FI126518B - Palonkestoinen päällystysmateriaali - Google Patents

Description

Palonkestoinen päällystysmateriaali

Keksinnön tausta Keksinnön ala [0001] Tämä keksintö koskee orgaanisen polymeerin ja epäorgaanisten hiukkasten muodostamaa komposiittia ja erityisesti palonkestoista päällystysmateriaalia, joka sisältää orgaanis/epäorgaanista komposiittia.

Aiheeseen liittyvän tekniikan kuvaus [0002] Palonkestoisia tai palamista hidastavia materiaaleja voidaan käyttää arkkitehtuuri- tai koristemateriaaleina. Arkkitehtuurimateriaalit, joita selostetaan taiwanilaisissa patenteissa nro 583 078 ja 397 885, käsittävät pääasiassa täytekerroksen, joka toimii palonkestoisena kerroksena, joka muodostuu epäorgaanisista materiaaleista, kuten perliitistä, MgC^ista, MgO:sta, CaCC>3:sta tai sementistä. Lisäksi jäykkä, palonkestoinen laminaatti voidaan saada kuitujen tai kuitukankaiden muodostamista joustavista alustoista, joihin on sekoitettu liekkiä hidastavia aineita, vaahdotusaineita ja 50 - 80 paino-% epäorgaanisia materiaaleja.

[0003] Palonkestoiset pinnoitteet, jotka toimivat koristemateriaaleina ja joita selostetaan taiwanilaisissa patenteissa nro 442 549, 499 469 ja 419 514, käsittävät vaahdotus-ja paisutusaineiden, karbonointiaineiden, liekkiä hidastavien aineiden ja liimojen yhdistelmän, joka vaahtoaa ja paisuu, kun se joutuu alttiiksi palolle. US-patentissa nro 5 723 515 selostetaan palamista hidastavaa pinnoitusmateriaalia, joka käsittää juoksevaa, paisuvaa perusmateriaalia, jossa on vaahdotusaineita, paisutusainetta, hiiltymisainetta, sideainetta, liuotinta ja pigmenttiä, joka materiaali parantaa murtumisen ja kutistumisen vastustuskykyä. Sekoite, jota selostetaan US-patentissa nro 5 218 027, on valmistettu kopolymeerin tai terpolymeerin, pienimoduulisen polymeerin ja synteettisen hiilivetyelastomeerin koostumuksesta. Palamista hidastava lisäaine käsittää ryhmän I, ryhmän II tai ryhmän III metallin hydroksidia edellyttäen, että vähintään 1 paino-% koostumuksesta on organopolysiloksaanin muodossa. US-patentti nro 6 262 161 koskee eteenin ja/tai alfa-olefiini/vinyyli- tai vinyli-deenimonomeerien täytettyjä sekapolymeerikoostumuksia, joilla on parannetut ominaisuudet altistettaessa ne liekki- tai sytytys lähteille, ja niistä valmistettuja tuotteita. Tuotteet voivat olla kalvon, ohutlevyn, monikerrosrakenteen, lattian, seinän tai sisäkattopeitteen, vaahtojen, kuitujen, sähkölaitteiden tai johto- ja kaapeliasennusten muodossa.

Patentissa EP 1384752 esitetään eristetty sähkökaapeli, joka käsittää yhdistelmän mikroseosta ja modifioitua mikroseosta, jolloin mikroseos käsittää polypropyleeniä ja modifioitu mikroseos on valmistettu sitomalla orgaaninen happoryhmä mikroseokseen; polypropyleeniä; ja ioniristisidos-täyteainetta, joka on magnesiumhydroksidiä.

Patentissa US 4246146 esitetään paloa hidastava suojaava pinnoite, joka on tuotettu liuottamalla vesiliukoinen polyisosyanaattiprepolymeeri joko paloa hidastavien materiaalien tai paksuntumien vesipitoiseen lietteeseen tai liuokseen. Alumiinitrihydraattia, AI(OH)3, käytetään paloa hidastavana aineena tai paksuntumana.

Patentissa US 4066578 esitetään polyuretaanikoostumus, erityisesti ristisilloitettu hydrofiilinen polyuretaanivaahtosysteemi.

Tavanomaisia liekkiä hidastavia polymeerikoostumuksia saadaan orgaanisen polymeerin ja epäorgaanisen liekkiä hidastavan aineen fysikaalisella sekoituksella, jossa liitosaineita tai surfaktantteja liitetään tyypillisesti mukaan epäorgaanisen liekkiä hidastavan aineen dispergoitumisen parantamiseksi. Kuitenkin, koska orgaaninen polymeeri ei reagoi epäorgaanisen komponentin kanssa hyvärakenteisen komposiitin muodostamiseksi muodostamalla kemiallisia sidoksia, tavanomaiset liekkiä hidastavat koostumukset helposti sulavat, syttyvät tai tuottavat palavia pisaroita ollessaan alttiina liekki- tai syty-tyslähteille.

