DK161698B

DK161698B - Toert, sproejteligt, brandsikkert belaegningsmateriale

Info

Publication number: DK161698B
Application number: DK104585A
Authority: DK
Inventors: Charles Lee Burdick
Original assignee: Hercules Inc
Priority date: 1984-03-22
Filing date: 1985-03-07
Publication date: 1991-08-05
Also published as: DE3573926D1; EP0169628B1; ES8608554A1; ES541407A0; FI850787A0; EP0169628A3; EP0169628A2; DK161698C; DK104585A; DK104585D0; CA1240105A; FI850787L

Description

DK 161698 B

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte materialer, der er nyttige som sprøjtelige, brandsikre belægninger, indeholdende mindst én hydroxypropylhydroxyethylcellulose.

5 Bygningsindustrien og konstruktionsindustrien påfører hyppigt brandsikre belægninger ved hjælp af sprøjtning på konstruktionsdelene af bygninger, især dragere, konstruktionssøjler og metalafdækninger af bygninger, for at sprede varme i tilfælde af brand.

10 Sædvanlige sprøjtelige, brandsikre belægninger er blandinger af stukgips eller en hydraulisk cement, såsom Portland-cement, visse mængder mineraluld og vermikulit sammen med en mindre mængde af et fortykkelsesmiddel til rheologi-15 regulering og vandtilbageholdelse. De kan også indeholde perlit som varmespreder. Den tørre pudsblanding eller cementblanding blandes kort med vand i specialiseret blandeudstyr og påføres på overfladen af de ønskede konstruktionsdele af bygninger ved sprøjtning under tryk.

20

Stukgips er naturlig gips, hvis kemiske formel er CaSC>4, 21^0, som er omdannet til calciumsulfat - hemi-hydratet på kendte måder. Industrielt tilgængelig stukgips varierer meget i kvalitet, renhed og egenskaber, afhængigt af, hvor den 25 er blevet udvundet, og den fremgangsmåde, der er blevet anvendt til dens fremstilling.

Mange forskellige hydrauliske cementer, der er anvendelige til den foreliggende opfindelse, er kendt og industrielt til-30 gængelige. Af alle typer er Portland-cement særligt nyttig.

Andre hydrauliske cementer, såsom supersulfateret slaggecement, calciumaluminatcement, naturlig cement, puzzolan-cement og kalk, kan anvendes.

35 2

DK 161698 B

De fysiske egenskaber af hærdede sædvanlige, sprøjtelige, brandsikre belægninger påvirkes af hastigheden, af hærdningen og derfor af hastigheden af fjernelse af vand derfra under hærdningen. Enhver indflydelse, som påvirker disse para-5 metre ved at forøge hastigheden af fjernelse af vand eller ved at formindske vandkoncentrationen i den sprøjtelige, brandsikre belægning ved begyndelsen af hærdningsreaktionen, kan forårsage en forringelse af de fysiske egenskaber af den brandsikre belægning.

10

For at overvinde, eller i det mindst formindske, de ovennævnte vandtabsproblemer er en mindre mængde af en vandopløselig polymer, såsom stivelse, hydroxyethylcellulose og methylhydroxy-propylcellulose, blevet sat til de sprøjtelige, brandsikre 15 belægningsmaterialer som et hjælpemiddel til tilbageholdelse af vand. Hensigtsmæssigt skaber disse polymerer først en høj vandoptagelse af det brandsikre belægningsmateriale og forhindrer så tabet eller udskillelsen af vandet fra det brandsikre belægningsmateriale ved at forøge viskositeten af den 20 vandige fase af det brandsikre belægningsmaterialé og således opretholde den ønskede vandkoncentration i belægningsmaterialet under hærdningen. Desuden er disse polymerer beregnet til at bibringe den sprøjtelige, brandsikre belægning et højt luftindhold, således at den let kan pumpes ved lavere tryk.

