NL7903967A - Werkwijze voor het bereiden van hard-kunststof- materialen met brandwerende eigenschappen, alsmede voorwerpen vervaardigd onder toepassing van deze werk- wijze. - Google Patents

Description

L- ' 4 49 165/Bs/MV - 1 -

August Albert ORDELMAN, DEVENTER.

Werkwijze voor het bereiden van hard-kunststofmaterialen met brandwerende eigenschappen, alsmede voorwerpen vervaardigd onder toepassing van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van hard-kunststofmaterialen met brandwerende, rookwerende en vlamverspreidende eigenschappen, alsmede op voorwerpen vervaardigd onder toepassing van deze 5 werkwijze.

Momenteel worden hard-kunststofmaterialen gebruikt voor de vervaardiging van voorwerpen in tal van toepassingen, waarbij de brandveiligheid een belangrijke factor vormt.

Zulke voorwerpen zijn bijvoorbeeld al dan niet met glas-10 vezel gewapende polyesterplaten, voorwerpen bekleed met synthetische lakken, vulmatten en dergelijke. Al deze voorwerpen zijn brandgevaarlijk, hetgeen in het beoogde toepassingsgebied een groot nadeel vormt, in het bijzonder omdat bij verbranding het kunststofmateriaal een verstik-15 kende rookontwikkeling geeft terwijl grote doses koolmonoxy- degas vrijkomen.

Teneinde dergelijke materialen brandvrij te maken, is voorgesteld om broomverbindingen aan de kunststofmaterialen toe te voegen, waardoor een vlamverstikkende eigenschap 20 wordt verkregen. Deze oplossing is echter niet geheel bevredigend, aangezien de broomtoevoeging kan zorgen voor ongewenste verkleuringen in het materiaal, terwijl bij te grote verhitting het broom door ontleding vrij kan komen.

Een bevredigende oplossing voor het bovengenoemde probleem 25 van brandveiligheid bij hard-kunststofmaterialen is tot nog toe niet gevonden.

Volgens de uitvinding is nu gevonden, dat het mogelijk is om aan hard-kunststofmaterialen in alle opzichten af-“doende brandwerende eigenschappen te geven door gebruik- 7903967 ** -2 - » I making van een speciaal vulmiddel. De werkwijze voor het j bereiden van hard-kunststofmaterialen volgens de uitvinding | heeft daartoe het kenmerk, dat een chemisch hardende of thermohardende kunststofsamenstelling in ongeharde of slechts 5 ! gedeeltelijk geharde toestand wordt gemengd met een vulmid- I del, in hoofdzaak bestaande uit borax en boorzuur, resp. i zouten daarvan. Gebleken is, dat dit vulmiddel op basis i van borax en boorzuur uitstekend verenigbaar is met hard- | kunststofsamenstellingen, en dat na uitharden een uitstekende 10 ! brandwerende eigenschap wordt verkregen, die vermoedelijk . toe te schrijven is aan de brandverstikkende en vlamver-spreidende eigenschappen van het boriüm, dat homogeen in de kunststofsamenstelling is verdeeld.

Er is reeds bekend om boriumverbindingen zoals borax 15 en boorzuur te gebruiken voor het brandvrij maken van materialen. Volgens de Nederlandse octrooiaanvrage 77 02660 worden hout- of cellulosematerialen geïmpregneerd met een oplossing, die dergelijke verbindingen bevat. Niet eerder is evenwel voorgesteld een mengsel van borax en boorzuur 20 toe te passen als brandwerend vulmiddel voor hard-kunststofmaterialen .

Bij de uitvinding kan het vulmiddel in relatief grote hoeveelheden worden gebruikt. Voor het verkrijgen van goede brandwerende eigenschappen kunnen daarbij aan 100 gew.dln 25 van de kunststofsamenstelling 50 tot 150 gew.dln van het vulmiddel worden toegevoegd, waarbij de gekozen gewichts-hoeveelheid afhangt van de gekozen toepassing en de vereiste eigenschappen van het eindprodukt. Gebleken is, dat in het bijzonder bij een gewichtsverhouding van 1:1 30 van de kunststofsamenstelling en het vulmiddel in het i j bijzonder bij polyestermaterialen een hoogwaardig produkt met uitstekende brandwerende kwaliteit en met behoud van : mechanische sterkte kan worden verkregen.

