NL1033269C2

NL1033269C2 - Aqueous gel-forming composition, e.g. as fire retardant coating to substrate, comprises aluminosilicate and organic liquid, where aluminosilicate comprises alkali metal aluminate and alkali metal silicate each having specified molar ratio

Info

Publication number: NL1033269C2
Application number: NL1033269A
Authority: NL
Inventors: Jan Noordegraaf; Peter Willem Marie Schouren; Eric Petrus Wilhelmus E Smeets; Moses Rathbun; Henricus Johanna De Swart; Petrus Frederikus Maria Rensen; Christianus Marcus Gijsbertus Maria Buijk; Wilhelmus Petrus Theodorus Kemperman
Original assignee: Ertecee B V
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-07-24
Also published as: CN101636438A

Abstract

An aqueous gel-forming composition comprises (wt.%) aluminosilicate (5-40) comprising alkali metal aluminate and alkali metal silicate, and organic liquid (0.1-10) having a boiling point of greater than 110[deg] C. Molar ratio of silicon dioxide to alkali metal oxide of alkali metal silicate is 3.6:1-10:1, and molar ratio of alkali metal oxide of alkali metal aluminate to aluminum oxide is 1.35:1. Independent claims are included for: (1) a precursor composition for use in the preparation of an aqueous gel-forming composition; (2) an application system for forming a coating composition and applying the coating composition to a substrate, comprising alkali metal aluminate stored in a first storage unit, aqueous solution of alkali metal silicate in second storage unit, organic liquid in a third storage unit or in the first and/or second storage unit, a unit for mixture of the components, and application unit for effecting coating of the substrate with the mixture; (3) a substrate which is other than an article or part of an article formed only of foamed polymer; (4) an aluminosilicate film produced from the composition, where the film has long term water solubility of no greater than 25%; (5) a method of making a coating composition, comprising mixing alkali metal aluminate, aqueous solution of a metal silicate, and organic liquid; and (6) a method of coating, impregnating or applying the composition to a substrate.

Description

Korte aanduiding: Werkwijze ter vervaardiging van een brandvertragende samenstelling, samenstelling en de toepassing hiervan.Brief indication: Method for manufacturing a fire-retardant composition, composition and the application thereof.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter 5 vervaardiging van een brandvertragende samenstelling of composiet, een samenstelling voorzien van een deklaag met brandvertragende eigenschappen, alsook de toepassing hiervan als een constructiemateriaal.The present invention relates to a method for manufacturing a fire-retardant composition or composite, a composition provided with a cover layer with fire-retardant properties, as well as the use thereof as a construction material.

Oplosbare silicaatverbindingen worden op grote schaal toegepast als hechtmiddelen, deklagen en bindmiddelen. Hoewel de inherente oplosbaarheid 10 hiervan in vele toepassingen waarvoor zij worden toegepast een voordeel is, is voornoemde eigenschap nadelig voor toepassingen waar, bijvoorbeeld bestandheid tegen water, integriteit en structuursterkte, als essentieel worden beschouwd.Soluble silicate compounds are used on a large scale as adhesives, coatings and binders. Although the inherent solubility thereof is an advantage in many applications for which they are used, the aforementioned property is disadvantageous for applications where, for example, water resistance, integrity and structural strength are considered essential.

Aanzienlijke inspanningen zijn gedaan om de oplosbaarheid van silicaten in samenstellingen van de hiervoor genoemde typen te minimaliseren, 15 bijvoorbeeld door toevoeging van metaalzouten (zoals calcium en magnesium). Echter, de toevoeging van dergelijke zouten neigt te resulteren in een neerslagvorm in plaats van een product dat de beschikking heeft over een continue netwerkachtige structuur. Het oplosbare zout, gevormd in de precipitatiereactie, is schadelijk voor de fysieke integriteit van de aangebrachte film en daardoor 20 uiteindelijk de sterkte van het resulterend product.Considerable efforts have been made to minimize the solubility of silicates in compositions of the aforementioned types, for example by adding metal salts (such as calcium and magnesium). However, the addition of such salts tends to result in a precipitate form rather than a product that has a continuous network-like structure. The soluble salt formed in the precipitation reaction is detrimental to the physical integrity of the applied film and therefore ultimately the strength of the resulting product.

Factoren zoals deze zijn nadelig voor het gebruik van silicaten in bijvoorbeeld de productie van een vlamvertragende of brandvertragende deklaag-samenstelling. Vlamvertragende deklaagsamenstellingen vinden hun toepassingen in de constructieindustrie en industrie voor het onderhouden van gebouwen, 25 bijvoorbeeld voor applicatie op brandbare constructiematerialen voor, of na de toepassing hiervan in een bouwwerk. Voorbeelden van brandbare materialen zijn polymeertegels en polymeerplaten, van bijvoorbeeld geëxpandeerd polystyreen of urethan-kunststoffen en composieten die dergelijke kunststoffen bevatten. Hout, op houtdeeltjes en papier gebaseerde materialen kunnen ook een voordeel genieten 30 van de toepassing van dergelijke deklagen. Tot de klasse van vlamvertragende deklaagsamenstellingen behoren ook zogenaamde intumescent deklagen die hun beschermende werking gedeeltelijk ontlenen aan het zwellen wanneer zij aan warmte of vuur worden blootgesteld.Factors such as these are disadvantageous for the use of silicates in, for example, the production of a flame-retardant or fire-retardant coating composition. Flame retardant coating compositions find their applications in the construction industry and building maintenance industry, for example for application to combustible construction materials before, or after their application in, a structure. Examples of combustible materials are polymer tiles and polymer plates, for example expanded polystyrene or urethane plastics and composites containing such plastics. Wood, wood particles and paper-based materials can also benefit from the use of such coatings. The class of flame retardant coating compositions also includes so-called intumescent coatings which partially derive their protective action from swelling when exposed to heat or fire.

In bepaalde gevallen worden brandbare materialen verkocht waarbij 1 A 3 X 9 fi o 2 de brandvertragende deklaag reeds vooraf is aangebracht. Bijvoorbeeld wordt een intumescent brandvertragende deklaag, bekend als SafeCoat E84 (merknaam), vooraf aangebracht op geëxpandeerde polystyreen/polyurethan schuimvoorwerpen, voordat zij in de handel worden gebracht.In certain cases, flammable materials are sold in which 1 A 3 X 9 fi o 2 the fire-retardant top layer has already been applied in advance. For example, an intumescent fire-retardant coating, known as SafeCoat E84 (trade name), is pre-applied to expanded polystyrene / polyurethane foam articles before being placed on the market.

5 Het Amerikaans octrooi US-A-5.462.699 heeft betrekking op een brandvertragende samenstelling voor ondermeer toepassing op bouwmaterialen, waarbij de samenstelling een silicaat, water en een oppervlakte-actief middel bevat.The American patent US-A-5,462,699 relates to a fire-retardant composition for use, inter alia, on building materials, wherein the composition contains a silicate, water and a surfactant.

De internationale octrooiaanvragen GB2006/002760 en EP2006/007264, waarvan de publicatiedata later zijn dan de indieningsdatum van de 10 onderhavige aanvrage, beschrijven waterige, gelvormende samenstellingen, bijvoorbeeld brandvertragende deklaagsamenstellingen, omvattende een alumino-silicaat en een organische vloeistof die een kookpunt hoger dan 110 °C bezit, bijvoorbeeld siliconenolie, die de integriteit van films, gevormd door applicatie van de samenstelling als een deklaag op een oppervlak, daarna gevolgd door drogen, 15 verbeteren. Het enige voorbeeld van natriumsilicaat, toegepast in de voorbeelden van deze aanvragen, bezitten een molaire verhouding Si02:NazO van 3.3:1.International patent applications GB2006 / 002760 and EP2006 / 007264, the publication dates of which are later than the filing date of the present application, describe aqueous, gel-forming compositions, for example fire retardant coating compositions, comprising an alumino silicate and an organic liquid having a boiling point higher than 110 ° C has, for example, silicone oil, which improve the integrity of films formed by application of the composition as a coating on a surface, then followed by drying. The only example of sodium silicate used in the examples of these applications has a SiO 2: NazO molar ratio of 3.3: 1.

Het probleem dat zich voordoet met een op silicaat gebaseerde, brandvertragende samenstelling voor isolatiemateriaal voor gebouwen, zoals geëxpandeerd polystyreen (bijvoorbeeld dakisolatie), is dat, totdat de materialen 20 nodig zijn, dergeiijke materialen vaak worden blootgesteld aan nadelige weersinvloeden nadat zij aan de bouwplaats zijn afgeleverd. Tenzij voorzorgsmaatregelen worden genomen om voornoemde materialen te beschermen tegen de natte omstandigheden, kan een dergelijke blootstelling resulteren in een significant verlies van de brandvertragende eigenschappen van de op silicaat gebaseerde 25 samenstelling.The problem that arises with a silicate-based, fire-retardant composition for building insulation material, such as expanded polystyrene (e.g. roof insulation), is that, until the materials are needed, such materials are often exposed to adverse weather conditions after they are at the construction site Delivered. Unless precautions are taken to protect the aforementioned materials from wet conditions, such exposure may result in a significant loss of the fire-retardant properties of the silicate-based composition.

Zoals beschreven in de internationale aanvragen GB2006/002760 en EP2006/007264 werd gevonden dat verbeterde waterige deklagen konden worden verkregen uit aluminosilicaatverbindingen, volgens een zodanige wijze dat het hiervoor besproken oplosbaarheidsprobleem significant werd tegengegaan, 30 waardoor aldus samenstellingen werden verkregen die geschikt zijn om te worden toegepast als brandvertragende samenstellingen. Er is nu gevonden dat aan de samenstellingen, zoals beschreven in de internationale aanvragen GB2006/002760 en EP2006/007264, een verbeterde bestandheid tegen water kan worden gegeven door middel van de keuze van specifieke alkalimetaalsilicaatverbindingen voor 3 toepassing in de bereiding van het aluminosilicaat.As described in international applications GB2006 / 002760 and EP2006 / 007264, it was found that improved aqueous coatings could be obtained from aluminosilicate compounds, in such a way that the aforementioned solubility problem was significantly counteracted, thus obtaining compositions suitable for use. used as fire retardant compositions. It has now been found that the compositions, as described in international applications GB2006 / 002760 and EP2006 / 007264, can be given an improved water resistance by the choice of specific alkali metal silicate compounds for use in the preparation of the aluminosilicate.

Net zoals voor de internationale aanvragen GB2006/002760 en EP2006/007264, is de onderhavige uitvinding niet beperkt tot waterige samenstellingen voor toepassing op het gebied van brandvertraging; andere 5 applicaties, zoals het gebruik van de samenstelling als een hechtmiddel of bindmiddel, bevinden zich binnen de doelstelling van de onderhavige uitvinding. Een ander voordeel van de samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding is dat zij kunnen worden toegepast ter bereiding van brandvertragende systemen die wezenlijk vrij zijn van halogeen bevattende verbindingen. Halogeen bevattende 10 verbindingen zijn ongewenst vanwege het potentiële milieurisico hiervan.Just as for international applications GB2006 / 002760 and EP2006 / 007264, the present invention is not limited to aqueous compositions for use in the field of fire retardation; other applications, such as the use of the composition as an adhesive or binder, are within the object of the present invention. Another advantage of the compositions of the present invention is that they can be used to prepare fire-retardant systems that are substantially free of halogen-containing compounds. Halogen-containing compounds are undesirable because of their potential environmental risk.

