WO2004058902A1 - Intumeszierender körper - Google Patents

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WO2004058902A1
WO2004058902A1 PCT/EP2003/014399 EP0314399W WO2004058902A1 WO 2004058902 A1 WO2004058902 A1 WO 2004058902A1 EP 0314399 W EP0314399 W EP 0314399W WO 2004058902 A1 WO2004058902 A1 WO 2004058902A1
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intumescent
polymer material
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Thomas Leucht
Hannes Obernosterer
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Raymaster Holding Aktiengesellschaft
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    • Y10T442/2631—Coating or impregnation provides heat or fire protection
    • Y10T442/2672—Phosphorus containing
    • Y10T442/2689—A phosphorus containing compound and a nitrogen containing compound

Definitions

  • the invention relates to an intumescent body according to the preamble of claim 1 and a use according to claim 17.
  • the invention relates generally to the field of flame retardant intumescent materials or compositions.
  • Flame retardant intumescent masses include synthetic resins provided with a blowing agent and a flame retardant or aqueous synthetic resin dispersions which form a foam consisting of carbon when exposed to heat.
  • the synthetic resin essentially serves as a carbon supplier.
  • the carbon foam has a volume 10 to 100 times greater than the original thickness of the coating composition. Because of its very low thermal conductivity, the foam protects a material coated with it from the effects of flames.
  • DE 197 51 434 AI describes a generic intumescent body.
  • the body is made of a non-intumescent polymer material forming the shape of the body, for example plastic, and an intumescent coating composition applied to the polymer material.
  • the known coating composition is suitable for lack of sufficient
  • DE 38 01 465 AI discloses a method for producing flame-retardant polyurethane compositions. There is no addition of halogen and / or heavy metal compounds which form gases which are harmful to health in the event of a fire.
  • an intumescent flame-retardant coating composition is known, which among other things as a flame retardant. Ammonium polyphosphate is added. The coating composition also contains melamine as a blowing agent. Due to its lack of transparency, the known coating composition is not suitable for coating printed textiles.
  • DE 196 08 612 C2 discloses a flame-retardant intumescent coating composition which contains epoxy resin as a synthetic resin.
  • the coating composition contains solvents; up to 65% by weight of fillers can be added. This coating composition is also unsuitable for coating textiles.
  • intumescent coating compositions In order to ensure sufficient effectiveness, intumescent coating compositions must be applied to the body to be protected in a sufficient layer thickness. That increases the weight of the body. Such an increase in weight is particularly undesirable for bodies for use in the aerospace industry or for textiles. Apart from this, the production of conventional intumescent coating compositions requires the provision and processing of a large number of different components. This undesirably increases their manufacturing costs. Finally, conventional intumescent coating compositions have little or no transparency. This considerably limits the freedom in the surface design of bodies to be coated with intumescent materials.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • an intumescent system is to be specified which has the lowest possible weight and is also simple and inexpensive to manufacture.
  • a coating composition of the intumescent system should have the highest possible transparency. sen, for example, so as not to interfere with a print provided on a surface of the body.
  • the polymer material together with the coating composition results in an intumescent system in which the polymer material forms a carbon-supplying component.
  • the components of the intumescent system are no longer contained exclusively in a substance or a mass with intumescent properties.
  • a substantial proportion of the carbon required for the flame-retardant effect based on the intumescent principle is provided by the polymer material coated with the coating composition.
  • the separate addition of a carbon-providing component in the coating composition can be dispensed with.
  • Such a coating composition without a carbon-providing component can be produced with excellent transparency.
  • the coating mass only has to be applied in a small layer thickness.
  • the polymer material coated with the coating composition is particularly lightweight. It is particularly suitable for the production of textiles, components for vehicles, airplanes, ships, etc.
  • the polymer material has a carbon content of 20 20% by weight.
  • Such polymer materials are particularly well suited as part of the intumescent system.
  • the polymer material can provide at least 20% by weight of the carbon in the intumescent system.
  • the polymer material expediently provides a higher proportion of carbon, preferably at least 30% by weight and particularly preferably at least 40% by weight.
  • the coating composition also contains carbon lenstoff and also serves as a carbon supplier.
  • a significant proportion of the carbon in the intumescent system is provided by the polymer material.
  • the amount of carbon provided by the polymer material can be determined by examining a foam formed after flame treatment with regard to its carbon content. If the amount of carbon provided by the coating composition is subtracted from the carbon content determined, the amount of carbon supplied by the polymer material is obtained.
  • the difference ⁇ T is in the range from 40 to 80 K, preferably in the range from 45 to 75 K, particularly preferably in the range from 50 or 55 to 70 K.
  • the crystallization temperature T c is expediently 200 200 ° C. preferably ⁇ 190 ° C.
  • the melting temperature T s is in the range from 50 ° C. to 400 ° C. or a decomposition temperature in the range from 100 ° C. to 500 ° C.
