DE3637923A1 - Flame-resistant, halogen-free resin filling mixture as fire protection medium - Google Patents

Flame-resistant, halogen-free resin filling mixture as fire protection medium

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Abstract

The invention describes a flame-resistant, halogen-free plastic filling mixture as fire protection medium in the form of sheets, tapes or profiles, where the mixture contains a polymer which is substantially gas-impermeable when exposed to heat (5-10% by weight), fillers (70-85% by weight) and a plasticizer (10-20% by weight), which mixture, on contact with flames or heat (750-1050@C), tends to form a crust, by the KRECROSS effect. In the patent claims, the flame-resistant resin filling mixture is surrounded by a glass silk fabric tape which has been surface-treated, preferably on one side, with metal oxyhydrates. Tucks divide the glass silk fabric tape bag produced into chambers. The time delay of energy (break-through of heat at the level of 900@C on one side to 140@C on the other side) is greatly reduced via the mat thickness and/or the number via the KRECROSS effect.

Description

Die Erfindung betrifft eine flammenresistente halogenfreie Kunststoffmischung als Feuerschutzmedium.The invention relates to a flame-resistant halogen-free Plastic mixture as a fire protection medium.

Es ist bekannt, daß durch Brandeinwirkung die temperatur­ empfindlichen Aggregate wie zum Beispiel Rechenanlagen, Motoren oder ähnliches sowie deren elektrische Zuleitungen leicht geschädigt werden können, was in Kürze deren Totalausfall zur Folge haben kann. So ist es zum Beispiel in der Raumfahrttechnik, im Schiff- wie Flugzeugbau aber auch zum Schutz innerhalb von Industrie- oder Wohngebäu­ den lebensnotwendig, die Notlaufeigenschaft von wichtigen Aggregaten sicherzustellen.It is known that the temperature caused by fire sensitive units such as computing systems, Motors or the like and their electrical supply lines can be easily damaged, what their soon Total failure. For example in space technology, but in ship and aircraft construction also for protection within industrial or residential buildings the vital, the emergency running property of important aggregates.

Nach dem Stand der Technik werden als sogenannter Feuer­ schutz zum Beispiel Fibersilikate in Plattenform verwen­ det. Diese Stoffe sind jedoch zum einen starr und können daher nur bedingt zur feuer- bzw. flammendichten Umschlie­ ßung von elektrischen Kabeln eingesetzt werden, zum anderen sind sie nur kurze Zeit, in der Regel bei Dicken unter 8 mm, nur drei bis maximal fünf Minuten flammenresistent. Nach dieser Zeit ist das Hitzeschild zusammengebrochen, so daß die Flammen bei Temperaturen von 850 bis 900°C ungehindert auf Kabel, Apparate oder neue Räume übergreifen können. According to the state of the art are called a fire protection, for example, use fiber silicates in sheet form det. On the one hand, these substances are rigid and can therefore only to a limited extent for fire or flame-proof sealing Electrical cables are used, on the other they are only for a short time, usually for thicknesses below 8 mm, flame resistant for only three to a maximum of five minutes. To During this time the heat shield collapsed, so that the flames at temperatures of 850 to 900 ° C unhindered can spread to cables, devices or new rooms.  

Nachdem auch die Verwendung des gesundheitsschädlichen Asbests inzwischen untersagt ist, ist auf dem Markt kein ausreichendes, über längere Zeit flammenfestes Material mehr erhältlich.After also using the harmful Asbestos is now prohibited, there is no on the market sufficient, flame-retardant material more available.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werk­ stoff anzugeben, der zum Einbau flexibel, über mehr als fünf Minuten bei Temperaturen von 1000°C flammenresistent und halogenfrei ist, so daß er auch zum Nachrüsten bei Kabeln, Türen sowie als Verkleidung von Apparaturen ver­ schiedenster Form geeignet ist.It is therefore an object of the present invention to create a work specify material that is flexible for installation, over five Flames resistant for minutes at temperatures of 1000 ° C and is halogen-free, so that it can also be retrofitted Cables, doors and as a covering for equipment ver various forms is suitable.

Diese Aufgabe wird durch eine Kunststoffüllmischung ge­ löst, die aus einem halogenfreien, unter Hitzeeinwirkung weitgehend gasdichten Polymer, einem Weichmacher und einem Füllstoff besteht.This task is ge by a plastic filling mixture triggers that from a halogen-free, under heat largely gas-tight polymer, a plasticizer and a There is filler.