Keksinnön lyhyt yhteenveto [0004] Keksinnön yleisenä tavoitteena on saada aikaan palonkes-toinen päällystysmateriaali, jolla on erinomaiset palonkesto-ja paloa hidastavat ominaisuudet.

[0005] Edellä mainitun ja muiden tavoitteiden saavuttamiseksi keksinnön mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali käsittää or-gaanis/epäorgaanista komposiittia, joka käsittää orgaanista komponenttia, jossa on ensimmäinen reaktiivinen, funktionaalinen ryhmä, joka orgaaninen komponenttia käsittää polymeeriä, kopolymeeria, monomeeria, oligomeeria tai esi-polymeeria; epäorgaanisia hiukkasia, joissa on toinen reaktiivinen, funktionaalinen ryhmä; jossa epäorgaaniset hiukkaset ovat kemiallisesti sitoutuneet orgaaniseen komponenttiin ensimmäisen ja toisen reaktiivisen, funktionaalisen ryhmän välisen reaktion avulla.

[0006] Yksityiskohtainen kuvaus esitetään seuraavissa suoritusmuodoissa viitaten oheisiin piirustuksiin.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Keksintö on täydellisemmin ymmärrettävissä lukemalla seuraava yksityiskohtainen kuvaus ja esimerkit viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: [0007] kuvio 1 on kaavamainen kuvio, joka esittää esimerkin 1 mukaisen palonkestoisen päällysteen liekkikoetta; [0008] kuvio 2 on kaavamainen kuvio, joka esittää A4-kokoisen paperiarkin lämpötilan mittausta esimerkissä 7; ja [0009] kuvio 3 on diagrammi, joka esittää A4-kokoisen paperiarkin takasivun lämpötilaa kuumennusajan funktiona, jossa verrataan esimerkin 5 mukaista palonkestoista päällystysmateriaalia ja kaupallista palonkestoista päällystysmateriaalia.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus [0010] Seuraava kuvaus on parhaaksi katsottu tapa toteuttaa keksintö. Tämä kuvaus on tehty keksinnön yleisten periaatteiden valaisutarkoituk-sessa eikä sitä ole ymmärrettävä rajoittavassa mielessä. Oheiset patenttivaatimukset määrittävät parhaiten keksinnön suojapiirin.

Keksintö koskee palonkestoista päällystysmateriaalia, joka käsittää: orgaanis/epäorgaanista komposiittia, joka käsittää: 30 - 70 paino-% orgaanista komponenttia, joka käsittää polyuretaania, tai polyolefiinikopolymeeria, jolla on ensimmäisenä, funktionaalisena ryhmänä isosyanaattiryhmiä, 70 - 30 paino-% epäorgaanisia hiukkasia, joilla on toinen reaktiivinen, funktionaalinen hydroksyyliryhmä, joka käsittää metallihydroksidia AI(OH)3 tai Mg(OH)2; jossa epäorgaaniset hiukkaset on kemiallisesti sidottu orgaaniseen komponenttiin ensimmäisen ja toisen reaktiivisen, funktionaalisen ryhmän välisen reaktion avulla; jolloin epäorgaaniset ja orgaaniset komponentit ovat riittävästi sitoutuneet siinä määrin, että saadaan aikaan palonkestoinen päällystysmateriaali, joka kykenee kestämään 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötiloja yli 3 minuutin ajan.

[0011] Epäorgaanisia hiukkasia, joissa on alunperin tai pinnan modifioinnin jälkeen reaktiivisia, funktionaalisia ryhmiä, voidaan dispergoida hyvin orgaaniseen komponenttiin, kuten polymeeriin, monomeeriin, oligomeeriin, esipolymeeriin tai kopolymeeriin ja annettu reagoida sen kanssa palonkesto-ja mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi. Koska hyvin strukturoitu komposiitti on aikaansaatu kemiallisten sidosten muodostuksen avulla, pinnalle muodostunut hiiltymäkerros on luja ja kykenee säilyttämään rakenteellisen yhtenäisyytensä kuoriutumatta tai murtumatta, mikä estää tehokkaasti suoran lämmönsiirron sisäosaan. Orgaanis/epäorgaanista komposiittia voidaan sekoittaa sopivaan jatkuvaan faasiin riippuen orgaanisen komponentin tyypistä palon-kestoisen päällystysmateriaalin aikaansaamiseksi. Yleensä orgaanis/epä-orgaaninen komposiitti voi käsittää 10-90 paino-% orgaanista komponenttia ja 90 - 10 paino-% epäorgaanisia hiukkasia, keksinnön mukaisesti or-gaanis/epäorgaaninen komposiitti käsittää 30 - 70 paino-% orgaanista komponenttia ja 70 - 30 paino-% epäorgaanisia hiukkasia ja edullisemmin se käsittää 40 - 60 paino-% orgaanista komponenttia ja 60 - 40 paino-% epäorgaanisia hiukkasia.

