EP0408627A1 - Latexgebundene brandschutzmasse - Google Patents

Latexgebundene brandschutzmasse

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Publication number
EP0408627A1
EP0408627A1 EP89904068A EP89904068A EP0408627A1 EP 0408627 A1 EP0408627 A1 EP 0408627A1 EP 89904068 A EP89904068 A EP 89904068A EP 89904068 A EP89904068 A EP 89904068A EP 0408627 A1 EP0408627 A1 EP 0408627A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fire protection
fire
latex
event
protection composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP89904068A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Horacek
Hermann Wudy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemie Linz GmbH
Original Assignee
Chemie Linz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemie Linz GmbH filed Critical Chemie Linz GmbH
Publication of EP0408627A1 publication Critical patent/EP0408627A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/14—Macromolecular materials

Definitions

  • the invention relates to thermally expandable fire protection compositions or fire protection laminates which contain expanded graphite, a chloroprene latex containing carboxyl groups and substances which form a paracrystalline carbon structure in the event of fire, and a process for their production.
  • Thermally expandable fire protection compositions which consist of expanded graphite, chloroprene rubber, a phenolic resin, an organic solvent and optionally also aluminum hydroxide and inorganic fibers, are described in AT-PS 360.130, for example. They are particularly effective in preventive fire protection due to their excellent resistance to moisture, frost, warmth, light and industrial climate, as well as their high inflation pressure. When exposed to heat and fire, they expand in the opening to be protected in the event of a fire with a relatively low flowability. As a result, the expanding mass does not avoid obstacles even in an opening that is not completely closed, and due to its high inflation or expansion pressure, which is usually above 2 bar, forms a tightly sealing barrier layer, which prevents further spreading of heat, fire and smoke gases or delayed or completely prevented.
  • This sealing material has high mechanical strength even when expanded.
  • a disadvantage of the production, processing and use of such compositions is their brittleness and low flexibility.
  • a further disadvantage lies in the fact that organic solvents are used in their production, which require increased equipment and labor for solvent recovery and for minimizing environmental pollution and health hazards which may be caused by solvents.
  • the polymeric binder is either a flexible binder, e.g. B. polyvinyl acetate elastomeric binder, e.g. B. a chloroprene polymer, a thermosetting binder, e.g. B. a formaldehyde resin or a thermosetting binder with the addition of a flexible binder possible.
  • a flexible binder e.g. B. polyvinyl acetate elastomeric binder, e.g. B. a chloroprene polymer
  • a thermosetting binder e.g. B. a formaldehyde resin or a thermosetting binder with the addition of a flexible binder possible.
  • the object of the invention was to eliminate these disadvantages which occur with the known fire protection compositions and, above all, to obtain less brittle compositions which form a sufficiently stable and hard barrier layer in the event of a fire and in whose production no organic solvents are required.
  • the task was solved with a fire protection compound obtained by combining three specific components.
  • the present invention accordingly relates to a thermally expandable fire protection composition which is characterized in that it contains expanded graphite, a chloroprene latex with at least 0.3 moles of carboxyl groups per 1 kg of latex solid, in the event of fire a paracrystalline carbon structure, and, if appropriate, further additives.
  • the fire protection compositions do not contain organic solvents, but if aqueous latex dispersions are used in the production. Due to the existing residual water content, these fire protection compounds show a more favorable fire behavior than when using organic solvents. Because of the absence of organic solvents, they can be manufactured and processed much more simply and in a much more environmentally friendly manner.
  • the fire protection compositions according to the invention show good elasticity and flexibility primarily because of the content of elastomeric chloroprene polymer, so that they or from them produced laminates or sheets are easy to use, process and handle.
  • very high expansion pressures preferably above 5 bar, can be achieved in the event of a fire, and thus a particularly effective seal can be achieved.
  • the barrier layer formed after inflation is characterized by its strength, hardness and stability, so that it does not form cracks and is not destroyed by the thermal, mechanical and aerodynamic stresses and fire turbulence in the event of a fire.
  • the bio graphite used can be produced, for example, by acid treatment of a natural graphite with fuming nitric acid, as described in US Pat. No. 3,574,644 or in H. Spatzek, Carbon 86 (1986).
  • the chloroprene latex is usually made by copolymerizing chloroprene with acrylic acid or methacrylic acid.
