DE3917518A1 - Brandschutzelemente - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Brandschutzelemente
auf der Basis von Schaumstoffen, die Blähgraphit und
mindestens eine weitere Komponente enthalten und deren
Verwendung als Konstruktionsmaterial.
Bisher übliche Brandschutzelemente auf Schaumstoffbasis
haben erhebliche Nachteile. Sie spalten im Brandfall
chlorhaltige Gase ab, schrumpfen stark bei Erhitzung,
ergeben lntumeszenzschäume mit unzureichendem Widerstand
gegen Flammenerosion, schmelzen und tropfen oder rut
schen bei Beflammung vom Einsatzort weg und/oder haben
einen zu geringen Blähdruck. Alle diese Eigenschaften
sind unerwünscht. Insbesondere ein wirkungsvoller Ver
schluß von z.B. Türfugen sollte im Beflammungsfall ge
währleistet sein.
Aus der EP-B1 00 09 109 ist ein thermisch expandierbares
Dichtungsmaterial für Fugen, Hohlräume oder dergleichen
bekannt, bei dem ein Vlies oder Gewebe mit einem Gemisch
aus Blähgraphit, Polychloropren, Alkylphenol-Formalde
hyd-Harz und Stabilisatoren beschichtet ist. Nachteilig
ist bei diesem Material insbesondere, daß es im Brand
fall chlorhaltige Gase abgibt.
Aus der GB-A 21 68 706 ist ein flammhemmender Polyure
thanschaum bekannt, der Blähgraphit enthält. Von diesem
Material wird beschrieben, daß es für flammhemmende
Polster verwendbar ist und die entsprechenden Tests be
standen hat. Da in bezug auf das Raumgewicht die Anfor
derungen an Brandschutzelemente, insbesondere in mecha
nischer Hinsicht und im Verhalten in Brandtests, wesent
lich höher sind, konnte nicht erwartet werden, daß die
Kombination Schaumstoff/Blähgraphit in Kombination mit
anderen Materialien auch als Brandschutzelemente geeig
net sein könnte.
Es wurden nun Brandschutzelemente auf der Basis von
Schaumstoffen, die Blähgraphit und gegebenenfalls übli
che Zusätze enthalten, gefunden, die dadurch gekenn
zeichnet sind, daß sie zusätzlich eine oder mehrere
Komponenten aus der Gruppe enthalten, die phosphorhal
tige Polyole, Borate und Aminsalze umfaßt. Es wurde
weiterhin die Verwendung derartiger Brandschutzelemente
als Konstruktionsmaterial gefunden.
Als Schaumstoffe kommen beispielsweise organische oder
anorganische Schaumstoffe mit geschlossenen oder offen
zelligen Hohlräumen in Frage, aber auch Vliese und Wat
ten aus organischen oder anorganischen Materialien, so
wie Mineralwollformkörper. Basismaterialien für Schaum
stoffe, Vliese oder Watten können beispielsweise sein:
Gips, Wasserglas, Cellulose, Polyolefine, Polyalkylen
oxide, Formaldehydharze wie Phenol-, Harnstoff-, Mel
amin- und/oder Dicyandiamid-Formaldehyd-Harze, Polyvi
nylhalogenide, Polyvinylaromaten, Polyamide, Polyacry
late, Dienpolymerisate, Polyphosphacene, Silikone und
insbesondere Polyurethane. Aus diesen Materialien können
Schaumstoffe, Vliese oder Watten auf an sich bekannte
Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann man
Schaumstoffe durch Aufschäumen eines zunächst flüssigen
Mehrkomponentengemisches oder durch Schaumigschlagen von
Latexschäumen und anschließendem Aushärten oder Koagu
lieren erhalten. Die Schaumstoffe können auch schon in
üblicher Weise brandwidrig ausgerüstet sein und/oder
übliche brandwidrige Zusatzstoffe, übliche sonstige
Füllstoffe und/oder übliche Hilfsstoffe enthalten. Der
artige Zusatz- und Füllstoffe können z.B. in Faser-,
Kügelchen-, Hohlkügelchen-, Pulver- oder Plättchenform
vorliegen. Es kann sich dabei beispielsweise um Alumi
niumhydroxid, Vermiculit, Polyammoniumphosphat, Magne
siumhydroxid, Glaspulver, Glaskügelchen, Mikroglas
hohlkugeln, Kalkstickstoff, Kalziumcarbonat und/oder
Aluminosilikate handeln.
