CH619256A5 - Process for the preparation of porous compositions having improved fire behaviour, and the use thereof for the preparation of porous compositions in the form of coatings - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen Massen mit verbessertem Brandverhalten und dessen Anwendung zur Herstellung von porösen Massen in Form von Beschichtungen. The invention relates to a process for the production of porous compositions with improved fire behavior and its use for the production of porous compositions in the form of coatings.
Der schwache Punkt aller Kunststoffe ist vor allem das Brand- und Wärmeverhalten. Furanharzmischkondensate beeinflussen das Brandverhalten, die Wärme- und Flammbeständigkeit sowie die Rauchentwicklung von organischen und/ oder anorganischen Stoffen vor allem von Kunstharzen, wie z. B. Polyester, Polyurethan, Epoxy, Alkyd, Latex und sogar auch von Bitumen, äusserst günstig. The weak point of all plastics is above all the fire and heat behavior. Furan resin mixed condensates influence the fire behavior, the heat and flame resistance as well as the smoke development of organic and / or inorganic substances, especially synthetic resins, such as. As polyester, polyurethane, epoxy, alkyd, latex and even bitumen, extremely cheap.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von porösen Massen mit verbessertem Brandverhalten ist im Patentanspruch 1 und die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von porösen Massen in Form von Beschichtungen im Patentanspruch 20 definiert. The inventive method for the production of porous compositions with improved fire behavior is defined in claim 1 and the application of the method for the production of porous compositions in the form of coatings in claim 20.
Im Verfahren können durch die hohen exothermen Temperaturen, die beim Vermischen von Furanharz und Säure entstehen und die steuerbar sind, andere zugemischte Kunstharze, ggf. ohne weitere Reaktionssysteme, ganz oder teilweise ausgehärtet werden. In the process, the high exothermic temperatures which arise when furan resin and acid are mixed and which can be controlled, completely or partially cure other admixed synthetic resins, possibly without further reaction systems.
Zusätzlich können die an sich bisher für Treibschäume bekannten Oxidations- und Reduktionsmittel verwandt werden. Als Säure haben sich Phosphorsäure und Oxalsäure als besonders vorteilhaft erwiesen. Jedoch sind auch andere organische Säuren, wie z. B. Ameisensäure und Maleinsäure, geeignet. Auch andere organische Säuren, ausser H3PO4, sind so an sich geeignet, sind jedoch aus Korrosionsgründen weniger vorteilhaft. In addition, the oxidizing and reducing agents known per se for blowing foams can be used. Phosphoric acid and oxalic acid have proven to be particularly advantageous as the acid. However, other organic acids, such as. B. formic acid and maleic acid, suitable. Other organic acids, apart from H3PO4, are also suitable per se, but are less advantageous for reasons of corrosion.
Der Vorteil bei der Verwendung von Kunstharzen auf wäss-riger Basis liegt darin, dass die Einmischung der verschiedensten wässrigen oder wasserverträglichen orgnischen oder anorgani-ss sehen Stoffe, wie z. B. Kunstharze, Alkohole, Ester, Säuren, hydraulische Bindemittel und dergleichen als Pulver, Lösungen, Suspensionen, Emulsionen durch Einmischen, Einrühren, Eingiessen oder Eindüsen bedeutend einfacher ist, und dass das Wasser gleichzeitig mit organischen Materialien, wie z. B. 60 Zement und/oder Gips reagiert und damit eine zusätzliche Strukturfestigkeit erreicht wird, wobei die exotherme Wärme und der entstehendeDampfdruck eine schnelle Aushärtung bewirken. The advantage of using synthetic resins on an aqueous basis is that the mixing of a wide variety of aqueous or water-compatible organic or inorganic substances such as B. synthetic resins, alcohols, esters, acids, hydraulic binders and the like as powders, solutions, suspensions, emulsions by mixing, stirring, pouring or spraying is significantly easier, and that the water simultaneously with organic materials such. B. 60 cement and / or gypsum reacts to achieve additional structural strength, the exothermic heat and the resulting vapor pressure causing rapid hardening.
Da die exothermen Temperaturen von 20°C bis über 200°C 65 eingestellt werden können, ist auch hier eine grosse Variationsbreite für das Verfahren gegeben. Bei höheren Temperaturen laufen die chemischen, sowie auch die hydraulischen Reaktionen und/oder metallorganischen Vernetzungen leich- Since the exothermic temperatures can be set from 20 ° C to over 200 ° C 65, there is also a wide range of variations for the process. At higher temperatures, the chemical as well as the hydraulic reactions and / or organometallic crosslinking run smoothly.
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
3 3rd
619 256 619 256
ter, schneller und günstiger ab. Es entsteht eine Verbindung zwischen hydraulischen Bindemitteln und Kunstharzen, wobei man zusätzlich Haftvermittler verwenden kann. Für Estrichbe-schichtungen sowie Druckausgleichsplatten kann man den Sand als Füllstoff und/oder Bitumen-Polyester mitverwenden, s ter, faster and cheaper. A connection is created between hydraulic binders and synthetic resins, whereby one can also use adhesion promoters. For screed coatings and pressure compensation plates, the sand can also be used as a filler and / or bitumen polyester, see p
Die aus Kunstharzmischkondensaten hergestellten Stoffe lassen sich noch verbessern, indem man weitere Stoffe, wie z. B. Ton oder Kaolin und/oder Chinaclay und/oder Diato-phat und/oder Aluminiumchromphosphat und/oder Alumi-niumalfthalat zuführt. In Verbindung mit der Phosphorsäure io phat und/oder Aluminiumchromphosphat und/oder Aluminium-alfthalat zuführt. In Verbindung mit der Phosphorsäure finden weitere chemische und metallorganische Vernetzungen statt. The substances made from synthetic resin condensates can be improved even more by adding other substances such as B. clay or kaolin and / or chinaclay and / or diatophate and / or aluminum chromium phosphate and / or aluminum alfthalate. In conjunction with the phosphoric acid io phate and / or aluminum chromium phosphate and / or aluminum alfthalate feeds. In connection with phosphoric acid, further chemical and organometallic cross-links take place.
