DE19517501A1 - Verwendung von Aluminiumortho-, poly- oder metaphosphaten und sie enthaltendes Glimmschutzmittel - Google Patents
Verwendung von Aluminiumortho-, poly- oder metaphosphaten und sie enthaltendes GlimmschutzmittelInfo
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Description
Kunstharzgebundene Formteile werden in vielen technischen Bereichen verwendet.
Beispielsweise benutzt man aus kunstharzgebundener Mineral- oder Glaswolle bestehende
Isoliermatten in großem Umfang im Baubereich. Mit organischem Bindemittel gebundene
organische Faserstoffe werden ebenfalls im Baubereich und im Automobilbau eingesetzt.
Faserverstärkte Kunststoff-Preßmassen mit hohem Bindemittelanteil benutzt man bei
Kupplungs- und Bremsbelägen sowohl für Backen- als auch für Scheibenbremsen. Als
Schleifkörper, wie z. B. Schleifscheiben, oder als Schleifmittel, das mit einer Unterlage
verbunden ist, wie als Schleifpapiere und Schleifgewebe, sowie Vulkanfiberscheiben und als
Trennscheiben zum Schneiden von Metall-, Beton- und Keramikmaterialien finden solche
Verbundstoffe Anwendung.
Als Bindemittel kommen dabei die unterschiedlichsten Kunstharze in Betracht, die dem
Fachmann auf diesem Gebiet geläufig sind, wie Phenolformaldehydharze, Resorcinharze,
Furanharze, Harnstoff-formaldehyd- und Melamin-formaldehydharze, Epoxidharze sowie
Siliconharze, um nur einige zu nennen.
Es ist bekannt, organischen Bindemitteln für derartige kunstharzgebundene Formteile übliche
Flammschutzmittel, insbesondere phosphorhaltige Flammschutzmittel zuzusetzen, wie z. B.
Ammoniumpolyphosphat, Phosphorsäureester von Polyolen, Borphosphorsäureester und
Hydroxyalkanphosphonate sowie deren Salze mit organischen Basen. Flammschutzmittel dieser
Art sind beispielsweise in den DE-OS 41 33 753, 4 219 711 und 4 221 676 und in der
PCT/EP93/051 18 beschrieben.
Harzgebundene Formteile werden aufgrund ihrer üblichen Verwendung oder im Unglücksfall
vielfach stärkeren thermischen Belastungen ausgesetzt, wie Bremsbeläge, Trennscheiben,
Schleifkörper und Schleifmaterialien bei ihrer Verwendung sowie Isoliermaterialien im Brandfall.
Bei derartigen thermischen Belastungen sollen die Formteile und speziell ihre Bindemittel nicht
nur verminderte Entflammbarkeit, sondern auch vermindertes Glimmvermögen besitzen.
Beispielsweise treten bei Neubauten nicht selten durch Schweißarbeiten Brände auf, indem
kunstharzgebundene Isoliermaterialien in Glimmen versetzt werden, ohne daß zunächst offenes
Feuer entfacht wird. Bei Bremsbelägen und Trennscheiben, Schleifkörpern und Schleifscheiben
sollen Glimmvermögen und Funkenflug verringert werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand daher darin, ein Mittel zur Verminderung
des Glimmvermögens organischer Bindemittel zu bekommen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem man Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder
Harnstoff-aluminiumorthophosphat, entsprechendes Polyphosphat mit 2 bis 6 Phosphor
atomen oder entsprechendes Metaphosphat mit 3 oder 4 Phosphoratomen als Zusatzstoff zu
organischen Bindemitteln verwendet.
Überraschenderweise ergeben diese Stoffe bei Zusatz zu organischen Bindemitteln beispiels
weise für kunstharzgebundene Formteile erheblich vermindertes Glimmvermögen und besitzen
gute Verträglichkeit mit üblichen Bindemittelharzen. Sie können daher im Grunde beliebigen
organischen Bindemitteln bzw. Kunstharzen zugesetzt werden, wie den oben aufgeführten
Harztypen. Verträglichkeit bekommt man dabei auch mit Phenolharzen, bei denen mit
bekannten Zusatzstoffen häufig Unverträglichkeitsprobleme auftreten.
Als nach der Erfindung verwendete Zusatzstoffe kommen somit drei Verbindungsgruppen in
Betracht:
- 1. Aluminium-, Ammonium-aluminium- und Harnstoff-aluminiumorthophosphate,
- 2. Aluminium-, Ammonium-aluminium- und Harnstoff-aluminiumpolyphosphate mit 2 bis 6 Phosphoratomen im Molekül, nämlich die Diphosphate oder Pyrophosphate, die Tripolyphosphate, Tetrapolyphosphate, Pentapolyphosphate und Hexapolyphosphate und
- 3. die Aluminium-, Ammonium-aluminium- und Harnstoff-aluminiummetaphosphate mit 3 oder 4 Phosphoratomen im Molekül, d. h. die Trimetaphosphate und Tetrametaphospha te.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen der Gruppen 1 und 2 sind Aluminium- bzw.
