Komponente B = 4 : 1 gemischt.
In allen Beispielen sind Harze und Härter der Rütgerswerke AG verwendet
worden; sie lassen sich aber auch durch Produkte anderer Firmen, wie Bayer, Hoechst, Schering, Ciba-Geigy, Dow, ersetzen.
Bei der Applikation der Schaumbildnerschichten ist es empfehlenswert,
schnell die einzelnen Schichten übereinander aufzubringen. Besonders die Epoxidharze mit den vorgegebenen Härtern .haben eine längere Topfzeit,
die z.B. beim Streichen erwünscht ist. Darüber hinaus ist es jedoch ge-
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lungen, durch Hochdruckmaschinen und SpezialSpritzpistolen mit getrennter
Zuführung von Druckluft eine hervorragende Verteilung der aufschäumbaren Mischungen zu finden. Gerade an Objekten, deren laufender Betrieb
nicht unterbrochen werden soll, muß das schnelle Arbeiten gewährleistet sein.
Für Epoxidharze mit Aminen gab es bisher keine geeigneten Beschleuniger.
Wider Erwarten ist es gelungen, einen solchen Beschleuniger für das vorliegende System, welches mit Aminen bzw. Polyamiden oder Amido-Aminen
arbeitet, zu finden.
Es handelt sich hierbei um ein Polymercaptanharz, welches zusammen mit
den Härtern angewendet wird. Die Mercaptanzahl soll im Minimum 3,3 betragen
und die Konsistenz bei ca. 15'0OO m Pasc. (bei 2O0C) liegen.
Das Harz ist eine wasserklare, farblose Flüssigkeit. Die Polymercaptane reagieren sehr schnell mit den Epoxidharzen. Die Reaktionen verlaufen
sowohl in dünnen als auch in dicken Schichten und starten auch bei niedrigen Temperaturen. Ein Zusatz von 25 - 35 % ist ohne Störung des
Verhaltens möglich, in Sonderfällen können auch bis zu 75 %} bezogen auf
die Gesamtmenge, verwendet werden.
Das angegebene Verfahren eröffnet ein weites Anwendungsgebiet, weil
alle schwierigen Probleme eines aufschäumenden Materials gelöst sind und für jeden Anwendungsfall die geeignete Schaumstruktur und Schaumhöhe
(Schichtdicke nach dem Aufschäumen) vorgegeben ist. Ein Abweichen von der Einstellung ist praktisch unmöglich und die Garantie eines einmal
eingestellten Feuerwiderstandes ist von Anfang an gegeben. Das Verfahren erreicht auch, daß mit der Formulation bisher festgestellte Unsicherheiten
bei der Durchschreitung des thermoplastischen Zustandes eines Harzes verschwinden, weil die Art der Kombination von bei Hitze im
wesentlichen nicht, oder kaum aufschäumendem Material mit einem bei Hitze
stark schäumbaren ein schnelles Durchschreiten dieses Zustandes ergibt.
Damit wird ein Abrutschen der Schaumschichtkombination .von der Unterlage
oder won anderen Schichten verhindert und ein hoher Feuerwiderstand erreicht, der den bis zu 120 min mit Gegenheizung erreichen kann.
Anwendungsgebiete sind z.B. Stahlbauelemente und sonstige Metallelemente;
darüber hinaus auch alle Holzbauteile. Sowohl innen als auch aussen sind die Möglichkeiten einer guten Feuerhemmung offensichtlich, wie bei Erdölbetrieben
oder Off-Shore-Anlagen. Wichtig ist auch die Vielfalt der
Austauschbarkeit einiger Bestandteile, wie Glas durch z.B. andere Fasern. Die Erfindung läßt sich auch auf militärischem Sektor verwenden.