Zoals opgemerkt, bevat het vulmiddel borax en boorzuur. 35 Optimale resultaten werden verkregen bij een vulmiddel, .dat voor 50 gew. % bestond uit borax en voor 50 gew. % 7903967 fc i “3 - . uit boorzuur. Aan het vulmiddel kan verder een gering percentage gebruikelijke vulstoffen, zoals zand, cement = enz. zijn toegevoegd, waarbij deze toevoegingen afhankelijk zijn van de gewenste eigenschappen van het beoogde eind-5 produkt. Ongeacht dergelijke bijmengingen biedt het vulmiddel volgens de uitvinding nog het additionele voordeel, dat dit het kunststofeindprodukt goedkoper maakt, aangezien het vulmiddel in de meeste gevallen veel goedkoper is dan de kunststofsamenstelling, en daaraan in relatief grote 10 hoeveelheden wordt toegevoegd.

De werkwijze volgens de uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing bij kunststofsamenstellingen met een basis uit polyester, polyurethaan, epoxy, ureum of fenolhars. Aangezien het daarbij gaat om geen water verdra-15 gende hardingsprocessen, wordt daarbij het in hoofdzaak uit borax en boorzuur bestaande vulmiddel verkregen door malen, en toegevoegd in poedervorm. In het bijzonder met polyestermaterialen konden uitstekende resultaten worden bereikt. Volgens de uitvinding kunnen voorwerpen geheel 20 of gedeeltelijk uit gehard polyester worden verkregen doordat de kunststofsamenstelling, die als basis een ' onverzadigde polyesterhars heeft in vloeibare vorm bij kamertemperatuur wordt gemengd in een gewichtsverhouding van ongeveer 1:1 met een poedersamenstelling van ongeveer 25 50 gew. % borax en 50 gew. % boorzuur, waarna aan het verkregen mengsel gebruikelijke versneller- en katalysator-middelen worden toegevoegd, en het mengsel wordt gevormd, resp. geïmpregneerd in vezelstructuur. Op deze wijze kunnen met glasvezel versterkte polyesterplaten worden verkregen 30 van uitstekende sterkte, die volledig brandveilig zijn.

Uit bij T.N.O. uitgevoerde proeven aan dergelijke platen bleek, dat deze aan de hoogste kwalificatie voor wat betreft brand- en rookveiligheid voldeden. Uitstekende resultaten worden ook verkregen met de andere bovengenoemde 35 harssoorten.

Behalve voor bovengenoemde kunstharsen is de uitvinding 790 3 9 67 - 4- * * !________—-- I ook geschikt voor toepassing bij kunstharslakken, synthe- | tische lakken en brandwerende lakken. Bij dergelijke ] toepassingen behoeft het vulmiddel niet droog te zijn, maar kan dit worden toegediend in vloeibare vorm, een 5 oplossing of in de vorm van een pasta.

[ Ook bij toepassing op vulharsen en lijmen voor bijvoor- ! beeld spaanplaat, meubelplaat, hardboard en vezelplaat i j kan het vulmiddel met de lijm of vulhars worden vermengd j in de vorm van een emulsie of pasta, j 10 I Algemeen kan worden gesteld, dat volgens de uitvinding voorwerpen met een brandwerende eigenschap kunnen worden vervaardigd, door de niet of niet volledig geharde kunststof-samenstelling in vloeibare vorm of als poeder te vermengen met het vulmiddel, vervolgens het verkregen mengsel op t 15 gebruikelijke wijze in vorm te brengen, teimpregneren in vezelstruktuur, dan wel toe te voegen aan andere bouwmaterialen, en uit te harden. In al deze gevallen, ook ; wanneer het toepassen van lijmen of vulharsen betreft, geeft de harssamenstelling aan het gehele eindprodukt sterke 20 brand- en rookwerende eigenschappen, onder meer ten gevolge van de reeds genoemde vlamverstikkende werking van het . borium.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een voorbeeld en vergelijkende proeven.

25 VOORBEELD

Aan 100 gew.dln van een vloeibare onverzadigde polyesterpolymeerhars werd bij kamertemperatuur 100 gew.dln toegevoegd van een gemalen mengsel van 50 gew. % boorzuur en 50 gew. % borax. Na innig vermengen, waarbij bleek, dat 30 ; het borax-boorzuurvulmiddel uitstekend werd opgenomen, werd j een kleine hoeveelheid van het aldus gevulde polyesterhars vermengd met 10 gew, % polyesterkleurpigment, 2 gew. % co-baltoctoaat (versneller) en 2 gew. % methylethylketonperoxyde : (katalysator). Dit mengsel werd vervolgens met een kwast 35 dun aangebracht op een glasplaat. Na 30 minuten vond bij •20°C een chemische doorharding plaats.