Die für erfindungsgemäße Brandschutzelemente bevorzugten
Polyurethanschaumstoffe können beispielsweise aus übli
chen Polyisocyanaten und üblichen Polyolen, gegebenen
falls unter Verwendung üblicher Hilfsmittel, hergestellt
werden. Als Polyole sind beispielsweise sliphatische,
cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und/oder
heterocyclische Polyisocyanate geeignet, wie sie z.B.
von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie,
562, Seiten 75 bis 136, beschrieben werden, beispiels
weise solche der Formel
Q (NCD)n
in der
n = 2-4, vorzugsweise 2, und
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2-18, vorzugsweise 6-10 C-Atomen,
einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4-15, vorzugsweise 5-10 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,
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2-18, vorzugsweise 6-10 C-Atomen,
einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4-15, vorzugsweise 5-10 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.
Bevorzugt sind die technisch leicht zugänglichen Poly
isocyanate, z.B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat,
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDI"), ins
besondere Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate, wie
sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschlie
ßende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und
Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen,
lsocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen und/oder Biuret
gruppen aufweisende Polyisocyanate ("modifizierte Poly
isocyanate"), inebesondere solche modifizierten Polyiso
cyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiiso
cyanat oder vom 4,4′- und/oder 2,4′-Diphenylmethandi
isocyanat ableiten.
Als Polyole kommen beispielsweise solche mit einem Mole
kulargewicht von 400 bis 10 000 in Frage, insbesondere
2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisende Polyester und
Polyether. Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen auf
weisenden Polyester sind z.B. Umsetzungsprodukte von
mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und gegebenen
falls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwerti
gen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbonsäuren. Anstelle
der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechen
den Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycar
bonsäureester von niedrigen Alkoholen oder deren Gemi
sche zur Herstellung der Polyester verwendet worden
sein.
In Frage kommende, mindestens 2, in der Regel 2 bis
8, vorzugsweise 2 bis 3 Hydroxylgruppen aufweisende
Polyether können z.B. durch Polymerisation von Epoxiden
wie Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydro
furan, Styroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst
oder durch Anlagerung dieser Epoxide an Startkomponenten
mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie Wasser, Alko
hole, Ammoniak oder Amine hergestellt worden sein.
Als Polyole kommen zusätzlich auch solche mit einem Mo
lekulargewicht von 32 bis 400 in Frage, die dann als
Kettenverlängerungsmittel oder Vernetzungsmittel dienen.
Diese Verbindungen können beispielsweise 2 bis 8, vor
zugsweise 2 bis 4, gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige
Wasserstoffatome aufweisen. Als Beispiele für derartige
Verbindungen seien genannt: Ethylenglykol, Propylengly
kol-1,2, Propylenglykol-1,3, Butylenglykol-l,4. Butylen
glykol-2,3, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, Octandiol
1,8, Neopentylglykol, Glycerin, Trimethylolpropan,
Addukte des Trimethylolpropans mit 1 bis 5 Molen Ethy
lenoxid, Hexantriol-1,2,6, Trimethylolethan, Pentaery
thrit, Mannit, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol und höhere Polyethylenglykole mit
einem Molekulargewicht bis 400.
Als Blähgraphit kommen beispielsweise bekannte Ein
lagerungsverbindungen von SO x , NO x , Halogen und/oder
starken Säuren in Graphit in Frage. Diese werden auch
als Graphitsalze bezeichnet. Bevorzugt sind Blähgra
phite, die bei Temperaturen von beispielsweise 120 bis
350°C unter Aufblähen SO2, SO3, NO und/oder NO2 abgeben.
Der Blähgraphit kann beispielsweise in Form von Plätt
chen mit einem maximalen Durchmesser im Bereich von 0,1
bis 5 mm vorliegen. Vorzugsweise liegt dieser Durch
messer im Bereich 0,5 bis 3 mm. Für die vorliegende Er
findung geeignete Blähgraphite sind im Handel erhält
lich.
lm allgemeinen sind die Blähgraphitteilchen in den er
findungsgemäßen Brandschutzelementen gleichmäßig ver
teilt. Die Konzentration an Blähgraphitteilchen kann
aber auch punktuell, musterartig, flächig und/oder
sandwichartig variiert sein.
Bezogen auf das anwendungsfertige Brandschutzelement
können beispielsweise 1 bis 50 Gew.-% Blähgraphit darin
enthalten sein. Vorzugsweise liegt dieser Blähgraphit
gehalt bei 2 bis 20 Gew.-%, insbesondere bei 2 bis
10 Gew.-%.
Das Raumgewicht erfindungsgemäßer Brandschutzelemente
kann beispielsweise im Bereich 100 bis 1000 kg/m3 lie
gen. Vorzugsweise beträgt es 150 bis 600 kg/m3.
