DE4231342C1

DE4231342C1 - Intumeszierende Einkomponenten-Dichtmasse auf Polyurethanbasis

Info

Publication number: DE4231342C1
Application number: DE4231342A
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Chem Dr Joachimi
Original assignee: Bostik GmbH
Current assignee: Bostik GmbH
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: AU673373B2; WO1994006886A1; ES2076909T1; EP0660865A1; ES2076909T3; US5594046A; EP0660865B1; AU4817193A

Description

Die Erfindung betrifft eine intumeszierende Einkomponenten-Dichtmas se, insbesondere Baudichtmasse, umfassend ein Polyurethanbindemittel, ein Intumeszenzmittel sowie gegebenenfalls übliche Zusätze, ein Verfah ren zur Herstellung einer solchen Dichtmasse, sowie deren Verwendung zur Abdichtung von Öffnungen bzw. Fugen in Bauteilen.

Ein- und Zweikomponenten-Dichtmassen auf Polyurethanbasis werden häufig als Hochleistungsdichtstoffe in der Bauindustrie eingesetzt, bei spielsweise für die elastische Abdichtung von Bewegungsfugen zwischen Beton-Fertigelementen. Im Brandfalle ist der Dichtstoff im allgemeinen nicht in der Lage, als Feuerbarriere ein Durchtreten der Flammen durch die Fuge für mehr als 10 bis 20 Minuten zu verhindern. Um auch im Brand falle die Fugen über Stunden geschlossen zu halten, sind daher speziell ausgerüstete Dichtmassen notwendig.

Die DE-A-38 13 251 beschreibt eine intumeszierende Einkomponenten- Brandschutzmasse auf Basis eines Polyurethan-Bindemittels und Bläh graphit als Intumeszenzmittel, wobei das Polyurethan-Bindemittel einen Restgehalt an freien Isocyanatgruppen aufweist. Blähgraphit enthaltene Dichtmassen sind jedoch nicht immer völlig zufriedenstellend, da bei spielsweise die Einfärbbarkeit einer solchen Masse begrenzt ist und wei terhin die Elastizität durch Graphit-Kristalle geschwächt werden kann.

Die WO 91/08270 offenbart eine intumeszierende Zweikomponenten- Dichtmasse auf Polyurethanbasis, wobei einer Komponente als Intumes zenzmittel Ammoniumpolyphosphat zugemischt ist. Zweikomponenten- Dichtmassen sind insbesondere darin nachteilig, daß sie an der Baustel le dosiert und gemischt werden müssen. Hierbei kommt es häufig zu Feh lern, welche die Eigenschaften der Masse verschlechtern bzw. diese un brauchbar machen.

Untersuchungen haben gezeigt, daß der Einsatz von Ammoniumpolyphos phat in einer Einkomponenten-Dichtmasse auf Polyurethanbasis zum völ ligen Verlust der Lagerstabilität einer solchen Masse führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, intumeszierende Einkomponenten-Dichtmassen, welche nicht mit den Nachteilen des Standes der Technik behaftet sind, vorzusehen, die insbesondere lager stabil sind und im Brandfalle eine gute Wirkung als Feuerbarriere in Öff nungen bzw. Fugen von Bauteilen zeigen. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Dichtmasse angegeben werden.

Diese Aufgabe wird einerseits gelöst durch eine Dichtmasse gemäß An spruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen einer solchen Masse sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.

Andererseits wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine intumeszierende Einkomponenten-Dichtmasse, umfassend ein Polyurethan-Bindemittel und ein Intumeszenzmittel sowie gegebenenfalls übliche Zusätze, da durch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen glasartigen schmelzbaren Füllstoff enthält und daß das Intumeszenzmittel und der glasartige Füll stoff durch Umsetzung mit einem Isocyanat einer Funktionalität von 2 einer Vorbehandlung unterzogen worden sind.

Das in der erfindungsgemäßen Dichtmasse eingesetzte Polyurethanbin demittel ist beispielsweise ein Polyurethanprepolymer. Die Ausgangs komponenten zur Herstellung solcher Polyurethanprepolymeren, wie Po lyole, Isocyanate und Katalysatoren sind in der Polyurethanchemie be stens bekannt.