Das Endprodukt kann bei Beflammung glasähnliche, kera- 15 mische oder metallische Struktur annehmen. Bei dieser Variante verwendet man zusätzlich Stoffe wie Bauxit, Diaspor, Metalloxide, Natriumverbindungen, Bor, Natriumborat, Alu-miniumsilikat, Aluminiumhydroxid, Feldspat, Schiefermehl, Calciumoxid, Dolomit. 20 When exposed to flame, the end product can adopt a glass-like, ceramic or metallic structure. This variant also uses substances such as bauxite, diaspore, metal oxides, sodium compounds, boron, sodium borate, aluminum silicate, aluminum hydroxide, feldspar, slate flour, calcium oxide, dolomite. 20th
Die Rauchentwicklung und die Flammhöhe der Materialien, sowie die Entstehung von brennbaren Gasen ist gering. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass nicht nur die Temperatur, sondern auch die Reaktionszeiten steuerbar sind, und dass als Säure vorzugsweise 25 Phosphorsäure verwendet wird. Phosphorsäure bildet mit Metallen Phosphate, die nicht korrodierend wirken. Es treten auch keine Korrosionsprobleme auf. Gleichzeitig erhöht die Phosphorsäure die Flammfestigkeit der Stoffe. The smoke development and the flame height of the materials, as well as the generation of flammable gases, is low. Another advantage of the method according to the invention is that not only the temperature but also the reaction times can be controlled, and that phosphoric acid is preferably used as the acid. Phosphoric acid forms phosphates with metals that are not corrosive. There are also no corrosion problems. At the same time, phosphoric acid increases the flame resistance of the fabrics.
Durch die Verwendung der vielseitigen organischen und 30 anorganischen bzw. metallischen, chemischen, mineralischen Produkte im erfindungsgemässen Verfahren ergeben sich bei der entstehenden exothermen Wärme und dem entsprechenden heissen Dampfdruck neue, überraschende technische und chemische Prozesse. 35 The use of the versatile organic and inorganic or metallic, chemical, mineral products in the process according to the invention results in new, surprising technical and chemical processes in the resulting exothermic heat and the corresponding hot vapor pressure. 35
Durch das erfindungsgemässe Verfahren entstehen vollkommen neue Kunstharz-Produkte, die den Charakter der jeweiligen Zusatzstoffe tragen. Solche Zusatzstoffe sind z. B. The process according to the invention creates completely new synthetic resin products which have the character of the respective additives. Such additives are e.g. B.
Zement, Zementasbest, Gips, Holzmehl, Bitumen, Bitumen-Polyester, Metalloxide, Tonerde, Diatomeenerden, Porzellan- 40 erden, Glimmer, Asbest, Vermiculit, Silicate, Carbonate, Glasperlen, Blähmaterialien (z. B. Siliperl). Cement, cement asbestos, gypsum, wood flour, bitumen, bitumen polyester, metal oxides, alumina, diatomaceous earth, porcelain earth, mica, asbestos, vermiculite, silicates, carbonates, glass beads, expanding materials (e.g. Siliperl).
Durch die Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten entsteht eine ganze Skala von neuen Produkten, die wiederum für eine Fülle von Anwendungsbereichen verwendbar sind, da sie eine 45 Vielzahl von gewünschten und geforderten Möglichkeiten und Eigenschaften in einem einzigen Produkt vereinigen. The multitude of possible combinations creates a whole range of new products, which in turn can be used for a wide range of applications, since they combine a multitude of desired and required options and properties in a single product.
Hohe Isolierung gegen Kälte, Wärme, Schall, ein gutes Brandverhalten, insbesondere hohe Flammfestigkeit, keine Entwicklung brennbarer Gase, kein Nachflammen, kein Nach- s# glimmen, geringe Rauchentwicklung, geringe Flammhöhe, bedeutende Erhöhimg der Zündtemperatur, starke Reduzierung der Wärmestrahlung und -weitergäbe sind die hervorragenden Eigenschaften, die mit dem nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Produkten erhalten werden. 55 High insulation against cold, heat, noise, good fire behavior, in particular high flame resistance, no development of flammable gases, no after-flame, no after-glow, low smoke development, low flame height, significant increase in ignition temperature, strong reduction in heat radiation and transmission are the excellent properties that are obtained with the products produced by the process according to the invention. 55
Weiterhin können die Stoffe wärmedämmend, wärmeleitend, elektrisch isolierend oder elektrisch leitend und/oder strahlenabsorbierend eingestellt werden. Furthermore, the fabrics can be heat-insulating, heat-conducting, electrically insulating or electrically conductive and / or radiation-absorbing.
Ein poröses Material ist widerstandsfähiger gegen Brand als ein festes Material, da das poröse Material die Wärme bedeu- 60 tend schlechter weiterleitet. Ein Material, das sich bei Wärmeeinwirkung in einen porösen Kohleschaum verwandelt, ist gleichfalls besser als ein nichttreibendes Material, da auch der Kohleschaum eine gute Wärmeisolierung ergibt. Die Endprodukte können aber auch so eingestellt werden, dass sie eine fis nichttreibende, feste Kohleschicht ergeben. Als Zuschlagstoffe zum Erhalt von Kohleschaum aus den Beschichtungsmassen bei Hitze- bzw. Flammeinwirkung können Zucker, Dextrose, A porous material is more resistant to fire than a solid material because the porous material conducts heat significantly poorly. A material that turns into a porous carbon foam when exposed to heat is also better than a non-driving material, since the carbon foam also provides good thermal insulation. However, the end products can also be adjusted in such a way that they result in a non-floating, solid carbon layer. As additives for obtaining carbon foam from the coating compositions when exposed to heat or flame, sugar, dextrose,
Harnstoff, ein- oder mehrwertige Alkohole, z. B. Glyzerin, Manganammoniumphosphate, Magnesiumammoniumphosphate genannt werden. Urea, mono- or polyhydric alcohols, e.g. As glycerin, manganese ammonium phosphates, magnesium ammonium phosphates can be called.
