EP2665781A1 - Use of protein-containing compositions for producing flame-retardant coatings and articles - Google Patents

Use of protein-containing compositions for producing flame-retardant coatings and articles

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EP2665781A1
EP2665781A1 EP12716181.8A EP12716181A EP2665781A1 EP 2665781 A1 EP2665781 A1 EP 2665781A1 EP 12716181 A EP12716181 A EP 12716181A EP 2665781 A1 EP2665781 A1 EP 2665781A1
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EP
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flame
composition
protein
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component
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Withdrawn
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EP12716181.8A
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Johann Kiss
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Individual
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    • C09D189/00—Coating compositions based on proteins; Coating compositions based on derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • C09D5/185—Intumescent paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/14—Macromolecular materials

Definitions

  • the invention relates to the use of protein-containing compositions for the production of flame-retardant coatings and articles, preferably compositions of natural raw material components.
  • Flame protection always has special significance where there are opportunities for overheating or open flame exposure in living spaces or certain applications, and the potential for human and environmental hazards arises through self-combustion. Certain products must therefore be flame retardant or flame retarded before use. Flame retardant or flame retardant effect is controlled by chemically active substances and / or physical properties. The common flame retardancy techniques are divided into 5 main groups, each based on different mechanisms of action. Flame retardants which due to their reactivity bind the heat released fission products (radicals) or the oxygen to prevent reactions with oxygen (e.g., halides, phosphate and sulfur compounds).
  • Flame retardants which extract heat energy in the heat by endothermic reactions and / or formation of H 2 O, in order to hinder or terminate the thermal cracking and degradation process under the action of heat (cooling effect, energy absorber).
  • Flame retardants that form a protective insulating layer with soot by incomplete combustion on the surfaces to prevent the access of oxygen and thermal energy (encapsulation and thermal insulation).
  • Flame retardants which by their own incombustibility shift the ratio between flammable mass and incombustible mass and thus exert a "dilution effect". Physically-effective flame retardancy is also achieved by the fact that a shrinkage or melting process is triggered by heat to reduce the contact surfaces or the heat exchange surfaces and to interrupt by retraction from the heat source, the thermal degradation or by appropriate distance to minimize the effect of temperature.
  • halogenated flame retardants are preferably used in the form of modern hydrocarbon compounds (plastics), where characteristic properties must be retained and low thermal stability of the molecular chains in the case of thermally induced splits (cracking) are effectively blocked by oxidation processes with oxygen. These substances are already highly effective in the formation of combustible pyrolysis gases, but are questionable and controversial in connection with their gaseous reaction products. In addition, halo Flame retardants are the recycling and easy disposal of appropriately equipped products after their use.
  • Phosphorus and sulfur compounds are used in both organic-synthetic and natural forms. The combination options are partly limited due to their chemical behavior and their reactivity with other materials. In technical leaflets of branded products is often the note that with phosphorus or sulfur-containing compounds subsequently equipped or surface-treated products remain reactive and can lose their effectiveness through environmental, aging and weathering processes over time. It should also be noted that here too, similar to halogenated products, the gaseous reaction products released in the event of fire are not safe.
  • Nitrogen-based flame retardants consist largely of organo-synthetic products (eg based on urea or melamine) whose mode of action is designed to produce the highest possible nitrogen concentration in the form of aliphatic or aromatic organic compounds, which then under thermal stress in turn be cleaved into radicals and so bind the oxygen as ⁇ compounds and release H 2 0 as a cleavage product (oxygen blocker and energy absorber).
  • organo-synthetic products eg based on urea or melamine
  • a mode of action is designed to produce the highest possible nitrogen concentration in the form of aliphatic or aromatic organic compounds, which then under thermal stress in turn be cleaved into radicals and so bind the oxygen as ⁇ compounds and release H 2 0 as a cleavage product (oxygen blocker and energy absorber).
  • oxygen blocker and energy absorber oxygen blocker and energy absorber
  • US 3,929,692 A describes a sprayable composition for application to interior walls for producing flame resistance and / or acoustic insulation.
  • the aim of the invention there beschnebenen is the replacement of asbestos in réellebreich.
  • the claimed composition contains synthetic fibers suspended in a liquid medium which further contains a film-forming substance, a mineral agent and hydroxyethyl cellulose.
  • the synthetic fibers are selected from polyamide and polyester.
  • the liquid medium is selected from water, phenols, alkyd resin, diethylene glycol, monoethyl ether acetate, ethylene glycol, liquid aliphatic and aromatic hydrocarbons and oleoresins.
  • the film-forming substance is selected from polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyvinyl acetate, casein, butadiene-styrene mixtures and soy protein.
  • the mineral agent is selected from mica, calcium silicate, perlite, calcium carbonate and magnesium silicate.
  • the flame retardancy of these compositions is based on the discovery that the addition of staple nylon or dacron synthetic fibers to pigment or spray coating compositions represents an asbestos substitution because the synthetic fibers can replace asbestos mineral fibers.
  • the effect of the optionally present casein, which is mentioned as one of many other film formers, is therefore the one that has been known since ancient times ("Kalkleim").
  • WO 2009/1 12393 A1 discloses a refractory and heat-resistant material comprising wax, water, potash (K 2 CO 3) and water glass.
  • the potash can be replaced by deer horn salt, ie ammonium (hydrogen) carbonate.
  • optional component can also be contained casein.
  • JP 2007-21 1229 A discloses a coating material for preventing the release of toxic substances from surfaces, wherein the coating material in addition to some optional components mandatory natural stone (which also mentioned lime one or more vegetable components (as a powder, juice or extract), animal protein (preferably beehives) and Teflon. Flame retardant is not mentioned.
  • the object of the invention was to provide a highly effective flame retardant composition which is as harmless as possible in terms of health and environmental protection, in particular a largely biologically structured one, which meets the diverse fire protection requirements in combination with any materials and materials and which can be produced and used in an economical manner.
  • c) comprise one or more fillers and / or additives
  • compositions being prepared by dissolving or dispersing components a) to c), if present, in water or an aqueous solvent system and mixing them, and then preparing the flame retardant coating or flame retardant article by cross-linking the protein portion with the base (s) and drying hardened and hardened.
  • the invention is based on the discovery of the inventor that from a combination of animal and / or vegetable protein and one or more suitable bases with appropriate digestion and crosslinking of the components, a composition can be produced which represents a highly effective flame retardant without any addition of other components.
  • the components used as component a) Proteins are all natural or naturally identical substances, eg natural protein-containing waste products, so that disposal without any environmental or health concerns is possible, although, depending on the selection of optional components, recycling and recycling are in most cases easily possible - and that even mostly without quality reduction of the recycling products.
  • the solvent used to prepare the flame retardant compositions is preferably water.
  • mixtures of water and one or more water-miscible organic solvents can also be used in some cases in order to be able to produce homogeneous mixtures of the individual components of the composition.
  • the solvents are not particularly limited and may for example be selected from alcohols, including polyhydric alcohols such as glycols, or from acetone, taking into account in all cases on the environmental compatibility.
  • animal proteins may have a whole range of different or at least different nuanced properties, but in the majority of cases, as the component to be crosslinked in the composition, the resulting flame-retardant surfaces are relatively hard, firm and rigid, contains an animal Protein composition additionally preferably a proportion of vegetable polymers, especially vegetable proteins, which, in addition to other inherent properties, also serve as a crosslinkable and therefore binding component and as such tend to cause a higher elasticity and flexibility of the flame retardant surfaces.
  • vegetable proteins which, in addition to other inherent properties, also serve as a crosslinkable and therefore binding component and as such tend to cause a higher elasticity and flexibility of the flame retardant surfaces.
  • the composition may contain, as additional optional component c), various fillers and / or additives as long as these do not impair the flame retardant effect.
  • the desired properties of the flame-retardant products made therefrom can be set very precisely in very broad ranges.
  • natural component a) it is possible, by way of example and preferably, to use natural products, such as milk or milk products or cereal products, but also natural waste products, for example from slaughterhouses, dairies, sawmills, mills and other grinding operations.
  • natural substances are also used as the base of component b) and as fillers or additives of component c), at least in preferred embodiments of the invention.
  • a preferred base according to the invention is lime, which will be discussed in more detail later. All of this makes it possible to produce and use the flame retardant composition from the economic and ecological point of view.
  • the components a) and c), if present are all foods, food ingredients, food waste or waste products from food production and thus completely harmless from a health and environmental point of view.
  • a composition for use according to the invention may either be applied as a coating to a carrier for flame-retardant finishing of materials or used as a molding material or binder and made into a three-dimensional object with flame-retardant surfaces, in all cases more or less large proportions of the optional components c ) can be taken into account.
  • the transitions between (relatively unfilled) molding compound and (more or less strongly filled) binder are flowing here.
  • the optional component c) is not particularly limited and includes, for example, pigments, fibers, dyes, plasticizers, flow or thickening agents, mixing aids and fillers, as long as they do not affect the flame retardant properties of the composition, but even reinforce them in preferred embodiments.
  • optional fillers are selected from inorganic powders, flours, and pigments, such as stone meal, bone ash, chalk, gypsum, kieselguhr, silicon hydroxide, volcanic ash, glass foam, Titanium dioxide, iron oxide and carbon black, to name a few examples.
  • flame-retardant fillers are organic powders and flours, fiber and granule products such as cork granules, nut and coconut shells, pulp, cocoa or coffee as powder or granules, egg shells, corn and cob meal, hair, vegetable flours, dusts and fibers.
  • synthetic fillers such as polystyrene and polyurethane foam granules and mixtures thereof are not flame-retardant fillers, they can, in combination with other fillers and with the protein as flame retardant binder, be upgraded to flame-resistant products or be developed into new, high-quality products in new recycling processes , as will be explained later.
  • the optional component c) also includes blowing agents in order to foam the composition in a targeted manner if a foamed flame-retardant coating or a flame-retardant foamed component is to be obtained.
  • blowing agents in order to foam the composition in a targeted manner if a foamed flame-retardant coating or a flame-retardant foamed component is to be obtained.
  • the invention takes advantage of the fact that proteins per se are not easily flammable.
  • it has hitherto not been possible to produce flame-retardant coatings or articles from proteins or even natural protein sources which in their natural form are not stable to external and biological-natural degradation processes and decomposition effects and hardly combinable with other materials and products.
  • the flame-retardant properties of the natural proteins are first fully activated, enhanced by optional other vegetable polymers and especially by the base and on this way specifically used for flame retardancy.
  • the invention makes it possible to flame-retard the desired properties of the end product by appropriate selection of the components, coordination of the respective formulation and control of the crosslinking reactions during the processing of the composition Products are adjusted within wide limits and adapted to numerous materials.
  • the efficiency of protein flame retardants is critically influenced by the particular materials and products to be delivered, since non-absorbent, synthetic and closed-cell products require different formulations than open-cell, absorbent materials and products, to which a superficial flame retardant is more firmly anchored Reaction can be included in the networking process. Therefore, even with low concentrations and with the simplest combinations of disrupted proteins, different materials can be equipped with flame-retardant and even flame-resistant properties.
  • Proteins are macromolecules composed of amino acids with high amounts of nitrogen, which, when used in a flame retardant composition - without wishing to be limited to one theory - trigger two effective mechanisms even at low heat:
  • Natural protein sources and plant components with protein moieties usually contain undesirable concomitants, for example, for the present purposes. Fats, sugars, starches, cellulose, etc., which actually have the opposite effect in terms of fire resistance or flame retardancy.
  • Starch for example, is a polysaccharide whose molecules contain relatively many oxygen atoms that can be released upon thermal cleavage of the molecule, which tends to support fire behavior. Starch products can therefore burn without external oxygen supply, as it is known as independent "glowing". Of the natural vegetable raw materials used according to the invention, therefore, their protein content is primarily to be regarded as advantageous.
  • the invention uses all constituents of animal and vegetable protein sources with all accompanying substances, since these can be crosslinked in complete and joint digestion with the natural reaction and crosslinking components to highly effective flame retardant and preferably incombustible coating and binding agents.
  • the proteinaceous binder composition is completely disrupted and crosslinked with the alkaline reaction components. This is especially true for vegetable protein sources, where in a thermal mixing process to ensure the digestion of the accompanying components.
  • the individual components of a composition are described in more detail below.
  • the animal protein is responsible for the internal cohesion of the components of the composition due to the functions described below.
  • Targeted and suitable selection of the animal protein can also be used to produce or improve the compatibility with optional fillers and additives.
  • the following statements apply in part also to vegetable proteins described in more detail later: Proteins, especially animal proteins, have after the reaction, i. H. inter alia cross-linking, with other components of the composition has a strong dispersing or emulsifying effect, which makes it possible to include certain, previously considered incompatible components together in a stable composition.
  • - Proteins have hydrophilic and hydrophobic functional groups that support and enhance the adhesion to different flame-retardant surfaces in the targeted application in a flame-retardant system.
  • a combination of animal and vegetable protein sources is advantageous in many applications. Certain plant protein sources can be digested and crosslinked, especially in combination with animal proteins with basic reaction components. Incompatibilities and uncontrolled reactions are identified in such combinations. tions are avoided, and the flame retardant properties of the protein flame retardant binder are significantly enhanced.
  • the animal protein is not particularly limited, and milk proteins may be used as well as other natural protein sources or waste products containing animal and vegetable protein components. Non-limiting examples include collagen, gelatin, skin glue, bone glue, horn or bone meal and eggs. Animal and vegetable proteins are usually of 100% natural origin and are therefore fully biodegradable and, moreover, relatively inexpensive.
  • animal protein milk proteins more preferably in the form of milk, skim milk and / or one or more dairy products, in particular cow's milk or products thereof, such.
  • composition of milk and dairy products is not as volatile as those of other natural sources of protein, since casein proteins, as main constituents, make up about 80% of the protein content in milk.
  • the accompanying substances contained in the original and naturally occurring protein source milk such as sugar and fat, are not directly desired according to the invention, they do not disturb even in small amounts since they increase the compatibility of the components. support and improve one another's and those with the additional, optional components.
  • Purified, concentrated and industrially processed proteins, such as casein, or synthetically produced proteins are of course equally applicable according to the present invention and have in combination with the other components a comparable flame retardant effect as the corresponding natural product;
  • flame retardant products produced with casein as component a) have similar properties to those produced with milk or milk products. Due to the weaker dispersing properties, the economic efficiency and the limited availability of "pure" proteins, however, these are not preferred according to the invention.
  • the plant constituents which are not exclusively understood here, but in particular vegetable proteins and polysaccharides and the latter, above all, starch and cellulose, are assumed to be due to their characteristic properties (again, without wishing to be limited to a particular theory), that they mainly support the adhesive and adhesion promoting functions of the coating and binder system and stabilize and reinforce the internal strength of the targeted systems.
  • the properties of vegetable proteins as natural polymers vary relatively widely. Apart from the already very different protein qualities in the plant natural substances, which each have different property profiles, the concentrations of the proteins and the accompanying substances such as starch, fat, sugar, pulp, etc. differ.
  • Vegetable proteins lead to more flexible and elastic products and the reaction with alkaline reaction components significantly more effective and efficient "adhesive systems" allows.
  • the wettability and anchoring on different materials is much more promoted by plant proteins than by animal protein systems.
  • the starch content of the vegetable polymers unfolds their optimum effect when it is disrupted in a cooking process and reacts in the decomposed state with the alkaline reaction components, crosslinked and cured.
  • the reaction product of such vegetable polymers may be a flexible or hard, very stable product combining very good water resistance and fire resistant behavior with high degree of crosslinking.
  • animal protein sources are often only able to withstand a high thermal load, which can hinder the drying and hardening process in some cases considerably, but only requires low energy input.
  • Vegetable protein sources usually require temperatures above the boiling point of water for complete digestion and crosslinking of all components, so that existing and known methods for industrial processing can be adapted and used.
  • plant proteins may be an important means to enhance the binding and adhesive power to a carrier medium or to any fillers, as well as to optimize the crosslinking and water resistance of the flame retardant products produced from the composition.
  • gluten e.g. Barley, Wheat - Other vegetable proteinaceous fruits such as rice, corn, potato, lentils,
  • Plant and vegetable fruits with high protein content e.g. soy
  • Protein-containing food production waste and waste products e.g. Breadcrumbs, pasta, bread and pastries, expired and for the
  • Protein-containing products which in the course of the flame-retardant finishing or binding of a vegetable material are digested and crosslinked only in the second processing step, as explained in more detail below, eg grasses, bark granules, vegetable fibers
  • the selection of plant proteins is determined by the composition of each source, where specific property profiles can be used and used, depending on the protein content and concentration of the accompanying substances.
  • Vegetable protein sources containing gluten include the preferred form of vegetable protein sources in accordance with the present invention. Glues in particular assist and improve the adhesion and adhesion of the compositions, provide flexibility by maintaining flexibility while increasing the internal strength of elastic blends.
  • Other preferred vegetable protein sources contain, in addition to their emulsifying, wetting and more or less strongly adhesive and elastic action, water-binding pentosans or slime-forming hemicelluloses, i. Substances which ensure sufficient surface wettability in wet or wet conditions in highly crosslinked (water-resistant) mixtures.
  • starch paste which has different strength and toughness depending on the origin of the starch and supports the wettability and adhesion of the coating or binder system.
  • starch constituents can be uniformly crosslinked with alkaline earth metal hydroxides and "carbonated” with CO2 to form water-resistant, very stable, solid, flame-retardant products.
  • the gluing power of the original glue decreases with increasing degree of crosslinking, but this increases the strength and hardness of the final product.
  • composition as a source of vegetable proteins legume flour such as pea flour, or cereal flour contain, since they have relatively high levels of vegetable polymers, ie protein and starch portions, at the same time relatively low fat content with easy availability and correspondingly low price (Wheat: about 70% starch, about 12% protein, about 2% fat, rice: about 75% starch, about 7.5% protein, about 2% fat, oats: about 63% starch , about 12% protein, about 7% fat).
  • Wheat flour, rice flour, maize flour, potato flour and soybean meal have proven to be particularly advantageous and economical, which, in addition to their precisely defined composition, quality and quantity, are also the most economical.
  • the vegetable-based components can utilize waste products or residues or to use purified industrial individual constituents of vegetable raw materials (for example starch, gluten, bran, pomace, etc.) in a targeted manner.
  • vegetable raw materials for example starch, gluten, bran, pomace, etc.
  • vegetable protein sources used include, for example, cereal flours, potato flour, soya flour and maize flour.
  • Industrial wastes and residues of vegetable raw materials and products such as grape press residues, waste in the production of alcohol, leftovers and waste Food production, both economically and by their usually higher protein content and their already digested form (cooked / baked) even more advantageous and easier to use according to the invention.
  • reaction components selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, bicarbonates and carbonates including, for the purposes of the present invention, also, in accordance with the accepted definition of "alkalis”, ammonia and its carbonate and bicarbonate, e.g. in the form of deer horn salt, are superficially used for the digestion and conversion of the proteins into corresponding reaction products.
  • alkalis ammonia
  • bicarbonate e.g. in the form of deer horn salt
  • the base provides an alkaline pH of the composition as a whole and thus the best possible wettability of various materials to be coated therewith as well as resistance to mold and other undesirable (because premature) rotting influences.
  • the in acidic environment such as. in the soil or soil
  • neutralization takes place so that the natural components of the composition can be microbiologically digested, allowing a slow natural rotting of the coatings or articles made from the composition after their disposal.
  • alkaline systems saponify fats and thus bind both fat deposits in the formulation as well as traces of grease or grease contamination to surfaces to be coated, which represents a significant advantage for a coating system.
  • NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , NaHCO 3 , NH 4 HCO 3 , potash, wood ash, soda and ammonia have proved to be preferred reactants and components of action.
  • Ca (OH) 2 NaOH or KOH or a mixture thereof as the base according to the present invention, more preferably Ca (OH) 2 in the form of quick lime, more preferably one Mixture of lime and at least one alkali metal hydroxide, in particular a mixture of lime lime and NaOH.
  • the alkali metal hydroxide (or at least one, if any), which is preferably NaOH for cost reasons, should be premixed with the animal protein and optionally also with optional vegetable components, and optionally heated together To bring about an at least partial, preferably complete, digestion of these components before the slaked lime and optional fillers or additives are added, as will be explained in more detail below.
  • the base comprises a carbonate or bicarbonate, by means of which the water resistance can be increased, this is preferably likewise added only in the last mixing step, in order to prevent any foaming of the mixture, if this effect is not explicitly desired.
  • Different components such as digested starch, may be incompatible with certain strong bases and lead to unwanted reactions and segregation. This effect is inhibited or prevented by the emulsifying properties of the proteins according to the present invention.
  • silt lime has the advantage over slaked lime that slaked lime no longer contains any extinguished lime particles which could negatively affect the mixing of the components of the composition. Therefore, it is particularly preferred to use a lime that has been left to rest (ie, react with water) for at least three months to sufficiently convert the calcium oxide to Ca (OH) 2 .
  • both the extent of digestion of the animal and / or vegetable constituents and the degree of crosslinking of the polymers contained can be controlled.
  • larger proportions of NaOH, which are preheated together with components a) and, if appropriate, c) have the effect that the properties of the animal proteins and of any vegetable polymers are more pronounced.
  • the degree of crosslinking and thus the stability and stiffness as well as the swelling capacity and thus the water resistance of the cured composition can be controlled specifically based on the amount of Ca (OH) 2 , as will be explained in more detail in the later examples.
  • the base component is more or less diluted, dissolved or used as a solid or as a combination thereof.
  • hydrogen carbonates are used specifically for pulping and / or when foaming is desired in the later thermal processing.
  • the liberated C0 2 is used to enhance the carbonation in the system and / or to accelerate by reaction with other components. It is important to keep the composition alkaline overall and to reconstitute it with at least slight excess of alkali. Especially when using natural herbal products, it is advantageous if their protein and starch components even
  • the alkalinity is also advantageous because the improved wettability thereby has a supporting effect and the residual traces of fats or other interfering surface contaminants are chemically disrupted, for example by saponification.
  • Bone ash is a highly interesting and at the same time very effective filler and, due to its chemical composition, an additional effective flame retardant. Spodium consists of 73-84% calcium phosphate, about 10% calcium carbonate, 2-3% magnesium phosphate and about 4% calcium fluoride. This filler is useful in flame retardant coating systems, especially for paints, because its heat resistance and flame resistance are very high and it optimizes its effectiveness in the new natural protein system of the invention.
  • the only small disadvantage is the halide content, ie of calcium fluoride, which is relatively low and because of the high reactivity of fluorine will hardly pose a significant problem in combustion gases. However, this point should be considered in the recipe selection.
  • Cork has basically fire-resistant and fire retardant properties. According to the present invention, their flame retardant properties in the formulation can be additionally enhanced or optimized. at Using the composition as a binder for such cork fillers, absolutely non-combustible cork products can be produced.
  • Natural Fibers In addition to inherently incombustible fibers such as metal fibers and glass fibers, it may also be advantageous to use natural pulp, wool, hair, etc. based on pulp or collagen as fillers.
  • the fibers may be treated with a specially formulated formulation of the composition, e.g. With a slightly increased base content, chemically digested, they are thus cross-linked and thus flame-retardant, fire-resistant and are inseparably included in the drying and curing process.
  • an optimized binder system slurry
  • it may be cured and cured as a filled pulp to an extremely stable lightweight component.
  • An adhesive slurry with fibrous materials additionally has advantages where the adhesive strength of the unfilled binder system is insufficient to provide a strong, non-releasable coating on certain materials, e.g. those with smooth surfaces.
  • certain materials e.g. those with smooth surfaces.
  • straw, reeds, bamboo, grass, polyolefins etc. all have smooth surfaces and are therefore hardly bondable.
  • the surfaces may be enveloped with a fiber filled composition, thereby overcoming the poor bondability.
  • the same principle can be transferred to other, not or poorly bondable material mixtures.
  • Volcanic ash, glass foam Volcanic ash and glass foam are available in a wide variety of qualities and shapes. However, the most decisive product characteristic can be seen in the foamed, open-pored structure of the particles and the silicate-containing composition. Above all, the advantage of this filler is that based on inorganic and incombustible materials, the flame-retardant products produced from the composition can be given high stability, light weight and thermal insulation, with the result of their fire resistance and resistance clearly increased. With these fillers also heat insulation products such as polystyrene foam or polyurethane foams can be effectively flame retardant without sacrificing any significant degree of insulating properties. Using the composition as a binder for larger amounts of volcanic ash results in new flame resistant, lightweight and heat and sound insulating products.
  • coconut shells are extremely strong and permanently stable products which, in the milled state according to the present invention, are outstandingly suitable as fillers in order to increase the strength and durability of the products.
  • the effect is similar to the natural fibers mentioned above, when the starch and protein components are chemically digested and inseparably crosslinked and integrated in the system.
  • the products obtained from the composition are thereby given a particular hardness and stability.
  • Coconut shells show almost no swelling and are therefore especially suitable for waterproof fire-resistant products.
  • Cocoa, coffee Both products have the property of reacting with the components of the composition, forming complexes and supporting their flame-retardant action. An additional positive effect is the optimization of the water and moisture resistance of the system. Coffee powder swells strongly on contact with water and shrinks vigorously in the curing process. This must be taken into account in its use and, if necessary, compensated by low concentration, fine grinding or use of dissolving coffee.
  • auxiliaries or stabilizers for the purpose of optimizing the composition for their determination according to the present invention and possibly also to introduce additional functions.
  • auxiliaries or stabilizers for the purpose of optimizing the composition for their determination according to the present invention and possibly also to introduce additional functions.
  • preferred and partly also used in the later examples are mentioned in order to clarify the effect of this group.
  • Citric acid This is mainly used in formulations, in which in addition to NaOH and Ca (OH) 2 is used in certain mixing ratios as a base.
  • the two base components in such formulations tend to react very rapidly and violently in the curing and drying process at temperatures above 90 ° C, causing a short (but not stable) foaming.
  • the composition is used as a coating composition, the cured end product therefore does not form a coherent, uniform flameproofing film.
  • this is not necessarily a disadvantage, since at the same time a good distribution of the composition on the flame-retardant carrier to be equipped and penetration into the smallest pores of the same can be achieved.
  • the composition for example, about 0.1% to 1% citric acid are added.
  • citric acid itself is not thermostable and decarboxylates rapidly upon heating to over 175 ° C, which can be used for targeted foaming (ie, citric acid as a blowing agent).
  • citric acid In the presence of Ca 2+ , however, it is converted into insoluble and non-combustible calcium citrate.
  • a radical and ion scavenger is thus introduced into the composition, which bind the otherwise explosively released, excess base components and can be selectively used both for stabilization (foam prevention) and to increase the fire resistance.
  • Silica An inert inorganic product available in a wide variety of natural and industrial grades. This product family has exceptional properties that stabilize the composition and homogenize its reactions. In combination with selected reaction partners, the hardness, strength and weather resistance are increased, the chemical resistance is optimized and the fire protection effect is significantly improved. lent improved. Depending on the product and quality, noticeable changes in properties are already achieved with the smallest amounts (eg from 0.1%).
  • Alginates These polysaccharides are known natural thickeners and emulsifiers that are industrially used mainly in the food industry. In the presence of free calcium ions, alginates react by crosslinking to form long-chain, branched macromolecules, which is also understood as a "bridge-forming support structure".
  • a similar stabilizing effect can also be used selectively where foamed masses are permanently foam-stabilized and converted into solid, stable foam products should.
  • the crosslinking reaction of alginate with calcium also has the advantage that the alginates themselves are stabilized against the otherwise usually rapidly onset of biodegradation and protected against rotting in an alkaline environment.
  • Short fibers This means fibers from about 0.1 mm fiber length, which have an emulsifying, stabilizing effect as well as a wetting and adhesion promoting effect.
  • the use of short fibers as additives may be due to different objectives. Depending on the fiber type and type, the drying of the aqueous system can be accelerated or slowed down. Short fibers counteract crack formation during the drying process even in very low concentrations and ensure smooth continuous layers or thin films. In foamed systems, short fibers perform foam-stabilizing functions and, thanks to the support effect, ensure sufficiently uniform and stable foam structures until hardened. Kurmaschinen also have adhesion-enhancing effects. kung of coating or binder systems on smooth surfaces. When using non-combustible short fiber grades, the flame retardancy of a coating or article of the present invention can be further improved and, if desired, the solids content in the formulation increased.
  • Magnesium carbonate / magnesium hydroxide Both materials are characterized by low water solubility and heat resistance and are basic reacting auxiliaries and complementary options for quality optimization.
  • the magnesium compounds have the advantage that the water and heat resistance of a protein flame retardant formulation is significantly improved and, in combination with lime lime protein formulations, they potentiate the flame retardant properties even at low concentrations.
  • Magnesium and calcium compounds are usually the hardness-forming elements in water and are characterized by the formation of very stable and permanently solid and hardly soluble in water carbonate salts. This effect is deliberately and purposefully exploited with the help of the proteins and their emulsifying and flame retardant properties, which opens up new and previously unknown formulation options and property profiles of proteinaceous binders and material mixtures. production method
  • This self-contained airborne process can be supplemented, if necessary, either by the addition of water or by cooling, e.g. to 5-15 ° C, significantly inhibited or at least slowed down.
  • the advantages are rapid and economical processability, low water input and, with a high degree of crosslinking, good water resistance of the final product.
  • the disadvantage is that until complete crosslinking a thermally assisted drying and curing at not more than 65-70 ° C should take place in order not to provoke premature degradation of the macromolecular protein.
  • These contain, in addition to animal protein, preferably an alkali metal hydroxide as base component b-1) and bottoms lime as base component b 2 ) and optionally one or more optional components c).
  • the first step in the preparation is to mix component a) with alkali metal hydroxide b- ⁇ ) to break up the protein by uniform mixing and then optionally optional components c) mix in and evenly, without premature reactions or lump formation to disperse.
  • the non-protein impurities of component a) are thermally digested in a cooking process.
  • the digested and cooked mass should be cooled to at least 30-35 ° C and only then, in the third step, the crosslinking component Sumpfkalk be mixed and dispersed.
  • further components c) can be added.