Die Vorteile dieser Mischung bestehen zum einen darin, daß sich aufgrund ihrer Halogenfreiheit kein tötlich wirkendes sowie explosives Halogengas bilden kann und daß im Falle der Flammeneinwirkung das weitgehend gasdich­ te Polymer eine Gasdiffusion verhindert. Die bei Hitze- bzw. Flammeneinwirkung innerhalb des Kunststoffs entstehen­ den Gase führen vielmehr dazu, daß sich an der Kunststoff­ oberfläche buckelartige Erhebungen in Krustenform durch den KRECROSS-Effekt bilden, welche die in der Flamme ent­ haltene Wärme jeweils seitlich ableiten. Verwendet man zum Beispiel die Kunststoffmischung in Plattenform, so bilden sich nebeneinander mehrere solcher Buckel, so daß über die gesamte Fläche, auf welche die Flamme einwirkt, eine lokale seitliche Hitzeabstrahlung gewährleistet ist. Diese seitliche Abstrahlung verhindert über erheblich längere Zeiten, daß die Flamme den Kunststoff aufweicht und/oder plastiziert und schließlich durchschlagen kann. Der Weichmacher gestattet zudem einen flexiblen Auftrag der Mischung um die zu beschützenden Teile während der Feuer­ schutzausrüstung. Die Aushärtung der Mischung durch Polymer­ vernetzung über das Harz erfolgt erst nach dem Einbau.The advantages of this mixture are on the one hand that because of their zero halogen no fatal can form effective and explosive halogen gas and that in the case of exposure to flame, this is largely gas-tight polymer prevents gas diffusion. The heat or exposure to flame within the plastic the gases rather lead to the fact that the plastic surface hump-like elevations in the form of crusts through form the KRECROSS effect, which ent in the flame Dissipate heat from the side. Is used for Example the plastic mixture in plate form, so form  several such humps side by side, so that over the total area on which the flame acts is one local side heat radiation is guaranteed. These lateral radiation prevents over much longer Times that the flame softens the plastic and / or plasticized and finally penetrate. The Plasticizers also allow flexible application of the Mix around the parts to be protected during the fire protective gear. The curing of the mixture by polymer Crosslinking via the resin takes place only after installation.

Vorzugsweise werden als halogenfreie Polymer Ethylenacrylat- Kautschuk und/oder SBS Block Copolymer und/oder Polyisobutylen, und/oder Butylkautschuk verwendet. Als Weichmacher bietet sich ein Polyol-Harz an, als Füllstoffe insbesondere Kaoline, Talkum, Metallcarbonate, Aluminiumoxitrihydrat und/oder Calciumsilikat.The preferred halogen-free polymer is ethylene acrylate Rubber and / or SBS block copolymer and / or polyisobutylene, and / or butyl rubber used. It offers itself as a plasticizer a polyol resin, as fillers, in particular kaolins, Talc, metal carbonates, aluminum oxitrihydrate and / or Calcium silicate.

Bevorzugt besteht die Mischung aus 5 bis 10 Gew.-% Polymer, 10 bis 20 Gew.-% Weichmacher und 70 bis 85 Gew.-% Füllstoff.The mixture preferably consists of 5 to 10% by weight of polymer, 10 to 20% by weight plasticizer and 70 to 85% by weight filler.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Gewichtsverhältnis von Füllstoff zu Polymer 12 zu 1 bis 15 zu 1 und das Gewichtsverhältnis von Weichmacher zu dem Polymer 1,5 zu 1 bis 2 zu 1.According to a further embodiment of the invention, this is Weight ratio of filler to polymer 12 too 1 to 15 to 1 and the weight ratio of plasticizer to the polymer 1.5 to 1 to 2 to 1.

Es ist selbstverständlich, daß die Mischung nach ihrer Her­ stellung, bevor sie ihrem Verwendungszweck zugeführt wird, UV-Strahlen geschützt in Tuben, Eimern oder größeren Ge­ binden abgefüllt wird, um eine vorzeitige Aushärtung zu verhindern. Die pastenförmige Mischung kann dann beim Ein­ bau in entsprechend vorbereitete Hohlräume, wie zum Bei­ spiel zwischen Türblättern eingespritzt oder schichtwei­ se aufgetragen werden. Dabei ist es im Prinzip unerheblich, aus welchem Material die eingespritzte oder aufgetra­ gene Mischung umhüllenden Stoffe bestehen, da die Mischung selbst bei Flammeneinwirkung durch die auftretende Krusten­ bildung einen relativ langzeitigen Flammendurchschlag ver­ hindert.It goes without saying that the mixture according to its origin position before it is put to its intended use, UV rays protected in tubes, buckets or larger containers bind is filled to premature curing prevent. The pasty mixture can then on  build in appropriately prepared cavities such as game between door leaves injected or layered be applied. In principle, it is irrelevant from what material the injected or applied gene mixture enveloping substances exist because the mixture even when exposed to flame from the crusts that occur formation a relatively long-term flameout prevents.

