SE528436C2 - Brandsäker komposition för beläggnings-, tätnings- och skyddsändamål - Google Patents

Description

25 30 35 det faktum att beläggningen antager en svart färg vilket ofta kanske inte är av betydelse, men som ofta inte är acceptabelt utan i stället krävs en pigmenterad produkt med ett färgpigment efter smak.

Förutom dessa nackdelar som är av viss kosmetisk natur krävs ofta en ännu store slitmotståndskraft, motståndskraft mot kemikaliepåverkan, i synnerhet i alkalisk miljö, samt temperaturstabilitet.

WO9837145 beskriver en lösning av detta problem genom att presentera en komposition som innehåller gummi med en partikelstorlek av högst 0,4 mm och som föreligger i en mängd av högst 50 vikt- % och en isocyanat härdbar polymerbas av polyhydroxityp i en mängd av 40-55 vikt- °/°, ett polymer härdande isocyanat i en mängd av 18-30 vikt- % och en alifatisk eterglykol i en mängd av 1 till 5 vikt- % och som karaktäriseras av att den vidare innehåller cykloalifatisk amin för att förbättra icke-rinningsegenskaperna genom att åstadkomma en aktiv tixotropi.

Referenserna ovan beskriver att den härdbara prepolymeren företrädesvis är en isocyanat härdbar polyuretan (DESMODUR- härdare; DESMOPHEN 1150-prepolymer) men också att isocyanat härdbara epoxipolymerer kan användas.

Lämpliga bindningsmedel av polymertyp, som är härdbara av isocyanat aktiva härdare är olika polyoler, polyesterbaser, som har en molekylvikt av 200 och mera. Andra polymermaterial är epoxipolymerer, vilka primärt är lösta i en keton, eller en glykoleter och sedan härdas med användning av en isocyanataktiv härdare (t.ex. DESMODUR) eller en aminogrupp-aktiv härdare. Lämpliga epoxipolymerer har en molekylvikt av 1000 eller mer.

De alifatiska polyeterglykolerna som användes kan antingen vara en polyester, såsom DESMOPHEN 1150, eller liknande och/eller en alifatisk glykol, eller enklare, såsom etylenglykol, dietylenglykol, trietylenglykol.

Alla typer av gummi kan användas som gummimaterial, såsom avfallsgummi, avfallsgummidäck, rågummi, och andra gummikvaliteter.

Sålunda beskriver WO9837145 att 20-40 vikt-% gummipulver, lämpligen avfallsgummi, med en partikelstorlek av 0,4 mm, företrädesvis 0,05 till 0,2 mm, 40-50 vikt-% av en polymerbas, 1-5 vikt-% av en alifatisk polyeterglykolbas, och 18-25 vlkt-% av en isocyanathärdare ger utmärkta produkter inom ramen för uppfinningen. Sålunda har 10 15 20 25 30 35 dessa kompositioner i härdat tillstånd, en mycket stor elasticitet, och slitage motståndskraft. I det fall polyesterbasen innehåller fukt bör ett zeolittorkmedel tillsättas, alternativt kan aktiv aluminiumoxid, eller basiska aluminiumsilikater tillsättas.

Vidare är en cykloalifatisk amin i en mängd av 0,1 till 1,0 vikt- % av den totala kompositionen tillsatt. I en föredragen utföringsform består cykloalifatiska aminen av 3,3-dimethyl-4,4 diaminodicyclohexylmetan närvarande i en mängd av 0,1 till 1,0 vikt- % av den totala kompositionen, företrädesvis i en mängd av 0,3 till 0,7 vikt- %.

Den cykloalifatiska aminen reagerar med del av närvarande isocyanat och åstadkommer en snabb viskositetsökning, innan isocyanat och isocyanat härdbara polymeren reagerar för att bilda den slutliga beläggningen., Härvid erhålles en snabb prepolymerisering inom sekunder efter applicering av den totala kompositionen till en yta, varvid därvid rinning och droppning av kompositionen från den behandlade ytan elimineras.

