-
-
Dichtungsmassen
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind schwer entflammbare Dichtungsmassen,
die weder Halogen, noch Phosphor, Schwefel oder Silizium enthalten.
-
Im Zeichen des zunehmenden Sicherheitsbewußtseins wird der Brandschutz
immer bedeutungsvoller. So ist auch die Bereitstellung von schwer entflammbaren
Dichtungsmassen eine technische Aufgabe von wachsender Problematik, insbesondere
in Fällen des Bedarfs bei dauerplastischen, härtbaren oder elastischen Dichtungsmassen,
d.h. Dichtungsmassen auf Basis organischer Bindemittel.
-
Bisher hat man sich geholfen, die letztgenannten Dichtungsmassen durch
Zusätze von halogenhalten, schwefel-, phosphor- oder siliziumhaltigen Verbindungen
flammwidrig auszurüsten. Derartige Zusätze können aber - falls es sich nicht um
Silikate handelt - u.a. unter Pyrolysebedingungen zu korrosiven Schäden führen.
Daher besteht ein technischer Bedarf nach schwer entflammbaren plastischen oder
elastischen Dichtungsmassen, die diese Zusätze nicht enthalten.
-
Es wurde nun überraschend gefunden, daß es tatsächlich möglich ist,
dauerplastische und wie Fensterkitt verarbeitbare gut geschmeidige, gegebenenfalls
härtbare Dichtungsmassen herzustellen, die keines der als problematisch erkannten
Elemente (es sei denn als Spur oder Verunreinigung) enthalten und dennoch trotz
ihres Gehaltes an organischer Substanz als schwer entflammbar bezeichnet werden
können.
-
Es wurde nun gefunden, daß dieser Effekt überraschenderweise eintritt
bei Kombinationen aus Melamin und Estern von aliphatischen Polycarbonsäuren, enthaltend
bis zu acht Kohlenstoffatome mit mindestens zwei Polyalkoholen aus zwei verschiedenen
der drei folgenden Gruppen von Polyolen, wobei ein Polyol aus der ersten Gruppe
stammen soll: Gruppe I: Polyole mit mehr als 3 OH-Funktionen und Molgewichten unter
200 Gruppe II: Triole mit Molgewichten unter 150 Gruppe III: Diole mit Molgewichten
unter 80.
-
Die solcherart aufgebauten Polyester sollen eine bei 750C gemessene
Viskosität über 1000es aufweisen.
-
Vorzugsweise werden solche Polyester verwendet, die Säurezahlen unter
10 aufweisen, um Korrosionen zu verhindern.
-
Den Basiskombinationen aus den speziellen Polyestern und Melamin können
selbstverständlich noch Pigmente,
Farbstoffe, Wasser, Insektizide
oder Bakterizide, Fungizide oder sonstige Wirkstoffe beigefügt werden, oder auch
Blähmittel wie Harnstoff, Dicyandiamid, Paraformaldehyd oder Vernetzer wie Methylolverbindungen
des Harnstoffs, Phenols, oder Melamins oder Polyisocyanate gegebenenfalls in Kombination
mit Katalysatoren oder deren verkappten Formen als Härter, insbesondere aber Füllstoffe
wie z.B. Bauxit, Aluminiumoxydhydrate, Dolomit, Kreide, Kaolin, Asbest, sonstige
Mineralfasern, Kieselsäure, Silikate, Glas, massive oder hohle Glas-oder Silikatperlen,
Graphit, Ruß, Holzmehl, Stärke, Cellulose, Perlit, Vermikulit, massive oder geschäumte
Polymerisate.
-
Demgemäß bezieht sich die vorliegende Erfindung auf schwerentflammbare
gegebenenfalls füllstoffhaltige und gegebenenfalls mit Isocyanaten härtbare bzw.
schäumbare Dichtungsmassen, die frei von Phosphor und Halogen enthaltenden Komponenten
sind, gekennzeichnet durch eine Kombination aus Melamin und Estern von aliphatischen
Polycarbonsäuren, enthaltend bis zu acht C-Atome, mit mindestens zwei Polyalkoholen
aus zwei verschiedenen der drei folgenden Gruppen von Polyolen, wobei ein Polyol
aus der ersten Gruppe stammen soll: Gruppe I: Polyole mit mehr als drei QH-Gruppen
und Molgewichten unter 200 Gruppe II: Triole mit Molgewichten unter 150 Gruppe III:
Diole mit Molgewichten unter 80.