[0012] Tässä kuvatun palonkestoisen päällystysmateriaalin muoto on liete. Päällystysmateriaalissa oleva orgaaninen komponentti voi olla polymeeriä, monomeeria, oligomeeria, esipolymeeria tai kopolymeeria, kun taas orgaaninen komponentti jähmettyneessä päällysteessä voi olla oligomeeria, polymeeriä tai kopolymeeria. Kuvauksen tarkoituksiin termi ”polymeeri” viittaa yhdisteisiin, joiden lukukeskimääräiset moolimassat ovat välillä 1 500 - yli 1 000 000 daltonia, kun taas ”oligomeeri” viittaa yhdisteisiin, joiden lukukeskimääräiset moolimassat ovat välillä 200 - 1 499 daltonia.

[0013] Orgaanis/epäorgaanisessa komposiitissa orgaaninen komponentti ja epäorgaaniset hiukkaset on sidottu kemiallisesti yhteen vastaavien reaktiivisten, funktionaalisten ryhmien välisten reaktioiden avulla. Orgaanisen komponentin ja epäorgaanisten hiukkasten reaktiivisia, funktionaalisia ryhmiä voivat olla, niihin kuitenkaan rajoittumatta -OH, -COOH, -NOO, -NH3, -NH2, -NH ja epoksiryhmät. Esimerkiksi orgaanista komponenttia, jossa on -COOH tai -NCO -ryhmiä (esim. orgaaninen happo tai reaktiivinen polyuretaani) voidaan käyttää reagoimaan epäorgaanisten hiukkasten kanssa, joissa on -OH -ryhmiä (esim. metallihydroksidi). Lisäksi orgaanista komponenttia, jossa on epoksi-ryhmiä, voidaan käyttää reagoimaan epäorgaanisten hiukkasten kanssa, joissa on -NH2 -ryhmiä. Vaihtoehtoisesti orgaaninen komponentti, jossa on -OH -ryhmiä (esim. polyvinyylialkoholi), voi reagoida epäorgaanisten hiukkasten kanssa, joissa on -COOH tai -NCO -ryhmiä, ja orgaaninen komponentti, jossa on -NH2 -ryhmiä, voi reagoida epäorgaanisten hiukkasten kanssa, joissa on epoksiryhmiä.

[0014] Sopivia orgaanisia komponentteja ovat mitkä tahansa mo- nomeerit, oligomeerit, monopolymeerit, kopolymeerit tai esipolymeerit, jotka sisältävät edellä mainittuja reaktiivisia, funktionaalisia ryhmiä. Reaktiiviset, funktionaaliset ryhmät voivat sijaita polymeerin rungossa tai sivuketjussa. Edullisia orgaanisia komponentteja ovat polyorgaaninen happo, polyuretaani, epoksiyhdiste, polyolefiini ja polyamiini. Polyorgaaninen happo pitää sisällään homopolymeerit tai kopolymeerit, jotka sisältävät karboksyyli- tai sulfonihappo-ja, kuten poly(etyleeni-koakryylihapon) ja poly(akryylihappo-komaleiinihapon). Tyypillisiä esimerkkejä epoksiyhdisteistä ovat bis(3,4-epoksi-6-metyylisykloheksyylimetyylijadipaatti, vinyylisyklohekseenidioksidi, diglysidyyli-tetrahydroftalaatti, diglysidyyliheksahydroftalaatti, bis(2,3- epoksisyklopentyylijeetterihartsi, polyfenoliepoksihartsin glysidyylieetterit. Käyttöön soveltuvia polyamiineja ovat polyamiini ja polyimidi. Tyypillisiä esimerkkejä polyamiineista ovat nailon 6 ((NH(CH2)5CO)n), nailon 66 ((NH(CH2)6-NH-CO(CH2)4CO)n) ja nailon 12 ((NH(CH2)nCO)n). Polyimidi pitää sisällään diamiinin, kuten 4,4-oksidianiliinin, 1,4-bis(4-aminofenoksi)bentseenin tai 2,2-bis[4-(4-aminofenoksi)fenyyli]propaanin; ja pitää myös sisällään polyimidin, joka on syntetisoitu diamiinin ja dianhydridin avulla, kuten oksidiftaalihappoan-hydridin, pyromelliittihappodianhydridin tai bentsofenonitetrakarboksyylihappo-dianhydridin. Käytettäväksi sopivia polyolefiineja ovat olefiinimonomeerin ja edellä mainittuja reaktiivisia, funktionalisia ryhmiä sisältävän monomeerin kopolymeerit. On huomattava, että orgaaninen komponentti pitää myös sisällään edellä esitettyjen tyypillisten polymeerien monomeerin, oligomeerin, kopoly-meerin ja esipolymeerin. Lisäksi orgaanisia komponentteja voidaan käyttää yksin tai kahden tai useamman seoksena.