För att uppnå icke-sättningsegenskaper hos kompositionen under lagring, beskrivs att kompositionen vidare kan göras tixotropisk genom tillsats av ett sojabönderivat.

Sojabönderivatet föreligger i en mängd av c: a 0,5 vikt-% av den totala kompositionen.

I en ytterligare utföringsform av den kompositionen är kompositionen gjord icke- fuktkänslig, isocyanat-polyuretansystemet är känsligt för fukt, genom tillsats av vattenabsorberande medel såsom ett aluminiumsilikat, en zeolite, varvid kompositionen kan appliceras även i fuktiga ytor utan risk för skumning, varvid det vattenabsorberande medlet är tillsatt, när så önskas i en mängd av 5-10 vikt- % beroende på de fuktiga förhållandena, såsom närvarande i en betongmassa, under försegling t.ex., väg och brokonstruktioner.

Det är också angivet i beskrivningen till WO9837145 att kompositionen kan göras eldbeständig genom tillsats av flamhindrande medel till kompositionen såsom fosfitförening, vilken tillsättes i en mängd av 5-15 vikt- %. Nowgard V-4 är ett exempel på retardant.

Emellertid, kraven när det gäller brandsäkerhet är hårda och styrs av olika standards som beläggningsmaterial som användes i brandutsatta områden skall möta, varvid olika standards är uppsatta med hänsyn till inomhus respektive utomhus användningar.

Ett flamhindrande medel av ovan angiven typ möter inte dessa angivna krav. 10 15 20 25 30 35 436 323 4 I korthet, föreliggande standards kräver att en beläggning som fattat eld skall självslockna inom kort tid eller inom en viss yta eller längd av belagt testmaterial.

Standards som skall mötas är IMO Resolution A.653(16) och IMO FTP Code, Annex 1, Part 5.

Kriteria som angives är: enligt IMO FTP Code, Annex 1, part 5 material som användes som skott, vägg och takbeklädnad måste ha ytflamvärden som möter följande gränser: CFE _>_ 20.0 kw/mz QS., z 1.5 MJ/mz, Q, _<_ 0.7 MJ, and Qp 5 4.0 kW när de testas enligt IMO Resolution A.653(16), och material som användes till golvtäckning måste ha ytflamvärden som möter följande gränser: CFE . ¿ 7.0 kw/m2 QS., z 0.25 MJ/m2, Q. 5 2.0 MJ, and Q, 5 10.0 kw när de testas enligt IMO Resolution A.653(16), vari CFE är kritiskt flöde av brandsläckningsmedel, Qsb är värme för bibehållen förbränning, Q, är total värme som frigöres och Qp är topp värmefrigöringshastig het.

Enligt IMO FTPC Part 5, section 2.2 (point 6, appendix ovanligt beteende (unusual behaviour)) skall för golvtäckning inte mer är 10 bränndroppar accepteras.

Enligt IMO FTP Code, Annex 2, ytmaterial och primära däckstäckningar med både en total värmefrisättning (Qt) av inte mer än 0.2 MJ och en topp värmefrisättningshastighet (Qp) av inte mer än 1.0 kW när det testas enligt IMO Resolution A.653(16) anses möta kraven enligt Part 2 i annex 1 (kriteria för rök och toxicitet som ges i samma dokument) utan ytterligare testning.

Sammanfattning av föreliggande uppfinning I enlighet med föreliggande uppfinning ger en beläggning omfattande gummipartiklar, en polymerbas, en alifatisk polyeterglykol och en isocyanathärdare samt ett aluminiumtrihydrat och en pulverformig grafit utmärkta produkter inom ramen för föreliggande uppfinning, vilka produkter möter kraven enligt IMO Resolutionen ovan. 10 15 20 25 30 35 436 Detaljerad beskrivning av föreliggande uppfinning I synnerhet avser föreliggande uppfinning en brandsäker komposition för beläggning, fyllning, tätning, och skydd omfattande en isocyanathärdbar polymer, ett polymerhärdande isocyanat, en alifatisk polyeterglykoi, och gummi, som karaktäriseras av den vidare omfattar ammoniumpolyfosfat, expanderande grafit, och kristallvatteninnehållande metallsalt.