Aldus voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze ter vervaardiging van een vlamvertragende samenstelling of composiet door het aanbrengen van een waterige, gelvormende samenstelling op korrels van geschuimd polymeer, omvattende een aluminosilicaat, omvattende een alkali-15 metaalaluminaat, bij voorkeur natriumaluminaat en alkalimetaalsilicaat, en een organische vloeistof die de integriteit van films, gevormd door applicatie van de samenstelling als een deklaag op een oppervlak, gevolgd door drogen, verhoogt.Thus, the present invention provides a method for manufacturing a flame-retardant composition or composite by applying an aqueous, gel-forming composition to granules of foamed polymer comprising an aluminosilicate comprising an alkali metal aluminate, preferably sodium aluminate and alkali metal silicate, and a organic fluid that enhances the integrity of films formed by application of the composition as a coating on a surface followed by drying.

De onderhavige uitvinding vóórziet in een waterige, gelvormende samenstelling, omvattende: 20 (a) 5 tot 40 gew. % aluminosilicaat, omvattende alkali- metaalaluminaat en alkalimetaalsilicaat, (b) 0,1 tot 10 gew. % organische vloeistof, waarbij de organische vloeistof een kookpunt bezit hoger dan 110 °C, met het kenmerk, dat de molaire verhouding Si02:X20 voor het alkali-25 metaalsilicaat 3,6:1 tot 10:1 bedraagt, waarbij X het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalsilicaat en het alkalimetaalaluminaat wordt uitgedrukt onder toepassing van een molaire verhouding Y20:AI203 van 1,35:1, waarbij Y het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalaluminaat.The present invention provides an aqueous gel-forming composition comprising: (a) 5 to 40 wt. % aluminosilicate, comprising alkali metal aluminate and alkali metal silicate, (b) 0.1 to 10 wt. % organic liquid, the organic liquid having a boiling point higher than 110 ° C, characterized in that the SiO2: X20 molar ratio for the alkali metal silicate is 3.6: 1 to 10: 1, where X represents the alkali metal of the alkali metal silicate and the alkali metal aluminate is expressed using a molar ratio Y 2 O: Al 2 O 3 of 1.35: 1, wherein Y represents the alkali metal of the alkali metal aluminate.

De onderhavige uitvinding omvat de volgende stappen: 30 i) het verschaffen van korrels van geschuimd polymeer, ii) het op de korrels van stap i) aanbrengen van een deklaag, en iii) het vormgeven van de aldus bedekte korrels tot het composiet.The present invention comprises the following steps: i) providing granules of foamed polymer, ii) applying a coating to the granules of step i), and iii) shaping the granules thus coated into the composite.

De voorkeur verdienende uitvoeringsvormen kunnen in de bijgevoegde onderconclusies worden aangetroffen. Het geschuimde polymeer is 4 gekozen uit PUR, PET, EPP, EPE, geëxpandeerde polyvinylaryleenverbindingen, of een combinatie hiervan.Preferred embodiments can be found in the appended subclaims. The foamed polymer is 4 selected from PUR, PET, EPP, EPE, expanded polyvinylarylene compounds, or a combination thereof.

Kookpunten in de onderhavige beschrijvingsinleiding dienen te worden gemeten bij standaard atmosferische druk.Boiling points in the present introduction are to be measured at standard atmospheric pressure.

5 Met waterig wordt bedoeld dat het resterende deel van de samenstelling water omvat, en eventueel een of meer andere bestanddelen. De samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding omvatten in het bijzonder ten minste 20 gew. % water, bij voorkeur ten minste 30 %, met name bij voorkeur ten minste 40%.Aqueous means that the remaining part of the composition comprises water, and optionally one or more other components. The compositions of the present invention comprise in particular at least 20 wt. % water, preferably at least 30%, especially preferably at least 40%.

10 De hierin toegepaste term “gel" verwijst naar een stof die een continu vast skelet (in de onderhavige uitvinding gebaseerd op het aluminosilicaat) bevat, die een continue vloeibare fase omsluit (in de onderhavige uitvoeringsvorm hoofdzakelijk water), zie bijvoorbeeld Sol-Gel Science, The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing (C.J. Brinker en G.W. Scheer) gepubliceerd door Academie 15 Press Ine., 1990, bijvoorbeeld bladzijde 8. Deze materialen kunnen ook worden aangeduid als co-gelmaterialen of coagels. De vaste stof kan in het begin in de vorm van gedispergeerde, discontinue vaste deeltjes (een sol) zijn, maar deze individuele deeltjes klonteren samen ter vorming van een continu vast netwerk. De samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding zijn in het begin in de vorm van 20 een sol, welk materiaal na verloop van tijd wordt omgezet in een gel.The term "gel" as used herein refers to a substance containing a continuous solid skeleton (based on the aluminosilicate in the present invention) which encloses a continuous liquid phase (in the present embodiment mainly water), see for example Sol-Gel Science , The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing (CJ Brinker and GW Scheer) published by Academie 15 Press Ine., 1990, for example page 8. These materials can also be referred to as co-gel materials or coagels. initially in the form of dispersed, discontinuous solid particles (a sol), but these individual particles clump together to form a continuous solid network.The compositions of the present invention are initially in the form of a sol, which material is converted to a gel over time.

Een de voorkeur verdienende klasse van samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding bestaat uit de volgende verbindingen, omvattende: (a) van 5% tot 40%, bij voorkeur van 5 tot 30%, met name bij voorkeur 10 tot 25 gew.% aluminosilicaat, omvattende alkalimetaalaluminaat en 25 alkalimetaalsilicaat, gekenmerkt doordat de molaire verhouding Si02:X20 voor het alkalimetaalsilicaat 3,6:1 tot 10:1 bedraagt, waarbij X het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalsilicaat en het alkalimetaalaluminaat wordt uitgedrukt onder toepassing van een molaire verhouding Y20:AI203 van 1,35:1, waarbij Y het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalaluminaat.A preferred class of compositions according to the present invention consists of the following compounds, comprising: (a) from 5% to 40%, preferably from 5 to 30%, in particular preferably 10 to 25%, by weight aluminosilicate, comprising alkali metal aluminate and alkali metal silicate, characterized in that the SiO2: X20 molar ratio for the alkali metal silicate is 3.6: 1 to 10: 1, where X represents the alkali metal silicate and the alkali metal aluminate is expressed using a molar ratio of Y20: Al2 O3 1.35: 1, wherein Y represents the alkali metal of the alkali metal aluminate.

30 (b) van 0,1 tot 10%, bij voorkeur van 0,3 tot 5 gew.% organische vloeistof, en (c) de resterende hoeveelheid water is, eventueel verder inclusief een of meer andere bestanddelen.(B) from 0.1 to 10%, preferably from 0.3 to 5% by weight of organic liquid, and (c) the remaining amount of water, optionally further including one or more other components.

In afwezigheid van de organische vloeistof werd gevonden, dat voor 5 een bepaalde droogtemperatuur, hoe meer extensief het droger is (te weten verlies van water), hoe meer vatbaar een filmdeklaag, bereid onder toepassing van de aluminosilicaatsamenstelling, is om in een relatief korte tijdsperiode te resulteren in een zwakke en poedervormige deklaag. Wanneer de organische vloeistof echter 5 aanwezig is, wordt de integriteit van de deklaag, in termen van sterkte en nietpoedervormig gedrag hiervan, aanzienlijk verbeterd.In the absence of the organic liquid, it was found that for a certain drying temperature, the more extensive the drier (i.e. loss of water), the more susceptible a film coating prepared using the aluminosilicate composition is to be in a relatively short period of time. to result in a weak and powdered coating. However, when the organic liquid is present, the integrity of the coating, in terms of strength and non-powdered behavior thereof, is considerably improved.

Natriumsilicaatverbindingen zijn in het algemeen in de handel verkrijgbaar in een waterige oplossingsvorm, in het bijzonder met een opgelost vaste stofgehalte van 60%, met molaire verhoudingen Si02:Na20 in het bijzonder 10 variërend van 0,5:1 tot 3,5:1. Voor toepassing in de onderhavige uitvinding zijn geschikte verhoudingen Si02:X20 van 3,6:1 tot 10:1, bij voorkeur van 3,8:1 tot 7:1, met name bij voorkeur van 3,9:1 tot 5:1, waarbij X het alkalimetaal van het alkali-metaalsilicaat weergeeft.Sodium silicate compounds are generally commercially available in an aqueous solution form, in particular with a dissolved solids content of 60%, with SiO 2: Na 2 O molar ratios in particular ranging from 0.5: 1 to 3.5: 1. For use in the present invention, suitable ratios of SiO 2: X 2 O are from 3.6: 1 to 10: 1, preferably from 3.8: 1 to 7: 1, particularly preferably from 3.9: 1 to 5: 1 wherein X represents the alkali metal of the alkali metal silicate.

De keuze van de hiervoor beschreven molaire verhouding van 15 Si02:X20, waarbij X het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalsilicaat, leidt tot een verrassende toename in de bestandheid tegen water van de geharde en gedroogde, of gedroogde films, gevormd uit de waterige samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding.The choice of the above-described molar ratio of SiO 2: X 2 O, where X represents the alkali metal of the alkali metal silicate, leads to a surprising increase in water resistance of the cured and dried, or dried films formed from the aqueous compositions of the present invention.

Het alkalimetaal X is bij voorkeur natrium, kalium, lithium of een 20 mengsel hiervan. Met name bij voorkeur is het alkalimetaal X kalium of natrium, of een mengsel hiervan. Vanwege de gemakkelijke beschikbaarheid kan natrium de voorkeur verdienen. Echter, wanneer een grotere bestandheid tegen carbonaat-vorming, veroorzaakt door reactie met atmosferische C02 gewenst is, verdient het inbouwen van kalium de voorkeur. Wanneer een grotere bestandheid tegen 25 oplossen in water gewenst is, dan verdient het inbouwen van lithium de voorkeur. Op basis van deze informatie kan een deskundige op dit gebied de hoeveelheden Li, K en Na in het licht van de eisen hiervan optimaliseren.The alkali metal X is preferably sodium, potassium, lithium or a mixture thereof. The alkali metal X is particularly preferably potassium or sodium, or a mixture thereof. Sodium may be preferred because of its easy availability. However, if greater resistance to carbonate formation caused by reaction with atmospheric CO2 is desired, the incorporation of potassium is preferred. If greater resistance to dissolution in water is desired, the incorporation of lithium is preferred. Based on this information, an expert in this field can optimize the amounts of Li, K and Na in the light of the requirements thereof.