[0015] Tässä yhteydessä käytettäväksi sopivia epäorgaanisia hiukkasia ovat ne, joissa on alunperin tai pintamodifioinnin jälkeen vastaavia funktionaalisia ryhmiä, jotka kykenevät reagoimaan orgaanisen komponentin funktionaalisten ryhmien kanssa. Edullisia epäorgaanisia hiukkasia ovat hydroksidit, nitridit, oksidit, karbidit, metallisuolat ja epäorgaaniset kerrokselliset materiaalit. Hydroksideja ovat metallihydroksidit, kuten AI(OH)3 tai Mg(OH)2. Nitridejä ovat esimerkiksi BN ja S13N4. Karbideihin kuuluu esmerkiksi SiC. Metallisuoloi-hin kuuluu esimerkiksi CaC03. Epäorgaanisia kerroksellisia materiaaleja ovat esimerkiksi savi, talkki ja kerroksellinen kaksoishydroksidi (LDH), jossa savi voi olla smektiittisavea, vermikuliittia, halloysiittia, serikiittiä, saponiittia, monmoril-loniittia, beidelliittiä, nontroniittia, kiillettä tai hektoriittia. Epäorgaanisia hiuk kasia voidaan myös käyttää kahden tai useamman seoksena. Esimerkiksi savea, jossa on reaktiivisia, funktionaalisia ryhmiä, voidaan käyttää yhdessä metallihydroksidin kanssa. Sopiviin epäorgaanisiin hiukkasiin kuuluvat mikroko-koiset hiukkaset ja nanokokoiset hiukkaset. Nanokokoiset hiukkaset, joiden halkaisijat ovat välillä 1-100 nm, ovat erityisen edullisia, koska mitä pienempi hiukkaskoko on, sitä suurempi on pinta-ala painoyksikköä kohti.

[0016] Orgaanista komponenttia ja epäorgaanisia hiukkasia voidaan sekoittaa suoraan reaktiota varten kovalenttisten tai ionisidosten muodostamiseksi, tai reaktio voidaan suorittaa erilaisissa liuottimissa (esim. vedessä, etanolissa tai metyylietyyliketonissa). Reaktiolämpötila on yleensä huoneenlämpö-tilasta noin 150 °C:seen ja reaktioaika voi vaihdella 10 minuutista muutamaan päivään riippuen käytetyistä lähtöaineista. Reaktiosta saatua lietetuotetta voidaan käyttää suoraan palonkestoisena päällysteenä, mutta liuotinta tai vettä voidaan lisätä siihen riippuen päällystysmateriaalin levitysmenetelmistä. Esimerkiksi suoritusmuodoissa, jotka sisältävät polyorgaanista happoa, vettä tai alkoholia (kuten metanolia tai etanolia) voidaan lisätä päällystysmateriaalin viskositeetin alentamiseksi ruiskupäällystyksen tai sivelypäällystyksen helpottamiseksi. Suoritusmuodoissa, jotka sisältävät reaktiivista polyuretaania, viskositeetin alentamiseen voidaan käyttää suurta joukkoa erilaisia liuottimia mukaan lukien esimerkiksi heksaani, ketoni (esim. asetoni, metyylietyyliketoni), esteri (esim. butyyliesteri), Ν,Ν-dimetyyliasetamidi (DMAC), N-metyyli-pyrrolidoni (NMP) tai aromaattiset hiilivetyliuottimet (esim. bentseeni, ksyleeni). Kahta tai useampaa liuotinlajia voidaan käyttää yhdessä. Tyypillisesti alhaisen kiehumispisteen omaavaa liuotinta (kiehumispiste 60 - 90 °C) voidaan käyttää yhdessä korkean kiehumispisteen omaavan liuottimen (kiehumispiste 100 -150 °C) kanssa päällystämisvaikeuksien vähentämiseksi ja päällysteen laadun parantamiseksi.