-
Bevorzugt sind gegebenenfalls Aluminium-Oxydhydrate und gegebenenfalls
Hohlperlen als Füllstoffe enthaltende Dichtungsmassen, gekennzeichnet durch eine
Kombination aus Melamin und Polyestern der Adipinsäure mit Pentaeythrit und/oder
Glyzerin und/oder Ethylenglykol, die bei 750C Viskositäten über 1000cP aufweisen.
-
Als Füllstoffe kommen allein oder in Kombination insbesondere Aluminiumoxydhydrate,
Kreide, Kaolin, Glas und massive oder hohle Perlen aus silikatischem Material in
Betracht, z.B. sogenannte Mikroballons, Aluminiumoxydhydrate sind wegen ihrer Dehydratisierungsfähigkeit
neben Hohlperlen bevorzugt.
-
Als aliphatische Polycarbonsäuren werden vorzugsweise solche mir zwei
bis sechs C-Atomen verstanden, wegen der guten Zugänglichkeit ist Adipinsäure bevorzugt,
es sind aber auch z.B. in Betracht zu ziehen: Zitronensäure, Oxalsäure, Malein-
und Fumarsäure, Bernsteinsäure.
-
Unter den Polyolen der Gruppe I ist Pentaerythrit bevorzugt, es sind
aber z.B. auch in Betracht zu ziehen Mannit, Sorbit, Xylit, Formit, d.h. Zuckerpolyole.
-
Unter den Polyolen der Gruppe II ist Glyzerin bevorzugt, in Betracht
zu ziehen sind aber auch z.B. Trimethylolpropan oder Triethanolamin.
-
Aus Gruppe III ist bevorzugt Ethylenglykol zu nennen.
-
Die Polyester sollen bei 750C Viskositäten über 1000cP aufweisen,
um genügend Bindeeigenschaften zu besitzen; bevorzugt werden Viskositäten von 1200
bis 5000cP bei 750C. Die Säurezahlen sollen unter 10 liegen, vorzugsweise zwischen
0 und 5.
-
Die Mitverwedung weiterer Polyester anderer Zusammensetzung ist grundsätzlich
möglich, jedoch sollte ihr Anteil 20 Gew.-% der gesamten Polyestermenge nicht überschreiten.
-
Als Melamin wird vorzugsweise der Grundkörper 2,4,6-Triamino-s-Triazin
verstanden, es sind jedoch auch z.B.
-
dessen durch thermische Behandlung oder Umsetzung mit Formaldehyd
erhältlichen Kondensationsprodukte in Betracht zu ziehen.
-
Bezogen auf eingesetzten Polyester soll die Kombination 30 bis 400
Gew.-% Melamin enthalten, vorzugsweise 40 bis 300 Gew.-%. Die Zusatzmenge an gegebenenfalls
mitzuverwendenden Füllstoffen richtet sich nach der angestrebten Konsistenz der
Dichtungsmasse, die von zähflüssig über fensterkittartig bis thermoplastisch, d.h.
bei Raumtemperatur schwer verformbar, reichen kann.
-
Die Melaminmenge kann auch auf Werte unter 30 Gew.-% abgesenkt werden,
wenn in der Dichtungsmasse mindestens 100 Gew.-% Aluminiumoxydhydrat, bezogen auf
Polyestergehalt, enthalten sind.
-
Durch Zusätze von Polyisocyanaten und gegebenenfalls Wasser lassen
sich die Massen zu zähen bis elastischen bei Anwesenheit von Feuchtigkeit gegebenenfalls
porigen nicht mehr fließenden Materialien bzw. Schaumstoffen umsetzen.