Bevorzugt wird man jedoch die Mischung kurz vor dem Ein­ bau mit einer Umhüllung versehen, die aus einem vorzugswei­ se innenseitig mit Metalloxyhydrat, oberflächenbehandelten Glasseidengewebeband besteht. Das zum Beispiel durch Kalandrierung innenseitig präparierte Glasseidengewebeband kann nach einer Weiterbildung der Erfindung mit einem Phosphatderivat, vorzugsweise Ammoniumphosphat benetzt werden. Hierdurch erreicht man folgendes: Verwendet man zum Beispiel als Polymer Ethylenvinylacetat und als Füllstoff Aluminiumoxitrihydrat (als Wasserspeicher), so bildet sich an der Glasseidengewebebandinnenseite unter Hitzeeinwirkung Phosphorsäure, welche zu einer Verfestigung der halogen­ freien Kunststoffüllmischung und damit zu einem Verfestigen der Kruste nach dem KRECROSS-Effekt führt.However, the mixture is preferred shortly before the on construction provided with an envelope, which consists of a preferential se inside with metal oxyhydrate, surface-treated Glass silk fabric tape exists. For example, through Calendering on the inside prepared glass silk tape can according to a development of the invention with a Phosphate derivative, preferably ammonium phosphate wetted will. Hereby you achieve the following: Example as polymer ethylene vinyl acetate and as filler Aluminum oxitrihydrate (as water storage), so forms on the inside of the glass silk fabric under heat Phosphoric acid, which solidifies the halogen free plastic filling mixture and thus to solidify the crust leads to the KRECROSS effect.

Bevorzugt wird das Glasseidengewebeband in Form von Beuteln oder Taschen, die gegebenenfalls durch Abnäher in einzel­ ne Kammern unterteilt sind. Damit ist im Einbauzustand für eine Abriebfestigkeit der Kunststoffmischung gesorgt, da sie durch die Glasseidengewebebandumhüllung nach Aus­ härtung der Kunststoffüllmischung für eine gewisse Zug- und Druckfestigkeit. The glass silk fabric tape is preferred in the form of bags or bags, which may be separated by darts ne chambers are divided. This is in the installed state for an abrasion resistance of the plastic mixture is ensured because them out through the glass silk tape wrap hardening of the plastic filling mixture for a certain tensile and compressive strength.  

In der Praxis ist damit die Möglichkeit geschaffen, daß die Kunststoffüllmischung in UV-abschirmenden Gebinden zusammen mit den noch ungefüllten Matten, Beuteln, Ta­ schen oder Kissenbezügen getrennt angeliefert wird, so daß die Kunststoffüllmischung vor Ort in ausreichender Menge in die Matten, Taschen, Beutel oder Kissen abgefüllt, gegebenenfalls durch Walzen gleichmäßig verteilt wird, um anschließend bei noch gegebener Flexibilität des da­ mit geschaffenen Einbaukörpers formgerecht an dem zu schüt­ zenden Gegenstand angelegt wird. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, bereits fertig gestellte, nur unzureichend gegen Flammen geschützte Kabelschächte mit dem erfindungsgemäßen flammenhemmenden Werkstoff aus­ zustatten.In practice, this creates the possibility that the plastic filling mixture in UV-shielding containers together with the still unfilled mats, bags, Ta is delivered separately or pillowcases, so that the plastic filling mixture on site in sufficient Quantity filled into the mats, bags, pouches or pillows, if necessary, is evenly distributed by rolling, and then with the flexibility of the da with the built-in body to protect the shape object is created. This will make the Possibility created, already completed, only insufficiently protected cable ducts with the flame retardant material according to the invention allow.

Versuche mit einer Glasseidengewebeband umhüllten einla­ gigen Kunststoffüllmischung mit nur 3 Zentimeter Dicke haben ergeben, daß nach zehn Minuten die Temperatur jenseits der Kunststoffüllmischung nur auf ca. 100°C anstieg, da die Flamme das Material nicht durchschlagen konnte.Experiments with a glass silk tape wrapped inla common plastic filling mixture with a thickness of only 3 centimeters show that after ten minutes the temperature is beyond the Plastic filling mixture only rose to approx. 100 ° C because the Flame the material could not penetrate.