  • polymer materials with the aforementioned physical properties are particularly suitable as carbon-supplying components in the intumescent system according to the invention. It has been observed that, especially in the case of such polymer materials, the coating composition penetrates into the interior of the polymer material in the event of fire and flame-extinguishing foam development takes place with the cooperation of the polymer material.
  • polymer materials which have a difference ⁇ T of significantly less than 40 K between their melting temperature T s and their crystallization temperature T c are less suitable as a component for the intumescent system.
  • the polymer material can be selected from the following group: polyester, polyamide, polyacrylic lat, polyurethane, polyacrylonitrile, aramids and derivatives of the aforementioned polymers.
  • the intumescent system is a halogen and / or heavy metal free system. Such a system does not develop gases that are particularly harmful to health in the event of a fire.
  • coating composition In principle, conventional coating compositions can be considered as the coating composition, although the separate addition of a carbon-providing component can be dispensed with.
  • the coating composition advantageously contains a flame retardant.
  • a coating composition of the following composition has proven to be particularly suitable for the intumescent system according to the invention:
  • the proposed coating composition has excellent transparency when cured.
  • the coating composition is particularly suitable for impregnating or coating textiles made from synthetic organic fibers.
  • the optical impression of the textile or an imprint thereof is in no way impaired by the coating composition according to the invention.
  • there is an excellent brilliance which makes the color of the textile or a print on it appear even more appealing.
  • the synthetic organic fibers forming the textile serve as carbon in the intumescent system.
  • Fabric supplier In a departure from the prior art, a component in the coating composition forming the carbon supplier can be dispensed with.
  • the coating composition according to the present invention is designed in such a way that, in combination with synthetic organic fibers, it forms an intumescent textile. In this way, a drastic reduction in the basis weight of the textile can be achieved compared to the prior art.
  • the coating composition has an excellent flame-retardant effect. It is particularly suitable for coating textiles such as curtains, tarpaulins, parasols, tents, awnings, clothing and the like.
  • a flame-retardant carbon foam is attributed in particular to the addition of the isocyanate or melamine-formaldehyde which acts as a crosslinking agent. If thermoplastic organic fibers are used, further crosslinking is effected when the fibers are softened under the influence of heat. According to the current state of knowledge, this contributes significantly to the formation of a stable carbon foam.
  • the flame retardant is an acid donor, in particular ammonium polyphosphate. Furthermore, 0.1 to 1.0% by weight of an agent for deaeration can be contained. The transparency of the coating formed by the coating composition can thus be further improved.
  • 0.1 to 1.5% by weight of an insecticide and / or a bactericide can also be present. This increases the lifespan of the textile.
  • the polymer material can be in the form of fibers or woven or knitted fabrics made therefrom. Apart from this, other bodies which form a shape can also be produced from the polymer material. It can be, for example Linings in the interior of vehicles, airplanes or ships, around housings of electronic or electrotechnical devices, around components from the building industry, for example ventilation pipes, window frames, cable ducts or the like. , Parts of furniture, etc.
  • a non-intumescent polymer material forming the shape of a body is provided as the carbon-providing component of an intumescent system.
  • a "polymer material forming a shape of a body” is understood to mean a polymer material which is in solid form and is suitable as a substrate for coating with a coating composition.
  • the polymer material can be fibers, woven fabrics, knitted fabrics or parts.
  • the intumescent system further components of the intumescent system are contained in a coating composition applied to the polymer material.
  • the intumescent system proposed according to the invention thus consists of at least two different substances, one of which forms the polymer material and the other the coating composition.
  • FIGS. 1 to 4 are the results of a dynamic thermal analysis according to the method of "differential scanning calorimetry” (DSC).
  • the thermal analyzes were carried out using the following temperature program:
  • the weight of the green textile is 5.41 mg and that of the blue textile is 4.5 mg.
  • Both blue and green textiles are textiles made from polyester fibers.
  • the polyester fibers have not been coated with a coating compound.
  • the examined polyester fibers are polyester fibers with a different composition.
  • the polyester fiber referred to as blue textile has a melting temperature T s of about 257 ° C.
  • the crystallization temperature T c is approximately 215 ° C.
  • a difference ⁇ T between the melting temperature T s and the crystallization temperature T c is approximately 42 ° C.
  • the polymer material referred to as green textile has a melting temperature T s of 254 ° C. and a crystallization temperature of only 187 ° C.
  • T s melting temperature
  • T c crystallization temperature
  • the aforementioned mass forms a basic mass, which is used to produce intumescent coating masses.
  • Other components may be added to the base, e.g. B. fungicides and the like.
  • quinone AF from Bode Chemie Hamburg may be added to the base composition as a fungicide.
  • the coating compositions A to E are applied to both the blue and the green textile in an amount of 85 g / m 2 using an air knife at a speed of 8 m / min.
  • the textile provided with the covering mass has been thermally treated as follows:
  • Another polymer material was investigated in a further experiment. It is a fabric made of polyamide with a basis weight of 60 g / m 2 .
  • the polyamide fabric is coating conditions tet with those described in the following tables coating compositions Al to El domestic "amount of 85 g / m 2 under the aforementioned coating Service.