  • latices are Skyprene (R) (Toyo Soda), Bayprene (R) (Bayer), Butaclor (R) (Distugil), Denka Chloroprene (R) (Druki Kagaku Kogyo), Nairit (R) (USSR) or Neoprene (R) (Du Pont) in stores.
  • the fire protection composition usually contains 25 to 60% by weight of expanded graphite, 5 to 25% by weight, calculated as a solid, of a chloroprene latex, 5 to 25% by weight of substances which form a paracrystalline carbon structure in the event of fire, and optionally additives.
  • Suitable substances that form a paracrystalline carbon structure in the event of fire are, for example, polyacrylonitrile, cellulose or their derivatives, phenol-formaldehyde resins, polyfurfuryl alcohol or polyimides. When heated in the event of a fire, these substances initially crosslink, the strong intermolecular bonds also being retained during further thermal stress, which leads to pyrolytic decomposition and ultimately to the formation of the paracrystalline carbon skeleton. (Chemie-Ing.-Techn. 42 No. 9/10 (1970), pp. 659-669). Three-dimensional cross-linked thermosets, such as phenolic resins, have proven to be particularly suitable. Phenolic resins with tertiary butyl groups, such as. B.
  • p-tert-butylphenol formaldehyde resin 7520E or 7522E from Rousselot show particularly good results.
  • Additives that modify the fire behavior are, for example, melamine and its derivatives, various graphite salts, cyanuric acid derivatives, dicyandiamide, halogenated hydrocarbons, polyammonium phosphates and guanidine salts. These substances also swell when decomposed when exposed to heat. Since they have a decomposition temperature that is different from expandable graphite, the expansion pressure also increases in the event of a fire, which means that the opening is firmer sealed.
  • additives that primarily improve the strength of the sealant in the expanded state, solidify the crust and increase cohesion, such as.
  • B. inorganic fibers such as mineral or glass fibers, glass powder, vermiculite, bentonite, silica, silicates, borax, starch, sugar, chlorinated paraffins, aluminum sulfate, aluminum hydroxide or magnesium hydroxide.
  • Flame retardants can also be added, for example halogenated or phosphorus-containing hydrocarbons, such as.
  • Additives that help increase foam formation in the event of flaming are also suitable. Examples include salicylic acid, p-hydroxybenzoic acid, PVC, and nitrogen or sulfohydrazides, triazoles, urea dicarboxylic anhydride and ammonium carbonate.
  • the fire protection composition according to the invention can be used both as a paste and in the form of plates, strips, tapes or moldings.
  • Fire protection laminates in which the fire protection composition is laminated onto a carrier web are particularly advantageous and simple to use.
  • the laminates or plates can be covered with a covering layer, for example a plastic film, e.g. B. a PVC film, paper or aluminum sheet, be covered on one or both sides. It is also possible to equip the fire protection laminates or panels with an adhesive layer, which is then advantageously covered with a separating film.
  • the fire protection compositions according to the invention are produced by mixing and homogenizing expanded graphite, a preferably aqueous latex dispersion containing carboxyl groups, and a paracrystalline dispersion in the event of fire Carbon skeletal substance, e.g. B. a phenol-formaldehyde resin or polyimide resin, and optionally other additives which modify the fire behavior, for example in a kneader, dissolver or mixer.
  • the mass obtained in this way can either be used as such, or it can be applied to a carrier web, for example to a film or a nonwoven (for example with the aid of a doctor blade. After drying, the laminate can be applied to a calender, possibly with Embossing roller are compressed, possibly with simultaneous lamination with a cover layer, for example made of PVC or aluminum.
  • the fire protection compositions according to the invention are used for fire protection sealing or sealing off openings in components forming a fire compartment, such as. B. joints between walls, cavities or spaces, wall openings, cable ducts or the like used. Door seals, window seals or other seals that foam up in the event of a fire and seal the upstream slot or opening can also be produced.
  • the connection between glass and frame in fire protection glazing with the aid of the fire protection compositions or laminates according to the invention also results in optimal fire protection. It is also possible to manufacture entire bricks with which openings for cables or pipes are lined and which form a barrier when exposed to fire. In the event of a fire, these materials foam up due to the effects of heat and seal the opening so that the further passage of fire and smoke and thus the further spread of the fire is prevented.
  • the starting materials listed in Tables 1 and 2 were added in a stirred tank in the following order: additives, Al (OH) 3 , phenolic resin, 50% aqueous chloroprene latex dispersion, expandable graphite, mineral fibers (Inorphil (R) 061- 60, GM Langer, FRG).