Ammonium-aluminium- bzw. Harnstoff-aluminiumsalze von Säuren der allgemeinen Formel
HO-[P(OH)(O)-O]nH, worin n eine ganze Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 4 bedeutet. Wenn
n 1 ist, handelt es sich dabei um die Orthophosphorsäure, wenn n 2 ist, um die Pyrophosphor
säure, wenn n 3 ist, um die Tripolyphosphorsäure und, wenn n 4 ist, um die Tetrapoly
phosphorsäure. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Metaphosphate leiten sich von der
cyclo-Tri- oder -Tetra-phosphorsäure her, die die Summenformel (HPO₃)m besitzt, worin m 3
oder 4 ist. In den Harnstoff-aluminium-Salzen kann der Harnstoff in stöchiometrischer oder
unstöchiometrischer Menge enthalten sein.
Die erfindungsgemäß verwendeten Additive zu organischen Bindemitteln verstärken zusätzlich
zu den obigen Wirkungen die Harzbindung bei erhöhten Temperaturen und wirken gleichzeitig
verschleißhemmend auf die im Verbundmaterial enthaltenen Zuschläge, wie Faserstoffe.
Erfindungsgemäß verwendet man zeckmäßig die genannten Zusatzstoffe in einer Menge von
3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des Bindemittels.
Da im Regelfall die Verbundmaterialien nicht nur vermindertes Glimmvermögen, sondern auch
verminderte Entflammbarkeit haben sollen, ist es besonders zweckmäßig, zusätzlich zu den
obengenannten, das Glimmvermögen reduzierenden Zusatzstoffen auch wenigstens ein
übliches Flammschutzmittel zuzugeben. Solche Flammschutzmittel sind zweckmäßig
herkömmliche phosphorhaltige Flammschutzmittel, insbesondere Ammoniumpolyphosphate,
oder aber auch Phosphorsäureester von Polyolen, Borphosphorsäureester oder Hydroxyalkan
phosphonate und deren Salze mit organischen Basen. Die Flammschutzmittel werden den
organischen Bindemitteln zweckmäßig in einer Menge von 10 bis 50, vorzugsweise 50 bis 40
Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des Bindemittels zugesetzt. Das Mengenverhältnis der das
Glimmvermögen vermindernden Zusatzstoffe nach der Erfindung zu den entflammungs
hemmenden Zusatzstoffen liegt günstigerweise bei 1 : 3 bis 1 : 10, vorzugsweise bei 1 : 5 bis
1 : 8. Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung daher das Glimmvermögen und die
Entflammbarkeit von organischen Bindemitteln vermindernde Mittel, die vorgemischt,
gegebenenfalls im Gemisch mit weiteren üblichen Zusatzstoffen einerseits die oben als das
Glimmvermögen vermindernde Orthophosphate, Polyphosphate und/oder Metaphosphate und
andererseits übliche Flammschutzmittel, insbesonders phosphorhaltige Flammschutzmittel
enthalten. Das Mengenverhältnis von Glimmschutzmitteln einerseits zu Flammschutzmitteln
andererseits liegt bevorzugt in den obengenannten Bereichen von 1 : 3 bis 1 : 10, insbesondere
von 1 : 5 bis 1 : 8.
Überraschenderweise zeigen Gemische der oben aufgeführten Ortho-, Poly- und Meta
phosphate von Aluminium zusammen mit Ammoniumpolyphosphaten bei Differential-
Thermoanalyse höhere thermische Stabilität als die Einzelkomponenten.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
In einem Freifallmischer werden 50 kg Reißbaumwolle vorgelegt und mit 7 kg eines erfindungs
gemäßen Gemisches aus 65 Gew.-% Ammoniumpolyphosphat und 35 Gew.-% Aluminium
tripolyphosphat intensiv vermischt. Dieses Reißbaumwolle-Gemisch wird mit 15 kg einer 50%igen
Phenolharzlösung besprüht, auf einer beheizten Presse verdichtet und bei 155°C
gehärtet. Im anschließenden Brandtest erfüllte das Material die Bedingungen der US-
Sicherheitsnorm FMVSS 302.
Eine Mischung bestehend aus 100 Teilen eines pulverförmigen Phenolharzes, 35 Teilen
Ammoniumpolyphosphat und 8 Teilen Aluminiumtripolyphosphat wird mit 200 Teilen
trockenen, groben Sägespänen vermischt und unter Härten bei 150°C zu Platten verpreßt. Bei
einem Beflammungstest nach DIN 4102 Tl1 erfüllen die Platten die Anforderungen der
Baustoffklasse B1. Sie zeigten keinerlei Nachglimmen.
690 g eines pulverförmigen Aluminiumorthophosphates werden mit 290 g eines feinen
technischen Natriumaluminates und 20 g feinteiliger Kieselsäure vermischt. Der Mischvorgang
dauert etwa 1 h. Das Reaktionsgemisch zeigt nach Ende des Mischprozesses einen pH-Wert
zwischen 3 und 6. Diese Mischung wird zu 120 g eines Inertrohstoff-Gemisches aus Glimmer
und anderen Silicaten gegeben, mit 250 g eines gängigen Phenolharzes vermischt und auf einer
Thermopresse bei 150 bis 170°C gehärtet. Der Formling besitzt hohe Formstabilität.