Selbstverständlich ist man bei der Auswahl der Umhüllungs­ materialien für die Kunststoffüllmischung nicht auf Glas­ seidengewebeband beschränkt. Es können zum Beispiel auch Vliesstoffe jeglicher Art verwendet werden, die gegebenen­ falls eine Gewebeverstärkung durch Metallgitter oder ähn­ liches enthalten. Of course one is in the choice of the wrapping materials for the plastic filling mixture not on glass silk fabric tape limited. For example, it can Nonwovens of any type are used as given if tissue reinforcement by metal mesh or similar included.

Obwohl bei einschichtigen Kunststoffüllmischungen selbst bei längerer Flammeneinwirkung kein Flammendurchschlag beobachtet worden ist, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Kunststoffüllmischung, die vorzugsweise durch Glasseidengewebeband (Fig. 1) oder Vliesstoffe (Fig. 2) umhüllt ist, mehrlagig in der Art zu verwenden, daß zwischen den einzelnen Lagen Luftschichten vorhanden sind. Dies hat den Effekt, daß sich hinter dem mehrlagigen Verbund eine noch geringere Temperaturerhöhung bemerkbar macht. Bei einer Versuchsmessung (Fig. 3) hat sich hinter einem mehrlagigen Verbund die Temperatur lediglich auf 65°C nach ca. 1 1/2 Stunden erhöht und blieb bis 2 1/2 Stunden (Abbruch der Messung) konstant. Geht man davon aus, daß zum Beispiel bei elektrischen Leitungen PVC oder ähnliche Kunststoffe verwendet werden, die in der Regel Schmelzpunkte ab 90°C aufweisen, so bietet eine mehrlagige Anordnung der Kunststoffüllmischung einen ausgezeichneten Wärmeschutz bei Flammeneinwirkung. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich durch jede Lage die jeweils vorhandene Temperatur weiter abbaut. Selbst wenn man unterstellt, daß nach langzeitiger Flammeneinwir­ kung die erste Lage von der Flamme durchschlagen wird, was bisher in Versuchen noch nicht beobachtet worden ist, so sind noch hinreichend hitzeabweisende Lagen aus dem erfindungsgemäßen Kunststoffüllmaterial vorhanden. Damit können im Brandfall zu schützende Gegenstände über mehrere Stunden sicher vor schädlicher Hitzeeinwirkung geschützt werden.Although no flame penetration has been observed in single-layer plastic filler mixtures even after prolonged exposure to the flame, it is proposed according to a further development of the invention to use the plastic filler mixture, which is preferably encased in glass silk tape ( FIG. 1) or nonwovens ( FIG. 2), in multiple layers that there are layers of air between the individual layers. This has the effect that an even smaller increase in temperature is noticeable behind the multilayer composite. In a test measurement (Fig. 3) has increased behind a multi-layer composite only the temperature to 65 ° C after about 1 1/2 hours and remained constant to 2 1/2 hour period (termination of the measurement). If one assumes that PVC or similar plastics are used for electrical lines, for example, which generally have melting points above 90 ° C, then a multilayer arrangement of the plastic filling mixture offers excellent heat protection when exposed to flame. This is due to the fact that the existing temperature is further reduced by each layer. Even if it is assumed that after long-term exposure to flame, the first layer is penetrated by the flame, which has not been observed in experiments to date, so there are still sufficient heat-repellent layers made of the plastic filling material according to the invention. In the event of a fire, objects to be protected can be safely protected against the effects of heat for several hours.

Die Kunststoffüllmischung bietet sich insbesondere zum Feuerschutz von Kabelsträngen als auch als ein- oder mehr­ lagige Schicht zwischen Türblättern an.The plastic filling mixture is particularly suitable for Fire protection of wiring harnesses as well as one or more layer between the door leaves.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fotokopien von Prüflingen dargestellt.Embodiments of the invention are in the photocopies represented by test objects.

Claims (15)