  • the mass was homogenized for 1 hour in a dissolver with a toothed disc at 30 ° C. and a pH of 10 (adjusted using KOH).
  • the viscosity was about 4 Pas, measured at 30 ° C in a Brookfield viscometer (spindle 7, 20 rpm).
  • the fire protection composition obtained was then knife-coated onto a glass fleece with a basis weight of 50 g / m 2 and dried at 190.degree.
  • the expanded graphite was obtained by acid treatment of a natural graphite with smoking the nitric acid.
  • Neoprene (R) 115 Du Pont: 0.33 mol COOH per 1 kg of 1 solid
  • Neoprene (R) 750 and Neoprene (R) 824A no COOH content
  • ayprene (R) 4R (Bayer) 0.23 Moles of COOH per 1 kg of latex solids.
  • Comparative Example V 16 a 10% chloroprene solution in toluene was used instead of the aqueous latex dispersion under otherwise identical conditions.
  • the properties of the fire protection laminates are also shown in Tables 1 and 2.
  • the expansion pressure was measured at 250 ° C. on samples with a diameter of 113 mm, which were placed between two heatable metal plates.
  • the pressure created during inflation was transferred from the lower plate to a force transducer with a pressure display.
  • the inflating material was not delimited on the side and could spread freely in the plane.
  • the head height was measured on samples with a diameter of 50 mm, which were placed in a metal cylinder with a height of 100 mm and an inner diameter of 50 mm.
  • the cylinder with the sample that is over a Stamp was preloaded with 100 g, was heated in an oven at 300 ° C for 10 minutes.
  • Latex solids 0.33 0.17 0 0.23 0.33 0.33 0.23 0
  • the lightweight concrete slab was then installed in a small fire chamber based on DIN 4102 and flamed from one side up to a temperature of around 1000 ° C according to the standard temperature curve.
  • the fire protection compounds began to expand after about 4 minutes due to the heat, whereby all 4 PVC pipes were softened and compressed.
  • the partitions with the laminates according to Example 13 were completely closed after 13 and 14 minutes, those with the laminates according to Comparative Example V 16 after 13 and 17 minutes, respectively, so that no more smoke, fire or soot escaped to the outside.
  • the outwardly protruding pipe stubs of the partitioning according to the invention began to break apart, while the pipe ends of the partitioning began to melt in accordance with the comparative example.
  • Example 13 After 60 minutes, the pipe stumps were completely broken off or melted off, the temperature of the expanded foam according to Example 13 was 290 ° C., that of the expanded foam according to Comparative Example V 16 at 310 and 370 ° C. The experiment was stopped after 80 minutes without flame or flue gas breakthroughs being ascertainable. It was also found that when the fire protection composition according to Example 13 was used on the side facing away from the fire, the temperature during the fire test was 20-80 ° C. lower than when the conventional fire protection composition according to Comparison Example V 16 was used.
  • the hardness of the expanded foam according to Example 13 was measured after cooling by means of a compressive strength test on a 4045 lasting device in accordance with DIN 53421 and was 0.2 N / mm 2 (60% compression).

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Description

Latexgebundene Brandschutzmasse
Beschreibung
Die Erfindung betrifft thermisch expandierbare Brandschutzmassen bzw. Brandschutzlaminate, die Blähgraphit, einen Carboxylgruppen enthaltenden Chloroprenlatex und Substanzen, die im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bilden, enthalten, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Thermisch expandierbare Brandschutzmassen, die aus Blähgraphit, Chloroprenkautschuk, einem Phenolharz, einem organischen Lösungsmittel, sowie gegebenenfalls zusätzlich aus Aluminiumhydroxid und anorganischen Fasern bestehen, sind beispielsweise in der AT-PS 360.130 beschrieben. Sie erweisen sich im vorbeugenden Brandschutz vor allem auf Grund ihrer ausgezeichneten Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Frost, Wärme, Licht und Industrieklima, sowie auf Grund ihres hohen Blähdruckes als besonders wirkungsvoll. Bei Einwirkung von Hitze und Feuer expandieren sie im Brandfall in der zu schützenden Öffnung bei verhältnismäßig geringer Fließfähigkeit. Die expandierende Masse weicht dadurch auch in einer nicht gänzlich abgeschlossenen Öffnung Hindernissen nicht aus, und bildet auf Grund ihres hohen Bläh- oder Expansionsdruckes, der üblicherweise über 2 bar liegt, eine fest abdichtende Sperrschicht, wodurch eine weitere Ausbreitung von Hitze, Feuer und Rauchgasen vermindert oder verzögert bzw. gänzlich verhindert wird. Dieses Dichtungsmaterial besitzt auch im expandierten Zustand eine hohe mechanische Festigkeit. Nachteilig bei der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung derartiger Massen ist jedoch ihre Sprödigkeit und geringe Flexibilität. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß bei ihrer Herstellung organische Lösungsmittel verwendet werden, die erhöhten apparativen Aufwand und erhöhten Arbeitsaufwand zur Lösungsmittelrückgewinnung und zur Minimierung einer eventuell durch Lösungsmittel bedingten Umweltbelastung und Gesundheitsgefährdung erfordern.