[0017] Vesipitoisen päällystysmateriaalin seostamiseksi orgaa-nis/epäorgaaniseen komposiittiin voidaan liittää pigmenttiä (riippuen halutusta väristä), vettä, sakeutusainetta, vaahtoamisenestoainetta ja surfaktanttia dis-pergoituvuuden parantamiseksi. Sakeutusaine pitää sisällään esimerkiksi tärkkelyksen, saven ja selluloosasakeuttimen. Vaahtoamisenestoaine on tyypillisesti ionitonta surfaktanttia, kuten HCK-8112 -valmistetta, ex. HCK Chemicals Corp. Dispergoituvuuden parantamiseen käytetty surfaktantti voi olla ionista tai ionitonta surfaktanttia, kuten J678-valmistetta, ex. Johnson Polymer Corp., SINONATE 707SF -valmistetta, ex. Sino Chemical Corp., tai Brij56-valmistetta, ex. Aldrich Chemical Corp. PU-pohjaisen liuotintyyppisen päällystysmateriaalin seostamiseksi orgaanis/epäorgaaniseen komposiittiin voidaan liittää pigmenttiä, liuotinta, hartsia, tasoitusainetta käsitunnun parantamiseksi, kovetusainet-ta, silaania tai siloksaania kovetusaineeksi ja muita lisäaineita. Tasoitusaine on useimmiten surfaktanttia, kuten BYK-354, 333 ja 306 -valmistetta, ex. BYK-Chemie Corp. Kovetusaine on useimmiten isosyanaattia, kuten tolueenidi-isosyanaattia (TDI), metyleenibisfenyyli-isosyanaattia (MDI) tai heksametylee-nidi-isosyanaattia (HDI). Yleisimpiä kovetusapuaineita ovat tetraetoksisilaani (TEOS) ja trietoksivinyylisilaani (TEVS).

[0018] Keksinnön mukaista palonkestoista päällystysmateriaalia voidaan levittää paloarkojen tai helposti syttyvien esineiden pinnoille palonkes-ton parantamiseksi millä tahansa sopivilla menetelmillä. Sitä voidaan levittää esimerkiksi sivelypäällystyksellä, telapäällystyksellä, teräpäällystyksellä tai ruiskupäällystyksellä. Ruiskupäällystys pitää sisällään esimerkiksi kuumaruis-kupäällystyksen, ilmaruiskupäällystyksen, ilmattoman ruiskupäällystyksen, il-maseosavusteisen ruiskupäällystyksen, suuritilavuuksisen pienpaineruisku-päällystyksen, pienitilavuuksisen keskipaineisen ruiskupäällystyksen yms.

[0019] Kun keksinnön mukaista orgaanis/epäorgaanista komposiittia poltetaan tai se altistetaan palolle, polymeeri muodostaa hiiltymäkerroksen ja epäorgaaniset hiukkaset säteilevät absorboitunutta lämpöä. Epäorgaaniset hiukkaset myös vahvistavat rakenteen mekaanisia ominaisuuksia epäorgaanisten ja orgaanisten materiaalien välisellä reaktiolla niin, että muodostunut hiil-tymäkerros pysyy lujana ja sen rakenteellinen yhtenäisyys säilyy ilman kuoriutumista tai murtumista, mikä estää tehokkaasti suoran lämmönsiirron päällystettyyn esineeseen. Palonkestoinen materiaali ei ole vain liekkiä hidastava, vaan myös sisäpuolisia materiaaleja suojaava. Tämän seurauksena palonkes-tokyvyn kestoaina pitenee huomattavasti. Keksinnön mukaisesti palonkestoinen päällyste kykenee kestämään 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötiloja yli 3 minuuttia. Koska orgaaninen komponentti ja epäorgaaniset hiukkaset ovat kemiallisesti sitoutuneita toisiinsa (verrattuna tavanomaisiin fysikaalisesti sekoitettuihin tuotteisiin), keksinnön mukainen palonkestoinen komposiitti ei sula, syty tai tuota palavia pisaroita ollessaan alttiina liekki- tai sytytyslähteille.