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Claims (1)
- if;- ♦* ::":· 27.06.iva4PATENTANSPRÜCHE1. reucrhenisendos Schichtsnslernent mit mindestens einer bsi hohen Temperaturen aufnchäumbaren Schaumbildnerschicht und mindestens einer weiteren zu dieser insbesondere benachbarten Schicht, dadurch gekennzeichnet,daß die weitere Schicht als Hemmschicht (2) ausgebildet ist, welche das Aufschäumen der Schaumbildnerschicht (3) behindert bzw. begrenzt und der Kombination der Homnischicht (2) und der Schaumbiidnerschicht (3) nach dem Aufschäumen, der letztgenannten eine verhältnismäßig stabile Struktur verleiht. ■„.·,,.2. Schichtcnelement nach An^^daß die Heinmschicht (2) mind£?st:!ens:A5u % Füllstoffe aufweist.3. Sehichtenelcment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 'daß die üetr.incchicht (2) Glasfasern in einem Anteil von mehr als 30 Z und in einer Länge zwischen 0,2 und 6 mm aufweist.4. Schichtenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern mindestens teilweise durch Carbonfossrn, Puorzfocern, Stahlfoscrn, Borfasern und/oder organischen Fasern aus aromatischen Polyamiden aus aromatischen Dioütincn und ArylendicarbonsEuren bzw. ARAMID ersetzt sind.5. Schichtenelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Hemnschicht (2) blättchenförnige Füllstoffe aufweist6. Schichtonelnment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,BAD ORIGINAL 0M - 2 -·' - - '&'*- : ; - :" 27.06.19Ü4. I.daß die 'slat tcherif örmigen Füllstoffe) aus Gl immer, PLASTAiUT bzw. einem rna gnesium-kaliu<:i-ol urnin ium-oil ic α t, talkühnl ich verwachsenen Gemenge von i'iuscovit, ChI or it und Quarz, Silikaten, hochuispercer pyrogener Kieselsäure bzw. Aerosi len und/oder Carbonaten und/oder Oxiden von i'.iignosium und/oder Calcium bestehen.7. Schiebtenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Schaumbildnerschicht (3) und/oder die Hemrnschich t (2) Chlor-Phosphorestcr mit mindestens 12 % Phosphor und 34 !>' Chlor aufweinen, wobei die Chlorkoniponente durch eine Bromkomponente mindestens teilweise ersetzbar ist."0. Schichtenelenient nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet,'daß die ilemmschicht (2) bei iiitze im wesentlichen nicht aufschäumt.9. Schichteneleinent nach einem der Ansprüche 1-0, dadurch gekennzeichnet,daß die Uemmschicht (2) etwa die gleiche Schichtdicke wie die zugehörige Schaumbildnerschicht (3) aufweist.10. Schientenclcinent nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet,daß die Ilemmschicht (.2) eine etwa zwei- bis dreifach so große Schichtdicke wie die zugehörige Sehaumbildnerschicht (3) aufweist.11. Schichtenelement nach einem der vorhergehenden- Ansprüche, ■ dadurch gekennzeichnet,daß die Schichtdickender der zu schützenden Unterlage (1) zugewandten Schoumbildnerschicht (3a) bzw. Uemmschicht (2a, 2b) gröOer sind öle die der der zu schützenden Unterlage (1) abgewandten Schauiübildnerschicnt (3b) bzw. üsmrn-BAD ORIGiMAL Jl• « Ir «*♦λ\ ' -\?--S *..* .· 27.ί:ό.19Γ;4schicht (2 j).12. Schichtenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Schnumbildnerschicht (3) und/oder die I-Iemmschicht (2) Epoxidharze und zugehörige. Härter als Bindemittel aufweisen.13.. Schien tcnelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumbildnerschicht (3) und/oder die Hemmschicht (2) Polymercaptanharz in einem Anteil zwischen 25 und 75 % (bezogen auf die Gesamtmenge) aufweist.14. Schichtenelement noch Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,daß hydrophile Epoxidharze bzi*j. wasserhaltige Epoxidharzemulsionen als Ausgangssubstanzen verwendet sind.15. Schichtenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Schaumbildnerschicht (3) und/oder die Hemmschicht: (2) Polyurethane, ungesättigte Polyester, Vinylester, Melamine und/oder Polymerisate auf Vinylacetat bzw. MOWILITHE aufweinen. .16. Schichtenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Unterlage (1) mit einer Maftungsvermittlersehicht (4) überzogen ist.17. Schichtenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g c k c η η ζ c i c h η e t,daß auf die Unterlage (1) bzw. die Haftungsvormittlerschicht (4) zuerst eine Hcmrnschicht (2a) und anschließend eine Sshaun.bildnerschicht (3, 3a) aufgebracht ist.ORIGINAL m ^ Ä - 4 -27.06.19Ü4IC. Verfahren zum Steuern der Aufschäurnuncj von bei hohen Temperaturen aufschnurnbaron fcusrhunimendon Schaunbildncrcchiclitcn, dadurch geionnzoichnot,doO die Schaumbildnerschicht (3) mit in wesentlichen nicht aufschäumendem Material mindestens teilweise überzogen wird, violchßs das freie Aufschäumen der Schsur.ibildnerschicht (3) behindert.
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