Die Verwendung von lösungsmittelfreien Brandschutzmassen aus Blähgraphit und einem polymeren Bindemittel ist in WO 88/02019 beschrieben. Als polymeres Bindemittel ist entweder ein flexibles Bindemittel, z. B. Polyvinylacetat, ein elastomeres Bindemittel, z. B. ein Chloroprenpolymer, ein duromeres Bindemittel, z. B. ein Formaldehydharz oder ein duromeres Bindemittel mit einem Zusatz eines flexiblen Bindemittels möglich. Der Nachteil dieser Brandschutzmassen liegt jedoch darin, daß sie im Falle der Verwendung von flexiblen oder elastomeren Bindemitteln zwar eine ausreichende Flexibilität, die für eine leichte Handhabung notwendig ist, besitzen, daß jedoch die nach dem Aufblähen im Brandfall gebildete Sperrschicht eine zu geringe Stabilität und Härte aufweist, die für eine optimale Abdichtung gegen eine weitere Brandausbreitung notwendig sind. Brandschutzmassen auf Basis von duromeren Bindemitteln lassen sich wegen ihrer großen Härte nur sehr schwierig verarbeiten, die im Brandfall nach dem Aufblähen gebildete Kruste ist zwar hart, jedoch auch rissig und spröd und bildet keine ausreichend stabile und dichte Sperrschicht.
Die Aufgabe der Erfindung lag darin, diese bei den bekannten Brandschutzmassen auftretenden Nachteile auszuschalten, und vor allem weniger spröde Massen zu erhalten, die im Brandfall eine ausreichend stabile und harte Sperrschicht bilden, und bei deren Herstellung keine organischen Lösungsmittel erforderlich sind. Die Aufgabe konnte mit einer Brandschutzmasse gelöst werden, die durch Kombination von drei bestimmten Komponenten erhalten wurde.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach eine thermisch expandierbare Brandschutzmasse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Blähgraphit, einen Chloroprenlatex mit mindestens 0,3 Molen Carboxylgruppen pro 1 kg Latexfeststoff, im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildende Substanzen, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe enthält.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Brandschutzmassen keine organischen Lösungsmittel enthalten, sondern wenn bei der Herstellung wäßrige Latexdispersionen verwendet werden. Auf Grund des vorhandenen Restwassergehaltes zeigen diese Brandschutzmassen ein günstigeres Brandverhalten als bei Verwendung von organischen Lösungsmitteln. Wegen der Abwesenheit von organischen Lösungsmitteln können sie wesentlich einfacher und wesentlich umweltfreundlicher hergestellt und verarbeitet werden. Die erfindungsgemäßen Brandschutzmassen zeigen vor allem aufgrund des Gehaltes an elastomerem Chloroprenpolymer gute Elastizität und Flexibilität, sodaß sie bzw. aus ihnen hergestellte Laminate oder Platten leicht anwendbar, verarbeitbar und handhabbar sind. Abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung der Brandschutzmasse können im Brandfall sehr hohe Blähdrücke, vorzugsweise über 5 bar, und damit eine besonders wirkungsvolle Abdichtung erzielt werden. Die nach dem Aufblähen gebildete Sperrschicht zeichnet sich durch ihre Festigkeit, Härte und Stabilität aus, sodaß sie durch die thermischen, mechanischen und aerodynamischen Beanspruchungen sowie Feuerturbulenzen im Brandfall keine Risse bildet und nicht zerstört wird.