Viele Brandprobleme lassen sich mit dem vorgenannten Verfahren lösen oder verbessern. Fast alle Kunstharze zeigen in Verbindung mit Furanharzmischkondensaten ein bedeutend besseres Brandverhalten, so dass auf die Einmischung haloge-nierter üblicher flammhemmender Chemikalien in den meisten Fällen verzichtet werden kann. Je nach Verwendungszweck der Endprodukte können jedoch als Zuschlagstoffe bekannte Flammenfeststoffe verwendet werden. Als solche können z. B. angeführt werden: flammhemmende Materialien auf Grundlage von Bor, Phosphor, Brom, Chlor, und/oder ihre Modifikationen, Abkömmlinge und Derivate. Weiterhin sind für diesen Zweck besonders geeignete Stoffe: Antimontrioxid, Natriumsilikate, Aluminiumverbindungen, wie Aluminiumphosphat, Aluminiumchromphosphat, Kaolin, Chinaclay, hochdisperse Kieselsäure, Silicone, Chlorparaffine, gegebenenfalls Chlorkautschuk, Salze der Alginantsäure, Zirkonverbin-dungen, Ceriterden, Thorium, Tridibrompropylphosphat, Kupferphthalocyanin, Kaliumtripolyphosphat, Dicyandiamid, Anilin, Calciumcarbonat, Metalloxide. Many fire problems can be solved or improved with the aforementioned method. Almost all synthetic resins show significantly better fire behavior in connection with furan resin mixed condensates, so that in most cases halogenated conventional flame retardant chemicals can be dispensed with. Depending on the intended use of the end products, however, known flame solids can be used as additives. As such, e.g. B. be listed: flame retardant materials based on boron, phosphorus, bromine, chlorine, and / or their modifications, derivatives and derivatives. Furthermore, particularly suitable substances for this purpose are: antimony trioxide, sodium silicates, aluminum compounds, such as aluminum phosphate, aluminum chromium phosphate, kaolin, quinaclay, highly disperse silicic acid, silicones, chlorinated paraffins, optionally chlorinated rubber, salts of alginic acid, zirconium compounds, cerite earth, thorium, tridibromopropyl phosphate phosphate, phosphate Potassium tripolyphosphate, dicyandiamide, aniline, calcium carbonate, metal oxides.
Die erhaltenen Materialien können z. B. in Benzin-, insbesondere Flugzeugbenzintanks, bei Brandwänden im Bergbau, für Brandschotten in Fabriken oder im Stahlhallenbau, im Schiffbau oder auch als vorbeugender Brandschutz für Kabel-und Kabeldurchbrüche und dergleichen mehr eingesetzt werden. The materials obtained can e.g. B. in gasoline, especially aircraft gasoline tanks, fire walls in mining, for fire bulkheads in factories or in steel buildings, in shipbuilding or as a preventive fire protection for cable and cable breakthroughs and the like.
Weiterhin besteht nach dem Verfahren die Möglichkeit, metallische, mineralische, thermoplastische Materialien einzumischen, die bei Flamm- und Wärmeeinwirkung schmelzen oder sintern und beim Erkalten eine feste Deckschicht ergeben. According to the process, there is also the possibility of mixing in metallic, mineral, thermoplastic materials which melt or sinter under the influence of flame and heat and which form a solid cover layer when cooled.
Als vorteilhaft haben sich z. B. Zirkonverbindungen erwiesen, die bei 600°C Wärme als Licht abstrahlen, hochdisperse Kieselsäure, Tridibrompropylphosphat, Chinaclay, Dolomit und/oder mit Silicaten vorbehandelte Zuschlagstoffe, wie Holzmehl, Kunststoffprodukte und/oder Kunststoffschaum und/oder Kunststoffschaumabfälle. Have been advantageous for. B. zirconium compounds, which radiate heat at 600 ° C as light, highly disperse silica, tridibromopropyl phosphate, chinaclay, dolomite and / or additives pretreated with silicates, such as wood flour, plastic products and / or plastic foam and / or plastic foam waste.
Durch die Verwendung von porösen organischen und/oder anorganischen Zuschlagstoffen wird die Wärmeweitergabe erheblich reduziert. Die chemischen Produkte können als brandfeste Isolierstoffe verwandt werden. Als poröse anorganische Zuschlagstoffe können z. B. Perlit, Vermiculit, Siliperl, aufgeschäumter Ton und/oder als organische Zuschlagstoffe Styropor, Hart- und/oder Weichpolyurethanschaum, Polyesterschaum, Aminoplastschaum, zerkleinerte Abfälle von allen bekannten Kunstharzschaumstoffen, verwandt werden, die gegebenenfalls mit anderen Stoffen vorbehandelt werden. The use of porous organic and / or inorganic additives significantly reduces the heat transfer. The chemical products can be used as fire-resistant insulating materials. As porous inorganic additives such. As perlite, vermiculite, Siliperl, foamed clay and / or as organic additives, styrofoam, hard and / or soft polyurethane foam, polyester foam, aminoplast foam, crushed waste from all known synthetic resin foams, which may be pretreated with other substances.
Styrolderivate bzw. Styropor und PU-Weichschaum, die sonst eine starke Brennbarkeit zeigen, brennen nicht mehr. Styrene derivatives or styrofoam and PU soft foam, which otherwise show a high level of flammability, no longer burn.
Die Beschichtungsmasse kann hierbei so eingestellt sein, The coating composition can be set here
dass sie eine feste, leicht poröse Kohleschicht von 2-3 mm oder auch einen stark treibenden Kohleschaum von 10-15 cm erhält. that they get a firm, slightly porous carbon layer of 2-3 mm or a strong driving carbon foam of 10-15 cm.