[0020] Keksinnön mukaisella palonkestoisella päällystysmateriaalilla on laaja käyttöalue. Se soveltuu esimerkiksi palonkestoiseksi materiaaliksi sisätilojen rakenteiden ja rakenneteräksen päällystämiseen. Sitä voidaan lisäksi käyttää päällystysmateriaalina kaapelivaipoille, johtovaipoille tai vaahtoaville materiaaleille. Palonkestoista päällystysmateriaalia voidaan myös käyttää pa-lonarkojen kohteiden pinnalla ajoneuvoissa, kuten lentokoneissa, laivoissa, autoissa ja junissa. Näin ollen alaan normaalisti perehtyneet voivat liittää mukaan erilaisia lisäaineita kulloisestakin sovellutuksesta riippuen. Esimerkiksi liekkiä hidastavaa ainetta, kuten melamiinifosfaatteja, punaista fosforia ja fos-foripohjaista liekkiä hidastavaa ainetta voi olla läsnä palonsuojauksen parantamiseksi. Silaania (kuten TEOS:a tai TEVS:a) tai siloksaania voi olla läsnä rakenteellisen yhtenäisyyden vahvistamiseksi ja kovettamisen helpottamiseksi. Lasihiekkaa ja lasikuitua voi olla läsnä lämmönkeston parantamiseksi ja rakenteellisen yhtenäisyyden vahvistamiseksi. Näiden lisäaineiden määrä on tyypillisesti välillä 0,1 - 20 paino-osaa laskettuna 100 paino-osaa kohti orgaanis/epä-orgaanista komposiittia.

Esimerkki 1 [0021] 10 g poly(etyleeni-koakryylihappoa) panostettiin reaktoriin, esikuumennettiin 80 - 120 °C:seen ja sekoitettiin sitten nopeudella 300 rpm. 10,8 g ionivaihdettua vettä ja 10,8 g ammoniakin vesiliuosta lisättiin reaktoriin, jolloin 10 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen emulsio. Tämän jälkeen reaktoriin lisättiin 10 g alumiinihydroksidijauhetta, jolloin 10 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen liete. Kuten kuviossa 1 esitetään 2 mm:n paksuudelta lietettä levitettiin A4-kokoisen paperiarkin 10 pinnalle ja asetettiin sitten uuniin, kuivattiin 60 °C:ssa 60 minuuttia, 80 °C:ssa 60 minuuttia, 100°C:ssa 60 minuuttia, 120 °C:ssa 30 minuuttia, 140 °C:ssa 30 minuuttia, 160 °C:ssa 30 minuuttia, 180 °C:ssa 30 minuuttia ja lopuksi valettiin 200 °C:ssa 240 minuutin ajan.

[0022] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen 20 pinnalla butaanikaa-supolttimella 30 käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa (liekki 40) 30 sekunnista 3 minuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30, 60 ja 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen, mutta lievää hiiltymistä havaittiin 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0023] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. poly(etyleeni-koakryylihapon) -COOH -ryhmät reagoivat AI(OH)3:n -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 2 [0024] 10 g poly(etyleeni-koakryylihappoa) panostettiin reaktoriin, esikuumennettiin 80 - 120 °C:seen ja sekoitettiin sitten nopeudella 300 rpm. Tämän jälkeen reaktoriin lisättiin 10 g alumiinihydroksidijauhetta, jolloin 10 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen liete. Liete jähmettyi valkoisiksi kokkareiksi jäähdyttyään huoneenlämpötilaan. Valkoiset kokkareet asetettiin säiliöön ja kuumennettiin uudelleen valkoiseksi lietteeksi 100 - 120 °C:ssa. Kuumennettua lietettä levitettiin A4-kokoisen paperiarkin pinnalle ja asetettiin sitten uuniin, kuivattiin 60 °C:ssa 60 minuuttia, 80 °C:ssa 60 minuuttia, 100°C:ssa 60 minuuttia, 120 °C:ssa 30 minuuttia, 140 °C:ssa 30 minuuttia, 160 °C:ssa 30 minuuttia, 180 °C:ssa 30 minuuttia ja lopuksi valettiin 200 °C:ssa 240 minuutin ajan.

