DE2710463A1 - Sich aufblaehende beschichtungszusammensetzung - Google Patents
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Description
DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR
PA Dr. fin«*« ■ Bohr ■ Slot«« ■ Or. Kneiul ■ MüM*f«rr. 11 ■ 8000 Mönchen S
β München 5. 10. März 1977 M0ll«rttrOe· 31
Fernruf: (0β?)·2ί6060
TeUgrornme t Claims München
Talmi 523903 claim d
Talmi 523903 claim d
mopp.No. A 694 - Dr.K/hö
ADVANCED FIREPROOFING SYSTEMS LIMITED Smethwick, Warley, West Midlands
Großbritannien
'Sich aufblähende Beschichtungszusammensetzung'
PRIORITÄT: 12. März 1976 - Großbritannien
Die Erfindung bezieht sich auf flammhemmende Zusammensetzungen,
welche sich unter Bildung einer wärmeisolierenden Kohle aufblähen, wenn sie Feuer ausgesetzt werden.
Solche Zusammensetzungen können auf bestimmte Teile von Bauwerken oder auf Stahlkonstruktionen aufgebracht werden. Sie
dienen dazu, die Neigung dieser Bauten zu verringern, unter dem Einfluß von Feuer zusammenzubrechen.
-2-
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Flairanheiranende Zusammensetzungen, die sich aufblähen, d.h.,
daß sie bei Erhitzungs aufquellen, sind allgemein bekannt und beispielsweise in den GB-PSen 1 095 857 und 1 373 908
beschrieben.
Es ist bekannt, anorganische Fasern, insbesondere Glasfasern, in sich aufblähende Zusammensetzungen einzuverleiben, um deren
Wirksamkeit durch Erhöhung ihrer Festigkeit zu steigern.
Es wurde nunmehr gefunden, daß weitere Verbesserungen in der Wirksamkeit von sich aufblähenden Zusammensetzungen beim Schutz
von Bauten bei Temperaturen von mehr als 8OO°C erhalten werden können, wenn die organischen Fasern aus Materialien hergestellt
werden, die einen Siliziumdioxydgehalt (ausgedrückt als SiO2)
von weniger als 50 Gew.-% und einen Aluminiumoxydgehalt (ausgedrückt als Al3O3) von vorzugsweise mehr als 50 Gew.-% aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist also eine sich aufblähende Beschichtungszusammensetzung,
die einen filmbildenden Binder und ein Schäummittel in einem Gewichtsverhältnis von vorzugsweise
weniger als 7,5:1 sowie 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der anderen Bestandteile der Zusammensetzung, an
anorganischen Fasern enthält, wobei bei den anorganischen Fasern
der SiOj-Gehalt weniger als 50 Gew.-% beträgt und diese
anorganischen Fasern einen Al3O3-GeIIaIt von vorzugsweise mehr
als 50 Gew.-% aufweisen.
Geeignete anorganische Fasern sind Mineralfasern, die typischerweise
einen SiOj-Gehalt von 47,5 Gew.-% und einen Al~O3-Gehalt
von ungefähr 13 Gew.-% aufweisen, sowie keramische Fasern, die typischerweise einen SiO~-Gehalt von 38 Gew.-% und einen Al3O3-Gehalt
von 62 Gew.-% aufweisen. Fasern aus Aluminiumoxyd können ebenfalls verwendet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß in der vorliegenden Boschreibung
sich der Ausdruck "Fasern" sowohl auf Stapelfasern als auch auf Werg (whiskers), wie z.B. monokristallines keramisches
Werg, bezieht. Vorzugsweise ist das Gewichtsverhältnis von Schäummittel zu Harz weniger als 2:1. Ein Gewichtsverhältnis
von 1,14:1 wird besonders bevorzugt.
Der bevorzugte filmbildende Binder ist ein Epoxyharz, und das bevorzugte Schäummittel ist Melaminphosphat.
Besonders geeignete Epoxyharze sind Diglycidylather, welche
die Gruppierung
' V CH3
'' *■
C > 0 — CH0 CH CH^
CH-, ■-=/ OH
enthalten, worin η vorzugsweise im Bereich von 0-10 liegt, in welchem Bereich das Harz bei Raumtemperatur eine niedrige
Viskosität aufweist (ungefähr 0,5 bis 1,0 Poise bei 25°C).
Eine solche sich aufblähende Zusammensetzung kann leicht durch Spritzen aufgetragen werden. Bei höheren Werten für
η nimmt die Viskosität zu. Solche Zusammensetzungen können mit der Spachtel aufgebracht werden. Eine durch Wärme verdampfende
inerte Flüssigkeit kann zugesetzt werden, um die Viskosität von solchen Harzen zu verringern.