  • the aforementioned mass forms a basic mass 1, which is used to produce intumescent coating masses.
  • Other components may be added to the base, e.g. B. fungicides and the like.
  • quinone AF from Bode Chemie Hamburg may be added to the starting mass as the fungicide.
  • polyamide is also suitable as a polymer material for producing the intumescent system according to the invention. Even when using polyamide, it is sufficient to coat the polymer material with the coating composition Cl in order to achieve a sufficient intumescent effect. In particular, the addition of propellant and carbon donor can be dispensed with in the coating composition.
  • the aforementioned mass forms a basic mass 2, which is used to produce intumescent coating masses.
  • the base 2 can be added other components, for. B. fungicides and the like.
  • Coating composition B2
  • the coating compositions C, Cl and C2 have excellent transparency. An imprint on the textile appears brilliant and is visible without any impairment. This even applies to a print that is visible on both sides of the textile.
  • the textile has a weight per unit area of less than 300 g / m 2 . When exposed to heat or flames, the material foams up to form a carbon foam that prevents further flame development.
  • the material forming the textile itself can achieve a substantial reduction in the weight per unit area.
  • the intumescent properties are nevertheless excellent.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen intumeszierenden Körper, hergestellt aus einem die Form des Körpers bildenden nicht-intumeszierenden Polymermaterial und einer auf das Polymermaterial aufgebrachten Überzugsmasse. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polymermaterial zusammen mit der Überzugsmasse ein intumeszierendes System ergibt, bei dem das Polymermaterial eine Kohlenstoff-liefernde Komponente bildet.

Description

Intumeszierender Körper
Die Erfindung betrifft einen intumeszierenden Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung nach Anspruch 17.
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet flammhemmender intumeszierender Materialien bzw. Massen. Flammhemmende intu- meszierende Massen sind u.a. mit einem Treibmittel und einem Flammhemmmittel versehene Kunstharze oder wässrige Kunst- harzdispersionen, die bei Einwirkung von Hitze einen aus Kohlenstoff bestehenden Schaum bilden. Der Kunstharz dient dabei im Wesentlichen als Kohlenstofflieferant . Der Kohlenstoff- schäum weist im Vergleich zur ursprünglichen Dicke der Überzugsmasse ein 10 bis 100-faches Volumen auf. Wegen seiner sehr geringen Wärmeleitfähigkeit schützt der Schaum ein damit überzogenes Material vor der Einwirkung von Flammen.
Die DE 197 51 434 AI beschreibt einen gattungsgemäßen intumeszierenden Körper. Der Körper ist aus einem die Form des Körpers bildenden nicht-intumeszierenden Polymermaterial, beispielsweise Kunststoff, und einer auf das Polymermaterial aufgebrachten intumeszierenden Überzugsmasse hergestellt. Die bekannte Überzugsmasse eignet sich mangels ausreichender
Transparenz insbesondere nicht zur Beschichtung bedruckter Textilien.
Aus der DE 38 01 465 AI ist ein Verfahren zur Herstellung flammwidrig ausgerüsteter Polyurethanmassen bekannt. Es wird dabei auf einen Zusatz von Halogen- und/oder Schwermetallverbindungen verzichtet, welche bei einem Brand gesundheitsschädliche Gase bilden.
Die DE 40 41 470 AI beschreibt eine intumeszierende Textilie, bei der zwischen zwei miteinander verbundenen Textilenflä- chengebilden eine Schicht eines körnigen Intumeszenzmittels vorgesehen ist.
Aus der DE 43 43 668 AI ist eine intumeszierende flammhemmende Überzugsmasse bekannt, der als Flammhemmmittel u.a. Ammoniumpolyphosphat zugesetzt ist. Die Überzugsmasse enthält ferner als Treibmittel Melamin. Die bekannte Überzugsmasse eignet sich in Folge ihrer mangelnden Transparenz nicht zur Beschichtung bedruckter Textilien.
Die DE 196 08 612 C2 offenbart eine flammhemmende intumeszierende Überzugsmasse, die als Kunstharz Epoxydharz enthält. Die Überzugsmasse ist lösungsmittelhaltig; es können bis zu 65 Gew.% an Füllstoffen zugesetzt sein. Auch diese Überzugs- masse ist zur Beschichtung von Textilien nicht geeignet.