25 De ovennævnte vandopløselige polymerer kan dog ofte ikke give og bevare den ønskede vandkoncentration og luftindhold i den sprøjtelige, brandsikre belægning og giver derfor et sprøjteligt, brandsikkert belægningsmateriale, som er vanskeligt at pumpe, har forholdsvis dårlige sprøjteegenskaber, herunder 30 stænkning, og har utilstrækkelig hærdningsstyrke. En anden ulempe ved de sprøjtelige, brandsikre belægningsmaterialer indeholdende de ovennævnte fortykkelsesmidler er, at de kan være ujævne i anvendelsen på grund af nedsynkning af den sprøjtelige, brandsikre belægning efter påføring på konstruktions-35 underlaget.

3

DK 161698 B

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer forbedrede tørre, sprøjtelige, brandsikre belægningsmaterialer indeholdende en stukgips eller en hydraulisk cement, mineraluld, vermiku-lit og fra ca. 0,05 del til ca. 1,0 del af et vandtilbageholdende 5 fortykkelsesmiddel, hvilket tørre materiale er i stand til, når det blandes med fra ca, 190 dele til ca. 210 dele af sin egen vægtmængde vand, at give et brandsikkert belægnings-materiale, der kan sprøjtes i tynde lag på overfladerne af konstruktionsunderlag, og materialet er ejendommeligt ved, at 10 der som det vandtilbageholdende fortykkelsesmiddel anvendes mindst én hydroxypropylhydroxyethylcellulose med hydroxyethyl M.S. fra ca. 0,3 til ca. 4,0 og hydroxypropyl M.S. større end 0,35, Når det tørre, sprøjtelige, brandsikre belægningsmateriale er baseret på stukgips, omtales det også i den fore-15 liggende beskrivelse som "tørt pudsmateriale". Når det tørre, sprøjtelige, brandsikre belægningsmateriale er baseret på hydraulisk cement, omtales det i den foreliggende beskrivelse også som "det tørre cementmateriale".

20 Fortrinsvis omfatter det tørre pudsmateriale ifølge opfindelsen fra ca. 15 dele til ca. 35 dele stukgips, fra ca. 15 dele til ca. 35 dele mineraluld, fra ca. 40 dele til ca. 70 dele ver-mikulit og fra ca. 0,05 del til ca. 1 del af mindst én hydroxy-propylhydroxyethylcellulose, idet totalmængden af disse er 25 100 dele. Mest hensigtsmæssigt indeholder den tørre puds blanding fra ca. 20 dele til ca. 30 dele stukgips, fra ca.

20 dele til ca. 30 dele mineraluld, fra ca. 45 dele til ca.

55 dele vermikulit og fra ca. 0,1 del til ca. 0,2 del af mindst én hydroxypropylhydroxyethylcellulose, idet totalmæng-30 den af disse er 100 dele.

På den anden side omfatter det tørre cementmateriale ifølge opfindelsen fortrinsvis fra ca, 40 dele til ca. 60 dele af en hydraulisk cement, fra ca. 10 dele til ca. 30 dele mineraluld, 35 fra ca. 20 dele til ca. 50 dele vermikulit og fra ca. 0,05 del

DK 16169 8 B

4 til ca. 1 del af mindst én hydroxypropylhydroxyethylcellulose, idet totalmængden af disse er 100 dele. Mere foretrukket omfatter den tørre cementblanding fra ca. 45 dele til ca. 55 dele af en hydraulisk cement, fra ca. 15 dele til ca. 25 dele 5 mineraluld, fra ca. 25 dele til ca. 35 dele vermikulit og fra ca. 0,1 del til ca. 0,2 del af mindst én hydroxypropyl-hydroxyethylcellulose, idet totalmængden af disse er 100 dele.

Fortrinsvis har hydroxypropylhydroxyethylcel!ulosen en hydro-10 xypropyl M.S. på mindst 0,6, og fortrinsvis har den en hy-droxyethyl M.S. fra ca. 0,7 til 1,5 og en hydroxypropyl M.S. fra ca. 0,6 til ca. 1,2. Den totale M.S. af disse so substitu-entgrupper skal være tilstrækkelig til at give en hydroxypro-py1 hydroxyethy1 cel lul ose, der har en høj Brookfield-viskositet, 25 dvs. mindst 0,1 Pas· af en 1% vandig opløsning ved 23°C, fortrinsvis fra 2 Pas til ca. 4 Pas. I almindelighed er den totale M.S. af disse to substituentgrupper fra ca. 1,0 til ca.