Es ist ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen
Brandschutzelemente, daß sie Blähgraphit in Kombination
mit einer oder mehreren Komponenten aus der Gruppe um
fassend phosphorhaltige Polyole, Borate und Aminsalze
enthalten. Als phosphorhaltige Polyole kommen beispiels
weise Hydroxylgruppen aufweisende phosphorhaltige Kon
densationsprodukte in Frage, wie sie z.B. durch Konden
sation von gegebenenfalls OH-Gruppen enthaltenden primä
ren oder sekundären aliphatischen, cycloaliphatischen,
aromatischen, araliphatischen oder heterocyclischen
Mono- und/oder Polyaminen, Carbonylverbindungen und
Dialkylphosphiten, gegebenenfalls unter anschließendem
Oxyalkylieren erhalten werden können. Derartige Konden
sationsprodukte sind an sich bekannt, z.B. aus der DE-PS
11 43 022, US-PS 30 76 010, DE-AS 15 03 747 und DE-AS
19 28 256. Bevorzugt sind mindestens zwei Hydroxylgrup
pen aufweisende phosphorhaltige Kondensationsprodukte
der Formel
(RO)₂PO-CH₂-N=(CHX-CHX-OH)₂ ,
in der
R für C₁-C₈-Alkyl oder C₁-C₈-Hydroxyalkyl, vorzugsweise
für Ethyl oder Hydroxyethyl steht und
X Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Wasserstoff
X Wasserstoff oder Methyl, vorzugsweise Wasserstoff
bedeuten.
Als Borate kommen beispielsweise salzartige Borate in
Frage, insbesondere Kalzium-, Magnesium- und Zinkbora
te. Bevorzugt sind kalzium- und magnesiumhaltige Bormi
neralien, insbesondere Colemanit.
Als Aminsalze kommen Salze aus Aminen und Säure in Fra
ge, insbesondere Melaminsalze wie Melaminphosphat, Dime
laminphosphat, Melamindiphosphat, Melaminborat, Melamin
phthalat, Melaminoxalat, Melamincyanurat und Melaminsul
fat. Die Salzbildung muß nicht immer mit stöchiometri
schen Mengen von Amin und Säure stattgefunden haben,
beispielsweise können auch Umsetzungsprodukte aus 1 Mol
Melamin und 0,5 bis 1 Mol Säure (z.B. ortho-Phosphorsäu
re) oder Mischungen aus Melamin und Melaminsalzen einge
setzt werden. Weiterhin können beispielsweise Ethylendi
aminsalze verwendet werden, wie Ethylendiaminphosphate.
Bei den Ethylendiaminphosphaten kann es sich z.B. um
Salze, Mischsalze mit anderen Kationen und/oder Teilsal
ze des Ethylendiamins mit Säuren des Phosphors wie
Ortho-, Meta-, Pyro- oder Polyphosphorsäure, phosphori
ger Säure, Phosphonsäuren, Phosphinsäuren, sauren
Estern, sauren Teilestern und Amide der Phosphorsäure
handeln. Von besonderem Interesse ist das Neutralisa
tionsprodukt aus Ethylendiamin und ortho-Phosphorsäure,
was leicht durch Vereinigung der Komponenten in wäßrigem
Medium und anschließendem Eindampfen hergestellt werden
kann. Auch Kombinationen aus Ethylendiaminphosphat und
Melamin und/oder Melamin-Phosphat können eingesetzt
werden, beispielsweise solche, die 100 bis 20, vorzugs
weise 70 bis 30 Gew.-% Ethylendiaminphosphat enthalten.
Die Korngröße der Borate und der Aminsalze kann bei
spielsweise im Bereich 0,1 bis 500µm liegen.
Bezogen auf ein erfindungsgemäßes Brandschutzelement
können darin z.B. 2 bis 30 Gew.-% phosphorhaltige Poly
ole, 2 bis 30 Gew.-% Borate und/oder 2 bis 30 Gew.-%
Aminsalze enthalten sein, wobei die Summe dieser 3 Kom
ponenten beispielsweise nicht mehr als 50 Gew.-% be
trägt.