-
Hierzu kommen neben aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyisocyanaten
oder aromatischen Einkern-Polyisocyanaten und deren Abkömmlingen insbesondere aromatische
Mehrkern-Polyisocyanate in Betracht, wie sie technisch z.B. auf Basis von (Methyl)
Anilin-Formaldehyd-Kondensaten zugänglich sind.
-
Solche Polyisocyanate werden in Mengen von 0 bis 150, vorzugsweise
20 - 80 Gew.-%, bezogen auf Polyester, eingesetzt, je nach gewünschtem Härtungsgrad.
-
Die mit Isocyanaten umgesetzten als Dichtungsmaterialien zu -verwendenden
Materialien können den Charakter von harten oder weichen, massiven oder geschäumten
Massen haben. Sie werden zweckmäßigerweise durch Vermischen der Komponenten oder
deren Vormischungen direkt vor Ort hergestellt und vor dem Ausreagieren in die zu
fülllenden Hohlräume oder in Formen eingebracht. Auch die Herstellung von Halbzeugen,
die durch nachträgliches Verformen oder Zurechtschneiden von Platten, Folien, flexiblen
Bahnen, Halbschalen, Granulaten oder Profilen verarbeitbar sind, ist in Betracht
zu ziehen.
-
Die Polyester werden nach konventionellen, dem Fachmann geläufigen
Verfahren hergestellt.
-
Ein übliches Verfahren besteht darin, die Raktionskomponenten, d.h.
Karbonsäuren und Alkohole, in einer Vorkondensationsphase über ca. 20 h auf 2000C
zu erhitzen, dann eine etwa gleichlange Kondensationsphase im Vakuum bei ca. 80
Millibar anzuschließen, bis die gewünschte Säurezahl erreicht ist.
-
Die erfindungsgemäßen Dichtungsmassen werden vorteilhafterweise durch
einfaches Verkneten der Komponenten in Knetmaschinen kontinuierlich oder diskontinuierlich
hergestellt. Sie können durch Eintragen von Hand, durch Spachteln, Streichen oder
auch mittels Kittpistole angewendet werden. Aus solchen Typen, die bei Raumtemperatur
schwer oder aufgrund von vorgenommenen Vernetzungsreaktionen nicht mehr verformbar
sind, können Halbzeug und Vorformlinge hergestellt werden, die dann am gewünschten
Einsatzort angebracht werden. Auch eine thermoplastische Verarbeitung der Dichtungsmassen
ist in Betracht zu ziehen.
-
Die Dichtungsmassen finden bevorzugt dort Verwendung, wo das Erfordernis
besteht, nicht brennbare und dem Feuer lang dauernden Widerstand entgegensetzende,
im Normalfalle plastische Dichtungsmaterialien anzuwenden und das Auftreten von
Pyrolyseprodukten, die Halogen-oder Phosphorverbindungen sein könnten, vermieden
werden soll. Hier kommen in Betracht der Sanitär- und Installationsbereich, Klimaanlagen,
Verfugungen, Fensterbau, Türenbau, Abschottung von Elektroeinrichtungen, Computerbau
use.
-
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung beispielhaft verdeutlichen,
die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, sofern nichts anderes vermerkt ist.
-
Beispielhaft wurden folgende Polyester eingesetzt: Polyester A: Veresterungsprodukt
aus 6 Mol Adipinsäure OHZ: 276 1 Mol Pentaerythrit SZ : 4,7 1 Mol Glyzerin Visk.
750C: 1078 @@ m Pas 5 Mol Ethylenglykol Polyester B: Veresterungsprodukt aus 6 Mol
Adipinsäure OHZ: 207 1 Mol Pentaerythrit SZ : 4,7 0,5 Mol Glyzerin mPas Visk. 750C:
1950 P 5,5 Mol Ethylenglykol Polyester C: Veresterungsprodukt aus 6 Mol Adipinsäure
OHZ: 192 1 Mol Pentaerythrit SZ : 2,2 6 Mol Ethylenglykol Visk. 750C: 1997 #P mPas
Polyester D: Veresterungsprodukt aus 1 Mol Phthalsäure OHZ: 292 1,7 Mol Ethylenglykol
SZ : 0,6 Visk. 250C: 3500 eP mPa s Polyester E: Veresterungsprodukt aus 6 Mol Adipinsäure
ÖHZ: 200 1 Mol Pentaerythrit SZ : 2,5 0,25Mol Glyzerin Visk.750X: 2880 ePmPos 5,25Mol
Ethylenglykol
Beispiel 1: 10 Tle. Polyester A werden mit 35 Tln.