Der verwendete Biähgraphit kann beispielsweise durch Säurebehandlung eines Naturgraphits mit rauchender Salpetersäure, wie in US 3,574,644 oder bei H. Spatzek, Carbon 86 (1986) beschrieben, hergestellt werden.
Der Chloroprenlatex wird üblicherweise durch Copolymerisation von Chloropren mit Acrylsäure oder Methacrylsäure hergestellt. Solche Latices sind beispielsweise als Skyprene(R) (Toyo Soda), Bayprene(R) (Bayer), Butaclor( R) (Distugil), Denka Chloroprene(R) (Druki Kagaku Kogyo), Nairit(R) (UdSSR) oder Neoprene(R) (Du Pont) im Handel.
Die Brandschutzmasse enthält üblicherweise 25 bis 60 Gew.% Blähgraphit, 5 bis 25 Gew.%, berechnet als Feststoff, eines Chloroprenlatex, 5 bis 25 Gew.% Substanzen, die im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bilden, sowie gegebenenfalls Zusatzstoffe.
Geeignete Substanzen, die im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bilden, sind beispielsweise Polyacrylnitril, Cellulose oder deren Derivate, Phenol-Formaldehydharze, Polyfurfurylalkohol oder Polyimide. Bei der Erwärmung im Brandfall vernetzen diese Substanzen zunächst, wobei die starken intermolekularen Bindungen auch bei der weiteren thermischen Belastung, die zur pyrolytischen Zersetzung und schließlich zur Bildung des parakristallinen Kohlenstoffgerüstes führt, erhalten bleiben. (Chemie-Ing.-Techn. 42 Nr. 9/10 (1970), S. 659-669). Dreidimensional vernetzte Duromere, wie beispielsweise Phenolharze, erweisen sich dabei als besonders geeignet. Phenolharze mit tertiären Butylgruppen, wie z. B. p-tert-Butylphenolformaldehydharz 7520E oder 7522E von Fa. Rousselot, zeigen besonders gute Resultate. Zusatzstoffe, die das Brandverhalten modifizieren, sind beispielsweise Melamin und seine Derivate, verschiedene Graphitsalze, Cyanursäurederivate, Dicyandiamid, Halogenkohlenwasserstoffe, Polyammoniumphosphate und Guanidinsalze. Diese Substanzen blähen bei Hitzeeinwirkung ebenfalls unter Zersetzung auf. Da sie eine von Blähgraphit verschiedene Zersetzungstemperatur aufweisen, erhöht sich im Brandfall mit der steigenden Temperatur auch der Blähdruck, wodurch eine festere Abschottung der Öffnung erfolgt.
Außerdem können weitere Zusatzstoffe, die vor allem die Festigkeit der Dichtungsmasse im expandierten Zustand verbessern, die Kruste verfestigen und den Zusammenhalt erhöhen, wie z. B. anorganische Fasern, beispielsweise Mineraloder Glasfasern, Glaspulver, Vermiculite, Bentonite, Kieselsäure, Silikate, Borax, Stärke, Zucker, Chlorparaffine, Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid mitverwendet werden. Weiters können Flammschutzmittel zugesetzt werden, beispielsweise halogenierte oder phosphorhältige Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Tris-chlorpropylphosphat, Dibromneopentylglykol, oder Antimontrioxid. Weiters kommen auch solche Zusatzstoffe in Betracht, die die Schaumbildung im Falle der Beflammung steigern helfen. Solche sind beispielsweise Salicylsäure, p-Hydroxybenzoesäure, PVC, sowie Stickstoff- oder Sulfohydrazide, Triazole, Harnstoffdicarbonsäureanhydrid und Ammoniumcarbonat.
Die erfindungsgemäße Brandschutzmasse kann sowohl als Paste, als auch in Form von Platten, Leisten, Bändern oder Formkörpern verwendet werden. Besonders vorteilhaft und einfach in der Anwendung sind Brandschutzlaminate, bei denen die Brandschutzmasse auf eine Trägerbahn, beispielsweise ein Glasfaservlies, aufkaschiert ist. Aus dekorativen Gründen oder beispielsweise zum Schutz der Brandschutzmasse können die Laminate oder Platten mit einer Deckschicht, beispielsweise einer Plastikfolie, z. B. einer PVC-Folie, Papier oder Aluminiumblech, ein- oder beidseitig abgedeckt sein. Es ist auch möglich die Brandschutzlaminate oder -platten mit einer Klebschicht auszurüsten, die dann vorteilhafterweise mit einer Trennfolie abgedeckt wird.