I enlighet med en föredragen utföringsform är det kristallvatteninnehållande metallsaltet aluminiumtrihydrat.

I en annan föredragen utföringsform omfattar kompositionen: 4 till 55 vikt- % av en isocyanathärdbar polyuretan, 10 till 30 vikt- % av ett polymerhärdande isocyanat, 3 till 10 vikt- % av ett gummi som har en partikelstorlek av högst 0,4 mm, företrädesvis i form av fint granulat av inte mer än 0,1 mm, 1 till 5 % av en alifatisk polyeterglykoi, 5 till 10 vikt- % av expanderande grafit, företrädesvis med en partikelstorlek av 0,080 till 0,300 mm, 10 till 30 vikt- % ammonium polyfosfat, 10 till 20 vikt- % aluminium trihydrat, företrädesvis en pulverformig sådan med en partikelstorlek av inte mer än 0,050 mm, I en ytterligare föredragen utföringsform kan kompositionen eventuellt vidare innehålla 3 till 10 vikt- % melamin pulver, företrädesvis med en partikelstorlek av inte mer än 0,10 mm 1 ull 3 vikt- % titanoxld såsom rum 5 till 10 vikt- % av en kolkälla såsom di-pentaerytritol, stärkelse, 2 till 10 vikt- % dicyanodiamid som är en skumåstadkommande gas.

I en annan föredragen utföringsform innehåller den vidare ett zeolittorkmedel, en aktiv aluminiumoxid, ett aluminiumsilikat, och blandningar därav för att ge icke- fuktkänslighet till kompositionen.

I en ytterligare föredragen utföringsform inkluderar gummipulvret vidare ett färgande pigment. 10 15 20 25 30 { Ti ina OO -ÅÄ CN Ö\ Melaminpulver tjänar också att åstadkomma en inert spädande gas som ger skum och skapar expansion av skiktet.

Expanderande grafiten, en kolkälla kommer att expandera vid upphettning varvid pulverformen kommer att expandera longitudinellt vilket skapar ett nätverk av isolerande gassfärer åstadkomna av melaninet, och dicyanodiamiden.

I en föredragen utföringsform användes aluminiumtrihydrat (Al2O3 x 3H2O) som en vattenbidragare. Emellertid kan andra kristallvatten föreningar användas. Ett krav emellertid är att det använda saltet inte är vattenlösligt, eller åtminstone är mycket lite vattenlösligt.

EXEMPEL 1 175 viktdelar ricinolja, 56 viktdelar polypropylenglykol (Voranol® P400), 50 viktdelar avfallsgummi med en partikelstorlek av 0.1 till 0.2 mm, 30 delar zeolite för att absorbera varje närvarande vatten, 6.2 delar reologiskt tillsatsmedel (förtjockningsmedel), Ri|anit® HT, 20 delar TiOZ, 80 delar expanderande grafit, 100 delar ammonium polyfosfat, och 80 delar aluminium trihydrat, blandades intimt med en blandning av 39.5 delar DESMOPHEN 1150. Till denna andra blandning sattes 18 delar isocyanat aktiv härdare (DESMODUR) för härdning av polymeren vid applicering av den totala kompositionen till ett föremål, såsom ytan av betong eller metall.

Kompositionen kan företrädesvis innehålla en accelerator för polyuretan-isocyanat reaktionen, varvid en sådan accelerator föreligger i en mängd av upp till 6 viktdelar.

