DK173758B1 - Brandhæmmende additiver og midler, som omfatter en polymer eller natriumsilicat samt et sådant additiv - Google Patents

Description

DK 173758 B1

Opfindelsen angår brandhæmmende additiver samt midler, som omfatter en polymer eller natriumsilicat samt et sådant additiv.

Hvis aluminiumoxidtrihydrat anvendes som et additiv til plastmaterialer som et brandhæmmende middel, opstår der flere problemer. Aluminiumoxidtrihydrat producerer vand, 5 op til 30% af dets vægt, ved temperaturer på 200°C. Dette vand bliver til damp og kvæler branden. Det følger således, at aluminiumoxidtrihydrat ikke kan anvendes i plastmaterialer, som forarbejdes ved temperaturer over 185°C (for at give en sikkerhedsmargen). Sådanne plastmaterialer indbefatter polypropylen og polyethylen.

Desuden har der, for at opnå effektivitet, været anvendt koncentrationer på 60 vægt% og 10 endda 64 vægt% aluminiumoxidtrihydrat i urethanmethacrylat og polyestre. Så store mængder af et fyldstof gør harpiksen meget svær at bearbejde.

Endvidere fås aluminiumoxidtrihydrat i forskellige kvaliteter, som er prissat i henhold til deres gm-størrelse. Den billigste har en partikelstørrelse på 25 pm, den dyreste på ca. 10 pm. De større partikler er i pladeform, hvilket gør dem vanskelige at dispergere i høje 15 koncentrationer, og det kan også have en ugunstig virkning på overfladefinish. De mindre partikler gøres runde under bearbejdning og dispergeres lettere, men er 3 gange dyrere end de større partikler.

Et andet populært brandhæmmende additiv er antimonoxid. Dette materiale indeholder 3% arsen og gør således ethvert produkt, som indeholder det, giftigt. Antimonoxid virker ved 20 at gå sammen med frit halogen men er kun delvis effektivt, idet det forbedrer eksisterende brandhæmmende egenskaber i stedet for at få materialer til at tilpasse sig strenge prøver. Antimonoxid anvendes almindeligvis i mængder på 3 vægt%, selv om større mængder kan anvendes i visse materialer.

2 DK 173758 B1

Et formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et additiv, som kan anvendes til detformål attilvejebringeellerforstærkematerialersogmidlers brandmodstandsdygtighed.

Et andet formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et middel, som omfatter en polymer eller natriumsilicat samt et sådant additiv.

5 Opfindelsen angår således et brandhæmmende additiv, som er ejendommeligt ved, at det omfatter to eller flere fritter med forskellige smeltetemperaturer.

Opfindelsen angår endvidere et middel, som omfatter en polymer eller natriumsilicat, hvilket middel er ejendommeligt ved, at det omfatter et brandhæmmende additiv som defineret ovenfor.

10 Der kan således tilvejebringes eller opnås en forstærkning af et materiales eller et middels brandmodstandsdygtighedsegenskaber ved, at man til det omtalte materiale eller middel sætter et additiv som defineret ovenfor.

Der anvendes en kombination af fritter med forskellige smeltepunkter i additiverne ifølge opfindelsen for at give en kontinuerlig strøm af smeltet fritte, efterhånden som tempera-15 turen stiger. En devitrifikerende fritte er en ønskelig bestanddel i additivet ifølge opfindelsen, idet en sådan er tilbøjelig til at størkne efter smeltning, hvilket giver styrke. Fritterne vil under brandbetingelser smelte gradvist, hvilket giver et sammensmeltet beskyttende lag. En foretrukket frittekombination omfatter en lavtsmeltende fritte, f.eks. én, som begynder at smelte ved ca. 450°C, og en højtsmeltende eller devitrifikerende fritte, som 20 begynder at smelte ved ca. 700°C. Det foretrukne vægtforhold mellem lavtsmeltende fritte og højtsmeltende fritte er i intervallet fra 1:9 til 1:1, især 3:7. Fritter kan typisk være udvalgt blandt de, som smelter ved eller i nærheden af de følgende temperaturer: 450°C, 650°C, 850°C og 1000°C. De anvendte fritter er fortrinsvis ovntørrede, vasket med vand og formalede forud for indbefatningen i midlerne ifølge opfindelsen.