Die Herstellung der erfϊndungsgemäßen Brandschutzmassen erfolgt durch Mischen und Homogenisieren von Blähgraphit, einer Carboxylgruppen enthaltenden, vorzugsweise wäßrigen Latexdispersion, einer im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildenden Substanz, z. B. eines Phenol-Formaldehydharzes oder Polyimidharzes, sowie gegebenenfalls weiterer das Brandverhalten modifizierender Zusatzstoffe, beispielsweise in einem Kneter, Dissolver oder Mischer. Die dabei erhaltene Masse kann entweder als solche verwendet werden, oder sie kann auf eine Trägerbahn, beispielsweise auf eine Folie bzw. ein Vlies (z. B. mit Hilfe einer Rakel aufgebracht werden. Nach dem Trocknen kann das Laminat auf einem Kalander, eventuell mit Prägewalze komprimiert werden, eventuell unter gleichzeitiger Kaschierung mit einer Deckschicht, beispielsweise aus PVC oder Aluminium.
Die erfindungsgemäßen Brandschutzmassen werden zur brandschützenden Abdichtung bzw. Abschottung von Öffnungen in einen Brandabschnitt bildenden Bauteilen, wie z. B. Fugen zwischen Mauern, Hohl- bzw. Zwischenräumen, Mauerdurchbrüchen, Kabeldurchführungen oder dergleichen verwendet. Ebenso können Türdichtungen, Fensterdichtungen oder andere Dichtungen, die im Brandfall aufschäumen und den vorgelagerten Schlitz oder die Öffnung abdichten, hergestellt werden. Die Verbindung zwischen Glas und Rahmen bei Brandschutzverglasungen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Brandschutzmassen oder -laminate ergibt ebenfalls einen optimalen Brandschutz. Auch die Fertigung ganzer Ziegel ist möglich, mit denen Durchbrüche für Kabel oder Rohre ausgekleidet werden, und die bei Feuereinwirkung eine Sperre bilden. Im Brandfall schäumen diese Massen durch die Hitzeeinwirkung auf und dichten die Öffnung ab, sodaß der weitere Durchtritt von Feuer und Rauch und somit die weitere Ausbreitung des Brandes verhindert wird.
Beispiele 1 - 15 und Vergleichsbeispiel 16
In einem Rührbehälter wurden die in Tabelle 1 und 2 angeführten Einsatzstoffe (Angabe in Gew.Teilen) in folgender Reihenfolge zugesetzt: Zusatzstoffe, Al(OH)3, Phenolharz, 50 %ige wäßrige Chloroprenlatexdispersion, Blähgraphit, Mineralfasern (Inorphil(R) 061-60, Fa. G.M. Langer, BRD). Die Masse wurde jeweils während 1 Stunde mittels Dissolver mit Zahnscheibe bei 30°C und einem pH-Wert von 10 (eingestellt mittels KOH) homogenisiert. Die Viskosität lag bei etwa 4 Pas, gemessen bei 30°C im Brookfieldviskosimeter (Spindel 7, 20 Upm). Die erhaltene Brandschutzmasse wurde anschließend auf ein Glasvlies mit einem Flächengewicht von 50 g/m2 auf geräkelt und bei 190°C getrocknet.
Der Blähgraphit wurde durch Säurebehandlung eines Naturgraphits mit rauchen der Salpetersäure erhalten. Als Phenolharz wurde ein tert-Butylphenol-Formul-dehydharz, Type 7520E von Fa. Rousselot, Frankreich, verwendet.
Es wurden im Handel erhältliche Latexdispersionen auf Basis eines Copo merisats von Chloropren und Methacrylsäure verwendet. Der jeweils in Tabelle 1 und 2 angegebene Gehalt an Carboxylgruppen wurde durch Mischen der olgenden Latices mit unterschiedlichem Carboxylgruppengehalt ingestellt:
Neoprene(R)115 (Du Pont): 0,33 Mol COOH pro 1 kg 1 exfeststoff, Neoprene(R)750 und Neoprene(R)824A: kein COOH-Gehalt, ayprene(R)4R (Bayer): 0,23 Mol COOH pro 1 kg Latexfeststoff. Im Vergleichsbeispiel V 16 wurde bei sonst glelchen Bedingungen an Stelle der wäßrigen Latexdispersion eine 10 %ige Chloroprenlösung in Toluol verwendet.