Um eine ausreichende Wirksamkeit zu gewährleisten, müssen intumeszierende Überzugsmassen in einer ausreichenden Schicht- dicke auf den zu schützenden Körper aufgebracht werden. Das erhöht das Gewicht des Körpers. Eine solche Gewichtserhöhung ist insbesondere bei Körpern zur Verwendung in der Luftfahrtindustrie oder bei Textilien unerwünscht. Abgesehen davon erfordert die Herstellung herkömmlicher intumeszierender Überzugsmassen die Bereitstellung und Verarbeitung einer Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten. Das erhöht unerwünschterweise deren Herstellungsaufwand. Schließlich weisen herkömmliche intumeszierende Überzugsmassen keine oder nur eine geringe Transparenz auf . Das schränkt die Freiheiten in der Oberflächengestaltung von mit intumeszierenden Massen zu überziehenden Körpern erheblich ein.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll • insbesondere ein intumeszierendes System angegeben werden, das ein möglichst geringes Gewicht aufweist und ferner einfach und kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren soll eine Überzugsmasse des intumeszierenden Systems eine möglichst hohe Transparenz aufwei- sen, um beispielsweise einen auf einer Oberfläche des Körpers vorgesehener Aufdruck nicht zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 17 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 16 und 18 bis 34.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass das Polymermaterial zusammen mit der Überzugsmasse ein intumeszierendes System ergibt, bei dem das Polymermaterial eine Kohlenstoff- liefernde Komponente bildet. - In Abkehr vom Stand der Technik sind die Komponenten des intumeszierenden Systems nicht mehr ausschließlich in einem Stoff bzw. einer Masse mit intumeszierenden Eigenschaften enthalten. Ein wesentlicher Anteil des für die flammhemmende Wirkung nach dem Intumeszenzprinzip notwendigen Kohlenstoffs wird durch das mit der Überzugsmasse beschichtete Polymermaterial bereitgestellt. Infolgedessen kann auf den gesonderten Zusatz einer Kohlenstoff-liefernden Komponente in der Überzugsmasse verzichtet werden. Eine sol- ehe Überzugsmasse ohne Kohlenstoff-liefernde Komponente kann in einer hervorragenden Transparenz hergestellt werden. Zum Erreichen einer intumeszierenden Wirkung muss die Überzugsmasse lediglich in einer geringen Schichtdicke aufgebracht werden. Das mit der Überzugsmasse beschichtete Polymermateri- al ist besonders leichtgewichtig. Es eignet sich insbesondere zur Herstellung von Textilien, Bauteilen für Fahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe usw..
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Polymermate- rial einen Kohlenstoffgehalt von ≥ 20 Gew.% auf. Derartige Polymermaterialien eignen sich besonders gut als Bestandteil des intumeszierenden Systems. Das Polymermaterial kann einen Anteil von zumindest 20 Gew.% des Kohlenstoff im intumeszierenden System bereitstellen. Zweckmäßigerweise stellt das Po- lymermaterial aber einen höheren Anteil an Kohlenstoff bereit, vorzugsweise zumindest 30 Gew.% und besonders bevorzugt zumindest 40 Gew.%. Die Überzugsmasse enthält ebenfalls Koh- lenstoff und dient insoweit ebenfalls als Kohlenstoffliefe- rant . Ein wesentlicher Anteil des Kohlenstoffs im intumeszierenden System wird aber durch das Polymermaterial bereitgestellt. Die Menge des vom Polymermaterial bereitgestellten Kohlenstoffs kann dadurch ermittelt werden, dass ein nach einer Beflammung entstandener Schaum im Hinblick auf seinen Kohlenstoffgehalt untersucht wird. Zieht man von dem ermittelten Kohlenstoffgehalt die Menge des von der Überzugsmasse bereitgestellten Kohlenstoffs ab, so erhält man die Menge des vom Polymermaterial gelieferten Kohlenstoffs.
Es hat sich herausgestellt, dass als Bestandteil des erfindungsgemäßen intumeszierenden Systems insbesondere solche Polymermaterialien geeignet sind, bei denen eine Differenz Δ T zwischen einer Schmelztemperatur TΞ und einer Kristallisationstemperatur Tc des Polymermaterials ≥ 40 K ist. Nach einer Ausgestaltung ist die Differenz Δ T im Bereich von 40 bis 80 K, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 75 K, besonders bevorzugt im Bereich von 50 oder 55 bis 70 K. Die Kristallisation- stemperatur Tc ist zweckmäßigerweise ≤ 200°C, vorzugsweise ≤ 190°C. Weiter hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Polymermaterial so auszuwählen, dass die Schmelztemperatur Ts im Bereich von 50°C bis 400°C oder eine Zersetzungstemperatur im Bereich von 100°C bis 500°C liegt. Es hat sich gezeigt, dass Polymermaterialien mit den vorgenannten physikalischen Eigenschaften sich besonders gut als Kohlenstoff-liefernde Komponente im erfindungsgemäßen intumeszierenden System eignen. Es ist beobachtet worden, dass gerade bei solchen Polymermaterialien die Überzugsmasse im Brandfalle ins Innere des Poly- mermaterials eindringt und unter Mitwirkung des Polymermaterials eine flammlöschende Schaumentwicklung stattfindet. Versuche haben gezeigt, dass Polymermaterialien, welche eine Differenz Δ T von deutlich weniger als 40 K zwischen ihrer Schmelztemperatur Ts und ihrer Kristallisationstemperatur Tc aufweisen, weniger gut als Komponente für das intumeszierende System geeignet sind. - Das Polymermaterial kann aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Polyester, Polyamid, Polyacry- lat, Polyurethan, Polyacrylnitril , Aramide und Derivate der vorgenannten Polymere .