  • compositions which are based exclusively on animal proteins, but can also be formulated non-reactive without thermal process and subsequently digested during processing, crosslinking.
  • the composition is already flame retardant in this state, but not water resistant. Therefore, the reaction component b 2) is blended in order thus also to increase the degree of crosslinking and the water resistance, preferably in a second step, at the same time the processing is performed to flame-Menden coatings or objects.
  • compositions are usually storage-stable for only a few hours or days, since the chemical digestion and cleavage process of the proteins in the alkaline medium continuously continues and degrades.
  • the cross-linking effect in the presence of both base components is not as pronounced in purely animal protein formulations as when using lime alone.
  • animal protein after digestion with component b-1) has the advantage that higher processing temperatures can be used, since the protein is already digested.
  • compositions containing animal and vegetable proteins where thermal digestion takes place only during processing in a thermal processing process in which boiling temperature is reached.
  • the components are mixed in the same sequence as described under B1) without thermal digestion of the accompanying substances.
  • the result is again a composition that can be stored for only a few days and only fully processed and networked during processing.
  • the mass is characterized by the lack of thermal digestion and the unreacted pre-crosslinking in their behavior "biological” and is therefore not compared to biodegradation processes (molecular degradation, segregation and mold formation during prolonged storage) not stabilized.
  • this deficiency can be remedied by appropriate stabilizing additives if necessary.
  • the invention will be described in more detail below with reference to illustrative, non-limiting embodiments.
  • compositions which have been used either as a coating for the preparation of flame retardant coatings on carriers or as a molding material / binder for the production of flame retardant articles.
  • the respective behavior under flame action or fire behavior of these products was investigated and compared with each other by means of a simple and at the same time effective test procedure.
  • both an edge and the main surface of the specimens were heated with a propane gas torch at full power, loading and evaluating the parts to be tested in a horizontal position relative to the flame and perpendicular to the flame.
  • the distance to the burner was adjusted so that the tip of the flame just touched the sample.
  • the firing time was limited to a maximum of 3 minutes continuous load, depending on the fire behavior of the respective test specimen, and was noted as well as special events, e.g. Smoke, unusual, intense odor, noise and the like.
  • nonwovens natural fiber and synthetic fiber
  • cork granules and plate products
  • wood wood shavings
  • polystyrene foam EPS granules
  • curd cheese about 1% fat 40.0% by weight
  • any available finely powdered stone meal or inorganic pigment e.g. White pigment, used or mixed in addition. Their effect is comparable, although the hardness of the dried coating differs.
  • Blow-out mica is characterized by the presence of a "scale-shaped" microstructure that results in smooth and smooth coatings with high surface hardness. Similar effects were also observed with color pigments, e.g. Titanium dioxide, observed, which influence the surface properties smoothing due to their structure.
  • Step 1 Quark and swamp lime were thoroughly mixed and completely digested to basal binder.
  • Step 2 Blähglimmer flour was stirred in and finely dispersed (roller mill, bead mill or dissolver stirrer disc, depending on the fineness of the powdered stone powder) taking care that no lumps were formed or one too developed high frictional heat, which would accelerate the independent reaction in addition.
  • the mass can be diluted depending on the desired consistency with water. It is important that this approach is processed quickly, ideally within 1 hour. With a foreseeable longer processing time, small amounts of water may be added after mixing to reduce the reaction rate, i. to extend the pot life.
  • the system is self-crosslinking, the coating dries and crosslinks at room temperature within a few minutes. Thermally assisted, the drying process can be additionally accelerated, but should not be loaded above 70 ° C until fully cured. The fully cured coating was and remained durably heat-resistant and fire-resistant. With a higher coating application, shrinkage or drying cracks in the coating can occur on hard and stable substrates, which are avoided, for example, by adding 1 -2% short fibers (for example 0.2 mm long) to the formulation.
  • Result and effect Used as a coating, surfaces are equipped with a fire-resistant and wet-resistant and firm protective layer.
  • the viscosity can be adjusted by changing the rock flour concentration or by adding water to the respective application technique. Dyes or pigments do not disturb this flame retardant, but should be carefully selected for their chemical composition so as not to produce toxic hydrolysis products.
  • temperature-sensitive or thermally shrinking products the thermal stability is increased by external heat.
  • the coating adhesion is markedly enhanced by the chemical disruption effect of the coating.
  • the fire-protective effect is given up to the time at which the carrier material behind the fire-retardant protective layer pyrolysis gases developed. Stronger and more lasting effects of heat do not prevent the formation of pyrolysis gases in the carrier medium in products coated in this way. burn a flame. To avoid or improve this, this flame retardant can also be used as a binder in the carrier material.
  • soy flour Hensel * 5.0% by weight
  • Step 1 Milk was predispersed with S 1 O 2 and digested with the NaOH solution, then soy flour was mixed and dispersed.
  • Step 2 The milk-flour mass was brought to cooking temperature and completely digested, then cooled.
  • Step 3 The lime lime was mixed in and finely dispersed.
  • This formula is non-reactive and storage stable for months.
  • the drying can be carried out at room temperature, but better in a thermally supported drying and curing process.
  • the viscosity can be adjusted to the desired consistency by adding water.
  • This composition is suitable for both paint systems and as a fire retardant binder.
  • Example 3 Comparable with Example 1, except that the coating contained no granular constituents, was more crosslinked and better stabilized against external influences.
  • composition with animal protein from eggs (whole egg or egg white)
  • Whole egg has the advantage of better dispersibility and very good wettability due to the fat content in the egg yolk, which can be additionally digested (i.e., saponified) with a higher base content, while impairing the water resistance.
  • the higher fat content leads to binder masses which promote film formation and provide more flexible and smoother coating results.
  • protein alone leads to harder flame retardant layers and results in stickier mixtures than when using whole egg.
  • Both sources of raw materials can be easily prepared as non-water-resistant coating and binder compositions by digestion with alkali metal hydroxides, during mixing a strong yellow formation occurs immediately, which can be reversed by means of temperature control to about 60-70 ° C in order to facilitate the processability.
  • Alkaline earth metal hydroxides result in water resistant and reactive compositions, and their handling in the preparation of the composition and its processing is more demanding.
  • a mixture of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides and / or bicarbonates and / or ammonia has a property-optimizing effect with whole egg and protein and can be converted into corresponding formulations for processing and quality-optimized products.
  • two recipe examples follow that describe the modes of action and possibilities of using eggs as the source of the animal protein.
  • lump lime (at least 3 months old) 40-20.0% by weight
  • Such formulations are highly reactive, with gel formation and crosslinking starting within a few minutes.
  • the drying can be carried out simply at room temperature or else with thermal support, preferably with radiant heat.
  • the strength of the coating or the coating film is influenced by the heat of drying. At room temperature or thermally assisted drying up to 60 ° C stable and solid films and coatings were obtained. At drying and curing temperatures above 70 ° C, the flame retardancy remained, but the strength of the coating degraded with increasing drying temperature. It has proven advantageous to use a two-stage drying system in which, in a first step at room temperature or slightly thermally assisted (up to 60 ° C.), a complete drying system is used. continuous networking takes place and then the drying takes place without loss of quality at temperatures of up to 90-95 ° C.
  • Optional additives can be mixed in, for example, to optimize the appearance or the flame-retardant effect.
  • Paper was over the entire surface coated with the above whole egg / Ca (OH) 2 formulation with about 20-25 g / m 2 (dry substance) and dried at room temperature and cured. At a ratio of 80:20, this resulted in a clearly established, self-extinguishing and conditionally water-resistant product.
  • the coatings were chemically and mechanically anchored in the paper, which is thus permanently flame retardant.
  • a-i-i) quark about 1% fat 50.0% by weight
  • Step 1 The quark was digested with the swamp lime.
  • Step 2 The skin glue warmed to about 60-70 ° C was mixed with stirring into the digested quark mass and dispersed lump-free.
  • the processing of this composition must be done quickly because it is very reactive and sometimes gelled within an hour.
  • the pot life can be significantly extended by adding small amounts of water (eg 2-5%).
  • Paper and PET non-wovens (PET spunbonded fabric having 60 g / m 2 basis weight) were coated on both sides with the composition, resulting in stable and consolidated sheets.
  • the pyrolysis gases of the carriers burned under the action of flame, but the flame retardant products extinguished immediately upon settling of the flame.
  • the coating can be cured both at room temperature and thermally, preferably between 60 and 100 ° C, more preferably at about 65 ° C, cured and crosslinked. Temperatures above 100 ° C are possible for a short time, but then rapidly lead to the thermal degradation of the proteins, as shown by a corresponding yellow-brown color. The flame retardancy is not lost though.
  • the wettability is unusually high due to the amount of skin glue and additionally increases the adhesion to carriers or fillers.
  • Paper was coated with this composition and spun fleece and PU foam were impregnated. All products were dried at 65 ° C in a convection oven for 20 minutes and cured and immediately subjected to the fire test. All products so charred on the surface and extinguished immediately when the flame was removed.
  • the high protein content (animal and vegetable) of this composition causes the digestion with potassium hydroxide immediately increases the viscosity very strong and forms a tough, sticky mass.
  • the flame retardant effect is very pronounced due to the high protein content.
  • Step 1 Milk was predispersed with KOH and then soy flour was mixed in and dispersed.
  • Step 2 The digested milk-flour mass was brought to boiling temperature to completely digest the starch portions, and then cooled.
  • Step 3 The lime lime was mixed in and finely dispersed in the experiment in a bead mill.
  • thermal drying processes up to 130 ° C, preferably in the range 90-100 ° C, use. Temperatures above 130 ° C are possible for a short time. Then, however, there is a thermal degradation of the proteins, but without the flame retardancy is lost.
  • step 2 heating the batch to digest the starch portion
  • a- ⁇ ) milk about 1% fat content 60.0% by weight
  • Step 1 Milk was predispersed with KOH and then soy flour was mixed in and dispersed.
  • Step 2 The lime lime was mixed in and finely dispersed in a bead mill.
  • This composition after wetting and / or impregnating an open-celled carrier, requires a thermal process beyond 100 ° C to break up and crosslink the starch portion in the soybean meal during processing. It has its greatest economic advantages in those cases where materials undergo thermal drying processes in a processing process so that they only need to be equipped (coated, soaked, etc.) with the composition at room temperature, after which the composition is fully absorbed in the given process. concludes, reacts and finally hardens. The composition can not be stored for long and should be processed within a few days.
  • compositions from Example 5 and Example 6, can be used without problems as coating agents, as molding compounds and as binders.
  • Step 1 Quark and limestone lime were thoroughly mixed and completely digested to form the base binder.
  • Step 2 The bone ash was stirred in and finely dispersed by means of a dissolver stirring disc.
  • the viscosity of the composition was low after fine dispersion, i. it was almost fluid, allowing further adjuvants (e.g., aluminum hydroxide) or drugs to be easily mixed.
  • This mass can be used as a protective coating or as a flame retardant filling and binding agent. Paper and nonwoven fabrics that were coated or soaked with the mass were nonflammable and self-extinguishing.
  • EPS polystyrene foam
  • Re- granular (ie granulated recycled polystyrene ®) the above composition as a binder preferably in a ratio ranging from 50:50 to 90: 10 are mixed with the granules, since the flame retardant effect is sufficiently pronounced only from about 50% by weight binder content. At proportions of less than about 50% flame retardant binder processing to new products due to the high binding power of the formulation is still possible, but the flame retardancy is then in polystyrene foam products to advantage.
  • a volume ratio of up to 1: 100 may be present, so that a sufficient (weight) amount of flame retardant is needed to the surfaces of the Polystyrene granules throughout and completely wet and thus build up the effective flame retardant.
  • the flame retardant composition must have very high flame retardant properties in combustible foamed synthetic products having a closed cell structure. The effect can be intensified by foaming the protein-binder mass in order to reduce the volume differences and, ideally, to almost even out them. Foamed binders with flame retardancy have the additional advantage of better and more uniform dispersion and distribution with unequal volume of the individual components.
  • the flame retardant binder is mixed with the polystyrene foam granules, introduced into a shaping tool and compacted as desired and required.
  • the pre-reacted and already stable component can be removed and either dried in the air or, more efficiently, by means of thermally and technically optimized manufacturing processes with heating (to a maximum of 60 ° C) and cured.
  • Polyurethane foam is usually open-celled and offers up to a density of 80-100 kg / m 3 the advantage of being soaked and wetted with the composition throughout.
  • dipping methods are available, according to which the flame retardant excess can be pressed out in a second step if necessary.
  • Step 1 The milk was digested with NaOH solution and the cornmeal was mixed and dispersed.
  • Step 2 The milk-flour mass was brought to boiling temperature and completely digested.
  • Step 3 After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
  • This approach is a high viscosity paste with thixotropic properties and can be stored for months at room temperature.
  • the composition cross-links, dries and hardens completely and rapidly only with thermal support.
  • polystyrene foam itself can hardly be thermally stressed and reaches the limits of its thermal capacity at contact heat even at approx. 65 ° C. At this temperature, shrinkage processes are first initiated in the material, and at even higher temperatures, the plastic melts.
  • the pulp fibers used here can either originate from softened and paperboard recycled waste paper from which the excess water was pressed out and which has a residual moisture content of about 60%, or pulp fibers having a fiber length of preferably not more than 5 mm softened with water and the excess water removed again by squeezing. Squeezing is critical to the effect and processability of making a homogeneous flame-retardant binder slurry.
  • Step 1 Quark and limestone lime were thoroughly mixed and completely disrupted.
  • Step 2 The digested binder mass was foamed, after which, with constant stirring, the wet pulp mass was mixed in small portions and thoroughly dispersed. As the concentration of the cellulosic substance increases, the foam was destroyed / dissolved and the mass turned into a thick and viscous slurry.
  • the moistened pulp mass can also be blended and homogenized in a suitable for fiber substances compulsory mixer without foaming process.
  • Reactive compositions should be dried cured and cross-linked in two stages. After the batch was mixed with all components and the part was shaped, the independent pre-crosslinking of the composition, which usually lasts for at least 60 minutes at room temperature, at least 10-15 minutes at 50-60 ° C., should be completed before using Thermal support at temperatures above 70 ° C, but preferably not above 130 ° C, the complete curing / drying and crosslinking takes place.
  • the cured product was a very compact, hard, nonflammable and water resistant article.
  • the present composition shows the best effect in cases where smooth or / and hard-to-bond surfaces of products (eg, straw, reeds, bamboo, etc.) prevent firm bonding.
  • products eg, straw, reeds, bamboo, etc.
  • the pulp flame retardant slurry had a relatively high drying shrinkage and caused by the swollen pulp more expensive drying processes. This effect can be reduced and optimized by reducing the water content, eg by adding fillers.
  • Step 1 The milk was digested with NaOH solution and the wheat bran blended.
  • Step 2 The milk-bran mass was heated to boiling temperature for about 2-3 minutes and thereby fully digested.
  • Step 3 After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
  • This approach was compact and doughy, had sticky properties and was storable at room temperature for a longer time. It is outstandingly suitable as a light-weight fire protection filling system in a material mixture and has a similar mode of action as the composition described in Example 9.
  • This binder slurry with bran shrinks more in the drying process than other formulations and should preferably be combined with elastic components to avoid shrinkage cracks.
  • a combination with cork granules was prepared by mixing in a weight ratio 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% cork granules with 2-3 mm grain size and from a plate of 3 mm thickness was produced. Manufacturing parameters: Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 3: 1; Drying and curing time 4 minutes.
  • a- ⁇ milk about 1% fat 50.0% by weight
  • Step 1 The milk was digested with the NaOH solution, the breadcrumbs mixed in and thoroughly dispersed to a homogeneous mass.
  • Step 3 The lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
  • a thermal exclusion is not required here, because due to the baking process, the starch components of the breadcrumbs are already open-minded.
  • This approach had only weak sticky properties and was storable for months at room temperature.
  • This composition results in hard and porous flame retardant products and fillers in a material mixture.
  • a combination with cork granules was prepared by mixing in a weight ratio of 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% cork granules with 2-3 mm grain size and from a plate of 3 mm thickness was produced. Manufacturing parameters: Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 3: 1; Drying and curing time 4 minutes.
  • Step 1 The milk was digested with NaOH solution and the chickpea flour was mixed.
  • Step 2 The milk-pea flour mass was heated to boiling temperature for about 2-3 minutes, so completely disrupted and then allowed to cool to about 35-40 ° C.
  • Step 3 After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free). This approach had only slightly tacky properties and was storable at room temperature for a long time. This formulation is excellently suited as a filling fire-resistant binder in cases where very hard and stable end products are desired.
  • a combination with chopped straw (grain size about 10 mm) was prepared by mixing in a weight ratio of 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% chopped straw and from a plate-shaped component with 3 mm thickness was produced.
  • Manufacturing parameters Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 1: 1; Drying and curing time 5 minutes.
  • composition for producing stable flame retardant foams Composition for producing stable flame retardant foams
  • Step 1 The quark and the limestone lime were thoroughly mixed and opened up.
  • Step 2 The digested binder mass was foamed by rapid stirring, and after achieving the desired foam consistency, the pulp fibers were mixed in small portions with further stirring and then the Algi- natants mixed and thoroughly dispersed.
  • Step 3 The stone meal was mixed into the foam.
  • a base foam having a wet weight per liter of about 0.35-0.40 kg / l was obtained from components a) to c 2 ) using a household hand mixer.
  • With forced-ventilated industrial foam blenders, on the other hand, reproducible wet-weight weights of 0.10 kg / l were obtained.
  • the foam compositions produced in each case from components a) to c 2 ) were already permanently stable flame-retardant base foams, which were subsequently mixed with rock flour c 3 ) as filler.
  • Thermally assisted drying is generally more advantageous in such cases, but care must be taken to ensure that the foam continues to expand if the heat generation is too high.
  • the best drying conditions were previously found at temperatures of about 65-70 ° C with circulating air or with careful radiation energy. Radiation energy has the advantage over ventilated systems that the heat energy is transported continuously and in the medium from the inside to the outside, which significantly reduces skin formation and supports and accelerates the drying and curing process.
  • the final cured products in this example were hard, rigid, non-flammable foams with a density of 0.3 kg / L, which were flashed and cured as 5 mm thick plates at room temperature without additional drying technique; Drying and curing time: 2 days.
  • Flame retardant foam When used as a coating agent or binder, their larger surface area and the release of "fire-retardant inert gases" usually have a significantly greater flame retardancy than non-foamed products, but they are also “consumed” more quickly. In the case of permanent flame exposure, it may be decisive how concentrated and how long the flame-retardant active ingredients are available.
  • composition with vegetable protein for the production of flame retardant wood panels
  • the peculiarity of this formulation is that the chemical reaction and crosslinking of the protein binder takes place only in the thermal processing process (in closed forming tools), where the vegetable (here: cornmeal) components are digested under the influence of temperature and thereby react and crosslink indirectly with the alkaline reaction components. After the thermal reaction, it is only necessary to dry off the remaining amount of water in the mold.
  • the mixing ratios and concentrations of the constituents are an easy-to-understand formulation example that is variable and expandable in every form.
  • Step 1 A 20% cereal flour dispersion, obtained by mixing the flour in water, is added to lime lime with constant stirring and homogenized. The result is a sticky and viscous binder mass.
  • Step 2 This mass is mixed with magnesium carbonate powder, which further increases the viscosity and gives the binder.
  • Step 3 Pre-mix sawdust and wood flour and stir the binder.
  • a mixing unit with high shear forces is advantageous in order to completely dissolve any lumps formed and to ensure uniform wetting of the sawdust.
  • Step 4 The well mixed and dispersed batch is placed in a heated forming tool and squeezed with the desired compression ratio: the higher the compression ratio, the harder and more stable the final product. With tool temperatures of 130 to 160 ° C, 3 mm thick components could be completely cured within 3 to 5 minutes in the trials. Important is the tool design, as it should be ensured that the violent formation of water vapor in the curing process is not hindered or blocked. Aluminum tools can hardly be used without surface protection measures.
  • the blended batch can be pre-reacted and pre-dried.
  • various and known technologies are available to the person skilled in the art.
  • wood flour instead of or in addition to wood flour, other farinaceous, fibrous or granular constituents can also be added, which additionally increase the strength of the component and the flame retardant effect.

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Abstract

The invention relates to the use of protein-containing compositions for producing flame-retardant coatings or articles, the compositions comprising as flame retardant a combination of a) one or more proteins from an animal and/or plant source and b) one or more bases, selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, hydrogencarbonates and carbonates, and optionally c) one or more fillers and/or additives; and the compositions are prepared by dissolving or dispersing components a) to c), where present, in water or in an aqueous solvent system and mixing them, and the flame-retardant coating or flame-retardant article is subsequently produced by crosslinking of the protein component by the base or bases and drying to solidify and cure the compositions. The invention additionally relates to flame-retardant coatings and articles produced from the compositions.

Description

Verwendung von proteinhaltigen Zusammensetzungen zur Herstellung flammhemmender Beschichtungen und Gegenstände  Use of proteinaceous compositions for the production of flame retardant coatings and articles
Die Erfindung betrifft die Verwendung von proteinhaltigen Zusammensetzungen zur Herstellung flammhemmender Beschichtungen und Gegenstände, vorzugsweise Zusammensetzungen aus natürlichen Rohstoffkomponenten. The invention relates to the use of protein-containing compositions for the production of flame-retardant coatings and articles, preferably compositions of natural raw material components.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Flammschutz hat immer dort besondere Bedeutung, wo in Lebensräumen oder be- stimmten Anwendungen Möglichkeiten der Überhitzung oder offener Flammeinwirkung gegeben sind und durch selbständige Verbrennung Gefährdungspotentiale für Mensch und Umwelt entstehen. Bestimmte Produkte müssen daher vor ihrer Anwendung flammhemmend oder flammgeschützt ausgerüstet werden. Flammhemmende oder flammschützende Wirkung wird über chemisch wirkende Substanzen oder/und physikalisch wirkende Eigenschaften gesteuert. Die gängigen Flammschutz-Techniken sind in 5 Hauptgruppen unterteilt, die sich jeweils auf unterschiedliche Wirkungsmechanismen stützen. - Flammschutzmittel, die aufgrund ihrer Reaktionsfähigkeit die in der Hitze frei werdenden Spaltprodukte (Radikale) oder den Sauerstoff binden, um die Reaktionen mit Sauerstoff zu verhindern (z.B. Halogenide, Phosphat- und Schwefelverbindungen).  Flame protection always has special significance where there are opportunities for overheating or open flame exposure in living spaces or certain applications, and the potential for human and environmental hazards arises through self-combustion. Certain products must therefore be flame retardant or flame retarded before use. Flame retardant or flame retardant effect is controlled by chemically active substances and / or physical properties. The common flame retardancy techniques are divided into 5 main groups, each based on different mechanisms of action. Flame retardants which due to their reactivity bind the heat released fission products (radicals) or the oxygen to prevent reactions with oxygen (e.g., halides, phosphate and sulfur compounds).
Flammschutzmittel, die in der Hitze durch endotherme Reaktionen und/oder Bildung von H20 Wärmeenergie entziehen, um den thermischen Spalt- und Abbau- prozess unter Hitzeeinwirkung zu behindern oder zu beenden (Kühleffekt, Energieabsorber). Flame retardants which extract heat energy in the heat by endothermic reactions and / or formation of H 2 O, in order to hinder or terminate the thermal cracking and degradation process under the action of heat (cooling effect, energy absorber).
Flammschutzmittel, die durch unvollständige Verbrennung an den Oberflächen eine schützende Isolierschicht mit Ruß bilden, um den Zugang von Sauerstoff und Wärmeenergie zu verhindern (Kapselung und Wärmeisolierung).  Flame retardants that form a protective insulating layer with soot by incomplete combustion on the surfaces to prevent the access of oxygen and thermal energy (encapsulation and thermal insulation).
Flammschutzmittel, die durch ihre eigene Unbrennbarkeit das Verhältnis zwischen brennbarer Masse und unbrennbarer Masse verschieben und so einen "Verdünnungseffekt" ausüben. Physikalisch wirkende Flammschutzwirkung wird auch dadurch erreicht, dass durch Hitzeeinwirkung ein Schrumpf- oder Schmelzprozess ausgelöst wird, um die Kontaktoberflächen bzw. die Wärmeaustauschflächen zu reduzieren und durch Rückzug aus der Hitzequelle den thermischen Abbau zu unterbrechen oder durch entsprechenden Abstand die Temperatureinwirkung zu minimieren. Flame retardants, which by their own incombustibility shift the ratio between flammable mass and incombustible mass and thus exert a "dilution effect". Physically-effective flame retardancy is also achieved by the fact that a shrinkage or melting process is triggered by heat to reduce the contact surfaces or the heat exchange surfaces and to interrupt by retraction from the heat source, the thermal degradation or by appropriate distance to minimize the effect of temperature.
Alle Systeme erfüllen dann ihren Zweck, wenn bei thermischer Spaltung in organischen Stoffen der Energieeintrag (die Hitzeeinwirkung) und die Bildung reaktionsfreudiger Spaltprodukte und/oder Reaktionen mit Sauerstoff verringert oder verhindert werden. All systems fulfill their purpose if the energy input (the effect of heat) and the formation of reactive fission products and / or reactions with oxygen are reduced or prevented by thermal decomposition in organic substances.
Der weltweite Einsatz von Flammschutzmitteln setzt sich (laut Danish Environmental Protection Agency) wie folgt zusammen (Prozentsätze gerundet): 50 % anorganische, 25 % halogenierte, 20 % auf Stickstoff basierende und 5 % Organophosphor- Flammschutzmittel. Jede Gruppe von Flammschutzmitteln besitzt neben den ihr eigenen Vorzügen auch eine Reihe von Nachteilen. The worldwide use of flame retardants is (according to the Danish Environmental Protection Agency) composed as follows (percentages rounded): 50% inorganic, 25% halogenated, 20% nitrogen-based and 5% organophosphorus flame retardants. Each group of flame retardants has its own advantages in addition to a number of disadvantages.
Anorganische Flammschutzmittel haben zwar Vorteile auf dem Umwelt- und Kostensektor, müssen aber in hoher Konzentration eingesetzt werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Unerwünschte Begleiteigenschaften wie erhöhte Masse, Verlust der Elastizität oder/und erhöhte Sprödigkeit bis hin zu produktspezifischen Qualitätsverlusten (z.B. Wärmeisolierung, elektrischer Leitwiderstand etc.) begrenzen oft ihre Anwendungsmöglichkeiten. Halogenierte Flammschutzmittel werden bevorzugt in Form von modernen Kohlenwasserstoffverbindungen (Kunststoffe) eingesetzt, wo charakteristische Eigenschaften erhalten bleiben müssen und eine geringe Thermostabilität der Molekülketten im Falle thermisch ausgelöster Spaltungen (Cracken) wirkungsvoll von Oxidationspro- zessen mit Sauerstoff blockiert werden. Diese Stoffe sind bereits bei der Entstehung von brennbaren Pyrolysegasen höchst wirksam, aber in Zusammenhang mit ihren gasförmigen Reaktionsprodukten bedenklich und umstritten. Zudem verhindern halo- genierte Flammschutzmittel die Wiederverwertung und die einfache Entsorgung entsprechend ausgerüsteter Produkte nach ihrer Verwendung. While inorganic flame retardants have environmental and cost benefits, they must be used in high concentrations to achieve the desired effect. Unwanted accompanying properties such as increased mass, loss of elasticity and / or increased brittleness, as well as product-specific quality losses (eg thermal insulation, electrical resistance, etc.) often limit their potential applications. Halogenated flame retardants are preferably used in the form of modern hydrocarbon compounds (plastics), where characteristic properties must be retained and low thermal stability of the molecular chains in the case of thermally induced splits (cracking) are effectively blocked by oxidation processes with oxygen. These substances are already highly effective in the formation of combustible pyrolysis gases, but are questionable and controversial in connection with their gaseous reaction products. In addition, halo Flame retardants are the recycling and easy disposal of appropriately equipped products after their use.
Phosphor- und Schwefelverbindungen werden sowohl in organisch-synthetischer als auch in natürlicher Form eingesetzt. Die Kombinationsmöglichkeiten sind aufgrund ihres chemischen Verhaltens und ihrer Reaktionsfähigkeit mit anderen Werkstoffen zum Teil eingeschränkt. In technischen Merkblättern von Markenprodukten findet sich häufig der Hinweis, dass mit phosphor- oder schwefelhaltigen Verbindungen nachträglich ausgerüstete oder oberflächenbehandelte Produkte reaktionsfreudig bleiben und durch Umwelt-, Alterungs- und Witterungsprozesse die Wirksamkeit mit der Zeit verlieren können. Zu bemerken ist auch, dass auch hier, ähnlich wie bei ha- logenierten Produkten, die im Brandfall frei werdenden gasförmigen Reaktionsprodukte nicht unbedenklich sind. Auf Stickstoff basierende Flammschutzmittel bestehen weitgehend aus organischsynthetischen Produkten (z. B. auf Basis von Harnstoff oder Melamin), deren Wirkungsweise darauf ausgerichtet ist, eine möglichst hohe Stickstoff-Konzentration in Form von aliphatischen oder aromatischen organischen Verbindungen zu erzeugen, die dann unter thermischer Belastung wiederum in Radikale gespalten werden und so den Sauerstoff als ΝΟχ-Verbindungen binden und H20 als Spaltprodukt freisetzen (Sauerstoffblocker und Energieabsorber). Abgesehen davon, dass die hierfür eingesetzten Stickstoffverbindungen, ähnlich wie halogenierte und auf Phosphor oder Schwefel basierende Verbindungen, mit der Zeit aus den entsprechend ausgerüsteten Produkten herausdiffundieren können, lassen sie sich auch nur sehr einge- schränkt mit modernen Kunststoffen oder Materialmischungen kombinieren. Phosphorus and sulfur compounds are used in both organic-synthetic and natural forms. The combination options are partly limited due to their chemical behavior and their reactivity with other materials. In technical leaflets of branded products is often the note that with phosphorus or sulfur-containing compounds subsequently equipped or surface-treated products remain reactive and can lose their effectiveness through environmental, aging and weathering processes over time. It should also be noted that here too, similar to halogenated products, the gaseous reaction products released in the event of fire are not safe. Nitrogen-based flame retardants consist largely of organo-synthetic products (eg based on urea or melamine) whose mode of action is designed to produce the highest possible nitrogen concentration in the form of aliphatic or aromatic organic compounds, which then under thermal stress in turn be cleaved into radicals and so bind the oxygen as ΝΟχ compounds and release H 2 0 as a cleavage product (oxygen blocker and energy absorber). Apart from the fact that the nitrogen compounds used for this purpose, similar to halogenated and phosphorus- or sulfur-based compounds, can diffuse out of the suitably equipped products over time, they can only be combined to a very limited extent with modern plastics or material mixtures.