5.0.

20 Betegnelsen "M.S." refererer til gennemsnitsantallet af mol af hydroxyethyl- eller hydroxypropylsubstituentgrupper, der er i kemisk forbindelse, pr. cellulose-anhydroglucose-enhed.

Sammenlignet med f.eks. de sprøjtelige, brandsikre belægninger 25 fremstillet med det mest almindeligt anvendte fortykkelsesmiddel i disse belægninger, nemlig methylhydroxypropylcellulose, udviser de sprøjtelige,brandsikre belægninger ifølge opfindelsen forbedret sprøjtelighed, modstandsevne mod nedsynkning, vandoptagelse og vandtilbageholdelse, som er de vigtige parametre, 30 der i vidt omfang anvendes til at karakterisere sprøjtelige, brandsikre belægninger. De brandsikre belægninger ifølge opfindelsen udviser også forbedret luftmedføring, når de brandsikre belægninger er baseret på stukgips.

35 5

DK 16 1698 B

Hydroxypropylhydroxyethylcellulosen, der kan anvendes som fortykkelsesmiddel, hjælpemiddel til tilbageholdelse af vand i de sprøjtelige, brandsikre belægninger ifølge opfindelsen, 5 fremstilles ved at bringe ethylenoxid og propylenoxid til at reagere med cellulose i et stærk alkalisk medium. Særlig teknik til udførelse af forethringen er velkendt, og enhver kendt fremgangsmåde kan anvendes.

10 Alternativt kan en hydroxyethy1ce11u1 ose forethres med et propylenoxid i et stærkt alkalisk medium. I dette tilfælde kan hydroxyethylcellulosen være i hovedsagen af enhver kvalitet, der har M.S. fra ca. 0,3 til ca. 4,0. De foretrukne materialer er dem, der har en Brookfield-viskositet fra ca. 0,1 Pas til 15 ca* 5 Pas i en i* vandig opløsning ved 23°C. Materialer med højere og lavere viskositet kan dog også anvendes med fordel.

Uanset fremgangsmåden, der er anvendt til at fremstille hydroxy-propylhydroxyethylcellulosen ifølge opfindelsen, neutraliseres 20 produktet med en syre, fortrinsvis salpetersyre, eller en blanding af syrer, såsom salpetersyre og eddikesyre, og vaskes så med en vandig opløsning af acetone indeholdende ca. 90% acetone for at fjerne reaktions-biprodukter, såsom alkalimetalsalte, ethylenglycol og propylenglycol, således at det færdige 2 5 rensede produkt har et askeindhold på ca. 5% eller mindre. Fortrinsvis har produktet et askeindhold fra ca. 2,9 til 4,9.

Ethvert cellulosemateriale kan anvendes til at fremstille hydroxyethylcellulosen, f.eks. træpulp, bomulds-linters af 30 varierende viskositet og lignende.

Et luftmedførende middel, såsom natriumlaurylsulfat eller natriumstearat, i en mængde fra 0,001 til ca. 1,0 vægtdel af det tørre materiale, kan også tilsættes, idet mængden af de 35 andre bestanddele af det tørre materiale indstilles således, at den samlede mængde er 100 dele.

6

DK 16169 8 B

Varmespredende bestanddele, såsom perlit, kan også findes i 5 en mængde fra ca. 25 til ca. 60 vægtdele af det tørre materiale, idet mængden af de andre bestanddele af det tørre materiale indstilles således, at den totale mængde er 100 dele.