Melamin zu einer Masse mit fensterkittartiger Konsistenz verknetet.
-
Eine 2-Gramm-Probe wird mit einer entleuchteten Bunsenbrennerflamme
20 sec. beaufschlagt, dann die Flamme entfernt, das Nachbrennen beurteilt und nach
5 sec. die nächste Flammbeaufschlagung vorgenommen. Dieser Prüfzyklus wird 5 Male
wiederholt. Es wird in keinem Falle ein Nachbrennen festgestellt. Ferner wird festgestellt,
daB kein Schrumpf des Prüfkörpers eingetreten ist. Ferner wird festgestellt, daß
kein Nachglühen der beaufschlagten Kittprobe erfolgt.
-
Eine weitere Kittprobe wird bei 2600C 1 H getempert.
-
Es ist lediglich eine Dunkelfärbung und Erhärtung des Materials erfolgt.
Im oben geschilderten Beflammungstest werden anschließend wiederum die gleichen
Beurteilungen erzielt. Ein Schrumpfen ist nicht eingetreten.
-
Beispiel 2: Eine Mischung aus 17,5Tln. Kreidepulver und 17,5 Tln.
-
Melamin wird in der Kugelmühle vermahlen und dann mit 10 Tln. Polyester
zu einer fensterkittartigen Konsistenz verknetet.
-
In den unter Beispiel 1 geschilderten Tests wird jeweils das gleiche
positive Ergebnis erhalten.
-
Beispiel 3: Eine Mischung aus 17,5 Tln. Melamin und 17,5 Tln. Aluminiumoxydhydrat
wird auf der Kugelmühle vermahlen und mit 11 Tln. Polyester B zu einem Kitt verknetet.
-
In den nach Beispiel 1 durchgeführten Tests werden wieder die gleichartigen
positiven Ergebnisse gefunden.
-
Beispiel 4: Eine Mischung aus 17,4 Tln. Melamin und 17,5 Tln. Sili-µm
kathohlperlen (Teilchengröße 5 - 300 GSikron, Spezif.
-
Gewicht 0,4) wird mit 10 Tln. Polyester B zu einem Kitt verknetet.
-
Außerdem wird ein gleichartiger Kitt hergestellt, indem an Stelle
der Silikathohlperlen sogenannte Glas-Mikroballons verwendet werden.
-
Beide Kittypen werden den Tests nach Beispiel 1 unterworfen. Es werden
die gleichen positiven Befunde registriert, lediglich wird im letzten Beflammungszyklus
ein geringes Nachbrennen unter 3 sec. beobachtet.
-
Beispiel 5: 10 Tle. Melamin und 25 Tle. Aluminiumoxydhydrat werden
in der Kugelmühle vermahlen und mit 10 Tln. Polyester C zu einem Kitt verknetet.
-
Dieser Kitt durchläuft die Tests nach Beispiel 1 mit gleich positivem
Ergebnis.
-
Beispiel 6: 17,5 Tle. Maisstärkepuder und 17.5 Tle. Melamin werden
mit 10 Tln. Polyester B zu einem Kitt verknetet. Dieser durchläuft die Tests nach
Beispiel 1. Es werden die gleich guten Ergebnisse registriert, obgleich der Anteil
an organischer Substanz bei 100 % liegt.
-
Beispiel 7: Hier handelt es sich um ein Vergleichsbeispiel, bei dem
ein anderer dem Fachmann möglicherweise als ebenfalls zur Herstellung von schwer
entflammbaren Kitten geeignet erscheinender Polyester eingesetzt wird, nämlich ein
aromatischer Polyester des Ethylenglykols.