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das intumeszierende Sy- stem eine Halogen- und/oder Schwermetall-freies System. Ein solches System entwickelt im Brandfalle keine besonders gesundheitsschädlichen Gase.
Als Überzugsmasse kommen grundsätzlich herkömmliche Überzugs- massen in Betracht, wobei allerdings auf den gesonderten Zusatz einer Kohlenstoff-liefernden Komponente verzichtet werden kann. Die Überzugsmasse enthält vorteilhafterweise ein Flammhemmmittel. Als besonders geeignet für das erfindungsgemäße intumeszierende System hat sich eine Überzugsmasse der folgenden Zusammensetzung erwiesen:
25 bis 95 Gew.% einer Polyurethan oder Polyacrylat enthaltenden wässrigen Dispersion,
0,5 bis 10 Gew.% eines Isocyanats oder eines Melamin-Formaldehyds und
3 bis 15 Vol . % eines Flammhemmmittels.
Die vorgeschlagene Überzugsmasse weist im ausgehärteten Zustand eine hervorragende Transparenz auf. Die Überzugsmasse eignet sich insbesondere zur Imprägnierung oder Beschichtung von aus synthetischen organischen Fasern hergestellten Textilien. Der optische Eindruck der Textilie oder eines Aufdrucks derselben wird durch die erfindungsgemäße Überzugsmasse in keiner Weise beeinträchtigt. Es entsteht im Gegenteil eine hervorragende Brillanz, welche die Farbe der Textilie bzw. einen darauf vorgesehenen Aufdruck noch ansprechender erscheinen lässt.
Die die Textilie bildenden synthetischen organischen Fasern dienen in diesem Fall im intumeszierenden System als Kohlen- Stofflieferant . Es kann in Abkehr vom Stand der Technik auf eine den Kohlenstofflieferanten bildende Komponente in der Überzugsmasse verzichtet werden. Die Überzugsmasse gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, dass sie in Kombi- nation mit synthetischen organischen Fasern eine intumeszierende Textilie bildet. Damit kann im Vergleich zum Stand der Technik eine drastische Reduzierung des Flächengewichts der Textilie erreicht werden. Die Überzugsmasse weist in Zusammenwirken mit den synthetischen organischen Fasern eine her- vorragende flammhemmende Wirkung auf. Sie eignet sich insbesondere zur Beschichtung von Textilien wie Vorhängen, Zeltplanen, Sonnenschirmen, Zelten, Markisen, Bekleidungsstücken und dgl ..
Die Bildung eines flammhemmenden Kohlenstoffschaums wird insbesondere auf den Zusatz des als Vernetzungsmittel wirkenden Isocyanats oder Melamin-Formaldehyds zurückgeführt. Bei der Verwendung thermoplastischer organischer Fasern wird bei Erweichung der Fasern unter Hitzeeinwirkung eine weitere Ver- netzung bewirkt. Das trägt nach derzeitigem Kenntnisstand wesentlich zur Bildung eines stabilen Kohlenstoffschaums bei.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Flammhemmmittel ein Säurespender, insbesondere Ammoniumpolyphosphat. Des Weiteren kann 0,1 bis 1,0 Gew.% eines Mittels zum Entlüften enthalten sein. Damit kann die Transparenz der durch die Überzugsmasse gebildeten Beschichtung weiter verbessert werden.
Des Weiteren können auch 0,1 bis 1,5 Gew.% eines Insektizids und/oder eines Bakterizids enthalten sein. Das erhöht die Lebensdauer der Textilie.
Das Polymermaterial kann in Form von Fasern oder daraus her- gestellten Geweben oder Gewirken vorliegen. Abgesehen davon, können aus dem Polymermaterial auch andere eine Form bildende Körper hergestellt sein. Es kann sich dabei beispielsweise um Verkleidungen im Innenbereich von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen, um Gehäuse von elektronischen oder elektrotechnischen Vorrichtungen, um Bauteile aus dem Bauwesen, beispielsweise Lüftungsrohre, Fensterrahmen, Kabelkanäle oder dgl . , Bestandteile von Möbeln usw. handeln.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist die Verwendung eines die Form eines Körpers bildenden nicht-intumeszierenden Polymermaterials als Kohlenstoff-liefernden Komponente eines in- tumeszierenden Systems vorgesehen. Unter einem "eine Form eines Körpers bildenden Polymermaterial" wird ein Polymermaterial verstanden, welches in fester Form vorliegt und sich als Substrat zur Beschichtung mit einer Überzugsmasse eignet. Es kann sich bei dem Polymermaterial um Fasern, Gewebe, Gewirke oder Teile handeln.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind weitere Komponenten des intumeszierenden Systems in einer auf das Polymermaterial aufgebrachten Überzugsmasse enthalten. Das erfindungs- gemäß vorgeschlagene intumeszierende System besteht also zumindest aus zwei unterschiedlichen Stoffen, von denen einer das Polymermaterial und der andere die Überzugsmasse bildet .