För att åstadkomma förbättrad vätning av ytan som skall beläggas kan kompositionen innehålla ett vätmedel i en mängd av upp till 0,50 viktdelar.

Kompositionen enligt Exempel 1 ovan testades i enlighet med IMO Resolution (detaljer som givits ovan) varvid beläggningen applicerades på en 50 mm tjock isolering benämnd “Foamglass” med en täthet av 125 kg/m3. Beläggningen applicerades till en tjocklek av 2 till 5 mm. En pilotflamma placerades parallellt med testprovet.

Följande observationer gjordes under brandtestet. 10 7 Test 1 2 3 Ü Flamfronten nådde, mm Tid Värme för Tid Värme för Tid Värme för min vidhållen min vidhållen min vidhållen förbränning förbränning förbränning MJ/mz MJ/m* MJ/mz 50 0:32 1.6 0:48 2.4 0:39 2.0 100 0:39 1.9 0:48 2.4 0:39 1.9 150 0:43 2.0 0:53 2.5 0:45 2.1 200 0:52 2.2 0:57 2.4 . 0:59 2.5 250 ' 1:10 2.5 1:10 2.5 1:10 2.5 300 ma' 3.3 1:57 3.5 1:36 2.9 350 2:54 4.2 2:22 3.4 I 2:12 3.2 Flammor vid flam-fronten 3:28 4:20 3:46 släcktes efter vid vid vid 390 380 390 mm mm mm Brinnande droppar Nej Nej Nej Erhållna brandkaraktäristika Test no 1 2 Medeital Antändningsvärme, MJ/mz 2.0 2.5 2.1 2.2 Medelvärme för vidhållen förbränning, Qsb, MJ/mz 2.8 2.9 2.6 2.8 Kritiskt flöde vid siäckning, cFE, kw/mz 19.6 20.7 19.6 20.0 Total värmefrigöring, Qt, MJ 0.2 0.3 0.2 0.2 Topp värmefrigöringshastighet, Qp, kW 2.3 2.7 2.6 2.5 Vid förbränning/applicering av värme kommer ett brandresistent koiskum att bildas.

Kolskummet uppvisar en starkt värmeisolerande effekt vilket har till huvudsyfte att förhindra eller fördröja spridning av eld. Den isolerande effekten beror huvudsakligen på höjden på kolskummet. Det har överraskande visat sig att det pulverformiga gummit som föreligger i kompositionen har en mycket positiv effekt med hänsyn till den slutliga skumhöjden. När man använder 3 till 10 vikt- % gummi har en skumhöjd som är 2 till 4 gånger den som erhålles då inte något gummi användes, registrerats. En 10 15 20 25 30 35 Cfl Ã\J C-O 456 teori är därvid att den erhållna effekten vid användning av en komposition enligt uppfinningen av gummi och kemikalier är det troligt att energiinnehåilet i gummipulvret är avgörande. Gummiinnehållet står för en mängd energi som är tillräcklig för att bibehålla en kontinuerlig och effektiv expansion av närvarande kemikalier.

När man använder en liknande, icke-gummiinnehållande komposition såsom en lackuppträder en expansion i ytskiktet som sedan minskar varpå skumskiktet som erhålles isolerar från värmekällan. I gränsskiktet mellan kolskum och icke-expanderat skikt uppträder en icke-favoriserande reaktion - oxidation - av ingående komponenter så att en kontinuerlig teoretisk expansion inte kommer att ske.

Kompositionen enligt uppfinningen användes i ett antal applikationer såsom byggnadskonstruktioner, fordon inklusive tåg, lastbilar, fartyg,.samt,off-shore plattformar.

I samband med beredning av föreliggande komposition bör man företrädesvis bringa produkten under vacuum, för att därvid i synnerhet ytterligare förbättra slitage motståndskraften och kemikalie motståndskraften. Vidare, förbättras åidringsresistensen, fuktresistensen, och dragstyrkan. Trycket i vacuumsteget för eliminering av luft bör vara 0,8 bar, men kan i fall av mycket högviskösa kompositioner ytterligare reduceras ner till 0,5-0,6 bar.