Die erfindungsgemäßen Dichtmassen sind feuchtigkeitshärtend. Um eine vorzeitige Aushärtung vor der Anwendung zu verhindern, werden die Dichtmassen daher unter Ausschluß von Feuchtigkeit in dichten Behäl tern, beispielsweise in Aluminium- oder Kunststoffkartuschen, gelagert.

Der erfindungsgemäß eingesetzte glasartige Füllstoff besitzt vorzugsweise einen breiten Schmelzbereich von etwa 300 bis 900°C und dient dazu, im Brandfalle die Eigenschaften der Dichtmasse als Feuerbarriere zu verbes sern. Insbesondere eignen sich für diesen Zweck Glasfrittenmaterialien, wobei ein Glasfrittenmaterial mit einem Schmelzbereich von 350 bis 700°C besonders bevorzugt ist. Solche glasartigen Füllstoffe mit breitem Schmelzbereich sind im Handel erhältlich, beispielsweise unter der Han delsbezeichnung "Ceepree" (erhältlich von Brunner Mond) für ein Glasfrit tenmaterial mit einem Schmelzbereich von 350-700°C, welches oberhalb 800°C entglast und eine feuerfeste Sperrschicht bildet.

Als Intumeszenzmittel eignen sich die herkömmlicherweise eingesetzten Substanzen, beispielsweise Ammoniumpolyphosphat, Blähgraphit, Dizy andiamid, Melamin und seine Derivate, wie Melaminphosphat, Melamin harze oder Melamincyanurat, Guanidinsalze und Cyanursäurederivate. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden mit Ammoniumpolyphospha ten erzielt. Hierbei handelt es sich um Verbindungen der allgemeinen For mel (NH₄PO₃)_n mit n = 20-1000 und Molekulargewichten von ca. 2000 bis 100 000. Solche Verbindungen sind ebenfalls im Handel erhältlich, bei spielsweise unter der Bezeichnung Phos-chek (erhältlich von Monsanto).

Die Intumeszenzmittel werden geeigneterweise in einer Menge von etwa 2 bis 10 Gew.-% und der glasartige Füllstoff in einer Menge von etwa 5 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse, ein gesetzt.

Überraschenderweise gelingt es gemäß der vorliegenden Erfindung eine lagerstabile Einkomponenten-Dichtmasse auf Polyurethanbasis zu erhal ten, wenn das Intumeszenzmittel und der glasartige schmelzbare Füll stoff vor deren Vermischung mit dem Polyurethanbindemittel durch Um setzung mit einem Isocyanat einer Funktionalität von 2 einer Vorbe handlung unterzogen werden. Es wird davon ausgegangen, daß durch die se Vorbehandlung die reaktiven Oberflächen des Intumeszenzmittels und des Füllstoffs blockiert bzw. des aktiviert werden. Erst durch diese Vorbe handlung wird es möglich, eine stabile, lagerungsfähige Dichtmasse zu er halten. Unter "Isocyanat einer Funktionalität von 2" werden hierbei Iso cyanate mit zwei oder mehr Isocyanatgruppen verstanden. Als Isocyanate für diese Umsetzung eignen sich herkömmliche Diisocyanate und nieder molekulare Polyisocyanate, wobei aromatische Diisocyanate, wie 4,4′-Di phenylmethandiiosocyanat (MDI), Toluylendiiosocyanat (TDI) und deren Derivate besonders bevorzugt sind.

Gegenstand der Erfindung ist ebenso ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Einkomponenten-Dichtmasse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Intumeszenzmittel und einen glasartigen schmelzbaren Füll stoff mit einem Isocyanat einer Funktionalität von 2 umsetzt und die so vorbehandelten Komponenten mit einem Polyurethanbindemittel sowie gegebenenfalls üblichen Zusätzen vermischt.

Als übliche Zusätze können der erfindungsgemäßen Dichtmasse bei spielsweise Verdickungsmittel, wie Bentonite oder Kieselsäure, Pigmente, wie Titandioxid, Flammschutzmittel, wie Antimontrioxid, Füllstoffe, wie Kreide oder Silicate und dergleichen zugegeben werden.

