NO176054B - Brannhemmende blanding - Google Patents

Abstract

En blanding innbefattende to eller flere fritter med forskjellige smeltetemperaturer og eventuelt en eller flere keramiske materialer eller basalt eller oppblærende stoff blir tilveiebragt og kan bli satt til forskjellige materialer for å tilveiebringe eller forsterke brannmotstand. Slike materialer innbefatter fenol- og polyesterharpiks og natriumsi1ikat.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en brannhemmende blanding som kan anvendes for å tilveiebringe eller forsterke brannmotstanden til materialer.

Hvis aluminiumoksyd trihydrat blir brukt som et tilsetningsstoff til plastmateriale, som et brannhemmende middel, oppstår flere vanskeligheter. Aluminiumoksydtrihydrat danner vann, opp til 3056 av dets vekt, ved temperaturer på 200° C. Dette vannet blir til damp og kveler brannhandlingen. Det medfører derfor at aluminiumoksydtrihydrat ikke kan bli brukt i materialer av plast som blir fremstilt ved temperaturer over 185"C (for å holde en sikkerhetsmargin). Slike plast-materialer innbefatter polypropylen og polyetylen.

Nivåer på 60 vekt-# og til og med 64 vekt-56 av aluminiumoksydtrihydrat er blitt anvendt i uretanmetakrylat og polyestere. Slike store mengder av en fylling gjør det vanskelig å benytte harpiks.

Aluminiumoksydtrihydrat blir levert i forskjellige kvaliteter hvor prisen avhenger av mikron-størrelse. Den billigste har en partikkelstørrelse på 25 mikron, den dyreste omtrent 10 mikron. De store partiklene er i plateform som gjør at de er vanskelige å spre i høye konsentrasjoner, det kan også ha en ugunstig effekt på overflateutførelsen. De mindre partiklene blir gjort runde i løpet av fremstillingen og spres lettere men er dyrere, med en faktor på tre sammenlignet med større partikler.

Et annen populært brannhemmende tilsetningsstoff er antimonoksyd. Antimonoksyd virker ved å bli kombinert med fri halogen, men er bare delvis effektiv, ved at den forbedrer eksisterende brannhemmende egenskaper. Antimonoksyd blir vanligvis anvendt i mengder på 3 vekt-#, selv om større mengder kan bli anvendt i noen materialer.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en blanding som kan bli anvendt for å tilveiebringe eller forsterke brannmotstand til materialer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en brannhemmende blanding, omfattende natriumsilikat eller en polymer, kjennetengnet ved at blandingen videre inneholder en første fritte med et relativt lavt smeltepunkt og minst en andre fritte med et relativt høyt smeltepunkt sammenlignet med smeltepunktet til den første fritte, hvorved frittene vil smelte progressivt under branntilstander og derved danne et smeltet, beskyttende lag.

En kombinasjon av fritter med forskjellige smeltepunkter blir anvendt i blandingene ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe kontinuerlig flyt av smeltet fritte når temperaturen øker. En devitrifiserende fritte er en ønskelig komponent av tilsetningsstoffet til oppfinnelsen siden den stivner etter smelting og dette tilveiebringer styrke. Frittene vil under brannbetingelser smelte progressivt for å tilveiebringe et smeltet beskyttende lag. En foretrukket fritte-kombinasjon innbefatter en lavt smeltende fritte, f.eks. en som begynner å smelte ved omtrent 450°C og en høytsmeltende eller devitrifiserende fritte som begynner å smelte ved omtrent 700°C. Det foretrukne vektforholdet mellom lavtsmeltende fritte og høytsmeltende fritte er i området 1:9 til 1:1, spesielt 3:7. En typisk seleksjon av fritter kan være fra de som smelter ved eller omtrent ved de følgende temperaturene: 450°C, 650°C, 850°C og 1000°C. Frittene som blir anvendt blir fortrinnsvis tørket i ovn, vasket med vann og malt før de blir innbefattet i blandingen ifølge oppfinnelsen.

Innbefåttingen av keramikk i fibre eller pulverform kan bli anvendt for å binde de smeltende frittene og også forbli uforandret ved temperaturer over 1000°C. Basaltfibre eller hakkede fibre eller pulver kan også bli anvendt istedenfor eller i tillegg til keramikkmateriale.