En sprøjtelig, brandsikker belægning kan fremstilles ved at 10 sætte vand til et tørt materiale indeholdende (1) enten stukgips eller en hydraulisk cement, (2) mineraluld, (3) vermiku-lit og (4) fortykkelsesmidlet ifølge opfindelsen. Mængden af fortykkelsesmiddel i den tørre puds eller cement er typisk fra ca. 0,05 del til ca. 1 del, fortrinsvis fra ca. 0,1 til 15 ca, 0,5 del, beregnet på vægten af det tørre materiale. Gipsen eller cementen fungerer som et hydraulisk klæbemiddel for belægningsmaterialet.

Når disse tørre gipsmaterialer eller hydrauliske cementmateri-20 aler sættes til vand, danner de en gips eller cement, som er sprøjtelig på overfladen af et konstruktionsunderlag i lag af størrelsesordenen 0,6-5 cm, typisk fra 1,2 til 2,5 cm.

Den anvendte mængde vand er således, at det fremkomne pudsmateriale eller cementmateriale er sprøjteligt, men allige-25 vel ikke så tyndt, at det glider ned eller falder af overfladen af underlaget, når det påføres. I almindelighed giver fra ca. 190 til ca, 210 dele vand, beregnet på vægten af det tørre materiale, gode resultater.

30 EKSEMPEL 1.

Dette eksempel illustrerer en foretrukken speciel udførelses form af de sprøjtelige, brandsikre belægningsmaterialer ifølge 35 7

DK 161698 B

opfindelsen og hvorledes den fremstilles.

Et tumbler-blandeapparat fyldes med 99,65 del af en blanding, der har (a) 25% stukgips, (b) 25% mineraluld og (c) 50% ver-5 mikulit, og 0,35 del af en hydroxypropylhydroxyethylcellulose med en hydroxypropyl M.S. på 1,0 og en hydroxyethyl M.S. på 1.2, og tumblerblandes ved stuetemperatur (ca. 23°C) til en i hovedsagen homogen tilstand. Den tørre blanding sættes til vandet i et forhold på 1:2 (tør blanding:vand) i et specia-10 liseret blandeudstyr på anvendelsesstedet, og den våde blanding bliver straks pumpet og sprøjtet af maskinen gennem en sprøjtedyse på konstruktionsoverfladen.

EKSEMPEL 2.

15 -----------

Dette eksempel illustrerer en anden særlig udførelsesform af de sprøjtelige, brandsikre belægningsmaterialer ifølge opfindelsen.

20

Den sprøjtelige, brandsikre belægning fremstilles i overensstemmelse med fremgangsmåden og sammensætningen i eksempel 1, med undtagelse af at der anvendes en hydroxypropylhydroxyethyl-cellulose med en hydroxypropyl M.S. på 0,9 og en hydroxyethyl 25 M.S. på 0,9 i stedet for en hydroxypropylhydroxyethylcellulose med en hydroxypropyl M.S. på 1,0 og en hydroxyethyl M.S. på 1.2.

EKSEMPEL 3.

30 -----------

35 i

DK 161698 B

8

Den sprøjtelige, brandsikre belægning fremstilles efter fremgangsmåden og sammensætningen i eksempel 1, med undtagelse af at der anvendes en hydroxypropylhydroxyethylcellulose med en hydroxypropyl M.S. på 0,98 og en hydroxyethyl M.S. på 5 1,23 i stedet for en hydroxypropylhydroxyethylcellulose med en hydroxypropyl M.S. på 1,0 og en hydroxyethyl M.S. på 1,2.

EKSEMPEL 4.

10 -----------

15

Den sprøjtelige, brandsikre belægning fremstilles efter fremgangsmåden i eksempel 1 under anvendelse af 99,65 del af en blanding, der har (a) 50% af en Portland-cement af den hvide type I, (b) 20% mineraluld og (c) 30% vermikulit, og 0,35 del 20 af en hydroxypropylhydroxyethylcellulose med en hydroxypropyl M.S. på 1,0 og en hydroxyethyl M.S. på 1,2.

EKSEMPEL 5.

25

30 Den sprøjtelige, brandsikre belægning fremstilles efter fremgangsmåden og sammensætningen i eksempel 1, med undtagelse af at der anvendes 99,5 del af blandingen i stedet for 99,65 del, og med undtagelse af at der anvendes 0,5 del af hydroxy-propylhydroxyethylcellulosen i stedet for 0,35 del.