Die erfindungsgemäße Einkomponenten-Dichtmasse zeigt eine sehr gute Wirkung als Feuerbarriere in Öffnungen bzw. Fugen in Bauteilen. Weiter hin weist sie die Vorteile einer feuchtigkeitshärtenden Einkomponenten- Dichtmasse, wie einfache Applizierung ausgezeichnete mechanische Ei genschaften, wie niedriger Modul, hohe Dehnbarkeit und elastische Rück stellung, gute Haftung auf vielen Untergründen sowie gute Witterungsbe ständigkeit auf.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Vergleichsbeispiel 1

Folgende Basisrezeptur wird verwendet:

Die Komponenten Nr. 1 bis 5 werden an einem Vakuumdissolver mit Ab streifer homogen gemischt, dann wird Komponente Nr. 6 zugesetzt und weitere 15 Minuten gemischt. Schließlich werden die Komponenten Nr. 7 und 8 zugegeben und die Mischung unter Vakuum 10 Minuten gemischt und entgast.

Vergleichsbeispiel 2

Die Komponenten Nr. 1 bis 5 aus Vergleichsbeispiel 1 werden zusammen mit

5,0 Teilen Ammoniumpolyphosphat

gemischt, dann wird weiter wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren.

Vergleichsbeispiel 3

Zu den Komponenten Nr. 1 bis 5 aus Vergleichsbeispiel 1 werden

5,0 Teile Ammoniumpolyphosphat und
10,0 Teile eines handelsüblichen Glasfrittenmaterials (Schmelzbereich 350-700°C, 24 Stunden bei 130°C getrocknet)

gemischt, dann wird weiter wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren.

Beispiel 1

Zu den Komponenten Nr. 1 und 2 aus Vergleichsbeispiel 1 werden

5,0 Teile Ammoniumpolyphosphat
10,0 Teile eines handelsüblichen Glasfrittenmaterials (Schmelzbereich 350-700°C, 24 Stunden bei 130°C getrocknet)
1,0 Teile eines handelsüblichen aromatischen Diisocyanats
0,02 Teile Dibutylzinndilaurat (* ein 80 : 20-Gemisch von MDI und dem Uretonimin-Derivat von MDI, das heißt dem Cycload dukt von MDI an das Carbodiimid des MDIs

worin R=C₆H₄-CH₂-C₆H₄NCO)
zugemischt. Es wird eine Stunde bei 60 bis 70°C langsam weitergemischt, um die Reaktion zu vervollständigen. Nach dem Abkühlen auf 45°C werden die Komponen ten Nr. 3 bis 5 gemäß Vergleichsbeispiel 1 zu gemischt, danach wird weiter wie in Vergleichsbeispiel 1 verfahren.

Beispiel 2

Zu den Komponenten Nr. 1 und 2 aus Vergleichsbeispiel 1 werden

3,0 Teile Ammoniumpolyphosphat
10,0 Teile eines handelsüblichen Glasfrittenmaterials (Schmelzbereich 350-700°C, 24 Stunden bei 130°C getrocknet)
0,8 Teile MDI (Schuppenware)
0,02 Teile Dibutylzinndilaurat

zugemischt. Dann wird weiter wie in Beispiel 1 verfahren.

Beispiel 3

Zu den Komponenten Nr. 1 und 2 aus Vergleichsbeispiel 1 werden

5,0 Teile Melamincyanurat
10,0 Teile eines handelsüblichen Glasfrittenmaterials (Schmelzbereich 350-700°C, 24 Stunden bei 130°C getrocknet)
1,0 Teile eines handelsüblichen aromatischen Diisocyanats (wie in Beispiel 1)
0,02 Teile Dibutylzinndilaurat

zugemischt. Dann wird weiter wie in Beispiel 1 verfahren.

Prüfung der Wirksamkeit als Feuerbarriere

Aus den Dichtmassen gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und den Beispielen 1 bis 3 werden Prüfkörper (12 × 12 × 15 mm, zwischen Beton) hergestellt und 4 Wo chen bei Raumtemperatur gelagert. Ein Simmon-Müller-Ofen wird auf 1000°C aufgeheizt. Der Deckel des Ofens weist einen Spalt von ca. 12 × 50 mm auf. Es wird jeweils ein Prüfkörper über diesem Spalt fixiert, so daß die Dichtmasse den Spalt (Prüffuge) verschließt. Die Zeitdauer, in der der Spalt verschlossen bleibt, daß heißt bis die Dichtmasse "durchbrennt", wird festgehalten. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle gezeigt.