Die Herstellung erfindungsgemäßer Brandschutzelemente
kann beispielsweise so erfolgen, daß man dem Reaktions
gemisch zur Herstellung des jeweiligen Schaumstoffs oder
einer Komponente davon Blähgraphit und phosphorhaltiges
Polyol und/oder Borat und/oder Aminsalz zufügt. Man
kann diese erfindungswesentlichen Bestandteile auch
Latexdispersionen zufügen und diese dann schaumig schla
gen und aushärten oder koagulieren lassen. Man kann die
erfindungswesentlichen Bestandteile auch in beispiels
weise wäßriger Dispersion zur lmprägnierung oder Trän
kung von bereits hergestellten Schaumstoffen verwenden.
Die Formgebung erfindungsgemäßer Brandschutzelemente
kann dem jeweiligen Anwendungszweck angepaßt werden und
bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten, da sie auf
dem Gebiet von Schaumstoffen im Prinzip bekannt sind.
Erfindungsgemäße Brandschutzelemente können beispiels
weise zum Verschließen von Fugen, Hohlräumen, Wanddurch
brüchen, Rohrdurchführungen, aber auch zum Abdecken be
liebiger Gegenstände verwendet werden. Sie haben gegebe
nenfalls Dehn- und Polsterfunktion, vor allem aber Ab
dichtaufgaben gegen Hitze und Brandgase, die auch bei
Beflammung längere Zeit bestehen bleiben. Sie können in
beliebiger Form in den Handel gebracht und angewendet
werden, beispielsweise als Flocken, Granulat, Kugeln,
Bandprofil, Rohrprofil, Gitter, Stopfen, Platten,
Quader, Pyramiden, Halbschalen, Hohlkörper, Manschetten,
Schaumfolien oder beliebige andere Formteile. Erfin
dungsgemäße Brandschutzelemente können gegebenenfalls
Bohrungen, Trennschnitte oder Faltungen aufweisen. Sie
können gegebenenfalls Ort auf beliebige Weise zusam
mengefügt werden, beispielsweise auch puzzleartig oder
als Schüttung, gegebenenfalls unter Anwendung von Kleb
stoffen; sie können gegebenenfalls auch erst vor Ort
hergestellt werden.
Erfindungsgemäße Brandschutzelemente können auch mit
anderen Brandschutzmaterialien kombiniert werden und
allein oder zusammen mit anderen Brandschutzmaterialien
als Konstruktionsmaterialien verwendet werden oder Teile
von Konstruktionselementen sein. Als Konstruktionsele
mente seien beispielsweise genannt: Verschlußelemente,
Dichtungsprofile, Wände, Platten, Manschetten, Kabel
schotts, Rohrschotts, Träger, Pfeiler und Zwischen
decken. Erfindungsgemäße Brandschutzelemente können
harten, flexiblen, elastischen oder weichen Charakter
aufweisen.
Die Verwendung erfindungsgemäßer Brandschutzelemente als
Konstruktionsmaterial kann beispielsweise beim Fahr
zeug-, Schiff-, Waggon-, Flugzeug-, Apparate- und Möbel
bau, aber auch im Anlagen-, Hoch- und Tiefbau und im
Raumausstattungsgewerbe erfolgen.
Als Anwendungsbeispiele seien folgende genannt:
Matten zum Ummanteln oder Abdecken von Kabeltrassen, sowie Klimakanälen und Holz- und Stahlkonstruktionen, Beschichtungen von Wand- und Deckenelementen, von Stein wollmatten für Schotts, von Geweben für Fugenverschlüsse sowie von Gehäusen elektronischer Geräte, Stränge und Profile für Fugenverschlüsse im Bau- und Apparatebauwesen, Halbschalen zum Umhüllen von Kabeln, Rohren oder Stahl strang-Abspannungen im Bauwesen, Streifen in Türrahmen und Fenstern, Granulate und Platten zur Füllung von Zwischenräumen bei doppelwandigen Wänden im Bauwesen, im Waggon- und Fahrzeugbau, Granulate und Schaumplatten zur Füllung von Brandschutz türen, Blöcke, Platten, Matten und Stopfen für Kabeldurchfüh rungen (Schotts) im Bauwesen und Schiffsbau, Bandagen und Manschetten-Einlageteile für Rohrdurchfüh rungen (Schotts), Auflageschichten auf Sitze oder Armlehnen im Fahrzeug-, Waggon- und Möbelbau, Zweikomponenten-Reaktionsgemische zum Verfüllen von Kabel- und Rohrdurchführungen, Lüftungsgitter im Bauwesen, Schallschluckelemente in Form von konturierten Platten und beschichtete Bleche und Platten für Brandschutz zwecke.