Wegen der vorteilhaften Ausgestaltungen der Verwendung wird auf die vorgenannten Merkmale verwiesen, welche sinngemäß auch für die Verwendung gelten.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, insbesondere anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine thermische Analyse des Aufheizens eines blauen Textils,
Fig. 2 eine thermische Analyse des Abkühlens des blauen Textils, Fig.3 eine thermische Analyse des Aufheizens eines grünes Textils und
Fig. 4 eine thermische Analyse des Abkühlens des grünen Textils.
Bei den in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ergebnissen handelt es sich um Ergebnisse einer dynamischen thermischen Analyse nach dem Verfahren der "Differential Scanning Calorimetry" (DSC) . Die thermischen Analysen sind unter Verwendung des folgenden Temperaturprogramms durchgeführt worden:
Aufheizrate: 10°C/min
Starttemperatur : 25°C maximale Temperatur: 300 °C
Haltezeit bei der Maximaltemperatur: 3 min
Die Einwaage des grünen Textils hat 5,41 mg, die des blauen Textils 4,5 mg betragen. Sowohl beim blauen als auch beim grünen Textil handelt es sich um ein Textil, welches aus Polyesterfasern hergestellt worden ist. Die Polyesterfasern sind nicht mit einer Überzugsmasse beschichtet worden. Es handelt sich bei den untersuchten Polyesterfasern um Polyesterfasern mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die als blaues Textil bezeichnete Polyesterfaser eine Schmelztemperatur Ts von etwa 257°C aufweist. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegt die Krisal- lisationstemperatur Tc bei etwa 215 °C. Eine Differenz Δ T zwischen der Schmelztemperatur Ts und der Kristallisationstemperatur Tc beträgt in diesem Fall etwa 42 °C.
Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, weist das als grünes Textil bezeichnete Polymermaterial eine Schmelztemperatur Ts von 254 °C und eine Kristallisationstemperatur von lediglich 187°C auf. Hier beträgt die Differenz Δ T zwischen der Schmelztemperatur Ts und der Kristallisationstemperatur Tc 67°C.
In weiteren Versuchen sind die als grünes und blaues Textil bezeichneten Polymermaterialien mit Überzugsmassen der folgenden Zusammensetzungen überzogen worden:
Überzugsmasse A (= Grundmasse)
Figure imgf000011_0001
Die vorgenannte Masse bildet eine Grundmasse, welche zur Herstellung intumeszierender Überzugsmassen dient. Der Grundmasse können weitere Komponenten zugesetzt sein, z. B. Fungizide und dgl .. Als Fungizid kann der Grundmasse beispielsweise 1 g Chinon AF der Firma Bode Chemie Hamburg zugesetzt sein.
Überzugsmasse B
Figure imgf000011_0002
Überzugsmasse C
Figure imgf000012_0001
Überzugsmasse D
Figure imgf000012_0002
Überzugsmasse E
Figure imgf000012_0003
Die Überzugsmassen A bis E sind sowohl auf das blaue als auch auf das grüne Textil in einer Menge von 85 g/m2 aufgetragen worden und zwar unter Verwendung einer Luftrakel bei einer Geschwindigkeit von 8 m/min. Zur Trocknung und Fixierung ist das mit der Überzugsmasse versehene Textil wie folgt thermisch behandelt worden:
Aufheizen auf 100°C, Haltezeit 2 min, Aufheizen auf 130°C, Haltezeit 1 min, Aufheizen auf 150°C, Haltezeit 1 min.
Anschließend sind die so beschichteten Polymermaterialien einer Beflammungsprufung gemäß der in Deutschland gültigen Norm DIN 4102 -B2 unterzogen worden. Es sind dabei die folgenden Parameter verwendet worden:
Gas : Propan
Abluftgeschwindigkeit: 0,7 m/s
Flammenhöhe: 20 mm
Abstand Textil/Fla me : 16 mm
Beflammungszeit : 15 s
Unter Verwendung der Überzugsmassen A bis E gemäß der vorstehenden Tabellen sind bei der Beflammungsprufung gemäß DIN 4102 -B2 die aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Ergebnisse für das grüne Textil erzielt worden erzielt worden:
Figure imgf000013_0001
*) Zeitangaben in Sekunden ab Versuchsbeginn ./. Kein Auftreten des Ereignisses Es zeigt sich, dass das grüne Textil bereits mit der Überzugsmasse C die Kriterien der Beflammungsprufung gemäß der Norm DIN 4102 -B2 erfüllt. Die Überzugsmasse C enthält keinen Zusatz eines Kohlenstofflieferanten. Die Versuchsergebnisse zeigen klar, dass entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre insbesondere auf einen Kohlenstofflieferanten in der Überzugsmasse verzichtet werden kann, wenn ein geeignetes Polymermaterial zur Herstellung des intumeszierenden Systems verwendet wird.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse wiedergegeben, die mit der Überzugsmasse C versehenen grünen und blauen Textilien bei der Brandschutzprüfung gemäß DIN 4102-B2 erzielt worden sind:
Figure imgf000014_0001
*) Zeitangaben in Sekunden ab Versuchsbeginn ./. kein Auftreten des Ereignisses
In einem weiteren Versuch ist ein weiteres Polymermaterial untersucht worden. Es handelt sich dabei um ein aus Polyamid hergestelltes Gewebe mit einem Flächengewicht von 60 g/m2. Das Polyamid-Gewebe ist unter den vorgenannten Beschichtungs- bedingungen mit den in den folgenden Tabellen beschriebenen Überzugsmassen AI bis El in- einer "Menge von 85 g/m2 beschich- tet worden. Überzugsmasse AI (= Grundmasse 1)
Figure imgf000015_0001
Die vorgenannte Masse bildet eine Grundmasse 1, welche zur Herstellung intumeszierender Überzugsmassen dient. Der Grundmasse können weitere Komponenten zugesetzt sein, z. B. Fungizide und dgl .. Als Fungizid kann der Ausgangsmasse beispielsweise 1 g Chinon AF der Firma Bode Chemie Hamburg zugesetzt sein.