Prüfung der Lagerstabilität

Die gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und Beispielen 1 bis 3 hergestellten Dichtmassen werden in Kartuschen eingefüllt. 4 Stunden nach der Herstellung wird die Viskosität bestimmt (η₁).

Je eine weitere Kartusche wird 4 Wochen bei 40°C gelagert. Nach dieser Zeit wird erneut die Viskosität der gelagerten Probe bestimmt. Der Quotient η₂/η₁ dient als Maß für die Lagerstabilität. Die Ergebnisse sind ebenfalls in der nachstehenden Tabelle gezeigt.

Ergebnisse:

Die Basisrezeptur gemäß Vergleichsbeispiel 1 zeigt eine gute Lagerstabilität, Je doch ist die Wirkung als Brandschutz völlig unzureichend, da die Prüffuge bereits nach 20 Minuten offen ist. Der alleinige Zusatz von Ammoniumpolyphosphat gemäß Vergleichsbeispiel 2 führt zu einer starken Intumeszenz und die Dichtmasse ex pandiert auf das 2- bis 4fache ihres Ausgangsvolumens. Während ca. 40 Minuten verbrennt jedoch der überwiegende Teil der Dichtmasse und die gebildete Schaumstruktur fällt wieder in sich zusammen, so daß ein Ver schluß der Prüffuge nicht mehr gewährleistet ist. Die gemeinsame Verwen dung von Ammoniumpolyphosphat und eines glasartigen Füllstoffs gemäß Vergleichsbeispiel 3 führt zu einer Dichtmasse mit guter Wirkung als Feu erbarriere und auf der in den Ofen weisenden Seite der Prüffuge bildet sich eine feste Kruste, die die Fuge schützt, so daß diese länger als 2 Stunden geschlossen bleibt. Die Lagerstabilität einer solchen Dichtmasse ist je doch, ebenso wie die der Dichtmasse aus Vergleichsbeispiel 2, völlig un akzeptabel. Wenn jedoch das Ammoniumpolyphosphat (Beispiele 1 und 2) oder das Melamincyanurat (Beispiel 3) und der glasartige Füllstoff vor dem Zumischen des Polyurethanprepolymeren durch Umsetzung mit einem Iso cyanat vorbehandelt werden, erhält man lagerstabile Massen mit ausge zeichneter Wirkung als Feuerbarriere.

Claims

1. Intumeszierende Einkomponenten-Dichtmasse, umfassend ein Poly urethan-Bindemittel und ein Intumeszenzmittel, sowie gegebenenfalls üb liche Zusätze, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen glasarti gen schmelzbaren Füllstoff enthält und daß das Intumeszenzmittel und der glasartige Füllstoff durch Umsetzung mit einem Isocyanat einer Funk tionalität von 2 einer Vorbehandlung unterzogen worden sind.

2. Dichtmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Intumeszenzmittel ein Ammoniumpolyphosphat enthält.

3. Dichtmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der glasartige Füllstoff einen Schmelzbereich von 300 bis 900°C aufweist.

4. Dichtmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der glasartige Füllstoff ein Glasfrittenmaterial ist.

5. Dichtmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Intumeszenzmittel in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse, enthalten ist.

6. Dichtmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der glasartige Füllstoff in einer Menge von 5 bis 15 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dichtmasse, enthalten ist.

7. Dichtmasse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Isocyanat einer Funktionalität von 2 aus aroma tischen Isocyanaten gewählt ist.

8. Dichtmasse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Isocyanat aus 4,4′-Diphenylmethandiisocyanaten (MDI), To luylendiisocyanat (TDI) und deren Derivaten gewählt ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer intumeszierenden Einkomponenten- Dichtmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß man ein Intumeszenzmittel und einen glasartigen schmelzbaren Füllstoff mit einem Isocyanat einer Funktionalität von 2 umsetzt und die so vorbehandelten Komponenten mit einem Polyurethan-Bindemittel, so wie gegebenenfalls üblichen Zusätzen vermischt.

10. Verwendung einer Einkomponenten-Dichtmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 zur im Brandfall wirksamen Abdichtung von Öffnungen bzw. Fugen in Bauteilen.