Matten zum Ummanteln oder Abdecken von Kabeltrassen, sowie Klimakanälen und Holz- und Stahlkonstruktionen, Beschichtungen von Wand- und Deckenelementen, von Stein wollmatten für Schotts, von Geweben für Fugenverschlüsse sowie von Gehäusen elektronischer Geräte, Stränge und Profile für Fugenverschlüsse im Bau- und Apparatebauwesen, Halbschalen zum Umhüllen von Kabeln, Rohren oder Stahl strang-Abspannungen im Bauwesen, Streifen in Türrahmen und Fenstern, Granulate und Platten zur Füllung von Zwischenräumen bei doppelwandigen Wänden im Bauwesen, im Waggon- und Fahrzeugbau, Granulate und Schaumplatten zur Füllung von Brandschutz türen, Blöcke, Platten, Matten und Stopfen für Kabeldurchfüh rungen (Schotts) im Bauwesen und Schiffsbau, Bandagen und Manschetten-Einlageteile für Rohrdurchfüh rungen (Schotts), Auflageschichten auf Sitze oder Armlehnen im Fahrzeug-, Waggon- und Möbelbau, Zweikomponenten-Reaktionsgemische zum Verfüllen von Kabel- und Rohrdurchführungen, Lüftungsgitter im Bauwesen, Schallschluckelemente in Form von konturierten Platten und beschichtete Bleche und Platten für Brandschutz zwecke.
Die erfindungsgemäßen Brandschutzelemente zeichnen sich
im Brandfall insbesondere durch die Ausbildung einer
festen Kohlenstoffschaum-Struktur, geringe Flammenero
sion, niedrige Rauchdichte, schnelles Verlöschen und da
durch aus, daß anschmelzendes Material überraschender
weise nicht abläuft oder wegrutscht. Außerdem haben die
erfindungsgemäßen Brandschutzelemente den Vorteil, daß
sie bei Herstellung, Zurichtung und Einbau staubfrei
gehandhabt werden können.
In den folgenden Beispielen beziehen sich Teile und Pro
zente, falls nichts anderes angegeben ist, auf das Ge
wicht.
Charakterisierung einiger in den Beispielen häufiger
verwendeten Substanzen:
Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat erhalten aus einem
rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin/Formaldehyd-
Kondensates durch Abdestillieren von soviel Diisocyana
todiphenylmethan, daß der Destillationsrückstand bei
25°C eine Viskosität von 100mPa · s aufweist (2-Kernanteil:
59,7%; 3-Kernanteil: 21,3%; Anteil höherkerniger Poly
isocyanate: 19,0%).
Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocyanat erhalten wie bei
Polyisocyanat A beschrieben, jedoch Abdestillation von
Diisocyanatodiphenylmethan bis der Destillationsrück
stand bei 25°C eine Viskosität von 400mPa · s aufwies (2-
Kernanteil: 45,1%; 3-Kernanteil: 22,3%; Anteil an
höherkernigen Polyisocyanaten: 32,6%).
Durch Addition von 45% Propylenoxid und 55% Ethylen
oxid an Trimethylolpropan erhaltenes Polyether-Polyol,
OH-Zahl 56.
Durch Addition von 83% Propylenoxid und 17% Ethylen
oxid an Trimethylolpropan erhaltenes Polyether-Polyol,
OH-Zahl 36.
Durch Addition von Ethylenoxid an Trimethylolpropan
erhaltenes Polyether-Polyol, OH-Zahl 550.
Durch Addition von 5% Propylenoxid und 95% Ethylenoxid
an Glycerin erhaltenes Polyether-Polyol, OH-Zahl 250.
Phosphorhaltiges Kondensationsprodukt von technischer
Qualität mit der idealisierten Struktur:
(C2H5O)2POCH2N(C2H4OH)2.
Bayferror® M218, Bayer AG.
Permethyliertes Diethylentriamin.
Zinn(II)-dioctoat.
Ester aus Glycerin und Fettsäuren mit der Struktur
In der Wärme expandierender Graphit, wobei Schwefeloxide
entweichen. Pulver, dessen plättchenförmige Teilchen zu
90% einen Durchmesser von unter 0,5 mm haben. Im Handel
erhältlich unter der Bezeichnung Sigraflex® FR 90-60/80
der Firma Sigri.
Kalzium- Bor-Mineral mit der idealisiert Summenformel
Ca2B6O11 · 5H2O.