Die Eigenschaften der Brandschutzlaminate sind ebenfalls in Tabelle 1 und 2 angeführt. Der Blähdruck wurde an Proben mit einem Durchmesser von 113 mm, die zwischen zwei beheizbare Metallplatten eingelegt wurden, bei 250°C gemessen. Der beim Aufblähen entstandene Druck wurde von der unteren Platte auf einen Kraflaufnehmer mit Druckanzeige übertragen. Das aufblähende Material war dabei seitlich nicht abgegrenzt und konnte sich in der Ebene ungehindert ausbreiten. Die Blähhöhe wurde an Proben mit einem Durchmesser von 50 mm, die in einem Metallzylinder von 100 mm Höhe und einem Innendurchmesser von 50 mm eingelegt wurden, gemessen. Der Zylinder mit der Probe, die über einen Stempel mit 100 g vorbelastet war, wurde 10 Minuten in einem Ofen bei 300°C erhitzt.
Tabelle 1
(Einsatzstoffe in Gew.Teilen)
Beispiel 1 2 3 4 5 6 7 8
Mol Carboxyl pro 1 kg Latexfeststoff 0,33 0,33 0,05 0,33 0,05 0,33 0,33 0,33
Latex 21 30 30 27 21 27 27 27
Phenolharz 3 4 4 4 10 10 4 12
Inorphil(R) - 2 2 - 2,1 - - -
Blähgraphit 57 53 53 57 57 48 57 57
Al(OH)3 - 11 - - 9,9 - - 4
Zusatzstoffe3 19/A - 11/B 12/B - 12/B 12/C -
Eigenschaften ungebläht1 + + - + - + + + gebläht2 + + - + - + + +
Dicke (mm) 2,4 2,5 2,8 2,5 2,5 2,4 2,6 2,2
Flächengewicht 2,56 2,02 2,16 2,50 2,50 2,43 2,47 2,05
(kg/m2)
Blähdruck (bar) 12,5 6,8 7 8 6 8,5 9,6 8,7
Blähhöhe (mm) 19 17 20 20 13 15 13 17
1 + flexibel, - spröd
2 + stabil und hart, - instabil A Aluminiumsulfat B Dicyandiamid C Melamin Tabelle 2
(Einsatzstoffe in Gew.Teilen)
Beispiel 10 11 12 13 14 15 V16
Mol Carboxyl pro 1 kg
Latexfeststoff 0,33 0,17 0 0,23 0,33 0,33 0,23 0
Latex 27 27 27 27 25 40 22 55(Toluol)
Phenolharz 4 4 4 4 6 7 6,5 5
Inorphil(R) - - - - 1,4 - 1,5 1,3
Blähgraphit 57 57 57 57 54,6 37 42 29,3
Al(OH)3 - - - - 13 5 14 9,4
Zusatzstoffe3 12/D 12/E 12/F 12/G - 11/H 14/H -
Eigenschaften
ungebläht1 + - - - + + - +/- gebläht2 + - - - + + - +
Dicke(mm) 2,3 2,5 2,2 2,2 2,5 2,6 2,5 2, 5
Flächengewichl 2,79 3,53 2,47 1,84 3,6 2,8 3,0 2,5
(kg/m2)
Blähdruck (bar) 12 13 8,6 8,8 13 10 8 3
Blähhohe (mm) 12 19 13 17,5 19 17 12 18
1 + flexibel, - spröd, +/- wenig flexibel
2 + stabil und hart, - instabil
3 D Stärke E Borax
F Guanylhanstoffsulfat G Guanidinphosphat H Guanidincarbonat Beispiel 17:
Kleinbrandversuch mit Laminaten gemäß Beispiel 13 und V 16
Um die im Brandfall wirksame Abdichtung einer Öffnung mit der erfindungsgemäßen Brandschutzmasse nachzuweisen, wurden zwei 20 cm lange PVC-Rohre mit einem Außendurchmesser von 16 cm und einer Wandstärke von 3,5 mm mit je 230 g eines 15 cm breiten Brandschutzlaminates gemäß Beispiel 13, das vliesseitig zusätzlich mit einer 0,05 mm dicken Aluminiumfolie kaschiert war, umwickelt, wobei der Blähgraphit rohrseitig zu liegen kam. Die umwickelten Rohre wurden in je einer Zinkblechmanschette verpackt und in je eine Bohrung (22 cm Durchmesser) einer 10 cm dicken Leichtbetonplatte (Ytong(R)) eingeschoben. Die Rohre ragten an beiden Seiten der Platte 5 cm aus der Bohrung heraus.