3 DK 173758 B1

Indbefatningen af keramik i fiber- eller pulverform kan anvendes til at binde de smeltende fritter, og også for at forblive uændret ved temperaturer over 1000°C. Basaltfibre eller overskårne fibre eller pulvere kan også anvendes i stedet for eller sammen med det keramiske materiale.

5 Additiverne ifølge opfindelsen kan også indbefatte et eller flere yderligere brandhæmmen de additiver. F.eks. kan et eller flere kvældningsstoffer være indbefattet i additiverne ifølge opfindelsen, såsom aluminiumoxidtrihydrat, som frigiver det meste af dets kemisk bundne vand ved mellem 200 og 330°C, hvilket dæmper brand og reducerer røgemission, eller hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat, som frigiver dets kemisk bundne vand og car-10 bondioxid fra 230°C og opefter. Til visse formål kan hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat være at foretrække frem for aluminiumoxidtrihydrat, fordi det er billigere at få i meget findelt form, f.eks. i partikelstørrelsesordenen 2 til 3 pm. En foretrukket sammensætning af fritter og kvældningsstof eller -stoffer omfatter fra 15-50, især 20-30 vægt% fritter og 85 til 50, især 80-70 vægt% kvældningstof(fer). Et andet eksempel på brandhæm-15 mende additiver kan være antimonoxid, som sædvanligvis anvendes i kombination med halogeneret hydrocarbon, hvorved der dannes halogenfrie radikaler, som undertrykker branden.

Forholdet mellem fritter og keramik eller basalt ved en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er ca. 7:3.

20 Additiverne ifølge opfindelsen kan sættes til et udvalg af materialer, såsom polymerer, malinger og natriumsilicat. Egnede polymerer indbefatter polyestre, phenoliske harpikser, polyurethaner og andre termohærdende harpikser og termoplaster. Hvis alum iniumoxidtri-hydrat imidlertid skal indbefattes i additivet, kan det ikke anvendes til materialer, som forarbejdes ved 200°C, eller mere foretrukket ved 185°C eller mere.

25 I f.eks. en phenolisk harpiks kan forholdet mellem et additiv ifølge opfindelsen, som omfatter fritter og keramik eller basalt, og harpiks være fra 3:7 til 1:4.

4 DK 173758 B1

Fritteadditivet med kvældn i ngsstof, såsom hydratiseretmagnesiumcalciumcarbonat eller aluminiumoxidtrihydrat eller en blanding deraf, kan sættes til dejagtige støbeforbindelser (eng: dough moulding compounds), såsom de af phenol- eller polyestertypen til anvendelse sammem med glasforstærkning. Fortrinsvis er forholdet mellem fritter og kvældnings-5 stoffer ca. 1:4.

Til tilsætningtil phenolisk harpiks kan anvendesetfritte/kvældningsstof-blandingsforhold i intervallet fra 7:3 til 5:5. Det foretrukne forhold mellem denne blanding og phenolisk harpiks er i intervallet fra 3:7 til 4:6.

Varmeindvirkningpåen harpiks, som indeholder et additiv ifølge opfindelsen, harfølgen-10 de virkning. Harpiks-eller plastmaterialerne brænder, og fritten i det første temperatur bånd smelter og løber sammen med det forkullede materiale. Derefter smelter den anden fritte o.s.v. Substratet og brændende materiale indesluttes af de smeltede fritter, hvilket således underforsyner ilden med oxygen. Keramikken eller basaltet eller begge, hvis de er til stede, isolerer og afstiver den smeltede masse for at forhindre unødig løbning. De bidrager også 15 i høj grad til stabilitet ved høje temperaturer.

Eftersom fritternes og det keramiske materiales partikelstørrelse kan styres, er de egnede til anvendelsesammen med alum i niumoxidtrihy drat i dets grove form. Partiklerne udfylder hullerne mellem aluminiumoxidtrihydratplademetil opnåelse af en bedre finish. Alumini-umoxidtrihydratpladerne virker som et suspensionsmiddel for blandingen af fritte og 20 keramisk materiale. Vandet, som produceres i form af damp, har en gavnlig effekt på fritterne, som er vandopløselige, hvilket understøtter belægningsvirkningen.