[0025] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen pinnalla butaanikaasu-polttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 30 sekunnista 3 minuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30, 60 ja 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen, mutta lievää hiiltymistä havaittiin 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0026] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. poly(etyleeni-koakryylihapon) -COOH -ryhmät reagoivat AI(OH)3:n -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 3 [0027] 20 g poly(akryylihappo-komaleiinihappoa) (kiintoainepitoi-suus 50 paino-%) panostettiin reaktoriin, esikuumennettiin 80 - 90 °C:seen ja sekoitettiin sitten nopeudella 300 rpm. Reaktoriin lisättiin 10 g ammoniakin vesiliuosta ja sitä sekoitettiin 10 minuuttia. Tämän jälkeen reaktoriin lisättiin 10 g alumiinihydroksidijauhetta, jolloin 10 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin keltainen liete. Lietettä levitettiin 2 mm:n paksuudelta A4-kokoisen paperiarkin pinnalle ja asetettiin sitten uuniin, kuivattiin 60 °C:ssa 60 minuuttia, 80 °C:ssa 60 minuuttia, 100 °C:ssa 60 minuuttia, 120 °C:ssa 30 minuuttia, 140 °C:ssa 30 minuuttia, 160 °C:ssa 30 minuuttia, 180 °C:ssa 30 minuuttia ja lopuksi valettiin 200 °C:ssa 240 minuutin ajan.

[0028] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen pinnalla butaanikaasu-polttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 30 sekunnista 3 mi nuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30, 60 ja 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen, mutta lievää hiiltymistä havaittiin 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0029] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. poly(akryylihappo-komaleiinihapon) -COOH -ryhmät reagoivat AI(OH)3:n -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 4 [0030] 50 g reaktiivista polyuretaania, joka sisälsi 8 % reaktiivisia isosyanaattiryhmiä, panostettiin reaktoriin ja sekoitettiin nopeudella 300 rpm. Tämän jälkeen reaktoriin lisättiin 50 g alumiinihydroksidijauhetta, jolloin 5 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen liete. Lietettä levitettiin 2 mm:n paksuudelta A4-kokoisen paperiarkin pinnalle ja sitä kuivattiin sitten huoneenlämpötilassa 24 tuntia.

[0031] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen pinnalla butaanikaasu-polttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 30 sekunnista 3 minuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30, 60 ja 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen, mutta lievää hiiltymistä havaittiin 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0032] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. reaktiivisen polyuretaanin -NCO -ryhmät reagoivat AI(OH)3:n -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 5 [0033] 50 g reaktiivista polyuretaania, joka sisälsi 8 % reaktiivisia isosyanaattiryhmiä, panostettiin reaktoriin ja sekoitettiin nopeudella 300 rpm. Tämän jälkeen reaktoriin lisättiin 45 g magnesiumhydroksidijauhetta ja 5 g modifioitua nanosavea, joka sisälsi -OH -ryhmiä (Closite 30B, ex. Southern Clay Prodct Corp.), jolloin 5 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen liete. Lietettä levitettiin 2 mm:n paksuudelta A4-kokoisen paperiarkin pinnalle ja sitä kuivattiin sitten huoneenlämpötilassa 24 tuntia.

[0034] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen pinnalla butaanikaasu-polttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 30 sekunnista 3 mi nuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30, 60 ja 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen, mutta lievää hiiltymistä havaittiin 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0035] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. reaktiivisen polyuretaanin -NCO -ryhmät reagoivat Mg(OH)3:n ja nanosaven -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 6 [0036] 20 g 3,4-epoksisykloheksyylimetyyli-3,4-epoksisykloheksaa-nikarboksylaattia (E4221, epoksihartsi, ex. Union Carbide) panostettiin reaktoriin ja sekoitettiin nopeudella 300 rpm, minkä jälkeen lisättiin ylimäärin (8 g, ekvivalenssisuhde E4221/MeHHPA = 1/1,14) MeHHPA:a (heksahydro-4-metyyliftaalihappoanhydridi) kovetusaineeksi ja 0,1 g BDMA:a (N,N-dimetyyli-bentsyyliamiini) katalyytiksi. Viiden minuutin sekoituksen jälkeen reaktoriin lisättiin 48,1 g alumiinihydroksidijauhetta, jolloin 10 minuutin sekoituksen jälkeen saatiin valkoinen liete. Lietettä levitettiin 2 mm:n paksuudelta A4-kokoisen paperiarkin pinnalle ja sitä kuivattiin sitten huoneenlämpötilassa 24 tuntia.

[0037] Suoritettiin liekkikoe näytekerroksen pinnalla butaanikaasu-polttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 30 sekunnista 3 minuuttiin kestävä aika. A4-kokoisen paperiarkin palamistulokset on koottu taulukkoon 1. Mitään hiiltymistä ei havaittu A4-kokoisessa paperiarkissa 30 ja 60 sekunnin kuumennuksen jälkeen, kun taas se muuttui lievästi hiiltyneeksi 120 sekunnin kuumennuksen jälkeen ja hiiltyi 180 sekunnin kuumennuksen jälkeen.