Da die Kohleschicht wärmeisolierend wirkt, sind die Styro-porkugeln nach dem Beflammen noch ca. 20-30 Minuten vorhanden. Danach nimmt die Beschichtungsmasse die poröse Struktur der porösen Zuschlagstoffe an, so dass sie auch ohne einen auftreibenden Kohleschaum eine wärmeisolierende Wirkung hat. Since the carbon layer has a heat-insulating effect, the styrofoam balls are still present for approx. 20-30 minutes after flame treatment. The coating composition then adopts the porous structure of the porous additives, so that it has a heat-insulating effect even without a foaming carbon foam.
Als Zuschlagstoffe können nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor allem Abfallstoffe auf Kunststoff-und/oder Cellulosebasis, insbesondere Schaumkunststoff ab-fälle verwandt werden, die in Verbindung mit den Bindemitteln neue Isolierplatten ergeben, die ein besseres Wärmeflammverhalten zeigen als es die bekannten Kunststoffschäume According to a preferred embodiment of the invention, the additives used are primarily waste materials based on plastic and / or cellulose, in particular foam plastic waste, which, in conjunction with the binders, give new insulating plates which show better thermal flame behavior than the known plastic foams
619 256 619 256
alleine tun, z. B. auf der Basis Styropor, Hart- und Weichpolyurethan, Aminoplast-, Polyäthylenschaum. do it alone, e.g. B. based on styrofoam, hard and soft polyurethane, aminoplast, polyethylene foam.
Die Wiederverwendung von Kunststoffabfällen und/oder Papier und/oder Textilien stellt ein erhebliches Umweltschutz-problem dar, welches durch die Erfindung gemildert werden kann. The reuse of plastic waste and / or paper and / or textiles represents a significant environmental problem, which can be alleviated by the invention.
Sie zeichnen sich durch geringe Rauchentwicklung, geringe Brennbarkeit und Chemikalienbeständigkeit aus. They are characterized by low smoke development, low flammability and chemical resistance.
Das Kohlegerüst kann bei Beflammung auftreibend oder als feste Kohlenschicht eingestellt werden. Selbst gegenüber dem Phenolharz zeichnen sich die Bindemittel durch geringere Rauchentwicklung und durch ein festeres Kohlegerüst aus. The coal scaffold can be floated or set as a fixed layer of coal. Even compared to the phenolic resin, the binders are characterized by less smoke and a firmer carbon structure.
Bei Mitverwendung von Bitumen zeigt sich, dass das erstellte Material beim Beflammen sich nicht mehr verflüssigt. If bitumen is also used, it can be seen that the material created no longer liquefies when it is flamed.
Weitere Zusatzstoffe erfüllen unterschiedliche Aufgaben. So bewirken beispielsweise Kresol, Resorcin, Kupfersulfat und Paraformaldehyd zur Verhütung von Fäulnis und Schimmelbildung; Bitumen und/oder Teer das Erreichen einer höheren Dampfdichtigkeit. Other additives perform different tasks. For example, cresol, resorcinol, copper sulfate and paraformaldehyde help prevent rotting and mold; Bitumen and / or tar achieving a higher vapor tightness.
Die nach dem Erfindungsgedanken hergestellten Massen kann man pulvern und das Pulver als brandverbessernden Zuschlagstoff in organische und/oder anorganische Bindemittel einmischen. The masses produced according to the concept of the invention can be powdered and the powder can be mixed into organic and / or inorganic binders as a fire-improving additive.
Es ist bei der Vielzahl der herstellbaren Produkte verständlich, dass die bisherigen Angaben keineswegs als absolute obere Grenze für die Möglichkeiten, die das erfindungsge-mässe Verfahren bietet, zu erachten ist. Auch sind die Möglichkeiten der Anwendung hiermit keineswegs erschöpft. With the large number of products that can be produced, it is understandable that the previous information is by no means to be regarded as an absolute upper limit for the possibilities offered by the method according to the invention. The possibilities of application are by no means exhausted.
Man kann alle bisherigen bekannten Massnahmen, die bei Polyurethan-, Acryl-, Alkydharz, Latex oder Epoxyharz verwendet werden, selbstverständlich bei dem vorgenannten Verfahren auch verwenden und/oder Platten, Rohre, Formstücke, nach den bekannten Herstellungsverfahren fertigen lassen. It is of course also possible to use all of the known measures used to date in the case of polyurethane, acrylic, alkyd resin, latex or epoxy resin in the abovementioned process and / or to have plates, pipes, molded parts manufactured by the known production processes.
Die Herstellung der Platten, Formstücke, kann im Rühr-, Spritz- oder Giessverfahren oder mit Bandanlagen erfolgen. Es können hierzu die bekannten Geräte für die Herstellung von Kunstharzprodukten verwendet werden. Die bisherigen Einsatzgebiete und Anwendungen der Kunstharzschäume und Beschichtungsmassen sind auch für die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Massen möglich. The plates, shaped pieces can be produced using the stirring, spraying or casting process or with belt systems. The known devices for the production of synthetic resin products can be used for this purpose. The previous fields of application and applications of synthetic resin foams and coating compositions are also possible for the compositions produced by the process according to the invention.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens noch verschiedenartig abgewandelt werden. The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but can be modified in various ways within the scope of the inventive concept.
