DE2261550A1 - Poroeser stoff, insbesondere schaumstoff - Google Patents

Description

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15.- Dez. 1972

Wilhelm G. Weber Pratteln (Schweiz)

Poröser Stoff, insbesondere Schaumstoff

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen porösen Stoff, insbesondere auf einen Schaumstoff zu Verpackungs- und Bauzwecken, welcher brandlö— sehende Mittel aufweist.

Bei Brandausbrüchen besteht allgemein ein besonderes Problem darin, die Ausbreitung des Brandes und seine Ausweitung zu einem Grossbrand bis zu seiner Entdeckung und dem Einsetzen von wirksamen Bekämpfungsmassnahmen zu verhindern. Ein solcher Zeitgewinn kann manchmal entscheidend sein, um Menschenleben zu retten und würde es auch ermöglichen, grosse .Sachschäden zu vermeiden. Insbesondere bei Lagerhäusern, welchejäne

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grosse Anzahl von fertig verpackten Gütern enthalten, findet im allgemeinen ein zunächst kleines Feuer reichlich Nahrung, wodurch eine explosionsartige Ausbreitung des Feuers erfolgen kann. Die hierbei eintretenden Sachschäden sind dann sehr gross und die auch noch so schnell einsetzenden Brandbekämpfungs massnah men beschränken sich im allgemeinen darauf, einen grö'sseren Feuerschaden am Gebäude selbst bzw. ein Ausbreiten des Brandes auf benachbarte Gebäude zu verhindern.

Man hat bereits vorgeschlagen, solche poröse Stoffe zu verwenden, welche brandlöschende Mittel aufweisen, die bei Ueberschreitung einer vorbestimmten Temperatur freigegeben werden. Die Freigabe von solchen brandlöschenden Mitteln genügt aber oft nicht zur Eindämmung von Feuer. Viel mehr sind zusätzliche, aktive Massnahmen erforderlich, die einer Feuerausbreitung entgegenstehen. Erfindungsgemäss wird ein poröser Stoff, insbesondere Schaumstoff zu Verpackungs- und Bauzwecken vorgeschlagen, welcher in bekannter Weise brandlöschende Mittel aufweist, die bei Ueberschreitung einer vorbestimmten Temperatur freigegeben werden, wobei jedoch die brandlöschenden Mittel flammenlöschende Gase enthalten, die in so grossen Mengen freigesetzt werden, dass sie auf den Brandherd löschend einwirken.

Gernäss einer ersten Ausführungsmöglichkeit kann neben dem eigentlichen Treibmittel zum Schäumen des Stoffes ein zweites, erst bei einer höheren

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vorbestimmten Temperatur reagierendes Treibmittel als Füllstoff zugesetzt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Füllstoff zunächst in ein, bei einer vorbestimmten Temperatur sich zersetzendes Material eingekapselt wird und die Kapseln den Ausgangs materialien zugegeben werden. Als Füllstoff kann dabei ein bei einer vorbestimmten Temperatur Kohlendioxydgas oder Stickstoffgas freisetzendes Material Verwendung fin·= den. ~

Von den in Frage kommenden Füllstoffen sind natürlich diejenigen besonders geeignet, die bei Erreichen des Reaktionspunktes bei einer vorbestimmten Temperatur keinerlei toxische Verbindungen entwickeln, d. h. die auch in grösserer Volumina für den Menschen unschädlich sind. Das Volumen an feuerhemmenden oder flammenlöschenden Gasen können beispielsweise pro Gramm Füllstoff 100 - 300 ml betragen, womit in geschlossenen Räumen eine Brandausbreitung entschieden gehemmt werden kann.

Die bereits bekannten, ein- oder mehrstufigen Verfahren zur Herstellung von porösen Stoffen arbeiten oftmals mit Materialien, die thermisch oder katalytisch zersetzt werden, um eine poröse Struktur mit offenen oder geschlossenen Poren im Endprodukt zu erzeugen. Man kann nun einen weiteren Anteil an ähnlichen Füll materialien bei der Herstellwag des porösen Stoffes zugeben. Die Reaktionstemperatur dieser zusätzlichen Füllmaierialien liegt dabei höher als die höchste Temperatur, die während des HerstelluBgsprozesses des porösen Stoffes auftritt_o Die wesentlichen

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Vorteile der Strukturfestigkeit und des geringen Gewichtes bleiben im Endprodukt im wesentlichen erhalten. Der zusätzliche Anteil an Füllstoffen verbleibt latent im Endprodukt, seine Zersetzung bzw, Aktivierung beginnt erst bei Erreichen der vorgewählten Reaktionstemperatur im Brandfall, worauf feuerhemmende und feuerlöschende Gase mit grossem Volumen durch die Poren austreten, während die restlichen Zersetzungsprodukte meist in Form von Salzen im porösen Stoff zurückbleiben.

Als bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorgeschlagenen porösen Stoffe hat sich ihre Verwendung im Leichtbau und in der Verpackungsindustrie erwiesen. Die porösen Stoffe können dabei anorganische Materialien, beispielsweise Schaumbeton oder Reaktionsharzbeton oder aber geschäumte Kunststoffe sein. Unter letzterem sind eine ganze Reihe mit schwer entzündlichen oder gar unbrennbaren Eigenschaften bekannt. Daneben kommen natürlich auch andere Polymerisate in Frage, besonders auch solche, die an und für sich brennbar aber bei der Herstellung mit Schutz mitteln vermischt werden, welche die Entflammbarkeit herabsetzen oder aufheben.

Als Füllstoffe im Sinne der Erfindung können feste oder flüssige Verbindungen verwendet werden, die sich bereits als Feuerlöschmittel bewährt haben. Dies sind z. B. Substanzen, die unter bestimmten Bedingungen Kohlendioxyd entwickeln oder Verbindungen, die bei der thermischen Versetzung Stickstoff- oder andere flammenlöschende Gase entwickeln.