Applicering av kompositionen kan genomföras på olika sätt, såsom med enkel manuell påmålning, med mekanisk påmålning, samt med högtryckssprutning. Vid högtryckssprutning användes lämpligen en modifierad konventionell högtryckssprutapparat av tvåkomponentstyp, vari kompositionen exklusive härdare bringas samman före utloppet i ett blandningsrör (blandare) och föres framåt till en sprutpistol via en värmetape försedd högtrycksslang. Trycket på kompositionen skall vara så stort att en välfördelad sprutmassa erhålles (atomiseras) vilken vid normalt för kompositionen uppträdande viskositeter, erhålles vid 160-200 kg/cmz och en temperatur av 40°C, företrädesvis 40-80°C, mera företrädesvis 45-60°C.

Normalt, är viskositeten .hos kompositionen sådan att högtryckspumpen som sådan inte orkar dra kompositionen in i apparaten vid normal temperatur. Sålunda har en tryckplatta anordnats till högtryckssprutapparaten med framgång, vilken platta passar snävt i kärlet där kompositionen beredes varpå tryckplattan pressas ned i beredningskärlet antingen mekaniskt, pneumatiskt eller hydrauliskt, så att kompositionen pressas upp i högtryckssprutapparaten. 528 456 För att öka härdningen av kompositionen ovan kan en härdningsaccelerator tillsättas i en mängd av 0,1-O,5 vikt- %. Exempel på sådana acceleratorer är dibutyl distannium dilaurat eller motsvarande blyföreningar.

Kompositionen kan göra trixotrop också genom tillsats av lämpliga gelningsmedel.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. En brandsäker komposition för beläggning, fyllning, tätning, och skydd omfattande en isocyanathärdbar polymer, ett polymerhärdande isocyanat, en alifatisk polyeterglykol, och gummi, som karaktäriseras av den vidare omfattar ammoniumpolyfosfat, expanderande grafít, och kristallvatteninnehållande metallsalt.

2. Komposition enligt krav 1, vari det kristallvatteninnehållande metallsaltet är aluminiumtrihydrat. i

3. Komposition enligt krav 1-2, vari kompositionen omfattar: 4 till 55 vikt- % av en isocyanathärdbar polyuretan, 10 till 30 vikt- % av ett polymerhärdande isocyanat, _ 3 till 10 vikt- % av ett gummi som har en partikelstorlek av högst 0,4 mm, företrädesvis i form av fint granuiat av inte mer än 0,1 mm, 1 till 5% av en alifatiskpolyeterglykol, _ 5 till 10 vikt- % av expanderande grafít, företrädesvis med en partikelstorlek av 0,080 till 0,300 mm, 10 till 30 vikt- % ammonium polyfosfat, 10 till 20 vikt- % aluminium trihydrat, företrädesvis en pulverformig sådan med en partikelstorlek av inte mer än 0,050 mm.

4. Komposition enligt krav 5, vari kompositionen eventuellt vidare kan innehålla 3 till 10 vikt- % melamin pulver, företrädesvis med en partikelstorlek av inte mer än 0,10 mm 1 till 3 vikt- % titanoxid såsom rutil 5 till 10 vikt- % av en kolkälla såsom di-pentaerytritol, stärkelse, 2 till 10 vikt- % dicyanodiamid som är en skumåstadkommande gas.

5. Komposition enligt ett eller flera av föregående krav, kännetecknat av att et vidare innehåller ett zeolittorkmedel, en aktiv aluminiumoxid, ett aluminiumsilikat, och blandningar därav för att ge icke-fuktkänslighet till kompositionen.

6. Komposition enligt krav 1 vari gummipulvret vidare inkluderar ett färgande pigment.