Het alkalimetaalaluminaat kan elk geschikt alkalimetaalaluminaat zijn, bij voorkeur Na-, K- of Li-aluminaat of mengsels hiervan, met name bij voorkeur 30 Na- of K-aluminaat of mengsels hiervan, in het bijzonder natriumaluminaat. Natriumaluminaat is in de handel verkrijgbaar als een vaste stof met een molaire verhouding van Na20:AI203 van 1:1, maar is ook verkrijgbaar als geconcentreerde waterige oplossingen met molaire verhoudingen van Na20:AI203 in het gebied van 2,0:1 tot 1:1. De molaire verhouding van Na20:AI203 in natriumaluminaat voor 6 toepassing in samenstellingsystemen en de werkwijzen volgens de onderhavige uitvinding bedraagt bij voorkeur 1,6:1 tot 1:1, met name bij voorkeur 1,4:1 tot 1:1. Deze verhoudingen zijn ook toepasbaar op andere alkalimetaalaluminaten en combinaties hiervan, wanneer toegepast voor samenstellingen, systemen en 5 werkwijzen volgens de onderhavige uitvinding. Voor de onderhavige uitvinding, en in de onderhavige beschrijvingsinleiding, moet echter alkalimetaalaluminaat, zoals uitgedrukt in de samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding, worden beschouwd als alkalimetaalaluminaat met een molaire verhouding van Y20: Al203 van 1,35:1, vanuit het oogpunt van berekening, waarbij Y het alkalimetaal weergeeft 10 van het alkalimetaalaluminaat. Dit is noodzakelijk om enige verwarring in de relatieve hoeveelheden van de totale hoeveelheid alkalimetaaloxide (XzO en Y20), Al203, en Si02 in het aluminosilicaat van samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding te voorkomen. De scheiding van alkalimetaaloxide in X20 en YzO is louter voor het gemak van de berekeningen en het definiëren van de samenstelling van het 15 aluminosilicaat, en in de praktijk zullen X en Y elk hetzelfde alkalimetaal weergeven, of alkalimetaalmengsel dat in het aluminosilicaat aanwezig is. De berekening wordt als volgt uitgevoerd. De analyse verschaft hoeveelheden van Al203, X20 en Y20. Vervolgens, waarbij met de hoeveelheid Al203 in de samenstelling wordt aangevangen, wordt elke mol Al203 gebonden aan 1,35 mol alkalimetaaloxide (Y20). 20 De verhouding tussen de resterende alkalimetaaloxide (X20) en Si02 definiëren het alkalimetaalsilicaat in het aluminosilicaat van de samenstelling.The alkali metal aluminate can be any suitable alkali metal aluminate, preferably Na, K or Li aluminate or mixtures thereof, in particular preferably Na or K aluminate or mixtures thereof, in particular sodium aluminate. Sodium aluminate is commercially available as a solid with a molar ratio of Na 2 O: Al 2 O 3 of 1: 1, but is also available as concentrated aqueous solutions with molar ratios of Na 2 O: Al 2 O 3 in the range of 2.0: 1 to 1: 1. The molar ratio of Na 2 O: Al 2 O 3 in sodium aluminate for use in composition systems and the methods of the present invention is preferably from 1.6: 1 to 1: 1, more preferably from 1.4: 1 to 1: 1. These ratios are also applicable to other alkali metal aluminates and combinations thereof, when used for compositions, systems and methods of the present invention. However, for the present invention, and in the present description of introduction, alkali metal aluminate, as expressed in the compositions of the present invention, should be considered as alkali metal aluminate with a molar ratio of Y 2 O: Al 2 O 3 of 1.35: 1 from the point of view of calculation, wherein Y represents the alkali metal of the alkali metal aluminate. This is necessary to prevent any confusion in the relative amounts of the total amount of alkali metal oxide (X 2 O and Y 2 O), Al 2 O 3, and SiO 2 in the aluminosilicate of compositions of the present invention. The separation of alkali metal oxide into X 2 O and Y 2 O is merely for ease of calculation and defining the composition of the aluminosilicate, and in practice, X and Y will each represent the same alkali metal, or alkali metal mixture present in the aluminosilicate. The calculation is performed as follows. The analysis provides amounts of Al 2 O 3, X 2 O and Y 2 O. Subsequently, starting with the amount of Al 2 O 3 in the composition, each mole of Al 2 O 3 is bonded to 1.35 mole of alkali metal oxide (Y 2 O). The ratio between the remaining alkali metal oxide (X 2 O) and SiO 2 define the alkali metal silicate in the aluminosilicate of the composition.

Elke verwijzing hierin naar een vloeistof betekent een stof die vloeibaar, bij voorkeur schenkbaar, bij 25 °C onder atmosferische druk is, tenzij expliciet anders is aangegeven. Alle hierin weergegeven viscositeitswaarden 25 verwijzen bovendien naar niet-Newtonse vloeistoffen of gels waarvan de viscositeitswaarden worden gemeten bij een afschuifspanning van 23 s'1 en een temperatuur van 25 °C.Any reference herein to a liquid means a substance that is liquid, preferably pourable, at 25 ° C under atmospheric pressure, unless explicitly stated otherwise. All viscosity values presented herein furthermore refer to non-Newtonian liquids or gels whose viscosity values are measured at a shear stress of 23 s'1 and a temperature of 25 ° C.

De organische vloeistof is bij voorkeur een vloeistof die in wezen niet met water mengbaar is. De mate van niet-mengbaar zijn is in het algemeen, bij 30 een temperatuur van 25 °C, zodanig dat de organische vloeistof oplost in een omvang minder dan ongeveer 10 gew. % (bij voorkeur minder dan ongeveer 5 gew.%, in het bijzonder minder dan 1 gew.%) in water, of water oplost in een hoeveelheid minder dan ongeveer 10 gew.% (bij voorkeur minder dan ongeveer 5 gew.%, in het bijzonder dan 1 gew.%) in de organische vloeistof.The organic liquid is preferably a liquid that is essentially immiscible with water. The degree of immiscibility is generally, at a temperature of 25 ° C, such that the organic liquid dissolves to an extent less than about 10 wt. % (preferably less than about 5% by weight, especially less than 1% by weight) in water, or water dissolves in an amount less than about 10% by weight (preferably less than about 5% by weight, in in particular than 1% by weight) in the organic liquid.

77

Hoewel de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding als een brandvertragende deklaag op een oppervlak of een substraat kan worden toegepast, is de onderhavige samenstelling niet tot deze bijzondere applicatie beperkt en kan bijvoorbeeld worden toegepast als een bindmiddel of hechtmiddel of 5 een tegen water bestand zijnde deklaag, ongeacht of de samenstelling dient om in dergelijke andere applicaties voor brandvertraging te zorgen.Although the composition of the present invention can be applied as a fire retardant coating on a surface or substrate, the present composition is not limited to this particular application and can be used, for example, as a binder or adhesive or a water resistant coating, regardless of whether the composition serves to cause fire retardation in such other applications.

Het aluminosilicaat, zoals toegepast in de onderhavige uitvinding, wordt in het bijzonder gevormd via de sol-gel-route en dit kan in situ tot stand worden gebracht door het vormen van het aluminosilicaat op het moment van 10 gebruik, door het mengen van precursorvloeistoffen die alkalimetaalaluminaat en alkalimetaalsilicaat omvatten. De onderhavige uitvinding voorziet aldus in een precursorsysteem ter vorming van een deklaagsamenstelling volgens het eerste aspect van de onderhavige uitvinding, waarbij het precursorsysteem omvat: (i) een alkalimetaalaluminaat, 15 (ii) een waterige oplossing van een alkalimetaalsilicaat, en (iii) een organische vloeistof.The aluminosilicate, as used in the present invention, is specifically formed via the sol-gel route and this can be accomplished in situ by forming the aluminosilicate at the time of use, by mixing precursor liquids which alkali metal aluminate and alkali metal silicate. The present invention thus provides a precursor system for forming a coating composition according to the first aspect of the present invention, wherein the precursor system comprises: (i) an alkali metal aluminate, (ii) an aqueous solution of an alkali metal silicate, and (iii) an organic solution liquid.

Een sol-gel is in principe een reactieproduct dat in het begin wordt gevormd uit de bestanddelen van het precursorsysteem als een vloeistof, maar dat vervolgens een gel vormt en tenslotte vast wordt. Om de gel-sol te vormen wordt 20 vast aluminaat gemengd met een waterige silicaatoplossing, of een waterige aluminaat-oplossing wordt gemengd met een waterige silicaatoplossing.A sol gel is basically a reaction product that is initially formed from the components of the precursor system as a liquid, but which subsequently forms a gel and finally solidifies. To form the gel sol, solid aluminate is mixed with an aqueous silicate solution, or an aqueous aluminate solution is mixed with an aqueous silicate solution.

Ten minste een deel van de organische vloeistof kan in bestanddeel (i) en/of bestanddeel (ii) worden ingebouwd. Anderzijds kan de organische vloeistof in het begin volledig gescheiden zijn van zowel bestanddeel (i) als bestanddeel (ii) 25 en kan meteen worden gemengd, of aansluitend op het mengen van bestanddelen (i) en (ii). De organische vloeistof wordt bij voorkeur in bestanddeel (i) en/of bestanddeel (ii) ingebouwd, voordat het mengen van de bestanddelen plaatsvindt ter vorming van het sol-gel-systeem.At least a portion of the organic liquid can be incorporated into component (i) and / or component (ii). On the other hand, the organic liquid may initially be completely separated from both component (i) and component (ii) and may be mixed immediately, or subsequent to the mixing of components (i) and (ii). The organic liquid is preferably incorporated into component (i) and / or component (ii) before mixing of the components takes place to form the sol-gel system.

De onderhavige uitvinding voorziet verder in een waterige oplossing 30 van een alkalimetaalsilicaat en ten minste een organische vloeistof, gekozen uit de groep bestaande uit meerwaardige hydroxy-alcoholen, minerale oliën, vloeibare paraffine-oliën, glycolethers, siliconenoliën en mengsels hiervan, gekenmerkt doordat de molaire verhouding van Si02:X20 voor het alkalimetaalsilicaat een waarde bezit van 3,6:1 tot 10:1, bij voorkeur van 3,8:1 tot 7:1, in het bijzonder van 8 3,9:1 tot 5:1, waarbij X het alkalimetaal weergeeft van het alkalimetaalsilicaat. Deze samenstelling is toepasbaar als een deel van het hiervoor besproken precursor-systeem.The present invention further provides an aqueous solution of an alkali metal silicate and at least one organic liquid selected from the group consisting of polyhydric hydroxy alcohols, mineral oils, liquid paraffin oils, glycol ethers, silicone oils and mixtures thereof, characterized in that the molar ratio of SiO 2: X 2 O for the alkali metal silicate has a value of 3.6: 1 to 10: 1, preferably from 3.8: 1 to 7: 1, in particular from 8 3.9: 1 to 5: 1, wherein X represents the alkali metal of the alkali metal silicate. This composition is applicable as a part of the precursor system discussed above.

De onderhavige uitvinding voorziet in een applicatiesysteem ter 5 vorming van een deklaagsamenstelling volgens het eerste aspect van de onderhavige uitvinding uit een precursorsysteem volgens het tweede aspect van de onderhavige uitvinding en het aanbrengen van de aldus gevormde deklaagsamenstelling op een substraat, waarbij het applicatiesysteem omvat: middelen voor het mengen van bestanddelen (i), (ii) en (iii) en applicatiemiddelen voor het tot stand 10 brengen van een deklaag van het resulterende mengsel op het substraat. Het applicatiesysteem voor het vormen van een deklaagsamenstelling en voor het op een substraat aanbrengen van de aldus gevormde deklaagsamenstelling omvat volgens geschikte wijze een alkalimetaalaluminaat, bij voorkeur natriumaluminaat, (i) bewaard in een eerste opslagmiddel, een waterige oplossing van een 15 alkalimetaalsilicaat (ii) in een tweede opslagmiddel en een organische vloeistof (iii) in een derde opslagmiddel, of in het eerste en/of tweede opslagmiddel, een middel voor het mengen van bestanddelen (i), (ii) en (iii) en applicatiemiddelen voor het bedekken van het substraat met het resulterende mengsel.The present invention provides an application system for forming a coating composition according to the first aspect of the present invention from a precursor system according to the second aspect of the present invention and applying the thus formed coating composition to a substrate, the application system comprising: means for mixing components (i), (ii) and (iii) and application means for creating a coating of the resulting mixture on the substrate. The application system for forming a coating composition and for applying the coating composition thus formed to a substrate suitably comprises an alkali metal aluminate, preferably sodium aluminate, (i) stored in a first storage means, an aqueous solution of an alkali metal silicate (ii) in a second storage means and an organic liquid (iii) in a third storage means, or in the first and / or second storage means, a means for mixing components (i), (ii) and (iii) and application means for covering the substrate with the resulting mixture.