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Die Temperatur, bei der diese Freisetzung bzw. Entwicklung von Gas eintritt, kann dabei in bekannter Weise durch modifizierte Zusätze zu diesen Substanzen vorgewählt werden. Besonders vorteilhaft ist unter anderem auch die Verwendung von bereits für die Kunststoff schäumung bekannten Treibmitteln, von denen eine ganze Anzahl die gewünschte Eigenschaft der Entwicklung von nicht toxischen aber flammstickenden Gasen hat* Durch geeignete Wahl von Zusätzen in solche Schaumbildner wird die Temperatur, bei der die Gasentwicklung eintritt, so eingestellt, dass während des Herstellungsprozesses des Kunststoff es .diese Temperatur nicht erreicht wird, sondern erst bei einem eventuellen Brandfall.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine, bei einer Entspannung Kohlendioxydgas entwickelnde Substanz unter hohem Druck in ein solches Material einzukapseln, dass sich bei Erreichen der ßeaktionstemperatur zersetzt» In diesem Moment tritt die Entspannung der in den Kapseln enthaltenden Substanzen ein und das Kohlendioxydgas 'entweicht. Solche vorbereitete Kapseln werden während des Herstellungsprozesses des porösen Stoffes den Ausgangs materialien für denselben zugesetzt und bilden in fein verteilter Form einen Bestandteil des Stoffes. Es ist natürlich auch möglich, die Struktur eines porigen Leichtbauteiles nachträglich mit dem Füllstoff zu tränken und den Teil mit einer Abdeckfolie zu versiegeln.

Als Beispiel wird im folgenden die Herstellung eines Reaktionsharz-Schaumgemisches beschrieben, in welches zusätzlich Mittel eingebaut

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werden, um einerseits den gebildeten steifen Schaum schwer entßämmbar zu machen und andererseits dem Schaum zusätzliche Mittel einzuverleiben, die bei Ueberschreitung einer vor bestimmbaren Temperaturgrenze relativ grosse Volumina von flammlöschenden Stickstoffgasen entwickeln. Der hier als Beispiel gewähle Schaumstoff, ein Polyurethan-Hartschaum, kann beispielsweise auf bekannten Schäumungsanlagen kontinuierlich zu Platten- und Wandelementen verschäumt werden, indem das Schaumgemisch mit Dosier- und Giessmaschinen durch querwandernde Mischköpfe auf ein längsbewegtes, endloses Band aufgebracht wird. Analog könnte die Mischanlage natürlich auch mobil eingesetzt werden, um Zwischenschichten bei Bauelementen weich oder hart an Ort und Stelle einzuschäumen..

Die Ausgangsstoffe für den formsteifen Polyurethan-Schaum kann man beispielsweise aus folgenden Komponenten herstellen;

- 660 Teile eines Polyäthers

- Ih5 Teile eines Katalysators auf Aminbasis

- 15 Teile eines zweiten Katalysators gleichfalls auf Aminbasis, und

- 130 Teile eines oberflächenaktiven Mittels, um die Reaktion zu fördern.

Mit diesen Komponenten bildet man ein Vorgemisch, wobei zunächst in den Polyäther ungefähr 260 Teile eines als Feuerlöschmittel geeigneten Halogenkohlenwasserstoffes und weitere etwa 70 Teile Antimonoxyd beige-

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mischt werden, um den entstehenden Urethan-Pblymer flammhemmende Eigenschaften zu geben.

Das Vorgemisch wird nun mit Katalysatoren und oberflächenaktiven Mitteln gemischt, um die Polykondensation einzuleiten. Gleichzeitig, oder kurz Öanach erfolgt die Zugabe von 260 Teilen Azoverbindung, dessen Anspringpunkt für die thermische Zersetzung durch die homogene Vorvermischung mit geringer Menge von Metallverbindungen wie Pb- und ZnStabilisatoren vorgewählt wurde. Unmittelbar nachher werden noch etwa 165 Teile kaltflüssigen Trichlorfluormethane zugemischt und das Ganze mit 660 Teilen Toluoldiisocyanat versetzt, durch einen Mischkopf auf eine Bandsurasse ausgetragen oder in Formen gegossen. Der Mischkopf bewirkt dabei eine Durchmischung bis zu einer cremeartigen Konsistenz. Die Mischung schäumt nach dem Austragen kalt, aus und polykondensiert zu einem har -ten Polyurethanschaum, der nach ungefähr eintägiger Lagerung bei Raumtemperatur gebrauchsfertig ist. Im so gebildeten, schwer entflammbaren Schaum sind latent jene Mittel eingeschlossen, welche bei Ueberschreitung der vorbestimmten Anspringtemperatur durch Zersetzung grosse Mengen von Stickstoff freisetzen. Der Hartschaum hat eine Zellstruktur mit vorwiegend offenen Poren und eine Rohdichte von etwa 3k kg

pro m enthaltend je ca. k kg des flammhemmenden Mittels.

Beiläufig sei noch darauf hingewiesen, dass man auch durch Trimerisieren einen vernetzten Polyisocyamiratschaum herstellen kann, der bei meneinwirkung nicht brennt, sondern nur verkohlt.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Poröser Stoff .insbesondere Schaumstoff zu Verpackungen und Bauzwecken, welcher brandlöschende Mittel aufweist, die bei Ueberschreitung einer vorbestimmten Temperatur freigegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die brandlöschenden Mittel flammlöschende Gase enthalten, die in so grossen Mengen freigesetzt werden, dass sie auf den Brandherd löschend einwirken.

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