7903967 *ir ί _ ~ 5 ~_

Van de met borax-boorzuur gemengde onverzadigde • polyesterhars werd vervolgens een tweede hoeveelheid vermengd met 2 gew. % methylethylketonperoxyde.

Vervolgens werd een glasvezelmat met een dichtheid 5 van 450 gram per meter op de met hars beklede glasplaat gelegd en geïmpregneerd met dit mengsel. Bij 20°C vond na 20 minuten een chemische doorharding plaats. Per mm. plaatdikte werd deze behandeling zoveel keer herhaald als nodig was.

10 Op deze wijze werden met glasvezel gewapende polyester platen verkregen met een dikte van ongeveer 2,5 mm. Deze platen waren goed bestand tegen hoge brandtemperaturen en vertoonden een uitstekende vlambestendigheid.

Ter vergelijking werden dergelijke platen vervaardigd 15 onder overigens dezelfde omstandigheden, maar waarbij aan het uitgangsprodukt van onverzadigde polyesterhars geen vulmengsel van borax en boorzuur was toegevoegd.

Beide soorten proefplaten werden vervolgens vergeleken op hun brandwerende eigenschappen.

20 Vergelijkingsproef

De proefplaten, die geen borax-boorzuurmengsel bevatten, werden vertikaal opgesteld voor een gasbrander op 20 mm van de vlam, waarbij deze onder een hoek van 45° was gericht op de proefplaat. Daarbij werd geconstateerd, dat reeds 25 bij een oppervlaktetemperatuur van 300°C de plaat vlam vatte, en indien deze niet gedoofd zou zijn door middel van een schuimblusser geheel zou zijn verbrand. Op sommige plaatsen was de hars geheel tussen de glasvezels weggebrand.

Daarbij trad een sterke rookontwikkeling op, waarbij de 30 rook zeer zwart was en een scherp doordringende prikkelende geur had. De blootstellingsduur was bij deze proefneming 4 minuten.

Een dergelijke proefneming werd uitgevoerd, maar nu met de proefplaten, die het borax-boorzuurvulmiddel 35 bevatten.

Daarbij bleek, dat bij een oppervlaktetemperatuur van 79039 67 -6 - «*· * ; 300°C van de plaat deze nagenoeg onbeschadigd bleef, dat | bij een oppervlaktetemperatuur van 600°C een verkleuring 1 viel waar te nemen, en dat pas bij 850°C de plaat vlam ! vatte, echter zeer moeilijk en met kleine vlammetjes. Bij 5 doorverhitten bleef de plaat een weinig branden,· evenwel alleen op die plaats, waar de vlam het dichtst de oppervlakte naderde. Dit branden breidde zich niet in horizontale : richting uit. Na verwijdering van de gasvlam doofde de ; plaat vrijwel meteen.

10 De rookontwikkeling was bij het branden veel minder dan in het eerste geval, terwijl de prikkelende geur nagenoeg niet werd waargenomen. Op geen enkele plaats bleken aldus blootgestelde platen te zijn doorgebrand, terwijl aan de achterzijde de concentratie van het brandwerende 15 vulmengsel het hoogste bleek op die plaats, waar de temperatuur het hoogst geweest was. Er werd nagenoeg geen hars uit de glasvezels weggebrand. Bij deze proef was de duur van het branden 12 minuten. Uit het bovenstaande blijkt duidelijk, dat het toevoegen van het vulmiddel 20 volgens de uitvinding aan voorwerpen hard-kunststofmaterialen een uitstekende brandwerende eigenschap geeft, zodat voor tal van toepassingen gebruikte voorwerpen brandveilig kunnen worden gemaakt, terwijl bovendien bij eventueel aanbranden geen grote rookontwikkeling optreedt. Bovendien vertonen 25 deze voorwerpen, wanneer zij door sterke plaatselijke vlamverhitting toch in brand geraken een sterk vlamver-stikkende eigenschap, waardoor een plaatselijke brandplaats snel dooft, nadat de verhittingsvlam is weggenomen. Van bijzonder belang is de toepassing van gewapende bouwplaten, 30 , bijvoorbeeld van polyester. In dat geval doet zich bovendien 1 het additionele voordeel voor, dat ten gevolge van ver-• hitting aan de voorzijde het brandwerende vulmateriaal zich aan de achterzijde tegenover de heetste temperatuurpunten aan de voorzijde ophoopt, waardoor aan de achterzijde als 35 het ware een bescherming tegen brand wordt versterkt.