Ein 5 bis 10 mm dickes, lockeres Mischvlies aus Cellulose- und Acrylnitrilfasern wird mit einer
Mischung von Ammoniumpolyphosphat (20%) Aluminiumtripolyphosphat (20%) und
Phenolharz (60%) so gepudert, daß es rund 35% des Bindemittels enthält. Das Vliesmaterial
wird 5fach übereinandergelegt und in einer Heizpresse 20 min bei 155°C und 5 bar gehärtet.
Das Material erfüllt die Bedingungen der US-Sicherheitsnorm FMVSS 302.
Einem Rohstoffgemisch bestehend aus 40 Gew.-% Metallen, 32,6 Gew.-% Füllstoffen, 26
Gew.-% Gleitstoffen und 1,4% Faseranteil aus organischen Fasern werden 6 bis 10% eines
Additivs bestehend aus 70 g Ammoniumpolyphosphat und 30 g Aluminiumtripolyphosphat
zugemischt und mittels 15 g eines handelsüblichen Phenolharzes gebunden. Auf einer Presse
werden Formkörper hergestellt und diese anschließend 30 min bei 1000°C getempert, wobei
das Bindeharz pyrolysiert. Im Reibversuch bis zur Rotglut ist deutlich verminderter Verschleiß
bei besonderer Stabilität des Formkörpers festzustellen.
Claims (13)
1. Verwendung von Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendem Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen als Zusatzstoff zu organischen
Bindemitteln.
2. Verwendung von Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendem Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen nach Anspruch 1 in einer Menge
von 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Bindemittel.
3. Verwendung von Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder Harnstoff-aluminiumortho
phosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder entsprechendem
Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen nach Anspruch 1 oder 2 in Kombination mit
einem Flammschutzmittel.
4. Verwendung von Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendem Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen nach Anspruch 3 mit 10 bis 50,
vorzugsweise 25 40 Gewichtsteilen Flammschutzmittel je 100 Gewichtsteile
Bindemittel.
5. Verwendung von Aluminium-, Ammonium- aluminium- oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendem Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen nach Anspruch 3 oder 4 in
Kombination mit einem phosphorhaltigen Flammschutzmittel, insbesondere Ammonium
polyphosphat.
6. Verwendung von Aluminium-, Ammonium-aluminium- oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendem Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen in Kombination mit Flammschutz
mittel in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 5 bis 1 : 8
von ersterem zu letzterem.
7. Mittel zur Verminderung des Glimmvermögens und der Entflammbarkeit organischer
Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß es als das Glimmvermögen vermindernden
Stoff wenigstens ein Aluminium-, Ammonium-aluminium- und/oder Harnstoff-aluminium
orthophosphat, entsprechendes Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder ent
sprechendes Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen sowie ein Flammschutzmittel und
gegebenenfalls übliche Zusatzstoffe enthält.
8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gewichtsverhältnis von
das Glimmvermögen verminderndem Stoff zu Flammschutzmittel im Bereich von 1 : 3
bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 5 bis 1 : 8 hat.
9. Verbundmaterial aus einem Füllstoff und einem organischen Bindemittel sowie
gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein
Aluminium-, Ammonium-aluminium- und/oder Harnstoff-aluminium-orthophosphat,
entsprechendes Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder entsprechendes Meta
phosphat mit 3 oder 4 P-Atomen enthält.
10. Verbundmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es je 100 Gewichts
teile des Bindemittels 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsteile des Aluminium-,
Ammonium-aluminium- und/oder Harnstoff-aluminium-orthophosphates, von ent
sprechendem Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder entsprechendem Metaphosphat
mit 3 oder 4 P-Atomen enthält.
11. Verbundmaterial nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich
ein Flammschutzmittel, vorzugsweise ein phosphorhaltiges Flammschutzmittel,
insbesondere Ammoniumpolyphosphat, enthält.
12. Verbundmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es das Flammschutz
mittel in einer Menge von 10 bis 50, vorzugsweise 25 bis 40 Gewichtsteilen je 100
Gewichtsteile des Bindemittels enthält.
13. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß
es das Aluminium-, Ammonium-aluminium- und/oder Harnstoff-aluminiumortho
phosphat, entsprechendes Polyphosphat mit 2 bis 6 P-Atomen oder entsprechendes
Metaphosphat mit 3 oder 4 P-Atomen einerseits und das Flammschutzmittel
andererseits in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 10, vorzugsweise von 1 : 5
bis 1 : 8 enthält.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995117501 DE19517501A1 (de) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | Verwendung von Aluminiumortho-, poly- oder metaphosphaten und sie enthaltendes Glimmschutzmittel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1995117501 DE19517501A1 (de) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | Verwendung von Aluminiumortho-, poly- oder metaphosphaten und sie enthaltendes Glimmschutzmittel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19517501A1 true DE19517501A1 (de) | 1996-11-14 |
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ID=7761782
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1995117501 Withdrawn DE19517501A1 (de) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | Verwendung von Aluminiumortho-, poly- oder metaphosphaten und sie enthaltendes Glimmschutzmittel |
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