DE3603493C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzstoff zur brandhemmenden und Brandfolgen mindernden Ausrüstung von Kunststoffen.

Alle organischen Werkstoffe, und damit auch die Kunst­ stoffe, sind brennbar. Manche Kunststoffe sind von ihrem chemischen Aufbau her schwer entflammbar oder können durch eingebaute und/oder eingearbeitete zusätzliche Flammschutz­ mittel schwer entflammbar eingestellt werden. Trotzdem tragen auch derartige Kunststoffe im Brandfalle zur Brand­ last bei. Hierbei ist zu beachten, daß nicht nur die Brenn­ barkeit oder Entflammbarkeit maßgebend für das Brandverhal­ ten von Kunststoffen sind, sondern auch noch die Brandneben­ erscheinungen beachtet werden müssen, wie beispielsweise die im Brandfalle entstehende Rauchentwicklung, das Abspalten schädlicher oder giftiger Gase oder das brennende Abtropfen des Kunststoffmaterials.

Nach DIN 4102, Teil 1, können die Kunststoffe hinsichtlich ihres Brandverhaltens in die Klassifizierung B1 "schwer" oder B2 "normal entflammbar" eingeordnet werden. Verbund­ baustoffe mit geringem Kunststoffanteil können auch die Prüfgruppe A2 "nicht brennbar" erreichen. Maßgebend ist auch noch die DIN 53 438, die die Entflammbarkeits- und Flammenausbreitungs-Prüfverfahren beschreibt. In dieser Norm sind auch Hinweise über die zulässige Rauchentwicklung beziehungsweise das "brennende Abtropfen" enthalten. Beson­ dere Vorschriften hinsichtlich des Brandverhaltens gelten schließlich auch noch für Kunststoffe, die für die Ausstat­ tung von Straßen- und Schienenfahrzeugen, von Schiffen und Flugzeugen sowie auch für den Bergbau bestehen.

Zum Erreichen der in diesen verschiedenen Vorschriften ge­ kennzeichneten Werte dienen die bereits obenerwähnten Flammschutzmittel, die in die Kunststoffe eingebaut oder nachträglich eingearbeitet werden. So sind Chlor oder Brom enthaltende organische Verbindungen bekannt, die bei Flam­ meneinwirkung Produkte abspalten, die den Sauerstoffzutritt erschweren, damit das Brandverhalten günstig beeinflussen und auch weitere Brandreaktionen chemisch abbremsen. Anorga­ nische Füllstoffe, die auch zu diesem Zweck eingesetzt werden, verdünnen den brennbaren Stoffanteil im Kunststoff und wirken damit ebenfalls günstig auf das Brandverhalten ein. Gleiches gilt für Wasserglas (Natriumsilikat). Festzu­ stellen ist allerdings, daß verschiedene dieser genannten Additive das Gebrauchsverhalten der damit ausgestatteten Kunststoffe ungünstig beeinflussen können; dies trifft ins­ besondere für viele anorganische Füllstoffe zu.

Um das Abtropfen der Kunststoffe, insbesondere das brennende Abtropfen zumindest zu mindern, sind Versuche be­ kanntgeworden, den Kunststoffen Asbestfasern beizumengen. Abgesehen von den gesundheitsgefährdenden Einwirkungen dieser Asbestfaser erbrachten diese Versuche auch keine befriedigenden Ergebnisse.

Damit stellt sich für die Erfindung die Aufgabe, einen Schutzstoff anzugeben, der in die verschiedensten Kunst­ stoffe, insbesondere in Thermoplaste - Polyolefine, Styrol-Polymerisate, Vinylchlorid-Polymerisate, fluorhaltige Polymere, Polyacryl- und Polymethacryl-Kunststoffe, Polyamide, Polyester, Polyethylen, Polyimide und deren Verbundwerkstoffe - eingearbeitet werden kann und hierbei das Brandverhalten günstig beeinflußt. Zur günstigen Beeinflussung des Brand­ verhaltens zählt hierbei sowohl Hemmung der Entflammbarkeit und des Abbrennverhalten, wie auch Minderung der Rauchentwicklung und des Abtropfens. Hierzu gehört jedoch auch die Unterbindung der Bildung von schädlichen oder gar giftigen Brandprodukten, insbesondere von schädlichen oder giftigen Brandgasen, wie auch die Abspaltung von Salzsäure, die regelmäßig hohe Schäden in der Umgebung des Brandes verursacht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Mischungsprodukt aus organischen Fasern mit

• a) sekundären Erdalkaliphosphaten und/oder tertiären Alkali- oder Erdalkaliphosphaten und
• b) gebranntem und/oder gelöschtem Kalk.

Die Praxis hat gezeigt, daß ein derartiger Schutzstoff nicht nur die Entflammbarkeit, wie auch das Abbrennverhal­ ten günstig beeinflußt, sondern auch das Abtropfen, wie auch die Rauchentwicklung beziehungsweise die Entwicklung von schädlichen oder giftigen Gasen mindert. Dies mag ein­ mal darauf zurückzuführen sein, daß die anorganischen Füll­ stoffe den brennbaren Stoffanteil "verdünnen", also die Brandlast insgesamt verringern, wie auch die Entflammbar­ keit herabsetzen, aber auch darauf, daß durch eine chemi­ sche Reaktion die sonst entstehenden Gase und Dämpfe umge­ setzt oder deren Entwicklung abgebremst werden. Insbeson­ dere dürften auch die dem Mischungsprodukt beigegebenen organischen Fasern das Abtropfen verhindern, wie dies bei den praktischen Versuchen festgestellt werden konnte. Ins­ gesamt wird also das Brandverhalten eines mit diesem Schutz­ stoff ausgerüsteten Kunststoffs äußerst günstig beeinflußt, so daß beispielsweise die von der AIRBUS-INDUSTRIE geforder­ ten Grenzwerte der Toxizität deutlich unterschritten werden.