~ Bij toepassing in kunststoflijmen voor bijvoorbeeld 7903967 ί· r —7 - spaanplaat, meubelplaat en hardboard biedt deze vulmiddel-opname in de harslijm het additionele voordeel, dat hierdoor ook een brandwerende eigenschap wordt gegeven aan de niet-harselementen van de samenstelling, c.q. het hout, 5 cellulose, enz., in verband met de sterk vlamverspreidende en vlamverstikkende werking van het borium, waardoor kan worden voorkomen, dat plaatselijk te hoge oppervlakte-temperaturen aan een dergelijk plaatmateriaal kunnen ontstaan.

10 Hoewel andere gewichtsverhoudingen borax/boorzuur dan 1:1 ook gunstige resultaten geven, blijkt de verhouding 1:1 optimale resultaten te geven voor brand- en rookwerende veiligheid.

Het zal uit het bovenstaande duidelijk zijn, dat de 15 uitvinding geenszins is beperkt tot de polyestertoepassing, die in het voorbeeld is besproken, en dat er tal van andere toepassingen zijn, waaronder die, die in het bovenstaande mede zijn besproken, zonder te treden buiten het kader van de uitvinding.

- conclusies - 790 3 9 67

Claims (11)

1. Werkwijze voor het bereiden van hard-kunststof- materialen met brand- en rookwerende eigenschappen, met ' het kenmerk, dat een chemisch hardende of l thermohardende kunststofsamenstelling in ongeharde of 5 slechts gedeeltelijk geharde toestand wordt gemengd met ! een vulmiddel, in hoofdzaak bestaande uit borax en boorzuur, j resp. zouten daarvan.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat aan 100 gew.dln van de kunststofsamen- 10 stelling 50-150 gew.dln van het vulmiddel worden toegevoegd.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de gewichtsverhouding van de kunststofsamenstelling en het vulmiddel 1:1 bedraagt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, m e t het 15 kenmerk, dat het vulmiddel borax en boorzuur bevat in een gewichtsverhouding 1:1.

5. Werkwijze volgens één der vorige conclusies, met het kenmerk, dat aan het vulmiddel een gering percentage gebruikelijke vulstoffen zoals zand of cement 20 zijn toegevoegd.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1 - 5, m e t het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling een j basis heeft uit polyester, polyurethaan, epoxy, ureum j of fenolhars, waaraan het in hoofdzaak uit borax en 25 boorzuur bestaande vulmiddel in poedervorm wordt toegevoegd.

7. Werkwijze volgens ëën der conclusies 1 - 5, m e t het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling met -water uithardbaar is, en dat het vulmiddel in de vorm van 790 3 9 67 — 9 - van een waterige oplossing, emulsie of pasta wordt : toegevoegd.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van voorwerpen met een brandwerende eigenschap onder toepassing van de 5 werkwijze volgens ëën der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling in vloeibare vorm of als poeder wordt vermengd met het vulmiddel, en vervolgens op gebruikelijke wijze in de vorm wordt gebracht, geïmpregneerd in vezelstruktuur of toege-10 voegd aan andere bouwmaterialen, en uitgehard.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat de kunststofsamenstelling, die als basis een onverzadigde polyesterhars heeft in vloeibare vorm bij kamertemperatuur in een gewichtsverhouding van 15 ongeveer 1:1 wordt gemengd met een poedersamenstelling van ongeveer 50 gew. % borax en 50 gew. % boorzuur, waarna aan het verkregen mengsel gebruikelijke versneller- en katalysatormiddelen worden toegevoegd, en het mengsel wordt gevormd, resp. geïmpregneerd in vezelstruktuur.

10. Voorwerp, vervaardigd onder toepassing van de werkwijze volgens ëën der conclusies 1-7.

11. Voorwerp, vervaardigd volgens de werkwijze van conclusie 8 of 9. 7903 9 67