Viele Flammschutzmittel sind somit gesundheitlich und/oder ökologisch bedenklich. So lassen sich etwa seit Jahren stetig steigende Konzentrationen einiger Flammschutzmittel im Hausstaub, im Blutserum und in der Muttermilch nachweisen. Many flame retardants are therefore of health and / or environmental concern. For example, steadily increasing concentrations of some flame retardants in house dust, blood serum and breast milk have been detected for years.
US 3.929.692 A beschreibt eine spritzbare Zusammensetzung zum Aufbringen auf Innenwände zur Erzeugung von Flammfestigkeit und/oder akustischer Dämmung. Ziel der dort beschnebenen Erfindung ist der Ersatz von Asbest im Innenbreich. Die beanspruchte Zusammensetzung enthält Kunstfasern, suspendiert in einem flüssigen Medium, das weiters eine filmbildende Substanz, ein mineralisches Mittel und Hydro- xyethylcellulose enthält. Die Kunstfasern sind aus Polyamid und Polyester ausge- wählt. Das flüssige Medium ist aus Wasser, Phenolen, Alkydharz, Diethylenglykol, Monoethyletheracetat, Ethylenglykol, flüssigen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen und Oleoresinen ausgewählt. Die filmbildende Substanz ist aus Polyvinylalkohol, Acrylharz, Polyvinylacetat, Casein, Butadien-Styrol-Mischungen und Sojaprotein ausgewählt. Das mineralische Mittel ist aus Glimmer, Calciumsilikat, Perlit, Calciumcarbonat und Magnesiumsilikat ausgewählt. US 3,929,692 A describes a sprayable composition for application to interior walls for producing flame resistance and / or acoustic insulation. The aim of the invention there beschnebenen is the replacement of asbestos in Innenbreich. The claimed composition contains synthetic fibers suspended in a liquid medium which further contains a film-forming substance, a mineral agent and hydroxyethyl cellulose. The synthetic fibers are selected from polyamide and polyester. The liquid medium is selected from water, phenols, alkyd resin, diethylene glycol, monoethyl ether acetate, ethylene glycol, liquid aliphatic and aromatic hydrocarbons and oleoresins. The film-forming substance is selected from polyvinyl alcohol, acrylic resin, polyvinyl acetate, casein, butadiene-styrene mixtures and soy protein. The mineral agent is selected from mica, calcium silicate, perlite, calcium carbonate and magnesium silicate.
Die Flammschutzwirkung dieser Zusammensetzungen beruht auf der Entdeckung, dass der Zusatz von Stapel-Kunstfasern aus Nylon oder Dacron zu Pigment- oder Spritzbeschichtungszusammensetzungen einen Asbestersatz darstellt, da die Kunst- fasern die mineralischen Fasern des Asbests ersetzen können. Die Wirkung des optional vorhandenen Caseins, das als einer unter zahlreichen anderen Filmbildnern erwähnt wird, ist demnach jene, die bereits seit dem Altertum bekannt ist ("Kalkleim"). In WO 2009/1 12393 A1 wird ein feuerfestes und hitzebeständiges Material offenbart, das Wachs, Wasser, Pottasche (K2CO3) und Wasserglas umfasst. Alternativ dazu kann die Pottasche durch Hirschhornsalz, d.h. Ammonium(hydrogen)carbonat, ersetzt sein. Als weitere, optionale Komponente kann auch Casein enthalten sein. Als essenzielle Komponente für die Flammschutzwirkung wird das Wasserglas offenbart, da es einerseits gute Haftung des Materials bewirkt und andererseits dessen Feuerfestigkeit unterstützt, indem es sich mit dem Wachs verbindet. Das optionale Casein dient auch hier "als Bindemittelanteil bzw. als Leim zum Zusammenhalt des Materials". JP 2007-21 1229 A offenbart ein Beschichtungsmaterial zur Verhinderung des Austritts giftiger Substanzen aus Oberflächen, wobei das Beschichtungsmaterial neben einigen optionalen Komponenten zwingend Naturstein (wobei auch Kalk erwähnt wird), eine oder mehrere pflanzliche Komponenten (als Pulver, Saft oder Extrakt), tierisches Protein (vorzugsweise Bienenstöcke) und Teflon umfasst. Flammschutz wird nicht erwähnt. Ziel der Erfindung war vor diesem Hintergrund, eine gesundheitlich und umwelttechnisch möglichst unbedenkliche, insbesondere eine weitestgehend biologisch aufgebaute, hochwirksame Flammschutzzusammensetzung bereitzustellen, die die vielfältigen Brandschutzanforderungen in Kombination mit beliebigen Werkstoffen und Materialien erfüllt und die auf wirtschaftliche Weise herstell- und einsetzbar ist. The flame retardancy of these compositions is based on the discovery that the addition of staple nylon or dacron synthetic fibers to pigment or spray coating compositions represents an asbestos substitution because the synthetic fibers can replace asbestos mineral fibers. The effect of the optionally present casein, which is mentioned as one of many other film formers, is therefore the one that has been known since ancient times ("Kalkleim"). WO 2009/1 12393 A1 discloses a refractory and heat-resistant material comprising wax, water, potash (K 2 CO 3) and water glass. Alternatively, the potash can be replaced by deer horn salt, ie ammonium (hydrogen) carbonate. As a further, optional component can also be contained casein. As an essential component for the flame retardancy of the water glass is disclosed, as it on the one hand good adhesion of the material causes and on the other hand supports its resistance to fire by combining with the wax. The optional casein is also used here as a binder or as a glue for cohesion of the material. JP 2007-21 1229 A discloses a coating material for preventing the release of toxic substances from surfaces, wherein the coating material in addition to some optional components mandatory natural stone (which also mentioned lime one or more vegetable components (as a powder, juice or extract), animal protein (preferably beehives) and Teflon. Flame retardant is not mentioned. Against this background, the object of the invention was to provide a highly effective flame retardant composition which is as harmless as possible in terms of health and environmental protection, in particular a largely biologically structured one, which meets the diverse fire protection requirements in combination with any materials and materials and which can be produced and used in an economical manner.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch Bereitstellung der neuen Verwendung von proteinhaltigen Zusammensetzungen zur Herstellung flammhemmender Beschich- tungen und Gegenstände, konkret von Zusammensetzungen, die als alleiniges oder als Haupt-Flammschutzmittel eine Kombination aus  This object is achieved by the invention by providing the novel use of proteinaceous compositions for the preparation of flame retardant coatings and articles, specifically compositions which use as a sole or as a main flame retardant a combination of
a) einem oder mehreren Proteinen aus tierischer und/oder pflanzlicher Quelle und b) einer oder mehreren Basen, ausgewählt aus Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxiden, -hydrogencarbonaten und -carbonaten a) one or more proteins from animal and / or vegetable sources and b) one or more bases selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, bicarbonates and carbonates
umfassen und gegebenenfalls include and where appropriate
c) einen oder mehrere Füllstoffe und/oder Additive umfassen; c) comprise one or more fillers and / or additives;
wobei die Zusammensetzungen durch Lösen oder Dispergieren der Komponenten a) bis c), sofern vorhanden, in Wasser oder einem wässrigen Lösungsmittelsystem und Vermischen derselben hergestellt werden und anschließend zur Herstellung der flammhemmenden Beschichtung oder des flammhemmenden Gegenstands mittels Vernetzung des Proteinanteils durch die Base(n) und Trocknung verfestigt und gehärtet werden. the compositions being prepared by dissolving or dispersing components a) to c), if present, in water or an aqueous solvent system and mixing them, and then preparing the flame retardant coating or flame retardant article by cross-linking the protein portion with the base (s) and drying hardened and hardened.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung des Erfinders, dass aus einer Kombination aus tierischem und/oder pflanzlichem Protein und einer oder mehreren geeigneten Basen bei entsprechendem Aufschluss und Vernetzung der Komponenten eine Zusammensetzung erzeugbar ist, die auch ohne jeglichen Zusatz sonstiger Komponenten ein hochwirksames Flammschutzmittel darstellt. Die als Komponente a) einge- setzten Proteine sind durchwegs natürliche oder naturidente Stoffe, z.B. natürliche proteinhaltige Abfallprodukte, weswegen eine Entsorgung ohne jegliche Bedenken bezüglich Umwelt oder Gesundheit möglich ist, wenngleich, je nach Auswahl weiterer, optionaler Komponenten, auch Wiederverwertung und Recycling in den meisten Fällen problemlos möglich sind - und das sogar zumeist ohne Qualitätsminderung der Recyclingprodukte. The invention is based on the discovery of the inventor that from a combination of animal and / or vegetable protein and one or more suitable bases with appropriate digestion and crosslinking of the components, a composition can be produced which represents a highly effective flame retardant without any addition of other components. The components used as component a) Proteins are all natural or naturally identical substances, eg natural protein-containing waste products, so that disposal without any environmental or health concerns is possible, although, depending on the selection of optional components, recycling and recycling are in most cases easily possible - and that even mostly without quality reduction of the recycling products.
Als Lösungsmittel zur Herstellung der Flammschutz-Zusammensetzungen dient vorzugsweise Wasser. Es können aber in manchen Fällen auch Gemische aus Wasser und einem oder mehreren wassermischbaren organischen Lösungsmitteln eingesetzt werden, um homogene Mischungen der einzelnen Komponenten der Zusammensetzung herstellen zu können. Die Lösungsmittel sind dabei nicht speziell eingeschränkt und können beispielsweise aus Alkoholen, so auch mehrwertigen Alkoholen wie Glykolen, oder aus Aceton ausgewählt werden, wobei in allen Fällen auf die Umwelt- Verträglichkeit Rücksicht zu nehmen ist. The solvent used to prepare the flame retardant compositions is preferably water. However, mixtures of water and one or more water-miscible organic solvents can also be used in some cases in order to be able to produce homogeneous mixtures of the individual components of the composition. The solvents are not particularly limited and may for example be selected from alcohols, including polyhydric alcohols such as glycols, or from acetone, taking into account in all cases on the environmental compatibility.
Da tierische Proteine zwar eine ganze Bandbreite von unterschiedlichen oder zumindest unterschiedlich nuancierten Eigenschaften aufweisen können, als zu vernetzende Komponente in der Zusammensetzung jedoch in den allermeisten Fällen bewir- ken, dass die daraus erzeugten flammhemmenden Oberflächen relativ hart, fest und starr sind, enthält eine tierisches Protein umfassende Zusammensetzung vorzugsweise zusätzlich einen Anteil an pflanzlichen Polymeren, insbesondere pflanzlichen Proteinen, die, neben sonstigen inhärenten Eigenschaften, ebenfalls als vernetzbare und daher bindende Komponente dienen und als solche tendenziell eine höhere Elastizität und Biegsamkeit der flammhemmenden Oberflächen bewirken. Es ist aber genauso möglich, ausschließlich pflanzliche Proteine als Komponente a) einzusetzen, wie dies später noch näher ausgeführt wird. Weiters kann die Zusammensetzung als zusätzliche optionale Komponente c) diverse Füllstoffe und/oder Additive enthalten, solange diese die flammhemmende Wirkung nicht beeinträchtigen. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses zwischen den Komponenten lassen sich die gewünschten Eigenschaften der daraus gefertigten flammhemmenden Produkte in sehr breiten Bereichen sehr genau einstellen. Als natürliche Komponente a) können beispiels- und vorzugsweise Naturprodukte, wie z.B. Milch oder Milchprodukte oder Getreideprodukte, eingesetzt werden, allerdings auch natürliche Abfallprodukte, z.B. aus Schlachthöfen, Molkereibetrieben, Sägewerken, Mühlen und anderen Mahlbetrieben. Aber auch als Base der Kompo- nente b) und als Füllstoffe bzw. Additive der Komponente c) werden, zumindest in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, natürliche Stoffe eingesetzt. So ist etwa eine gemäß vorliegender Erfindung bevorzugte Base Sumpfkalk, worauf später noch näher eingegangen wird. All dies ermöglicht eine vom ökonomischen und ökologischen Standpunkt äußerst vorteilhafte Herstellung und Nutzung der flammhemmenden Zusammensetzung. Besonders bevorzugt sind die Komponenten a) und c), sofern vorhanden, allesamt Nahrungsmittel, Nahrungsmittelbestandteile, Nahrungsmittelabfall oder Abfallprodukte aus der Nahrungsmittelproduktion und somit in gesundheitlicher und umwelttechni- scher Hinsicht völlig unbedenklich. Although animal proteins may have a whole range of different or at least different nuanced properties, but in the majority of cases, as the component to be crosslinked in the composition, the resulting flame-retardant surfaces are relatively hard, firm and rigid, contains an animal Protein composition additionally preferably a proportion of vegetable polymers, especially vegetable proteins, which, in addition to other inherent properties, also serve as a crosslinkable and therefore binding component and as such tend to cause a higher elasticity and flexibility of the flame retardant surfaces. However, it is just as possible to use exclusively vegetable proteins as component a), as will be explained in more detail later. Furthermore, the composition may contain, as additional optional component c), various fillers and / or additives as long as these do not impair the flame retardant effect. By a suitable choice of the mixing ratio between the components, the desired properties of the flame-retardant products made therefrom can be set very precisely in very broad ranges. As natural component a) it is possible, by way of example and preferably, to use natural products, such as milk or milk products or cereal products, but also natural waste products, for example from slaughterhouses, dairies, sawmills, mills and other grinding operations. However, natural substances are also used as the base of component b) and as fillers or additives of component c), at least in preferred embodiments of the invention. Thus, for example, a preferred base according to the invention is lime, which will be discussed in more detail later. All of this makes it possible to produce and use the flame retardant composition from the economic and ecological point of view. Particularly preferably, the components a) and c), if present, are all foods, food ingredients, food waste or waste products from food production and thus completely harmless from a health and environmental point of view.
Eine Zusammensetzung zur Verwendung gemäß der Erfindung kann entweder zur flammhemmenden Oberflächenausrüstung von Werkstoffen als Beschichtung auf einen Träger aufgebracht oder als Formmasse oder Bindemittel eingesetzt und zu einem dreidimensionalen Gegenstand mit flammhemmenden Oberflächen gestaltet werden, wobei in allen Fällen mehr oder weniger große Anteile der optionalen Komponenten c) berücksichtigt werden können. Die Übergänge zwischen (relativ ungefüllter) Formmasse und (mehr oder weniger stark gefülltem) Bindemittel sind hierbei fließend. A composition for use according to the invention may either be applied as a coating to a carrier for flame-retardant finishing of materials or used as a molding material or binder and made into a three-dimensional object with flame-retardant surfaces, in all cases more or less large proportions of the optional components c ) can be taken into account. The transitions between (relatively unfilled) molding compound and (more or less strongly filled) binder are flowing here.
Die optionale Komponente c) ist nicht speziell eingeschränkt und umfasst beispielsweise Pigmente, Faserstoffe, Farbstoffe, Weichmacher, Fließ- oder Verdickungsmittel, Mischhilfen und Füllstoffe, solange diese die flammhemmenden Eigenschaften der Zusammensetzung nicht beeinträchtigen, sondern diese in bevorzugten Ausfüh- rungsformen sogar noch verstärken. Vorzugsweise sind optionale Füllstoffe daher aus anorganischen Pulvern, Mehlen und Pigmenten ausgewählt, wie z.B. Steinmehl, Knochenasche, Kreide, Gips, Kieselgur, Siliziumhydroxid, Vulkanasche, Glasschaum, Titandioxid, Eisenoxid und Ruß, um einige Beispiele zu nennen. Weitere, die Flammhemmung unterstützende Füllstoffe sind organische Pulver und Mehle, Faser- und Granulatprodukte, wie z.B. Korkgranulat, Nuss- und Kokosschalen, Zellstoff, Kakao oder Kaffee als Pulver oder Granulat, Eierschalen, Horn- und Klauenmehl, Haare, pflanzliche Mehle, Stäube und Fasern. Synthetische Füllstoffe wie Polystyrol- und Polyurethanschaumgranulat und Gemische davon sind zwar keine flammhemmenden Füllstoffe, können aber in Kombination mit anderen Füllstoffen und mit dem Protein als Flammschutz-Bindemittel zu flammresistenten Produkten ausgebaut werden oder in neuen Recyclingprozessen zu neuen, qualitativ hochwertigen Produkten auf- gebaut werden, wie dies später noch näher ausgeführt wird. Zur optionalen Komponente c) zählen weiters auch Treibmittel, um die Zusammensetzung gezielt aufzuschäumen, falls eine geschäumte flammhemmende Beschichtung oder ein flammgeschütztes geschäumtes Bauteil erhalten werden soll. Der Fachmann ist ohne übermäßigen Aufwand in der Lage, die für die jeweilige Anwendung geeigneten Zusätze für das jeweilige System zu ermitteln, wobei vorzugsweise Augenmerk auf den natürlichen Ursprung dieser Zusätze gelegt werden sollte. Die Eigenschaften der Zusammensetzung als Ganzes werden jedoch maßgeblich durch die Auswahl der für den jeweiligen Anwendungszweck geeignetsten Komponenten a) und b) und deren Mischungsverhältnis in der Zusammensetzung bestimmt, weswegen später vor allem auf diese beiden Grundkomponenten näher eingegangen wird. The optional component c) is not particularly limited and includes, for example, pigments, fibers, dyes, plasticizers, flow or thickening agents, mixing aids and fillers, as long as they do not affect the flame retardant properties of the composition, but even reinforce them in preferred embodiments. Preferably, therefore, optional fillers are selected from inorganic powders, flours, and pigments, such as stone meal, bone ash, chalk, gypsum, kieselguhr, silicon hydroxide, volcanic ash, glass foam, Titanium dioxide, iron oxide and carbon black, to name a few examples. Other flame-retardant fillers are organic powders and flours, fiber and granule products such as cork granules, nut and coconut shells, pulp, cocoa or coffee as powder or granules, egg shells, corn and cob meal, hair, vegetable flours, dusts and fibers. Although synthetic fillers such as polystyrene and polyurethane foam granules and mixtures thereof are not flame-retardant fillers, they can, in combination with other fillers and with the protein as flame retardant binder, be upgraded to flame-resistant products or be developed into new, high-quality products in new recycling processes , as will be explained later. The optional component c) also includes blowing agents in order to foam the composition in a targeted manner if a foamed flame-retardant coating or a flame-retardant foamed component is to be obtained. The skilled artisan will be able without excessive effort to determine the appropriate for the particular application additives for each system, with particular attention should be paid to the natural origin of these additives. However, the properties of the composition as a whole are significantly determined by the selection of the most suitable for the particular application components a) and b) and their mixing ratio in the composition, which is why will be discussed in particular later on these two basic components.
Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass Proteine an sich nicht leicht entflammbar sind. Allerdings ist es bisher nicht gelungen, aus Proteinen oder gar natürlichen Proteinquellen, die in ihrer natürlichen Form gegenüber äußeren und biolo- gisch-natürlichen Abbauprozessen und Zersetzungseinflüssen nicht stabil und kaum mit anderen Werkstoffen und Produkten kombinierbar sind, flammhemmende Be- schichtungen oder Gegenstände herzustellen. Dies gelang nun erstmals dem Erfinder durch entsprechende Auswahl und Kombination solcher natürlicher Komponenten sowie geeigneten Aufschluss und Vernetzung mit, vorzugsweise natürlichen, Me- tallhydroxiden, -hydrogencarbonaten oder -carbonaten. Dabei werden die flammhemmenden Eigenschaften der natürlichen Proteine erst vollständig aktiviert, durch optionale sonstige pflanzliche Polymere und vor allem durch die Base verstärkt und auf diese Weise gezielt für den Flammschutz genutzt. Überraschenderweise wurde nämlich festgestellt, dass Proteine, und zwar vor allem tierische Proteine, nach den entsprechenden Aufschluss- und Vernetzungsreaktionen mit Basen auch eine ungewöhnlich gute Benetzungsfähigkeit und Bindekraft aufweisen. Dies bewirkt eine viel- fältige erfindungsgemäße Einsetzbarkeit der Zusammensetzung als Beschichtungs- mittel, Bindemittel oder Formmasse. The invention takes advantage of the fact that proteins per se are not easily flammable. However, it has hitherto not been possible to produce flame-retardant coatings or articles from proteins or even natural protein sources which in their natural form are not stable to external and biological-natural degradation processes and decomposition effects and hardly combinable with other materials and products. This was achieved for the first time by the inventor by appropriate selection and combination of such natural components as well as suitable digestion and crosslinking with, preferably natural, metal hydroxides, bicarbonates or carbonates. The flame-retardant properties of the natural proteins are first fully activated, enhanced by optional other vegetable polymers and especially by the base and on this way specifically used for flame retardancy. Surprisingly, it was found that proteins, especially animal proteins, after the corresponding digestion and crosslinking reactions with bases also have an unusually good wetting ability and binding power. This brings about a variety of inventive usability of the composition as a coating agent, binder or molding compound.
Im Gegensatz zu vielen bestehenden Flammschutzmitteln, die die Eigenschaften der damit ausgerüsteten Produkte mitunter gravierend verändern, können mittels der Er- findung die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts durch entsprechende Auswahl der Komponenten, Abstimmung der jeweiligen Rezeptierung und Steuerung der Vernetzungsreaktionen bei der Verarbeitung der Zusammensetzung zu flammhemmenden Produkten in breiten Grenzen eingestellt und an zahlreiche Werkstoffe an- gepasst werden. Die Effizienz der Protein-Flammschutzmittel wird von den jeweiligen auszurüstenden Werkstoffen und Produkten entscheidend beeinflusst, zumal nicht saugende, synthetische und geschlossenzellige Produkte andere Rezeptierungen erfordern als offenzellige, saugende Werkstoffe und Produkte, an denen ein oberflächliches Flammschutzmittel stärker verankert ist und die zum Teil durch chemische Reaktion in den Vernetzungsprozess miteingebunden werden können. Daher lassen sich unterschiedliche Werkstoffe schon mit geringen Konzentrationen und mit einfachsten Kombinationen aufgeschlossener Proteine flammhemmend, zum Teil sogar flammresistent ausrüsten. In contrast to many existing flame retardants which sometimes seriously alter the properties of the products equipped therewith, the invention makes it possible to flame-retard the desired properties of the end product by appropriate selection of the components, coordination of the respective formulation and control of the crosslinking reactions during the processing of the composition Products are adjusted within wide limits and adapted to numerous materials. The efficiency of protein flame retardants is critically influenced by the particular materials and products to be delivered, since non-absorbent, synthetic and closed-cell products require different formulations than open-cell, absorbent materials and products, to which a superficial flame retardant is more firmly anchored Reaction can be included in the networking process. Therefore, even with low concentrations and with the simplest combinations of disrupted proteins, different materials can be equipped with flame-retardant and even flame-resistant properties.
Proteine sind aus Aminosäuren aufgebaute Makromoleküle mit hohen Anteilen an Stickstoff, die bei Einsatz in einer flammhemmenden Zusammensetzung - ohne sich auf eine Theorie beschränken zu wollen - schon bei geringer Hitzeeinwirkung zwei wirkungsvolle Mechanismen auslösen: Proteins are macromolecules composed of amino acids with high amounts of nitrogen, which, when used in a flame retardant composition - without wishing to be limited to one theory - trigger two effective mechanisms even at low heat:
1 ) Die Protein-Makromoleküle werden unter thermischer Belastung schon früh gespalten, was sich mit steigender Temperaturentwicklung anhand von Farbum- Schlägen von Gelb über Gelbbraun bis zu Schwarz (Verkohlung) zeigt. Proteine brennen üblicherweise nicht und verkohlen unter Abspaltung verschiedener kleiner Moleküle wie H20, ΝΟχ usw. Aus diesem Grund werden große Energiemengen zur Spal- tung eines Proteins und Bildung von Spaltprodukten verbraucht, und gleichzeitig wird der Umgebung Sauerstoff entzogen, weshalb eine vollständige Verbrennung kaum noch möglich ist. Der Rückstand, d.h. das Verbrennungsprodukt, ist eine überwiegend kohlenstoffhaltige Masse, die eine verkohlte, rußähnliche Schicht ausbildet. Hierzu sei angemerkt, dass Ruß bei unvollständiger Verbrennung entsteht und ein sichtbarer Hinweis für Sauerstoffmangel während einer Verbrennung ist. 1) The protein macromolecules are split early under thermal stress, which shows with increasing temperature development on the basis of color changes from yellow to yellow-brown to black (charring). Proteins usually do not burn and char with elimination of various small molecules such as H 2 0, ΝΟχ, etc. For this reason, large amounts of energy are used to cleave Consumption of a protein and formation of fission products consumed, and at the same time the environment is deoxygenated, so a complete combustion is hardly possible. The residue, ie, the combustion product, is a predominantly carbonaceous mass which forms a charred, soot-like layer. It should be noted that soot is produced by incomplete combustion and is a visible indication of oxygen deficiency during combustion.
2) Unter Flammeinwirkung baut sich an einer aus der Zusammensetzung erzeugten Oberfläche eine wärmeisolierende Rußschicht auf, die die Zufuhr von Sauerstoff blockiert und gleichzeitig den Zutritt von Wärme in das Innere des mit der Zu- sammensetzung flammgeschützten Produkts erschwert und im Optimalfall beides sogar verhindert.  2) Under the action of flame, a heat-insulating soot layer builds up on a surface produced from the composition, which blocks the supply of oxygen and at the same time impedes the access of heat to the interior of the product flame-retardant with the composition and optimally even prevents both.
Natürliche Proteinquellen und Pflanzenbestandteile mit Proteinanteilen enthalten zumeist für die vorliegenden Zwecke normalerweise unerwünschte Begleitstoffe, wie z.B. Fette, Zucker, Stärke, Cellulose etc., die in Bezug auf Brandfestigkeit oder flammhemmende Wirkung eigentlich den gegenteiligen Effekt bewirken. Stärke beispielsweise ist ein Polysacharid, dessen Moleküle relativ viele Sauerstoffatome enthalten, der bei thermischer Spaltung des Moleküls freigesetzt werden kann, was das Brandverhalten eher unterstützt. Stärkeprodukte können daher auch ohne äußere Sauerstoffzufuhr brennen, wie dies etwa als selbständiges "Glimmen" bekannt ist. Von den erfindungsgemäß eingesetzten natürlichen pflanzlichen Rohstoffen ist daher primär deren Proteingehalt als vorteilhaft anzusehen. Natural protein sources and plant components with protein moieties usually contain undesirable concomitants, for example, for the present purposes. Fats, sugars, starches, cellulose, etc., which actually have the opposite effect in terms of fire resistance or flame retardancy. Starch, for example, is a polysaccharide whose molecules contain relatively many oxygen atoms that can be released upon thermal cleavage of the molecule, which tends to support fire behavior. Starch products can therefore burn without external oxygen supply, as it is known as independent "glowing". Of the natural vegetable raw materials used according to the invention, therefore, their protein content is primarily to be regarded as advantageous.
Die Erfindung nutzt allerdings sämtliche Bestandteile tierischer und pflanzlicher Pro- teinquellen mit allen Begleitstoffen, da diese im vollständigen und gemeinsamen Auf- schluss mit den natürlichen Reaktions- und Vernetzungskomponenten zu höchst effektiven flammhemmenden und vorzugsweise unbrennbaren Beschichtungs- und Bindemitteln vernetzt werden können. Um neben dem Proteingehalt auch die übrigen Bestandteile einer natürlichen Proteinquelle für die flammhemmende Wirkung voll- ständig nutzen zu können, ist es von Bedeutung, dass die proteinhaltige Bindemittelmasse vollständig aufgeschlossen und mit den alkalischen Reaktionskomponenten vernetzt wird. Das trifft vor allem auf pflanzliche Proteinquellen zu, wo in einem ther- mischen Prozess der Aufschluss der Begleitkomponenten sicherzustellen ist. Die einzelnen Komponenten einer Zusammensetzung werden nachstehend ausführlicher beschrieben. Komponente ai) - Tierisches Protein However, the invention uses all constituents of animal and vegetable protein sources with all accompanying substances, since these can be crosslinked in complete and joint digestion with the natural reaction and crosslinking components to highly effective flame retardant and preferably incombustible coating and binding agents. In order to make full use of the other constituents of a natural protein source for the flame retardant effect in addition to the protein content, it is important that the proteinaceous binder composition is completely disrupted and crosslinked with the alkaline reaction components. This is especially true for vegetable protein sources, where in a thermal mixing process to ensure the digestion of the accompanying components. The individual components of a composition are described in more detail below. Component ai) - Animal protein
Ohne sich auf eine bestimmte Theorie einschränken zu wollen, wird aufgrund der erzielten Ergebnisse angenommen, dass von den möglichen Komponenten der Zusammensetzung das tierische Protein aufgrund der nachfolgend erläuterten Funktionen für den inneren Zusammenhalt der Bestandteile der Zusammensetzung verant- wortlich ist. Durch gezielte und geeignete Auswahl des tierischen Proteins kann auch die Verträglichkeit mit optionalen Füllstoffen und Additiven hergestellt oder verbessert werden. Die folgenden Ausführungen gelten zum Teil auch für später näher beschriebene pflanzliche Proteine: - Proteine, vor allem tierische Proteine, besitzen nach der Reaktion, d. h. unter anderem Vernetzung, mit sonstigen Komponenten der Zusammensetzung eine starke dis- pergierende bzw. emulgierende Wirkung, die es ermöglicht, bestimmte, bisher als unverträglich geltende Komponenten gemeinsam in eine stabile Zusammensetzung miteinzubeziehen.  Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed, based on the results obtained, that of the possible components of the composition, the animal protein is responsible for the internal cohesion of the components of the composition due to the functions described below. Targeted and suitable selection of the animal protein can also be used to produce or improve the compatibility with optional fillers and additives. The following statements apply in part also to vegetable proteins described in more detail later: Proteins, especially animal proteins, have after the reaction, i. H. inter alia cross-linking, with other components of the composition has a strong dispersing or emulsifying effect, which makes it possible to include certain, previously considered incompatible components together in a stable composition.