100 Teile Polyol 4, 60 Teile Phosphor-Diol P, 2 Teile
rotes Eisenoxidpigment, 15 Teile Aluminiumhydroxid,
50 Teile Melaminphosphat, 1 Teil Wasser und 20 Teile
Blähgraphit wurden mit 100 Teilen eines Polyisocyanats
(Desmodur® 44 V 20, Bayer AG) in einer Form, die einen
konischen Stopfen ergab, verrührt. Durch den inhärenten
Wassergehalt wurde ein Schaumstoff mit einem Raumgewicht
von 210 kg/m3 erhalten, der weich-flexibel war. In einer
analog hergestellten Materialprobe wurde der Blähgraphit
durch Talkum ersetzt.
Seide Schaumstoffstopfen wurden mit der flachen Seite
auf ein leicht geneigtes und auf 500°C erhitztes Blech
gelegt. Der talkumhaltige Stopfen begann unter Aufschäu
men und Schmelzen auf dem geneigten Blech hinabzuglei
ten, während der blähgraphithaltige Stopfen unter Auf
schäumen liegenblieb und nicht abgleitete.
Dieser Versuch zeigt, daß der an und für sich durch
Talkumzusatz brandwidrig ausgerüstete Schaumstoff bei
Beflammung abschmilzt, während der Blähgraphitzusatz ein
Abschmelzen bei Beflammung verhindert. Dieser Effekt
ist insbesondere dann wichtig, wenn die Verschlußelemen
te auf glatten Flächen, z.B. Metallflächen, aufliegen.
75 Teile Polyol 1 und 20 Teile Phosphor-Diol P, 5 Teile
Blähgraphit, 10 Teile pulverförmigen Colemanit, 0,6 Tei
le Wasser, 0,7 Teile Aktivator 1 und 0,4 Teile Glycerin
ester G wurden intensiv miteinander vermischt. Zu dieser
Mischung wurden 47 Teile des Polyisocyanats S zugegeben
und homogen verrührt. Dieses Reaktionsgemisch wurde in
eine Form mit den Abmessungen 10 × 20 × 5 cm gegossen und
frei aufschäumen gelassen. Die Schaumhöhe betrug im
Mittel 4,2 cm, was einem Raumgewicht von 190 kg/m3 ent
spricht. Der erhaltene, weich-elastische Schaumblock
wurde durch Abschneiden der gewölbten Oberfläche in eine
Quaderform überführt. Derartige quaderförmige Schaum
stoffteile eignen sich vorzüglich zum Verschließen von
Kabeldurchführungen in Wänden von Gebäuden. Dies wurde
in folgender Weise in einem Kleinbrandofen (in Anlehnung
an DIN 4102) getestet:
Ein Gasbetonblock mit den Abmessungen 50×50×20 cm wurde in der Mitte mit einer 20×30 cm großen Öffnung versehen. Durch diese Öffnung wurde ein festverschnürtes Kabel bündel aus 10 Elektrokabeln (Typ NYM-J 4×6, PVC-Kabel mantel, Durchmesser je Kabel 15 mm) auf die Unterseite der Öffnung so aufgelegt, daß 25 cm Kabellänge zur beflammten Seite hin herausragten. Die Gesamtlänge des Kabelbündels betrug 70 cm. Das gesamte verbleibende Volumen wurde mit den Schaumstoffquadern in der Weise aufgefüllt, daß man schichtweise und unter Zusammen pressen der einzelnen Quader zu einer fugenfreien Abdichtung der Öffnung gelangte. Das so erhaltene Kabelschott-Muster wurde in eine entsprechend große Öffnung in der Seite des Kleinbrandofens eingebaut und einer Beflammung von 90 Min. ausgesetzt, wobei die Beflammung der Einheitstemperatur/Zeit-Kurve gemäß DIN 4102 entsprach. Nach 90 Min. Beflammung war das Kabelschott noch dicht. Die Temperaturen auf der Außenseite des Schotts betrugen: auf den Quadern 70°C, auf den Kabelmänteln 150°C.
Ein Gasbetonblock mit den Abmessungen 50×50×20 cm wurde in der Mitte mit einer 20×30 cm großen Öffnung versehen. Durch diese Öffnung wurde ein festverschnürtes Kabel bündel aus 10 Elektrokabeln (Typ NYM-J 4×6, PVC-Kabel mantel, Durchmesser je Kabel 15 mm) auf die Unterseite der Öffnung so aufgelegt, daß 25 cm Kabellänge zur beflammten Seite hin herausragten. Die Gesamtlänge des Kabelbündels betrug 70 cm. Das gesamte verbleibende Volumen wurde mit den Schaumstoffquadern in der Weise aufgefüllt, daß man schichtweise und unter Zusammen pressen der einzelnen Quader zu einer fugenfreien Abdichtung der Öffnung gelangte. Das so erhaltene Kabelschott-Muster wurde in eine entsprechend große Öffnung in der Seite des Kleinbrandofens eingebaut und einer Beflammung von 90 Min. ausgesetzt, wobei die Beflammung der Einheitstemperatur/Zeit-Kurve gemäß DIN 4102 entsprach. Nach 90 Min. Beflammung war das Kabelschott noch dicht. Die Temperaturen auf der Außenseite des Schotts betrugen: auf den Quadern 70°C, auf den Kabelmänteln 150°C.