Geeignete Härtungsmittel für die Aushärtung von Diglycidylätherharzen
sind Carbonsäureanhydride, zweibasische organische Säuren, Lewis-Säuren, Lewis-Basen, aliphatische primäre
Amine, aliphatische sekundäre Amine, aromatische Amine und Aminopolyamine. Die letzteren sind besonders nützlich. Das
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Gewichtsverhältnis von Härtungsmittel zu Harz liegt vorzugsweise im Bereich von 7:3, obwohl Verhältnisse bis zu
7:6 verwendet werden können.
Da das bevorzugte filmbildende Bindermaterial ein Epoxyharz ist, welches den Zusatz eines Härtungsmittels erfordert,
und da das Härtungsmittel zu den anderen Bestandteilen der Zusammensetzung unmittelbar vor der Verwendung zugegeben werden
kann, umfaßt die Erfindung auch härtbare Beschichtungszusammensetzungen,
die ein Epoxyharz und ein Melaminphosphat in einem Gewichtsverhältnis von vorzugsweise weniger als
7,5:1 sowie 1 bis 15 Gew.-% anorganische Fasern enthalten, wobei die letzteren einen SiO^-Gehalt von weniger als 15 Gew.-%
und einen Al-O3-GeIIaIt von vorzugsweise mehr als 50 Gew.-%
aufweisen.
Gegebenenfalls kann ein Teil des Melaminphosphats durch die
äquivalente Menge Melaminborat ersetzt werden. Vorzugsweise bestehen nicht mehr als 20 Gew.-% des Melaminsalzes aus Melaminborat
.
Um das Auftragen der sich aufblähenden Zusammensetzung auf beispielsweise
eine Stahlkonstruktion durch Spritzen zu erleichtern, sollte die Länge der anorganischen Fasern vorzugsweise
kurz sein, d.h. weniger als 1 mm betragen. Geeignete Fasern können einen Durchmesser bis zu 0,01 mm haben.
Ein Vorteil, der sich aus der Verwendung der oben erwähnten anorganischen Fasern in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
ergibt, besteht darin, daß ein höheres Verhältnis von Schäummittel zu Harz verwendet werden kann, als dies beispielsweise
bei der Verwendung von Glasfasern der Fall ist, wobei gleichzeitig das Vermögen beibehalten wird, die sich aufblähende
Zusammensetzung durch eine Spritztechnik ohne den Zusatz von Verdünnungsmitteln, wie z.B. inerten flüchtigen Flüssigkeiten,
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aufzubringen. Jedoch ist gemäß der Erfindung die Verwendung von Glasfasern gemeinsam mit den oben definierten anorganischen
Fasern in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht ausgeschlossen.
In Abwesenheit von FaserverStärkungen zeigen sich aufblähende
Zusammensetzungen mit einem hohen Verhältnis von Schäummittel zu Harz die Neigung, daß sie beim Zusammentreffen mit Feuer
"abheben", wobei eine unzureichende Menge an Material zurückbleibt, als daß ein Schutz gegen das Feuer möglich wäre.
Gegebenenfalls können andere Zusätze verwendet werden, um die Härtungsgeschwindigkeit zu verändern oder spezielle Effekte zu
erzielen. So kann ein Beschleuniger zugegeben werden, um die Härtungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Auch ein Gelierungsmittel
kann zugesetzt werden, um ein Ablaufen zu vermeiden, wenn die Zusammensetzung aufgespritzt wird. Es können mindestens 10 Gew.-%
Gelierungsmittel zugegeben werden, ohne daß die Wirksamkeit der Zusammensetzung wesentlich beeinflußt wird.
Kleinere Mengen, d.h. weniger als 5 Gew.-%, anderer Zusätze können
zugegeben werden. Beispiele hierfür sind Borsäure, welche eine weichere Kohle ergibt, wenn die Zusammensetzung dem Feuer ausgesetzt
wird, und Natriumnitrat, welches die Haftung der Zusammensetzung
auf der Unterlage verbessert.
Zusätzliche Füllstoffe, wie z.B. Glaskügelchen oder pulverisiertes
Siliziumdioxyd, können ebenfalls der Zusammensetzung zugegeben werden, um das Spritzen zu erleichtern. Es wird bevorzugt,
daß der gesamte Gewichtsgehalt an Füllstoff plus anorganische Fasern 15 Gew.-% der gesamten Bestandteile der Zusammensetzung
nicht überschreitet. Ein besonders geeignetes Material für die Verwendung als Füllstoff ist Cristobolit.
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Die folgenden Beispiele erläutern sich aufblähende Zusammensetzungen,
die in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.
In den Beispielen wurde das Epoxyharz verwendet, das unter dem
Warenzeichen "Araldite" MY753 von der Ciba Limited in Duxford, Cambridgeshire vertrieben wird und einen η-Wert im Bereich von
0,1 bis 0,2 aufweist. Als anorganische Fasern wurden keramische Fasern verwendet, die unter dem Warenzeichen"Fiberf rax'-Chopped-Fibres
von der Carborumdum Company in Rainham, St. Helens, Lancashire vertrieben werden und eine mittlere Länge von 0,3 mm
und einen mittleren Durchmesser von 0,002 mm aufweisen. Als Härtungsmittel für das Epoxyharz wurde ein unter dem Warenzeichen
"Versamid" V1 25 vertriebenes Aminopolyamin verwendet, das von der
Cray Valley Products Limited, Orpington, London vertrieben wird.