[0038] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika oli yli 3 minuuttia, johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. epoksihartsin an-hydridiryhmät (peräisin ylimäärin olevasta MeHHPA:sta) reagoivat AI(OH)3:n -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Esimerkki 7 [0039] Viitaten kuvioon 2, 2 mm:n paksuudelta esimerkin 5 mukaista lietettä levitettiin A4-kokoisen paperiarkin 10 pinnalle ja sitä kuivattiin huoneenlämpötilassa 24 tuntia. Liekkikoe suoritettiin näytekerroksen 20 pinnalla butaanikaasupolttimella käyttäen 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötilaa 180 se kunnin ajan, jossa kokeessa A4-kokoisen paperiarkin 10 pohjapinta yhdistettiin lämpötiladetektorin 50 termopariin 60 lämpötilan nousun seuraamiseksi. Kaupalliselle paisuvalle, palonkestoiselle maalille (FM900, ex. YUNG CHI PAINT & VARNISH MFG. CO., LTD), jonka paksuus oli 2 mm, suoritettiin sama liekki-koe. Kuten kuviossa 3 esitetään, lämpötila kaupallisen paisuvan, palonkestoi-sen maalin alla kohosi nopeasti 200 °C:seen 60 sekunnin kuumennuksen jälkeen. Vertailuna lämpötila esimerkin 5 mukaisen näytekerroksen alla kohosi 200 °C:seen, kun sitä oli kuumennettu 180 sekuntia.

[0040] Tämän esimerkin mukaisesti palonkestokyvyn kestoaika pi-teni merkittävästi johtuen vahvistetusta näytekerroksesta, ts. reaktiivisen polyuretaanin -NCO -ryhmät reagoivat Mg(OH)3:n ja nanosaven -OH -ryhmien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia fysikaalisen sekoittumisen sijasta.

Taulukko 1

[0041] Vaikka keksintöä on kuvattu esimerkkien avulla ja edullisen suoritusmuodon suhteen, on ymmärrettävä, ettei keksintö rajoitu niihin. Päinvastoin sen on tarkoitettu kattavan erilaiset muunnokset ja vastaavat järjestelyt (jotka olisivat alaan perehtyneille ilmeisiä). Näin ollen oheisten patenttivaatimusten suojapiirille tulisi antaa laajin tulkinta niin, että se sulkee sisäänsä kaikki tällaiset muunnokset ja vastaavat järjestelyt.

Claims (10)

1. Palonkestoinen päällystysmateriaali, joka käsittää: orgaanis/epäorgaanista komposiittia, joka käsittää: 30 - 70 paino-% orgaanista komponenttia, joka käsittää polyuretaania, tai polyolefiinikopolymeeria, jolla on ensimmäisenä, funktionaalisena ryhmänä isosyanaattiryhmiä, 70 - 30 paino-% epäorgaanisia hiukkasia, joilla on toinen reaktiivinen, funktionaalinen hydroksyyliryhmä, joka käsittää metallihydroksidia AI(OH)3 tai Mg(OH)2; jossa epäorgaaniset hiukkaset on kemiallisesti sidottu orgaaniseen komponenttiin ensimmäisen ja toisen reaktiivisen, funktionaalisen ryhmän välisen reaktion avulla; jolloin epäorgaaniset ja orgaaniset komponentit ovat riittävästi sitoutuneet siinä määrin, että saadaan aikaan palonkestoinen päällystysmateriaali, joka kykenee kestämään 1 000 - 1 200 °C:n liekin lämpötiloja yli 3 minuutin ajan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, joka käsittää lisäksi vettä tai orgaanista liuotinta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, joka käsittää lisäksi vettä, pigmenttiä, sakeutusainetta, vaahtoamisenes-toainetta, surfaktanttia tai niiden yhdistelmiä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, joka käsittää lisäksi orgaanista liuotinta, pigmenttiä, hartsia, tasoi-tusainetta, kovetusainetta tai niiden yhdistelmiä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, joka käsittää lisäksi liekkiä hidastavaa ainetta, silaania, siloksaania, lasi-hiekkaa tai lasikuitua.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, jota käytetään sisätilojen rakenteiden palonkestoiseen päällystykseen.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, jota käytetään rakenneterästen palonkestoiseen päällystykseen.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, jota käytetään johtovaippojen tai kaapelivaippojen palonkestoiseen päällystykseen.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, jota käytetään vaahtoavien materiaalien palonkestoiseen päällystykseen.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palonkestoinen päällystysmateriaali, jota käytetään palonarkojen kohteiden palonkestoiseen päällystykseen ajoneuvoissa. Patentkrav