Blandingene kan også inneholde en eller flere andre brannhemmende tilsetningsstoffer. For eksempel kan oppblaerende stoff eller stoffer bli innbefattet blandingene såsom aluminiumoksydtrihydrat som frigjør mesteparten av det kjemisk bundne vannet mellom 200 og 330 "C til dampen og reduserer røykeavgivelsen eller hydrert magnesiumkalsiumkarbonat som frigjør kjemisk bundet vann og karbondioksyd fra 230"C og oppover. I noen tilfeller kan hydrert magnesium-kalsiumkarbonat være å foretrekke i motsetning til aluminiumoksydtrihydrat fordi det ikke er så dyrt å oppnå i veldig fint fordelt form, f.eks. i størrelser på 2 til 3 jj . Blandingen bestående av fritter og oppblærende stoff eller stoffer kan innbefatte fra 15-50, spesielt 20-30, vekt-# av fritter og 85 til 50, spesielt 80-87, vekt-# av oppblærende stoff(er). Et annet eksempel på brannhemmende tilsetningsstoffer kan innbefatte antimonoksyd vanligvis brukt i kombinasjon med halogenert hydrokarbon, hvorpå halogenfrie rester blir dannet som undertrykker brenning.

Blandingene ifølge oppfinnelsen kan bli tilført forskjellige materialer, såsom polymerer, farger og natriumsilikat. Egnede polymerer innbefattet polyestere, fenolharpiks, polyuretaner og andre varmherdende harpikser og termoplaster. Hvis, derimot aluminiumoksydtrihydrat skal innbefattes i tilsetningskomposisjonen, kan komposisjonen ikke bli anvendt på materialer som bearbeides ved 200°C eller fortrinnsvis ved 185°C eller mer.

I en fenolharpiks, for eksempel, kan proporsjonen mellom en tilsetningsblanding som innbefatter fritter og keramisk eller basalt og harpiks være fra 3:7 til 1:4.

Fritte-tilsetningsstoffer med oppblærende stoff, såsom hydrert magnesiumkalsiumkarbonat eller aluminiumoksydtrihydrat eller blandinger derav, kan bli satt til deig-støp-ingsforbindelser, såsom de som er av fenol- eller polyester-type anvendt til glassforsterkning. Fortrinnsvis er forholdet mellom fritter og oppblærende stoffer omtrent 1:4.

For tilsetning til fenolharpiks kan fritte/oppblærende stoffblandings forhold i et område på fra 7:3 til 5:5 bli benyttet.

Virkningen av varme på et harpiks som inneholder en blanding i henhold til oppfinnelsen har følgende effekt. Harpiks eller plastmaterialene brenner og fritten i det første temperatur-båndet smelter og går sammen med den forkullede massen. De andre frittene smelter deretter og så videre. Substratet og det brennende materialet er kapslet inn av de smeltende frittene som dermed fratar ilden oksygen. Keramikk eller basalt eller begge, hvis de er tilstede, isolerer og stiver opp den smeltede massen for å forhindre omfattende utflyting. De bidrar også sterkt til stabiliteten ved høye temperaturer.

Siden partikkelstørrelsen på frittene og keramikk kan bli kontrollert er de egnede for bruk med aluminiumoksydtrihydrat. Partiklene fyller hulrommene mellom aluminium-oksydtrihydratplatene for dermed å tilveiebringe en bedre utførelse. Aluminiumoksydtrihydrat-platene virker som et suspensjonsmiddel for fritt/keramikkblandingen.

Tilsetting av blandinger til natriumsilikat har en fordel-aktig effekt, fordi frittene mykner natriumsilikat under økende temperaturbetingelser. Dette motvirker skjørheten og pulverisering av natriumsilikat som normalt inntreffer ved disse betingelsene. Innbefatting av fritter i en oppblærende tetning eller malingsblanding ville være en forbedring.

Det er foretrukket å bruke en blanding av fritter og oppblærende stoffer, såsom hydrert magnesiumkalsiumkarbonat eller aluminiumoksydtrihydrat eller en blanding derav, i et forhold på 3:7 til 1:1, fortrinnsvis 4:6, med natriumsilikat og ved å variere forholdet mellom frittblandingen og natriumsilikat-materialene som egner seg for forskjellig bruk kan bli tilveiebragt. I et forhold på 1:1 har den resulterende blandingen en malingskonsistens, ved et forhold på omtrent 7:13 har blandingen klebende egenskaper og ved et forhold på omtrent 1:4 er blandingen i geleform.

Blandingen ifølge oppfinnelsen kan bli benyttet til å danne tetningsmidler for for eksempel branndører eller vindu. Det foretrukne tetningsmiddelet vil svelle når det blir oppvarmet og fylle sprekker rundt dørene eller vinduene.