Analog der Arbeitsweise von Beispiel 2 wurden weitere
erfindungsgemäße Brandschutzelemente hergestellt. Die
Mischungsbestandteile sind in der folgenden Tabelle 1
zusammengestellt.
Folgende Reaktionsmischungen wurden analog der in Bei
spiel 2 beschriebenen Arbeitsweise hergestellt:
Die Reaktionsgemische entsprechend den Beispielen 12 bis
16 wurden in eine offene runde Form mit konischem Quer
schnitt in jeweils solcher Menge gegossen, daß das frei
aufschäumende Gemisch einen weich-elastischen Stopfen
ergab, dessen Höhe am Rand 5 cm und in der Mitte 6 cm
betrug und dessen unterer Durchmesser 16,5 cm und oberer
Durchmesser 17,5 cm betrug.
Zur Prüfung der Wirksamkeit als Brandschutzelemente zum
Verschließen von Öffnungen in Decken (Deckenschotts)
wurden verschiedene Schaumstoff-Formteile in Form von
Stopfen mit den obigen Abmessungen hergestellt. Die
Unterseite der Stopfen war wie in Tabelle 3 angegeben,
präpariert, die Oberseite der Stopfen war die sich je
weils bildende Schaumstoffhaut an der Oberseite des frei
aufschäumenden Reaktionsgemisches.
Der Aufbau der Deckenschott-Muster erfolgte in der Wei
se, daß in Gasbetonplatten mit den Abmessungen
50×50×10 cm jeweils 4 runde Öffnungen gesägt wurden, die
mit jeweils 2 gleichartigen Stopfen pro Öffnung ver
schlossen wurden. Zum Verschließen der Öffnungen wurden
die Seiten der Stopfen mit einer gut haftenden Brand
schutzpaste bestrichen, so daß sich nach dem Verdunsten
des Wassers eine Schichtdicke von 1 mm ergab. Die Stop
fen wurden dann etwas zusammengedrückt und so in die
Öffnungen geschoben, daß sich die Stopfenunterseiten in
der Mitte der Gasbetonplatten befanden und die oben be
schriebene Stopfenoberseiten nach außen zeigten. Auf
diese Weise war das gesamte Volumen einer Öffnung in der
Gasbetonplatte ausgefüllt.
Diese Deckenschott-Muster wurden jeweils in eine ent
sprechend große Öffnung in der Decke des Kleinbrandofens
(erstellt in Anlehnung an DIN 4102) eingebaut. Die Be
flammung erfolgte nach der Einheits-Temperatur/Zeit-Kur
ve gemäße DIN 4102 und betrug 120 Min. Es wurde der
Feuerdurchtritt bei den verschiedenen Stopfen ermittelt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Folgende Reaktionsgemische wurden analog der in Beispiel
2 beschriebenen Weise hergestellt:
Die Reaktionsgemische wurden jeweils in einer solchen
Menge in eine verschließbare Form mit dem Hohlraum
40×40×0,7 cm eingebracht, die nach dem Aufschäumen und
Ausreagieren des Gemisches eine Schaumstoffplatte mit
einem Raumgewicht von 250 kg/m3 ergab.
Die Flammwidrigkeit dieser als Auflagen auf Sitzpolster
geeigneten Brennschutzelemente wurde in einer Vorrich
tung gemäß British Standard BS 5852 Part 2 geprüft. Auf
die 6,8 cm dicke Polyurethanschaumstoffmatte des Sitzge
stells wurde die nach Beispiel 18 erhaltene Brandschutz
auflage aufgelegt. Auf diese Auflage wurde das zu ent
flammende Holzgestell Crib 5 an der vorgeschriebenen
Stelle positioniert. Ergebnis der Beflammung: 7 Min.
nach Entflammungsbeginn verlöschten die Flammen. Der
Gewichtsverlust durch das Feuer betrug 27 g und der
Durchmesser des verbrannten Bereiches der Brandschutz
auflage 10 cm.