-
17,5 Tle. Melamin und 17,5 Tle. Aluminiumoxydhydrat werden in der
Kugelmühle vermahlen und mit 10 Tln. Polyester D zu einem Kitt verknetet. Dieser
wird den Tests nach Beispiel 1 unterworfen. Es zeigt sich, daß beim Beflammungstest
nach dem zweiten Beflammungszykuls ein deutliches Nachbrennen mit Flammenstandzeiten
über 5 sec.
-
beobachtet wird. Außerdem neigt die Kittmasse zum Verlaufen, was bei
den vorhergehenden Beispielen nicht beobachtet wird. Dieser Polyester kann zur Kittherstellung
im erfindungsgemäßen Sinne nicht empfohlen werden.
-
Die folgenden Beispiele sollen die Möglichkeit zur Vernetzung der
erfindungsgemäßen Kombination bzw. deren Umsetzung mit Isocyanaten erläutern: Beispiel
8: 100 Tle. Polyester B werden mit 40 Tln. Melamin gut verrührt. Zu 40 Tln. dieser
Vormischung werden 0,2 Tle.
-
Wasser und 10 Tle. eines durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensaten
hergestellten handelsüblichen Mehrkern-Polyisocyanates (Desmodur 44 V 10 der BAYER
AG) hinzugerührt.
-
Nach einigen Minuten beginnt unter schwachem Aufschäumen die Verfestigung.
Nach Stehen über Nacht erhält man einen zäh-elastischen Schaumstoff mit einem Raumgewicht
um 500 kg/m3, der gut verformbar ist und zu flexiblen Bahnen geschnitten werden
kann.
-
Beispiel 9: In 100 Tle. Polyester C werden 35 Tle. Melamin und 0,7
Tle. Wasser eingerührt.
-
In 40 Tle. dieser Vormischung A werden 20 Tle. einer durch Verrühren
des in Beispiel 8 verwendeten Polyisocyanates mit der gleichen Gewichtsmenge Melamin
hergestellten Vormischung B hineingerührt. Nach wenigen Minuten beginnt unter Aufschäumen
die Erhärtung. Man erhält einen zäh-elastischen Schaumstoff mit dem Raumgewicht
von ca. 500 kg/m3.
-
Beispiel 10: Es wird wie in Beispiel 9 gearbeitet, nur wird in der
Vormischung A das Melamin durch Aluminiumoxydhydrat ersetzt. Man erhält einen zäh-elastischen
Schaumstoff mit einem Raumgewicht von ca. 500 kg/m3.
-
Beispiel 11: Es wird wie in Beispiel 9 gearbeitet. Man setzt jedoch
die doppelte Gewichtsmenge der Vormischung B ein. Es entsteht ein harter Schaumstoff
mit dem Raumgewicht von ca. 430 kg/m3.
-
Die in den Beispielen 8 - 11 erhaltenen Schaumstoffe werden den in
Beispiel 1 geschilderten Tests unterworfen.
-
Es zeigt sich, daß auch hier die positiven Ergebnisse erhalten werden:
Es tritt unter den Testbedingungen kein Schrumpfen oder Fließen des Materials ein.
Nach dem zweiten Beflammungszyklus zeigt Probe aus Beispiel 8 jedoch ein Nachbrennen,
das 5 sec. überschreiten kann, aber von selbst verlöscht und zu keinem Schrumpfen
der Probe führt. Die nach den anderen Beispielen 9 - 11 erhaltenen Schaumstoffe
zeigen nach dem 3. Beflammungszyklus ein Nachbrennen, das aber nicht über 5 sec.
-
währt. Es tritt kein Schrumpfen der Probe ein.
-
Dieses Verhalten ermöglicht den Einsatz solcher Typen von Dichtungsmaterial
zur Abdichtung von Durchbrüchen, da ein Durchbrennen des Dichtungsmaterials bei
geeigneten Schichtdicken nicht zu befürchten ist.