Beim Zusammenführen der verwendeten Komponenten, wie z. B. durch Mischen, Spritzen, Rühren, wird normalerweise das Furanharzmischkondensat vorgelegt. Hierzu wird das Fremdharz, sofern dies Verwendung findet, hinzugegeben. Sodann werden die gewählten Zusatzstoffe, einzeln oder im Gemisch, hinzugefügt. Hierbei ist es vorteilhaft, die Reihenfolge des Zusatzes der Zuschlagstoffe derart zu wählen, dass die flüssigen bzw. niederviskosen Stoffe vor den festen bzw. stark verdickenden Stoffen zugefügt werden. Der Säurezusatz erfolgt vorteilhaft, nachdem alle Substanzen zusammengegeben sind. When merging the components used, such as. B. by mixing, spraying, stirring, the furan resin condensate is usually submitted. If this is used, the foreign resin is added. Then the selected additives, individually or in a mixture, are added. It is advantageous here to choose the order in which the additives are added such that the liquid or low-viscosity substances are added before the solid or strongly thickening substances. The acid is advantageously added after all substances have been combined.
Bei der Zumischung von Polyester sind ungesättigte, hoch-polymerisierbare Polyester besonders günstig, die gegebenenfalls wenig Monostyrol enthalten können. When polyester is added, unsaturated, highly polymerizable polyesters, which may contain little monostyrene, are particularly favorable.
Nachstehend werden einige Materialien angeführt, deren Verwendung im erfindungsgemässen Verfahren besonders bevorzugt ist. Ganz allgemein sei darauf hingewiesen, dass sich wasserverträgliche Harze als Zusatz zu Furanharzmischkondensat besonders eignen. Some materials are listed below, the use of which is particularly preferred in the process according to the invention. In general, it should be pointed out that water-compatible resins are particularly suitable as an additive to furan resin mixed condensate.
Als Furanharzmischkondensate auf Basis von Harnstoff, Melamin oder Phenol können besonders vorteilhaft handelsübliche Produkte verwendet werden, die xs einen Feststoffgehalt von 25—70% Commercially available products which have a solids content of 25-70% can be used particularly advantageously as furan resin mixed condensates based on urea, melamine or phenol.
einen Furfurylgehalt bei 10-80 % und einen pH-Wert bei 6,5—7,5 aufweisen. have a furfuryl content of 10-80% and a pH of 6.5-7.5.
Bei einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurden Furanharzmischkondensate verwendet, die 25— 30% Furfurylalkohol 20- 25 % H2O, und In a particularly preferred embodiment of the invention, furan resin mixed condensates which contain 25-30% furfuryl alcohol, 20-25% H2O, and
12—14% N2-Anteil und eine Viskosität von 180-220 cps aufwiesen (z. B. FH 75, Fa. Klüser, Wuppertal, Deutschland). They had 12-14% N2 content and a viscosity of 180-220 cps (eg FH 75, from Klüser, Wuppertal, Germany).
Ein anderes bevorzugtes Furanharzmischkondensat wies einen Anteil von Another preferred furan resin mixed condensate had a proportion of
48— 50 % Furfurylalkohol 48-50% furfuryl alcohol
9— 9,3 % N2- Anteil 14— 16 % H2O und eine Viskosität von 180-220 cps 9-9.3% N2 content 14-16% H2O and a viscosity of 180-220 cps
20 20th
auf (z. B. FH 200, Fa. Klüser, Wuppertal, Deutschland). (e.g. FH 200, Fa. Klüser, Wuppertal, Germany).
Als besonders bevorzugtes Phenol-Furan-Harz wurde ein Produkt mit 60% Furanharzanteil und 40% Phenolharzanteil aufgefunden. A product with 60% furan resin content and 40% phenol resin content was found as a particularly preferred phenol-furan resin.
25 Es können jedoch auch andere handelsübliche Produkte verwendet werden. 25 However, other commercially available products can also be used.
Als Polyester kann mit Vorteil z. B. angewandt werden: Polygal-Giessemulsion E 81 (Fa. Bayer AG, Leverkusen, Deutschland) oder Palatal 6 (BASF AG, Ludwigshafen, 30 Deutschland). As a polyester can advantageously z. B. can be used: Polygal casting emulsion E 81 (Bayer AG, Leverkusen, Germany) or Palatal 6 (BASF AG, Ludwigshafen, 30 Germany).
Als vorteilhafte wasserverträgliche Epoxidharze können angeführt werden, z. B. Handelsprodukte wie: Versadukt 429 und Europox 716 BN (Fa. Schering AG, Bergkamen, Deutschland). As advantageous water-compatible epoxy resins can be mentioned, for. B. Commercial products such as: Versadukt 429 and Europox 716 BN (Schering AG, Bergkamen, Germany).
35 Ein bevorzugtes Harnstoff-Formaldehydharz, das besonders günstige Ergebnisse liefert, ist z. B. Schaumharz 293 (BASF AG, Ludwigshafen, Deutschland). 35 A preferred urea-formaldehyde resin that gives particularly favorable results is, for. B. Foam resin 293 (BASF AG, Ludwigshafen, Germany).
Als Acryl- bzw. Methacrylharz sind Handelsprodukte der Fa. Roehm & Haas, Darmstadt, verwendbar, z. B. Monomer 40 Muster 1. Commercial products from Roehm & Haas, Darmstadt, can be used as acrylic or methacrylic resin, e.g. B. Monomer 40 sample 1.
Als vorteilhaftes Alkydharz kann schliesslich Resydral VWA 3811 (Chemische Werke Albert, Wiesbaden, Deutschland) genannt werden. Finally, Resydral VWA 3811 (Chemische Werke Albert, Wiesbaden, Germany) can be mentioned as an advantageous alkyd resin.