Eine Mischung aus 100 Teilen Polyol 4, 60 Teilen Phos
phor-Diol P, 15 Teilen Aluminiumhydroxid, 50 Teilen
Melaminphosphat, 2 Teilen rotem Eisenoxidpigment,
0,9 Teilen Wasser, 0,4 Teilen Glycerinester G und
20 Teilen Blähgraphit wurden mit 120 Teilen des Polyiso
cyanats B intensiv vermischt. Das erhaltene Reaktions
gemisch wurde in eine offene Form mit der Grundfläche
10×20 cm und der Höhe 15 cm gegossen und frei aufschäu
men gelassen. Man erhielt einen harten Schaumstoff vom
Raumgewicht 200 kg/m3, der sich gut in Platten zer
schneiden ließ. Derartige Schaumstoffplatten sind als
feuerhemmende Füll- und Versteifungselemente in Brand
schutztüren oder in Zwischenwänden beim Maus- und
Waggonbau geeignet.
20 Teile Baumwollwatte wurden mit einer Mischung aus
3 Teilen sekundärem Ammoniumphosphat und 2 Teilen Bläh
graphit intensiv vermischt. Man erhielt eine Watte, in
der die Zusatzstoffe locker eingebettet sind. Aus dieser
Watte wurde ein Stopfen geformt. Mit diesem Stopfen
wurde eine in einem Ziegelstein befindliche Durch
bohrung, die einen Durchmesser von 1,5 cm hat, ver
schlossen. Die so verschlossene Bohrung wurde in Achs
richtung mit einem Bunsenbrenner beflammt. Dabei brannte
ein Teil der Watte ab, dann aber bildete sich ein fester
Verschluß aus einem Gemisch von karbonisierter Baumwolle
und aufgeblähtem Graphit, der das Loch über mehr als
60 Min. gegen Flammendurchtritt verschloß. Der Versuch
wurde mit einer Watte wiederholt, in der anstelle des
Blähgraphits Talkum eingearbeitet wurde. Der Verschluß
war in diesem Fall nach weniger als 15 Min. durchge
brannt.
Claims (10)
1. Brandschutzelemente auf der Basis von Schaumstof
fen, die Blähgraphit und gegebenenfalls übliche
Zusätze enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie
zusätzlich eine oder mehrere Komponenten aus der
Gruppe enthalten, die phosphorhaltige Polyole,
Borate und Aminsalze umfaßt.
2. Brandschutzelemente nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß es sich bei den Schaumstoffen um
solche auf der Basis von Polyurethanen handelt.
3. Brandschutzelemente nach Ansprüchen 1 und 2, da
durch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich in übli
cher Weise brandwidrig ausgerüstet sind und/oder
übliche brandwidrige Zusatzstoffe, übliche sonstige
Füllstoffe und/oder übliche Hilfsstoffe enthalten.
4. Brandschutzelemente nach Ansprüchen 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß sie als Blähgraphit Ein
lagerungsverbindungen von SO x , NO x , Halogen und/
oder starken Säuren in Graphit enthalten.
5. Brandschutzelemente nach Ansprüchen 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 50 Gew.-% Bläh
graphit, bezogen auf das anwendungsfertige Brand
schutzelement, enthalten.
6. Brandschutzelemente nach Ansprüchen 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß sie 2 bis 30 Gew.-%
phosphorhaltige Polyole, 2 bis 30 Gew.-% Borate
und/oder 2 bis 30 Gew.-% Aminsalze enthalten, wobei
die Summe dieser drei Komponenten jedoch nicht mehr
als 50 Gew.-% beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung von Brandschutzelementen
gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
dem Reaktionsgemisch zur Herstellung des jeweiligen
Schaumstoffes oder einer Komponente davon Blähgra
phit und phosphorhaltiges Polyol und/oder Borat
und/oder Aminsalz zufügt.
8. Verwendung von Brandschutzelementen gemäß Ansprü
chen 1 bis 6 als Konstruktionsmaterial.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei den Konstruktionsmaterialien um
Verschlußelemente, Dichtungsprofile, Wände,
Platten, Manschetten, Kabelschotts, Rohrschotts,
Träger, Pfeiler und/oder Zwischendecken handelt.
10. Verwendung von Brandschutzelementen nach Ansprüchen
1 bis 7 als Konstruktionsmaterial beim Fahrzeug-,
Schiffs-, Waggon-, Flugzeug-, Apparate- und/oder
Möbelbau sowie im Analgen-, Hoch- und Tiefbau und
im Raumausstattungsgewerbe.
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