De organische vloeistof kan in de eigen, gescheiden opslag-20 middelen hiervan worden bewaard, of worden gemengd met een of beide van het alkalimetaalaluminaat of de waterige oplossing van alkalimetaalaluminaat, in de respectieve opslagmiddelen hiervan.The organic liquid can be stored in its own separate storage means, or mixed with one or both of the alkali metal aluminate or the aqueous solution of alkali metal aluminate, in their respective storage means.

Het alkalimetaalaluminaat kan in de vorm van een waterige oplossing zijn. Geschikte opslagmiddelen zijn tanks, containers, of vaten in 25 vloeistofverbinding met de middelen voor het mengen van de bestanddelen. Het transport van de bestanddelen naar en van de middelen voor het mengen kan tot stand worden gebracht door middel van een rangschikking van pompen en kleppen om de dosering van elk bestanddeel aan de middelen voor het mengen te doseren.The alkali metal aluminate can be in the form of an aqueous solution. Suitable storage means are tanks, containers, or vessels in fluid communication with the means for mixing the components. The transport of the components to and from the mixing means can be accomplished by means of an arrangement of pumps and valves to dose the dosage of each component to the mixing means.

De onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze ter bereiding 30 van een deklaagsamenstelling, welke werkwijze omvat het mengen van de volgende bestanddelen: (i) een alkalimetaalaluminaat, (ii) een waterige oplossing van een alkalimetaalsilicaat, en (iii) een organische vloeistof.The present invention provides a process for preparing a coating composition, which process comprises mixing the following components: (i) an alkali metal aluminate, (ii) an aqueous solution of an alkali metal silicate, and (iii) an organic liquid.

99

De volgende, de voorkeur verdienende aspecten volgens de onderhavige uitvinding zijn toepasbaar op alle eerder genoemde aspecten van de onderhavige uitvinding, indien nodig.The following preferred aspects of the present invention are applicable to all the aforementioned aspects of the present invention, if necessary.

Deklagen, gevormd uit samenstellingen volgens de onderhavige 5 uitvinding, vertonen een superieure fysische integriteit en een stabiliteit gedurende een lange tijd, in vergelijking met conventionele silicaatsystemen. Zonder aan enige theorie wensen te worden gebonden, wordt verondersteld dat deze verbetering haar oorsprong vindt dankzij het aluminosilicaat dat aanwezig is in de vorm van een netwerk van gebonden moleculen dat zich uitstrekt door de oplossing en dankzij de 10 aanwezigheid van de organische vloeistof.Coatings formed from compositions of the present invention exhibit superior physical integrity and stability over a long time, compared to conventional silicate systems. Without wishing to be bound by any theory, it is assumed that this improvement has its origin thanks to the aluminosilicate present in the form of a network of bound molecules extending through the solution and due to the presence of the organic liquid.

De samenstelling volgens het eerste aspect van de onderhavige uitvinding, voordat applicatie op een oppervlak of substraat plaatsvindt, omvat in het bijzonder ten minste 5 gew.% aluminosilicaat en ten minste 0,1 gew.% organische vloeistof.The composition according to the first aspect of the present invention, before application to a surface or substrate, comprises in particular at least 5% by weight of aluminosilicate and at least 0.1% by weight of organic liquid.

15 Vanuit het oogpunt van duidelijkheid zijn de de voorkeur verdienende waarden voor de bestanddelen, die hierna nader worden weergegeven, op alle aspecten van de onderhavige uitvinding van toepassing. De waarden worden echter uitgedrukt in termen van de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding. Indien bijvoorbeeld toegepast op het precursorsysteem of het applicatiesysteem of 20 de precursorsamenstellingen, dan zijn de de voorkeur verdienende waarden van toepassing op de waarden die worden bereikt in de resulterende sol-gel-samenstelling.For the sake of clarity, the preferred values for the components, which are described in more detail below, apply to all aspects of the present invention. However, the values are expressed in terms of the composition of the present invention. For example, if applied to the precursor system or application system or precursor compositions, the preferred values apply to the values achieved in the resulting sol-gel composition.

De hoeveelheid water in de samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding bedraagt bij voorkeur 60% tot 95%, met name bij voorkeur 25 70 tot 90 gew.% van de totale samenstelling. Dit is de waarde voordat drogen of harden van de samenstellingen optreedt. Bij geringere vochtgehaltes kan de viscositeit van de samenstellingen te hoog worden om het gemakkelijk verwerken toe te staan, en te hoog worden om het bedekken of het sproeien van de samenstellingen op oppervlakken mogelijk te maken.The amount of water in the compositions according to the present invention is preferably 60% to 95%, more preferably 70 to 90% by weight of the total composition. This is the value before drying or curing of the compositions occurs. At lower moisture contents, the viscosity of the compositions may become too high to permit easy processing, and may become too high to allow coating or spraying of the compositions onto surfaces.

30 Het aluminosilicaat is in het bijzonder amorf, hetgeen kan worden vastgesteld door de afwezigheid van scherpe pieken in het röntgendiffractie-spectrum van het materiaal. De molaire verhouding Si:Al in de samenstelling bedraagt in het bijzonder 3:1 tot 30:1, bij voorkeur 4:1 tot 15:1 en met name bij voorkeur 5:1 tot 10:1. In deze context is de verwijzing naar de molaire verhouding 10The aluminosilicate is in particular amorphous, which can be determined by the absence of sharp peaks in the X-ray diffraction spectrum of the material. The Si: Al molar ratio in the composition is in particular 3: 1 to 30: 1, preferably 4: 1 to 15: 1 and especially preferably 5: 1 to 10: 1. In this context, the reference to the molar ratio is 10

Si:AI gebaseerd op de hoeveelheid silicium (in mol) in het silicaat en aluminium (in mol) in het aluminaat, toegepast ter bereiding van de samenstellingen. Het aluminosilicaat wordt gebruikelijk gevormd via de sol-gel-route, bij voorkeur in situ uit een mengsel van precursorbestanddelen op het moment van gebruik.Si: Al based on the amount of silicon (in moles) in the silicate and aluminum (in moles) in the aluminate used to prepare the compositions. The aluminosilicate is usually formed via the sol-gel route, preferably in situ from a mixture of precursor components at the time of use.

5 Samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding omvatten ook bij voorkeur een metaal of metaaloxide om waterabsorptie te onderdrukken en/of om bij te dragen aan het handhaven van de filmvormende eigenschappen van de samenstelling, bij voorkeur filmintegriteit, na bewaren. Het metaal of de oxide zal gebruikelijk in deeltjesachtige vorm zijn en nauwelijks oplosbaar in water zijn. De 10 volume mediaandeeltjesdiameter van het metaal of de metaaloxide zal bij voorkeur 50 pm of minder bedragen. Bij voorkeur zal minder dan 1 vol.% van de metaal- of metaaloxidedeeltjes een waarde van 200 pm overschrijden. Amfotere of zure oxiden worden voor dit doel in het bijzonder toegepast.Compositions of the present invention also preferably include a metal or metal oxide to suppress water absorption and / or to help maintain the film-forming properties of the composition, preferably film integrity, after storage. The metal or the oxide will usually be in particulate form and hardly soluble in water. The 10 volume median particle diameter of the metal or metal oxide will preferably be 50 µm or less. Preferably, less than 1 volume% of the metal or metal oxide particles will exceed a value of 200 µm. Amphoteric or acidic oxides are used in particular for this purpose.

De hierin toegepast term “zure oxide" betekent een oxide die 15 reageert met een alkali of base ter vorming van een zout plus water.The term "acid oxide" as used herein means an oxide that reacts with an alkali or base to form a salt plus water.

De hierin toegepaste term “amfotere oxide” betekent een oxide die een zuur of basisch karakter kan vertonen, afhankelijk van het reactant waarmee het in reactie wordt gebracht en/of de reactie-omstandigheden.The term "amphoteric oxide" as used herein means an oxide which may exhibit an acid or basic character depending on the reactant with which it is reacted and / or the reaction conditions.

De metaaloxide kan bijvoorbeeld worden gekozen uit amfotere 20 oxiden van elementen van Groep III, bij voorkeur boor- en galliumoxiden, of zinkoxide en mengsels hiervan. Anderzijds kan de metaaloxide bij voorkeur worden gekozen uit zure oxiden van elementen van Groep IV, bij voorkeur tinoxiden en germaanoxiden, of zirkoniumoxiden en mengsels hiervan. Mengsels van een of meer amfotere oxiden met een of meer amfotere oxiden kunnen ook worden 25 toegepast. In plaats van het introduceren van het metaal in de vorm van een oxide, kan de oxide anderzijds in situ worden gevormd als een resultaat van het toevoegen van het metaal als zodanig aan de samenstelling. Zonder aan enige theorie te worden gebonden, wordt verondersteld dat zink- of de andere metaaloxide reageert met enig resterend silicaat om de oplosbaarheid van films, gevormd door het 30 bedekken of anderzijds aanbrengen van de samenstelling op substraten, te verlagen.The metal oxide can for example be selected from amphoteric oxides of elements of Group III, preferably boron and gallium oxides, or zinc oxide and mixtures thereof. Alternatively, the metal oxide can preferably be selected from acid oxides of Group IV elements, preferably tin oxides and germane oxides, or zirconium oxides and mixtures thereof. Mixtures of one or more amphoteric oxides with one or more amphoteric oxides can also be used. Instead of introducing the metal in the form of an oxide, the oxide can on the other hand be formed in situ as a result of adding the metal as such to the composition. Without being bound by any theory, it is believed that zinc or the other metal oxide reacts with any residual silicate to reduce the solubility of films formed by coating or otherwise applying the composition to substrates.

De hoeveelheid metaaloxide of metaal bedraagt bij voorkeur 0,1 % tot 10 %, bij voorkeur 0,3 tot 5 gew.% (bijvoorbeeld van 0,3 tot 3 gew.%) van de totale samenstelling, voordat drogen of harden optreedt.The amount of metal oxide or metal is preferably 0.1% to 10%, preferably 0.3 to 5% by weight (for example from 0.3 to 3% by weight) of the total composition, before drying or curing occurs.

1111

Samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding omvatten bij voorkeur 0,1 % tot 10 %, bij voorkeur van 0,3 tot 5 gew.% (bijvoorbeeld van 0,3 tot 4 gew.%) organische vloeistof, voordat drogen of harden plaatsvindt.Compositions of the present invention preferably comprise from 0.1% to 10%, preferably from 0.3 to 5% by weight (e.g. from 0.3 to 4% by weight) of organic liquid, before drying or curing.

De organische vloeistof bezit bij voorkeur, bij atmosferische druk.The organic liquid preferably has, at atmospheric pressure.