I tetningsmiddelpasta kan en fritte kombinasjon inneholde oppblseringsstoffer med natriumsilikat i et forhold på 3:7 til 4:6, fortrinnsvis 7:13 ved vekt kan bli benyttet som en base til hvilket et forkullende middel, såsom mica, ammoniumpolyfosfat og et uorganisk geldannende middel kan bli tilsatt. Den resulterende pastaen vil stivne in situ.

Ved bruk av polyvinylacetat istedenfor natriumsilikat, vil et elastisk tetningsmiddel bli dannet som vil svelle og stivne når det oppvarmes.

En annen mulig bruk av blandingen ifølge oppfinnelsen er i produksjon av ark eller plater som blir laget ved sammen-pressing av trespon med et bindemiddel. Bindemiddelet kan være en blanding bestående av fenolharpiks eller natrium-silikatoppløsning inneholdende keramikk såsom karborundum, og fritter, fortrinnsvis tre fritter som har forskjellige smeltetemperaturer.

Blandingen ifølge oppfinnelsen kan også bli anvendt som et klebemiddel. Det foretrukne klebemiddelet vil være basert på natriumsilikatoppløsning inneholdende en katalysator eller på fenolharpiks og komposisjonen ifølge oppfinnelsen. Et slikt klebemiddel kan bli benyttet i de tilfeller hvor brannhemming er viktig.

Klebemiddelet kan for eksempel bli anvendt for binding av beleggark, såsom melamin, til et basemateriale, såsom kartong. Ved brann kan klebemiddelet tilveiebringe en beskyttende beskyttelse for basematerialet selv når belegg-arket er blitt brent av. • Et klebemiddel kan også bli anvendt for å feste et bremsebelegg til bæreren. Bremsebelegg kan bli dannet fra den samme blandingen, hvor det keramiske materialet består av slagg-fibre og granulat, såsom blir dannet som avfall fra kraft-stasjoner. Bremsebeleggmaterialet kan også inneholde styrkende komponenter, såsom karbonfibre eller termoplast-materiale f.eks. "KEVLAR" (varenavn).

Et annet eksempel på bruk av fritter er i konstruksjon av et laminat inneholdende en ytre overflate dannet ved varme og trykk hvor en glassduk er blitt impregnert med et væskestørk-ende harpiks, såsom fenol, inneholdende fritter med forskjellige smeltetemperaturer sammen med et bindingsvarmestabilt, fiber, såsom keramisk mullitefiber, og eventuelt aluminiumoksydtrihydrat. Overflater av impregnert duk blir plassert på begge sider av et keramisk papir, kombinasjonsbasalt, keramisk og glassfiberpapir, glassduk behandlet med vermi-kulitt eller et hvilket som helst varmehindrende materiale. Når laminat blir presset under varme og med et hvilket som helst antall interfolierende ark, migrerer det størknende harpiks inn i hindringsmaterialet for å danne et fast ark.

Når flamme blir tilført laminatet, brenner det størknende harpiks for å beskyttet substratet, og hindringsmaterialet tilveiebringer stabilitet.

Overflaten av laminatet kan bli dekket med melaminark, enten enkle eller mønstrede eller ordentlig trefiner, og når flammene blir tilført, hjelper frittene/keramikk til å danne en forkullet masse og forhindre spredning av flamme. Dette støpte laminat, flat eller tridimensjonelt, kan deretter bli klebet til et substrat, såsom en dør, ved bruk av natriumsilikat inneholdende de samme frittene, keramiske fibre og eventuelt aluminiumoksydtrihydrat som i det foregående er nevnt for å danne et klebemiddel med høy varmeutførelse.

Substratet kan være et ark som er gjort stivt av keramiske fibre som deretter blir klebet med klebemiddel som er beskrevet, til en varmemotstands lydisolerende kjerne, laget fra for eksempel basaltfibre eller rockwool som er gjort stivt eller som ikke er gjort stivt. Konstruksjonen kan gjentas rundt senterlinjen.

En ytelse på tretti minutter er tilstrekkelig for å tilveiebringe de pressede laminatene klebende og/eller mekanisk fiksert til en basalt eller rockwool-kjerne. Etter seksti minutter kan den stive keramikkplaten bli introdusert, og deretter kan den keramiske platen bli øket i tykkelse og et keramisk ikke-rigid teppe kan bli benyttet istedenfor rockwool/basaltkjerne. Når det gjelder lettvektskonstruksjo-ner kan en fenolskumkjerne eller et skum som er laget fra klebemiddelet som er nevnt bli benyttet.