In zwei weitere, gleichartige Bohrungen der Leichtbetonplatte wurden zwei analog umwickelte Rohre eingeschoben, wobei jedoch an Stelle des erfindungsgemäßen Brandschutzlaminates ein Brandschutzlaminat gemäß Vergleichsbeispiel V 16 verwendet wurde. Das etwas weniger flexible Laminat zeigte beim Wickeln kleine Risse und leichte Bruchstellen.
Anschließend wurde die Leichtbetonplatte in Anlehnung an DIN 4102 in eine Kleinbrandkammer eingebaut, und nach der Einheitstemperaturkurve von einer Seite her bis zu einer Temperatur von etwa 1000°C beflammt. Die Brandschutzmassen begannen durch die Hitze nach ca. 4 Minuten aufzublähen, wobei alle 4 PVC-Rohre erweicht und zusammengedrückt wurden. Die Abschottungen mit den Laminaten gemäß Beispiel 13 waren nach 13 bzw. 14 Minuten, jene mit den Laminaten gemäß Vergleichsbeispiel V 16 nach 13 bzw. 17 Minuten vollständig verschlossen, sodaß keine Rauchgase, Feuer oder Ruß mehr nach außen drangen. Nach 40 Minuten begannen die nach außen ragenden Rohrstümpfe der erfindungsgemäßen Abschottung auseinanderzubrechen, während die Rohrstümpfe der Abschottungen gemäß Vergleichsbeispiel abzuschmelzen begannen. Nach 60 Minuten waren die Rohrstümpfe ganz abgebrochen bzw. abgeschmolzen, die Temoeratur des Blänschaums gemäß Beispiel 13 lag bei 290°C, jene des Blähschaums gemäß Vergleichsbeispiel V 16 bei 310 bzw. 370°C. Nach 80 Minuten wurde der Versuch abgebrochen, ohne daß Flammen- oder Rauchgasdurchbrüche feststellbar waren. Es zeigte sich ferner, daß bei Verwendung der Brandschutzmasse gemäß Beispiel 13 auf der dem Feuer abgewandten Seite im Verlaufe des Brandversuches eine um 20 - 80°C niedrigere Temperatur herrschte als bei Verwendung der herkömmlichen Brandschutzmasse gemäß Vergleichsbeispiel V 16.
Die Härte des Blähschaumes gemäß Beispiel 13 wurde nach dem Erkalten mittels Druckfestigkeitsprüfung auf einem Zwickgerät 4045 gemäß DIN 53421 gemessen und lag bei 0,2 N/mm2 (60 % Stauchung).

Claims

Patentansprüche
1. Thermisch expandierbare Brandschutzmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie Blähgraphit, einen Chloroprenlatex mit mindestens 0,3 Molen Carboxylgruppen pro 1 kg Latexfeststoff, im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildende Substanzen, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe enthält.
2. Brandschutzmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zu ihrer Herstellung eine wäßrige Latexdispersion verwendet wurde und daß sie kein organisches Lösungsmittel enthält.
3. Brandschutzmasse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Chloroprenlatex aus einem Copolymerisat von im wesentlichen Chloropren und Acrylsäure oder Methacrylsäure aufgebaut ist.
4. Brandschutzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildende Substanz ein Phenolharz ist.
5. Brandschutzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25 bis 60 Gew.% Blähgraphit, 5 bis 25 Gew.% eines Chloroprenlatex, als Feststoff berechnet, und 5 bis 25 Gew.% im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildende Substanzen enthält.
6. Brandschutzlaminat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brandschutzmasse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auf einer Trägerbahn aufgebracht ist.
7. Brandschutzlaminat gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brandschutzmasse mit einer Deckschicht abgedeckt ist.
ü. Verfahren zur Herstellung einer 3randschutzmasse bzw. eines Brandschutzlaminates gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Blähgraphit, eine Carboxylgruppen enthaltende, vorzugsweise wäßrige Latexdispersion, eine im Brandfall ein parakristallines Kohlenstoffgerüst bildende Substanz, sowie gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe unter guter Homogenisierung miteinander vermischt, die erhaltene Masse gegebenenfalls auf eine Trägerbahn aufbringt und das dabei gebildete Laminat gegebenenfalls mit einer Deckschicht kaschiert.
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