- Proteine besitzen hydrophile und hydrophobe funktionelle Gruppen, die in der zielgerichteten Anwendung in einem flammhemmenden System die Adhäsion an unterschiedlichen flammhemmend auszurüstenden Oberflächen unterstützt und verstärken. - Proteins have hydrophilic and hydrophobic functional groups that support and enhance the adhesion to different flame-retardant surfaces in the targeted application in a flame-retardant system.
- Proteine, speziell tierische Proteine, bilden in der Zusammensetzung ein natürliches Klebstoffsystem, das in Beschichtungs- und Bindemittelsystemen die Verankerung an und Bindung zu anderen Kontaktflächen unterstützt und verstärkt. Eine Kombination aus tierischen und pflanzlichen Proteinquellen ist in vielen Anwendungen vorteil- haft. Bestimmte pflanzliche Proteinquellen lassen sich vor allem in Kombination mit tierischen Proteinen mit basischen Reaktionskomponenten aufschließen und vernetzen. Unverträglichkeiten und unkontrollierte Reaktionen werden in solchen Kombina- tionen vermieden, und die flammhemmenden Eigenschaften des Protein-Flammschutz-Bindemittels werden deutlich verstärkt. Proteins, especially animal proteins, form in the composition a natural adhesive system that aids and enhances anchoring and bonding to other contact surfaces in coating and binder systems. A combination of animal and vegetable protein sources is advantageous in many applications. Certain plant protein sources can be digested and crosslinked, especially in combination with animal proteins with basic reaction components. Incompatibilities and uncontrolled reactions are identified in such combinations. tions are avoided, and the flame retardant properties of the protein flame retardant binder are significantly enhanced.
- Natürliche Proteine, speziell tierische Proteine, erhöhen nach der Aushärtung und Vernetzung die innere Festigkeit von flammhemmenden Beschichtungs- und Bindemittelsystemen, die durch die jeweils ausgewählten Reaktionspartner, d.h. die übrigen Komponenten der Zusammensetzung, verstärkt oder auch reduziert werden kann. Das tierische Protein ist nicht speziell eingeschränkt, und es können Milchproteine ebenso eingesetzt werden wie andere natürliche Proteinquellen oder auch Abfallprodukte mit tierischen und pflanzlichen Proteinbestandteilen. Als nichteinschränkende Beispiele seien Kollagen, Gelatine, Hautleim, Knochenleim, Horn- oder Knochenmehl und Eier erwähnt. Tierische und pflanzliche Proteine haben üblicherweise 100%ig natürlichen Ursprung und sind daher zur Gänze biologisch abbaubar und darüber hinaus relativ kostengünstig verfügbar. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind als tierisches Protein Milchproteine, noch bevorzugter in Form von Milch, Magermilch und/oder eines oder mehrerer Milchprodukte enthalten, insbesondere Kuhmilch oder Produkte davon, wie z.B. Quark, Käse oder Joghurt, oder auch, gege- benenfalls entfettetes, Milchpulver sowie Molkeproteine. Besonders bevorzugt werden Milch und Milchprodukte mit geringem Fettanteil, da diese die wirksamste und zugleich effizienteste tierische Proteinquelle sind, da neben dem Protein zugleich weitere, hochwirksame Dispergiermittel in den Begleitstoffen eingebracht werden. Zudem kann über die Auswahl des Milchprodukts der Wasseranteil in der Rezeptie- rung gezielt eingestellt werden. Natural proteins, especially animal proteins, after curing and crosslinking, increase the internal strength of flame retardant coating and binder systems, which are enhanced by the particular reactants selected, i.e., the the remaining components of the composition can be increased or even reduced. The animal protein is not particularly limited, and milk proteins may be used as well as other natural protein sources or waste products containing animal and vegetable protein components. Non-limiting examples include collagen, gelatin, skin glue, bone glue, horn or bone meal and eggs. Animal and vegetable proteins are usually of 100% natural origin and are therefore fully biodegradable and, moreover, relatively inexpensive. In preferred embodiments of the invention are as animal protein milk proteins, more preferably in the form of milk, skim milk and / or one or more dairy products, in particular cow's milk or products thereof, such. Quark, cheese or yoghurt, or, where appropriate, defatted milk powder and whey proteins. Particularly preferred are milk and milk products with a low fat content, since these are the most effective and at the same time most efficient animal protein source, since besides the protein at the same time further, highly effective dispersants are introduced into the accompanying substances. In addition, the selection of the milk product allows the water content in the formulation to be specifically adjusted.
Weiters unterliegt die Zusammensetzung von Milch und Milchprodukten keinen so starken Schwankungen wie jene anderer natürlicher Proteinquellen, da Caseinprotei- ne als Hauptbestandteile ca. 80 % des Proteinanteils in Milch ausmachen. Die in der ursprünglichen und natürlich vorkommenden Proteinquelle Milch enthaltenen Begleitstoffe, wie z.B. Zucker und Fett, sind erfindungsgemäß zwar nicht direkt erwünscht, stören aber auch in geringen Mengen nicht, da sie die Verträglichkeit der Kompo- nenten untereinander als auch jene mit den zusätzlichen, optionalen Komponenten unterstützen und verbessern. Furthermore, the composition of milk and dairy products is not as volatile as those of other natural sources of protein, since casein proteins, as main constituents, make up about 80% of the protein content in milk. Although the accompanying substances contained in the original and naturally occurring protein source milk, such as sugar and fat, are not directly desired according to the invention, they do not disturb even in small amounts since they increase the compatibility of the components. support and improve one another's and those with the additional, optional components.
Neben den in den späteren Beispielen beschriebenen Zusammensetzungen mit Milchproteinen und Hautleim wurden in einfachen Parallelversuchen auch andere tierische Proteine auf ihre Eignung und Wirksamkeit zur Herstellung flammhemmender Beschichtungen und Gegenstände getestet und miteinander verglichen. Dabei wurde bestätigt, dass die Reaktionen und Ergebnisse der tierischen Proteine zwar grundsätzlich vergleichbar sind, jedoch jede Proteinquelle für sich aufgrund ihrer Zusam- mensetzung eigenständige individuelle Produktcharakteristiken besitzen die beachtet werden müssen und bei Bedarf auch gezielt nutzbar sind. In addition to the milk protein and skin glue compositions described in the later examples, other animal proteins were also tested and compared for their suitability and effectiveness for the preparation of flame retardant coatings and articles in simple parallel experiments. It was confirmed that although the reactions and results of the animal proteins are basically comparable, each protein source has its own individual product characteristics due to their composition, which must be taken into account and can also be used selectively if required.
Tierische Proteine führen meist zu harten, stabilen und festen Verbindungen mit den geeigneten Reaktionspartnern, wobei zu berücksichtigen ist, dass die Proteinkonzen- tration in einem proteinhaltigen Ausgangsprodukt variieren kann und in der Rezeptie- rung entsprechend berücksichtigt werden muss. Auf einzelne, bevorzugte Vertreter dieser Gruppe und deren konkrete Auswirkungen auf die Eigenschaften der Zusammensetzungen wird später näher eingegangen. Pflanzliche Proteine unterscheiden sich in Ihren Eigenschaften hingegen deutlich, wie nachstehend beschrieben wird. Animal proteins usually lead to hard, stable and solid compounds with the appropriate reactants, whereby it must be taken into account that the protein concentration in a protein-containing starting material may vary and must be taken into account accordingly in the formulation. Individual, preferred representatives of this group and their concrete effects on the properties of the compositions will be discussed in more detail later. By contrast, plant proteins differ significantly in their properties, as described below.
Gereinigte, konzentrierte und industriell aufbereitete Proteine, wie z.B. Casein, oder auch synthetisch erzeugte Proteine sind gemäß vorliegender Erfindung natürlich gleichermaßen einsetzbar und haben in Kombination mit den übrigen Komponenten eine vergleichbare flammhemmende Wirkung wie das entsprechende natürliche Produkt; so haben beispielsweise mit Casein als Komponente a) erzeugte flammhemmende Produkte ähnliche Eigenschaften wie entsprechende, mit Milch oder Milchprodukten hergestellte. Aufgrund der schwächer ausgeprägten dispergierenden Eigenschaften, der Wirtschaftlichkeit und der eingeschränkteren Verfügbarkeit von "reinen" Proteinen sind diese jedoch erfindungsgemäß nicht bevorzugt. Komponente 32) - Pflanzliche Proteine Purified, concentrated and industrially processed proteins, such as casein, or synthetically produced proteins are of course equally applicable according to the present invention and have in combination with the other components a comparable flame retardant effect as the corresponding natural product; For example, flame retardant products produced with casein as component a) have similar properties to those produced with milk or milk products. Due to the weaker dispersing properties, the economic efficiency and the limited availability of "pure" proteins, however, these are not preferred according to the invention. Component 32) - vegetable proteins
Von den pflanzlichen Bestandteilen, worunter hierin nicht ausschließlich, aber insbesondere pflanzliche Proteine und Polysaccharide und unter Letzteren vor allem Stärke und Cellulose zu verstehen sind, wird aufgrund ihrer charakteristischen Eigen- schaffen (wiederum: ohne sich auf eine bestimmte Theorie beschränken zu wollen) angenommen, dass sie vorwiegend die klebenden und haftungsfördernden Funktionen des Beschichtungs- und Bindemittelsystems unterstützen und die innere Festigkeit der zielorientierten Systeme stabilisieren und verstärken. Die Eigenschaften der pflanzlichen Proteine als natürliche Polymere variieren relativ stark. Abgesehen von den schon sehr unterschiedlichen Proteinqualitäten in den pflanzlichen Naturstoffen, die jeweils unterschiedliche Eigenschaftsprofile aufweisen, unterscheiden sich auch die Konzentrationen der Proteine und der Begleitstoffe wie Stärke, Fett, Zucker, Zellstoff etc. Pauschal lässt sich aber im Vergleich zu tierischen Proteinen feststellen, dass pflanzliche Proteine zu flexibleren und elastischeren Produkten führen und die Reaktion mit alkalischen Reaktionskomponenten deutlich wirksamere und effizientere "Klebstoffsysteme" ermöglicht. Die Benetzbarkeit und die Verankerung auf unterschiedlichen Werkstoffen wird von pflanzlichen Proteinen deutlich stärker gefördert als von tierischen Proteinsystemen.  The plant constituents, which are not exclusively understood here, but in particular vegetable proteins and polysaccharides and the latter, above all, starch and cellulose, are assumed to be due to their characteristic properties (again, without wishing to be limited to a particular theory), that they mainly support the adhesive and adhesion promoting functions of the coating and binder system and stabilize and reinforce the internal strength of the targeted systems. The properties of vegetable proteins as natural polymers vary relatively widely. Apart from the already very different protein qualities in the plant natural substances, which each have different property profiles, the concentrations of the proteins and the accompanying substances such as starch, fat, sugar, pulp, etc. differ. However, compared to animal proteins, it can be concluded that Vegetable proteins lead to more flexible and elastic products and the reaction with alkaline reaction components significantly more effective and efficient "adhesive systems" allows. The wettability and anchoring on different materials is much more promoted by plant proteins than by animal protein systems.
Die Begleitstoffe von pflanzlichen Proteinen, die in reinen Klebstoffsystemen aufgrund von dort unerwünschten Eigenschaften eher störend sind, werden gemäß vorliegender Erfindung bewusst genutzt und als weitere wichtige funktionelle Komponenten eingesetzt. So entfaltet etwa der Stärkeanteil der pflanzlichen Polymere dann seine optimale Wirkung, wenn er in einem Kochprozess aufgeschlossen wird und im aufgeschlossenen Zustand mit den alkalischen Reaktionskomponenten reagiert, vernetzt und aushärtet. Das Reaktionsprodukt solcher pflanzlicher Polymere kann ein flexibles oder hartes, sehr stabiles Produkt sein, in dem sehr gute Wasserbeständigkeit und brandresistentes Verhalten mit hohem Vernetzungsgrad kombiniert sind. Nach vollständigem Aufschluss der Stärke- und Zuckerbestandteile und der anschließenden Carbonatisierung/Vernetzung mit Calciumhydroxid wird auch der "Glimm- effekt" von stärkehaltigen Produkten sehr stark reduziert und mit entsprechenden Rezeptierungen sogar gänzlich verhindert. The concomitants of plant proteins, which are rather disturbing in pure adhesive systems because of undesirable properties there, are deliberately used according to the present invention and used as further important functional components. Thus, for example, the starch content of the vegetable polymers unfolds their optimum effect when it is disrupted in a cooking process and reacts in the decomposed state with the alkaline reaction components, crosslinked and cured. The reaction product of such vegetable polymers may be a flexible or hard, very stable product combining very good water resistance and fire resistant behavior with high degree of crosslinking. After complete digestion of the starch and sugar components and the subsequent carbonation / cross-linking with calcium hydroxide, the "glowing" Effect of starchy products very much reduced and with corresponding formulations even completely prevented.
Somit ergeben sich bedeutende Unterschiede bei der Nutzung tierischer und pflanz- licher Proteinquellen in der großtechnischen Verwertung und Verarbeitung. Tierische Proteinquellen sind bis zur vollständigen Aushärtung thermisch oft nur beschränkt belastbar, was den Trocknungs- und Aushärteprozess zum Teil erheblich behindern kann, dafür aber nur geringen Energieeintrag benötigt. Pflanzliche Proteinquellen erfordern für vollständigen Aufschluss und Vernetzung aller Bestandteile meist Tem- peraturen über dem Siedepunkt von Wasser, so dass zur industriellen Verarbeitung bestehende und bekannte Verfahren angepasst und eingesetzt werden können. Thus, there are significant differences in the use of animal and vegetable sources of protein in large-scale recovery and processing. Until the complete curing, animal protein sources are often only able to withstand a high thermal load, which can hinder the drying and hardening process in some cases considerably, but only requires low energy input. Vegetable protein sources usually require temperatures above the boiling point of water for complete digestion and crosslinking of all components, so that existing and known methods for industrial processing can be adapted and used.
In der vorliegenden Erfindung können pflanzliche Proteine ein wichtiges Mittel sein, um die Binde- und Klebekraft zu einem Trägermedium oder zu etwaigen Füllstoffen zu verstärken, sowie um die Vernetzung und Wasserbeständigkeit der aus der Zusammensetzung erzeugten flammhemmenden Produkte zu optimieren. In the present invention, plant proteins may be an important means to enhance the binding and adhesive power to a carrier medium or to any fillers, as well as to optimize the crosslinking and water resistance of the flame retardant products produced from the composition.
In Hauptgruppen unterteilt, bieten sich primär folgende pflanzliche Proteinquellen an: Divided into main groups, the following sources of vegetable protein are primarily available:
- Getreideprodukte, die Klebereiweiß (Gluten) enthalten, z.B. Gerste, Weizen - Andere pflanzliche proteinhaltige Früchte wie Reis, Mais, Kartoffel, Linsen, - cereal products containing gluten (gluten), e.g. Barley, Wheat - Other vegetable proteinaceous fruits such as rice, corn, potato, lentils,
Bohnen, Erbsen Beans, peas
- Pflanzen und Pflanzenfrüchte mit hohem Proteinanteil, z.B. Soja  Plant and vegetable fruits with high protein content, e.g. soy
- Proteinabfallprodukte aus der Stärke-, Öl- oder Alkoholgewinnung  - Protein waste products from starch, oil or alcohol production
- Proteinhaltige Ausschuss- und Abfallprodukte aus der Lebensmittelerzeugung, wie z.B. Paniermehl, Teigwaren, Brot und Gebäck, abgelaufene und für den Protein-containing food production waste and waste products, e.g. Breadcrumbs, pasta, bread and pastries, expired and for the
Verzehr ungeeignete Lebensmittel Consuming unsuitable foods
- Proteinhaltige Produkte, die im Zuge der flammhemmenden Ausrüstung oder Bindung eines pflanzlichen Werkstoffs erst im zweiten Verarbeitungsschritt, wie nachstehend näher ausgeführt wird, aufgeschlossen und vernetzt werden, z.B. Gräser, Rindengranulate, pflanzliche Faserstoffe Die Auswahl der pflanzlichen Proteine wird von der Zusammensetzung der jeweiligen Quelle bestimmt, wo je nach Proteingehalt und Konzentration der Begleitstoffe gezielte Eigenschaftsprofile genutzt und eingesetzt werden können. Pflanzliche Proteinquellen, die Klebereiweiß (Gluten) beinhalten, stellen die erfindungsgemäß bevorzugte Form pflanzlicher Proteinquellen dar. Klebereiweiße unterstützen und verbessern insbesondere die Haftung und Adhäsion der Zusammensetzungen, gewährleisten durch ihre Flexibilität die Aufrechterhaltung der Elastizität und erhöhen zugleich die innere Festigkeit von elastischen Mischungen. Protein-containing products, which in the course of the flame-retardant finishing or binding of a vegetable material are digested and crosslinked only in the second processing step, as explained in more detail below, eg grasses, bark granules, vegetable fibers The selection of plant proteins is determined by the composition of each source, where specific property profiles can be used and used, depending on the protein content and concentration of the accompanying substances. Vegetable protein sources containing gluten include the preferred form of vegetable protein sources in accordance with the present invention. Glues in particular assist and improve the adhesion and adhesion of the compositions, provide flexibility by maintaining flexibility while increasing the internal strength of elastic blends.
Andere bevorzugte pflanzliche Proteinquellen enthalten neben ihrer emulgierenden, benetzenden und mehr oder wenig stark klebenden und elastischen Wirkung wasserbindende Pentosane oder schleimbildende Hemicellulosen, d.h. Stoffe, die in stark vernetzten (wasserbeständigen) Gemischen eine ausreichende Oberflächenbenetz- barkeit unter feuchten oder nassen Bedingungen sicherstellen. Other preferred vegetable protein sources contain, in addition to their emulsifying, wetting and more or less strongly adhesive and elastic action, water-binding pentosans or slime-forming hemicelluloses, i. Substances which ensure sufficient surface wettability in wet or wet conditions in highly crosslinked (water-resistant) mixtures.
Von den pflanzlichen Polysacchariden bildet vor allem die Stärkekomponente bei thermischem Aufschluss einen mehr oder weniger starken "Stärkekleister", der je nach Ursprung der Stärke unterschiedliche Festigkeit und Zähigkeit besitzt und die Benetzbarkeit und Haftung des Beschichtungs- bzw. Bindemittelsystems unterstützt. In Gegenwart von aufgeschlossenen proteinhaltigen Substanzen lassen sich Stärkebestandteile mit Erdalkalimetallhydroxiden gleichmäßig vernetzen und mit CO2 zu wasserbeständigen, sehr stabilen, festen, flammhemmenden Produkten "carbonati- sieren". Die Klebekraft des ursprünglichen Leims nimmt mit steigendem Vernet- zungsgrad ab, was aber die Festigkeit und Härte des Endprodukts erhöht. Of the plant polysaccharides, especially the starch component in thermal pulping forms a more or less strong "starch paste", which has different strength and toughness depending on the origin of the starch and supports the wettability and adhesion of the coating or binder system. In the presence of digested protein-containing substances, starch constituents can be uniformly crosslinked with alkaline earth metal hydroxides and "carbonated" with CO2 to form water-resistant, very stable, solid, flame-retardant products. The gluing power of the original glue decreases with increasing degree of crosslinking, but this increases the strength and hardness of the final product.
Konkrete pflanzliche Proteinquellen und deren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Zusammensetzungen werden später noch näher beschrieben. Generell sind diese jedoch nicht speziell eingeschränkt. Vorzugsweise werden mehr oder weniger fein zerkleinerte oder gemahlene Pflanzen oder Pflanzenbestandteile als Quelle der pflanzlichen Proteine eingesetzt, wie z.B. Pflanzenschrot oder -mehl, Naturfasern, Baumwolle, Sägemehl, Zellstoff usw., da diese leicht verfügbar und kostengünstig sind. Besonders bevorzugt ist in der Zusammensetzung als Quelle der pflanzlichen Proteine Hülsenfruchtmehl, z.B. Erbsenmehl, oder Getreidemehl enthalten, da diese bei einfacher Verfügbarkeit und entsprechend niedrigem Preis relativ hohe Anteile an pflanzlichen Polymeren, d.h. Protein- und Stärkeanteile, bei gleichzeitig relativ niedri- gern Fettanteil aufweisen (Weizen: ca. 70 % Stärke, ca. 12 % Eiweiß, ca. 2 % Fett; Reis: ca. 75 % Stärke, ca. 7,5 % Eiweiß, ca. 2 % Fett; Hafer: ca. 63 % Stärke, ca. 12 % Eiweiß, ca. 7 % Fett). Als besonders vorteilhaft und wirtschaftlich haben sich Weizenmehl, Reismehl, Maismehl, Kartoffelmehl und Sojamehl (fettreduziert) erwiesen, die neben ihrer genau definierten Zusammensetzung, Qualität und Quantität auch am wirtschaftlichsten sind. Specific vegetable protein sources and their effects on the properties of the compositions will be described later. Generally, however, these are not particularly limited. Preferably, more or less finely minced or ground plants or plant components are used as the source of plant proteins, such as plant meal or meal, natural fibers, cotton, sawdust, pulp, etc., as these are readily available and inexpensive are. Particularly preferably in the composition as a source of vegetable proteins legume flour, such as pea flour, or cereal flour contain, since they have relatively high levels of vegetable polymers, ie protein and starch portions, at the same time relatively low fat content with easy availability and correspondingly low price (Wheat: about 70% starch, about 12% protein, about 2% fat, rice: about 75% starch, about 7.5% protein, about 2% fat, oats: about 63% starch , about 12% protein, about 7% fat). Wheat flour, rice flour, maize flour, potato flour and soybean meal (reduced fat) have proven to be particularly advantageous and economical, which, in addition to their precisely defined composition, quality and quantity, are also the most economical.
Unter dem Gesichtspunkt, dass natürliche pflanzliche Proteinquellen vollständig aufzuschließen und zu vernetzen sind, werden Produkte bevorzugt, die sich zu feinem Pulver mahlen lassen oder bereits aufgeschlossen vorliegen, beispielsweise nach einem Koch- bzw. Backprozess, wie z.B. Paniermehl. Hinzu kommt, dass die pflanzlichen Komponenten (mit Ausnahme von etwaigen gezielt eingesetzten Ölfrüchten) einen geringen Fettanteil aufweisen und aus wenigen und gut bekannten Einzelbestandteilen zusammengesetzt sein sollen, um den vollständigen Aufschluss und die Vernetzung nicht zu stören. Auch die Verwendung eines Breis der pflanzlichen Kom- ponente mit möglichst niedrigem Wassergehalt ist erfindungsgemäß vorgesehen und in manchen Fällen bevorzugt, z.B. wenn das tierische Protein in Pulverform eingesetzt wird. From the viewpoint of fully digesting and crosslinking natural vegetable protein sources, preference is given to products which can be ground to a fine powder or already present in an open-ended state, for example after a cooking or baking process, e.g. Breadcrumbs. In addition, the vegetable components (with the exception of any targeted oilseeds) have a low fat content and should be composed of few and well-known constituents so as not to disturb complete digestion and cross-linking. The use of a slurry of the plant component with the lowest possible water content is also provided according to the invention and is preferred in some cases, e.g. when the animal protein is used in powder form.
Wie bereits bei den tierischen Proteinen beschrieben, bietet sich auch bei den pflanz- liehen Komponenten die Möglichkeit, Abfallprodukte oder Reste zu verwerten oder auch gereinigte industrielle Einzelbestandteile von pflanzlichen Rohstoffen (z.B. Stärke, Gluten, Kleie, Trester etc.) gezielt einzusetzen. As already described for the animal proteins, it is also possible with the vegetable-based components to utilize waste products or residues or to use purified industrial individual constituents of vegetable raw materials (for example starch, gluten, bran, pomace, etc.) in a targeted manner.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden als pflanzliche Proteinquel- le beispielsweise Getreidemehle, Kartoffelmehl, Sojamehl und Maismehl eingesetzt. Industrielle Abfälle und Rückstände pflanzlicher Rohstoffe und Produkte, wie z.B. Traubenpressrückstände, Abfälle bei der Alkoholherstellung, Reste und Abfälle aus der Lebensmittelproduktion, sind sowohl wirtschaftlich als auch durch ihren meist höheren Proteinanteil und ihrer schon aufgeschlossenen Form (gekocht/gebacken) noch vorteilhafter und einfacher erfindungsgemäß zu nutzen. Komponente b) - Base In preferred embodiments of the invention, vegetable protein sources used include, for example, cereal flours, potato flour, soya flour and maize flour. Industrial wastes and residues of vegetable raw materials and products, such as grape press residues, waste in the production of alcohol, leftovers and waste Food production, both economically and by their usually higher protein content and their already digested form (cooked / baked) even more advantageous and easier to use according to the invention. Component b) - Base
Die aus Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxiden, -hydrogencarbonaten und -car- bonaten ausgewählten Reaktionskomponenten, worunter für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch - gemäß der anerkannten Definition von "Alkalien" - auch Ammoniak und dessen Carbonat und Hydrogencarbonat, z.B. in Form von Hirsch- hornsalz, fallen, dienen vordergründig dem Aufschluss und der Umsetzung der Proteine zu entsprechenden Reaktionsprodukten. Hinzu kommen noch stark vernetzende Wirkungen und die "Carbonatisierung" der Zusammensetzung, was eine Schutzfunktion gegenüber äußeren Einflüssen, wie z.B. Nässe und Hitze, bewirkt. Darüber hinaus sorgt die Base für einen alkalischen pH-Wert der Zusammensetzung als Gan- zes und somit bestmögliche Benetzbarkeit verschiedener damit zu beschichtender Werkstoffe sowie Resistenz gegenüber Schimmelpilz und anderen unerwünschten (weil frühzeitigen) Verrottungseinflüssen. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass durch die in saurem Milieu, wie z.B. im Boden oder Erdreich, erfolgende Neutralisation der Effekt eintritt, dass die natürlichen Komponenten der Zusammensetzung mikrobiolo- gisch aufgeschlossen werden können, was eine langsame natürliche Verrottung der aus denrZusammensetzung hergestellten Beschichtungen oder Gegenstände nach Deponierung derselben ermöglicht.  The reaction components selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, bicarbonates and carbonates, including, for the purposes of the present invention, also, in accordance with the accepted definition of "alkalis", ammonia and its carbonate and bicarbonate, e.g. in the form of deer horn salt, are superficially used for the digestion and conversion of the proteins into corresponding reaction products. In addition there are strong cross-linking effects and the "carbonation" of the composition, which has a protective function against external influences, such as e.g. Wetness and heat, causes. In addition, the base provides an alkaline pH of the composition as a whole and thus the best possible wettability of various materials to be coated therewith as well as resistance to mold and other undesirable (because premature) rotting influences. At the same time it is ensured that by the in acidic environment, such as. in the soil or soil, neutralization takes place so that the natural components of the composition can be microbiologically digested, allowing a slow natural rotting of the coatings or articles made from the composition after their disposal.