En skum-vermikulittleire kan bli innbefattet i klebemiddelet for å danne en kjerne som ikke veier mye og er sterkt isolerende. Alternativt kan en kjerne bli laget ved bruk av trespon som en fyllmasse til klebemiddelet som tilveiebringer en kartongkjerne som er sterkt varmemotstandsdyktig og kan benyttes i en dør, bygningspanel eller deler.

Foreliggende oppfinnelse vil bli ytterligere beskrevet i følgende eksempler.

Eksempel 1

En blanding inneholdende antimonoksyd 3 vekt-#, en fritte med en lav temperatur smeltebånd ved 10 vekt-#, en fritte ved en høy temperatur smeltebånd (på omtrentelig 1100"C) ved 60 vekt-# og keramikk ved 27 vekt-# dannet et støpings- eller injeksjonsmateriale som var egnet for bruk med et fenol eller natriumsilikatbindemiddel likeledes andre materialer som innbefatter herdeplast og termoplast.

Eksempel 2

En blanding inneholdende antimonoksyd 3 vekt-$, en fritte ved en lav temperatur smeltebånd ved 7 vekt-#, en fritte ved en høy temperatur smeltebånd (på omtrentelig 1100°C) ved 45 vekt-# og aluminiumoksydtrihydrat ved 45 vekt-# dannet en blanding egnet for polyestere og andre materialer innbefattende herdeplastharpiks hvor temperaturen ikke var over 185°C.

Eksempel 3

En grunnpulverblanding ble fremstilt fra 40 vekt-# av en kombinasjon av en lavtsmeltende fritte (450°C) og en høyt-smeltende (avglassende) fritte (700°C) i et vektforhold på 3:7 og b0% av hydrert magnesiumkalsiumkarbonat.

En klebingsmiddelblanding ble fremstilt ved å tilsette 35 vekt-# av pulverblandingen til 65 vekt-# av natriumsilikat.

Eksempel 4

En malingslignende blanding ble fremstilt ved å tilsette 50 vekt-5é av pulverblandingen fra eksempel 5 til 50 vekt-# av natriumsilikat.

Eksempel 5

En gelelignende blanding ble fremstilt ved å tilsette 20 vekt-56 av hovedpulverblandingen i eksempel 5 til 80 vekt-56 av natriumsilikat.

Eksempel 6

En pulverblanding av 70 vekt-# av lavtsmeltende fritte (450°C) og avglassende fritte (700°C) i et forhold på 3:7 og 30 vekt-# av hydrert magnesiumkalsiumkarbonat ble fremstilt og deretter satt til fenolharpiks i vektforhold på 3:7 for å danne et modellérbart materiale.

Eksempel 7

Deigstøpemasse for anvendelse med glassfiberarmering ble fremstilt basert på fenolharpiks og på polyesterharpiks. I begge tilfeller ble en pulverblanding av 20 vekt-# fritte (lavt- og høytsmeltende i et forhold på 3:7) og 80 vekt-# av hydrert magnesiumkalsiumkarbonat satt til harpikset.

Eksempel 8

En tetningsmiddelpasta ble fremstilt fra følgende ingredien-ser i de mengdene som er oppgitt: Micapulver (forkullende middel) 10 vekt-56 Ammoniumpolyfosfat 10 vekt-#

Blanding i eksempel 5 70 vekt-#

Uorganisk geledannende middel 10 vekt-#

Eksempel 9

Et elastisk tetningsmiddel ble fremstilt på samme måte som i eksempel 10 med unntagelse av at polyvinylacetat ble anvendt istedenfor natriumsilikat.

Claims (7)

1. Brannhemmende blanding, omfattende natriumsilikat eller en polymer, karakterisert ved at blandingen videre inneholder en første fritte med et relativt lavt smeltepunkt og minst en andre fritte med et relativt høyt smeltepunkt sammenlignet med smeltepunktet til den første fritte, hvorved frittene vil smelte progressivt under branntilstander og derved danne et smeltet, beskyttende lag.

2 . Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom den relativt lavt-smeltende fritten og den relativt høyt-smeltende fritten, er i området på 1:9 til 1:1.

3. Blanding ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den relativt høyt-smeltende fritten er en devitrifiserende fritte.

4 . Blanding ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at frittene smelter i området fra 450 til 1100°C.

5 . Blanding ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at den videre omfatter en svellende forbindelse.

6 . Blanding ifølge krav 5, karakterisert ved at den svellende forbindelsen er aluminiumoksydtrihydrat, hydrert magnesium-kalsiumkarbonat eller en blanding derav.

7 . Blanding ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, karakterisert ved at polymeren er en fenolharpiks eller en polyesterharpiks.