Tilsætningen af blandinger til natriumsilicat har en gavnlig virkning, da fritterne er tilbøjelige til at plastificere natriumsilicatet under øgede temperaturbetingelser, hvilket modvirker den skørhedsdannelse og pulverisering af natriumsilicatet, som man normalt møder 25 under disse betingelser. Indbefatningen af fritter i en kvældningsforseglings- eller ma-lingsammensætning ville udgøre en forbedring.

5 DK 173758 B1

Det foretrækkes at anvende en blanding af fritter og kvældningsstof, såsom hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat eller aluminiumoxidtrihydrat eller en blanding deraf, i et forhold på f.eks. 3:7 til 1:1, fortrinsvis 4:6, sammen med natriumsilicat, og ved at variere forholdet mellem fritteblandingen og natriumsilicat kan opnås materialer, som er egnede 5 til forskellige formål. Ved et forhold på ca. 1:1 har den opnåede blanding konsistens som en maling, ved et forhold på ca. 7:13 har blandingen klæbende egenskaber, og ved et forhold på ca. 1:4 er blandingen i gelform.

Frittemidlet ifølge opfindelsen kan anvendes som et tætnings- middel, f.eks. omkring branddøre eller -vinduer. Det foretrukne tætningsmiddel vil kvælde ved opvarmning og 10 udfylde eventuelle huller omkring f.eks. døre eller vinduer.

Til en tætningspasta kan anvendes en frittekombination, som indeholder kvældningsstof sammen med natriumsilicat, f.eks. i vægtforholdet 3:7 til 4:6, fortrinsvis 7:13, som en base, til hvilken der sættes et forkulningsmiddel, såsom glimmer, ammoniumpolyphosphat og et uorganisk geleringsmiddel. Den opnåede pasta vil hærde in situ.

15 Ved at anvende polyvinylacetat i stedet for natriumsilicatet kan fremstilles et elastisk tætningsmiddel, som vil kvælde og hærde ved opvarmning.

En anden mulig anvendelse af additivet ifølge opfindelsen er ved fremstillingen af ark eller plader, som laves ved kompression af træspåner sammen med et bindemiddel. Således kan bindemidlet være et middel, som omfatter phenolisk harpiks eller natriumsilicatopløsning 20 indeholdende keramiske materialer, såsom carborundum, og fritter, fortrinsvis tre fritter, som har forskellige smeltetemperaturer.

En yderligere anvendelse af additivet ifølge opfindelsen kan være i et klæbemiddel. Det foretrukne klæbemiddel vil være baseret på natriumsilicatopløsning, som indeholder en katalysator af phenolisk harpiks og additivet ifølge opfindelsen. Et sådant klæbemiddel 25 kan anvendes i situationer, hvor brandmodstandsdygtighed er vigtig.

6 DK 173758 B1 F.eks. kan klæbemidlet anvendes til binding af overfladelag, såsom af melamin, til et basismateriale, såsom spånplade. Derefter kan klæbemidlet under brandbetingelser tilvejebringe et beskyttende skjold for basismaterialet, selv efter at overfladelaget er blevet brændt af.

5 En anden særlig anvendelse er i et klæbemiddel til fastgørelse af en bremsebelægning til dens bærer. Faktisk kan bremsebelægninger fremstilles ud fra det samme materiale, idet det keramiske materiale fortrinsvis er slaggefiber og -skud, f.eks. fremstillet som affald fra kraftværker. Bremsebelægningsmaterialet kan omfatte yderligere styrkende komponenter, såsom carbonfibre, eller termoplastiske materialer, f.eks. KEVLAR (handelsnavn).

10 Et andet eksempel på anvendelse af fritter er til opbygningen af et laminat, som omfatter en ydre film, som er dannet ved varme og tryk, hvor et glasklæde er blevet imprægneret med en flydende, hærdelig harpiks, såsom en phenolisk harpiks, indeholdende fritter med forskellige smeltetemperaturer sammen med bindende varmestabile fibre, såsom keramiske mullitfibre, og eventuelt aluminiumoxidtrihydrat. Filmene af imprægneret klæde 15 anbringes på hver side af et keramisk papir, kombinationsbasalt, keramik- og glasfiberpa pir, glasklæde behandlet med vermikulit eller ethvert varmem odstandsdygtigt barriere-materiale. Når dette laminat presses under varme og med et hvilket som helst antal interfo-lierede lag, vandrer den hærdelige harpiks ind i barrierematerialet til frembringelse af et fast lag.