Zudem reagieren Leichtmetalle mit alkalischen Systemen, so dass die Zusammen- setzung gemäß vorliegender Erfindung zur Flammschutz-Ausrüstung von Leichtmetalloberflächen oder auch gleichzeitig als Bindemittel oder Klebstoff für weitere Kombinationen mit Leichtmetallen eingesetzt werden kann. Es sei auch nochmals festgehalten, dass alkalische Systeme Fette verseifen und somit sowohl Fetteinträge in der Rezeptierung als auch Fettspuren oder Fett-Verschmutzungen an zu beschich- tenden Flächen binden, was einen bedeutenden Vorteil für ein Beschichtungssystem darstellt. Als bevorzugte Reaktionspartner und Wirkungskomponenten haben sich unter anderem NaOH, KOH, Ca(OH)2, NaHC03, NH4HCO3, Pottasche, Holzasche, Soda und Ammoniak erwiesen. Aus Kosten-, Verfügbarkeits-, Handhabungs- und Toxizitäts- gründen wird als Base gemäß vorliegender Erfindung vorzugsweise Ca(OH)2, NaOH oder KOH oder ein Gemisch davon eingesetzt, noch bevorzugter Ca(OH)2 in Form von Sumpfkalk, besonders bevorzugt ein Gemisch aus Sumpfkalk und zumindest einem Alkalimetallhydroxid, insbesondere ein Gemisch aus Sumpfkalk und NaOH. Bei Verwendung eines solchen Gemischs sollte das Alkalimetallhydroxid (oder zumindest eines davon, falls mehrere vorhanden sind), das aus Kostengründen vor- zugsweise NaOH ist, mit dem tierischen Protein und gegebenenfalls auch mit optional enthaltenen pflanzlichen Komponenten vorvermischt sowie gegebenenfalls zusammen damit erhitzt werden, um einen zumindest teilweisen, vorzugsweise vollständigen, Aufschluss dieser Komponenten herbeizuführen, bevor der Sumpfkalk und optionale Füllstoffe oder Additive zugesetzt werden, wie nachstehend näher aus- geführt wird. Umfasst die Base ein Carbonat oder Hydrogencarbonat, mittels dessen die Wasserbeständigkeit erhöht werden kann, wird dieses vorzugsweise ebenfalls erst im letzten Mischschritt zugesetzt, um ein etwaiges Aufschäumen des Gemischs zu verhindern, falls dieser Effekt nicht explizit gewünscht wird. Verschiedene Komponenten, wie z.B. aufgeschlossene Stärke, können mit bestimmten starken Basen unverträglich sein und zu ungewollten Reaktionen und Entmischung führen. Dieser Effekt wird gemäß vorliegender Erfindung durch die emulgie- renden Eigenschaften der Proteine gehemmt bzw. verhindert. Es ist nämlich nun erstmals gelungen, Unverträglichkeitsreaktionen mit Sumpfkalk zu vermeiden, indem zur proteinhaltigen Mischung ein Alkalimetallhydroxid wie NaOH zugesetzt wird, wobei das Alkalimetallhydroxid als Aufschluss- und Reaktionskomponente mit Komponente a) vorvermischt wird und - gleichzeitig damit oder erst danach - der Sumpfkalk zugesetzt wird. Bei Verwendung bestimmter tierischer Proteinquellen und ausreichender Proteinkonzentration in der Rezeptierung lassen sich so eine Koagulierung und Entmischung bei Kontakt mit Sumpfkalk oder anderen Basen in den Bindemittelmischungen vermeiden. Unter Sumpfkalk ist hierin eine Aufschlämmung, d.h. Suspension, von Ca(OH)2 in Wasser zu verstehen. Die Verwendung von Sumpfkalk besitzt gegenüber jener von Löschkalk den Vorteil, dass Sumpfkalk keine ungelöschten Kalkanteile mehr enthält, die sich beim Vermischen der Komponenten der Zusammensetzung negativ auswir- ken könnten. Besonders bevorzugt ist daher die Verwendung eines Sumpfkalks, der zumindest drei Monate ruhen (d.h. mit Wasser ausreagieren) gelassen wurde, um das Calciumoxid in ausreichendem Ausmaß zu Ca(OH)2 umzusetzen. In addition, light metals react with alkaline systems, so that the composition according to the present invention can be used for the flameproofing of light metal surfaces or at the same time as a binder or adhesive for further combinations with light metals. It should also be noted again that alkaline systems saponify fats and thus bind both fat deposits in the formulation as well as traces of grease or grease contamination to surfaces to be coated, which represents a significant advantage for a coating system. Among others, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , NaHCO 3 , NH 4 HCO 3 , potash, wood ash, soda and ammonia have proved to be preferred reactants and components of action. For reasons of cost, availability, handling and toxicity, preference is given to using Ca (OH) 2 , NaOH or KOH or a mixture thereof as the base according to the present invention, more preferably Ca (OH) 2 in the form of quick lime, more preferably one Mixture of lime and at least one alkali metal hydroxide, in particular a mixture of lime lime and NaOH. When using such a mixture, the alkali metal hydroxide (or at least one, if any), which is preferably NaOH for cost reasons, should be premixed with the animal protein and optionally also with optional vegetable components, and optionally heated together To bring about an at least partial, preferably complete, digestion of these components before the slaked lime and optional fillers or additives are added, as will be explained in more detail below. If the base comprises a carbonate or bicarbonate, by means of which the water resistance can be increased, this is preferably likewise added only in the last mixing step, in order to prevent any foaming of the mixture, if this effect is not explicitly desired. Different components, such as digested starch, may be incompatible with certain strong bases and lead to unwanted reactions and segregation. This effect is inhibited or prevented by the emulsifying properties of the proteins according to the present invention. It has now been possible for the first time to avoid incompatibility reactions with lime by adding to the protein-containing mixture an alkali metal hydroxide such as NaOH, wherein the alkali metal hydroxide is pre-mixed as digestion and reaction component with component a) and - at the same time or only afterwards - the lime lime is added , When using certain animal protein sources and sufficient protein concentration in the formulation can be as coagulation and segregation in contact with slaked lime or other bases in the binder mixtures avoided. By sump lime herein is meant a slurry, ie suspension, of Ca (OH) 2 in water. The use of silt lime has the advantage over slaked lime that slaked lime no longer contains any extinguished lime particles which could negatively affect the mixing of the components of the composition. Therefore, it is particularly preferred to use a lime that has been left to rest (ie, react with water) for at least three months to sufficiently convert the calcium oxide to Ca (OH) 2 .
Durch die Wahl der Basenkomponenten und ihrer Anteile in der Zusammensetzung können sowohl das Ausmaß des Aufschlusses der tierischen und/oder pflanzlichen Bestandteile als auch der Vernetzungsgrad der enthaltenen Polymere gesteuert werden. Beispielsweise bewirken größere Anteile an NaOH, die zusammen mit den Komponenten a) und gegebenenfalls c) vorerhitzt werden, dass die Eigenschaften der tierischen Proteine und etwaiger pflanzlicher Polymere stärker zur Geltung kom- men. Speziell anhand der Menge an Ca(OH)2 lässt sich hingegen der Vernetzungsgrad und damit die Stabilität und Steifigkeit sowie das Quellvermögen und damit die Wasserbeständigkeit der gehärteten Zusammensetzung steuern, wie dies in den späteren Beispielen näher erläutert wird. Es hängt vor allem von der Qualität der Einsatzstoffe und deren Kombination, aber auch von den angestrebten Eigenschaften der flammhemmenden Zusammensetzung ab, ob die Basenkomponente mehr oder weniger stark verdünnt, gelöst oder als Feststoff oder als Kombination davon eingesetzt wird. Beispielsweise werden Hydro- gencarbonate gezielt zur Aufschlussförderung eingesetzt und/oder dann, wenn ein Aufschäumen im späteren thermischen Verarbeitungsprozess gewünscht wird. In diesem Fall wird das frei werdende C02 dazu genutzt, die Carbonatisierung im System zu verstärken oder/und durch Reaktion mit anderen Komponenten zu beschleunigen. Wichtig ist, die Zusammensetzung insgesamt alkalisch zu halten und mit zumindest leichtem Alkalienüberschuss zu rezeptieren. Speziell bei Verwendung von pflanzlichen Naturprodukten ist es von Vorteil, wenn deren Protein- und Stärkeanteile ebenBy choosing the base components and their proportions in the composition, both the extent of digestion of the animal and / or vegetable constituents and the degree of crosslinking of the polymers contained can be controlled. For example, larger proportions of NaOH, which are preheated together with components a) and, if appropriate, c), have the effect that the properties of the animal proteins and of any vegetable polymers are more pronounced. On the other hand, the degree of crosslinking and thus the stability and stiffness as well as the swelling capacity and thus the water resistance of the cured composition can be controlled specifically based on the amount of Ca (OH) 2 , as will be explained in more detail in the later examples. It depends above all on the quality of the starting materials and their combination, but also on the desired properties of the flame retardant composition, whether the base component is more or less diluted, dissolved or used as a solid or as a combination thereof. For example, hydrogen carbonates are used specifically for pulping and / or when foaming is desired in the later thermal processing. In this case, the liberated C0 2 is used to enhance the carbonation in the system and / or to accelerate by reaction with other components. It is important to keep the composition alkaline overall and to reconstitute it with at least slight excess of alkali. Especially when using natural herbal products, it is advantageous if their protein and starch components even
so - falls von der Base angegriffen und vor der Aushärtung und Vernetzung teilweise angelöst und so in die Reaktionen mit dem tierischen Protein miteingebunden werden. Bei Kombinationen mit synthetischen Produkten ist die Alkalität aber ebenso vorteilhaft, weil die dadurch verbesserte Benetzbarkeit unterstützend wirkt und Restspuren von Fetten oder anderen störenden Oberflächenverschmutzungen chemisch aufgeschlossen werden, z.B. vor allem durch Verseifung. so - if attacked by the base and partially dissolved before curing and cross-linking and thus be involved in the reactions with the animal protein. In combinations with synthetic products, however, the alkalinity is also advantageous because the improved wettability thereby has a supporting effect and the residual traces of fats or other interfering surface contaminants are chemically disrupted, for example by saponification.
Optionale Komponente c) - Füllstoffe, Additive Optional component c) - Fillers, additives
Füllstoffe fillers
In dieser Gruppe fallen nahezu alle natürlichen und synthetischen Füllstoffe und Zuschlagstoffe. Entscheidend für die Auswahl sind die Eigenschaften des Füllstoffs und dessen Mengenanteil in der Zusammensetzung. Zur Illustration der vielfältigen Möglichkeiten, durch Füllstoffe die erfindungsgemäße Wirkung der Zusammensetzungen zu optimieren, werden - zusätzlich zu den in den Beispielen angeführten - nachste- hend einige bevorzugte, nichteinschränkende Vertreter dieser Gruppe charakterisiert. Almost all natural and synthetic fillers and additives are included in this group. Crucial for the selection are the properties of the filler and its proportion in the composition. To illustrate the many ways in which fillers optimize the effect of the compositions according to the invention, some preferred non-limiting representatives of this group are characterized in addition to those mentioned in the examples.
Knochenasche (Spodium): Knochenasche ist ein höchst interessanter und zugleich sehr wirkungsvoller Füllstoff und durch seine chemische Zusammensetzung ein zusätzlich wirkames Flammschutzmittel. Spodium besteht zu 73-84 % aus Calcium- phosphat, zu ca. 10 % aus Calciumcarbonat, zu 2-3 % aus Magnesiumphosphat und zu ca. 4 % aus Calciumfluorid. Dieser Füllstoff eignet sich in flammhemmenden Be- schichtungssystemen, insbesondere für Anstriche, da seine Hitzebeständigkeit und auch Flammfestigkeit sehr hoch sind und er im neuen natürlichen Proteinsystem der Erfindung dessen Effektivität optimiert. Der einzige kleine Nachteil ist der Halogenid- anteil, d.h. an Calciumfluorid, der zwar relativ gering ist und wegen der hohen Reaktionsfreudigkeit von Fluor kaum ein nennenswertes Problem in Brandgasen aufwerfen wird. Allerdings sollte dieser Punkt bei der Auswahl für Rezeptierungen beachtet werden. Korkgranulat oder Korkmehl: Kork hat grundsätzlich brandresistente und brandhemmende Eigenschaften. Gemäß vorliegender Erfindung lassen sich deren flammhemmende Eigenschaften in der Rezeptierung zusätzlich verstärken oder optimieren. Bei Verwendung der Zusammensetzung als Bindemittel für solche Kork-Füllstoffe können absolut unbrennbare Korkprodukte erzeugt werden. Bone ash (Spodium): Bone ash is a highly interesting and at the same time very effective filler and, due to its chemical composition, an additional effective flame retardant. Spodium consists of 73-84% calcium phosphate, about 10% calcium carbonate, 2-3% magnesium phosphate and about 4% calcium fluoride. This filler is useful in flame retardant coating systems, especially for paints, because its heat resistance and flame resistance are very high and it optimizes its effectiveness in the new natural protein system of the invention. The only small disadvantage is the halide content, ie of calcium fluoride, which is relatively low and because of the high reactivity of fluorine will hardly pose a significant problem in combustion gases. However, this point should be considered in the recipe selection. Cork granules or cork flour: Cork has basically fire-resistant and fire retardant properties. According to the present invention, their flame retardant properties in the formulation can be additionally enhanced or optimized. at Using the composition as a binder for such cork fillers, absolutely non-combustible cork products can be produced.
Natürliche Faserstoffe: Neben inhärent unbrennbaren Faserstoffen wie Metallfasern und Glasfasern kann es auch vorteilhaft sein, natürliche, auf Zellstoff oder Kollagen basierende Faserstoffe, Wolle, Haare etc. als Füllstoffe einzusetzen. Die Faserstoffe können mit einer eigens darauf ausgerichteten Rezeptierung der Zusammensetzung, z.B. mit etwas erhöhtem Basenanteil, chemisch aufgeschlossen werden, werden somit mitvernetzt und dadurch flammgeschützt, brandresistent und werden im Trock- nungs- und Aushärteprozess untrennbar miteingebunden. Je nach Konzentration und Qualität der Fasermasse kann unter Verwendung solcher natürlicher Faserstoffe aus der Zusammensetzung entweder ein optimiertes Bindemittelsystem (Kleberbrei) erstellt werden, oder sie kann als gefüllte Formmasse zu einem extrem stabilen leichtgewichtigen Bauteil ausgehärtet und vernetzt werden. Natural Fibers: In addition to inherently incombustible fibers such as metal fibers and glass fibers, it may also be advantageous to use natural pulp, wool, hair, etc. based on pulp or collagen as fillers. The fibers may be treated with a specially formulated formulation of the composition, e.g. With a slightly increased base content, chemically digested, they are thus cross-linked and thus flame-retardant, fire-resistant and are inseparably included in the drying and curing process. Depending on the concentration and quality of the pulp, using such natural pulps from the composition, either an optimized binder system (slurry) may be prepared, or it may be cured and cured as a filled pulp to an extremely stable lightweight component.
Ein Kleberbrei mit Faserstoffen hat ergänzend dort Vorteile, wo die Klebekraft des ungefüllten Bindemittelsystems nicht ausreicht, um eine feste, nicht ablösbare Be- schichtung auf bestimmten Werkstoffen, wie z.B. solchen mit glatten Oberflächen, zu erzeugen. Beispielsweise besitzen Stroh, Schilf, Bambus, Gras, Polyolefine etc. alle- samt glatte Oberflächen und sind daher kaum verklebbar. In diesem Fall können die Oberflächen mit einer mit Faserstoffen gefüllten Zusammensetzung umhüllt und dadurch die schlechte Verklebbarkeit überwunden werden. Das gleiche Prinzip kann auch auf sonstige, nicht oder schlecht verklebbare Werkstoffmischungen übertragen werden. An adhesive slurry with fibrous materials additionally has advantages where the adhesive strength of the unfilled binder system is insufficient to provide a strong, non-releasable coating on certain materials, e.g. those with smooth surfaces. For example, straw, reeds, bamboo, grass, polyolefins etc. all have smooth surfaces and are therefore hardly bondable. In this case, the surfaces may be enveloped with a fiber filled composition, thereby overcoming the poor bondability. The same principle can be transferred to other, not or poorly bondable material mixtures.
Vulkanasche, Glasschaum: Vulkanasche und Glasschaum gibt es in unterschiedlichsten Qualitäten und Formen. Die entscheidendste Produktcharakteristik ist aber in der geschäumten, offenporigen Struktur der Teilchen und der silikathaltigen Zusammensetzung zu sehen. Der Vorteil dieses Füllstoffs ist vor allem, dass auf Basis anor- ganischer und unbrennbarer Werkstoffe den aus der Zusammensetzung hergestellten flammhemmenden Produkten eine hohe Stabilität, Leichtgewichtigkeit und Wärmeisolierung verliehen werden können, was deren Brandbeständigkeit und -resistenz deutlich erhöht. Mit diesen Füllstoffen können auch Wärmeisolationsprodukte wie Polystyrolschaum oder Polyurethanschäume wirkungsvoll flammgeschützt werden, ohne in nennenswertem Ausmaß an isolierenden Eigenschaften einzubüßen. Bei Verwendung der Zusammensetzung als Bindemittel für größere Anteile an Vulkan- asche führt zu neuen flammfesten, leichtgewichtigen und wärme- und schallisolierenden Produkten. Volcanic ash, glass foam: Volcanic ash and glass foam are available in a wide variety of qualities and shapes. However, the most decisive product characteristic can be seen in the foamed, open-pored structure of the particles and the silicate-containing composition. Above all, the advantage of this filler is that based on inorganic and incombustible materials, the flame-retardant products produced from the composition can be given high stability, light weight and thermal insulation, with the result of their fire resistance and resistance clearly increased. With these fillers also heat insulation products such as polystyrene foam or polyurethane foams can be effectively flame retardant without sacrificing any significant degree of insulating properties. Using the composition as a binder for larger amounts of volcanic ash results in new flame resistant, lightweight and heat and sound insulating products.
Kokosschalen: Kokosschalen sind extrem feste und dauerhaft stabile Produkte, die sich gemäß vorliegender Erfindung in gemahlenem Zustand hervorragend als Füll- Stoffe eignen, um Festigkeit und Beständigkeit der Produkte zu erhöhen. Die Wirkung ist ähnlich zu den vorhin genannten Naturfaserstoffen, wenn die Stärke- und Proteinanteile chemisch aufgeschlossen und untrennbar im System vernetzt und eingebunden werden. Den aus der Zusammensetzung erhaltenen Produkten wird dadurch eine besondere Härte und Stabilität verliehen. Kokosschalen zeigen nahezu keine Quellung und eigenen sich daher speziell auch für wasserfeste feuerbeständige Produkte. Coconut shells: Coconut shells are extremely strong and permanently stable products which, in the milled state according to the present invention, are outstandingly suitable as fillers in order to increase the strength and durability of the products. The effect is similar to the natural fibers mentioned above, when the starch and protein components are chemically digested and inseparably crosslinked and integrated in the system. The products obtained from the composition are thereby given a particular hardness and stability. Coconut shells show almost no swelling and are therefore especially suitable for waterproof fire-resistant products.
Kakao, Kaffee: Beide Produkte haben die Eigenschaft, mit den Komponenten der Zusammensetzung zu reagieren, Komplexe zu bilden und deren flammhemmende Wir- kung zu unterstützen. Zusätzlich positiver Effekt ist die Optimierung der Wasser- und Feuchtebeständigkeit des Systems. Kaffeepulver quillt bei Erstkontakt mit Wasser stark auf und schrumpft im Aushärteprozess entsprechend heftig. Dies ist bei seiner Verwendung zu beachten und gegebenenfalls durch geringe Konzentration, Feinmahlung oder Verwendung von Löskaffee zu kompensieren. Cocoa, coffee: Both products have the property of reacting with the components of the composition, forming complexes and supporting their flame-retardant action. An additional positive effect is the optimization of the water and moisture resistance of the system. Coffee powder swells strongly on contact with water and shrinks vigorously in the curing process. This must be taken into account in its use and, if necessary, compensated by low concentration, fine grinding or use of dissolving coffee.
Additive additives
Neben den bereits zuvor genannten Vertretern dieser Gruppe eignet sich eine Vielzahl anderer, vorzugsweise natürlicher, Hilfsmittel oder Stabilisatoren für den Zweck, die Zusammensetzung für ihre Bestimmung gemäß vorliegender Erfindung zu opti- mieren und gegebenenfalls auch zusätzliche Funktionen einzubringen. Zur Illustration seien bevorzugte und zum Teil auch in den späteren Beispielen eingesetzte Vertreter genannt, um die Wirkung dieser Gruppe zu verdeutlichen. In addition to the previously mentioned representatives of this group, a variety of other, preferably natural, auxiliaries or stabilizers for the purpose of optimizing the composition for their determination according to the present invention and possibly also to introduce additional functions. For the sake of illustration, preferred and partly also used in the later examples are mentioned in order to clarify the effect of this group.
Citronensäure: Diese wird vor allem in Rezeptierungen eingesetzt, in denen neben NaOH auch Ca(OH)2 in bestimmten Mischungsverhältnissen als Base eingesetzt wird. Die beiden Basenkomponenten in derartigen Rezepturen neigen dazu, im Aushärte- und Trocknungsprozess bei Temperaturen über 90 °C sehr rasch und heftig miteinander zu reagieren, was ein kurzes (aber nicht stabiles) Aufschäumen auslöst. Bei Verwendung der Zusammensetzung als Beschichtungsmasse bildet das ausge- härtete Endprodukt daher keinen zusammenhängenden, gleichmäßigen Flammschutzfilm. Das ist zwar nicht notwendigerweise ein Nachteil, da gleichzeitig eine gute Verteilung der Zusammensetzung auf dem flammhemmend auszurüstenden Träger und eine Durchdringung bis in kleinste Poren desselben erzielbar ist. Um aber für bestimmte Anwendungen diesen Effekt zu unterbinden und die Brandfestigkeit zu erhöhen, können der Zusammensetzung (vorzugsweise im letzten Mischschritt) beispielsweise ca. 0, 1 % bis 1 % Citronensäure beigemischt werden. Citronensäure selbst ist zwar nicht thermostabil und decarboxyliert beim Erhitzen auf über 175 °C rasch, was für gezieltes Schäumen genutzt werden kann (d.h. Citronensäure als Treibmittel). In Gegenwart von Ca2+ wird sie jedoch zu unlöslichem und unbrennba- rem Calciumcitrat umgesetzt. Mit Citronensäure wird somit auch ein Radikal- und lonenfänger in die Zusammensetzung eingeführt, der die ansonsten explosionsartig frei werdenden, überschüssigen Basenkomponenten binden und sowohl zur Stabilisierung (Schaumvermeidung) als auch zur Erhöhung der Brandresistenz gezielt eingesetzt werden kann. Citric acid: This is mainly used in formulations, in which in addition to NaOH and Ca (OH) 2 is used in certain mixing ratios as a base. The two base components in such formulations tend to react very rapidly and violently in the curing and drying process at temperatures above 90 ° C, causing a short (but not stable) foaming. When the composition is used as a coating composition, the cured end product therefore does not form a coherent, uniform flameproofing film. Although this is not necessarily a disadvantage, since at the same time a good distribution of the composition on the flame-retardant carrier to be equipped and penetration into the smallest pores of the same can be achieved. However, in order to prevent this effect for certain applications and to increase the fire resistance, the composition (preferably in the last mixing step), for example, about 0.1% to 1% citric acid are added. Although citric acid itself is not thermostable and decarboxylates rapidly upon heating to over 175 ° C, which can be used for targeted foaming (ie, citric acid as a blowing agent). In the presence of Ca 2+ , however, it is converted into insoluble and non-combustible calcium citrate. With citric acid, a radical and ion scavenger is thus introduced into the composition, which bind the otherwise explosively released, excess base components and can be selectively used both for stabilization (foam prevention) and to increase the fire resistance.
Siliciumdioxid: Ein inertes anorganisches Produkt, das in unterschiedlichsten natürlichen und industriell gefertigten Qualitäten zur Verfügung steht. Diese Produktfamilie besitzt außergewöhnliche Eigenschaften, durch die die Zusammensetzung stabilisiert und deren Reaktionen homogenisiert werden können. In Kombination mit ausgewähl- ten Reaktionspartnern werden die Härte, Festigkeit und Witterungsbeständigkeit erhöht, die chemische Beständigkeiten optimiert sowie die Brandschutzwirkung deut- lieh verbessert. Je nach Produkt und Qualität werden bereits mit geringsten Mengen (z.B. ab 0, 1 %) merkbare Eigenschaftsänderungen erzielt. Silica: An inert inorganic product available in a wide variety of natural and industrial grades. This product family has exceptional properties that stabilize the composition and homogenize its reactions. In combination with selected reaction partners, the hardness, strength and weather resistance are increased, the chemical resistance is optimized and the fire protection effect is significantly improved. lent improved. Depending on the product and quality, noticeable changes in properties are already achieved with the smallest amounts (eg from 0.1%).
Beispielhaft seien folgende bekannte Produkte auf Siliziumoxidbasis genannt: Quarz- mehl, Kieselgur, Vulkangestein oder Vulkanasche, oder auch die industriell gefertigten Produkte Glasschaum und Aerosil. Jedes für sich hat ganz spezielle, eigene Charakteristika und Wirkungsweisen und kann aus unterschiedlichen Zielsetzungen und Überlegungen eingesetzt werden. Alginate: Diese Polysaccharide sind bekannte natürliche Verdickungsmittel und Emulgatoren, die industriell vor allem in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Alginate reagieren in Gegenwart freier Calcium ionen durch Vernetzung zu langketti- gen, verzweigten Makromolekülen, die auch als "brückenbauende Stützstruktur" verstanden wird. Neben dem positiven Effekt, dass bei ihrer Verwendung gemäß vorlie- gender Erfindung ein Absetzen von Pigmenten oder anderen massereichen Komponenten vermieden werden kann, kann eine ähnliche stabilisierende Wirkung auch dort gezielt eingesetzt werden, wo aufgeschäumte Massen dauerhaft schaumstabilisiert und in feste, stabile Schaumstoffprodukte übergeführt werden sollen. Die Vernetzungsreaktion des Alginats mit Calcium hat weiters den Vorteil, dass die Alginate selbst gegenüber dem sonst üblicherweise rasch einsetzenden biologischen Abbau stabilisiert und im alkalischen Milieu gegenüber Verrottung geschützt sind. By way of example, mention may be made of the following known products based on silica: quartz flour, kieselguhr, volcanic rock or volcanic ash, or else the industrially produced products glass foam and Aerosil. Each of them has its own specific characteristics and modes of action and can be used for different purposes and considerations. Alginates: These polysaccharides are known natural thickeners and emulsifiers that are industrially used mainly in the food industry. In the presence of free calcium ions, alginates react by crosslinking to form long-chain, branched macromolecules, which is also understood as a "bridge-forming support structure". In addition to the positive effect that settling of pigments or other high-mass components can be avoided in their use according to the present invention, a similar stabilizing effect can also be used selectively where foamed masses are permanently foam-stabilized and converted into solid, stable foam products should. The crosslinking reaction of alginate with calcium also has the advantage that the alginates themselves are stabilized against the otherwise usually rapidly onset of biodegradation and protected against rotting in an alkaline environment.
Kurzfasern: Damit sind hierin Faserstoffe ab ca. 0,1 mm Faserlänge zu verstehen, die sowohl emulgierend, stabilisierend als auch benetzungs- und haftungsfördernd wirken. Der Einsatz von Kurzfasern als Additive kann aufgrund unterschiedlicher Zielsetzungen erfolgen. Je nach Fasertyp und Art kann die Trocknung des wässrigen Systems beschleunigt oder auch verlangsamt werden. Kurzfasern wirken schon in geringster Konzentrationen Rissbildungen während des Trocknungsprozesses entgegen und gewährleisten glattflächige zusammenhängende Schichten oder Dünnfilme. In geschäumten Systemen nehmen Kurzfasern schaumstabilisierende Funktionen wahr und gewährleisten durch den Stützeffekt ausreichend gleichmäßige und bis zur Aushärtung stabile Schaumstrukturen. Kurfasern haben auch haftverstärkende Wir- kung von Beschichtungs- oder Bindemittelsystemen auf glatten Oberflächen. Bei Verwendung nichtbrennbarer Kurzfaserqualitäten kann die flammhemmende Wirkung einer Beschichtung oder eines Gegenstands gemäß vorliegender Erfindung noch verbessert und, falls gewünscht, der Feststoffanteil in der Rezeptur erhöht werden. Short fibers: This means fibers from about 0.1 mm fiber length, which have an emulsifying, stabilizing effect as well as a wetting and adhesion promoting effect. The use of short fibers as additives may be due to different objectives. Depending on the fiber type and type, the drying of the aqueous system can be accelerated or slowed down. Short fibers counteract crack formation during the drying process even in very low concentrations and ensure smooth continuous layers or thin films. In foamed systems, short fibers perform foam-stabilizing functions and, thanks to the support effect, ensure sufficiently uniform and stable foam structures until hardened. Kurfasern also have adhesion-enhancing effects. kung of coating or binder systems on smooth surfaces. When using non-combustible short fiber grades, the flame retardancy of a coating or article of the present invention can be further improved and, if desired, the solids content in the formulation increased.
Magnesiumcarbonat/Magnesiumhvdroxid: Beide Werkstoffe zeichnen sich durch geringe Wasserlöslichkeit und Hitzebeständigkeit aus und sind basisch reagierende Hilfsstoffe und ergänzende Möglichkeiten zur Qualitätsoptimierung. In den Rezeptie- rungen bieten die Magnesiumverbindungen den Vorteil, dass die Wasser- und Hitze- beständigkeit einer Protein-Flammschutzrezeptierung deutlich verbessert wird und sie in Kombination mit Sumpfkalk-Protein-Rezeptierungen schon in geringen Konzentrationen die flammhemmenden Eigenschaften potenzieren. Magnesium- und Cal- ciumverbindungen sind üblicherweise die härtebildenden Elemente in Wasser und zeichnen sich dadurch aus, sehr stabile und dauerhaft feste und in Wasser kaum lös- liehe Carbonatsalze zu bilden. Dieser Effekt wird mit Hilfe der Proteine und deren emulgierenden und flammhemmenden Eigenschaften bewusst und gezielt genutzt, was neue und bisher unbekannte Rezeptierungsmöglichkeiten und Eigenschaftsprofile von proteinhaltigen Bindemitteln und Materialmischungen eröffnet. Herstellungsverfahren Magnesium carbonate / magnesium hydroxide: Both materials are characterized by low water solubility and heat resistance and are basic reacting auxiliaries and complementary options for quality optimization. In the formulations, the magnesium compounds have the advantage that the water and heat resistance of a protein flame retardant formulation is significantly improved and, in combination with lime lime protein formulations, they potentiate the flame retardant properties even at low concentrations. Magnesium and calcium compounds are usually the hardness-forming elements in water and are characterized by the formation of very stable and permanently solid and hardly soluble in water carbonate salts. This effect is deliberately and purposefully exploited with the help of the proteins and their emulsifying and flame retardant properties, which opens up new and previously unknown formulation options and property profiles of proteinaceous binders and material mixtures. production method
Aufgrund der Vielzahl der möglichen optionalen Komponenten und derer Eigenschaften ist es schwierig, ein allgemeingültiges Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung und zu deren erfindungsgemäßer Verarbeitung zu flemmhemmenden Oberflächen oder Gegenständen anzugeben, da zahlreiche komponentenspezifische Überlegungen anzustellen sind. Grundsätzlich ist jedoch zwischen den folgenden Fällen zu unterscheiden.  Because of the multitude of possible optional components and their properties, it is difficult to provide a general process for the preparation of the composition and its processing according to the invention into anti-flammable surfaces or articles, since numerous component-specific considerations have to be considered. Basically, however, a distinction must be made between the following cases.
A) Reaktive, d.h. an der Luft selbstvernetzende Zusammensetzungen, die im Wesentlichen aus tierischen Proteinen und Base bestehen und keinerlei oder nur sehr geringe Anteile an pflanzlichen Komponenten enthalten. Diese weisen eine sehr kurze Topfzeit auf und sind daher sehr rasch zu verarbeiten. B) Nichtreaktive Zusammensetzungen, die nur aus tierischen, pflanzlichen oder tierisch-pflanzlichen Komponenten zusammengesetzt sind. Diese weisen eine deutlich längere Lagerstabilität auf. Diese Gruppe ist noch unterteilt in: A) Reactive, ie airborne self-crosslinking compositions consisting essentially of animal proteins and base and containing no or only very small amounts of vegetable components. These have a very short pot life and can therefore be processed very quickly. B) non-reactive compositions composed only of animal, vegetable or animal-vegetable components. These have a significantly longer shelf life. This group is still divided into:
B1 ) aufgeschlossene und vorvernetzte Zusammensetzungen und  B1) digested and precrosslinked compositions and
B2) nicht aufgeschlossene und nicht vorvernetzte Zusammensetzungen.  B2) undigested and non-precrosslinked compositions.