5 een kookpunt hoger dan 110 °C. De organische vloeistof bezit bij voorkeur een kookpunt (bij atmosferische druk) van ten minste ongeveer 120 °C, in het bijzonder ten minste ongeveer 130 eC en meer in het bijzonder tot ongeveer 500 °C. Het kookpunt bedraagt bij voorkeur niet meer dan 500 °C, bij voorkeur niet meer dan 300 °C.5 a boiling point higher than 110 ° C. The organic liquid preferably has a boiling point (at atmospheric pressure) of at least about 120 ° C, in particular at least about 130 ° C and more particularly up to about 500 ° C. The boiling point is preferably no more than 500 ° C, preferably no more than 300 ° C.

10 De organische vloeistof is een vloeistof die onder alkalische omstandigheden stabiel is, waarmee wordt bedoeld dat de vloeistof opslag in een waterige samenstelling met een pH-waarde van 9 of meer, bij voorkeur een pH-waarde van 12 of meer, kan doorstaan, zonder significante chemische degradatie (te weten minder dan 1 gew.% verlies van de vloeistof door degradatie bij 25 °C 15 gedurende een bewaarperiode van 30 dagen) en ook ten opzichte van oxidatie, warmte en licht stabiel is.The organic liquid is a liquid that is stable under alkaline conditions, which means that the liquid can withstand storage in an aqueous composition with a pH value of 9 or more, preferably a pH value of 12 or more, without significant chemical degradation (i.e. less than 1% by weight loss of the liquid due to degradation at 25 ° C over a 30-day storage period) and is also stable with respect to oxidation, heat and light.

De organische vloeistof is in het bijzonder een vloeistof met een viscositeit minder dan 5000 mPa.s, bij voorkeur minder dan 2000 mPa.s (bijvoorbeeld minder dan 1000 mPa.s) bij een temperatuur van 25 °C, gemeten bij 20 een afschuifsnelheid van 23 sec'1.The organic liquid is in particular a liquid with a viscosity of less than 5000 mPa.s, preferably less than 2000 mPa.s (for example less than 1000 mPa.s) at a temperature of 25 ° C, measured at a shear rate of 23 sec'1.

De organische vloeistof kan een of meer, in wezen met water niet-mengbare organische oplosmiddelen omvatten, gekozen uit polyhydroxyalcoholen, minerale oliën, vloeibare paraffine-oliën, glycolethers, siliconenoliën en mengsels hiervan. Van deze verbindingen verdienen siliconenoliën met name de voorkeur. Het 25 verdient de voorkeur dat de organische vloeistof een siliconenolie is.The organic liquid can comprise one or more organic solvents, essentially water-immiscible, selected from polyhydroxy alcohols, mineral oils, liquid paraffin oils, glycol ethers, silicone oils and mixtures thereof. Of these compounds, silicone oils are particularly preferred. It is preferred that the organic liquid is a silicone oil.

Geschikte siliconenoliën voor toepassing in samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding en precursorsystemen zijn derhalve organosiloxaanverbindingen, in het bijzonder volgens algemene formule (I): R3 30 | R^-Si-O-jn-R* (I) R< 12 waarin n het aantal herhalende eenheden in het polymeer is en kan variëren van 2, bijvoorbeeld van 10, tot 1.000.000, met name bij voorkeur van 30, bijvoorbeeld van 50, tot 500.000, en R, kan worden gekozen uit waterstof of methyl-groepen en R2 kan worden gekozen uit waterstof of SiR5l waarin R5 waterstof, 5 hydroxyl of methyl kan zijn en waarbij R3 en R4 onafhankelijk kunnen worden gekozen uit C, tot C12 rechte keten of vertakte, verzadigde of onverzadigde alkyl-, alkenyl- of fenyldelen, of uit eenheden volgens formule I hierboven, of uit gesubstitueerde alkyl- of gesubstitueerde fenyldelen waarin substituenten kunnen zijn: halogenen, aminogroepen, sulfaatgroepen, sulfonaatgroepen, carboxygroepen, 10 hydroxygroepen of nitrogroepen. Bij voorkeur zijn R3 en R4 methylgroepen. Bij voorkeur zijn de siliconenoliën voor toepassing in de onderhavige uitvinding vrij van halogeensubstituenten.Suitable silicone oils for use in compositions according to the present invention and precursor systems are therefore organosiloxane compounds, in particular according to general formula (I): R3 30 | R ^ -Si-O-jn-R * (I) R <12 wherein n is the number of repeating units in the polymer and may vary from 2, for example from 10, to 1,000,000, particularly preferably from 30, for example from 50 to 500,000, and R 1 can be selected from hydrogen or methyl groups and R 2 can be selected from hydrogen or SiR 5 wherein R 5 can be hydrogen, hydroxyl or methyl and wherein R 3 and R 4 can be independently selected from C to C12 straight chain or branched, saturated or unsaturated alkyl, alkenyl or phenyl moieties, or from units of formula I above, or from substituted alkyl or substituted phenyl moieties in which substituents can be: halogens, amino groups, sulfate groups, sulfonate groups, carboxy groups, 10 hydroxy groups or nitro groups. Preferably, R 3 and R 4 are methyl groups. Preferably, the silicone oils for use in the present invention are free of halogen substituents.

Een of meer mogelijke andere bestanddelen kunnen gunstig in samenstellingen volgens elk aspect van de onderhavige uitvinding worden 15 ingebouwd, bijvoorbeeld in hoeveelheden van 0,001 tot 5 gew.%, zoals 0,01 tot 2 gew.% van de samenstelling voor alle of elke klasse, en kunnen bijvoorbeeld worden gekozen uit de volgende klassen: (i) een of meer oppervlakte-actieve middelen, bij voorkeur gekozen uit anionische, niet-ionische, kationische, amfotere en zwitterionische oppervlakte- 20 actieve middelen en mengsels hiervan, bijvoorbeeld oppervlakte-actieve middelen waarvan bekend is dat zij verenigbaar zijn met silicaat- en/of aluminaatoplossingen, zoals alkali-capryloamfopropionaatverbindingen (bijvoorbeeld Crodateric CyNa50); (ii) een of meer fosfonaten en/of fosfonzuren, zoals trifenylfosfaat-verbindingen en nitrilotric (methyleen) trifosforzuur; 25 (iii) een of meer langzaam proton vrijmakende anorganische zouten, zoals diwaterstofaluminiumfosfaatverbindingen; (iv) een of meer sequestranten, zoals EDTA, of van het fosfonaattype, bijvoorbeeld zoals in de handel gebracht onder de naam Dequest; en (v) een of meer isocyanaatverbindingen, zoals methyleen- 30 diisocyanaat.One or more possible other ingredients may advantageously be incorporated into compositions according to any aspect of the present invention, for example in amounts of 0.001 to 5% by weight, such as 0.01 to 2% by weight of the composition for all or each class, and may for example be selected from the following classes: (i) one or more surfactants, preferably selected from anionic, non-ionic, cationic, amphoteric and zwitterionic surfactants and mixtures thereof, for example surfactants which are known to be compatible with silicate and / or aluminate solutions, such as alkali-capryloamopropionate compounds (e.g. Crodateric CyNa50); (ii) one or more phosphonates and / or phosphonic acids, such as triphenyl phosphate compounds and nitrilotric (methylene) triphosphoric acid; (Iii) one or more slowly proton-releasing inorganic salts, such as dihydrogen aluminum phosphate compounds; (iv) one or more sequestrants, such as EDTA, or of the phosphonate type, for example as marketed under the name Dequest; and (v) one or more isocyanate compounds, such as methylene diisocyanate.

Samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding (die eventueel kunnen worden bereid uit een precursorsysteem op het moment van gebruik) kunnen bijvoorbeeld op het substraat worden aangebracht door middel van een sproeipistool (eventueel onder druk gebracht met lucht of gas), een walssysteem of 13 een borstelsysteem. Anderzijds kan het te behandelen materiaal worden bedekt of geïmpregneerd door onderdompeling van het materiaal in de deklaagsamenstelling waarbij de deklaagsamenstelling zich bevindt in een geschikt vat.Compositions of the present invention (which may optionally be prepared from a precursor system at the time of use) may be applied to the substrate, for example, by means of a spray gun (optionally pressurized with air or gas), a roll system or a brush system. On the other hand, the material to be treated can be covered or impregnated by immersing the material in the coating composition with the coating composition being located in a suitable vessel.

Samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding die moeten 5 worden toegepast als brandvertragers kunnen worden aangebracht op elk geschikt brandbaar substraat, maar zijn met name geschikt voor substraten die een geëxpandeerd of geschuimd polymeer omvatten. Met name en bij voorkeur is dat een polymeer dat in wezen onoplosbaar in de organische vloeistof bij kamertemperatuur is, te weten het vloeibare bestanddeel wordt met die gedachte in 10 beschouwing gekozen.Compositions according to the present invention to be used as flame retardants can be applied to any suitable combustible substrate, but are particularly suitable for substrates comprising an expanded or foamed polymer. In particular, and preferably, that is a polymer that is essentially insoluble in the organic liquid at room temperature, i.e., the liquid component is selected with that in mind.

Afhankelijk van de beoogde functie van de geharde samenstelling kan de samenstelling in plaats daarvan worden aangebracht op een substraat, omvattende een of meer stoffen, gekozen uit hout, niet-geschuimd polymeer, metaal, glas, keramiek, beton, samengestelde bouwmateriaal zoals Breezeblock, 15 tegels of metselwerk, papier of aardewerk, of ander steenachtig materiaal.Depending on the intended function of the cured composition, the composition can instead be applied to a substrate comprising one or more substances selected from wood, non-foamed polymer, metal, glass, ceramic, concrete, composite building material such as Breezeblock, tiles or masonry, paper or earthenware, or other stony material.

Wanneer de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding wordt toegepast ter bereiding van brandvertragende systemen, dan verdient het de voorkeur wanneer het resulterende systeem in wezen vrij is van halogeen bevattende verbindingen, te weten die minder van 1 gew.%, bij voorkeur minder dan 20 0,5 gew.% van dergelijke verbindingen bevatten.When the composition of the present invention is used to prepare fire-retardant systems, it is preferable if the resulting system is essentially free of halogen-containing compounds, i.e. less than 1% by weight, preferably less than 20%, Contain 5% by weight of such compounds.

Het vochtgehalte van de resulterende geharde en gedroogde samenstellingsfilm (te weten de uiteindelijke film of deklaag die klaar voor gebruik is) is bij voorkeur niet hoger dan 40 gew.%, met name bij voorkeur niet hoger dan 30 gew.%, in het bijzonder niet hoger dan 25 gew.% en bij voorkeur niet hoger dan 25 20 gew.%. Het verdient met name de voorkeur wanneer het vochtgehalte van de gedroogde samenstelling een waarde 17 gew.% of minder bezit.The moisture content of the resulting cured and dried composition film (i.e., the final film or coating that is ready for use) is preferably not higher than 40% by weight, more preferably not higher than 30% by weight, in particular not higher than 25% by weight and preferably not higher than 25% by weight. It is particularly preferred if the moisture content of the dried composition is 17 wt% or less.