Überraschenderweise ergab sich zudem noch, daß trotz des verhältnismäßig große anorganischen Anteils dieses Schutz­ stoffes die Gebrauchseigenschaften der damit versehenen Kunststoffe nicht oder praktisch nicht gemindert wurden, was wohl auch auf die Beifügung der organischen Fasern zu­ rückzuführen ist. Zu bemerken ist, daß diese organischen Fasern, die ja selbst brennbar sind, im Brandfalle inner­ halb des Kunststoffes lediglich pyrolisieren, also ihre ver­ festigenden Eigenschaften auch noch im Brandfalle beibe­ halten. Günstig für die Anwendung dieses Schutzstoffes ist auch, daß sein Schüttgewicht mit dem Schüttgewicht prak­ tisch aller oben angeführter Kunststoffe etwa gleich ist, daß also auch bei starken Vibrationen eine Entmischung zwischen Kunststoffpartikeln und Schutzstoff nicht zu befürchten ist.

Insgesamt ergibt sich damit ein Schutzstoff, der geeignet ist, die meisten bekannten Kunststoffe, insbesondere die Thermoplaste, hinsichtlich ihres Brandverhaltens äußerst günstig zu beeinflussen, ohne deren Gebrauchseigenschaften wesentlich zu mindern.

Die gleichen Wirkungen dieses Mischungsproduktes ergeben sich nach der Erfindung dann, wenn statt der sekundären Erdalkaliphosphate und/oder tertiären Alkali- oder Erdalkaliphosphate die Oxide, Hydroxide, Hydrogencarbonate und/oder Carbonate der Alkalimetalle und/oder der Erdalkalimetalle mit Phosphorsäure (Orthophosphorsäure) beigemischt werden. Bei Verwendung dieses Mischungsanteils soll das Molverhältnis von Alkalimetallen und/oder Erdalkalimetallen zu Phosphorsäure 1,5 : 1,0 bis 4,0 : 1,0 betragen.

Sowohl hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit wie auch der Verwertbarkeit wird zwischen sekundären und/oder tertiären Erdalkali- beziehungsweise Alkalimetallen und gebranntem und/oder gelöschtem Kalk ein Molverhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 5 und hinsichtlich des Verhältnisses von organischen Fasern zu Mineral von 10 : 100 bis 60 : 100 vorgeschlagen.

Die organischen Fasern können hierbei feine Holzspäne, Säge­ mehl oder feingemahlene Zellulose sein. Besonders wirt­ schaftlich verwertbar sind die organischen Fasern, die den fasrigen Restbestandteilen von Klärschlämmen aus Papier­ fabriken entstammen.

Die Herstellung des Schutzstoffes nach der Erfindung kann auf trockenem oder nassem Wege erfolgen.

Zur trockenen Herstellung werden die trockenen organischen Fasern zusammen mit den trockenen Mineralien einem Mahlwerk, zweckmäßigerweise einem Mahlwerk mit Pralleinbauten, zugeleitet und zusammen gemahlen. Hierbei lagern sich die Materialien durch atomare Kräfte punktförmig an den organischen Fasern an.

Bei der nassen Herstelung des Schutzstoffs nach der Erfindung werden die organischen Fasern mit einer Feuchte von 0 bis 80% einer Mischeinrichtung eingegeben, dann die Mineralien zugegeben und sodann die Phosphorsäure im etwa stöchiometrischen Verhältnis, bei zu trockenen Ausgangsmaterialien unter gleichzeitiger Beigabe von Wasser, zugedüst. Anschließend kann das Mischgut einer Abdampfstrecke und sodann einer Vereinzelungseinrichtung (Mühle) zugeleitet werden.

Statt diesem Schutzstoff, der sich zur brandhemmenden und brandverhindernden Ausrüstung von Kunststoffen eignet, den Kunststoffherstellern oder -Verarbeitern anzuliefern, kann der Schutztoff auch bereits mit Kunststoff vermengt, als fertiges Agglomerat in den Handel gebracht werden, was den Vorteil hat, daß dieses Gemenge hydrophob ist. Hierbei sollen nach der Erfindung 10% bis 80% des Schutzstoffs mit 90% bis 20% des jeweiligen Kunststoffs in einem Heißmischer vermengt werden.

Claims (2)

1. Organische Fasern enthaltender Schutzstoff zur brand­ hemmenden und Brandfolgen mindernden Ausrüstung von Kunst­ stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß den organischen Fasern sekundäre Erdalkaliphosphate und/oder tertiäre Alkali- oder Erdalkaliphosphate sowie gebrannter und/oder gelöschter Kalk beigemischt sind.

2. Organische Fasern enthaltender Schutzstoff zur brand­ hemmenden und Brandfolgen mindernden Ausrüstung von Kunst­ stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß den organischen Fasern Oxide, Hydroxide, Hydrogencarbonate und/oder Carbonate der Alkalimetalle und/oder der Erdalkalimetalle sowie Phosphorsäure (Ortho­ phosphorsäure) beigemischt sind.