Überzugsmasse Bl
Figure imgf000015_0002
Überzugsmasse Cl
Figure imgf000015_0003
Überzugsmasse Dl
Figure imgf000016_0001
Überzugsmasse El
Figure imgf000016_0002
Das mit den Überzugsmassen AI bis El beschichtete Polyamid- Gewebe ist entsprechend den vorbeschriebenen Bedingungen einer Beflammungsprufung gemäß DIN 4102-B2 unterzogen worden. Dabei sind die aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Ergebnisse erzielt worden:
Figure imgf000017_0001
*) Zeitangaben in Sekunden ab Versuchsbeginn ./. Kein Auftreten des Ereignisses
Die Ergebnisse zeigen klar, dass auch Polyamid sich als Polymermaterial zur Herstellung des erfindungsgemäßen intumeszierenden Systems eignet . Auch bei der Verwendung von Polyamid ist es ausreichend, das Polymermaterial mit der Überzugsmasse Cl zu beschichten, um eine ausreichende intumeszierende Wirkung zu erzielen. Es kann in der Überzugsmasse insbesondere auf einen Zusatz von Treibmittel und KohlenstoffSpender verzichtet werden.
In einem weiteren Versuch ist als Polymermaterial ein aus Po- lyacrylat-Superabsorber-Faser "Oasis Typ 102" hergestelltes Gewebe mit einem Flächengewicht von 90 g/m2 verwendet worden. Dieses Gewebe ist unter den vorgenannten Beschichtungsbedin- gungen mit den in den nachfolgenden Tabellen beschriebenen Überzugsmassen A2 bis E2 in einer Menge von 65 g/m2 beschich- tet worden:
Überzugsmasse A2 (= Grundmasse 2)
Figure imgf000017_0002
Die vorgenannte Masse bildet eine Grundmasse 2, welche zur Herstellung intumeszierender Überzugsmassen dient. Der Grundmasse 2 können weitere Komponenten zugesetzt sein, z. B. Fungizide und dgl .. Überzugsmasse B2
Figure imgf000018_0001
Überzugsmasse C2
Figure imgf000018_0002
Überzugsmasse D2
Figure imgf000018_0003
Überzugsmasse E2
Figure imgf000019_0001
Die mit den Überzugsmassen A2 bis E2 versehenen aus Polyacry- lat-Superabsorber-Faser "Oasis Typ 102" hergestellten Proben sind wiederum der Beflammungsprufung gemäß DIN 4102-B2 unterzogen worden. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:
Figure imgf000019_0002
*) Zeitangaben in Sekunden ab Versuchsbeginn ./. Kein Auftreten des Ereignisses
Die Ergebnisse zeigen, dass auch Polyacrylat-Superabsorber- Faser "Oasis Typ 102" ein geeignetes Polymermaterial ist, welches mit einer einfach zusammengesetzten Überzugsmasse C2 zu einem intumeszierenden System kombiniert werden kann. Auch bei Verwendung dieses Polymermaterials ist es nicht erforder- lieh, der Überzugsmasse einen Kohlenstofflieferanten hinzuzusetzen.
Die Überzugsmassen C, Cl und C2 weisen eine hervorragende Transparenz auf. Ein auf der Textilie aufgebrachter Aufdruck erscheint brillant und ist ohne jegliche Beeinträchtigung sichtbar. Das gilt sogar für einen auf beiden Seiten der Textilie sichtbarer Durchdruck. Die Textilie weist ein Flächengewicht von weniger als 300 g/m2 auf. Bei Einwirkung von Hit- ze oder Flammen schäumt das Material unter Bildung eines Kohlenstoffschaums auf, der eine weitere Flammentwicklung unterbindet .
Indem die vorgeschlagene intumeszierende Textilie das die Textilie selbst bildende Material als Kohlenstofflieferant zur Herstellung eines Kohlenstoffschaums bei Flammeinwirkung benutzt, kann eine wesentliche Verringerung des Flächengewichts erreicht werden. Die intumeszierenden Eigenschaften sind gleichwohl hervorragend.