20 Når laminatet udsættes for flammer, brænder den hærdelige harpiks til beskyttelse af substratet, idet barrierematerialet giver stabilitet.

Laminatoverfladen kan være dækket med melaminlag, enten glat eller mønstret, eller ægte træfiner, når flammerne tilføres, idet fritterne/det keramiske materiale hjælper til at danne en forkulning og forhindre spredning af flammerne. Dette formede laminat, fladt eller 25 tredimensionelt, kan derefter klæbes til et substrat, såsom en dør, ved anvendelse af natriumsilicat, som indeholder de samme fritter, keramiske fibre og eventuelt alumini- 7 DK 173758 B1 umoxidtrihydrat som tidligere nævnt, til dannelse af et klæbemiddel med høj ydelse i varme.

Substratet kan være et lag af keramiske fibre, som er gjort stift, og som igen klæber med det beskrevne klæbemiddel til en varmemodstandsdygtig, lyddæmpende kerne, som er 5 lavet af f.eks. basaltfibre eller Rockwool, som er gjort stiv eller som ikke er gjort stiv. Konstruktionen kan være gentaget omkring centerlinien.

Til klassificering efter 30 minutter er det tilstrækkeligt, at de pressede laminater er klæbet og/eller mekanisk fæstnede til en basalt- eller Rockwool kerne. Til klassificering efter 6o minutter kan indføres keramikpladen, som er gjort stiv, og til forlængede tidsrum kan 10 keramikpladens tykkelse forøges, og der kan anvendes et keramisk tæppe, som ikke er gjort stift, i stedet for Rockwool/basaltkemen. Til letvægtskonstruktioner kan anvendes en phenolisk skumkerne eller et skum, som er lavet ud fra det nævnte klæbemiddel.

En opskummet vermikulitler kan indføres i klæbemidlet til frembringelse af en meget isolerende letvægtskerne. Alternativt kan der fremstilles en kerne ved anvendelse af træ-15 spåner som et fyldstof i klæbemidlet til fremstilling af en spånpladekerne med stor varme-modstandsdygtighed til en dør, bygningspanel eller skillevæg.

Opfindelsen beskrives yderligere ved hjælp af de følgende eksempler.

Eksempel 1

En polyesterharpiks indeholdende 20 vægt% aluminiumoxidtrihydrat, 16 vægt% fritter og 20 4 vægt% keramisk pulver viste sig at have forstærket brandmodstandsdygtighed.

Eksempel 2 DK 173758 B1 δ

En phenolisk harpiks indeholdende 30 vægt% af en blanding af fritter (80 vægt%) og keramisk pulver (20 vægt%) klarede 90 minutters BS 476 del 8-brandmodstandsdygtig-hedstesten.

5 Eksempel 3

En blanding indholdende 3 vægt% antimonoxid, 10 vægt% af en fritte med et lavt temperatur smeltebånd, 60 vægt% af en fritte med et højt temperatursmeltebånd (ca. 1100° C) og 27 vægt% keramisk materiale udgjorde et støbnings- eller injektionsmateriale, som var egnet til anvendelse sammen med et phenolisk bindemiddel eller et natriumsilicatbinde-10 m iddel såvel som andre materialer indbefattet termohærdende materialer og termoplastma-terialer.

Eksempel 4

En blanding indeholdende 3 vægt% antimonoxid, 7 vægt% af en fritte med et lavt temperatursmeltebånd, 45 vægt% af en fritte med et højt temperatursmeltebånd (ca. 1100°C) og 15 45 vægt% aluminiumoxidtrihydrat udgjorde en blanding, som var egnet til polyestre og andre materialer, indbefattet termohærdende harpikser hvis forarbejdning ikke sker ved over 185°C.

Eksempel 5

En basispulverblanding blev fremstillet af 40 vægt% af en kombination af en iavtsmelten-20 de fritte (450°C) og en højtsmeltende (devitrifikerende) fritte (700°C) i vægtforholdet 3:7 og 60% hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat.

9 DK 173758 B1

Der blev fremstillet et klæbemiddel ved at tilsætte 35 vægt% af pulverblandingen til 65 vægt% natriumsilicat.

Eksempel 6

Et malinglignende middel blev fremstillet ved at sætte 50 vægt% af pulverblandingen fra 5 eksempel 5 til 50 vægt% natriumsilicat.