De eigenschappen op het gebied van de bestandheid tegen water van de film/deklaag, resulterend uit de samenstellingen volgens de onderhavige uitvinding, kunnen worden verbeterd door het handhaven van de samenstellingen in 30 een omgeving bij een temperatuur van 50 tot 120 °C, bij voorkeur van 60 tot 110 “C, met name bij voorkeur van 70 tot 100 °C, te weten het harden van de samenstelling. De samenstelling wordt bij voorkeur in deze omgeving gehandhaafd gedurende een periode van 60 minuten tot 24 uren, bij voorkeur van 90 minuten tot 18 uren, met name bij voorkeur van 2 uren tot 14 uren, om ervoor te zorgen dat de temperatuur 14 van de samenstelling die van de omgeving bereikt. De samenstelling bezit bij voorkeur een vochtgehalte tijdens het harden van 20 gew.% tot 50 gew.%. Het vochtgehalte wordt bij voorkeur gedurende het harden gehandhaafd door het harden uit te voeren in een atmosfeer van hoge vochtigheid (bijvoorbeeld een relatieve 5 vochtigheid van 100 %), of door middel van het verwarmen in een hermetisch afgesloten omgeving om vochtverlies te minimaliseren. Na het harden kan de samenstelling worden gedroogd om de bestandheid tegen oplossen verder te verbeteren, bijvoorbeeld tot een vochtgehalte van 17 gew.% of minder.The water / film resistance properties of the film / coating resulting from the compositions of the present invention can be improved by maintaining the compositions in an environment at a temperature of 50 to 120 ° C, preferably from 60 to 110 ° C, in particular preferably from 70 to 100 ° C, i.e. the curing of the composition. The composition is preferably maintained in this environment for a period of 60 minutes to 24 hours, preferably from 90 minutes to 18 hours, particularly preferably from 2 hours to 14 hours, to ensure that the temperature 14 of the composition that of the environment. The composition preferably has a moisture content during curing from 20% to 50% by weight. The moisture content is preferably maintained during curing by conducting curing in an atmosphere of high humidity (for example, a relative humidity of 100%), or by heating in a hermetically sealed environment to minimize moisture loss. After curing, the composition can be dried to further improve the resistance to dissolution, for example to a moisture content of 17% by weight or less.

Om het de voorkeur verdienende vochtgehalte van 20 tot 50 gew.% 10 tijdens het harden te bereiken, kan het de voorkeur verdienen om de samenstelling volgens de onderhavige uitvinding te drogen, voordat harden plaatsvindt, maar na het aanbrengen van de deklaag, in het bijzonder wanneer de samenstelling het vochtgehalte hiervan in het begin bij voorkeur voor het verwerken en bedekken van 70 gew.% tot 90 gew.% bedraagt.In order to achieve the preferred moisture content of 20 to 50% by weight during curing, it may be preferable to dry the composition of the present invention before curing takes place, but after applying the coating, in particular when the composition has its moisture content initially for processing and covering from 70% to 90% by weight.

15 De methoden van harden en drogen kunnen anderzijds worden samengevoegd door het verwarmen van de samenstelling in een omgeving waarbij vocht geleidelijk verloren gaat.The curing and drying methods can, on the other hand, be combined by heating the composition in an environment where moisture is gradually lost.

Daarnaast kunnen de eigenschappen van de film, zoals hydrofobiciteit of lubriciteit, worden verhoogd door het op de film aanbrengen van 20 een was met een laag smeltpunt, zoals bijvoorbeeld gemicroniseerde polyetheen-was (een polyetheenpolymeer met laag molecuulgewicht dat is geoxideerd of niet is geoxideerd, en wasachtige fysische karakteristieken bezit vanwege het geringe molecuulgewicht hiervan) of een stearaat, zoals glycolstearaat (bijvoorbeeld glycol-tristearaat) of een metaalstearaat (bijvoorbeeld Zn-, Ca-, Na-, Mg-stearaat) of een 25 combinatie van een of meer wassen en een of meer stearaatverbindingen. De was, het stearaat of mengsel hiervan moet bij voorkeur een smeltpunt bezitten van 60 °C tot 150 °C, met name bij voorkeur van 80 °C tot 135 °C en in het bijzonder van 90 °C tot 130 eC. Bijvoorbeeld kan zinkstearaat, met een smeltpunt van 120-130 eC, op de film worden aangebracht om te dienen als een smeermiddel om het verder 30 verwerken van de bedekte film, indien aangebracht op een polymeerachtig materiaal, te vergemakkelijken.In addition, the properties of the film, such as hydrophobicity or lubricity, can be increased by applying a low melting point wax to the film, such as, for example, micronized polyethylene wax (a low molecular weight polyethylene polymer that has been oxidized or not oxidized, and has waxy physical characteristics due to its low molecular weight) or a stearate, such as glycol stearate (for example glycol tristearate) or a metal stearate (for example Zn, Ca, Na, Mg stearate) or a combination of one or more waxes and one or more stearate compounds. The wax, stearate or mixture thereof should preferably have a melting point of from 60 ° C to 150 ° C, in particular preferably from 80 ° C to 135 ° C and in particular from 90 ° C to 130 ° C. For example, zinc stearate, having a melting point of 120-130 ° C, may be applied to the film to serve as a lubricant to facilitate further processing of the coated film when applied to a polymeric material.

De voorkeur verdienende deklagen hebben de beschikking over een lange term oplosbaarheid van niet meer dan 25 %, in het bijzonder niet meer dan 20 %, met name bij voorkeur niet meer dan 15 %, en in het bijzonder niet meer dan 15 10 %, bepaald door de bestandheid tegen water/oplosbaarheidmethodologie, zoals hierna gedefinieerd, na het drogen in een oven van de film of deklaag bij een temperatuur van 80 °C in een geventileerde oven tot een watergehalte van 17% en vervolgens het onderdompelen in water bij een temperatuur van ongeveer 22 °C 5 gedurende 7 dagen.Preferred coatings have a long term solubility of not more than 25%, in particular not more than 20%, in particular preferably not more than 15%, and in particular not more than 15%, determined by the water / solubility methodology, as defined below, after drying the film or coating in an oven at a temperature of 80 ° C in a ventilated oven to a water content of 17% and then immersing it in water at a temperature of approximately 22 ° C for 7 days.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze voor het bedekken, impregneren of anderzijds aanbrengen van een samenstelling volgens de onderhavige uitvinding op een substraat, welke werkwijze omvat het bedekken, impregneren of aanbrengen op een substraat van een 10 samenstelling volgens de onderhavige uitvinding.Another aspect of the present invention provides a method of coating, impregnating or alternatively applying a composition of the present invention to a substrate, which method comprises coating, impregnating or applying to a substrate of a composition of the present invention .

De onderhavige uitvinding zal nu nader door middel van de volgende niet-beperkende voorbeelden worden toegelicht.The present invention will now be further illustrated by the following non-limiting examples.

VoorbeeldenExamples

Methodologie van bestandheid tegen water/oplosbaarheid 15 Om de bestandheid tegen water/oplosbaarheid te onderzoeken werd de volgende handeling toegepast.Methodology of resistance to water / solubility The following operation was applied to investigate the resistance to water / solubility.

De aluminosilicaatsamenstelling werd aangebracht op een geschuimd polymeer zoals hierna in de voorbeelden zal worden toegelicht. Een hoeveelheid van 5,5 g van het bedekte, geschuimd polymeer werd aangebracht in 20 een Sterelin (merk) beker en 100 g gedemineraliseerd water werd toegevoegd. De bedekte, geschuimde polymeren werden volledig in het water ondergedompeld (op hun plaats gehouden om ze ondergedompeld te houden en om drijven te voorkomen) en bewaard bij omgevingstemperatuur (22 °C). De inhoud van de oplossing werd na bewaren gedurende een bepaalde periode (onder toepassing van 25 titratie) geanalyseerd en het percentage oplosbaarheid van de deklaag werd onder toepassing van de volgende formule vastgesteld.The aluminosilicate composition was applied to a foamed polymer as will be explained below in the examples. 5.5 g of the coated foamed polymer was placed in a Sterelin (brand) beaker and 100 g of demineralized water was added. The coated, foamed polymers were completely submerged in the water (held in place to keep them submerged and prevent drifting) and stored at ambient temperature (22 ° C). The content of the solution was analyzed after storage for a certain period (using titration) and the percentage solubility of the coating was determined using the following formula.

Qpqelost gehalte in de oplossing x 100 5,5Qpqelost content in the solution x 100 5.5

Analyse van het vochtgehalte 30 Het vochtgehalte wordt gemeten door verlies na calcineren. Deze waarde wordt bepaald door de afname van gewicht na verwarmen van een fijn verdeeld monster gedurende ten minste 1 uur in een oven bij een temperatuur van 800 °C. Ten gevolge van de aanwezigheid van de organische vloeistof in de monsters moet het gewichtsverlies worden gecorrigeerd om het verlies in gewicht 16 ten gevolge van het calcineren van de organische vloeistof mogelijk te maken. De correctiefactor wordt verkregen door het calcineren van een monster van de organische vloeistof en het meten van het gewichtsverlies hiervan en de resterende hoeveelheid as. Wanneer het organisch gehalte van de samenstelling bekend is, 5 kan het vochtverlies na calcineren van de samenstelling eenvoudig worden herleid.Analysis of the moisture content The moisture content is measured by loss after calcination. This value is determined by the decrease in weight after heating a finely divided sample for at least 1 hour in an oven at a temperature of 800 ° C. Due to the presence of the organic liquid in the samples, the weight loss must be corrected to allow the loss in weight 16 due to the calcination of the organic liquid. The correction factor is obtained by calcining a sample of the organic liquid and measuring its weight loss and the remaining amount of ash. When the organic content of the composition is known, the moisture loss after calcining the composition can easily be traced.

Wanneer de samenstelling in een laag is aangebracht op geëxpandeerde polystyreenkorrels, dan worden de korrels eerst van de deklaag-samenstelling (door middel van lostrekken) ontdaan, voordat calcineren plaatsvindt, zodat er geen interferentie van de geëxpandeerde polystyreenkorrels in de vocht-10 meting is.When the composition is applied to expanded polystyrene beads in a layer, the beads are first stripped of the coating composition (by means of peeling) before calcining takes place, so that there is no interference of the expanded polystyrene beads in the moisture measurement.

Eenvoudige experimenten onder toepassing van ovens en gefluïdiseerde bedden kunnen worden toegepast om de vereiste droogtijden en temperaturen te bepalen die nodig zijn om de uiteindelijk gewenste vochtgehaltes voor de gedroogde en geharde films te bereiken.Simple experiments using ovens and fluidized beds can be used to determine the required drying times and temperatures required to achieve the ultimately desired moisture levels for the dried and cured films.

15 Voorbeeld 1Example 1

Batch proces (molaire verhouding Al: Si = 1:10) - niet gehard De volgende uitgangsmaterialen werden gemengd onder toepassing van een propellerroerder bij 600 - 700 omwentelingen per minuut gedurende ongeveer 15 minuten: 20 350 gram natriumsilicaatoplossing (SiOz:Na20 = 3,4) met een gehalte natriumsilicaat van 35 % en 3,5 gram siliconenolie (polydimethylsiloxaan) met een viscositeit van 350 mPa.s.Batch process (molar ratio Al: Si = 1:10) - uncured The following starting materials were mixed using a propeller stirrer at 600 - 700 revolutions per minute for about 15 minutes: 350 grams of sodium silicate solution (SiO 2: Na 2 O = 3.4 ) with a sodium silicate content of 35% and 3.5 grams of silicone oil (polydimethylsiloxane) with a viscosity of 350 mPa.s.