A) Reaktive, selbstvernetzende Zusammensetzungen A) Reactive, self-crosslinking compositions
Diese werden im Wesentlichen durch einfaches Vermischen der Komponenten a) und b) hergestellt. Je nach Proteinkonzentration und Art des tierischen Proteins wird durch die Zugabe der Base als Reaktions- und Vernetzungskomponente, vorzugsweise eines Erdalkalimetallhydroxids wie Ca(OH)2, der Aufschluss des Proteins vollzogen und zugleich die vernetzende Wirkung gestartet, die je nach Proteinkonzentration relativ rasch zur vollständigen Vernetzung führen kann. Das vollständig vernetzte tierische Protein bildet eine kompakte, gelierte Masse, die mit zunehmender Trock- nung ihre Klebrigkeit verliert und schwierig zu verarbeiten ist. Daher ist es wichtig, die Masse vor ihrer vollständigen Vernetzung zu verarbeiten. These are essentially produced by simply mixing components a) and b). Depending on the protein concentration and type of animal protein, the addition of the base as a reaction and crosslinking component, preferably an alkaline earth metal hydroxide such as Ca (OH) 2 , the digestion of the protein and at the same time the crosslinking effect started, depending on the protein concentration relatively quickly to complete Networking can lead. The fully cross-linked animal protein forms a compact, gelled mass, which loses its stickiness with increasing drying and is difficult to process. Therefore, it is important to process the mass prior to its complete crosslinking.
Dieser an der Luft selbständig ablaufende Prozess kann bei Bedarf entweder durch Zugabe von Wasser oder durch Kühlung, z.B. auf 5-15 °C, deutlich gehemmt oder zumindest verlangsamt werden. This self-contained airborne process can be supplemented, if necessary, either by the addition of water or by cooling, e.g. to 5-15 ° C, significantly inhibited or at least slowed down.
Die Vorteile sind rasche und wirtschaftliche Verarbeitbarkeit, geringer Wassereintrag und, bei hohem Vernetzungsgrad, gute Wasserbeständigkeit des Endprodukts. Nachteilig ist, dass bis zur vollständigen Vernetzung eine thermisch unterstützte Trocknung und Aushärtung bei nicht mehr als 65-70 °C erfolgen sollte, um keinen vorzeitigen Abbau des makromolekularen Proteins zu provozieren. The advantages are rapid and economical processability, low water input and, with a high degree of crosslinking, good water resistance of the final product. The disadvantage is that until complete crosslinking a thermally assisted drying and curing at not more than 65-70 ° C should take place in order not to provoke premature degradation of the macromolecular protein.
B) Nichtreaktive Zusammensetzungen B) Non-reactive compositions
Hier sollten die folgenden allgemeinen Vorgangsweisen eingehalten werden, um optimale Zusammensetzungen sowie daraus hergestellte flammhemmende Produkte zu erhalten. BD Nichtreaktive, aufgeschlossene und vorvernetzte Zusammensetzungen Here, the following general procedures should be followed to obtain optimum compositions and flame retardant products made therefrom. BD Non-reactive, digested and precrosslinked compositions
Diese enthalten neben tierischem Protein vorzugsweise ein Alkalimetallhydroxid als Basenkomponente b-ι) und Sumpfkalk als Basenkomponente b2) sowie gegebenenfalls eine oder mehrere optionale Komponenten c). These contain, in addition to animal protein, preferably an alkali metal hydroxide as base component b-1) and bottoms lime as base component b 2 ) and optionally one or more optional components c).
Erster Arbeitsschritt bei der Herstellung ist, Komponente a) mit Alkalimetallhydroxid b-ι) zu mischen, das Protein durch gleichmäßige Durchmischung aufzuschließen und danach gegebenenfalls optionale Komponenten c) einzumischen und gleichmäßig, ohne vorzeitige Reaktionen oder Klumpenbildung zu dispergieren. The first step in the preparation is to mix component a) with alkali metal hydroxide b-ι) to break up the protein by uniform mixing and then optionally optional components c) mix in and evenly, without premature reactions or lump formation to disperse.
Im zweiten Arbeitsschritt werden die Nicht-Protein-Begleitstoffe der Komponente a) thermisch in einem Kochprozess aufgeschlossen. Um vollständige und gleichmäßige Dispergierung der Komponente b2) zu gewährleisten, sollte die aufgeschlossene und gekochte Masse auf zumindest 30-35 °C abgekühlt werden und erst dann, im dritten Arbeitsschritt, die vernetzende Komponente Sumpfkalk beigemischt und dispergiert werden. In darauf folgenden, weiteren Arbeitsschritten können noch weitere Komponenten c) zugesetzt werden. In the second step, the non-protein impurities of component a) are thermally digested in a cooking process. In order to ensure complete and uniform dispersion of component b 2 ), the digested and cooked mass should be cooled to at least 30-35 ° C and only then, in the third step, the crosslinking component Sumpfkalk be mixed and dispersed. In subsequent, further steps, further components c) can be added.
Diese Vorgehensweise gewährleistet die Verträglichkeit der Mischungskomponenten untereinander sowie die Langzeit-Lagerstabilität der Zusammensetzung. This procedure ensures the compatibility of the mixture components with each other and the long-term storage stability of the composition.
Zusammensetzungen, die ausschließlich auf tierischen Proteinen aufgebaut sind, können aber auch ohne thermischen Prozess nichtreaktiv formuliert und nachträglich bei der Verarbeitung, vernetzend aufgeschlossen werden. Hierzu wird zuerst im ers- ten Arbeitsschritt Komponente a) mit Reaktionskomponente b-ι) aufgeschlossen. Die Zusammensetzung ist in diesem Zustand zwar schon flammhemmend wirksam, aber nicht wasserbeständig. Daher wird vorzugsweise in einem zweiten Arbeitsschritt Reaktionskomponente b2) zugemischt, um den Vernetzungsgrad und damit auch die Wasserbeständigkeit zu erhöhen, wobei gleichzeitig die Verarbeitung zu flammhem- menden Beschichtungen oder Gegenständen erfolgt. Diese Vorgehensweise führt dazu, dass das Protein zuerst aufgeschlossen wird und somit seine Reaktivität verliert, und vorzugsweise erst im späteren thermischen Ver- arbeitungsprozess zur Herstellung flammhemmender Produkte daraus (der in diesem Fall auch deutlich über 70 °C durchgeführt werden kann), mit der Reaktionskompo- nente b2) versetzt und vernetzt wird. Compositions which are based exclusively on animal proteins, but can also be formulated non-reactive without thermal process and subsequently digested during processing, crosslinking. For this purpose, first in the first step component a) with reaction component b-ι) digested. The composition is already flame retardant in this state, but not water resistant. Therefore, the reaction component b 2) is blended in order thus also to increase the degree of crosslinking and the water resistance, preferably in a second step, at the same time the processing is performed to flame-Menden coatings or objects. This procedure results in the protein being first digested and thus losing its reactivity, and preferably only in the later thermal processing process for the preparation of flame-retardant products thereof (which in this case can be carried out well above 70 ° C), with the Reaktionskompo - nente b 2 ) and networked.
Derartige Zusammensetzungen sind üblicherweise nur wenige Stunden oder Tage lang lagerstabil, da sich der chemische Aufschluss und Spaltprozess der Proteine im alkalischen Medium kontinuierlich fortsetzt und diese abbaut. Die vernetzende Wir- kung in Gegenwart beider Basenkomponenten ist bei rein tierischen Proteinrezepturen nicht so stark ausgeprägt wie bei alleinigem Einsatz von Sumpfkalk. Tierisches Protein bietet nach Aufschluss mit Komponente b-ι) jedoch den Vorteil, dass höhere Verarbeitungstemperaturen einsetzbar sind, da das Protein bereits aufgeschlossen ist. Such compositions are usually storage-stable for only a few hours or days, since the chemical digestion and cleavage process of the proteins in the alkaline medium continuously continues and degrades. The cross-linking effect in the presence of both base components is not as pronounced in purely animal protein formulations as when using lime alone. However, animal protein after digestion with component b-1) has the advantage that higher processing temperatures can be used, since the protein is already digested.
B2) Nicht aufgeschlossene und nicht vorvernetzte Zusammensetzungen B2) Non-disrupted and non-pre-crosslinked compositions
Dies betrifft vor allem Zusammensetzungen, die tierische und pflanzliche Proteine enthalten und bei denen der thermische Aufschluss erst bei der Verarbeitung in einem thermischen Verarbeitungsprozess erfolgt, bei dem Siedetemperatur erreicht wird. This applies in particular to compositions containing animal and vegetable proteins, where thermal digestion takes place only during processing in a thermal processing process in which boiling temperature is reached.
Dazu werden die Komponenten in der gleichen Reihenfolge wie unter B1 ) beschrieben ohne thermischem Aufschluss der Begleitstoffe vermischt. Das Ergebnis ist wiederum eine Zusammensetzung, die nur wenige Tage lagerbar ist und erst bei der Verarbeitung vollständig aufgeschlossen und vernetzt wird. Die Masse ist durch den fehlenden thermischen Aufschluss und der nicht vollzogenen Vorvernetzung in ihrem Verhalten "biologisch geprägt" und ist daher gegenüber biologischen Abbauprozessen (molekularem Abbau, Entmischung und Schimmelbildung bei längerer Lagerung) nicht stabilisiert. Dieses Manko kann jedoch gegebenenfalls durch entsprechende stabilisierende Zusätze behoben werden. Die Erfindung wird nachstehend anhand von illustrierenden, nichteinschränkenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben. For this purpose, the components are mixed in the same sequence as described under B1) without thermal digestion of the accompanying substances. The result is again a composition that can be stored for only a few days and only fully processed and networked during processing. The mass is characterized by the lack of thermal digestion and the unreacted pre-crosslinking in their behavior "biological" and is therefore not compared to biodegradation processes (molecular degradation, segregation and mold formation during prolonged storage) not stabilized. However, this deficiency can be remedied by appropriate stabilizing additives if necessary. The invention will be described in more detail below with reference to illustrative, non-limiting embodiments.
BEISPIELE EXAMPLES
Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise und der großen Bandbreite der vorliegenden Erfindung wurden verschiedene Rezepturen zur Herstellung von Zusammensetzungen entwickelt, die entweder als Beschichtung zur Herstellung flammhemmender Beschichtungen auf Trägern oder als Formmasse/Bindemittel zur Herstellung flammhemmender Gegenstände eingesetzt wurden. Das jeweilige Verhalten unter Flamm- einwirkung bzw. Brandverhalten dieser Produkte wurde nach einem einfachen und zugleich wirkungsvollen Prüfverfahren untersucht und miteinander verglichen. To illustrate the operation and the broad scope of the present invention, various formulations have been developed for the preparation of compositions which have been used either as a coating for the preparation of flame retardant coatings on carriers or as a molding material / binder for the production of flame retardant articles. The respective behavior under flame action or fire behavior of these products was investigated and compared with each other by means of a simple and at the same time effective test procedure.
Unabhängig von der Art und Größe der Probekörper wurden sowohl ein Rand als auch die Hauptfläche der Probekörper mit einem Propangas-Lötbrenner bei voller Leistung erhitzt, wobei die zu prüfenden Teile jeweils in waagrechter Lage zur Flamme und senkrecht zur Flamme belastet und bewertet wurden. Der Abstand zum Brenner wurde so eingestellt, dass die Spitze der Flamme den Probekörper gerade eben berührte. Die Brennzeit war dabei, in Abhängigkeit vom Brandverhalten des jeweiligen Probekörpers, auf maximal 3 Minuten Dauerbelastung beschränkt und wurde ebenso vermerkt wie besondere Ereignisse, wie z.B. Rauchentwicklung, ungewöhnlicher, intensiver Geruch, Geräuschentwicklung und dergleichen. Regardless of the type and size of specimens, both an edge and the main surface of the specimens were heated with a propane gas torch at full power, loading and evaluating the parts to be tested in a horizontal position relative to the flame and perpendicular to the flame. The distance to the burner was adjusted so that the tip of the flame just touched the sample. The firing time was limited to a maximum of 3 minutes continuous load, depending on the fire behavior of the respective test specimen, and was noted as well as special events, e.g. Smoke, unusual, intense odor, noise and the like.
Um unterschiedlichste Rezepturen auf ihre Wirkung und Eigenschaften zu überprüfen, wurden in den nachstehenden Beispielen Papier, Vliesstoffe (Naturfaser und synthetische Faser), Kork (Granulat und Plattenprodukte), Holz (Holzspäne) und Polystyrolschaum (EPS-Granulat) erfindungsgemäß mit dem Proteinflammschutz ausgerüstet bzw. Zusammensetzungen erfindungsgemäß als Bindemittel eingesetzt und daraus flammfeste Bauteile gefertigt. Aus wirtschaftlichen Gründen wurden alle Rezeptierungen jeweils auf die höchstmögliche Konzentration ausgelegt, können aber in der Praxis der jeweiligen Anwendung an beliebige Gegebenheiten angepasst werden. So können etwa bei Verwendung von Naturfaserstoffen oder Hobel- und Sägespänen, die als Dämmschüttung oder durch Einblasen in Hohlkörper eingesetzt werden, mit den nachstehenden Rezepturbeispielen erstmals auch biologische Dämmstoffe höchst flammfest ausgerüstet werden, wobei nach Benetzung mit dem und Disper- gieren im jeweiligen Protein-Bindemittelsystem nur noch im temperierten Luftstrom ausreagiert/ausgehärtet zu werden braucht. Das mit den Rezeptierungen aufgewertete Produkt ist flammfest und feuchtestabil. Die stellt für heutige biologische Bau- und Dämmstoffe eine neue und höchst wirkungsvolle Problemlösung dar. Beispiel 1 In the following examples paper, nonwovens (natural fiber and synthetic fiber), cork (granules and plate products), wood (wood shavings) and polystyrene foam (EPS granules) according to the invention were equipped with the protein flame retardant or in order to check the effectiveness and properties of various recipes Compositions according to the invention used as a binder and made of flame-resistant components. For economic reasons, all formulations were each designed for the highest possible concentration, but can be adapted to any conditions in practice for each application. For example, when using natural fiber materials or planed and sawdust, which are used as Dämmschüttung or by blowing into hollow body, with the following recipe examples for the first time biological insulation materials are highly flame-resistant equipped, said after wetting with and dispersing in the respective protein Binder system only needs to be reacted / tempered in tempered air stream. The upgraded product with the formulations is flame-resistant and moisture-stable. This represents a new and highly effective problem solution for today's biological construction and insulating materials. Example 1
Reaktive, selbstvernetzende Zusammensetzung aus Milchproteinen und Füllstoff  Reactive, self-crosslinking composition of milk proteins and filler
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Topfen/Quark, ca. 1 % Fettanteil 40,0 Gew.-%  a) curd cheese, about 1% fat 40.0% by weight
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 Gew. -%
ci Blähglimmer-Mehl 40,0 Gew.-%  ci expanded mica flour 40.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Alternativ zum Blähglimmer-Mehl kann jedes verfügbare feinpulvrige Steinmehl oder anorganische Pigment, z.B. Weißpigment, eingesetzt oder zusätzlich zugemischt werden. Deren Wirkung ist vergleichbar, wenngleich sich Härte der getrockneten Be- schichtung unterscheidet. Blähglimmer zeichnet sich dadurch aus, dass eine "schup- penförmige" Mikrostruktur vorliegt, die zu geschmeidigen und glatten Beschichtungen mit gleichzeitig hoher Oberflächenhärte führt. Ähnliche Effekte wurden auch mit Farb- pigmenten, z.B. Titandioxid, beobachtet, die aufgrund ihrer Struktur die Oberflächeneigenschaften glättend beeinflussen. Alternatively to the expanded mica flour, any available finely powdered stone meal or inorganic pigment, e.g. White pigment, used or mixed in addition. Their effect is comparable, although the hardness of the dried coating differs. Blow-out mica is characterized by the presence of a "scale-shaped" microstructure that results in smooth and smooth coatings with high surface hardness. Similar effects were also observed with color pigments, e.g. Titanium dioxide, observed, which influence the surface properties smoothing due to their structure.
Schritt 1 : Quark und Sumpfkalk wurden gründlich vermengt und vollständig zum Basisbindemittel aufgeschlossen. Step 1: Quark and swamp lime were thoroughly mixed and completely digested to basal binder.
Schritt 2: Blähglimmer-Mehl wurde eingerührt und feinst dispergiert (Walzenstuhl, Perlmühle oder Dissolver-Rührscheibe; je nach Feinheit des Steinmehl-Pulvers) wobei darauf geachtet wurde, dass keine Klumpen gebildet wurden oder sich eine zu hohe Reibwärme entwickelte, die die selbständige Reaktion zusätzlich beschleunigen würde. Step 2: Blähglimmer flour was stirred in and finely dispersed (roller mill, bead mill or dissolver stirrer disc, depending on the fineness of the powdered stone powder) taking care that no lumps were formed or one too developed high frictional heat, which would accelerate the independent reaction in addition.
Die Masse kann je nach gewünschter Konsistenz mit Wasser verdünnt werden. Wichtig ist, dass dieser Ansatz zügig, am besten innerhalb von 1 Stunde, verarbeitet wird. Bei absehbar längerer Verarbeitungsdauer können nach dem Abmischen geringe Mengen an Wasser zugegeben werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu reduzieren, d.h. die Topfzeit zu verlängern. Das System ist selbstvernetzend, die Beschichtung trocknet und vernetzt bei Raumtemperatur binnen weniger Minuten. Thermisch unterstützt kann der Trocknungspro- zess zusätzlich beschleunigt werden, sollte aber bis zur vollständigen Aushärtung nicht über 70°C belastet werden. Ausgehärtet war und blieb die ausreagierte Beschichtung dauerhaft hitzebeständig und brandfest. Bei höherem Beschichtungsauf- trag können auf harten und stabilen Trägerstoffen Schrumpf- oder Trocknungsrisse in der Beschichtung entstehen, die beispielsweise durch Zugabe von 1 -2% Kurzfasern (z.B. 0,2 mm lang) zur Rezeptur vermieden werden. The mass can be diluted depending on the desired consistency with water. It is important that this approach is processed quickly, ideally within 1 hour. With a foreseeable longer processing time, small amounts of water may be added after mixing to reduce the reaction rate, i. to extend the pot life. The system is self-crosslinking, the coating dries and crosslinks at room temperature within a few minutes. Thermally assisted, the drying process can be additionally accelerated, but should not be loaded above 70 ° C until fully cured. The fully cured coating was and remained durably heat-resistant and fire-resistant. With a higher coating application, shrinkage or drying cracks in the coating can occur on hard and stable substrates, which are avoided, for example, by adding 1 -2% short fibers (for example 0.2 mm long) to the formulation.
Ergebnis und Wirkung: Als Beschichtung eingesetzt, werden Oberflächen mit einer brandfesten und gegenüber Nässeeinwirkung stabilen und festen Schutzschicht ausgerüstet. Die Viskosität kann durch Änderung der Gesteinmehl-Konzentration oder durch Zugabe von Wasser an die jeweilige Auftragstechnik angepasst werden. Farbstoffe oder Pigmente stören diese Flammschutzmasse nicht, sollten aber im Hinblick auf ihre chemische Zusammensetzung sorgfältig ausgewählt werden, um keine toxi- sehen Hydrolyseprodukte zu erzeugen. Bei temperaturempfindlichen oder thermisch schrumpfenden Produkten wird die thermische Stabilität durch äußere Wärmeeinwirkung erhöht. Bei Holz und anderen natürlichen Trägerwerkstoffe wird durch die chemische Aufschlusswirkung der Beschichtung die Beschichtungshaftung deutlich verstärkt. Die brandschützende Wirkung ist bis zu jenem Zeitpunkt, an dem der Träger- Werkstoff hinter der brandhemmenden Schutzschicht Pyrolysegase entwickelt, gegeben. Stärkere und dauerhafte Hitzeeinwirkung verhindert bei so beschichteten Produkten nicht die Entstehung von Pyrolysegasen im Trägermedium, die in der offe- nen Flamme verbrennen. Um dies zu vermeiden oder zu verbessern, kann diese Flammschutzmasse auch als Bindemittel im Trägerwerkstoff eingesetzt werden. Result and effect: Used as a coating, surfaces are equipped with a fire-resistant and wet-resistant and firm protective layer. The viscosity can be adjusted by changing the rock flour concentration or by adding water to the respective application technique. Dyes or pigments do not disturb this flame retardant, but should be carefully selected for their chemical composition so as not to produce toxic hydrolysis products. In temperature-sensitive or thermally shrinking products, the thermal stability is increased by external heat. In the case of wood and other natural carrier materials, the coating adhesion is markedly enhanced by the chemical disruption effect of the coating. The fire-protective effect is given up to the time at which the carrier material behind the fire-retardant protective layer pyrolysis gases developed. Stronger and more lasting effects of heat do not prevent the formation of pyrolysis gases in the carrier medium in products coated in this way. burn a flame. To avoid or improve this, this flame retardant can also be used as a binder in the carrier material.
Beispiel 2 Example 2
Nichtreaktive, thermisch aufgeschlossene und vorvernetzte Zusammensetzung Non-reactive, thermally digested and precrosslinked composition
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a Milch, ca. 1 % Fettanteil 60,0 Gew.-%  a milk, about 1% fat 60.0 wt%
a2) Sojamehl (Hensel)* 5,0 Gew.-% a 2 ) soy flour (Hensel) * 5.0% by weight
bi) NaOH-Lösung, 10%ig 5,0 Gew.-%  bi) NaOH solution, 10% 5.0% by weight
b2) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-% b 2 ) Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 wt .-%
c) SiO? (Acematt) 10,0 Gew.-%  c) SiO? (Acematt) 10.0% by weight
100,0 Gew.-% *: "Hensel Soja-fettarm", 48% Protein-Eiweiß, 15% Stärke, 8,5% Zucker, 3% Fett 100.0% by weight * : "Hensel soy low-fat", 48% protein protein, 15% starch, 8.5% sugar, 3% fat
Schritt 1 : Milch wurde mit S 1O2 vordispergiert und mit der NaOH-Lösung aufgeschlossen, danach wurde Sojamehl eingemischt und dispergiert. Step 1: Milk was predispersed with S 1 O 2 and digested with the NaOH solution, then soy flour was mixed and dispersed.
Schritt 2: Die Milch-Mehl-Masse wurde auf Kochtemperatur gebracht und vollständig aufgeschlossen, danach abgekühlt.  Step 2: The milk-flour mass was brought to cooking temperature and completely digested, then cooled.
Schritt 3: Der Sumpfkalk wurde eingemischt und feinst dispergiert.  Step 3: The lime lime was mixed in and finely dispersed.
Diese Rezeptur ist nicht reaktiv und über Monate lagerstabil. Die Trocknung kann bei Raumtemperatur, besser aber in einem thermisch gestützten Trocknungs- und Aus- härteverfahren durchgeführt werden. Die Viskosität kann durch Zugabe von Wasser bis zur gewünschten Konsistenz eingestellt werden. Diese Zusammensetzung ist sowohl für Anstrichsysteme als auch als Brandschutz-Bindemittel geeignet. This formula is non-reactive and storage stable for months. The drying can be carried out at room temperature, but better in a thermally supported drying and curing process. The viscosity can be adjusted to the desired consistency by adding water. This composition is suitable for both paint systems and as a fire retardant binder.
Ergebnis und Wirkung: Vergleichbar mit Beispiel 1 , nur mit dem Unterschied, dass die Beschichtung keine körnigen Bestandteile enthielt, stärker vernetzt und gegenüber äußeren Einflüssen besser stabilisiert war. Beispiel 3 Result and effect: Comparable with Example 1, except that the coating contained no granular constituents, was more crosslinked and better stabilized against external influences. Example 3
Zusammensetzung mit tierischem Protein aus Eiern (Vollei oder Eiklar)  Composition with animal protein from eggs (whole egg or egg white)
Je nach Anwendung und eingesetzter Technologie können unterschiedliche Rezep- turen für den Oberflächen-Flammschutz gewählt werden. Vollei besitzt dabei den Vorteil der besseren Dispergierbarkeit und der sehr guten Benetzbarkeit aufgrund des Fettanteils im Eidotter, der mit einem höherem Basenanteil zusätzlich aufgeschlossen (d.h. verseift) werden kann, dabei aber die Wasserbeständigkeit beeinträchtigt. Der höhere Fettanteil führt zu Bindemittelmassen, die die Filmbildung för- dem und flexiblere und glattere Beschichtungsergebnisse liefern. Eiweiß alleine führt hingegen zu härteren Flammschutzschichten und ergibt klebrigere Mischungen als bei Verwendung von Vollei. Beide Rohstoffquellen können als nicht wasserbeständige Beschichtungs- und Bindemittelmassen durch Aufschluss mit Alkalimetallhydroxiden einfach erstellt werden, wobei beim Einmischen unverzüglich eine starke Gelbil- dung auftritt, die mittels Temperierung auf ca. 60-70 °C aufgehoben werden kann, um die Verarbeitbarkeit zu erleichtern. Depending on the application and the technology used, different recipes for surface flame retardance can be selected. Whole egg has the advantage of better dispersibility and very good wettability due to the fat content in the egg yolk, which can be additionally digested (i.e., saponified) with a higher base content, while impairing the water resistance. The higher fat content leads to binder masses which promote film formation and provide more flexible and smoother coating results. On the other hand, protein alone leads to harder flame retardant layers and results in stickier mixtures than when using whole egg. Both sources of raw materials can be easily prepared as non-water-resistant coating and binder compositions by digestion with alkali metal hydroxides, during mixing a strong yellow formation occurs immediately, which can be reversed by means of temperature control to about 60-70 ° C in order to facilitate the processability.
Erdalkalimetallhydroxide führen zu wasserbeständigen und reaktiven Zusammensetzungen, und ihre Hanhabung bei der Herstellung der Zusammensetzung und ihrer Verarbeitung ist anspruchsvoller. Ein Gemisch aus Akalimetallhydroxiden und Erdalkalimetallhydroxiden und/oder -hydrogencarbonaten und/oder Ammoniak wirkt mit Vollei und Eiweiß eigenschaftsoptimierend und kann in entsprechenden Rezeptierun- gen zur verarbeitungs- und qualitätsoptimierten Produkten umgesetzt werden. Beispielhaft folgen zwei Rezepturbeispiele dazu, die die Wirkungsweisen und Möglichkeiten der Verwendung von Eiern als Quelle des tierischen Proteins beschreiben. Alkaline earth metal hydroxides result in water resistant and reactive compositions, and their handling in the preparation of the composition and its processing is more demanding. A mixture of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides and / or bicarbonates and / or ammonia has a property-optimizing effect with whole egg and protein and can be converted into corresponding formulations for processing and quality-optimized products. By way of example, two recipe examples follow that describe the modes of action and possibilities of using eggs as the source of the animal protein.
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Eiklar 80,0 Gew.-%  a) egg white 80.0% by weight
b) NaOH-Lösung, 10%ig 20,0 Gew.-%  b) NaOH solution, 10% 20.0% by weight
100,0 Gew.-% Diese Formulierung bildete umgehend ein nichtbeständiges Gel, das unter Temperatureinwirkung (maximal 70 °C) in eine dauerhaft mittelviskose, zähe Masse überging. Die Benetzungsfähigkeit des aufgeschlossenen Eiweißes war sehr stark ausgeprägt, was den Vorteil hat, dass dünne Schichten dieser Zusammensetzung aufgrund der starken Kapillarwirkung an offenzelligen Produkten gut mechanisch verankert werden. 100.0% by weight This formulation immediately formed a non-stable gel, which under the action of temperature (maximum 70 ° C) in a permanently medium viscous, viscous mass passed. The wetting ability of the digested protein was very pronounced, which has the advantage that thin layers of this composition are well anchored mechanically due to the strong capillary action on open-cell products.
Wurde diese Zusammensetzung gleichmäßig und satt auf Papier beidseitig aufgetragen, z.B. mit ca. 20 g/m2 Gesamtbeschichtung/Trockensubstanz, führte dies zu selbstverlöschenden (wenngleich nicht wasserfesten) Papierprodukten. When this composition was uniformly and fully applied on both sides of paper, eg with about 20 g / m 2 total coating / dry substance, this led to self-extinguishing (although not water-resistant) paper products.
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Vollei 60-80,0 Gew.-%  a) whole egg 60-80.0% by weight
bl Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 40-20,0 Gew.-%  lump lime (at least 3 months old) 40-20.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Derartige Formulierungen sind stark reaktiv, wobei schon nach wenigen Minuten die Gelbildung und Vernetzung einsetzt. Je höher der Ca(OH)2-Anteil, umso stärker die Vernetzung, die Flammschutzwirkung und auch die Wasserbeständigkeit. Sie sind vom wirtschaftlichen und qualitativen Standpunkt aus interessant, weil im Verarbei- tungsprozess sehr rasch ein wirksames Beschichtungsergebnis erreicht werden kann. Such formulations are highly reactive, with gel formation and crosslinking starting within a few minutes. The higher the Ca (OH) 2 content, the stronger the crosslinking, the flame retardancy and also the water resistance. They are interesting from an economic and qualitative point of view, because an efficient coating result can be achieved very quickly in the processing process.