Als Mengenanteile der jeweiligen Komponenten werden die 45 nachstehenden mit Vorteil angewandt, die jeweils auf 100 Gewichtsteile Furanharzmischkondensat bezogen sind (alle Teile in Gewichten): The following 45, each based on 100 parts by weight of furan resin mixed condensate (all parts in weights), are advantageously used as proportions of the respective components:
I Furanharzmischkondensat: 100 Gewichtsteile I Furan resin mixed condensate: 100 parts by weight
50 II Fremdharz, sofern verwendet: 50 II foreign resin, if used:
Polyesterharz: 1—75, besonders bevorzugt 5—50 Gew.-Teile Epoxydharz: 1—65, besonders bevorzugt 3—45 Gew.-Teile Polyurethanharz: 1—55, besonders bevorzugt 3—40 Gew.-Teile 55 Acrylharz: 1—75, besonders bevorzugt 5-55 Gew,-Teile Alkydharz: 1—70, besonders bevorzugt 3—45 Gew.-Teile Latex: 1-70, besonders bevorzugt 3-45 Gew.-Teile Polyester resin: 1-75, particularly preferably 5-50 parts by weight epoxy resin: 1-65, particularly preferably 3-45 parts by weight polyurethane resin: 1-55, particularly preferably 3-40 parts by weight 55 acrylic resin: 1- 75, particularly preferably 5-55 parts by weight of alkyd resin: 1-70, particularly preferably 3-45 parts by weight latex: 1-70, particularly preferably 3-45 parts by weight
III Zuschlagstoffe: III aggregates:
60 Anorganische Zuschlagstoffe: 1—250, besonders bevorzugt (z. B. Zement, Chinaclay, etc.) 5—150 Gew.-Teile Organische Zuschlagstoffe: 1—200, besonders bevorzugt 3—130 Gew.-Teile 60 inorganic additives: 1–250, particularly preferred (eg cement, quinaclay, etc.) 5–150 parts by weight organic additives: 1–200, particularly preferably 3–130 parts by weight
(Kunstschaumstoffe, wie PU-Schaum, Phenolharzschaum, etc.) 65 Bei Verwendung poröser Stoffe, wie z. B. Vermiculit, Perlit, Siliperl, sind Mengen bis zu 90 Teilen bevorzugt. (Synthetic foams, such as PU foam, phenolic resin foam, etc.) 65 When using porous materials, such as. B. vermiculite, perlite, siliperl, amounts up to 90 parts are preferred.
eine Viskosität von 160-300 cps a viscosity of 160-300 cps
IV Säure: 2—40 Gewichtsteile IV acid: 2 to 40 parts by weight
5 5
619 256 619 256
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von porösen Massen in Form von Beschichtungen wird so durchgeführt, dass die genannten Verstärkungsmaterialien, wie beispielsweise Glaswolle, Glasvlies, Glasseide, Zellwolle, Kohlenstoff-Fasern, Metallfäden, im Misch-, Rühr- oder Spritzverfahren zusammen mit Kunstharzen verarbeitet werden. The process according to the invention for the production of porous compositions in the form of coatings is carried out in such a way that the reinforcement materials mentioned, such as glass wool, glass fleece, glass silk, rayon wool, carbon fibers, metal threads, are processed in a mixing, stirring or spraying process together with synthetic resins .
Auch kann zur Bildung eines stabilen Kohleschaums oder einer Kohleschicht bei Brandeinwirkung den Kunstharzen Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Novolakharz, Steinkohlenteerpech und/oder Indenharz beigemischt werden. To form a stable carbon foam or a carbon layer when exposed to fire, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, novolak resin, coal tar pitch and / or indene resin can be added to the synthetic resins.
Eine besondere Ausführungsform des neuen Verfahrens liegt darin, Kunstharze in Form wässriger Dispersionen zu verwenden und in diese Kunstharzdispersionen pulverförmiges Polyacrylnitril, pulverförmiges Polyvinylchlorid, pulverförmige Novolakharze, Indenharze und/oder Steinkohlenteerpech einzuarbeiten bzw. darin zu dispergieren. Das Dispergieren der genannten Materialien, die bei Brandeinwirkung einen stabilen Kohlenstoffschaum oder eine stabile Kohlenstoffschicht ergeben, wird beispielsweise unter Verwendung nicht-ionogener, kationischer oder anionischer Emulgatoren vorgenommen, wobei besonders bevorzugt nicht-ionogene Emulgatoren, wie Alkylphenol-äthylenoxid-Addukte verwendet werden. A special embodiment of the new method is to use synthetic resins in the form of aqueous dispersions and to incorporate or disperse powdered polyacrylonitrile, powdered polyvinyl chloride, powdered novolak resins, indene resins and / or coal tar pitch in these synthetic resin dispersions. The dispersion of the materials mentioned, which result in a stable carbon foam or a stable carbon layer when exposed to fire, is carried out, for example, using nonionic, cationic or anionic emulsifiers, with nonionic emulsifiers such as alkylphenol / ethylene oxide adducts being particularly preferably used.
Ein besonders stabiler Kohlenstoffschaum oder eine stabile Kohlenstoffschicht wird dann erhalten, wenn die Mischung Verstärkungsmaterialien, wie Stein- und Glaswolle, Glasvlies, Glasseide, Zellwolle, Kohlenstoff-Fasern, Bor- und Borcarbid-Fäden, Metallfäden und/oder Wiskers enthalten, wobei die Verwendung von Stein- und Glaswolle besonders bevorzugt ist. Zwar sind Kohlenstoff-Fasern, Bor- und Borcarbid-Fäden, Metallfäden und/oder Wiskers an sich sehr teure Materialien, doch fallen bei der Produktion dieser Verstärkungsmaterialien, die äusserst zug- und druckfest sind, und die selbst bei extrem hohen Temperaturen stabil sind und die auch bei grösseren Bränden beständig sind, Fehlpartien an, die in der Luft- und Raumfahrt nicht verwendet werden können und die, wie bei-spielsweisee Kohlenstoff-Fasern, dann für Dichtungen und für Anwendungsgebiete gebraucht werden, bei denen nur preiswerte Verstärkungsmaterialien zur Anwendung gelangen können. Solche Kohlenstoff-Fasern, Bor- und Borcarbid-Fäden und Metallfäden sind für das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Beschichtungsmassen und porösen Stoffen mit verbessertem Brandverhalten sehr gut geeignet, da sie auch bei Temperaturen bis über 600°C bei der Brandeinwirkung hitzebeständig sind und den beim Brand entstehenden Kohlenstoffschaum bzw. die Kohlenstoffschicht zusammenhalten. A particularly stable carbon foam or a stable carbon layer is obtained when the mixture contains reinforcing materials, such as rock and glass wool, glass fleece, glass silk, rayon wool, carbon fibers, boron and boron carbide threads, metal threads and / or wiskers, the use of which of rock and glass wool is particularly preferred. Although carbon fibers, boron and boron carbide threads, metal threads and / or wiskers are very expensive materials per se, the production of these reinforcing materials, which are extremely tensile and compressive, and which are stable even at extremely high temperatures, are and are which are also resistant to larger fires, missing parts which cannot be used in the aerospace industry and which, like for example carbon fibers, are then used for seals and for areas of application in which only inexpensive reinforcement materials are used can. Such carbon fibers, boron and boron carbide threads and metal threads are very well suited for the process according to the invention for the production of coating compositions and porous materials with improved fire behavior, since they are heat-resistant even at temperatures up to 600 ° C. when exposed to fire Hold fire-forming carbon foam or the carbon layer together.