Zu 35 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes (Araldite MY7 53) wurden 40 Gew.-Teile Melaminphosphat und 80 Gew.-Teile keramische Fasern
(Fiberfrax-Chopped-Fibres) zugegeben, und das Gemisch wurde durchgearbeitet.
Zum gerührten Gemisch wurden dann 15 Gew.-Teile Härtungsmittel (Versamid V125) und 2 Gew.-Teile Beschleuniger
(DYO63) zugegeben, worauf das Gemisch wieder sorgfältig durchgerührt
wurde. Das Harz/Phosphat-Verhältnis war 1:1,14.
Das fertige gerührte Gemisch konnte leicht auf eine Stahlstange in einer Dicke von mehr als 5 mm aufgespritzt werden.
BEISPIELE 2-7
Weitere Zusammensetzungen, welche das gleiche Epoxyharz und die gleiche Gewichtsmenge davon wie in Beispiel 1, Melaminphosphat,
Härtungsmittel und zusätzliche Bestandteile in den in der
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-r-
Tabelle angegebenen Gewichtsmengen enthielten, wurden gemäß
dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. Die einzelnen Bestandteile wurden in das Gemisch vor der Zugabe des Härtungsmittels einverleibt. Jede Zusammensetzung konnte leicht auf
Stahlstangen in einer Dicke von mehr als 5 mm aufgespritzt
werden.
werden.
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i Bei spiel |
Härtungs
mittel VI25 |
Melamin- Fiberfraxj phosphat 1 |
Beschleu
niger DTO63 |
Gelie-1
rungs- mittel |
i s |
Füll- 2
stoff |
Bor-
cocyd |
I
Natrium nitrit |
Glas- Glas5 faser kügel- : chen i |
Melamin- borat > |
5 | 4 |
2 | 15 | 40 - 8 | 2 | 2 | J | |||||||
3 | 15 | 40 j 8 | 2 | 2 | 2 | - | - | I | - ; | |||
4 | 15 | 4o ; 8 | 2 | 2 | 2 | 1,5 | - | - . | - ; | |||
5 | 15 | 40 ' 8 | 2 | ί 2 | 2 | 1,5 | 0,5 | - | - | |||
6 | 3O3 | 40 J β | 2 | 2 | 2 | - | - | - ; | - | |||
7 | 15 | 5O4 ? 10 | 1 | 2 | - | - | - | - ; | - | |||
8 | 15 | 40 j 4 | 2 | 2 | - | - | - | _ ·' K D |
||||
9 | 15 | \ 4O6 ; 4 I } ί |
! 2
i |
9 - ι ' > : :' |
1. Bentone (eingetragenes Warenzeichen) 27 von der Fa. Berk Limited, Basingstoke, Hants.
2. Cristobolit von der Fa. Hoben & Davies Limited, Newcastle, Staffs.
3. Harz/Härtungsmittel-Verhältnis 7:6
4. Harz/Phosphat-Verhältnis 1:1,43
5. Produkt der Fa. Emerson & Cumming, Scunthorpe, Lines.
6. Harz/Phosphat-Verhältnis 1:1,26
Claims (10)
1. Sich aufblähende Beschichtungszusammensetzung mit einem
Gehalt an einem filmbildenden Binder und einem Schäummittel in einem Gewichtsverhältnis von weniger als 7,5:1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 1 bis 15 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der anderen Bestandteile der Zusammensetzung,
an anorganischen Fasern enthält, die einen Siliziumdioxydgehalt, ausgedrückt als SiO2, von weniger
als 50 Gew.-% aufweist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die anorganischen Fasern aus Mineralfasern bestehen.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen SiO^-Gehalt von 47,5 Gew.-% und einen
Al-O3-GeIIaIt von 13 Gew.-% aufweisen.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die anorganischen Fasern einen Aluminiumoxydgehalt, ausgedrückt als Al-O3, von mehr als 50 Gew.-% aufweisen.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern aus keramischen Fasern bestehen.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen SiO--Gehalt von 38 Gew.-% und einen
Al-O3-Gehalt von 62 Gew.-% aufweisen.
7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern eine
Länge von weniger als 1,0 mm und einen Durchmesser von nicht mehr als 0,01 mm aufweisen.
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ORIGINAL INSPECTED
8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusairanensetzung einen
Füllstoff enthält, wobei der Gehalt an Füllstoff plus anorganischen Fasern weniger als 15 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Bestandteile in der Zusammensetzung, beträgt.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Cristobolit besteht.
10. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus kleinen Glaskügelchen besteht.
£ R;
7 0 9 8 3 7 / η <) 6 3
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: FINCKE, H., DR.-ING. BOHR, H., DIPL.-ING. STAEGER, |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLC, LONDON, GB |
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