Een oplossing van natriumaluminaat werd bereid door het mengen bij 600 omwentelingen per minuut gedurende 10 minuten van 31,7 g 25 geconcentreerde natriumaluminaatoplossing (46,7 % natriumaluminaat) met 153 g gedemineraliseerd water. Voor dit voorbeeld en voor alle volgende voorbeelden bedroeg de verhouding van Na20:AI203 1,35:1 voor de natriumaluminaatoplossing.A solution of sodium aluminate was prepared by mixing, at 600 revolutions per minute for 10 minutes, 31.7 g of concentrated sodium aluminate solution (46.7% of sodium aluminate) with 153 g of demineralized water. For this example and for all the following examples, the ratio of Na 2 O: Al 2 O 3 was 1.35: 1 for the sodium aluminate solution.

Bij een mengsnelheid van 16.000 omwentelingen per minuut onder toepassing van een ultra-turrax mengerkop (rotor/stator) werd de verdunde natrium-30 aluminaatoplossing gedurende een periode van 2 minuten via een doseringspomp toegevoegd aan de verdunde natriumsilicaatoplossing in een vat, gevolgd door het verder homogeniseren gedurende 1 minuut. Het mengsel (nu een sol van natrium-aluminosilicaat) bezat een totaal gehalte natriumaluminosilicaat van 27 gew.%. Het mengsel werd vervolgens in een laag aangebracht op de geëxpandeerde 17 polystyreenkorrels door middel van sproeien op de korrels in een gefluïdiseerd bed bij een temperatuur van 50 °C. De bedekte korrels werden vervolgens gedroogd in het gefluïdiseerde bed tot een vochtgehalte van 12,5 gew.%. Daarna werden de korrels teruggebracht naar omgevingstemperatuur (22 °C) en in ondergedompelde 5 toestand in water bewaard gedurende 3 of 8 dagen om de oplosbaarheidsmeting volgens de hiervoor beschreven methode uit te voeren.At a mixing speed of 16,000 revolutions per minute using an ultra-turrax mixer head (rotor / stator), the diluted sodium aluminate solution was added to the diluted sodium silicate solution in a vessel over a 2 minute period, followed by further homogenize for 1 minute. The mixture (now a sodium aluminosilicate sol) had a total sodium aluminosilicate content of 27% by weight. The mixture was then layered on the expanded 17 polystyrene beads by spraying on the beads in a fluid bed at a temperature of 50 ° C. The coated beads were then dried in the fluidized bed to a moisture content of 12.5% by weight. The beads were then returned to ambient temperature (22 ° C) and stored in water for 3 or 8 days in submerged condition to perform the solubility measurement according to the method described above.

Tabel 1 Oplosbaarheid van geharde deklaag volgens Voorbeeld 1Table 1 Solubility of cured coating according to Example 1

Vochtgehalte Oplosbaarheidsresultaten Oplosbaarheidsresultaten 10 3 dagen 8 dagen 12,5%_ 14%_ 32 %_Moisture content Solubility results Solubility results 10 3 days 8 days 12.5% _ 14% _ 32% _

Voorbeeld 2Example 2

Batch proces (molaire verhouding Al: Si = 1:10) - gehard 15 De samenstelling was gelijk aan die van voorbeeld 1, maar met 83,7 g waterige SiOz gel (Lucilite (merknaam) PC5, in de handel gebracht door Ineos Silicas Limited)) toegevoegd aan het aluminaat, onmiddellijk voor toevoeging van het silicaat (met een siliciumdioxidegehalte van 34,5 gew.%) zodanig dat de molaire verhouding Si02:Na20 4,5:1 bedroeg, op basis van de silicaatoplossing. Verder 20 werd een hoeveelheid van 10,4 g natriumaluminaat ook toegepast om een totale molaire verhouding AI:Si van 1:10 te handhaven.Batch process (molar ratio Al: Si = 1:10) - hardened The composition was similar to that of example 1, but with 83.7 g of aqueous SiO 2 gel (Lucilite (brand name) PC5, marketed by Ineos Silicas Limited )) added to the aluminate immediately before addition of the silicate (with a silicon dioxide content of 34.5% by weight) such that the SiO 2: Na 2 O molar ratio was 4.5: 1 based on the silicate solution. Furthermore, an amount of 10.4 g of sodium aluminate was also used to maintain a total molar ratio of Al: Si of 1:10.

Dit mengsel werd in een laag aangebracht op de geëxpandeerde polystyreenkorrels door middel van het sproeien op de korrels in het gefluïdiseerde bed bij een temperatuur van 50 °C en vervolgens gedroogd in het gefluïdiseerde bed 25 tot een vochtgehalte van 35 gew.%. Daarna werden de bedekte korrels gehard gedurende 4 uren bij een temperatuur van 85 °C in een oven die was afgesloten ter voorkoming van vochtverlies. Na het harden van de bedekte korrels werden zij gedroogd in een geventileerde oven bij een temperatuur van 85 °C tot een vochtgehalte van 12 gew.%. De bedekte korrels werden in een ondergedompelde 30 toestand in water bewaard bij omgevingstemperatuur gedurende 7 en 18 dagen, voordat de oplosbaarheidsmeting volgens de hiervoor beschreven methode werd uitgevoerd.This mixture was coated on the expanded polystyrene beads by spraying on the beads in the fluidized bed at a temperature of 50 ° C and then dried in the fluidized bed 25 to a moisture content of 35% by weight. The coated pellets were then cured for 4 hours at a temperature of 85 ° C in an oven sealed to prevent moisture loss. After curing the coated granules, they were dried in a ventilated oven at a temperature of 85 ° C to a moisture content of 12% by weight. The coated granules were stored in an immersed state in water at ambient temperature for 7 and 18 days, before the solubility measurement was performed according to the method described above.

1818

Tabel 2 Oplosbaarheid van geharde deklaag volgens Voorbeeld 2Table 2 Solubility of cured coating according to Example 2

Vochtgehalte Oplosbaarheidsresultaten Oplosbaarheidsresultaten 7 dagen 18 dagen 12%__2.8 %__7.7 %_ 5Moisture content Solubility results Solubility results 7 days 18 days 12% __ 2.8% __ 7.7% _ 5

Voorbeeld 3Example 3

Batch proces (molaire verhouding Al:Si = 1:10) - niet gehardBatch process (molar ratio Al: Si = 1:10) - not hardened

Dit voorbeeld komt overeen met voorbeeld 1, maar met een natriumsilicaat voorzien van een molaire verhouding Si02:Na20 van 4,50 en met een 10 silicaatgehalte van 27 gew.%.This example corresponds to example 1, but with a sodium silicate provided with a molar ratio of SiO 2: Na 2 O of 4.50 and with a silicate content of 27% by weight.

De volgende uitgangsmaterialen werden gemengd onder toepassing van een propellerroerder bij 600-700 omwentelingen per minuut gedurende ongeveer 15 minuten: een hoeveelheid van 350 gram van de silicaatoplossing en 3,5 gram siliconenolie (polydimethylsiloxaan) met een 15 viscositeit van 350 mPa.s. Een verdunde natriumaluminaatoplossing werd bereid door het mengen bij 600 omwentelingen per minuut gedurende 10 minuten van 27,2 g natriumaluminaat-oplossing met een gehalte van 45,6 gew.% aluminaat met 78 g gedemineraliseerd water.The following starting materials were mixed using a propeller stirrer at 600-700 revolutions per minute for about 15 minutes: an amount of 350 grams of the silicate solution and 3.5 grams of silicone oil (polydimethylsiloxane) with a viscosity of 350 mPa.s. A dilute sodium aluminate solution was prepared by mixing, at 600 revolutions per minute for 10 minutes, 27.2 g of sodium aluminate solution with a content of 45.6% by weight of aluminate with 78 g of demineralized water.

Vervolgens werd de mengapparatuur vervangen door een ultra 20 turrax dispersie-element (principe rotor/stator). Bij een mengsnelheid van 16.000 omwentelingen per minuut werd de verdunde natriumaluminaatoplossing toegevoegd gedurende een periode van 2 minuten via een doseringspomp in de verdunde natriumsilicaatoplossing. Het mengsel werd geroerd bij die mengsnelheid gedurende nogmaals een minuut nadat de toevoeging was voltooid. Het mengsel 25 (nu een sol van natriumaluminosilicaat) had een totaal gehalte natrium- aluminosilicaat van 25 %. Daarna werd dit mengsel door sproeien in een laag aangebracht op de geëxpandeerde polystyreenkorrels in een gefluïdiseerd bed bij een temperatuur van 50 °C, gevolgd door drogen in het bed tot een vochtgehalte van 12 gew.%. Daarna werden de korrels teruggebracht naar omgevings-30 temperatuur (22 °C). De oplosbaarheid werd gemeten volgens de hiervoor beschreven methode, na bewaren in een ondergedompelde toestand gedurende 8 en 16 dagen.The mixing equipment was then replaced by an ultra turrax dispersion element (rotor / stator principle). At a mixing speed of 16,000 revolutions per minute, the diluted sodium aluminate solution was added over a period of 2 minutes via a dosing pump in the diluted sodium silicate solution. The mixture was stirred at that mixing speed for another one minute after the addition was complete. The mixture (now a sodium aluminosilicate sol) had a total sodium aluminosilicate content of 25%. This mixture was then spray coated onto the expanded polystyrene beads in a fluidized bed at a temperature of 50 ° C, followed by drying in the bed to a moisture content of 12% by weight. The beads were then returned to ambient temperature (22 ° C). The solubility was measured according to the method described above, after storage in an immersed state for 8 and 16 days.

1919

Tabel 3 Oplosbaarheid volgens Voorbeeld 3Table 3 Solubility according to Example 3

Vochtgehalte Oplosbaarheidsresultaten Oplosbaarheidsresultaten 8 dagen 16 dagen 12%__11 %__20%_ 5Moisture content Solubility results Solubility results 8 days 16 days 12% __ 11% __ 20% _ 5

Voorbeeld 4Example 4

Batch proces (molaire verhouding AI:Si = 1:10) - gehard, ZnOBatch process (molar ratio AI: Si = 1:10) - hardened, ZnO

toegevoegdadded

Dit voorbeeld komt overeen met dat van voorbeeld 3, maar met 10 zinkoxide toegevoegd aan de samenstelling. Het gehalte zinkoxide van de uiteindelijke natriumaluminosilicaatsamenstelling, voordat drogen/harden plaatsvond, bedroeg 0,48 %. Zinkoxide werd aan de silicaatoplossing toegevoegd voordat mengen met de aluminaatoplossing plaatsvond.This example corresponds to that of example 3, but with zinc oxide added to the composition. The zinc oxide content of the final sodium aluminosilicate composition before drying / curing was 0.48%. Zinc oxide was added to the silicate solution before mixing with the aluminate solution.

Dit mengsel werd door sproeien in een laag aangebracht op de 15 geëxpandeerde polystyreenkorrels in een gefluïdiseerd bed bij een temperatuur van 50 °C, gevolgd door drogen in hetzelfde bed tot een vochtgehalte van 35 gew.%. Daarna werden de bedekte korrels gehard gedurende 4 uren bij een temperatuur van 85 °C in een afgesloten oven om vochtverlies te voorkomen. Na het harden werden de bedekte korrels gedroogd in een geventileerde oven bij een temperatuur 20 van 85 °C tot een vochtgehalte van 12 gew.%. Daarna werden de korrels teruggebracht naar omgevingstemperatuur (22 °C). De oplosbaarheid na onderdompelen gedurende 8 en 16 dagen werd gemeten onder toepassing van de hiervoor beschreven methode.This mixture was sprayed onto the expanded polystyrene beads in a fluidized bed at a temperature of 50 ° C, followed by drying in the same bed to a moisture content of 35% by weight. The coated pellets were then cured for 4 hours at a temperature of 85 ° C in a sealed oven to prevent moisture loss. After curing, the coated granules were dried in a ventilated oven at a temperature of 85 ° C to a moisture content of 12% by weight. The beads were then returned to ambient temperature (22 ° C). The solubility after immersion for 8 and 16 days was measured using the method described above.