Als Zusätze zu den Furanharzen, eignen sich auch teilcarbo-nisierte bzw. vorpyrolisierte Teere und Peche, wie sie in der DT-OS 2 341 702 beschrieben werden. Die bevorzugten Furanharze, die zur Herstellung der erfindungsgemässen Beschichtungsmassen und porösen Stoffe verwendbar sind, werden beschrieben in der DT-AS 1 154 639 und der DT-AS 1096 522, sowie in Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie, 13. Bd. (1962), Verlag Urban und Schwarzenberg, S. 453 bis 478. Partially carbonized or pre-pyrolyzed tars and pitches such as are described in DT-OS 2 341 702 are also suitable as additives to the furan resins. The preferred furan resins which can be used to produce the coating compositions and porous substances according to the invention are described in DT-AS 1 154 639 and DT-AS 1096 522, as well as in Ullmann's Encyclopedia of Technical Chemistry, 13th vol. (1962), Verlag Urban and Schwarzenberg, pp. 453 to 478.
Es lassen sich auch andere Polymerisate bei der Herstellung der bei Brandeinwirkung günstig sich verhaltenden Beschichtungsmassen und porösen Stoffe verwenden, wie beispielsweise Polyurethan-, Acryl-, Epoxy- und/oder Alkydharze. Other polymers can also be used in the production of the coating compositions and porous substances which are favorable when exposed to fire, such as, for example, polyurethane, acrylic, epoxy and / or alkyd resins.
Die neuen Beschichtungsmassen und porösen Stoffe können in Form von Platten, Formstücken, Rohren, in Form von Schichten oder Anstrichen zum Schutz von Holz, Keramik, Kunststoff oder Metall auf diese Werkstoffe aufgebracht werden. The new coating materials and porous materials can be applied to these materials in the form of plates, shaped pieces, pipes, in the form of layers or paints to protect wood, ceramic, plastic or metal.
Der Anteil der genannten Verstärkungsmaterialien liegt im Bereich von 1 bis 50%, bezogen auf den Kunststoffanteil im Gemisch, das als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemässe Herstellung der Beschichtungsmassen und porösen Stoffe verwendet wird. Vorzugsweise liegt der Anteil an Verstärkungsmaterialien, bezogen auf den Kunststoffanteil, zwischen 5 und 35 Gew.-%. The proportion of the reinforcing materials mentioned is in the range from 1 to 50%, based on the proportion of plastic in the mixture which is used as the starting material for the production of the coating compositions and porous substances according to the invention. The proportion of reinforcing materials, based on the proportion of plastic, is preferably between 5 and 35% by weight.
Der Anteil der Bestandteile, die bei der Brandeinwirkung eine kohlenstoffreiche Schicht bzw. einen Kohlenstoffschaum bewirken, wie beispielsweise Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Steinkohlenteerpech usw., beträgt, bezogen auf den Kunststoffanteil im Ausgangsmaterial, bevorzugt 5 bis 50Gew.-%. The proportion of the constituents which cause a carbon-rich layer or a carbon foam when exposed to fire, such as, for example, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, coal tar pitch, etc., is preferably 5 to 50% by weight, based on the proportion of plastic in the starting material.
Beispielsweise wird ein in Wasser oder Sprit lösliches, bzw. in Wasser emulgierbares Phenol- oder Furanharz, das einen Harzanteil von 50 Gew.-% enthält, mit einem Gewichtsanteil von 5% Polyacrylnitrilpulver und 16 Gew.-% Polyvinylchloridpulver und 10 Gew.-% Glasfasern einer Länge von 4 cm homogenisiert und gegebenenfalls unter Zusatz von anorganischen Füllstoffen zur erfindungsgemässen Herstellung der Beschichtungsmassen verarbeitet. Das oben erwähnte Phenolharz, das für die erfindungsgemässe Herstellung der Beschichtungsmassen verwendet wurde, ist wasserlöslich und dessen Herstellung ist beschrieben in Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie, 13. Bd. a.a.O., S. 465. For example, a water-soluble or water-soluble or water-emulsifiable phenolic or furan resin, which contains 50% by weight of resin, with 5% by weight of polyacrylonitrile powder and 16% by weight of polyvinyl chloride powder and 10% by weight. Glass fibers with a length of 4 cm are homogenized and optionally processed with the addition of inorganic fillers for the production of the coating compositions according to the invention. The above-mentioned phenolic resin, which was used for the production of the coating compositions according to the invention, is water-soluble and its production is described in Ullmann's Enzyklopadie der Technischen Chemie, 13th vol. Op. Cit., P. 465.