Claims

Patentansprüche
1. Intumeszierender Körper hergestellt aus einem die Form des Körpers bildenden nicht-intumeszierenden Polymermaterial und einer auf das Polymermaterial aufgebrachten Überzugsmasse,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Polymermaterial zusammen mit der Überzugsmasse ein intu- meszierendes System ergibt, bei dem das Polymermaterial eine Kohlenstoff-liefernde Komponente bildet.
2. Intumeszierender Körper nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial einen Kohlenstoffgehalt von > 20 Gew.% aufweist.
3. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial einen Anteil von zumindest 20 Gew.% des Kohlenstoffs im intumeszierenden System bereitstellt.
4. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Differenz ΔT zwischen einer Schmelztemperatur Ts und einer Kristallisationstemperatur Tc des Polymermaterials > 40 K ist.
5. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Differenz ΔT im Bereich von 40 bis 80 K, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 75 K, besonders bevorzugt im Bereich vom 55 bis 70 K, ist.
6. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kristallisationstemperatur Tc < 200°C, vorzugsweise < 190°C, ist.
7. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial eine Schmelztemperatur Ts im Bereich von 50°C bis 400°C oder eine Zersetzungstemperatur im Bereich von 150°C bis 500°C aufweist.
8. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei das intumeszierende System ein Halogen- und/oder Schwermetall-freies System ist.
9. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyester, Polyamid, Polyacrylat, Polyurethan, Polyacrylnitril, Aramide und Derivate der vorgenannten Polymere .
10. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überzugsmasse ein Flammhemmmittel ent-
' hält.
11. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überzugsmasse die folgende Zusammenset- zung aufweist:
25 bis 95 Gew.% einer Polyurethan oder Polyacrylat enthaltenden wässrigen Dispersion,
0,5 bis 10 Gew.% eines Isocyanats oder eines Melamin- Formaldehyds und
3 bis 15 Gew.% des Flammhemmmittels.
12. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flammhemmmittel ein Säurespender ist.
13. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Säurespender Ammoniumpolyphosphat ist.
14. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei des Weiteren 0,1 bis 1,0 Gew.% eines Mittels zum Entlüften enthalten sind.
15. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei des Weiteren 0,1 bis 1,5 Gew.% eines Insektizids und/oder eines Bakterizids enthalten sind.
16. Intumeszierender Körper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymermaterial in Form von Fasern oder daraus hergestellten Geweben, Gewirken vorliegt.
17. Verwendung eines die Form eines Körpers bildenden nicht- intumeszierenden Polymermaterials als Kohlenstoff-liefernde Komponente eines intumeszierenden Systems.
18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei weitere Komponenten des intumeszierende Systems in einer auf das Polymermaterial aufgebrachten Überzugsmasse enthalten sind.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Polymermaterial einen Kohlenstoffgehalt von > 20 Gew.% aufweist .
20. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei durch das Polymermaterial ein Anteil von zumindest 20 Gew.% des Kohlenstoffs im intumeszierenden System bereitgestellt wird.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei eine Differenz ΔT zwischen einer Schmelztemperatur Ts und einer Kristallisationstemperatur Tc größer als 40 K ist.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Differenz ΔT im Bereich von 40 bis 80 K, vorzugsweise im Bereich von 45 bis 75 K, besonders vorzugsweise im Bereich vom 55 bis 70 K, ist.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die Kristallisationstemperatur Tc < 200 °C, vorzugsweise < 190 °C, ist .
24. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das intumeszierende System ein Halogen- und/oder Schwermetall- freies System ist .
25. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei das Polymermaterial aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyester, Polyamid, Polyacrylat, Polyurethan, Polyacrylnitril, Aramide und Derivate der vorgenannten Polymere .
26. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei das intumeszierende System ein eine chemische oder physikalische Intumeszenz bewirkendes System ist.
27. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, wobei die Überzugsmasse ein Flammhemmmittel enthält.
28. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei das Polymermaterial eine Schmelztemperatur Ts im Bereich von 50°C bis 400°C oder eine Zersetzungstemperatur im Bereich von 150°C bis 500°C aufweist.
29. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die Überzugsmasse die folgende Zusammensetzung aufweist:
25 bis 95 Gew.% einer Polyurethan oder Polyacrylat enthaltenden wässrigen Dispersion,
0,5 bis 10 Gew.% eines Isocyanats oder eines Melamin- Formaldehyds und
3 bis 15 Gew.% des Flammhemmmittels
30. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, wobei das Flammhemmmittel ein Säurespender ist .
31. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei der Säurespender Ammoniumpolyphosphat ist.
32. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei des Weiteren 0,1 bis 1,0 Gew.% eines Mittels zum Entlüften enthalten sind.
33. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 32, wobei des Weiteren 0,1 bis 1,5 Gew.% eines Insektizids und/oder eines Bakterizids enthalten sind.
34. Verwendung nach einem der Ansprüche 17 bis 33, wobei das Polymermaterial in Form von Fasern oder daraus hergestellten Geweben, Gewirken vorliegt.
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