1. Flammenresistente halogenfreie Kunststoffüll­ mischung als Feuerschutzmedium in Form von Platten, Bändern oder in Profilen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischung ein unter Hitze­ einwirkung weitgehend gasdichtes Polymer, Füllstoffe und einen Weichmacher enthält, die bei Flammen- bzw. Hitzeeinwirkung zur Krustenbildung, nach dem KRECROSS-Effekt, neigt.1. Flame-resistant halogen-free plastic filling mixture as a fire protection medium in the form of plates, strips or in profiles, characterized in that the mixture contains a largely gas-tight polymer when exposed to heat, fillers and a plasticizer, which when exposed to flame or heat to form crusts the KRECROSS effect. 2. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ethylen­ acrylat-Kautschuk und/oder SBS Block Copolymer und/oder Polyisobutylen und/oder Butylkautschuk als halogen­ freies Polymer.2. Flame-resistant plastic filling mixture according to claim 1, characterized by ethylene acrylate rubber and / or SBS block copolymer and / or Polyisobutylene and / or butyl rubber as halogen free polymer. 3. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Polyol-Harz als Weichmacher. 3. Flame-resistant plastic filling mixture according to claim 1 or 2, characterized by Polyol resin as a plasticizer.   4. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Kaoline, Talkum, Metallcarbonate, Aluminiumoxi­ trihydrat und/oder Calciumsilikat als Füllstoff.4. Flame-resistant plastic filling mixture according to one of the Claims 1 to 3, characterized by kaolins, talc, metal carbonates, aluminum oxi trihydrate and / or calcium silicate as filler. 5. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischung aus 5 bis 10 Gew.-% Polymer, 10 bis 20 Gew.-% Weichmacher und 70 bis 85 Gew.-% Füllstoffen besteht.5. Flame-resistant plastic filling mixture after one of claims 1 to 4, characterized records that the mixture of 5 to 10 wt .-% Polymer, 10 to 20% by weight plasticizer and 70 to 85% by weight Fillers. 6. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllstoff ein weißes pul­ verförmiges Calciumcarbonat zu mindestens 93 Gew.-% CaCo3 enthält.6. Flame-resistant plastic filling mixture according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filler contains a white powdered calcium carbonate to at least 93 wt .-% CaCo 3 . 7. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gewichtsverhältnis von Calciumcarbo­ nat zu dem Polymer 12 zu 1 bis 15 zu 1 beträgt.7. Flame-resistant plastic filling mixture according to one of the Claims 1 to 6, characterized net that the weight ratio of calcium carbo nat to the polymer is 12 to 1 to 15 to 1. 8. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Weich­ macher zu dem Polymer zwischen 1,5 zu 1 und 2 zu 1 be­ trägt. 8. Flame-resistant plastic filling mixture after one of claims 1 to 7, characterized records that the weight ratio of soft to the polymer between 1.5 to 1 and 2 to 1 be wearing.   9. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischung von einem vorzugs­ weise innenseitig mit Metalloxyhydraten, oberflächen­ behandelten Glasseidengewebeband umhüllt ist.9. Flame-resistant plastic filling mixture after one of claims 1 to 8, characterized records that the mixture of a preferred wise inside with metal oxyhydrates, surfaces treated glass silk tape is wrapped. 10. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das präparierte Glasseidengewebeband innenseitig mit einem Phosphatderivat, vorzugsweise Ammonium­ phosphat-Pulver benetzt ist.10. Flame-resistant plastic filling mixture according to claim 9, characterized, that the prepared glass silk tape inside with a phosphate derivative, preferably ammonium phosphate powder is wetted. 11. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das präparierte Glasseidengewebeband in Form von Beuteln oder Taschen vorliegt.11. Flame-resistant plastic filling mixture according to claim 9 or 10, characterized net that the prepared glass silk tape in In the form of bags or bags. 12. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der präparierte Glasseidengewebebandbeutel durch Abnäher in Kammern unterteilt ist.12. Flame-resistant plastic filling mixture according to claim 11, characterized, that the prepared glass silk tape pouch through Darts is divided into chambers. 13. Flammenresistente Kunststoffüllmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Matten mehrlagig mit Luftzwischenschichten verwendet wird.13. Flame-resistant plastic filling mixture according to one of the Claims 1 to 12, characterized net that the mats multilayered with air interlayers is used. 14. Verwendung der flammenresistenten Kunststoffmischung nach den Ansprüche 1 bis 13 zum Feuerschutz von Kabelsträngen, Computeranlagen, petrochemische Behälter (innen und/oder außen), Raumfahrt, Off shore- u. Schiffsschottungen, Tunnel und Schächte im Bergbau und/oder Hochbau und/ oder Metallurgische Industrie und/oder Automobilindustrie.14. Use the flame-resistant plastic mixture after claims 1 to 13 for fire protection of cable harnesses, Computer equipment, petrochemical containers (inside and / or  outside), space travel, off shore u. Ship bulkheads, Tunnels and shafts in mining and / or building construction and / or metallurgical industry and / or automotive industry. 15. Verwendung der flammenresistenten Kunststoffüllmischung nach Anspruch 1 bis 14, als ein- oder mehrlagige Schicht zwischen Türblättern.15. Use of the flame-resistant plastic filling mixture according to claim 1 to 14, as a single or multi-layer between door leaves.
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