Die erfindungsgemässe Herstellung der Beschichtungsmassen und porösen Stoffe mit verbessertem Brandverhalten in verschiedenen Formen, wie beispielsweise Platten, Formstük-ken, Schichten usw., kann im Rühr-, Spritz- oder Giessverfah-ren und die Aushärtung der Harze unter Verwendung von Katalysatoren, insbesondere von Säuren erfolgen. Die einzelnen Katalysatoren und die Aushärtungsbedingungen sind beispielsweise in der angegebenen Literaturstelle, in «Ullmann's Enzyklopädie der Technischen Chemie» genannt. The inventive production of the coating compositions and porous materials with improved fire behavior in various forms, such as plates, molded pieces, layers etc., can be carried out in a stirring, spraying or pouring process and the curing of the resins using catalysts, in particular Acids take place. The individual catalysts and the curing conditions are mentioned, for example, in the specified reference, in “Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry”.
Die Reaktionsbedingungen unter denen eine faserverstärkte Beschichtungsmasse oder ein faserverstärkter poröser Stoff mit verbessertem Brandverhalten erhalten werden und unter denen sich ein Kohlenstoffschaum oder eine Kohlenstoffschicht bei Brandeinwirkung bildet, sind im allgemeinen bei Temperatureinwirkungen von 50 bis 1000°C gegeben. Die Bildung von Kohlenstoffschaum bzw. Kohlenstoffschichten richtet sich jeweils nach der Dauer der Temperatureinwirkung und der Höhe der jeweiligen Temperatur, beispielsweise bildet sich auch bei verhältnismässig niederen Temperaturen, gegen 70°C, bei mehrstündigem oder mehrtägigem Einwirken dieser Temperaturen auf die Beschichtungsmasse eine verkohlte poröse oder glatte Kohlenstoffschicht ebenso wie bei einer Temperatureinwirkung von 200 bis 700°C während 1 min bis lh. The reaction conditions under which a fiber-reinforced coating material or a fiber-reinforced porous material with improved fire behavior are obtained and under which a carbon foam or a carbon layer forms when exposed to fire are generally given under the effects of temperature from 50 to 1000.degree. The formation of carbon foam or carbon layers depends in each case on the duration of the temperature effect and the level of the respective temperature, for example also forms a charred porous or at relatively low temperatures, around 70 ° C, when these temperatures act on the coating composition for several hours or several days smooth carbon layer as well as at a temperature of 200 to 700 ° C for 1 min to 1h.
Günstig auf das Flammverhalten während eines Brandes der erfindungsgemäss hergestellten Beschichtungsmassen und porösen Stoffe ist der Zusatz von flammhemmenden Mitteln, wie Antimontrioxid, Antimonpentoxid, roter Phosphor, Mela-min usw. The addition of flame retardants, such as antimony trioxide, antimony pentoxide, red phosphorus, melamine, etc., is beneficial to the flame behavior during a fire of the coating compositions and porous substances produced according to the invention.
Ein Phenol-Furanharz, das die genannten Verstärkungsmaterialien und gegebenenfalls Harze enthält, die bei Brandeinwirkung einen dichten Kohlenstoff schaum oder eine Kohlenstoffschicht ergeben, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Steinkohlenteerpech, enthalten bevorzugt 60% Furanharzanteile und 40% Phenolharzanteile. A phenol furan resin which contains the reinforcing materials mentioned and, if appropriate, resins which, upon exposure to fire, form a dense carbon foam or a carbon layer, such as, for example, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, coal tar pitch, preferably contain 60% furan resin components and 40% phenol resin components.
Der Vorteil der erfindungsgemäss hergestellten Beschichtungsmassen und porösen Stoffe liegt darin, dass das Brand-und Wärmeverhalten von Furan-Harzmischkondensaten wesentlich verbessert wird, wobei sich dieses Brandverhalten durch eine geringe Rauchentwicklung auszeichnet. Durch das erfindungsgemässe Verfahren ist es möglich, Beschichtungsmassen und poröse Stoffe zu erhalten, die bei Brandeinwirkung einen Kohlenstoffschaum oder eine Kohlenstoffschicht bilden, die feuerhemmend ist und durch die das Feuer eingedämmt wird. Das Ausbilden einer Kohlenstoffschicht isoliert beispielsweise auch Stahlträger in Hochhäusern bei intensiver Brandeinwirkung. The advantage of the coating compositions and porous materials produced according to the invention is that the fire and heat behavior of furan resin mixed condensates is significantly improved, this fire behavior being characterized by a low smoke development. The method according to the invention makes it possible to obtain coating compositions and porous substances which, when exposed to fire, form a carbon foam or a carbon layer which is fire-retardant and by which the fire is contained. The formation of a carbon layer, for example, also insulates steel girders in high-rise buildings in the event of intense fire.
Bei Verwendung von geschäumtem Styropor und Polyure- When using foamed styrofoam and polyurethane
s s
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
«0 «0
65 65
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thanweìch- oder -hartschaum bei der Herstellung der Beschichtungsmassen und porösen Stoffe unter gleichzeitiger Verwendung der genannten Verstärkungsmaterialien und der die Kohlenstoff-Bildung fördernden Zusätze, wie beispielsweise Polyacrylnitril, ist es möglich, die übliche starke Brennbarkeit dieser organischen Schäume, insbesondere von Polystyrol soweit herabzusetzen, dass diese nicht mehr brennen. thanweich-foams or rigid foams in the production of the coating compositions and porous substances while simultaneously using the reinforcing materials mentioned and the additives promoting carbon formation, such as polyacrylonitrile, it is possible to reduce the usual high flammability of these organic foams, in particular polystyrene, that they don't burn anymore
Die Beschichtungsmasse ist beispielsweise so aufgebaut, dass bei Brandeinwirkung eine feste, leicht poröse Kohleschicht von 0,2 bis 3 mm oder auch ein Verstärkungsmateria-s lien enthaltender Kohleschaum bis zu einer Dicke von 15 cm entsteht. The coating composition is constructed, for example, in such a way that, when exposed to fire, a solid, slightly porous carbon layer of 0.2 to 3 mm or a carbon foam up to 15 cm thick containing reinforcing materials is produced.
B B
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
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