Die Trocknung kann einfach bei Raumtemperatur oder auch mit thermischer Unterstützung, bevorzugt mit Strahlungswärme, durchgeführt werden. Die Festigkeit der Beschichtung oder des Beschichtungsfilms wird von der Trocknungswärme beein- flusst. Bei Raumtemperatur oder thermisch gestützter Trocknung bis 60 °C wurden stabile und feste Filme und Beschichtungen erhalten. Bei Trocknungs- und Härtungstemperaturen über 70 °C blieb die Flammschutzwirkung bestehen, die Festigkeit der Beschichtung baute aber mit zunehmender Trocknungstemperatur ab. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, ein Zweistufen-Trocknungssystem einzusetzen, indem in einem ersten Schritt bei Raumtemperatur oder thermisch leicht unterstützt (bis 60 °C) eine voll- ständige Vernetzung erfolgt und danach die Trocknung ohne Qualitätsverluste bei Temperaturen von bis zu 90-95 °C erfolgt. The drying can be carried out simply at room temperature or else with thermal support, preferably with radiant heat. The strength of the coating or the coating film is influenced by the heat of drying. At room temperature or thermally assisted drying up to 60 ° C stable and solid films and coatings were obtained. At drying and curing temperatures above 70 ° C, the flame retardancy remained, but the strength of the coating degraded with increasing drying temperature. It has proven advantageous to use a two-stage drying system in which, in a first step at room temperature or slightly thermally assisted (up to 60 ° C.), a complete drying system is used. continuous networking takes place and then the drying takes place without loss of quality at temperatures of up to 90-95 ° C.
Optionale Zuschlagstoffe können beigemischt werden, um beispielsweise die Optik oder die flammhemmende Wirkung zu optimieren. Optional additives can be mixed in, for example, to optimize the appearance or the flame-retardant effect.
Papier wurde mit der obigen Vollei/Ca(OH)2-Rezeptur beidseitig mit ca. 20-25 g/m2 (Trockensubstanz) vollflächig beschichtet und bei Raumtemperatur getrocknet und ausgehärtet. Dies ergab im Verhältnis 80:20 ein deutlich gefestigtes, selbstverlö- sehendes und bedingt wasserbeständiges Produkt. Ein Beschichtungsversuch auf gleicher Papierqualität mit einer Zusammensetzung aus Vollei und Ca(OH)2 im Verhältnis 60:40 ergab ein noch stärker gefestigtes, stabiles und wasserbeständiges Produkt, das in der offenen Flamme zwar mitbrannte, aber ohne Flammeinwirkung sofort verlöschte. In beiden Fällen war auch keinerlei Nachglimmen des thermisch belasteten Papiers zu beobachten. Die Beschichtungen waren chemisch und mechanisch im Papier verankert, das somit dauerhaft flammgeschützt ausgerüstet ist. Paper was over the entire surface coated with the above whole egg / Ca (OH) 2 formulation with about 20-25 g / m 2 (dry substance) and dried at room temperature and cured. At a ratio of 80:20, this resulted in a clearly established, self-extinguishing and conditionally water-resistant product. A coating test on the same paper quality with a composition of whole egg and Ca (OH) 2 in the ratio 60:40 resulted in an even stronger, stable and water-resistant product, which burned in the open flame, but extinguished immediately without flame exposure. In both cases, no afterglow of the thermally stressed paper was observed. The coatings were chemically and mechanically anchored in the paper, which is thus permanently flame retardant.
Beispiel 4 Example 4
Reaktive und stark vernetzte gemischt-tierische Zusammensetzung  Reactive and highly cross-linked mixed animal composition
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a-i-i) Quark, ca. 1 % Fett 50,0 Gew.-%  a-i-i) quark, about 1% fat 50.0% by weight
a1-2) Hautleim, 40%ig 20,0 Gew.-% a 1-2 ) Skin glue, 40% 20.0% by weight
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 30,0 Gew.-%  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 30.0 Gew. -%
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Schritt 1 : Der Quark wurde mit dem Sumpfkalk aufgeschlossen. Step 1: The quark was digested with the swamp lime.
Schritt 2: Der auf ca. 60-70 °C angewärmte Hautleim wurde unter Rühren in die aufgeschlossene Quarkmasse eingemischt und klumpenfrei dispergiert. Die Verarbeitung dieser Zusammensetzung muss rasch erfolgen, da sie sehr reaktionsfreudig ist und mitunter schon innerhalb einer Stunde geliert. Die Topfzeit kann durch Zusatz geringer Wassermengen (z.B. 2-5 %) deutlich verlängert werden. Papier und PET-Vliesstoffe (PET-Spinnvlies mit 60 g/m2 Flächengewicht) wurden mit der Zusammensetzung beidseitig beschichtet, was stabile und gefestigte Flächengebilde ergab. Unter Flammeinwirkung brannten die Pyrolysegase der Trägerstoffe mit, beim Absetzen der Flamme verlöschten die so flammhemmend ausgerüsteten Produkte jedoch umgehend. Step 2: The skin glue warmed to about 60-70 ° C was mixed with stirring into the digested quark mass and dispersed lump-free. The processing of this composition must be done quickly because it is very reactive and sometimes gelled within an hour. The pot life can be significantly extended by adding small amounts of water (eg 2-5%). Paper and PET non-wovens (PET spunbonded fabric having 60 g / m 2 basis weight) were coated on both sides with the composition, resulting in stable and consolidated sheets. The pyrolysis gases of the carriers burned under the action of flame, but the flame retardant products extinguished immediately upon settling of the flame.
Die Beschichtung kann sowohl bei Raumtemperatur als auch thermisch unterstützt, vorzugsweise zwischen 60 und 100 °C, besonders bevorzugt bei etwa 65 °C, ausgehärtet und vernetzt werden. Temperaturen über 100 °C sind kurzzeitig möglich, führen aber dann rasch zum thermischen Abbau der Proteine, was sich durch eine ent- sprechende Gelbbraunfärbung zeigt. Die Flammschutzwirkung geht dabei aber nicht verloren. The coating can be cured both at room temperature and thermally, preferably between 60 and 100 ° C, more preferably at about 65 ° C, cured and crosslinked. Temperatures above 100 ° C are possible for a short time, but then rapidly lead to the thermal degradation of the proteins, as shown by a corresponding yellow-brown color. The flame retardancy is not lost though.
Die Benetzbarkeit ist durch den Hautleimanteil ungewöhnlich hoch und verstärkt zusätzlich die Haftung an Träger- oder Füllstoffen. The wettability is unusually high due to the amount of skin glue and additionally increases the adhesion to carriers or fillers.
Mit dieser Zusammensetzung wurde Papier beschichtet sowie Spinnvlies und PU- Schaum getränkt. Alle Produkte wurden bei 65 °C im Umluftofen 20 Minuten lang getrocknet und ausgehärtet und unmittelbar danach der Brandprüfung unterworfen. Alle so ausgerüsteten Produkte verkohlten an der Oberfläche und erloschen umgehend, als die Flamme entzogen wurde. Paper was coated with this composition and spun fleece and PU foam were impregnated. All products were dried at 65 ° C in a convection oven for 20 minutes and cured and immediately subjected to the fire test. All products so charred on the surface and extinguished immediately when the flame was removed.
Beispiel 5 Example 5
Nichtreaktive und stark vernetzte tierisch-pflanzliche Zusammensetzung  Non-reactive and highly cross-linked animal-vegetable composition
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
Milch, ca. 1 % Fettanteil 60,0 Gew.-% a2) Sojamehl (Hensel) 10,0 Gew.-% Milk, about 1% fat content 60.0% by weight a 2 ) soybean meal (Hensel) 10.0% by weight
bi) KOH-Lösung, 10%ig 10,0 Gew.-%  bi) KOH solution, 10% 10.0% by weight
Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 Gew. -%
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Der hohe Proteinanteil (tierisch und pflanzlich) dieser Zusammensetzung bewirkt, dass beim Aufschluss mit Kalilauge die Viskosität sofort sehr stark zunimmt und sich eine zähe, klebrige Masse bildet. Die flammhemmende Wirkung ist aufgrund des hohen Proteinanteils sehr stark ausgeprägt. The high protein content (animal and vegetable) of this composition causes the digestion with potassium hydroxide immediately increases the viscosity very strong and forms a tough, sticky mass. The flame retardant effect is very pronounced due to the high protein content.
Schritt 1 : Milch wurde mit KOH vordispergiert und danach Sojamehl eingemischt und dispergiert. Step 1: Milk was predispersed with KOH and then soy flour was mixed in and dispersed.
Schritt 2: Die aufgeschlossene Milch-Mehl-Masse wurde auf Siedetemperatur gebracht, um die Stärkeanteile vollständig aufzuschließen, und danach abgekühlt.  Step 2: The digested milk-flour mass was brought to boiling temperature to completely digest the starch portions, and then cooled.
Schritt 3: Der Sumpfkalk wurde eingemischt und im Versuch in einer Perlmühle feinst dispergiert. Step 3: The lime lime was mixed in and finely dispersed in the experiment in a bead mill.
Obwohl eine Trocknung, Aushärtung und Vernetzung bei Raumtemperatur möglich ist, empfiehlt es sich, thermische Trocknungsprozesse bis 130 °C, vorzugsweise im Bereich 90-100 °C, einzusetzen. Temperaturen über 130 °C sind kurzzeitig möglich. Dann erfolgt jedoch ein thermischer Abbau der Proteine, allerdings ohne dass die Flammschutzwirkung verlorengeht. Although drying, curing and crosslinking at room temperature is possible, it is recommended that thermal drying processes up to 130 ° C, preferably in the range 90-100 ° C, use. Temperatures above 130 ° C are possible for a short time. Then, however, there is a thermal degradation of the proteins, but without the flame retardancy is lost.
Offenzelliger Schaumstoff (PU-Schaum) und verschiedene Texti Ifaserstoffe wurden mit der Flammschutzmasse durchgängig getränkt und ausgehärtet, was stabile und gefestigte, flammgeschützte und wasserbeständige Flächengebilde ergab. Unter Flammeinwirkung brannten die Pyrolysegase der Trägerstoffe gelegentlich mit, beim Absetzen der Flamme verloschen alle so flammhemmend ausgerüsteten Produkte jedoch umgehend. Open cell foam (PU foam) and various Texti Ifas fabrics have been soaked throughout with the flame retardant and cured, resulting in stable and consolidated flame retardant and water resistant fabrics. Under the action of flame, the pyrolysis gases of the excipients occasionally burned with the Setting off the flame extinguished all flame-retardant products but immediately.
Beispiel 6 Example 6
Nichtreaktive, nicht aufgeschlossene und nicht vorvernetzte Zusammensetzung Non-reactive, non-open-minded and non-pre-crosslinked composition
In diesem Beispiel wurden dieselben Komponenten wie in Beispiel 5 eingesetzt, bei der Herstellung der Zusammensetzung wurde jedoch Schritt 2 (Erhitzen des Ansatzes, um den Stärkeanteil aufzuschließen) weggelassen. In this example, the same components were used as in Example 5, but in the preparation of the composition, step 2 (heating the batch to digest the starch portion) was omitted.
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a-ι) Milch, ca. 1 % Fettanteil 60,0 Gew.-%  a-ι) milk, about 1% fat content 60.0% by weight
a2) Sojamehl (Hensel) 10,0 Gew. -% a 2 ) soybean meal (Hensel) 10.0% by weight -%
b-i) KOH-Lösung, 10%ig 10,0 Gew. -%  b-i) KOH solution, 10% 10.0% by weight
b?) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  b?) Lime lime (at least 3 months old) 20.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Schritt 1 : Milch wurde mit KOH vordispergiert und danach Sojamehl eingemischt und dispergiert. Step 1: Milk was predispersed with KOH and then soy flour was mixed in and dispersed.
Schritt 2: Der Sumpfkalk wurde eingemischt und in einer Perlmühle feinst dispergiert.  Step 2: The lime lime was mixed in and finely dispersed in a bead mill.
Diese Zusammensetzung erfordert nach der Benetzung und/oder Tränkung eines offenzelligen Trägerstoffs einen thermischen, über 100 °C hinaus gehenden Ferti- gungsprozess, um den Stärkeanteil im Sojamehl während der Verarbeitung aufzu- schließen und zu vernetzen. Sie hat ihre größten wirtschaftlichen Vorteile in jenen Fällen, wo Werkstoffe in einem Verarbeitungsverfahren ohenhin thermischen Trocknungsprozessen unterzogen werden, so dass sie lediglich bei Raumtemperatur mit der Zusammensetzung ausgerüstet (beschichtet, getränkt usw.) werden müssen, wonach die Zusammensetzung im vorgegebenen Prozessablauf vollständig aufge- schlössen wird, reagiert und schließlich aushärtet. Die Zusammensetzung ist nicht lange lagerbar und sollte innerhalb weniger Tage verarbeitet werden. This composition, after wetting and / or impregnating an open-celled carrier, requires a thermal process beyond 100 ° C to break up and crosslink the starch portion in the soybean meal during processing. It has its greatest economic advantages in those cases where materials undergo thermal drying processes in a processing process so that they only need to be equipped (coated, soaked, etc.) with the composition at room temperature, after which the composition is fully absorbed in the given process. concludes, reacts and finally hardens. The composition can not be stored for long and should be processed within a few days.
Beide Zusammensetzungen, aus Beispiel 5 und Beispiel 6, sind problemlos als Be- schichtungsmittel, als Formmasse und als Bindemittel einsetzbar. Both compositions, from Example 5 and Example 6, can be used without problems as coating agents, as molding compounds and as binders.
Es folgen Beispiele für die Herstellung von Bauteilen aus synthetischen Schaumstoffen. The following are examples of the production of components made of synthetic foams.
Es ist im Allgemeinen sehr schwierig, synthetische Schäume und Schaumstoffprodukte nachträglich flammfest auszurüsten. Man unterscheidet hier zwischen ge- schlossenzelligen und offenzelligen Systemen, die im Brandfall das Problem aufwerfen, durch ihre große Oberflächen und durch den hohen Luft- oder Gasanteil in den Zellen das Brennverhalten zu begünstigen. Hinzu kommen die starken wärmeisolierende Eigenschaften dieser Materialien, die dazu führen, dass Wärmeenergie zwar nur langsam durchdringen kann, gleichzeitig aber auch kühlend wirkende Flammschutzsysteme behindert und zum Teil sogar unwirksam werden. Flammschutzmittel, die nicht in die Polymermatrix dieser Schäume eingebunden sind, sondern nachträglich als äußere Schicht aufgetragen werden, können das Abbrennen von Pyrolysegas in der Flamme nur behindern, nicht aber vermeiden. Diesem Effekt kann man begegnen, indem die Konzentrationsverhältnisse zugunsten der flammhemmenden Wirkstoffe verschoben werden, oder durch zusätzliche nicht brennbare Füllstoffe, die den Eigenschaften des Ausgangsmaterials angepasst sind. In jedem dieser Fälle werden zwar die Eigenschaften des Ausgangsprodukts verändert, dies kann aber vorteilhaft unter Schaffung neuer Produktqualitäten genutzt werden. Unter diesem Gesichtspunkt wurden Rezepturbeispiele für Polystyrolschaum (EPS) und Polyurethanschaum (RG 55) erstellt, die zu stabilen und festen Teilen führten. Beispiel 7 It is generally very difficult to subsequently render synthetic foams and foam products flame-resistant. A distinction is made here between closed-cell and open-cell systems, which in the event of a fire pose the problem of favoring the burning behavior due to their large surfaces and the high proportion of air or gas in the cells. In addition, there are the strong heat-insulating properties of these materials, which cause thermal energy can penetrate only slowly, but at the same time also hinders cooling-acting flame retardant and sometimes even ineffective. Flame retardants that are not incorporated into the polymer matrix of these foams but are subsequently applied as an outer layer can only hinder, but not prevent, the burning off of pyrolysis gas in the flame. This effect can be counteracted by shifting the concentration ratios in favor of the flame retardant agents, or by additional nonflammable fillers adapted to the properties of the starting material. In each of these cases, although the properties of the starting product are changed, this can be advantageously used to create new product qualities. From this point of view, recipe examples for polystyrene foam (EPS) and polyurethane foam (RG 55) were created, resulting in stable and strong parts. Example 7
Reaktives, selbstvernetzendes Bindemittelsystem  Reactive, self-crosslinking binder system
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Quark, ca. 1 % Fettanteil 40,0 Gew.-%  a) quark, about 1% fat 40.0% by weight
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 Gew. -%
ci Knochenasche 40,0 Gew.-%  ci bone ash 40.0% by weight
100,0 Gew.-% Schritt 1 : Quark und Sumpfkalk wurden gründlich vermengt und vollständig zum Basisbindemittel aufgeschlossen.  100.0% by weight Step 1: Quark and limestone lime were thoroughly mixed and completely digested to form the base binder.
Schritt 2: Die Knochenasche wurde eingerührt und mittels Dissolver-Rührscheibe feinst dispergiert. Die Viskosität der Zusammensetzung war nach der Feindispergierung gering, d.h. sie war nahezu fast flüssig, wodurch weitere Hilfsmittel (z.B. Aluminiumhydroxid) oder Wirkstoffe leicht zugemischt werden können.  Step 2: The bone ash was stirred in and finely dispersed by means of a dissolver stirring disc. The viscosity of the composition was low after fine dispersion, i. it was almost fluid, allowing further adjuvants (e.g., aluminum hydroxide) or drugs to be easily mixed.
Diese Masse kann als Schutzanstrich oder als Flammschutz-Füll- und -Bindemittel eingesetzt werden. Papier und Vliesstoffe, die mit der Masse beschichtet bzw. getränkt wurden, waren nicht brennbar und selbstverlöschend. This mass can be used as a protective coating or as a flame retardant filling and binding agent. Paper and nonwoven fabrics that were coated or soaked with the mass were nonflammable and self-extinguishing.
Zur Herstellung eines flammfesten Bauteils auf Basis Polystyrolschaum- (EPS-) Re- granulat (d.h. granuliertes Recycling-Styropor®) kann die obige Zusammensetzung als Bindemittel vorzugsweise in einem Verhältnis im Bereich von 50:50 bis 90: 10 mit dem Granulat vermischt werden, da die Flammschutzwirkung erst ab etwa 50 Gew.- % Bindemittelanteil ausreichend stark ausgeprägt ist. Bei Anteilen von unter etwa 50 % Flammschutzbindemittel ist die Verarbeitung zu neuen Produkten aufgrund der hohen Bindekraft der Rezeptierung zwar weiterhin möglich, die Flammschutzwirkung kommt dann aber bei Polystyrolschaum Produkten kaum zur Geltung. Zu beachten ist, dass zwischen dem Schaum, im konkreten Fall dem Polystyrolschaum, und dem Bindemittel aufgrund der großen Dichteunterschiede ein Volumsverhältnis von bis zu 1 : 100 vorliegen kann, so dass eine ausreichende (gewichtsbezogene) Menge an Flammschutzmittel benötigt wird, um die Flächen des Polystyrol- granulats durchgängig und vollständig zu benetzen und so den wirkungsvollen Flammschutz aufzubauen. Die Flammschutz-Zusammensetzung muss bei brennbaren geschäumten synthetischen Produkten mit geschlossenzelliger Struktur sehr starke flammhemmende Eigenschaften aufweisen. Die Wirkung kann verstärkt werden, indem die Protein-Bindemittelmasse aufgeschäumt wird, um die Volumsunter- schiede zu verringern und am besten nahezu auszugleichen. Geschäumte Bindemittel mit Flammschutzwirkung haben den zusätzlichen Vorteil der besseren und gleichmäßigeren Dispergierung und Verteilung bei ungleichem Volumen der Einzelkomponenten. Das Flammschutz-Bindemittel wird mit dem Polystyrolschaumgranulat durchmischt, in ein formgebendes Werkzeug eingebracht und je nach Wunsch und Anforderung verdichtet. Je höher die Verdichtung, um so geringer kann der Bindemitteleinsatz gewählt werden. Nach ca. 30 Minuten Haltezeit bei Raumtemperatur kann das vorreagierte und bereits stabile Bauteil entnommen werden und entweder einfach an der Luft oder, auf effizientere Weise, mittels thermisch und technisch optimierter Fertigungsprozesse unter Erwärmen (auf maximal 60 °C) getrocknet und ausgehärtet werden. For the preparation of a flame resistant component based on polystyrene foam (EPS) Re- granular (ie granulated recycled polystyrene ®), the above composition as a binder preferably in a ratio ranging from 50:50 to 90: 10 are mixed with the granules, since the flame retardant effect is sufficiently pronounced only from about 50% by weight binder content. At proportions of less than about 50% flame retardant binder processing to new products due to the high binding power of the formulation is still possible, but the flame retardancy is then in polystyrene foam products to advantage. It should be noted that between the foam, in the specific case the polystyrene foam, and the binder due to the large density differences, a volume ratio of up to 1: 100 may be present, so that a sufficient (weight) amount of flame retardant is needed to the surfaces of the Polystyrene granules throughout and completely wet and thus build up the effective flame retardant. The flame retardant composition must have very high flame retardant properties in combustible foamed synthetic products having a closed cell structure. The effect can be intensified by foaming the protein-binder mass in order to reduce the volume differences and, ideally, to almost even out them. Foamed binders with flame retardancy have the additional advantage of better and more uniform dispersion and distribution with unequal volume of the individual components. The flame retardant binder is mixed with the polystyrene foam granules, introduced into a shaping tool and compacted as desired and required. The higher the compaction, the lower the binder usage can be. After about 30 minutes holding time at room temperature, the pre-reacted and already stable component can be removed and either dried in the air or, more efficiently, by means of thermally and technically optimized manufacturing processes with heating (to a maximum of 60 ° C) and cured.
Polyurethanschaum ist meist offenzellig und bietet bis zu Raumgewichten von 80- 100 kg/m3 den Vorteil, mit der Zusammensetzung durchgängig getränkt und benetzt zu werden. Hier bieten sich Tauchverfahren an, wonach der Flammschutzmittelüber- schuss bei Bedarf in einem zweiten Schritt ausgepresst werden kann. Polyurethane foam is usually open-celled and offers up to a density of 80-100 kg / m 3 the advantage of being soaked and wetted with the composition throughout. Here dipping methods are available, according to which the flame retardant excess can be pressed out in a second step if necessary.
Bei beiden ausgerüsteten Schaumstoffen, also Polystyrol- und Polyurethan-Schaum, wurde nach den oben beschriebenen Verfahren der Effekt erzielt, dass bei beiden Produkte unter heftiger Brandeinwirkung zwar ein Teil der Pyrolysegase in der offenen Flamme mitverbrannten, bei Absetzen der thermischen Energiezufuhr der selb- ständige Brandvorgang jedoch unterbunden wurde und die Werkstoffe gegenüber Abschmelzen und Abtropfen stabilisiert waren. In the case of both finished foams, ie polystyrene foam and polyurethane foam, according to the above-described processes, the effect was achieved that, in the case of both products, a portion of the pyrolysis gases co-burned in the open flame under heavy fire, when the thermal energy supply of the same was discontinued. However, continuous firing process was prevented and the materials were stabilized against melting and dripping.
Beispiel 8 Example 8
Nichtreaktive, aufgeschlossene und vorvernetzte Zusammensetzung mit Pflanzenmehl  Non-reactive, open-minded and pre-crosslinked composition with plant flour
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a Milch, ca. 1 % Fettanteil 50,0 Gew.-%  a milk, about 1% fat 50.0 wt%
a2) Getreidemehl W450 20,0 Gew.-% a 2 ) Cereal flour W450 20.0% by weight
bi) NaOH-Lösung, 10%ig 5,0 Gew.-%  bi) NaOH solution, 10% 5.0% by weight
Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 25,0 Gew.-%  Sumpfkalk (at least 3 months old) 25.0 Gew. -%
100,0 Gew.-% Schritt 1 : Die Milch wurde mit NaOH-Lösung aufgeschlossen und das Getreidemehl wurde eingemischt und dispergiert.  100.0% by weight Step 1: The milk was digested with NaOH solution and the cornmeal was mixed and dispersed.
Schritt 2: Die Milch-Mehl-Masse wurde auf Siedetemperatur gebracht und vollständig aufgeschlossen.  Step 2: The milk-flour mass was brought to boiling temperature and completely digested.
Schritt 3: Nach dem Abkühlen wurde der Sumpfkalk eingemischt und gründlich (klumpenfrei) dispergiert.  Step 3: After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
Dieser Ansatz ist eine hochviskose Paste mit thixotropen Eigenschaften und bei Raumtemperatur monatelang lagerbar. Die Zusammensetzung vernetzt, trocknet und härtet erst mit thermischer Unterstützung vollständig und rasch aus. This approach is a high viscosity paste with thixotropic properties and can be stored for months at room temperature. The composition cross-links, dries and hardens completely and rapidly only with thermal support.
Polystyrolschaum selbst ist jedoch thermisch kaum belastbar und erreicht bei Kontaktwärme schon bei ca. 65 °C die Grenzen seine thermische Belastbarkeit. Bei dieser Temperatur werden zuerst Schrumpfprozesse im Material ausgelöst, und bei noch höheren Temperaturen schmilzt der Kunststoff auf. However, polystyrene foam itself can hardly be thermally stressed and reaches the limits of its thermal capacity at contact heat even at approx. 65 ° C. At this temperature, shrinkage processes are first initiated in the material, and at even higher temperatures, the plastic melts.
Um dies zu vermeiden und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, kann bei der thermischen Vernetzung und Härtung vorgefertigter Formteile mit kontaktlosen Heizsys- temen (Infrarot oder Mikrowelle) der Schrumpf- und Schmelzeffekt deutlich verzögert werden. Im kontaktlosen Heiz-, Trocknungs- und Reaktionsverfahren können auch Temperaturen des Bindemittels von deutlich über 70 °C eingestellt werden. In Kombination mit offenzelligem Polyurethanschaum gestaltet sich die gleichmäßige Benetzung und Verteilung des Flammschutzsystems wegen der hohen Viskosität schwieriger, die Rezeptierung selbst ist aber effektiver als jene aus dem obigen Beispiel 7. Beispiel 9 In order to avoid this and to improve the cost-effectiveness, it is possible in the case of thermal crosslinking and curing of prefabricated molded parts with contactless heating systems. Temen (infrared or microwave) of the shrinkage and melting effect can be significantly delayed. In the contactless heating, drying and reaction process, temperatures of the binder of well over 70 ° C can be set. In combination with open-cell polyurethane foam, the uniform wetting and distribution of the flame retardant system is more difficult because of the high viscosity, but the formulation itself is more effective than that of Example 7 above. Example 9
Reaktive, aufgeschlossene, vorreagierte Zusammensetzung mit Zellstoff  Reactive, digested, pre-reacted composition with pulp
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Quark, ca. 1 % Fettanteil 40,0 Gew.-%  a) quark, about 1% fat 40.0% by weight
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 Gew. -%
ci Zellstofffasern (feucht-nass) 40,0 Gew.-%  ci pulp fibers (moist-wet) 40.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Die hier eingesetzten Zellstofffasern können entweder aus aufgeweichtem und zu Pappmache aufbereiteten Altpapier stammen, aus dem der Wasserüberschuss aus- gepresst wurde und das eine Restfeuchte von ca. 60 % aufweist, oder es werden Zellstoff-Fasern mit einer Faserlänge von vorzugsweise nicht mehr als 5 mm mit Wasser angeweicht und der Wasserüberschuss wiederum durch Auspressen entfernt. Das Auspressen ist für die Wirkung und Verarbeitbarkeit entscheidend, um einen homogenen Flammschutz-Bindemittelbrei erstellen zu können. The pulp fibers used here can either originate from softened and paperboard recycled waste paper from which the excess water was pressed out and which has a residual moisture content of about 60%, or pulp fibers having a fiber length of preferably not more than 5 mm softened with water and the excess water removed again by squeezing. Squeezing is critical to the effect and processability of making a homogeneous flame-retardant binder slurry.
Schritt 1 : Quark und Sumpfkalk wurden gründlich vermengt und vollständig aufgeschlossen. Step 1: Quark and limestone lime were thoroughly mixed and completely disrupted.
Schritt 2: Die aufgeschlossene Bindemittelmasse wurde aufgeschäumt, wonach unter stetigem Rühren die feuchte Zellstoffmasse in kleinen Portionen eingemischt und gründlich dispergiert wurde. Mit zunehmender Konzentration der Zel Istoff masse wur- de der Schaum zerstört/aufgelöst, und die Masse ging in einen zähen und viskosen Brei über. Step 2: The digested binder mass was foamed, after which, with constant stirring, the wet pulp mass was mixed in small portions and thoroughly dispersed. As the concentration of the cellulosic substance increases, the foam was destroyed / dissolved and the mass turned into a thick and viscous slurry.
Dieser Ansatz ist im Vergleich zu den anderen Quark-Rezepturen nicht so stark reak- tiv, da über den angefeuchteten und angequollenen Zellstoff inhibierend wirkendes Wasser eingebracht wird und die Vernetzungsreaktionen bei Raumtemperatur verlangsamt ablaufen. In comparison with the other quark formulations, this approach is not so highly reactive, since water which acts as inhibitor is introduced via the moistened and swollen pulp and the crosslinking reactions are slowed down at room temperature.
Alternativ dazu kann die angefeuchtete Zellstoffmasse aber auch in einem für Faser- Stoffe geeigneten Zwangsmischer ohne Schäumprozess abgemischt und homogenisiert werden. Alternatively, the moistened pulp mass can also be blended and homogenized in a suitable for fiber substances compulsory mixer without foaming process.
Es ist sehr schwierig, trockene Zellstoffmasse in höheren Konzentrationen in wässri- gen und klebrigen Bindemitteln gleichmäßig zu dispergieren, da sich die Viskosität durch Wasseraufnahme und Quellung der Fasern sprunghaft erhöht. It is very difficult to uniformly disperse dry pulp mass in higher concentrations in aqueous and tacky binders, since the viscosity increases abruptly due to water absorption and swelling of the fibers.
Reaktive Zusammensetzungen sollten in zwei Stufen getrocknet gehärtet und vernetzt werden. Nachdem der Ansatz mit allen Komponenten abgemischt und das Teil in Form gebracht wurde, sollte die selbständige Vorvernetzung der Zusammenset- zung, die bei Raumtemperatur üblicherweise zumindest 60 Minuten, bei 50-60 °C zumindest 10-15 Minuten dauert, abgeschlossen sein, bevor mit thermischer Unterstützung bei Temperaturen über 70 °C, aber vorzugsweise nicht über 130°C, die vollständige Härtung/Trocknung und Vernetzung erfolgt. Das ausgehärtete Produkt war ein sehr kompakter, harter, nicht brennbarer und gegenüber Wassereinwirkung beständiger Gegenstand. Reactive compositions should be dried cured and cross-linked in two stages. After the batch was mixed with all components and the part was shaped, the independent pre-crosslinking of the composition, which usually lasts for at least 60 minutes at room temperature, at least 10-15 minutes at 50-60 ° C., should be completed before using Thermal support at temperatures above 70 ° C, but preferably not above 130 ° C, the complete curing / drying and crosslinking takes place. The cured product was a very compact, hard, nonflammable and water resistant article.