35

DK 16169 8B

9

Egenskaberne af hydroxypropylhydroxyethylcelluloserne i sprøjtelige/ brandsikre belægninger blev bedømt ved følgende prøvemetoder: 5 Vandtab (eller vandtilbageholdelse) er et mål for den mængde udsivning eller vandtab, som materialet undergår, når det er i kontakt med en absorberende overflade. En lav værdi for vandtab er ønskelig, da for stort vandtab kan forårsage lav styrke, dårlig adhæsion og revnedannelse af det tørrede, brand-10 sikre belægningsmateriale. Mængden af vandtabet måles ved at sammenhæfte 10 runde 9,0 cm nr. 40 Whatman filtrerpapir og veje dem. Filtrérpapirstabelen anbringes så på en flad overflade og dækkes med ét 11,0 cm nr. 4 Whatman filtrérpapir En cylinder med en diameter på 5 cm og en højde på 7,5 cm an-15 bringes oven på denne stabel filtrérpapir. Cylinderen fyldes til toppen med våd puds- eller cementblanding. Efter nøjagtigt ét minut fjernes cylinderen og nr. 4-filtrérpapiret. Stabelen af filtrérpapir vejes for at bestemme optagelsen af vand, hvilket udtrykkes som et vandtab i gram fra det på stukgips 20 eller cement baserede brandsikre belægningsmateriale.

Mængden af luft, der er medført i materialet, bestemmes gravio-metrisk. Den våde, brandsikre belægning anbringes i en cylinder af kendt rumfang og bankes 100 gange for at fjerne eventu-25 elle store luftbobler. Blandingen ved toppen af cylinderen saves af for at give et kendt rumfang blanding. Vægten af blandingen måles. Ved at tage vægtfylden af den våde blanding og den kendte vægtfylde af de faste stoffer i blandingen beregnes luftrumfanget af den våde blanding. Et højt luftind-30 hold i det brandsikre belægningsmateriale er ønskeligt, da dette fører til en belægningsblanding, som er lettere at pumpe.

Modstandsevne mod nedsynkning og sprøjteegenskaber bestemmes subjektivt.

35 10

DK 161698 B

Egenskaberne af de sprøjtelige, brandsikre belægninger fremstillet med hydroxypropylhydroxyethylcelluloserne i eksempel 1-4 sammenlignet med tre sprøjtelige, brandsikre kontrolbelægninger, der anvender tidligere kendte fortykkelsesmidler, i 5 er vist i tabel I. Kontrol A fremstilles med sammensætningen og fremgangsmåden i eksempel 1, med undtagelse af at der anvendes 0,35 del af en methylhydroxypropylcellulose med en methyl D.S. på ca. 0,15 og en hydroxyethyl M.S. på ca. 1,8.

Kontrol B fremstilles ved fremgangsmåden i eksempel 1 under 10 anvendelse af sammensætningen i eksempel 4, med undtagelse af at der anvendes 0,35 del af en methylhydroxypropylcellulose med en methyl D.S. på ca. 1,15 og en hydroxyethyl M.S. på ca. 1,8. Kontrol C fremstilles ved fremgangsmåden og efter sammensætningen i eksempel 1, med undtagelse af at der anven-15 des 99,5 del af blandingen i stedet for 99,65 del, og med undtagelse af at der anvendes 0,5 del af en methylhydroxypropylcellulose med en methyl D.S. på ca. 0,15 og en hydroxyethyl M.S. på ca. 1,8.

2o Substitutionsgraden D.S. er gennemsnitsantallet af methylgrup-per pr. cel 1ulose-anhydroglucose-enhed.