25 Tabel 6 Oplosbaarheid volgens Voorbeeld 4Table 6 Solubility according to Example 4

Vochtgehalte Oplosbaarheidsresultaten Oplosbaarheidsresultaten 8 dagen 16 dagen 12%___4.0 %__6.5 %_ 30 20Moisture content Solubility results Solubility results 8 days 16 days 12% ___ 4.0% __ 6.5% _ 30 20

Voorbeeld 5Example 5

In-line (continu) proces (molaire verhouding Al.Si = 1:10) - niet gehardIn-line (continuous) process (molar ratio Al.Si = 1:10) - not hardened

De samenstelling in dit voorbeeld is exact gelijk aan die van 5 voorbeeld 3, maar de samenstelling werd bereid door het simultaan verpompen van i) een oplossing van natriumsilicaat dat de siliconenolie bevat, en ii) natrium-aluminaatoplossing, als twee gescheiden voedingsstromen in een hoge afschuifkrachten in-line menger bij de juiste snelheden om dezelfde formulering als die van voorbeeld 3 te bereiken. Het enige verschil met voorbeeld 3 was dat het 10 mengsel een totaal gehalte natriumaluminosilicaat van 16 %, in plaats van 25 %, bezat. Deze waarde werd bereikt door toevoeging van de vereiste hoeveelheid water in hoeveelheden gelijk aan die van de silicaat- en aluminaatoplossing. Een heldere sol van aluminosilicaat werd gevormd en een monster van deze sol werd behandeld en gekarakteriseerd volgens dezelfde wijze als in Voorbeeld 1.The composition in this example is exactly the same as that of example 3, but the composition was prepared by simultaneously pumping i) a solution of sodium silicate containing the silicone oil, and ii) sodium aluminate solution, as two separate feed streams in a high shear forces in-line mixer at the correct speeds to achieve the same formulation as that of Example 3. The only difference with Example 3 was that the mixture had a total sodium aluminosilicate content of 16%, instead of 25%. This value was achieved by adding the required amount of water in amounts equal to those of the silicate and aluminate solution. A clear aluminosilicate sol was formed and a sample of this sol was treated and characterized in the same manner as in Example 1.

15 Het mengsel werd door sproeien in een laag aangebracht op de geëxpandeerde polystyreenkorrels in een gefluïdiseerd bed bij een temperatuur van 50 °C, en de deklaag werd vervolgens gedroogd in hetzelfde bed tot een vochtgehalte van 12 gew.%. Geen afzonderlijke hardingsstap werd uitgevoerd. Daarna werden de korrels teruggebracht naar omgevingstemperatuur (22°C) en de 20 oplosbaarheid na onderdompelen gedurende 7, 14 en 20 dagen werd gemeten onder toepassing van de hiervoor beschreven methode.The mixture was spray coated onto the expanded polystyrene beads in a fluidized bed at a temperature of 50 ° C, and the cover layer was then dried in the same bed to a moisture content of 12% by weight. No separate curing step was performed. The beads were then returned to ambient temperature (22 ° C) and the solubility after immersion for 7, 14 and 20 days was measured using the method described above.

Tabel 5 Oplosbaarheid volgens Voorbeeld 5Table 5 Solubility according to Example 5

Vochtgehalte Oplosbaarheids- Oplosbaarheids- Oplosbaarheids- resultaten resultaten resultaten 25 7 dagen 14 dagen 20 dagen 12%_ I 11%_ | 11 %__Tl_%_Moisture Content Solubility - Solubility - Solubility Results Results Results 25 7 days 14 days 20 days 12% _ I 11% _ | 11% __ Tl _% _

Voorbeeld 1 is een ter vergelijking dienend voorbeeld en voorbeelden 2 tot 5 zijn voorbeelden volgens de onderhavige uitvinding. Alle 30 voorbeelden 2 tot 5 verschaffen een grotere bestandheid tegen oplossen bij bewaren dan voorbeeld 1.Example 1 is a comparative example and Examples 2 to 5 are examples of the present invention. All examples 2 to 5 provide greater resistance to storage dissolution than example 1.

10332691033269

Claims

Method for preparing a fire-retardant composite, which method comprises the following steps: i) providing granules of foamed polymer, ii) applying a coating to the granules according to step i), and iii) shaping the granules thus covered to the composite.

The method of claim 1, wherein step iii) is performed in a press.

The method of claim 1, wherein step iii) is performed as a casting method.

The method of claim 1, wherein step ii) is performed in a fluidized bed, wherein the cover layer is sprayed onto the pellets and an air flow is blown through the pellet bed.

The method of claim 1, wherein step ii) is carried out in a stirred bed, wherein the coating is sprayed onto the granules.

The method of claim 1, wherein step ii) is carried out in a mixer, for example a ribbon mixer, wherein the coating is sprayed onto the granules.

The method of claim 2, wherein step iii) further comprises steps iv), v) and vi), wherein step iv) transferring the coated granules to a press, step v) applying steam to the press contained in the press , coated granules, and step vi) comprises removing the composite from the press.

8. Method according to one or more of the preceding claims, wherein the foamed polymer is selected from PUR, PET, EPP, EPE, expanded polyvinylarylene compounds, or a combination thereof.

9. Method as claimed in one or more of the foregoing claims, wherein step ii) is carried out by means of application means, comprising rolling means, brushing means or a vessel containing the cover layer in which the products to be covered or the products to be impregnated can be immersed.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the cover layer is an aqueous gel-forming composition, comprising: (a) 5 to 40% by weight aluminosilicate, comprising alkali metal aluminate and alkali metal silicate, 1033269 (b) 0.1 to 10 % by weight of organic liquid, the organic liquid having a boiling point of more than 110 ° C, characterized in that the molar ratio of SiO 2: X 2 O for the alkali metal silicate is 3.6: 1 to 10: 1, where X represents the alkali metal of the alkali metal silicate and the alkali metal aluminate is expressed using a molar ratio of Y 2 O, Al 2 O 3 of 1.35: 1, wherein Y represents the alkali metal of the alkali metal aluminate.

The method of claim 10, comprising 5 to 30% by weight aluminosilicate.

The method of claim 10 or claim 11, wherein the organic liquid has a boiling point of at least 120 ° C.

A method according to any one of the preceding claims 10-12, wherein the organic liquid has a boiling point of no more than 500 ° C.

14. Method according to one or more of the preceding claims 10-13, wherein the organic liquid is essentially immiscible with water.

Method according to one or more of the preceding claims 10-14, wherein the organic liquid is stable under alkaline conditions.

A method according to any one of the preceding claims 10-15, wherein the organic liquid has a viscosity of less than 5,000 mPa.s at a temperature of 25 ° C.

A method according to any one of the preceding claims 10-16, wherein the organic liquid comprises a liquid selected from mineral oils, liquid paraffin oils, silicone oils and mixtures thereof.

18. Method according to one or more of the preceding claims 10-17, wherein the organic liquid comprises a liquid selected from polyhydroxy alcohols, glycol ethers and mixtures thereof.

A method according to any one of the preceding claims 10-16, wherein the organic liquid is a silicone oil.

20. Method according to one or more of the preceding claims 10-19, which method further comprises at least one metal or metal oxide.

The method of claim 20, wherein the metal oxide comprises an amphoteric oxide.

The method of claim 21, wherein the amphoteric oxide is selected from amphoteric oxides of Group III elements, preferably boron and gallium oxides, or zinc oxide and mixtures thereof.

The method of any one of claims 20 to 22, wherein the metal oxide comprises an acid oxide.

24. The method according to claim 23, wherein the acid oxide is selected from acid oxides of Group IV elements, preferably tin and germanium oxides, or zirconium oxide and mixtures thereof.

The method of any one of claims 20 to 24, comprising up to 10% by weight of metal or metal oxide.

A method according to any one of the preceding claims 10-25, wherein the aluminosilicate has a Si: Al molar ratio of 3: 1 to 30: 1.

27. Method according to one or more of the preceding claims 10-26, wherein the alkali metals X and Y are sodium, potassium, lithium or a mixture thereof, preferably sodium or potassium or a mixture thereof, in particular sodium.

A method according to any one of the preceding claims 10-27, wherein the alkali metals X and Y are sodium.

29. Method for the preparation of a precursor composition for use in the preparation of a composition according to one or more of claims 10 to 28, comprising an aqueous solution of an alkali metal silicate and at least one organic liquid selected from the group consisting of from polyhydroxy alcohols, mineral oils, liquid paraffin oils, glycol ethers, silicone oils and mixtures thereof, characterized in that the molar ratio of SiO 2: X 20 for the alkali metal silicate is 3.6: 1 to 10: 1, where X represents the alkali metal and wherein X is preferably sodium, potassium, lithium or a mixture thereof, in particular preferably sodium or potassium or a mixture thereof, in particular sodium.

A process for the preparation of a precursor system to form a coating composition according to any of claims 10 to 28, wherein the precursor system comprises: (i) an alkali metal aluminate, (ii) an aqueous solution of an alkali metal silicate, and (iii ) an organic liquid.

The method according to any of the preceding claims 10-30, wherein the foamed polymer has a density of 5-500 kg / m3.

A method according to any one of the preceding claims 10-30, wherein the foamed polymer, including the cover layer, has a density of 10-1000 kg / m3, based on a dried cover layer.

A composite of a foamed polymer with a coating provided with fire-retardant properties, characterized in that the coating is obtained according to a method as defined in one or more of claims 10-30.

The composite of claim 33, wherein the moisture content of the dried or cured and dried composition is no more than 40% by weight.

An aluminosilicate film obtained by a method according to any one of claims 10 to 32, wherein the long term water solubility of the aluminosilicate film is no more than 25% by weight.

The composite of claim 33, wherein the aqueous gel-forming composition further comprises an organic liquid that enhances film integrity.

The composite of claims 33-36, wherein the aluminosilicate solution is 45 to 90% by weight based on the dried coating.

The composite of claim 37, wherein the aluminosilicate solution is 50 to 85% by weight based on the dried coating.

The composite according to claim 34, wherein the dried coating has a moisture content not higher than 35%, preferably not higher than 20%, and in particular preferably not higher than 16%, by weight.

40. Composite according to one or more of the preceding claims 33-39, wherein the cover layer further comprises at least one metal or metal oxide in an amount of up to 16% by weight, preferably up to 8% by weight of the dried cover layer.

A composite according to any one of the preceding claims 36-40, wherein the organic liquid comprises up to 16% by weight of the dried coating.

The use of a composite according to one or more of claims 33 to 41 as a construction material.

The use of claim 42 in buildings.

Use of a composite according to one or more of claims 33 to 41 as an insulation material.

The use of claim 44 in buildings.

The use according to claims 42-43, wherein the construction material is selected from the group of panel, door, plate, ceiling and tile.

47. Use of a composite according to one or more of claims 33-41 as a construction material for packaging. 1033269