Die vorliegende Zusammensetzung zeigt die beste Wirkung in Fällen, wo glatte oder/und schwer verklebbare Oberflächen von Produkten (z.B. Stroh, Schilf, Bambus etc.) eine feste Bindung verhindern. Der Zellstoff-Flammschutzbindemittelbrei wies einen relativ hohen Trocknungsschrumpf auf und bedingte durch den angequollenen Zellstoff aufwändigere Trocknungsverfahren. Dieser Effekt kann durch Verringerung des Wasseranteils, z.B. durch Zugabe von Füllstoffen, verringert und optimiert werden. The present composition shows the best effect in cases where smooth or / and hard-to-bond surfaces of products (eg, straw, reeds, bamboo, etc.) prevent firm bonding. The pulp flame retardant slurry had a relatively high drying shrinkage and caused by the swollen pulp more expensive drying processes. This effect can be reduced and optimized by reducing the water content, eg by adding fillers.
Beispiel 10 Example 10
Nichtreaktive, aufgeschlossene Zusammensetzung mit pflanzlichen Rückständen  Non-reactive, open-minded composition with vegetable residues
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
Milch, ca. 1 % Fettanteil 55,0 Gew.-% a2) Weizenkleie 25,0 Gew.-% Milk, about 1% fat 55.0 wt% a 2 ) wheat bran 25.0 wt%
bi) NaOH-Lösung, 10%ig 10,0 Gew.-%  bi) NaOH solution, 10% 10.0% by weight
Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 10,0 Gew.-%  Lime lime (at least 3 months old) 10.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Schritt 1 : Die Milch wurde mit NaOH-Lösung aufgeschlossen und die Weizenkleie eingemischt. Step 1: The milk was digested with NaOH solution and the wheat bran blended.
Schritt 2: Die Milch-Kleie-Masse wurde etwa 2-3 Minuten lang auf Siedetemperatur erhitzt und dadurch vollständig aufgeschlossen.  Step 2: The milk-bran mass was heated to boiling temperature for about 2-3 minutes and thereby fully digested.
Schritt 3: Nach dem Abkühlen wurde der Sumpfkalk eingemischt und gründlich (klumpenfrei) dispergiert. Step 3: After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
Dieser Ansatz war kompakt und teigig, hatte klebrige Eigenschaften und war bei Raumtemperatur längere Zeit lagerbar. Er eignet sich hervorragend als leichtgewich- tiges Brandschutz-Füllsystem in einer Materialmischung und weist eine ähnliche Wirkungsweise auf wie die in Beispiel 9 beschriebene Zusammensetzung. Dieser Bindemittelbrei mit Kleie schrumpft im Trocknungsprozess stärker als andere Rezepturen und sollte vorzugsweise mit elastischen Komponenten kombiniert werden, um Schrumpfrisse zu vermeiden. Ein Kombination mit Korkgranulat wurde hergestellt, indem im Gewichtsverhältnis 50 % der Zusammensetzung als Flammschutzbindemittel mit 50 % Korkgranulat mit 2-3 mm Korngöße abgemischt und daraus eine Platte mit 3 mm Dicke erzeugt wurde. Fertigungsparameter: Formgebendes Werkzeug 300x200 mm, beidseitig beheizt und auf 3 mm Nenndicke eingerichtet; Temperatur 120°C; Verdichtung der Füllmasse 3: 1 ; Trocknungs- und Aushärtezeit 4 Minuten. This approach was compact and doughy, had sticky properties and was storable at room temperature for a longer time. It is outstandingly suitable as a light-weight fire protection filling system in a material mixture and has a similar mode of action as the composition described in Example 9. This binder slurry with bran shrinks more in the drying process than other formulations and should preferably be combined with elastic components to avoid shrinkage cracks. A combination with cork granules was prepared by mixing in a weight ratio 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% cork granules with 2-3 mm grain size and from a plate of 3 mm thickness was produced. Manufacturing parameters: Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 3: 1; Drying and curing time 4 minutes.
Das Ergebnis war eine formstabile, leichte und unbrennbare Platte, die im Vergleich zu äquivalenten handelsüblichen Produkten leichter ist. The result was a dimensionally stable, lightweight and non-combustible plate that is lighter compared to equivalent commercial products.
Beispiel 11 Example 11
Nichtreaktive, aufgeschlossene Zusammensetzung mit Paniermehl Komponente Bestandteil Gewichtsanteil  Non-reactive, open-minded composition with breadcrumbs component constituent weight fraction
a-ι) Milch, ca. 1 % Fettanteil 50,0 Gew.-%  a-ι) milk, about 1% fat 50.0% by weight
a2) Paniermehl 30,0 Gew.-% a 2 ) Breadcrumbs 30.0% by weight
b-i) NaOH-Lösung, 10%ig 10,0 Gew. -%  b-i) NaOH solution, 10% 10.0% by weight
b?) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 10,0 Gew.-%  b?) Lime lime (at least 3 months old) 10.0% by weight
100,0 Gew. -%  100.0% by weight
Schritt 1 : Die Milch wurde mit der NaOH-Lösung aufgeschlossen, das Paniermehl eingemischt und gründlich zu einer homogenen Masse dispergiert. Step 1: The milk was digested with the NaOH solution, the breadcrumbs mixed in and thoroughly dispersed to a homogeneous mass.
Schritt 3: Der Sumpfkalk wurde eingemischt und gründlich (klumpenfrei) dispergiert.  Step 3: The lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free).
Ein thermischer Auschluss ist hier nicht erforderlich, da aufgrund des Backvorgangs die Stärkebestandteile des Paniermehls schon aufgeschlossen vorliegen. A thermal exclusion is not required here, because due to the baking process, the starch components of the breadcrumbs are already open-minded.
Dieser Ansatz besaß nur schwache klebrige Eigenschaften und war bei Raumtempe- ratur über Monate lagerbar. Diese Zusammensetzung führt zu harten und porösen flammgeschützten Produkten und Füllungen in einer Materialmischung. Eine Kombination mit Korkgranulat wurde hergestellt, indem im Gewichtsverhältnis 50 % der Zusammensetzung als Flammschutzbindemittel mit 50 % Korkgranulat mit 2-3 mm Korngöße abgemischt und daraus eine Platte mit 3 mm Dicke erzeugt wurde. Fertigungsparameter: Formgebendes Werkzeug 300x200 mm, beidseitig beheizt und auf 3 mm Nenndicke eingerichtet; Temperatur 120 °C; Verdichtung der Füllmasse 3: 1 ; Trocknungs- und Aushärtezeit 4 Minuten. This approach had only weak sticky properties and was storable for months at room temperature. This composition results in hard and porous flame retardant products and fillers in a material mixture. A combination with cork granules was prepared by mixing in a weight ratio of 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% cork granules with 2-3 mm grain size and from a plate of 3 mm thickness was produced. Manufacturing parameters: Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 3: 1; Drying and curing time 4 minutes.
Das Ergebnis war eine harte, leichte und unbrennbare Platte, die im Vergleich zu äquivalenten handelsüblichen Produkten deutlich stabiler und dichter ist, da die Hohlräume mit dem hartem Bindemittel gefüllt sind, das zudem stärker vernetzt ist. The result was a hard, light and non-flammable plate, which is significantly more stable and dense compared to equivalent commercial products because the cavities are filled with the hard binder, which is also more crosslinked.
Beispiel 12 Example 12
Nichtreaktive, aufgeschlossene Zusammensetzung mit pflanzlichem Mehl  Non-reactive, open-minded composition with vegetable flour
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a Milch, ca. 1 % Fettanteil 50,0 Gew.-%  a milk, about 1% fat 50.0 wt%
a2) Kichererbsenmehl 20,0 Gew.-% a 2 ) chickpea flour 20.0% by weight
bi) NaOH-Lösung, 10%ig 10,0 Gew.-%  bi) NaOH solution, 10% 10.0% by weight
Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew.-%  Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0 Gew. -%
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
c) NH4HCO3 (Pulver) (optional) 2,0 Gew.-%  c) NH4HCO3 (powder) (optional) 2.0% by weight
Schritt 1 : Die Milch wurde mit NaOH-Lösung aufgeschlossen und das Kichererbsen- mehl wurde eingemischt. Step 1: The milk was digested with NaOH solution and the chickpea flour was mixed.
Schritt 2: Die Milch-Erbsenmehl-Masse wurde ca. 2-3 Minuten lang auf Siedetemperatur erhitzt, so vollständig aufgeschlossen und dann auf ca. 35-40 °C abkühlen gelassen.  Step 2: The milk-pea flour mass was heated to boiling temperature for about 2-3 minutes, so completely disrupted and then allowed to cool to about 35-40 ° C.
Schritt 3: Nach dem Abkühlen wurde der Sumpfkalk eingemischt und gründlich (klumpenfrei) dispergiert. Dieser Ansatz besaß nur schwach klebrige Eigenschaften und war bei Raumtemperatur längere Zeit lagerbar. Diese Rezeptierung eignet sich hervorragend als füllendes Brandschutz-Bindemittel in Fällen, wo sehr harte und stabile Endprodukte erwünscht sind. Step 3: After cooling, the lime lime was mixed in and dispersed thoroughly (lump-free). This approach had only slightly tacky properties and was storable at room temperature for a long time. This formulation is excellently suited as a filling fire-resistant binder in cases where very hard and stable end products are desired.
Als Alternative wurde Kartoffelmehl in gleicher Konzentration eingesetzt werden, was zu vergleichbaren Ergebnissen führte. As an alternative potato flour was used in the same concentration, which led to comparable results.
Eine Kombination mit gehäckseltem Stroh (Korngröße ca. 10 mm) wurde hergestellt, indem im Gewichtsverhältnis 50 % der Zusammensetzung als Flammschutzbindemittel mit 50 % gehäckseltem Stroh abgemischt und daraus ein plattenförmiges Bauteil mit 3 mm Dicke erzeugt wurde. A combination with chopped straw (grain size about 10 mm) was prepared by mixing in a weight ratio of 50% of the composition as a flame retardant binder with 50% chopped straw and from a plate-shaped component with 3 mm thickness was produced.
Fertigungsparameter: Formgebendes Werkzeug 300x200 mm, beidseitig beheizt und auf 3 mm Nenndicke eingerichtet; Temperatur 120 °C; Verdichtung der Füllmasse 1 : 1 ; Trocknungs- und Aushärtezeit 5 Minuten. Manufacturing parameters: Shaping tool 300x200 mm, heated on both sides and set to 3 mm nominal thickness; Temperature 120 ° C; Compression of the filling compound 1: 1; Drying and curing time 5 minutes.
Das Ergebnis war eine sehr kompakte, feste, gegenüber Nässeeinwirkung beständige, unbrennbare Platte. The result was a very compact, strong, moisture resistant, non-flammable plate.
In einem Parallelversuch wurden zusätzlich 2 Gew.-% NH4HCO3 als Treibmittel in die obige Rezeptur eingemischt, die anschließend mittels Mikrowellenheizung ohne formgebendes Werkzeug getrocknet wurde. Dies ergab nach einer Aushärtezeit von 2 Minuten einen harten und formstabilen, unbrennbaren aufgeschäumten Körper. In a parallel experiment, an additional 2% by weight of NH4HCO3 as blowing agent was mixed into the above formulation, which was then dried by means of microwave heating without a shaping tool. This gave after a curing time of 2 minutes a hard and dimensionally stable, incombustible foamed body.
Beispiel 13 Example 13
Zusammensetzung zur Herstellung stabiler flammhemmender Schaumstoffe  Composition for producing stable flame retardant foams
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Quark, ca. 1 % Fettanteil 50,0 Gew %  a) quark, about 1% fat 50.0% by weight
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 20,0 Gew %  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 20.0% by weight
ci) Alginat-Lösung, 3%ig in Wasser 5,0 Gew %  ci) alginate solution, 3% in water 5.0% by weight
c2) Zellstoff-Kurzfasern 2,0 Gew % c 2 ) Pulp short fibers 2.0% by weight
Steinmehl 23,0 Gew.-%  Rock flour 23.0% by weight
100,0 Gew.-%  100.0% by weight
Schritt 1 : Der Quark und der Sumpfkalk wurden gründlich vermengt und aufgeschlossen. Step 1: The quark and the limestone lime were thoroughly mixed and opened up.
Schritt 2: Die aufgeschlossene Bindemittelmasse wurde durch rasches Rühren auf- geschäumt, und nach Erreichen der gewünschten Schaumkonsistenz wurden unter weiterem Rühren die Zellstoff-Kurzfasern in kleinen Portionen und danach die Algi- natlösung eingemischt und gründlich dispergiert.  Step 2: The digested binder mass was foamed by rapid stirring, and after achieving the desired foam consistency, the pulp fibers were mixed in small portions with further stirring and then the Algi- natlösung mixed and thoroughly dispersed.
Schritt 3: Das Steinmehl wurde in den Schaum eingemischt. In einem ersten Versuch wurde aus den Komponenten a) bis c2) mit einem haushaltsüblichen Handmixer ein Basisschaum mit einem Nass-Litergewicht von ca. 0,35- 0,40 kg/l erhalten. Mit zwangsbelüfteten Industrie-Schaummixern wurden hingegen reproduzierbar Nass-Litergewichte von 0, 10 kg/l erhalten. Die jeweils aus den Komponenten a) bis c2) erzeugten Schaummassen waren bereits dauerhaft stabile Flammschutz-Basisschäume, die anschließend mit Steinmehl c3) als Füllstoff versetzt wurden. Step 3: The stone meal was mixed into the foam. In a first experiment, a base foam having a wet weight per liter of about 0.35-0.40 kg / l was obtained from components a) to c 2 ) using a household hand mixer. With forced-ventilated industrial foam blenders, on the other hand, reproducible wet-weight weights of 0.10 kg / l were obtained. The foam compositions produced in each case from components a) to c 2 ) were already permanently stable flame-retardant base foams, which were subsequently mixed with rock flour c 3 ) as filler.
Die Trocknung und Aushärtung solcher Flammschutz-Basisschäume (ohne Füllstoff) ist langwierig, da sich an den Außenseiten rasch eine ein angetrocknete Haut bildet, die eine durchgehende Trocknung und Aushärtung behindert. Diesem Effekt kann durch den Einsatz von Füllstoffen oder anderen Hilfsmitteln begegnet werden, die den Feuchtetransport unterstützen bzw. die Hautbildung reduzieren. The drying and curing of such flame retardant base foams (without filler) is tedious, since on the outer sides quickly forms a dried-on skin, which hinders a continuous drying and curing. This effect can be met by the use of fillers or other aids that support the moisture transport or reduce skin formation.
Thermisch gestützte Trocknung ist in solchen Fällen grundsätzlich vorteilhafter, wo- bei aber darauf zu achten ist, dass bei zu hoher Wärmeentwicklung der Schaum noch weiter expandiert. Die besten Trocknungsbedingungen wurden bisher bei Temperaturen von ca. 65-70 °C mit Umluft oder mit sorgsamer Strahlungsenergie gefunden. Strahlungsenergie hat gegenüber belüfteten Systemen den Vorteil, dass die Wärmeenergie durchgehend und im Medium von innen nach außen transportiert wird, was die Hautbildung deutlich reduziert und den Trocknungs- und Aushärtepro- zess unterstützt und beschleunigt. Thermally assisted drying is generally more advantageous in such cases, but care must be taken to ensure that the foam continues to expand if the heat generation is too high. The best drying conditions were previously found at temperatures of about 65-70 ° C with circulating air or with careful radiation energy. Radiation energy has the advantage over ventilated systems that the heat energy is transported continuously and in the medium from the inside to the outside, which significantly reduces skin formation and supports and accelerates the drying and curing process.
Die ausgehärteten Endprodukte in diesem Beispiel waren harte, formstabile, nicht brennbare Schaumstoffe mit einer Dichte von 0,3 kg/l, die als Platten mit 5 mm Dicke bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Trocknungstechnik abgelüftet und ausgehärtet wurden; Trocknungs- und Aushärtezeit: 2 Tage. The final cured products in this example were hard, rigid, non-flammable foams with a density of 0.3 kg / L, which were flashed and cured as 5 mm thick plates at room temperature without additional drying technique; Drying and curing time: 2 days.
Flammschutz-Schaum Stoffe haben bei Verwendung als Beschichtungs- oder Bindemittel durch ihre größere Oberfläche und die Freisetzung von "brandhemmenden Schutzgasen" zumeist eine deutlich stärkere Flammschutzwirkung als nicht geschäumte Produkte, werden aber dadurch auch rascher "verbraucht". Bei dauerhafter Flammeinwirkung kann es unter Umständen entscheidend sein, wie konzentriert und wie lange die flammhemmenden Wirkstoffe verfügbar sind. Beispiel 14 Flame retardant foam When used as a coating agent or binder, their larger surface area and the release of "fire-retardant inert gases" usually have a significantly greater flame retardancy than non-foamed products, but they are also "consumed" more quickly. In the case of permanent flame exposure, it may be decisive how concentrated and how long the flame-retardant active ingredients are available. Example 14
Zusammensetzung mit pflanzlichem Protein zur Herstellung flammhemmender Holzplatten  Composition with vegetable protein for the production of flame retardant wood panels
Die Besonderheit dieser Rezeptierung ist, dass die chemische Reaktion und Vernet- zung des Protein-Bindemittels erst im thermischen Verarbeitungsprozess (in geschlossenen formgebenden Werkzeugen) erfolgt, wo die pflanzlichen (hier: Getreidemehl-) Bestandteile unter Temperatureinfluss aufgeschlossen werden und dabei un- mittelbar mit den alkalischen Reaktionskomponenten reagieren und vernetzen. Nach der thermischen Reaktion ist nur noch im Werkzeug die verbleibende Wassermenge abzutrocknen. Die Mischungsverhältnisse und Konzentrationen der Bestandteile sind ein einfach nachvollziehbares Rezepturbeispiel das in jeder Form variabel und aus- baufähig ist. The peculiarity of this formulation is that the chemical reaction and crosslinking of the protein binder takes place only in the thermal processing process (in closed forming tools), where the vegetable (here: cornmeal) components are digested under the influence of temperature and thereby react and crosslink indirectly with the alkaline reaction components. After the thermal reaction, it is only necessary to dry off the remaining amount of water in the mold. The mixing ratios and concentrations of the constituents are an easy-to-understand formulation example that is variable and expandable in every form.
Komponente Bestandteil Gewichtsanteil Component Ingredient Weight percentage
a) Getreidemehl 20%ig in Wasser 80,0 %  a) Cereal flour 20% in water 80.0%
b) Sumpfkalk (mind. 3 Monate alt) 15,0 %  b) Sumpfkalk (at least 3 months old) 15.0%
cjj Magnesiumcarbonat 5,0 %  cjj magnesium carbonate 5.0%
Bindemittel gesamt 100,0 %  Total binder 100.0%
(a+b+ci) Bindemittel 50,0 % (a + b + ci) binder 50.0%
c2) Sägespäne 40,0 % c 2 ) sawdust 40.0%
Ca) Holzmehl 10,0 %  Ca) wood flour 10.0%
100,0 %  100.0%
Schritt 1 : Einer 20%igen Getreidemehl-Dispersion, die durch Einmischen des Mehls in Wasser erhalten wurde, wird Sumpfkalk unter ständigem Rühren beigemischt und homogenisiert. Es entsteht eine klebrige und viskose Bindemittelmasse. Step 1: A 20% cereal flour dispersion, obtained by mixing the flour in water, is added to lime lime with constant stirring and homogenized. The result is a sticky and viscous binder mass.
Schritt 2: Dieser Masse wird Magnesiumcarbonatpulver beigemischt, was die Viskosität noch weiter erhöht und das Bindemittel ergibt.  Step 2: This mass is mixed with magnesium carbonate powder, which further increases the viscosity and gives the binder.
Schritt 3: Sägespäne und Holzmehl werden vorvermischt, und das Bindemittel wird eingerührt. Zur besseren und gleichmäßigen Dispergierung der Komponenten ist ein Mischaggregat mit hohen Scherkräften vorteilhaft, um etwaige gebildete Klumpen vollständig aufzulösen und eine gleichmäßige Benetzung der Sägespäne sicherzustellen.  Step 3: Pre-mix sawdust and wood flour and stir the binder. For better and uniform dispersion of the components, a mixing unit with high shear forces is advantageous in order to completely dissolve any lumps formed and to ensure uniform wetting of the sawdust.
Schritt 4: Der gut vermischte und dispergierte Ansatz wird in ein beheiztes formgebendes Werkzeug eingebracht und mit dem gewünschten Verdichtungsverhältnis ausgepresst: je höher das Verdichtungsverhältnis, umso härter und stabiler das Endprodukt. Mit Werkzeugtemperaturen von 130 bis 160 °C konnten in den Versuchen 3 mm dicke Bauteile innerhalb von 3 bis 5 Minuten vollständig ausgehärtet werden. Wichtig ist dabei die Werkzeugauslegung, da sichergestellt sein sollte, dass die heftige Wasserdampfbildung im Aushärteprozess nicht behindert oder blockiert wird. Aluminium- Werkzeuge sind ohne Oberflächenschutzmaßnahmen hierfür kaum einsetzbar. Step 4: The well mixed and dispersed batch is placed in a heated forming tool and squeezed with the desired compression ratio: the higher the compression ratio, the harder and more stable the final product. With tool temperatures of 130 to 160 ° C, 3 mm thick components could be completely cured within 3 to 5 minutes in the trials. Important is the tool design, as it should be ensured that the violent formation of water vapor in the curing process is not hindered or blocked. Aluminum tools can hardly be used without surface protection measures.
Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und die Taktzeiten im Werkzeug zu verkürzen, kann der abgemischte Ansatz vorreagiert und vorgetrocknet werden. Dazu stehen dem Fachmann vielfältige und bekannte Technologien zur Verfügung. To improve the economy and shorten the cycle times in the tool, the blended batch can be pre-reacted and pre-dried. For this purpose, various and known technologies are available to the person skilled in the art.
Anstelle von oder zusätzlich zu Holzmehl können auch andere mehlige, faserige oder körnige Bestandteile beigemischt werden, die die Festigkeit des Bauteils und die flammhemmende Wirkung zusätzlich erhöhen. Instead of or in addition to wood flour, other farinaceous, fibrous or granular constituents can also be added, which additionally increase the strength of the component and the flame retardant effect.
Die obigen Beispiele belegen klar, dass gemäß vorliegender Erfindung aus protein- haltigen Zusammensetzungen auf sehr wirtschaftliche Weise wirksame flammhemmende Oberflächen und Gegenstände mit einer breiten Vielfalt sonstiger Eigenschaften hergestellt werden können. Diese sind vorzugsweise aus rein natürlichen Be- standteilen aufgebaut und sowohl gut rezyklierbar als auch bei Deponierung vollständig biologisch abbaubar. The above examples clearly demonstrate that, in accordance with the present invention, proteinaceous compositions can be used to very economically produce effective flame retardant surfaces and articles having a wide variety of other properties. These are preferably composed of purely natural constituents and are both readily recyclable and completely biodegradable upon landfilling.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verwendung einer proteinhaltigen Zusammensetzung zur Herstellung flammhemmender Beschichtungen oder Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Flammschutzmittel eine Kombination aus 1 . Use of a protein-containing composition for the production of flame-retardant coatings or articles, characterized in that the composition as flame retardant is a combination of
a) einem oder mehreren Proteinen aus tierischer und/oder pflanzlicher Quelle und  a) one or more proteins from animal and / or vegetable sources, and
b) einer oder mehreren Basen, ausgewählt aus Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxiden, -hydrogencarbonaten und -carbonaten  b) one or more bases selected from alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, bicarbonates and carbonates
umfasst und gegebenenfalls includes and where appropriate
c) einen oder mehrere Füllstoffe und/oder Additive umfasst;  c) one or more fillers and / or additives comprises;
wobei die Zusammensetzung durch Lösen oder Dispergieren der Komponenten a) bis c), sofern vorhanden, in Wasser oder einem wässrigen Lösungsmittelsystem und Vermischen derselben hergestellt wird und anschließend zur Herstellung der flamm- hemmenden Beschichtung oder des flammhemmenden Gegenstands mittels Vernetzung des Proteinanteils durch die Base(n) und Trocknung verfestigt und gehärtet wird. wherein the composition is prepared by dissolving or dispersing the components a) to c), if present, in water or an aqueous solvent system and mixing them, and then preparing the flame retardant coating or the flame retardant article by cross-linking the protein portion with the base ( n) and drying and hardened.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als tierisches Protein ein oder mehrere Milchproteine eingesetzt werden. 2. Use according to claim 1, characterized in that one or more milk proteins are used as animal protein.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Milchproteine in Form von Milch und/oder eines oder mehrerer Milchprodukte eingesetzt werden. 3. Use according to claim 2, characterized in that the milk proteins are used in the form of milk and / or one or more milk products.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle pflanzlichen Proteins geschrotete oder gemahlene Pflanzen oder Pflanzenbestandteile eingesetzt werden. 4. Use according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a source of vegetable protein crushed or ground plants or plant components are used.
5. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle pflanzlichen Proteins Getreidemehl eingesetzt wird. 5. Use according to claim 4, characterized in that is used as a source of vegetable protein cornmeal.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getreidemehl Weizenmehl ist oder umfasst. 6. Use according to claim 5, characterized in that the cereal flour is or comprises wheat flour.
7. Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Base Ca(OH)2, NaOH oder KOH oder ein Gemisch davon eingesetzt wird. 7. Use according to one of the preceding claims, characterized in that is used as the base Ca (OH) 2 , NaOH or KOH or a mixture thereof.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Base Ca(OH)2 in Form von Sumpfkalk eingesetzt wird. 8. Use according to claim 7, characterized in that is used as base Ca (OH) 2 in the form of limestone lime.
9. Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optionale Füllstoff aus der aus Steinmehl, Knochenasche, Korkgranulat, Faserstoffen, Vulkanasche, Glasschaum, Kokosschalen, Kakao- und Kaffeepulver, Polystyrol- und Polyurethanschaumgranulat sowie Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt wird. Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the optional filler is selected from the group consisting of stone meal, bone ash, cork granules, pulps, volcanic ash, glass foam, coconut shells, cocoa and coffee powder, polystyrene and polyurethane foam granules and mixtures thereof.
10. Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponenten a) und c), sofern vorhanden, Nahrungsmittel, Nahrungsmittelbestandteile, Nahrungsmittelabfall oder Abfallprodukte aus der Nahrungs- mittelproduktion eingesetzt werden. 10. Use according to one of the preceding claims, characterized in that as components a) and c), if present, foods, food ingredients, food waste or waste products from food production are used.
1 1 . Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vermischen der Komponenten a) bis c), sofern vorhanden, in einem ersten Mischschritt ein Teil der enthaltenen Komponenten vorvermischt wird, wonach in einem zweiten Mischschritt die übrigen Komponenten eingemischt werden. 1 1. Use according to one of the preceding claims, characterized in that for mixing the components a) to c), if present, in a first mixing step, a part of the components contained is premixed, after which the remaining components are mixed in a second mixing step.
12. Verwendung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Mischschritt Komponente a) mit Komponente b) oder einem Teil davon vorvermischt wird, bevor im zweiten Mischschritt der Rest von Komponente b) und/oder Komponente c) eingemischt wird/werden. 12. Use according to claim 1 1, characterized in that in the first mixing step component a) with component b) or a part thereof is premixed before the remainder of component b) and / or component c) is mixed in the second mixing step / are.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Komponente a) und zumindest einem Teil von Komponente b) sowie gegebenenfalls Komponente c) zwischen dem ersten und dem zweiten Mischschritt auf Siedetemperatur erhitzt wird, um Komponente a) und gegebenenfalls Komponente c) aufzuschließen und vorzuvernetzen. 13. Use according to claim 12, characterized in that the mixture of component a) and at least a portion of component b) and optionally component c) is heated to boiling temperature between the first and the second mixing step to component a) and optionally component c ) and pre-network.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente b) sowohl Ca(OH)2 als auch zumindest ein Alkalimetallhydroxid umfasst, wovon das zumindest eine Alkalimetallhydroxid im ersten Mischschritt mit Komponente a) und gegebenenfalls Komponente c) vermischt wird und das Ca(OH)2 erst im zweiten Mischschritt eingemischt wird. 14. Use according to one of claims 1 1 to 13, characterized in that component b) comprises both Ca (OH) 2 and at least one alkali metal hydroxide, of which at least one alkali metal hydroxide in the first mixing step with component a) and optionally component c) and the Ca (OH) 2 is mixed in the second mixing step.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Beschichtungsmasse dient und zur Herstellung einer flammhemmender Beschichtung auf einen Träger aufgetragen und darauf verfestigt wird. 15. Use according to one of claims 1 to 14, characterized in that the composition serves as a coating composition and is applied to a carrier for the production of a flame-retardant coating and solidified thereon.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als Formmasse oder Bindemittel dient und zur Herstel- lung eines flammhemmenden Gegenstands geformt und danach verfestigt wird. 16. Use according to one of claims 1 to 14, characterized in that the composition serves as a molding material or binder and is formed to produce a flame retardant article and then solidified.
17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zur Erzeugung der flammhemmenden Beschichtung bzw. des flammhemmenden Gegenstands verfestigt und gehärtet wird, indem sie bei einer Temperatur zwischen 25 °C und 160 °C getrocknet, ausgehärtet und vernetzt wird. 17. Use according to claim 15 or 16, characterized in that the composition for producing the flame-retardant coating or the flame-retardant article is solidified and cured by being dried at a temperature between 25 ° C and 160 ° C, cured and crosslinked.
18. Verwendung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Zusammensetzung vor oder während ihrer Verfestigung aufgeschäumt wird. 18. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the composition is foamed before or during their solidification.
19. Flammhemmende Beschichtung bzw. flammhemmender Gegenstand, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 18. 19. Flame retardant coating or flame retardant article, produced according to one of claims 1 to 18.
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