25 30 35

DK 161698 B

11 tn tn MIC C O' | <D I -H -H Cl Λ I C O' O' O' C O' -H O'· nj i » c - c » c *. c -c n ti

Μ I (DC -P -r| -P Ή ·Ρ "H ti P -ri <D X +J -Η I

I tn I TlfBOCOCOC ærøCOCOCI

H Cl C-P OA! ΟΛ +> O* CJ W OX

>, 0)1 aiMO'CO'CO'C M t n C <D -P O' C I

5 tnlX! WfBfB ft) P W « I

O (Dl ©O' Μ -P Μ -P Μ -P * θ' Μ -P © M -P I

c (Dl γ)Ή (DUKDIIKDM ®·Η »BHD (Ml I

Qj -PI h+J+I+J'OH-P Π5-Ρ I

>, ·π I +> Μ -n C -o C -n ti CM -n <D -PM -n C I

X -©I 0^0 © 0) © <D © (D (DO ©tn O' (D © (ϋ I

O Ml (0> MtnMtnMtn,C> MC CO Mtn I

Μ d, I >H04CftCPUC©'-ia-M>OftC

Ό CQ I Mie (Λ-γΙΜτΙΜτΙ Jd (/1M CQK (/1Ή I

>i i ! x ! 'o i !

<D I

B { I

a! O' ! i h c i H <D Ή 1 .

H C C I O' O' +) > A4 I -Η -rj

M <D C I H H I

£ W >1 1 M P ,

<U Ό tn I °(d -P »n3 -P I

M C Ό I Ό θ' <ϋ Ό <D

m ni φ I ·Η X I

+J C I -P Η Μ -P Μ I

η o I 0) (D (B <D ftj I

Μ Ό Ό I θ' Ό Ό Ό ε _§ O' S

<D O O I (D OOO ·Η Ό <D Ό j

tn gglgOOOPilDSD

C I

•Η I

C i · 6 i ·

(B I

r-H »· I

(D O' I

Λ 3 ! M © ΐ *

X ΙΗΐΓ^ι-ΙΓ'-νΟΟΟΟΓ'* I

•H

to q) i co iHcmco co om I

rrj gl^^LnmcviHron l C ·Ρ dP I · nj ·« li-l rH I [

M — C O I

λ υ pi > i ω i ·

* K

(D CM I

O' S3 \

H ^ I

Η I

<D (D Λ I

•PM Cl J

η o +j i o o o oo σ' o o o I

MC I - ...... - - - *> J

(il ri totnlo OOO ΓΊ H o o I

Μ H t> w I ! <D i

M-l 0 I

(0 Η I

>1 I

M ,C I 1 0) -P I 4 ffl u i

• Λ (D r-ι I I

H (d >i φ I Η Η Η I

„ x x a i o o o i

PI Μ O βΙΜ Μ Μ I

W C Μ 0) I 4J -P -P

CQ <D Ό tn · I C C C

< t n >, Ai Μ I O O O

E-* W ,C H S I « Hcnco tø ^ tø LD I

Claims

1. Tørt, sprøjteligt, brandsikkert belægningsmateriale inde-5 holdende en stukgibs eller en hydraulisk cement, mineraluld, vermikulit og fra 0,05 til 1,0 del af et vandti 1 bageholdende fortykkelsesmiddel, hvilket tørre materiale er i stand til -når det blandes med 190 - 210 dele af sin egen vægtmængde vand - at give et brandsikkert belægningsmateriale, der kan sprøj-10 tes i tynde lag på overfladerne af konstruktionsunderlag, kendetegnet ved, at der som vandtiIbageholdende fortykkelsesmiddel anvendes mindst én hydroxypropylhydroxy-ethy1 cel 1u1 ose, der har hydroxyethyl M.S. på 0,3 - 4,0 og hy-droxypropyl M.S. større end 0,35. 15

2. Materiale ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hydroxypropylhydroxyethylcellulosen har en hydroxypropyl M.S. på mindst 0,6.

3. Materiale ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hydroxypropylhydroxyethylcellulosen har en hydroxyethyl M.S. på 0,7 - 1,8 og en hydroxypropyl M.S. på 0,6 - 1,2.

4. Materiale ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 25 hydroxypropylhydroxyethylcellulosen findes i en mængde fra 0,1 til 0,5 del. 30 35