Eksempel 7

Et gellignende middel blev fremstillet ved at sætte 20 vægt% af basispulverblandingen fra eksempel 5 til 80 vægt% natriumsilicat.

Eksempel 8 10 Der blev fremstillet en pulverblanding af 70 vægt% lavtsmeftende fritte (450°C) og de-vitrifikerende fritte (700°C) i forholdet 3:7 og 30 vægt% hydratiseret magnesium-calciumcarbonat, som derefter blev sat til phenolisk harpiks i vægtforholdet 3:7 til fremstilling af et støbbart materiale.

Eksempel 9 15 Dejagtige støbeforbindelser til anvendelse sammen med glasfiberforstærkning blev fremstillet baseret på phenolisk harpiks og på polyesterharpiks. I begge tilfælde blev en pulverblanding af 20 vægt% fritter (lavt- og højtsmeltende i et forhold på 3:7) og 80 vægt% hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat sat til harpiksen.

En tætningspasta blev fremstillet ud fra de følgende bestanddele i de angivne mængder.

Eksempel 10 DK 173758 B1 ίο

Glimmerpulver (forkulningsmiddel) 10 vægt%

Ammoniumpolyphosphat 10 vaegt% 5 Middel ifølge eksempel 5 70 vægt%

Uorganisk geleringsmiddel 10 vægt%

Eksempel II

Et elastisk tætningsmiddel blev fremstillet på samme måde som i eksempel 10, bortset fra at polyvinylacetat blev anvendt i stedet for natriumsilicat.

Claims (14)

1. Brandhæmmende additiv, kendetegnet ved, at det omfatter to eller flere fritter med forskellige smeltetemperaturer.

2. Brandhæmmende additiv ifølge krav 1,kendetegnet ved, at det yderligere omfat ter keramiske fibre eller keramisk pulver.

3. Brandhæmmende additiv ifølge krav 1,kendetegnet ved, at det yderligere omfatter basaltfibre eller basaltpulver.

4. Brandhæmmende additiv ifølge krav 1,kendetegnet ved, at det yderligere omfat-10 ter kvældningsstof.

5. Brandhæmmende additiv ifølge krav 4, kendetegnet ved, at kvældningstoffet er aluminiumoxidtrihydrat, hydratiseret magnesiumcalciumcarbonat eller en blanding deraf.

6. Brandhæmmende additiv ifølge krav 1,kendetegnet ved, at det omfatter en lavtsmeltende fritte og en højtsmeltende devitrifikerende fritte i et vægtforhold på 1:9 til 15 1:1.

7. Brandhæmmende additiv ifølge krav 6, kendetegnet ved, at vægtforholdet mellem lavtsmeltende fritte og højtsmeltende fritte er ca. 3:7.

8. Brandhæmmende additiv ifølge krav 1,kende tegnet ved, at det omfatter en lavtsmeltende fritte og en højtsmeltende fritte og et kvældningsstof, idet mængden af fritter 20 er i intervallet fra 15 til 50 vægt%, og mængden af kvældningsstof er 85 til 50 vægt%. DK 173758 B1

9. Middel, som omfatter en polymer eller natriumsilicat, kendetegnet ved, at det omfatter et brandhæmmende additiv ifølge et hvilket som helst af de foregående krav.

10. Middel ifølge krav 9, som omfatter natriumsilicat, kendetegnet ved, at det omfatter et brandhæmmende additiv ifølge krav 8, og at forholdet mellem fritter/kvæld- 5 ningsstof og natriumsilicat er i intervallet fra 3:7 til 1:1.

11. Middel ifølge krav 9, som omfatter en polymer, kendetegnet ved, at det som polymer omfatter phenolisk harpiks.

12. Middel ifølge krav 9, som omfatter en polymer, kendetegnet ved, at det som polymer omfatter polyesterharpiks.

13. Middel ifølge krav 9, som omfatter natriumsilicat, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter et forkulningsmiddel, ammoniumpolyphosphat og et uorganisk geleringsmiddel.

14. Middel ifølge krav 9, som omfatter en polymer, kendetegnet ved, at det som polymer omfatter polyvinylacetat, og at det yderligere omfatter et forkulningsmiddel, 15 ammoniumpolyphosphat og et uorganisk geleringsmiddel.