-
Beispiel 12: In eine 1 cm dicke Stahlplatte wird ein Schlitz von 10
cm Länge und 1 cm Breite eingefräst. Dieser Schlitz wird nun mit dem Kitt nach Beispiel
3 bündig mit der Plattenoberfläche verschlossen. Dann wird die Platte waagerecht
gelegt und von unten mit einem Bunsenbrenner die Kittfuge beflammt. Auch nach 1-2
h Beflammung mit der entleuchteten Flamme (Temperatur bei etwa 9000C) wurde der
Schlitz noch dichtend von der Kittmasse verschlossen. Die Kittmasse war leicht aufgequollen,
hatte nicht gebrannt und war auch an keiner Stelle abgeflossen oder abgetropft.
-
Beispiel 13: Die in Beispiel 12 beschriebene Fuge wird diesmal mit
den gemäß Beispiel 9 hergestellten Gemisch der Vormischungen A und B ausgegossen.
Überstehendes Material wird abgeschnitten. Dann wird die Beflammung vorgenommen:
Auch nach einstündiger Beflammung ist die Fuge noch dicht verschlossen, Brandgase
dringen nicht durch und nichts ist abgetropft, geschrumpft oder abgelaufen.
-
Beispiel 14: Die in Beispiel 12 beschriebene Musterfuge wird mit einem
gemäß Beispiel 9, jedoch ohne Wasserzusatz, hergestellten Reaktionsgemisch ausgegossen.
Nach ca. 15 Min. ist die Masse im wesentlichen blasenfrei ausgehärtet.
-
Bei Beflammung gemäß Beispiel 12 werden gleichartige Standzeiten,
d.h. 1 h dichtender FugenabschluB ohne Schwierigkeit erreicht.
-
Beispiel 15: Es wird eine Vormischung A gemäß Beispiel 9 hergestellt,
die jedoch an Stelle von 0,7 jetzt 2,8 Tle. Wasser enthält. Diese Vormischung A
wird nun vermischt mit der Vormischung B gemäß Beispiel 9 im dort angewendeten Mischungsverhältnis
der Vormischungen A und B. Diese Mischung drückt man durch eine 0,8 mm im Durchmesser
aufweisende kreisförmige Düsenöffnung auf eine glatte Unterlage. Hier schäumt die
Mischung auf und härtet unter Ausbildung eines halbkreisförmigen Profilstranges.
-
Einen anderen Teil der Mischung läßt man in einer zylinfrischen Form
aufschäumen und aushärten.
-
In beiden Fällen werden Formteile erhalten, mit denen man, da sie
aus zäh-elastischem geschäumten Material mit einem Raumgewicht von ca. 200 kg/m3
bestehen und daher kompressibel sind, sehr bequem Schlitze, Fugen und öffnungen
dichtend verschließen und gegen Flammendurchtritt schützen kann.
-
So wird die in Beispiel 13 beschriebene Fuge mit dem erhaltenen Profilstrang
dichtend abgeschlossen.
-
Bei Beflammung mit dem Brenner, wie es in Beispiel 13 beschrieben
ist, wird die Fuge für 30 Min. dichtend gegen Flammendurchtritt verschlossen gehalten.
-
Beispiel 16: Es wird analog Beispiel 9 gearbeitet, wobei folgende
Anderungen erfolgen: Als Polyester wird der Polyester E verwendet, anstelle von
Melamin eine Mischung aus 90 Tln. Aluminiumoxydhydrat und 10 Tln. Melamin Man erhält
einen zähen Schaumstoff mit einem Raumgewicht von ca. 600 kg/m3.
-
Ein Streifen dieses Schaumstoffes wird dichtend in die Musterfuge
gemäß Beispiel 12 eingedrückt und analog beflammt. Nach 1-stündiger Beflammung ist
die Fuge noch dichtend verschlossen. Die Kittmasse ist an keiner Stelle abgeflossen
oder abgetropft. Ein Nachbrennen konnte nicht beobachtet werden als die Flamme entfernt
wurde.